JP5480256B2 - ブレードを固定する際に該ブレードのピッチ角を変更可能な装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレードを固定する際に該ブレードのピッチ角を変更可能な装置に関する。

多くのプロペラブレードが、自身の動作を最適化するために変更可能なピッチ角を有している。その後、ピボットが、プロペラハブのハウジング内において、より一般的にはサポート部内において回転することによって、ブレードは拡張された。ブレードとピボットとは、別々の部品であり、ブレードは、重量を削減するために複合材料から成り、ピボットは、自身に作用する力に対して耐性を有するために金属から成る場合がある。多くの設計では、ピボットは、該ピボットの上方にモールドされているブレードに組み込まれているので、２つの部品は、分離することができなくなっている。このことは、幾つかの態様では良好である。しかしながら、欠点として、製造がさらに複雑化すること、ブレードがピボットを囲むように配置されている必要があるので、ブレードがさらに薄肉になること、及びブレードの基部とピボットが収容されているサポート部との連続性が良好ではないことが挙げられる。これにより、空力的損失が発生する。他の設計では、ブレードとピボットとが別々に構成され、ダブテール（dovetail）によってブレード及びピボットを保持するようになっている。

図１及び図２（又は特許文献１）は、一の既知のこのタイプの設計を表わす。プロペラハブ１は、ブレード３を回転させるために、ピボット２が収容されている円状のハウジングを備えている。ダブテール状の断面を有している溝４と、対応する断面を有しているブレード３の根元部５とが図示されている。転がり軸受６とスラスト軸受７によって、プロペラハブ１とピボット２との間において回転可能とされる。ブレード３の根元部５は、第一に、溝４に挿入されているシム８によって、及び、第二に、ピボット２内において溝４に対して平行に且つ溝４の両側に延在しているボルト１２によって所定位置に保持されているシム１１によって、溝４の所定位置に保持されている。また、ボルト１２は、根元部５の下方において溝４内に配置されているバネ６１と接触した状態でシム１１を保持するために利用されている。バネ６１の機能は、遠心力が溝４と接触した状態で根元部３を保持するのに不十分な場合に、特に停止している場合に、ブレード３を径方向において所定位置に保持することである。バネ６１は、制止時に僅かに湾曲した状態にあり、シム１１によって支持されることによって、ブレード３を所定位置に保持するシムが湾曲変形される。歯付きリング６０は、主に、リングを閉じるロック部分１３（locking sector）によってピボット２を囲むように所定位置に保持されている。ロック部分は、リングに螺合されており、シム１１を後方から支持しているボルト１２によって所定位置に保持されている。この設計では、ピボットの主要部分を越えて径方向に突出している上側の円状プラットフォーム１４を、ピボット２に容易に設けることができる。

しかしながら、この設計は、ブレードを溝内に保持するために多数の部品を必要とするという欠点を有している。本発明の一の目的は、このような欠点を改善することであり、これによりブレードの取り付け、分解、及び交換を容易に実施可能とし、重量を削減することである。

米国特許第５２６３８９８号明細書

一の一般的定義では、本発明は、ブレードと、ブレードの基部がピボットに形成された溝内に取り付けられているピボットと、ブレードの基部を溝内に保持するための手段とを備えているブレードのピッチ角を変更するための装置であって、手段が、溝内に挿入されているシムを備えており、ストッパが、ブレードの基部に接触しており、シェルが、ピボットの周囲に挿入されており、ピボットに取り付けるための取付タブを備えており、対面しているクリートが、溝を閉じている装置に関する。

シェルは、本発明における必要不可欠な要素である。シェルが溝の両端を閉じるように、且つ、シェルに固定する必要なく溝内に配置されている把持用シムと協働することによって、ブレードが両方向に移動することを防止するように、シェルをピボットの周囲においてスライドさせ、シェルをピボットに固定することのみが必要とされる。従来の設計では、リングは不連続であり、溝の前方で中断しているので、溝を閉じるためには、ロック部をリングと共に組み付ける必要があり、リングはブレードを反対側に保持するのに貢献しない。リングがシム１１から分離しているからである。本発明では、リングは、シェル上にクリートを有していない。

シェルは、クリートのうち一のクリートが取り付けられている平坦部が設けられている略円状の形態をしている。

シムは、ブレードが溝内でスライドすることを防止する保持用シムと、溝の基部に配置されていると共にブレードの根元部を支持するための支持用シムとを含んでいる。これは、ブレードの溝内における運動を停止し及び完全にするための、特に単純な構成である。

本発明の該態様及び他の態様については、添付図面を参照しつつ、以下に詳述する。

先行技術に基づくブレード取付装置の上面図である。 先行技術に基づくブレード取付装置の概略的な断面図である。 本発明におけるピボットを表わす。 組立前の状態においてシール上に、本発明におけるブレードの根元部とシェルとを組み付けた状態を表わす。 本発明におけるブレードの根元部とシェルとが組み付けられた状態を表わす。 本発明におけるロック用シムを表わす。 本発明におけるシムの組立体を表わす。 結合部を覆うプラットフォーム半体を表わす。 プラットフォーム半体が設けられた、本発明における組立体を表わす。 本発明における別のシェルを表わす。

図３は、ピボット１５単体を表わす。ピボット１５は、本体１６（本発明の特徴部分には関連しないので、概略的にのみ表わす）と、ブレードが取り付けられる際に貫通する上側部分１７であって、溝１８を含んでいる上側部分１７とを備えている。さらに、互いに反対側に形成された２つのタブ１９，２０は、互いに一列に配置されており、溝１８の側部それぞれに且つサイドプレート２１，２２上に設けられている。上側部分１７の最大部分の外形は、円状とされ、カラー２３を形成している。しかしながら、チェース２４が、溝１８の一方の側に形成されており、溝の境界を形成するリップの上側部分が、オーバーハング２５を形成しており、互いに面しているノッチ２６が、オーバーハング２５の内縁部に形成されており、これにより溝１８の底部を越えて配置されている。

図４は、組立体の２つの他の要素を表わす。これについては、以下に説明する。ブレード２７の基部は溝１８に滑入され、シェル２８がカラー２３を囲むように挿入される。ブレード２７（部分的に図示する）とその基部とは従来技術に基づくものである。シェル２８は、ピボット１５の角度方向において略連続した円状のフープ２９と、フープ２９の直径方向において対向する位置においてフープ２９に固定されている２つのクリート３０，３１と、互いに対して直径方向において対向する位置において且つクリート３０，３１の位置に対して垂直な位置においてフープ２９に固定されている２つの取付タブ３２，３３とを備えている。クリート３０，３１と取付タブ３２，３３とがフープ２９の上方に隆起しており、取付タブ３２，３３が径方向内側に突出しているが、クリート３０，３１は径方向内側に突出していない。

シェル２８は、ピボット１５を中心として回転可能とされ、フープ２９は、カラー２３上において滑動可能とされる。ピボット１５のタブ１９，２０が溝１８に対して垂直に延在しているので、以下のような作用効果が得られる。シェル２８を適切に回転させることによって、取付タブ３２，３３がピボット１５のタブ１９，２０それぞれの支持面に強制的に接触される一方、クリート３０，３１が溝１８の端部それぞれに面するように突出しているので、溝１８の両端を閉じることができる。これによって、ブレード２７が溝１８から脱落することが防止される。タブ１９，２０及び取付タブ３２，３３には、開口部が、一方のタブが他方のタブに載置された場合に互いに一致するように形成されているので、シェル２８が、図５に表わすように、ボルト３４によってピボット１５に固定可能とされる。この組立システムは、図１及び図２に表わす組立システムよりも簡易であることは言うまでもない。当該実施例の他の特徴については、以下に説明する。

２つのシムが、ピボット１５の溝１８内において所定の位置にブレード２７を保持するために、当該装置に取り付けられている。図６及び図７は、これらシムを表わす。一方のシムは、ブレード２７の基部を保持し、該ブレードの該基部が溝１８内において滑動することを防止するように構成されているロック用シム３５である。ロック用シムは、通常、多角形状の断面を有している平板であり、ノッチ２６に挿入されている。ロック用シムは、その上側部分に、ブレード２７の基部を支持するための支持面３６を備え、その下側部分に、開口部３７を備えている。このロック用シム３５は、部分的に、高剛性な材料（金属材料又は複合材料）から成り、また、部分的に、（例えば支持面３６において）変形可能な材料から成るので、ロック用シム３５は、外界からの物体がブレード２７に衝突した際におけるエネルギを吸収可能であり、これによりブレード２７の基部に作用する力を低減することができる。開口部３７は、溝１８の底部に配置されているブレード２７の基部のための支持用シム３８である、第２のシムを保持するように構成されている。支持用シムは、平坦な桿体（flat rod）の形態をしている。支持用シムの端部が開口部３７を貫通する。支持用シムは、ピボット１５に向かって下方に湾曲しているフック３９を備えている。該フックは、ロック用シム３５の下方に延在しているので、タブ５２を囲んでいる。ロック用シム３５及び支持用シム３８は、例えばボルトのような、他の部品に対する組付手段を必要としない自由な部品であり、ブロッキング（blocking）によってのみ所定位置に保持されるので、要求される構成の単純化を高めることができる。

図４及び図５を参照すると、クリート３０，３１の大きさが異なること、フープ２９の半径が小さい方のクリート３０が形成されている位置においてより大きくなっていること、及び該位置では、直線状の延長部分４１の端部においてフープが平坦部４０の形態に形成されていることが理解される。このように構成されていることによって、組立体を完成させることができる。シェル２８は、図５に表わす角度位置において、カラー２３に挿入されている。図５は、ブレード２７とロック用シム３５及び支持用シム３８とを除いた組立体に対応している。平坦部４０は、直線状の延長部分４１を介してオーバーハング２５を越えて延在している。これにより、このような挿入操作が実施可能となる。その後に、シェル２８は、僅かに回転され、図４に表わす位置に配置される。図４を参照すれば、溝１８に対してアクセス可能であることは明白である。ロック用シム３５が下方からノッチ２６内に滑入され、支持用シム３８が開口部３７内に挿入された後に、ブレード２７の基部が、ロック用シム３５に接触して停止するまでロック用シム３５上を滑動することによって、溝１８内に挿入される。シェル２８を逆回転させることによって、小さい方のクリート３０がロック用シム３８の端部の直前に移動され、大きい方のクリート３１が溝１８に形成された反対側の開口部の前方に移動される。その後に、ブレード２７の基部が、それぞれが定位置に配置されたクリート３１とロック用シム３５との間に間隙がほとんど存在しない状態において、且つ、ピボットの軸線方向においても間隙がほとんど存在しない状態において溝１８内に保持される。支持用シム３８が、溝１８の頂部と接触した状態において該ブレードの該基部を保持するからである。支持用シム３８によって、ロック用シム３５が脱落することが防止される。また、クリート３０が支持用シム３８に支持されることによって、該クリートが溝１８の断面のうち小さな部分のみを占有している場合であっても、該クリートが溝１８の外方に突出することが防止される。

また、当該装置は、図８に表わすように、２つの略半円状のプラットフォーム半体４２，４３を備えており、プラットフォーム半体それぞれには、下側タブ４４，４５それぞれが形成されている。開口部が形成されたボルト３４及び下側タブ４４，４５を前述の開口部に一致するように取り付ける前に、下側タブ４４，４５のための支持面をタブ１９，２０それぞれに取り付けることによって、当該装置の組み立てが完了する。プラットフォーム半体４２，４３は、特に組立状態における単一の円の一部分を形成している円状の外縁４６，４７に類似しているが、プラットフォーム半体がブレード２７の内側面及び外側面それぞれを調整可能とされるように、内縁４８，４９とは相違している。従って、ブレード２７の周りの気流の連続性を維持することができる。このことは、プラットフォーム半体４２，４３が内方に僅かに湾曲しており、フラットフォーム半体の厚さが一定になっていないことに関する理由も説明している。

図９は、完全に組み立てられた当該装置を表わす。図１０は、シェル単体を表わす。

１５ ピボット
１６ 本体
１７ 上側部分
１８ 溝
１９ タブ
２０ タブ
２１ サイドプレート
２２ サイドプレート
２３ カラー
２４ チェース
２５ オーバーハング
２６ ノッチ
２７ ブレード
２８ シェル
２９ フープ
３０ クリート
３１ クリート
３２ 取付タブ
３３ 取付タブ
３４ ボルト
３５ ロック用シム
３６ 支持面
３７ 開口部
３８ 支持用シム
３９ フック
４０ 平坦部
４１ 延長部分
４２ プラットフォーム半体
４３ プラットフォーム半体
４４ 下側タブ
４５ 下側タブ
４６ 外縁
４７ 外縁
４８ 内縁
４９ 内縁

Claims (7)

1. ブレード（２７）と、前記ブレードの基部がピボット（１５）に形成された溝（１８）内に取り付けられている前記ピボット（１５）と、前記ブレードの前記基部を前記溝内に保持するための手段とを備えている、前記ブレードのピッチ角を変更するための装置において、
   前記手段が、シム（３５，３８）及びシェル（２８）から成り、
   前記シム（３５，３８）が、溝（１８）内に挿入されていると共に、ブレード（２７）の基部と接した状態で停止しており、
   前記シェル（２８）が、前記ピボット（１５）の周囲に挿入されており、ピボット（１５）に取り付けるための取付タブ（３２，３３）と、前記溝（１８）を閉じるための対面したクリート（３０，３１）とを備えていることを特徴とする装置。
2. 前記シェルが、略円状の形態をしており、前記クリートのうち一方のクリートが取り付けられている平坦部（４０）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記シムが、前記ブレード（２７）の前記基部が前記溝（１８）内において滑動することを防止する保持用シム（３５）と、前記溝の底部に配置されていると共に前記ブレードの前記基部を支持するための支持用シム（３８）とを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 滑動を防止するための前記保持用シムが、前記溝の境界を形成しているリップの内縁に形成されていると共に互いに対面している、ノッチ（２６）に保持されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 滑動を防止するための前記保持用シムが、複数の材料から成り、
   前記複数の材料のうち少なくとも１つの材料が、変形することによってエネルギを吸収することができることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記ノッチが、前記溝の前記底部を越えて配置されており、
   前記保持用シム（３５）が、前記支持用シム（３８）上に配置されており、
   前記支持用シム（３８）が、前記溝を貫通しており、
   前記支持用シム（３８）が、前記保持用シムのタブ（５２）を囲んでいると共に前記クリートのうち一方のクリートを支持している、フック状の端部（３９）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記ピボットに取り付けるための前記取付タブが、ボルトのための開口部が形成されている前記シェルのタブであり、
   前記ピボットが、前記シェルの前記タブが支持されている表面が設けられている付加的なタブ（１９，２０）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。

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