JP6035250B2 - ギアボックス注油機構 - Google Patents

Description

本発明は、輸送手段用のギアボックスに関し、特に、限定されるものではないが、ヘリコプター用の尾部回転翼ギアボックスに関する。

本発明は、正しく理解されるように、例えば自動車用ギアボックスのような他の技術分野にあっても使用が可能とされる革新的なコンセプトを有する。

尾部回転翼への適用にあって、本発明は、ギアボックスの注油機構、特に作動部材の作動を通してギアボックスの中空の出力シャフト内にて、ピッチ制御シャフトによって軸方向に動かされるギアボックスにおけるベアリングアセンブリの注油機構に関する。出力シャフトは、ヘリコプターの尾部回転翼を推進する。ピッチ制御シャフトが出力シャフトに対して軸方向に動かされるとそのブレードのピッチ（pitch）を、連係して変動するような方法にて、ピッチ制御シャフトが尾部回転翼に結合される。ギアボックスにて、軸方向に移動可能であるが、ピッチ制御シャフトは、出力シャフトと一緒に回転し、作動部材はスラスト軸受けアセンブリによってピッチ制御シャフトに結合されなければならない。スラスト軸受けアセンブリは、軸の力を回転ピッチ制御シャフトと（非回転）作動部材との間の両方に伝達する。また、前記作動部材は、回転しないが、出力シャフト内にて、ピッチ制御シャフトが動く方向に移動可能である。

従来のヘリコプターにあって、尾部回転翼ギアボックスは、ヘリコプターの長手方向にエンジンから延びる駆動シャフトアセンブリと、ヘリコプターの主回転翼の近傍における、尾部回転翼へのトランスミッションの間に、動力を伝達する。尾部回転翼が据え付けられる、ギアボックスの出力シャフトは、ヘリコプターの横方向に延びる。ギアボックスは、例えば冠歯車及びピニオンアレンジメントなどの伝動機構を備える。前記アレンジメントは、出力シャフトと入力部材との間に動力の伝達を提供する。入力部材の回転軸は、少なくとも実質的に出力シャフトの回転軸に直角である。ギアボックスの入力部材は、ヘリコプターの長手方向駆動軸アセンブリに結合される。ギアボックスは、駆動シャフトと出力シャフトの間に減衰伝動トランスミッションを提供する。

ヘリコプターにあって用いられる尾部回転翼にあって、スラストベアリングアセンブリは、出力シャフト内のピッチ制御シャフト（pitch control shaft）の端部内に配置される。スラストベアリングアセンブリは、作動部材の動きを、出力シャフトの軸方向にあってピッチ制御シャフトに伝達する。スラストベアリングアセンブリの配置に関する一つの潜在的な問題は、その注油機構にあって、出力シャフトの回転軸の近傍にてオイルが、出力シャフトが回転すると、回転軸から外側に遠心分離されることである。充分な注油がないと、ベアリングアセンブリの耐用期間は短縮されてしまう。

本発明は、ベアリングアセンブリの注油の問題に取り組む。

本発明の第１のアスペクトによれば、
ハウジングと、
前記ハウジングにて回転可能に支持される尾部回転翼への結合のための出力シャフトであり、さらに開放端部を有する出力シャフトと、
前記ハウジングにて回転可能に支持される入力部材と、
前記入力部材と出力シャフトの間に動力を伝達する結合を提供する伝動機構と、
前記尾部回転翼のピッチにおける変化を引き起こすためのピッチ制御シャフトであり、前記出力シャフト内にて少なくとも部分的に配置され、前記出力シャフトとともに回転され、前記出力シャフトの回転軸に沿って、前記出力シャフトに相対的に動かされるピッチ制御シャフトと、
前記ピッチ制御シャフトの軸の動きを引き起こすための作動部材であり、前記出力シャフトの軸方向に移動可能であるが、前記出力シャフトの回転に対して保持される作動部材と、
前記ピッチ制御シャフトと前記作動部材との間の相対的な回転を可能にするために、前記ピッチ制御シャフトと前記作動部材との間に配置されるベアリングアセンブリとを備え、
前記ギアボックスは、使用にあって前記ハウジング内に散乱されて、前記出力シャフトの前記開放端部に向けて、オイルの進路を変えるための少なくとも一つの構造を含む、ヘリコプター尾部回転翼ギアボックスが提供される。

本発明の第２のアスペクトによれば、前記第１のアスペクトに係るギアボックスを有するヘリコプターが提供される。

本発明の第３のアスペクトによれば、前記第１のアスペクトに係るギアボックスを含むヘリコプターの尾部回転翼システムが提供される。

前記ギアボックスは、前記出力シャフトの開放端部で、或いはその近隣で前記出力シャフトと、及び／又はピッチ制御シャフトと一緒に、連係するように保持される、オイル供給部材であり、オイルが前記ベアリングアセンブリの周辺にて軸方向に供給されるように、前記オイル供給部材及び出力シャフトの間での相対的な回転に適用される、オイル供給部材を有する。

前記オイル供給部材は、前記オイル供給部材と、そこと連係する面との間の相対的な回転上に、オイルが軸方向に供給されるのを可能とする少なくとも一つの螺旋構造を有する。

前記オイル供給部材は、前記出力シャフトの内部面に接近して配置される外部周辺面を有し、前記オイル供給部材の前記外部周辺面には、前記出力シャフトとオイル供給部材との間の相対的な回転にオイルの軸方向での供給をもたらすための螺旋構造が設けられる。

前記オイル供給部材は、前記作動部材に支持されることによって回転に対して保持される。

前記出力シャフトの前記開放端部にオイルの進路を変更するための前記少なくとも一つの構成は、前記ハウジング内部の上部から前記出力シャフトの前記開放端部の近接領域に向けてオイルの進路を変更するための進路変更部材を備える。

前記出力シャフトは、前記出力シャフトの内部にオイルを保持するためのオイル保持構造を有し、さらに好ましくは前記オイル供給部材は、前記オイル保持構造と流体的に接続する。

前記ギアボックスは、オイルの進路を変更するための少なくとも一つの構成から、オイルを捕まえるための排液流路構造を伴うオイル補足部材をさらに備える。前記排液流路構造は、前記オイル補足部材の周辺面から前記出力シャフトの回転軸に向かって延びる。前記オイル補足部材は、前記出力シャフトの前記開放端部に向かうオイルが捕まえられるように方向付けするために、前記排液流路構造と流体的に接続する別の構成を備える。前記別の方向付けの構造は、前記シャフトの内部にオイルを保持するための構成と接続する。前記別の方向付けの構造は、円錐台形方向付け構成を備える。

本発明の第４のアスペクトによれば、
ハウジングと、
前記ハウジングにて回転可能に支持される入力部材と、
前記ハウジングにて支持される回転可能なシャフトと、
前記入力部材と前記回転可能なシャフトとの間に動力を伝達する結合を提供する伝動機構と、
前記ハウジングに対する回転に対して保持されるオイル供給部材とを備え、
前記オイル供給部材は、前記ギアボックス内にオイルが、前記回転可能なシャフト上にて、前記オイル供給部材の軸方向に供給されるための少なくとも一つの螺旋構造を有する、ギアボックスが提供される。

本発明の第５のアスペクトによれば、第４のアスペクトに係るギアボックスを含む乗り物を提供する。

前記回転可能なシャフトはその内部に開放端部を有し、さらに前記オイル供給部材は前記回転可能なシャフトの内部に配置される。

使用中、前記オイル供給部材は、前記回転可能なシャフトの内部に供給されるように、前記ハウジング内にて、オイルの進路を変更する。前記オイル供給部材は、前記回転可能なシャフトの内のオイルを、前記ハウジングの内部に供給する。

前記ギアボックスは、前記オイル供給部材にオイルの進路を変更するための少なくとも一つの構成を含む。前記オイルの進路を変更するための前記少なくとも一つの構成は、前記ハウジングの遠隔部から前記オイル供給部材に向けてオイルの進路を変更するための進路変更部材を備える。

前記オイル供給部材は、前記少なくとも一つの螺旋構造が設けられる外部周辺面を有し、当該外部周辺面は前記回転するシャフトの内部面のすぐそばに配置されている。

前記オイル供給部材は、前記回転可能なシャフトに対する回転に対して保持される部材上に支持される。

前記回転可能なシャフトは、前記回転可能なシャフトの内部にオイルを保持するためのオイル保持構造を有し、好ましくは前記オイル供給部材は、前記オイル保持構造と流体的に接続している。

前記ギアボックスは、前記ハウジングの内部からオイルを捕まえるための排液流路構造付きのオイル補足部材をさらに備える。排液流路構造のオイル捕捉部材は、オイルの進路を変更するための少なくとも一つの構成からオイルを捕まえる。前記排液流路構造は、前記オイル補足部材の周辺面から、前記回転可能なシャフトの回転軸に向けて放射状に延びる。前記オイル補足部材は、前記出力シャフトの前記開放端部に向かうオイルが捕まえられるように方向付けするために、前記排液流路構造と流体的に接続する別の構成を備える。前記別の方向付けの構成は、前記シャフトの内部にオイルを保持するための構成と接続する。前記別の方向付けの構造は、円錐台形方向付け構造を備える。

本発明の特徴は、添付される図面を参照することによってここに説明される。

本発明が適用される尾部回転翼ギアボックスの断面図である。 図１の部分拡大図である。 前記ギアボックスの部分拡大斜視図である。 前記ギアボックスの他の部品の斜視図である。

図面を参照すると、図示されたギアボックスは、全体的に１０で示されるハウジングを備える尾部回転翼である。前記ハウジングは、結合面にてネジ留めにより一緒に固定される、細長い、先細りの、第１部１２、端部カバー部１６及びサイド部１８などの多数のハウジング部品を備える。サイド部１８は、ベアリング支持構造２０を保持する。ベアリング支持構造２０は、符合２２でのみ指示される、二つの反対方向に先細りのローラベアリングアセンブリを介して、ギアボックスのハウジングの内部にピニオンギア２６を有する入力部材２４を支持する。ハウジングの外側にて、入力部材２４は、駆動フランジ（図示せず）或いは尾部回転駆動シャフトアセンブリに結合される他の部品を保持する。

ハウジング１０の内部にあって、ハウジング部１２は、ベアリング−支持部材３０を保持する。ベアリング−支持部材３０は、ベアリング−支持部材３０内にその外側レースが支持される反対側に向いた先細りの回転ベアリングを含む。ベアリング３２、３４の内側レースは、中空ギアボックス出力シャフト３６の外側面に受容される。中空ギアボックス出力シャフト３６には、ギアボックスハウジング１０内にて、その自由端（free end）の近傍で、フランジ部３８が提供される。フランジ部３８は、冠歯車４０に固締される。冠歯車４０は、入力部材２４とギアボックスの出力シャフト３６との間に減衰ギア比を与えるために、ピニオン歯車２６の歯に噛み合う歯を有する。出力シャフト３６は、出力シャフト３６に入力部材２４を結合する伝達機構によって回転する。出力シャフト３６の他の端部は、ケーシング部１２を介して延び、さらに図示されない他の一つ又は複数のベアリングによって支持されている。

前記出力シャフト３６内に、ピッチ制御シャフト４４が配置される。このピッチ制御シャフト４４は、出力シャフト３６の回転軸方向にあって出力シャフト３６に対して移動可能であるが、出力シャフト３６の内部にスプライン結合を有しており、出力シャフト３６と回転する。

ギアボックスハウジング１０内のピッチ制御シャフト４４の端部の近傍に、図１にて全体的に符号４６で示され、及び図面の図２に詳細が見て取れるスラストベアリングアセンブリが設けられる。スラストベアリングアセンブリ４６は、二つの逆に傾斜される列に配置される樽形状のローラ付きの２列のベアリングアセンブリである。スラストベアリングアセンブリ４６の外側レース４８は、ピッチ制御シャフト４４の台座５０に保持され、スラストベアリングアセンブリ４６の内側レース５２は、作動部材５６（図３）から軸方向に延びるシャフト部５４を受容し、保持される。

作動部材５６の残りの部分は、作動部材５６の自由端から本体５８に延設する、スプラインが設けられる穴（スプライン穴）６０付きの本体５８を備える。スプライン穴６０の外側（スプライン穴６０におけるスプラインは、図３には示されない）、本体５８の外面には、周囲に離隔されて軸方向に延びる複数の溝６２が設けられる。作動部材５６は、ハウジング１０に対する回転に対して保持される。

オイル供給部材６３は、作動部材５６の本体５８によって動作される。オイル供給部材６３は、本体５８の外側の円筒面に合う円筒の中央穴６４を有する、環状の部品である。オイル供給部材６３の視認される端面６６には、周りに離隔された軸方向及び半径方向に延びる複数の窪み６８が設けられる。複数の窪み６８のいくつかは、ロッキングワッシャ７２の半径方向の外側に延びるタブ７０とかみ合う。ロッキングワッシャ７２は、作動部材５６上の各一つ以上の溝にかみ合わされるる、内側に延びる一つ以上のタブ７４を有する。したがって、オイル供給部材６３は、作動部材５６及びハウジング１０についての回転に対して保持される。オイル供給部材６３は、前記ギアボックスの動作の間、静止している。例えば”Spirolox”TM 保持リングのような保持リング７６は、オイル供給部材６３の内部にロッキングワッシャ７２を保持して、オイル供給部材６３の端面６６の近傍にある環状のアンダーカット溝７８内にかみ合わせられる。

オイル供給部材６３の外周部の外部面８０は、オイル供給部材６３を囲む出力シャフト３６の内部円筒面にかなり近接して配置される。オイル供給部材６３の外部面８０には、少なくとも一つの螺旋溝８２が設けられる。少なくとも一つの螺旋溝８２は、出力シャフト３６が使用中にて回転するが、オイル供給部材６３が回転しないときに、その近傍にあってオイルが、オイル供給部材６３の軸方向の、図面に示される向きについて、右手側に供給されるような、幅、深さ及び溝のずれ（ハンド、hand）を持つ。つまり、そのようなオイルの供給は、スラストベアリングアセンブリ４６に向かう。

一つ以上の螺旋溝８２がオイル供給部材６３の外部面８０に設けられると、その一つ以上の螺旋溝８２は、多条ねじの仕様に設計される。

出力シャフト３６の近傍にて、オイル供給部材６３を超えて、出力シャフト３６内のアンダーカット環状窪みは、環状に半径方向内側に延びる壁構成を有する部材８６を収納する。部材８６の効力は、出力シャフト３６が回転しないときに、その最下部でのプールとして、或いは出力シャフト３６が回転しているときに遠心分離作用下でのその内面の周りのフィルムとして、出力シャフト３６の内部における少量のオイルを保持することである。そのようなオイルは、オイル供給部材６３の周辺面における螺旋構造による遠心分離作用によってスラストベアリングアセンブリ４６に向かって供給されるように、オイル供給部材６３に接触する。

出力シャフト３６の内部におけるオイルの保持を助けるため、オイルは上述のようにスラストベアリングアセンブリ４６に向かって動かされ、図４に示されるオイル捕捉部材９０は、端部カバー部１６内側及び出力シャフト３６の開放端部に向いて、前記ギアボックスのハウジング内に保持される。

オイル捕捉部材９０の外部フランジ９２は、ハウジング部１４、１６のそれぞれの結合面の間に保持される。オイル捕捉部材９０は、中央開口９４を有する。ハウジング部１６の外側には配置されないが、作動アセンブリ（図示せず）の出力部材（図示せず）が、作動部材５６のスプライン穴６０にはめ合わされるスプラインされる端部を有する出力部材のように、延びる。これは、作動部材５６及びそれによって動作される部品が回転するのを防ぐ。作動部材の出力部材は、ギアボックス出力シャフト３６に対して軸方向に、作動部材５６及びスラストベアリングアセンブリ４６を通して動かされ、それによって、尾部回転翼の羽根の総体的制御を実現するのに、ピッチ制御シャフト４４の変位を引き起こす。

オイル捕捉部材９０は、冠歯車４０に対向するオイル捕捉キャッチャー部材９０の周辺領域から中央開口９４に向かい、下に向かって先細りに延びる、オイル捕捉排液流路構造９８を有する。オイル捕捉排液流路構造９８は、端部が部材８６を超えて出力シャフト３６の端部内に配置される、円錐台形方向付け構成１００に至る。オイル進路変更部材１０４は、オイル捕捉部材９０の流路９８に向かう、ハウジングの内部周辺に遠心分離的に投じられるオイルの進路を変更するために、ハウジングの遠隔部で、ハウジングの上部近傍、さらに冠歯車４０の周辺の全体的に上の部分にてハウジング部１４内に設けられる。

使用中、オイル供給部材６３の動作及びオイル進路変更部材１０４及びオイル捕捉部材９０によるオイル供給部材６３へのオイルの提供による効力によって、スラストベアリングアセンブリ４６が効果的に注油されるのを確実にする。しかし、オイルを出力シャフト３６の内部に配給し、それによってスラストベアリングアセンブリ４６に注油するため、オイル進路変更部材１０４がオイル捕捉部材９０及びオイル供給部材６３から独立して使用されることも理解できるであろう。さらに、オイル捕捉部材９０がスラストベアリングアセンブリ４６の注油を助けるために、オイル進路変更部材１０４に関連して用いられることができる。オイル進路変更部材１０４は、ハウジングの遠隔部から意図される領域にオイルの進路を変更するために、オイルを流す技術分野にて周知の他の特徴と連係してもよい。

定置オイル供給部材を他の回転面と共に用いるというコンセプトが多くの技術分野、例えば航空機のギアボックス、自動車のギアボックスなどに、適用されるのが理解されるであろう。他の動作モードにあって、オイル供給部材は、回転シャフト／出力シャフト内にて、オイルがハウジングの内部に提供されるように用いられてもよい。つまり、オイル供給部材は、オイルを回転シャフトの方向を変更すること、或いはオイル供給部材の面の螺旋チャンネルの構成のいずれかに流れさせる。

オイル供給部材６３は、好都合には、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン、polyether ether ketone）のような適切なプラスチック材料のモールディングである。

本明細書及び特許請求の範囲にて用いられるとき、用語「備える」及び「備えること」さらにはそれらのバリエーションは、特定の特徴、ステップ或いはインテジャ(integers)が含まれることを意味する。これらの用語は、他の特徴、ステップ或いは部品を排除するものとして解釈されるものではない。

特定の形態或いは開示された機能を実行するための手段という点で、或いは開示された結果を達成するための適切な方法或いは処理が明示される、以上の説明に開示された特徴、或いは以下の特許請求の範囲、或いは添付された図面は、個別に、或いはそれらの特徴の組み合わせにより、それらの多様な態様にあって発明を実現するために用いられる。

Claims (15)

1. ヘリコプター尾部回転翼のギアボックスであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングにおいて回転可能に支持される尾部回転翼への結合のための出力シャフトであって、開放端を有する出力シャフトと、
   前記ハウジングにおいて回転可能に支持される入力部材と、
   前記入力部材と出力シャフトとの間に動力を伝達する結合を提供する伝動機構と、
   前記尾部回転翼のピッチの変化をもたらすピッチ制御シャフトであって、前記出力シャフトの中に少なくとも部分的に配置され、前記出力シャフトとともに回転可能であり、前記出力シャフトの回転軸に沿って相対的に可動なピッチ制御シャフトと、
   前記ピッチ制御シャフトの軸方向の動きをもたらす作動部材であって、前記出力シャフトの軸方向に可動であるが、前記出力シャフトの回転に対抗して保持される作動部材と、
   前記ピッチ制御シャフトと前記作動部材との相対的な回転を許容するべく前記ピッチ制御シャフトと前記作動部材との間に配置されるベアリングアセンブリと
   を含み、
   前記ギアボックスは、使用時に前記ハウジングの中に散乱されるオイルを、前記出力シャフトの前記開放端に向けて偏向させる少なくとも一つの構造を含むギアボックス。
2. 前記出力シャフトの開放端若しくはその近くで前記出力シャフトと協働し及び／又は前記ピッチ制御シャフトと協働するように保持されるオイル供給部材をさらに含み、
   前記オイル供給部材は、前記ベアリングアセンブリの周辺に向かって軸方向にオイルが供給されるように、前記オイル供給部材と前記出力シャフトとの相対的な回転に適応される、請求項１記載のギアボックス。
3. 前記オイル供給部材は、前記オイル供給部材と前記オイル供給部材に協働する表面との相対的な回転において、オイルを軸方向に供給するための少なくとも一つの螺旋構造を有する、請求項２記載のギアボックス。
4. 前記オイル供給部材は、前記出力シャフトの内面のすぐそばに配置される外部周辺面を有し、
   前記オイル供給部材の前記外部周辺面には、前記出力シャフトと前記オイル供給部材との相対的な回転において、オイルを軸方向に供給するべく前記螺旋構造が設けられる、請求項３記載のギアボックス。
5. 前記オイル供給部材は、前記作動部材の上に支持されることによって回転に対抗して保持される、請求項２〜４のいずれか一項記載のギアボックス。
6. 前記出力シャフトの前記開放端に向けてオイルを偏向させる前記少なくとも一つの構造は、前記ハウジングの内部の上側から、前記出力シャフトの前記開放端に近接する領域に向けてオイルを偏向する偏向部材を含む、請求項１〜５のいずれか一項記載のギアボックス。
7. 前記出力シャフトは、前記出力シャフトの内部にオイルを保持するオイル保持構造を有する、請求項１〜６のいずれか一項記載のギアボックス。
8. 前記オイル供給部材は、前記請求項２に従属するときに、前記オイル保持構造と流体的に接続する、請求項７記載のギアボックス。
9. オイル偏向のための前記少なくとも一つの構造からのオイルを捕捉するべく排液流路構造を伴うオイル捕捉部材をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項記載のギアボックス。
10. 前記排液流路構造は、前記オイル捕捉部材の周辺面から前記出力シャフトの回転軸に向かって径方向に延びる、請求項９記載のギアボックス。
11. 前記オイル捕捉部材は、捕捉したオイルを前記出力シャフトの前記開放端に向けるべく前記排液流路構造と流体的に接続するさらなる構造を含む、請求項９又は１０記載のギアボックス。
12. 前記さらなる構造は、前記請求項７又は８に従属するときに、前記出力シャフトの内部にオイルを保持するオイル保持構造と接続する、請求項１１記載のギアボックス。
13. 前記さらなる構造は、円錐台構造を含む、請求項１１又は１２記載のギアボックス。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項記載のギアボックスを含むヘリコプター。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項記載のギアボックスを含むヘリコプター尾部回転翼システム。

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