JP6302511B2 - ハブアセンブリ及びプロペラアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ハブアセンブリ及びプロペラアセンブリに関する。

プロペラアセンブリは、一般に、エンジンによって回転されるハブに装着される複数のブレードを含む。ハブは、一般に、任意の保持機構及びピッチ変更機構と共にプロペラブレードのブレード根元を収容するためのハウジングを画定する。

ブレードは、ライン取り外し可能になり得るとともに、プロペラブレードの長手方向軸に対して平行な方向で作用する遠心力成分を含む動作荷重を支持するべくハブに保持される。現行の保持システムは、プロペラブレードをハブに対して保持するためにベアリングのアセンブリを使用する。それぞれのブレード根元は、ベアリングのアセンブリの使用により、それ自体のソケット内にその内側でピッチ変更軸を中心に回転できるように保持される。動作中に受けられる高い遠心力及び推力の下でベアリングの安定性を維持するためにベアリングに予荷重を加えることが知られている。

米国特許第１８７０３６１号明細書

１つの態様において、本発明の一実施形態はプロペラアセンブリに関し、このプロペラアセンブリは、部分ハブであって、部分根元座部のセットを伴うバッキングプレートと、バッキングプレートに対して選択的に動作可能に結合できるクランプのセットであり、各クランプが第２の部分根元座部を画定し、クランプがバッキングプレートに結合されるときに根元座部が形成される、クランプのセットとを有する部分ハブと、根元座部内に受けられる根元を有するプロペラブレードとを含む。

他の態様において、本発明の一実施形態は、プロペラアセンブリのための部分ハブに関し、この部分ハブは、部分根元座部のセットを伴い、各輪郭部が部分的に根元座部を画定するバッキングプレートと、バッキングプレートに対して選択的に動作可能に結合できるクランプのセットであって、各クランプが第２の部分根元座部を画定し、クランプがバッキングプレートに結合されるときに根元座部が形成される、クランプのセットとを含む。

更なる他の態様において、本発明の一実施形態はプロペラアセンブリに関し、このプロペラアセンブリは、部分ハブであって、根元座部を部分的に画定する輪郭部を有するバッキングプレートと、第２の部分根元座部を画定するためにバッキングプレートに対して選択的に動作可能に結合できるクランプであり、クランプがバッキングプレートに結合されるときに根元座部が形成される、クランプと、を備える部分ハブと、根元座部内に受けられる根元を有するプロペラブレードと、根元と部分ハブとの間に設けられるベアリングアセンブリであって、プロペラブレードが部分ハブ内で回転できるようにするベアリングアセンブリと、バッキングプレートの外周及びクランプの外周に装着されるとともに、プロペラブレードを根元座部内に保持するように構成されるリテーナとを含む。

本発明の一実施形態に係るプロペラブレード及び部分ハブアセンブリを含むプロペラアセンブリの斜視図である。 図１のプロペラアセンブリで使用され得る部分ハブアセンブリの斜視図である。 図２の部分ハブアセンブリの分解図である。 図１のプロペラアセンブリに含まれ得るようなプロペラブレードの一部を伴う図２の部分ハブアセンブリの一部の断面図である。 図１のアセンブリで使用され得る部分ハブアセンブリの代替実施形態の斜視図である。

本発明の実施形態は、プロペラブレードを保持するための部分ハブアセンブリ、及び、そのような部分ハブアセンブリを組み込むプロペラアセンブリに関する。従来のハブアセンブリは、ハウジングを画定する単一の一体の構成要素であり、或いは、互いに結合されるときにハウジングを画定する前部及び後部を形成するために２つの部品に分けられる。一体ハブ及び分割ハブはいずれも形状が複雑であり、そのため、機械加工の困難性及びコストが高くなる。また、一体ハブ及び分割ハブはいずれもプロペラの組み付け及び修理を更に複雑にする。本発明の実施形態は、それぞれのプロペラブレードごとにクランプを有するリアバッキングプレートを伴う部分ハブアセンブリを含み、その結果、非限定的な例として、ハブの一部だけを分解すれば済むため、ハブアセンブリのコストが低減するとともに、組み付け及び修理が容易になる。

図１は、部分ハブアセンブリ１２、カバー１３、及び、幾つかのプロペラブレード１４を含むプロペラアセンブリ１０を示す。部分ハブアセンブリ１２は、プロペラ軸の周りで回転するとともに、複数のブレード１４を固定するための手段を与える。部分ハブアセンブリ１２は、任意の数のプロペラブレード１４を固定できる。一般に、プロペラブレード１４は、ねじれ翼形状に形成されるとともに、金属又は複合材料を含むがこれらに限定されない任意の適した材料から構成され得る。プロペラブレード１４は、コスト及びメンテナンスで利点をもたらすべくライン取り外し可能となり得る。ライン取り外し可能という用語は、プロペラブレード１４を野外で取り外して交換できることを示す。ライン取り外し可能なプロペラブレード１４は、部分ハブアセンブリ１２に装着され得るとともに、相対回転可能な動きを可能にしつつ保持されなければならない。航空機のプロペラアセンブリの１つの例が例示されてきたが、１つ以上のブレードを有するプロペラ、タービン、又は、ファンが取り付けられる任意の適した構造体又はクラフトが本明細書中に記載される本発明の実施形態を利用できることが理解される。

図２は、部分ハブアセンブリ１２が部分根元座部２２のセットを有する第１の部品又はバッキングプレート２０を含むことを更に明確に示す。本明細書中で使用される「セット」は、１つのみを含めて任意の数を含むことができると理解される。クランプ３０のセットをバッキングプレート２０に対して選択的に動作可能に結合することができる。各クランプ３０は部分根元座部を画定する。クランプ３０がバッキングプレートに動作可能に結合されると、バッキングプレート２０の部分根元座部及びクランプ３０がブレード凹部又は根元座部２４を形成する。バッキングプレート２０及びクランプ３０は、任意の適した締結具３２によることを含むがこれに限定されない任意の適した態様で、互いに動作可能に装着され得る。

また、カバー３４をクランプ３０のセット上にわたって動作可能に結合することができる。カバー３４は、任意の適した態様で形成され得るとともに、汚染物が部分ハブアセンブリ１２に入らないようにするのに役立つべく部分ハブアセンブリ１２に含まれ得る。ピッチ制御ユニット（図示せず）のための液圧シリンダを受け入れるために少なくとも１つの開口３６をカバー３４に含めることができると考えられる。バッキングプレート２０、クランプ３０、及び、カバー３４を含む部分ハブアセンブリ１２を金属又は複合材料を含む任意の適した材料から形成することができる。

図３は、部分ハブアセンブリ１２のバッキングプレート２０がプレート部４０を含み、部分根元座部２２を形成する輪郭部４２がプレート部４０からその外周４４に沿って上方へ延びることを更に明確に示す。他の特徴は例示されないが、部分ハブアセンブリ１２のバッキングプレート２０がプロペラアセンブリの後側にあるとともにエンジンに装着するための装着面を与えることが理解される。したがって、バッキングプレート２０は、部分ハブアセンブリ１２をエンジンに結合するのに適した任意の特徴を含むことができる。

各クランプ３０も部分根元座部を形成する輪郭部５０をその内側に含む。クランプ３０及びカバー３４を締結具３２によってバッキングプレート２０に締結することができる。締結具３２は、図示のようなナット５２及びボルト５４を含むがこれらに限定されない任意の適した締結具であってもよい。

図４は、部分ハブアセンブリ１２を含むとともにその内側に単一のプロペラブレード１４の一部のみを示す典型的なプロペラアセンブリ１０の一部を例示する。図１に示されるように複数の周方向離間されるブレード１４が部分ハブアセンブリ１２内に支持され得るが、明確にするために、残りの図では１つのプロペラブレード１４の一部だけが示される。前方向６４及び後方向６４も示される。

プロペラブレード１４の一部、例えば随意的なプリロードプレート７２を伴う根元７０が、根元座部２４内に受けられ得る。このように、根元座部２４は、プロペラブレード１４の根元７０が挿入されるための受け部をもたらす。根元７０は、プロペラブレード１４の外側スリーブ又は一体部分を含むことができるが、これらに限定されない。

根元７０と部分ハブアセンブリ１２のバッキングプレート２０及びクランプ３０との間にベアリングアセンブリ８０を設けることができる。ベアリングアセンブリ８０は、プロペラブレード１４が部分ハブアセンブリ１２内で回転できるようにする。図示の例では、複数のベアリングアセンブリ８０が根元７０と部分ハブアセンブリ１２との間に設けられる。

より具体的には、内側ベアリングアセンブリ８２及び外側ベアリングアセンブリ８４が含まれる。複数のベアリングアセンブリは、平行ローラーベアリングアセンブリ、ボールベアリングアセンブリ、又は、テーパーローラーベアリングアセンブリを含むがこれらに限定されない任意の適したタイプのベアリングアセンブリを含むことができる。また、複数のベアリングアセンブリ８０のうちの１つ以上に予荷重を加えることができる。バッキングプレート２０上の輪郭及びクランプ３０の内側は、ベアリングアセンブリ８０を位置決めするのに役立つ輪郭付けられた根元座部２４を画定する。クランプ３０の内面は、バッキングプレート２０の部分根元座部２２と同じ形状を有するように示されている。

また、ピッチ制御ユニット（図示せず）を部分ハブアセンブリ１２内に含めることができ、このピッチ制御ユニットは、プロペラブレード１４を回転させて矢印１９により示されるようにプロペラブレード１４の迎え角を変えることによってプロペラブレード１４のブレードピッチを変えるべく使用され得る。ベアリングアセンブリ８０は、ピッチ調整中にプロペラブレード１４の回転を助けることができる。

部分ハブアセンブリ１２は、バッキングプレート２０及びクランプ３０が動作可能に結合されると、根元７０を効果的に包み込む。リテーナ８６を部分ハブアセンブリ１２に対して選択的に動作可能に結合させることができ、このリテーナ８６は部分ハブアセンブリ１２に結合されると、根元７０、したがってプロペラブレード１４を部分ハブアセンブリ１２内に保持するように構成され得る。より具体的には、リテーナ８６は、バッキングプレート２０の外周及びクランプ３０の外周に装着されるとともに、プロペラブレード１４を根元座部２４内に保持するように構成され得る。図示の例において、リテーナ８６は、プロペラブレード１４が通過できる凹部９０を含み、この凹部９０は、その内側でプロペラブレード１４が回転できるようにするべく寸法付けられる。任意の適した締結機構を利用してリテーナ８６をバッキングプレート２０及びクランプ３０に装着することができる。プロペラブレード１４をその回転中に適切に保持できる限り、別個の締結具を含むがこれに限定されない任意の適したリテーナを使用できることが理解される。

更にまた、リテーナ８６と外側ベアリングアセンブリ８４との間にリングナット８８を含めることができる。リングナット８８は、外側ベアリングアセンブリ８４に予荷重を加えるのに役立つとともにプロペラブレード１４を保持するのに役立つように構成され得る。リテーナ８６は、それが外側ベアリングアセンブリ８４を部分ハブアセンブリ１２内に緊密に着座させて根元座部２４内での動きを許容しないようにリングナット８８を位置決めできる。リテーナ８６は、リングナット８８、根元７０、及び、外側ベアリングアセンブリ８４を径方向に移動しないように保持するための外側肩部としての役目を果たすことができる。グリース又は他の潤滑剤を利用してベアリングアセンブリ８０を潤滑することができ、また、部分ハブアセンブリ１２内に１つ以上のシールを含めることができる。非限定的な一例として、リテーナ８６の一部の中にシール９２を収容できる。

動作中、エンジンが部分ハブアセンブリ１２を回転動作させ、また、プロペラブレード１４が回転動作を推進力へ変換する。より具体的には、バッキングプレート２０は、エンジンに対する装着面を与えるとともに、トルクをエンジンからプロペラブレード１４へ伝える構造部材としての役目を果たす。リテーナ８６及びクランプ３０は取り外し可能であるため、プロペラブレード１４を容易に交換できる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る部分ハブアセンブリ１１２を示す。第２の実施形態の部分ハブアセンブリ１１２は、第１の実施形態の部分ハブアセンブリ１２に類似している。したがって、同様の部分は、１００だけ増大される同様の数字を用いて特定され、この場合、別段に言及されなければ、第１の実施形態の同様の部分の説明が第２の実施形態に当てはまることが理解される。唯一の違いは、部分ハブアセンブリ１１２が第１の実施形態で含まれるカバーを含まないという点である。他の全ての方法で、図５の実施形態は、図２に示される第１の実施形態と同じ態様で構造化されて動作する。

前述した実施形態は、「バッキングプレート」なる用語を利用して、バッキングプレートを後側にあるように説明するが、代わりに、バッキングプレートが前側にあってもよく、また、クランプが後側にあってもよいことが理解される。そのような場合でも、バッキングプレートは、エンジンに対する装着面を与えることができる。

前述した実施形態は、ハブ及びプロペラアセンブリの重量が減り、それにより動作コストが低減することを含めて、様々な利点をもたらす。また、前述の部分ハブアセンブリは、容易に形成され得るとともに、現行のハブと比べて低いコストを有する。また、前述の実施形態は、容易な組み立て及び修理ももたらす。更に、前述の実施形態により、プロペラブレードをライン交換することができる。

未だ説明されていない範囲まで、様々な実施形態の異なる特徴及び構造を望み通りに互いに組み合わせて使用できる。１つの特徴が実施形態の全てにおいて例示されていないことは、それが不可能であると解釈されるように意図されておらず、説明を簡単にするためになされている。したがって、異なる実施形態の様々な特徴を望み通りに混ぜ合わせて適合させることにより、新たな実施形態を、その新たな実施形態が明示的に説明されるか否かにかかわらず形成することができる。本明細書中に記載される特徴の全ての組み合わせ又は置換がこの開示によって網羅される。

この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む発明を開示するとともに、任意の装置又はシステムを形成して使用すること、及び、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。

１０ プロペラアセンブリ
１２ 部分ハブアセンブリ
１３ カバー
１４ プロペラブレード
２０ バッキングプレート
２２ 部分根元座部
２４ 根元座部
３０ クランプ
３２ 締結具
３４ カバー
３６ 開口
４０ プレート部
４２ 輪郭部
４４ 外周
５０ 輪郭部
５２ ナット
５４ ボルト
７０ 根元
７２ プリロードプレート
８０ ベアリングアセンブリ
８２ 内側ベアリングアセンブリ
８４ 外側ベアリングアセンブリ
８６ リテーナ
８８ リングナット
９０ 凹部
９２ シール
１１２ 部分ハブアセンブリ

Claims (10)

1. 部分ハブ（１２）であって、
   複数の部分根元座部（２２）を有するバッキングプレート（２０）と、
   前記バッキングプレート（２０）に対して結合できる複数のクランプ（３０）であり、前記各クランプ（３０）が第２の部分根元座部を画定し、複数のクランプ（３０）が前記バッキングプレート（２０）に結合されるときに根元座部（２４）が形成される、複数のクランプ（３０）と、
   前記複数のクランプ（３０）上に結合されるカバー（３４）と、
   を備える部分ハブ（１２）と、
   前記根元座部（２４）内に受けられる根元（７０）を有するプロペラブレード（１４）と、
   を備え、
   前記カバー（３４）は、前記プロペラアセンブリ（１０）の一部を受け入れるように構成される少なくとも１つの開口（３６）を含む、
   プロペラアセンブリ（１０）。
2. 前記部分ハブ（１２）の前記バッキングプレート（２０）は、前記プロペラアセンブリ（１０）の後側にあるとともに、エンジンに対する装着面を与える請求項１記載のプロペラアセンブリ（１０）。
3. 前記バッキングプレート（２０）が輪郭プレート（４０）を含み、この輪郭プレート（４
   ０）の外周の周りで前記複数の部分根元座部（２２）が配置される請求項１または２に記載のプロペラアセンブリ（１０）。
4. 前記クランプ（３０）が前記バッキングプレート（２０）に締結される請求項１乃至３のいずれかに記載のプロペラアセンブリ（１０）。
5. 前記部分ハブ（１２）に対して選択的に動作可能に結合されるリテーナ（８６）を更に備え、前記リテーナ（８６）は、このリテーナ（８６）が前記部分ハブ（１２）に結合されるときに前記プロペラブレード（１４）の根元（７０）を前記部分ハブ（１２）内に保持するように構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のプロペラアセンブリ（１０）。
6. 前記リテーナ（８６）に収容されるシールを含む請求項５記載のプロペラアセンブリ（１０）。
7. 部分ハブ（１２）であって、
   複数の部分根元座部（２２）を有するバッキングプレート（２０）と、
   前記バッキングプレート（２０）に対して結合できる複数のクランプ（３０）であり、前記各クランプ（３０）が第２の部分根元座部を画定し、複数のクランプ（３０）が前記バッキングプレート（２０）に結合されるときに根元座部（２４）が形成される、複数のクランプ（３０）と、
   前記部分ハブ（１２）に対して結合されるリテーナ（８６）と、
   を備える部分ハブ（１２）と、
   前記根元座部（２４）内に受けられる根元（７０）を有するプロペラブレード（１４）と、
   を備え、
   前記リテーナ（８６）は、このリテーナ（８６）が前記部分ハブ（１２）に結合されるときに前記プロペラブレード（１４）の根元（７０）を前記部分ハブ（１２）内に保持するように構成される、プロペラアセンブリ（１０）。
8. 前記根元（７０）と前記部分ハブ（１２）との間に設けられるベアリングアセンブリ（８０）を更に備え、前記ベアリングアセンブリ（８０）は、前記プロペラブレード（１４）が前記部分ハブ（１２）内で回転できるようにする請求項７記載のプロペラアセンブリ（１０）。
9. 前記ベアリングアセンブリ（８０）は、平行ローラーベアリングアセンブリ、ボールベアリングアセンブリ、又は、テーパーローラーベアリングアセンブリを含む請求項８記載のプロペラアセンブリ（１０）。
10. 前記根元（７０）と前記部分ハブ（１２）との間に複数のベアリングアセンブリ（８２，８４）が設けられ、前記複数のベアリングアセンブリ（８２，８４）のうちの少なくとも１つに予荷重が加えられる請求項８記載のプロペラアセンブリ（１０）。