JP6490427B2 - 回転翼機のモジュール式ロータハブシステム - Google Patents

Description

本開示は、回転翼機のモジュール式ロータハブシステム及びその組立方法に関し、より具体的には、それぞれの自由度のための個別の軸受を有する全関節型ロータアームアセンブリを含む、回転翼機のモジュール式ロータハブシステムに関する。

回転翼機の主要な構成要素は、主ロータハブシステムである。主ロータハブシステムによって、動作の間中、主ロータブレードは取り付けられている。回転力は、揚力を発生させる目的でブレードに回転速度を与えるために主ロータハブシステムに供給される。主ロータハブシステムは、飛行制御能力及び動的安定性に対応するために、ブレードの根元の、ハブとの取付部の近くで垂直方向（フラップ方向）、水平方向（リードラグ方向）、及び軸方向（ピッチ方向）におけるブレードの回転運動を可能にしなければならない。個別のヒンジ機構によってこれらの運動に対応する主ロータハブシステムは、全関節型ハブシステムと呼ばれている。

少なくとも一部の周知の全関節型ロータハブシステムは、有益な運動学的設計を実現しているが、回転ブレードの遠心力によって発生する高スラスト荷重下での高振動数かつ高振幅の振動運動に対応し得る軸受システムによってこれらの回転の自由を実現するには労力を要する。１つの周知のハブシステムは、転がり軸受又はころ軸受システムなどの非摩擦軸受システムである。これらの種類の軸受システムの潤滑剤及びシールは、水分の流出及び漏れの影響を受けやすく、したがって、保守点検を行うためにロータハブ全体の取外し及び分解を多くの場合に必要とする頻繁な整備を必要とする。別の周知のハブシステムは、高価な特殊な鋼から形成される伸縮性のあるストラップを含むストラップパックハブシステムである。少なくとも一部の周知のストラップパックハブシステムは、激しい複雑な荷重を受け、したがって、応力状態になり、その結果、厳しい損傷基準及びハブの取外し及び分解を多くの場合に必要とする頻繁な交換をもたらす。さらに、非摩擦式かつストラップパック式のハブシステムの不具合は、検出が困難である場合があり、また、その低い損傷許容性は、すぐに航空機の損傷又は不具合につながる場合がある。さらに、多くの周知の非摩擦のストラップパックハブシステムは現在、最大の力限度で機能しており、不具合を起こさずに、その現在の物理的外被(physical envelop)内に発生する荷重の増加に対処することができない。

いつからか、ロータハブシステムにおいてエラストマーの軸受を使用することが、重量、潤滑剤の必要性を削減し、整備を最小限に抑えることが知られている。このように、少なくとも一部の周知のロータハブシステムは、フラップ及びピッチの自由度に対応するためにエラストマーの球面軸受を含むが、フラップ及びピッチの自由度は、個別の軸受によって対処されておらず、単一の球面軸受によって対処されている。これらの運動を統合している結果、ロータハブシステムの動的品質は、航空機の安定性を確保するために注意深く考慮され、モデル化され、及び制御される必要がある。このため、非摩擦のストラップパックハブシステムなどの多くの旧来のハブを、フラップ適合のために球面軸受を利用したエラストマーのハブシステムに交換することは、大きな設計及び解析の努力（多くの場合に費用が桁違いな）を伴う。より具体的には、エラストマーの球面軸受は、非摩擦のストラップパックハブと同様の設置面積を有するが、力学的・運動学的特性に関しては非常に異なっており、ストラップパック又はころ軸受に基づく旧来のハブを有する航空機にエラストマーの球面軸受ハブシステムを実装するためには多大な調査及び開発の費用を必要とする。

一態様において、回転翼機のロータハブシステムで用いるロータアームアセンブリが提供される。ロータアームアセンブリは、ピッチシャフト及び該ピッチシャフトに連結される複数の個別の軸受を含む。複数の軸受は、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されるエラストマーの軸受である。複数の軸受のそれぞれは、単一の自由度に対応するように構成される。

別の態様において、回転翼機で用いるロータハブシステムが提供される。ロータハブシステムは、回転軸線を中心に回転するように構成される中心体及び該中心体に連結されるように構成される複数のモジュール式ロータアームを含む。複数のロータアームアセンブリのそれぞれは、ピッチシャフト及び該ピッチシャフトに連結される複数の個別の軸受を含む。複数の軸受は、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されるエラストマーの軸受である。軸受のそれぞれは、単一の自由度に対応するように構成される。

さらに別の態様において、回転翼機で用いるロータアームアセンブリを組み立てる方法が提供される。本方法は、第１部分及び該第１部分に対して垂直な第２部分を含むピッチシャフトを用意することを含む。一対のフラップ軸受は、第２部分に連結される。また、本方法は、第２部分の近傍で第１部分に内側ピッチ軸受を連結すること及び第１部分の先端に外側ピッチ軸受を連結することを含む。一対のフラップ軸受、内側ピッチ軸受、及び外側ピッチ軸受は、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成される個別のエラストマーの軸受である。

述べられている特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において単独で達成されてもよいし、又はさらに他の実施形態（そのさらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照しながら理解され得る）において組み合わされてもよい。

例示的な、航空機の生産及び保守点検方法のフロー図である。 例示的な航空機のブロック図である。 複数のロータブレード及び例示的なロータハブシステムを示す、航空機の上面図である。 中心体及び複数のロータアームアセンブリを有する、図３に示されているロータハブシステムの斜視図である。 図４に示されている中心体及び単一のロータアームアセンブリの斜視図である。 図５に示されている中心体及びロータアームアセンブリの側断面図である。 図５に示されている中心体及びロータアームアセンブリの上断面図であり、中心体が、ロータアームアセンブリから分離されて示されている。 図５に示されている中心体及びロータアームアセンブリの分解図である。

本明細書で説明されている実施態様は、回転翼機と共に使用するためのモジュール式ロータハブシステムに関する。より具体的には、回転翼機のモジュール式ロータハブシステムは、それぞれの自由度に関して個別の軸受を有する全関節型のロータアームアセンブリを含む。本明細書で使用されるとき、用語「個別の」は、ロータアームアセンブリの自由度のそれぞれが、単一の軸受要素によって２つ以上の自由度が補助されないように独立した別個の軸受によって補助されていることを説明するためのものである。例示的な実施態様において、ロータアームアセンブリのそれぞれは、第１部分及び該第１部分に対して垂直な第２部分を有するピッチシャフト含む。一対のフラップ軸受は、第２部分に連結される。内側ピッチ軸受は、第２部分の近傍で第１部分に連結され、外側ピッチ軸受は、第１部分の先端に連結される。一対のフラップ軸受、内側ピッチ軸受、及び外側ピッチ軸受は、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成される個別のエラストマーの軸受であり、この場合、単一の軸受は、２つ以上の自由度に対応しない。

図１を参照すると、本開示の実施態様は、航空機の製造及び保守点検方法１００との関連で、及び航空機１０２（図２に示されている）を用いて説明され得る。試作の間に、航空機１０２の仕様及び設計１０４のデータが、製造工程中に使用されてもよく、また、機体に関連する他の材料が調達されてもよい（ステップ１０６）。生産の間に、構成要素及び部分組立品の製造１０８並びに航空機１０２のシステム統合１１０が行われ、その後、航空機１０２は、その認証及び搬送工程１１２に入る。機体認証が成功し、完了すると、航空機１０２は、就航されてもよい（ステップ１１４）。顧客によって就航されている間に、航空機１０２は、定期的、日常的、及び計画的な整備及び保守点検１１６（例えば改良、再構成、及び／又は改修を含む）を予定される。代替的な実施態様において、製造及び保守点検方法１００は、航空機以外の乗り物に実施されてもよい。

航空機の製造及び／又は保守点検１００に関連する部分及び工程のそれぞれは、システムインテグレータ、サードパーティー、及び／又は運営者（例えば、顧客）によって実行又は遂行されてもよい。本発明の説明のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機の製造業者及び主システムの下請業者を含んでもよいが、これらに限定されず、サードパーティーは、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給者を含んでもよいが、これらに限定されず、運営者は、航空会社、リース会社、軍隊、及び保守点検業者などであってもよい。

図２に示されているように、方法１００によって生産される航空機１０２は、複数のシステム１２０及び内部１２２を有する機体１１８を含んでもよい。高レベルシステム１２０の例は、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、及び／又は環境システム１３０のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。

本明細書で実施されている装置及び方法は、方法１００の複数の段階のうちの任意の１つ以上の間に用いられてもよい。例えば、構成要素の製造工程１０８に対応する構成要素又は部分組立品は、生産された構成要素又は部分組立品と同様の方法で、航空機１０２の就航中に作製又は製造されてもよい。また、１つ以上の装置の実施態様、方法の実施態様、又はこれらの組み合わせは、航空機１０２の組み立てを大幅に迅速化し、及び／又は航空機１０２の組み立ての費用を低減することによって、例えば生産段階１０８及び１１０の間に利用されてもよい。同様に、１つ以上の装置の実施態様、方法の実施態様、又はこれらの組み合わせは、航空機１０２の保守点検又は整備（例えば、計画的な整備及び保守点検１１６）の間に利用されてもよい。

本明細書で使用されるとき、用語「航空機」は、飛行機、無人航空機（ＵＡＶ）、グライダー、ヘリコプター、回転翼機、及び／又は空中を移動する任意の他の物体を含んでもよいが、これらに限定されない。さらに、代替的な実施態様において、本明細書で説明されている、航空機の製造及び保守点検方法は、任意の製造及び／又は保守点検の作業に使用されてもよい。

図３は、航空機１０２とほぼ同様であり得る航空機２００を示している。例示的な実施態様において、航空機２００は、胴体２０２を含む回転翼機であり、胴体２０２は、前部２０４及び前部２０４の後方にある後部２０６（例えば、尾部）を含む。本明細書で使用されるとき、用語「回転翼機」は、揚力を発生させ、維持するためにマストを中心に回転するロータブレードを使用する任意の重航空機を含んでもよい。回転翼機の例は、ヘリコプター、ティルトロータ機、サイクロコプター、及びジャイロダインを含んでもよいが、これらに限定されない。また、回転翼機２００は、胴体２０２の前部２０４から上方に延在するロータハブシステム２０８及びロータ軸線２１２を中心に回転するように構成されたロータハブシステム２０８に連結された複数のロータブレード２１０を含む。一部の実施態様において、回転翼機２００は、１つより多くのロータハブシステム２０８を含んでもよい。例示的な実施態様において、ロータハブシステム２０８は、４つのロータブレード（例えば、第１ロータブレード２１４、第２ロータブレード２１６、第３ロータブレード２１８、及び第４ロータブレード２２０）を含む。しかしながら、より少ない又はさらなるロータブレードを採用した実施形態も考えられる。一般に、飛行動作のために展開されるとき、ロータブレードは、均等に離間される。例えば、上述した図示の実施形態において、ブレードは、９０度の間隔をおいて離間されている。６つのブレードの構成の場合、間隔は、６０度であってもよい。

図４は、中心体２２２及び複数のロータアームアセンブリ２２４を含むロータハブシステム２０８の斜視図である。例示的な実施形態において、複数のロータアームアセンブリ２２４は、第１ロータブレード２１４をハブシステム２０８に連結するように構成された第１ロータアームアセンブリ２２６と、第２ロータブレード２１６をハブシステム２０８に連結するように構成された第２ロータアームアセンブリ２２８と、第３ロータブレード２１８をハブシステム２０８に連結するように構成された第３ロータアームアセンブリ２３０と、第４ロータブレード２２０をハブシステム２０８に連結するように構成された第４ロータアームアセンブリ２３２と、を含む。しかしながら、より少ない又はさらなるロータアームアセンブリ２２４を採用した実施形態も考えられる。図５は、中心体２２２及び第１ロータアームアセンブリ２２６の斜視図である。図６は、中心体２２２及び第１ロータアームアセンブリ２２６の側断面図である。図７は、中心体２２２及び第１ロータアームアセンブリ２２６の上断面図である。図８は、中心体２２２及び第１ロータアームアセンブリ２２６の分解図である。例示的な実施形態において、ロータハブシステム２０８は、全関節型ロータシステム、すなわち、軸線２１２を中心に回転するシステムであって、ロータブレード２１０のそれぞれが、ピッチ軸線２３４、フラップ軸線２３６、及びリードラグ軸線２３８のそれぞれを中心としたピッチング運動、フラッピング運動、及びリードラグ運動を行うことが可能なシステムである。より具体的には、ロータアームアセンブリ２２４は、それぞれのロータブレード２１０が、ピッチ軸線２３４を中心とした垂線から約＋／−４０°の範囲のピッチ運動、フラップ軸線２３６を中心とした垂線から約−１０°〜３０°の範囲のフラッピング運動、及びリードラグ軸線２３８を中心とした垂線から約＋／−１０°の範囲のリードラグ運動を行うことを可能にする。或いは、ロータアームアセンブリは、本明細書で説明されているようなロータアームアセンブリ２２４の動作を容易にする任意の範囲内の、それぞれの軸線を中心としたピッチ運動、フラッピング運動、及びリードラグ運動を可能にしてもよい。

例示的な実施態様において、ロータアームアセンブリ２２４のそれぞれは、単一の軸受によって２つ以上の自由度が補助されないように複数の個別のエラストマーの軸受を含む。より具体的には、第１ロータアームアセンブリ２２６は、一対のエラストマーのフラップ軸受２４０と、エラストマーのスラスト軸受２４２と、内側ピッチ軸受２４６及び外側ピッチ軸受２４８を含む複数の同軸のエラストマーのピッチ軸受２４４とを含む。本明細書で使用されるとき、用語「内側」は、中心体２２２及び回転軸線２１２のより近くにあることを説明するためのものであり、用語「外側」は、リードラグ軸線２３８及び複数のロータブレード２１０のそれぞれのより近くにあることを説明するためのものである。また、第１ロータアームアセンブリ２２６は、従来のリードラグ軸受２５０を含み、リードラグ軸受２５０は、滑り軸受又はころ軸受のいずれかであってもよい。以下でさらに詳細に説明されるように、軸受２４０、２４２、２４６、２４８、及び２５０は、金属製のころ軸受及びストラップパックシステムを利用した周知のロータハブシステムと交換されるように設計された全関節型のモジュール式ロータハブシステムの実現を容易にする。

例示的な実施形態において、第１ロータアームアセンブリ２２６は、中心体２２２に連結されたＴ字形状のピッチシャフト２５２を含む。より具体的には、ピッチシャフト２５２は、ピッチ軸線２３４にほぼ揃えられた第１部分２５４及びフラップ軸線２３６にほぼ揃えられた第２部分２５６を含む。円錐形又は円筒形のエラストマーのフラップ軸受２４０は、第２部分２５６の両端に摺動可能に連結され、次に、中心体２２２から延在する一対の取付けブラケット２５８に連結される。このように、フラップ軸受２４０及びピッチシャフト２５２は、フラップ軸線２３６を中心に回転するが、フラップ軸受２４０によって、ピッチシャフト２５２の運動が、単一の自由度（フラッピング運動）に制限されるようになっている。

また、ロータアームアセンブリ２２６は、エラストマーの内側ピッチ軸受２４６を含み、内側ピッチ軸受２４６は、内側ピッチ軸受２４６が中心体２２２に近接するように第２部分２５６の内側でピッチシャフトの第１部分２５４に連結されている。内側ピッチ軸受２４６は、ピッチシャフトの第２部分２５６を囲むように外側に向かって延在する一対のアーム２６２を含むＵ字形状のハウジング２６０内に連結されている。ピッチ軸受のハウジングアーム２６２の先端は、それぞれピッチシャフトカバー２６４に連結されており、ピッチシャフトカバー２６４は、ピッチシャフト２５２の第１部分２５４を少なくとも部分的に覆っており、また、ピッチシャフト２５２を保護するように、及び動作中にロータアームアセンブリ２２６に発生する遠心（すなわち、スラスト）荷重のいずれも支えずにねじり荷重、翼弦方向荷重（ｃｈｏｒｄ ｌｏａｄ）、及びフラップ荷重を伝えるように構成されている。ピッチシャフトカバー２６４は、ピッチアーム２６６を含み、ピッチアーム２６６は、フラップ軸線２３６に対して垂直に揃えられており、ピッチ運動及びトルクの供給は、ピッチアーム２６６に接続された制御ピッチリンク（図示せず）によって行われる。例示的な実施態様において、ピッチシャフトカバー２６４の外側端部は、ピッチハウジング２７２の内側端部２７０を受け入れるように構成された開口部２６８を含む。或いは、ピッチハウジング２７２は、ピッチシャフトカバー２６４と一体的に形成されてもよい。

例示的な実施態様において、ピッチハウジング２７２は、以下でさらに詳細に説明されるように耐荷重構造であり、ピッチシャフトカバー２６４の開口部２６８を越えて延在する、ピッチシャフト２５２の第１部分２５４の先端２７４を覆うように構成されている。先端２７４は、スラストボルト２７６を受け入れるように構成された開口部を含む。エラストマーの外側ピッチ軸受２４８は、先端２７４とピッチハウジング２７２との間でピッチシャフトの第１部分２５４の周囲に連結されている。ピッチ軸受２４８は、ピッチ軸受２４８が対処しなければならない荷重を最適化（低減）するために可能な限り外側でピッチシャフト２５２に連結されている。さらに、エラストマーのスラスト軸受２４２が、同軸の内側ピッチ軸受２４６と外側ピッチ軸受２４８との間でピッチシャフト２５２に連結されている。より具体的には、スラスト軸受２４２は、軸受２４２、２４６、及び２４８のそれぞれが、ピッチ軸線２３４に揃うように外側ピッチ軸受２４８のわずかに内側でピッチシャフトの第１部分２５４に連結されている。例示的な実施態様において、同軸の内側ピッチ軸受２４６及び外側ピッチ軸受２４８並びにスラスト軸受２４２は、協働して、ピッチ軸線２３４を中心としたピッチシャフトカバー２６４及びピッチハウジング２７２のねじり運動又はフェザリング運動を容易にする。さらに、フラップ軸受２４０は、フラップ軸線２３６を中心としたピッチシャフトカバー２６４及びピッチハウジング２７２の運動を容易にする。このように、ピッチシャフトカバー２６４及びピッチハウジング２７２は、２つの自由度の運動（ピッチ運動及びフラッピング運動）に限定されている。

また、ピッチハウジング２７２は、外側端部２７８を含み、外側端部２７８は、リードラグリンク２８２の少なくとも一部を間に受け入れるように構成された一対の対向するフランジ２８０を含む。リードラグリンク２８２は、第１ロータアームアセンブリ２２６への第１ロータブレード２１４の連結を容易にするように構成されている。また、ロータアームアセンブリ２２６は、ピッチシャフトカバー２６４の内側端部とリードラグリンク２８２との間に連結された一対のダンパ２８４を含む。ダンパ２８４は、リードラグ軸線２３８を中心としたリードラグリンク２８２の運動を安定させるように構成されている。例示的な実施態様において、ピッチハウジングのフランジ２８０のそれぞれは、リードラグリンク２８２を貫通する開口部２８８と同軸の開口部２８６を含む。開口部２８６及び２８８は、リードラグ軸線２３８に揃えられており、リードラグ軸受２５０を受け入れるように構成されている。例示的な実施態様において、リードラグ軸受２５０は、従来のころ軸受である。或いは、リードラグ軸受２５０は、本明細書で説明されているようなロータアームアセンブリ２２４の動作を容易にする任意の種類の軸受であってもよい。例示的な実施態様において、エラストマーの同軸の軸受２４２、２４６、及び２４８は、協働して、ピッチ軸線２３４を中心としたリードラグリンク２８２のねじり運動又はフェザリング運動を容易にする。さらに、エラストマーのフラップ軸受２４０は、フラップ軸線２３６を中心としたリードラグリンク２８２の運動を容易にする。さらに、リードラグころ軸受２５０は、リードラグ軸線２３８を中心としたリードラグリンク２８２の運動を容易にする。このように、リードラグリンク２８２は、３つの自由度のすべての運動（ピッチ運動、フラッピング運動、及びリードラグ運動）を自由に行う。

本明細書で説明されているように、ロータハブシステム２０８のロータアームアセンブリ２２４のそれぞれは、単一のエラストマーの軸受要素によって２つ以上の自由度が補助されないように個別のエラストマーのフラップ軸受２４０並びにエラストマーのピッチ軸受２４６及び２４８を含む。より具体的には、第１ロータアームアセンブリ２２６は、フラップ軸線のみを中心としたフラッピング運動を容易にするフラップ軸受２４０並びにエラストマーのスラスト軸受２４２と協働して、ピッチ軸線２３４のみを中心としたフェザリング運動を容易にする内側ピッチ軸受２４６及び外側ピッチ軸受２４８を含む。さらに、個別のリードラグ軸受２５０は、リードラグ軸線２３８のみを中心としたリードラグ運動を容易にする。このように、軸受２４０、２４２、２４６、２４８、及び２５０のそれぞれは、単一の自由度のみに対応し、これにより、全関節型の動的に安定したロータハブシステム２０８を実現する。より具体的には、本明細書で説明されているようなロータアームアセンブリ２２４のそれぞれにおける軸受の種類及び位置は、能動減衰を必要としない動的に安定したロータハブシステム２０８を実現し、これにより、ロータハブシステム２０８の複雑さ、重量、及び費用を低減する。

例示的な実施態様において、ロータアームアセンブリ２２４のそれぞれは、ロータアームアセンブリ２２４に作用する少なくとも３つの力に対処する。第１力は、フラップ軸線２３６と略平行に作用する、矢印２９０（図７に示されている）によって示されている翼弦方向の剪断荷重である。第１ロータアームアセンブリ２２６によって対処される別の力は、リードラグ軸線２３８と略平行に作用する、矢印２９２によって示されているフラップ剪断荷重である。第１アームアセンブリ２２６によって対処されるさらに別の力は、ピッチ軸線２３４と略平行に作用する、矢印２９４によって示されている遠心力荷重である。例示的な実施態様において、荷重２９４は、唯一の荷重経路２９６に沿って第１ロータアームアセンブリ２２６の構成要素中を伝わる。より具体的には、リードラグリンク２８２は、第１ロータブレード２１４（図３に示されている）からピッチハウジング２７２に荷重２９４を伝達する。荷重経路２９６は、ピッチハウジング２７２を経由してスラスト軸受２４２及び外側ピッチ軸受２４８まで連続的に続いており、これにより、ピッチシャフトカバー２６４が、荷重２９４を伝えないようになっている。この結果、荷重２９４は、スラストボルト２７６を経由してピッチ軸受２４８からピッチシャフト２５２の第１部分２５４に伝達される。次に、荷重２９４は、第１部分２５４に沿ってピッチシャフト２５２の第２部分２５６に伝わり、これにより、ピッチシャフト２５２は、フラップ軸受２４０に荷重２９４を伝達する。荷重経路２９６は、フラップ軸受２４０が荷重２９４を中心体２２２に伝達するところで終わる。リードラグリンク２８２に発生する翼弦方向の剪断荷重２９０及びフラップ剪断荷重２９２は、ピッチシャフトカバー２６４及びピッチハウジング２７２に曲げモーメント及び剪断力を発生させる。これらのモーメント及び力は、内側ピッチ軸受２４６及び外側ピッチ軸受２４８によって形成された連結部によって対処される。最終的に、ピッチ軸受の連結部は、ピッチシャフトの先端２７４及びピッチシャフト部分２５６の近くの、ピッチシャフトの内側端部に対して動かされる。最後に、この結果として、ピッチシャフトの連結部は、ピッチシャフト部分２５６に対して動かされ、中心体２２２によって支持されたフラップ軸受２４０によって対処される。

さらに、ロータハブシステム２０８は、様々な多数のブレード付きハブシステムが単一のロータアームアセンブリの設計（第１ロータアームアセンブリ２２６など）及び対応する中心ハブ要素（中心体２２２など）を使用して構成され得るようなモジュール式ハブシステムである。例えば、図４は、４つのロータアームアセンブリ２２４及びアセンブリ２２４のそれぞれに連結されるように構成された対応する中心体２２２を有するロータハブシステム２０８を示している。しかしながら、ロータハブシステム２０８は、３つ又は５つのロータアームのシステムであってもよく、この場合、３つ又は５つのアームのロータハブシステムのすべてのロータアームアセンブリの設計のそれぞれは、実質的に同様である。このようにして、いずれかのアームアセンブリが損傷したか、又は保守点検を必要とする場合に、ハブシステムから取り外す必要があるのは、損傷したアームアセンブリのみとなる。このような場合、予備のアームアセンブリは、損傷していないロータアームアセンブリのいずれも中心体から取り外すことなく、及び回転翼機からロータハブシステムを取り外すことなく迅速かつ容易に中心体に取り付けることができ、これにより、損傷したアームアセンブリの保守点検中に回転翼機を動作可能なままにすることが可能になる。このようなモジュール設計は、ハブシステムの保守点検の時間及び費用を低減するのと同時に回転翼機の非稼働時間を低減する。

以上から、いくつかの利点を実現する、回転翼機のロータハブシステム及びその組立方法が示され、説明されていることが理解されるであろう。本明細書で説明されているようなロータハブシステムは、ロータハブシステムの複数のロータアームアセンブリのそれぞれが、ピッチ及びフラップの自由度のそれぞれを補助する個別のエラストマーのピッチ軸受及びフラップ軸受を含む点で、上述した他の周知のハブシステムとは異なっている。さらに、遠心荷重は、耐荷重ピッチハウジング及び個別のエラストマーのスラスト軸受を含む唯一の荷重経路に沿って伝達される。本明細書で説明されているロータハブシステムは、周知のころ軸受ハブシステム及びストラップパックハブシステムとほぼ同様の設置面積及び運動学的特性を有するが、特に現場の保守点検状況での保守点検がより容易なものである。したがって、例示的なロータハブシステムの一実施形態は、同様の中心体の使用を可能にするために周知のハブシステムの取付位置に一致する取付位置を有するようにロータアームアセンブリを設計することによって、本明細書で説明されているロータアームアセンブリを周知のハブシステムに後付けすることである。より具体的には、例示的なロータハブシステムは、ピッチシャフト、個別のエラストマーのスラスト軸受、及び個別のエラストマーのピッチ軸受の組み合わせによって、周知の非摩擦ハブシステム及びストラップパックハブシステムのストラップパックに見られるねじりシャフト(torsion shaft)及び金属製のころ軸受と交換され得る。

金属製のころ軸受及びストラップパックをピッチシャフト及びエラストマーの軸受に交換することにより、周知の設計とほぼ同様の運動学的特性及び設置面積が維持され、さらに、より単純で安価なハブシステムが実現される。より具体的には、周知のストラップパックハブと異なり、本明細書で説明されているロータハブシステムは、共通の航空宇宙用材料を使用するため、製造費用が低減される。さらに、エラストマーの軸受の１つが不具合（エラストマーの層の完全断裂のような）を起こした場合、エラストマーの軸受は、それでも一応は機能するものであり、また、振動が増加すること及び目視検査を容易に実行することができることから、比較的検出の容易なものである。本開示の特定の実施形態について示し、説明してきたが、修正が、特に前述の教示を踏まえて当業者によって行われ得ることから、本開示が、それに限定されないことが理解される。したがって、以下の特許請求の範囲が、本開示の精神及び範囲内で任意のこのような修正を包含し、これらの改善の本質的な特徴を構成する特徴を含むことが考えられる。

さらに、本開示は、以下の付記項に記載の実施形態を含む。

（付記項１）回転翼機のロータハブシステムで用いるロータアームアセンブリであって、
ピッチシャフトと、
前記ピッチシャフトに連結された複数の個別の軸受であって、前記複数の軸受が、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受であり、前記軸受のそれぞれが、単一の自由度に対応するように構成されている、複数の個別の軸受と
を備えるロータアームアセンブリ。

（付記項２）前記ピッチシャフトが、ピッチ軸線に揃えられた第１部分及びフラップ軸線に揃えられた直交する第２部分を備え、前記複数の個別の軸受が、
前記第２部分に連結された一対のエラストマーのフラップ軸受であって、フラップ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のエラストマーのフラップ軸受と、
前記第１部分に連結された少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受であって、ピッチ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受と
を備える、付記項１に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項３）前記少なくとも１つのピッチ軸受が、前記第２部分の近傍に連結された内側ピッチ軸受及び前記第１部分の先端に連結された外側ピッチ軸受を備え、前記外側ピッチ軸受が、前記内側ピッチ軸受と同軸である、付記項２に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項４）前記内側ピッチ軸受と前記外側ピッチ軸受との間で前記第１部分に連結されたスラスト軸受をさらに備え、該スラスト軸受が、遠心スラスト荷重に対処し、かつピッチ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、付記項３に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項５）前記ピッチシャフトが、ピッチ軸線に揃えられた第１部分及びフラップ軸線に揃えられた直交する第２部分を備え、前記複数の個別のエラストマーの軸受が、
前記第２部分に連結された一対のフラップ軸受であって、フラップ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のフラップ軸受と、
前記第２部分の近傍で前記第１部分に連結された内側ピッチ軸受と、
前記第１部分の先端に連結された外側ピッチ軸受であって、前記内側ピッチ軸受と同軸である、外側ピッチ軸受と、
前記内側ピッチ軸受と前記外側ピッチ軸受との間で前記第１部分に連結されたスラスト軸受であって、遠心スラスト荷重に対処し、かつピッチ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、スラスト軸受と
を備える、付記項１に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項６）前記ピッチシャフトの前記第１部分の少なくとも一部を収容するように構成されたピッチハウジングであって、前記外側ピッチ軸受及び前記スラスト軸受が、前記ピッチハウジングと前記ピッチシャフトとの間に連結されている、ピッチハウジングと、
前記ピッチハウジングに連結されたリードラグリンクであって、リードラグ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたリードラグ軸受を備える、リードラグリンクと
をさらに備える、付記項５に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項７）回転翼機が、ヘリコプター、ティルトロータ機、サイクロコプター、及びジャイロダインを含む群から選択される、付記項１に記載のロータアームアセンブリ。

（付記項８）回転翼機のためのロータハブシステムであって、
回転軸線を中心に回転するように構成された中心体と、
前記中心体に連結されるように構成された複数のモジュール式ロータアームであって、前記複数のロータアームアセンブリのそれぞれが、
ピッチシャフトと、
前記ピッチシャフトに連結された複数の個別の軸受であって、前記複数の軸受が、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受であり、前記軸受のそれぞれが、単一の自由度に対応するように構成されている複数の個別の軸受と
を備えるロータハブシステム。

（付記項９）前記ピッチシャフトが、ピッチ軸線に揃えられた第１部分及びフラップ軸線に揃えられた直交する第２部分を備え、前記複数の個別の軸受が、
前記第２部分に連結された一対のエラストマーのフラップ軸受であって、フラップ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のエラストマーのフラップ軸受と、
前記第１部分に連結された少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受であって、ピッチ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受と
を備える、付記項８に記載のロータハブシステム。

（付記項１０）前記少なくとも１つのピッチ軸受が、前記第２部分の近傍に連結された内側ピッチ軸受及び前記第１部分の先端に連結された外側ピッチ軸受を備え、前記外側ピッチ軸受が、前記内側ピッチ軸受と同軸である、付記項９に記載のロータハブシステム。

（付記項１１）前記ピッチシャフトが、ピッチ軸線に揃えられた第１部分及びフラップ軸線に揃えられた直交する第２部分を備え、前記複数の個別のエラストマーの軸受が、
前記第２部分に連結された一対のフラップ軸受であって、フラップ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のフラップ軸受と、
前記第２部分の近傍で前記第１部分に連結された内側ピッチ軸受と、
前記第１部分の先端に連結された外側ピッチ軸受であって、前記内側ピッチ軸受と同軸である、外側ピッチ軸受と、
前記内側ピッチ軸受と前記外側ピッチ軸受との間で前記第１部分に連結されたスラスト軸受であって、遠心スラスト荷重に対処し、かつピッチ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、スラスト軸受と
を備える、付記項８に記載のロータハブシステム。

（付記項１２）前記ピッチシャフトの前記第１部分の少なくとも一部を収容するように構成されたピッチハウジングであって、前記外側ピッチ軸受及び前記スラスト軸受が、前記ピッチハウジングと前記ピッチシャフトとの間に連結されている、ピッチハウジングと、
前記ピッチハウジングに連結されたリードラグリンクであって、リードラグ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたリードラグ軸受を備える、リードラグリンクと
をさらに備える、付記項１１に記載のロータハブシステム。

（付記項１３）荷重経路が、前記リードラグリンク、前記ピッチハウジング、前記スラスト軸受、前記外側ピッチ軸受、前記ピッチシャフト、及び前記一対のフラップ軸受を連続的に通るように形成されている、付記項１１に記載のロータハブシステム。

（付記項１４）複数のモジュール式ロータアームアセンブリが、複数の使用中のロータアームアセンブリ及び少なくとも１つの予備のロータアームアセンブリを備え、前記使用中のロータアームアセンブリのいずれも、残りの複数の使用中のロータアームアセンブリを前記中心体から取り外すことなく前記中心体において前記予備のロータアームアセンブリと交換可能である、付記項８に記載のロータハブシステム。

（付記項１５）回転翼機で用いるロータアームアセンブリを組み立てる方法であって、
第１部分及び該第１部分に対して垂直な第２部分を含むピッチシャフトを用意するステップと、
第２部分に一対のフラップ軸受を連結するステップと、
第２部分の近傍で第１部分に内側ピッチ軸受を連結するステップと、
第１部分の先端に外側ピッチ軸受を連結するステップであって、一対のフラップ軸受、内側ピッチ軸受、及び外側ピッチ軸受が、複数の自由度に関してロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された個別のエラストマーの軸受である、ステップと
を含む方法。

（付記項１６）一対のフラップ軸受を連結するステップが、フラップ軸線のみを中心としたロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された一対のフラップ軸受を連結することをさらに含み、内側ピッチ軸受及び外側ピッチ軸受を連結するステップが、ピッチ軸線のみを中心としたロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された内側ピッチ軸受及び外側ピッチ軸受を連結することをさらに含む、付記項１５に記載の方法。

（付記項１７）内側ピッチ軸受と外側ピッチ軸受との間でピッチシャフトにスラスト軸受を連結するステップであって、スラスト軸受が、遠心スラスト荷重に対処し、かつピッチ軸線を中心としたロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、ステップをさらに含む、付記項１５に記載の方法。

（付記項１８）ピッチシャフトの第１部分の少なくとも一部の周囲にピッチハウジングを連結するステップであって、外側ピッチ軸受及びスラスト軸受が、ピッチハウジングとピッチシャフトとの間に連結される、ステップと、
ピッチハウジングにリードラグリンクを連結するステップであって、リードラグリンクが、リードラグ軸線を中心とした運動を容易にするように構成されたリードラグ軸受を含む、ステップと
をさらに含む、付記項１７に記載の方法。

（付記項１９）リードラグリンク、ピッチハウジング、スラスト軸受、外側ピッチ軸受、ピッチシャフト、及び一対のフラップ軸受を連続的に通る荷重経路を形成するステップをさらに含む、付記項１７に記載の方法。

（付記項２０）内側ピッチ軸受の周囲にピッチ軸受ハウジングを連結するステップであって、ピッチ軸受ハウジングが、外側に延在する一対のアームを含むＵ字形状のハウジングである、ステップをさらに含む、付記項１５に記載の方法。

この記載された説明では、最良の態様を含めて様々な実施態様を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置又はシステムの作製及び使用並びに任意の組み込み方法の実行を含めて様々な実施態様を実施することを可能にするために、例が使用されている。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。

１００ 製造及び保守点検方法、１０２ 航空機、１１８ 機体、１２０ システム、１２２ 内部、１２４ 推進システム、１２６ 電気システム、１２８ 油圧システム、１３０ 環境システム、２００ 航空機、回転翼機、２０２ 胴体、２０４ 前部、２０６ 後部、２０８ ロータハブシステム、２１０ ロータブレード、２１２ 回転軸線、２１４ 第１ロータブレード、２１６ 第２ロータブレード、２１８ 第３ロータブレード、２２０ 第４ロータブレード、２２２ 中心体、２２４ ロータアームアセンブリ、２２６ 第１ロータアームアセンブリ、２２８ 第２ロータアームアセンブリ、２３０ 第３ロータアームアセンブリ、２３２ 第４ロータアームアセンブリ、２３４ ピッチ軸線、２３６ フラップ軸線、２３８ リードラグ軸線、２４０ フラップ軸受、２４２ スラスト軸受、２４４ ピッチ軸受、２４６ 内側ピッチ軸受、２４８ 外側ピッチ軸受、２５０ リードラグ軸受、２５２ ピッチシャフト、２５４ 第１部分、２５６ 第２部分、２５８ 取付けブラケット、２６０ ピッチ軸受ハウジング、２６２ ピッチ軸受のハウジングアーム、２６４ ピッチシャフトカバー、２６６ ピッチアーム、２６８ ピッチシャフトカバーの開口部、２７０ ピッチハウジングの内側端部、２７２ ピッチハウジング、２７４ ピッチシャフトの第１部分の先端、２７６ スラストボルト、２７８ 外側端部、２８０ ピッチハウジングのフランジ、２８２ リードラグリンク、２８４ ダンパ、２８６ ピッチハウジングのフランジの開口部、２８８ リードラグリンクを貫通する開口部、２９０ 翼弦方向の剪断荷重、２９２ フラップ剪断荷重、２９４ 遠心力荷重、２９６ 荷重経路

Claims (12)

1. 回転翼機（２００）のロータハブシステム（２０８）で用いるロータアームアセンブリ（２２６）であって、
   ピッチシャフト（２５２）と、
   前記ピッチシャフトに連結された複数の個別の軸受であって、前記複数の軸受が、複数の自由度に関して前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受であり、前記軸受のそれぞれが、単一の自由度に対応するように構成されている、複数の個別の軸受と
   を備え、
   前記ピッチシャフト（２５２）が、ピッチ軸線（２３４）に揃えられた第１部分（２５４）及びフラップ軸線（２３６）に揃えられた直交する第２部分（２５６）を備え、前記複数の個別の軸受が、
   前記第２部分（２５６）に連結された一対のエラストマーのフラップ軸受（２４０）であって、前記フラップ軸線（２３６）を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のエラストマーのフラップ軸受（２４０）と、
   前記第１部分（２５４）に連結された少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受（２４６）であって、前記ピッチ軸線（２３４）を中心とした運動を容易にするように構成された、少なくとも１つのエラストマーのピッチ軸受（２４６）と
   を備えるロータアームアセンブリ（２２６）。
2. 前記少なくとも１つのピッチ軸受（２４４）が、前記第２部分（２５６）の近傍に連結された内側ピッチ軸受（２４６）及び前記第１部分（２５４）の先端に連結された外側ピッチ軸受（２４８）を備え、前記外側ピッチ軸受が、前記内側ピッチ軸受と同軸である、請求項１に記載のロータアームアセンブリ（２２６）。
3. 前記内側ピッチ軸受（２４６）と前記外側ピッチ軸受（２４８）との間で前記第１部分（２５４）に連結されたスラスト軸受（２４２）をさらに備え、前記スラスト軸受が、遠心スラスト荷重に対処し、かつ前記ピッチ軸線（２３４）を中心とした運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、請求項２に記載のロータアームアセンブリ（２２６）。
4. 回転翼機（２００）のロータハブシステム（２０８）で用いるロータアームアセンブリ（２２６）であって、
   ピッチシャフト（２５２）と、
   前記ピッチシャフトに連結された複数の個別の軸受であって、前記複数の軸受が、複数の自由度に関して前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受であり、前記軸受のそれぞれが、単一の自由度に対応するように構成されている、複数の個別の軸受と
   を備え、
   前記ピッチシャフト（２５２）が、ピッチ軸線（２３４）に揃えられた第１部分（２５４）及びフラップ軸線（２３６）に揃えられた直交する第２部分（２５６）を備え、前記複数の個別のエラストマーの軸受が、
   前記第２部分（２５６）に連結された一対のフラップ軸受（２４０）であって、前記フラップ軸線を中心とした運動を容易にするように構成された、一対のフラップ軸受（２４０）と、
   前記第２部分の近傍で前記第１部分（２５４）に連結された内側ピッチ軸受（２４６）と、
   前記第１部分（２５４）の先端に連結された外側ピッチ軸受（２４８）であって、前記内側ピッチ軸受と同軸である、外側ピッチ軸受（２４８）と、
   前記内側ピッチ軸受と前記外側ピッチ軸受との間で前記第１部分（２５４）に連結されたスラスト軸受（２４２）であって、遠心スラスト荷重に対処し、かつ前記ピッチ軸線（２３４）を中心とした運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受である、スラスト軸受（２４２）と
   を備えるロータアームアセンブリ（２２６）。
5. 前記ピッチシャフト（２５２）の前記第１部分（２５４）の少なくとも一部を収容するように構成されたピッチハウジング（２７２）であって、前記外側ピッチ軸受（２４８）及び前記スラスト軸受（２４２）が、前記ピッチハウジングと前記ピッチシャフトとの間に連結されている、ピッチハウジング（２７２）と、
   前記ピッチハウジング（２７２）に連結されたリードラグリンク（２８２）であって、リードラグ軸線（２３８）を中心とした運動を容易にするように構成されたリードラグ軸受（２５０）を備える、リードラグリンク（２８２）と
   をさらに備える、請求項４に記載のロータアームアセンブリ（２２６）。
6. 前記回転翼機（２００）が、ヘリコプター、ティルトロータ機、サイクロコプター、及びジャイロダインを含む群から選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータアームアセンブリ（２２６）。
7. 回転翼機（２００）で用いるロータアームアセンブリ（２２６）を組み立てる方法であって、
   第１部分（２５４）及び該第１部分に対して垂直な第２部分（２５６）を含むピッチシャフト（２５２）を用意するステップと、
   前記第２部分に一対のフラップ軸受（２４０）を連結するステップと、
   前記第２部分（２５６）の近傍で前記第１部分（２５４）に内側ピッチ軸受（２４６）を連結するステップと、
   前記第１部分（２５４）の先端に外側ピッチ軸受（２４８）を連結するステップであって、前記一対のフラップ軸受（２４０）、前記内側ピッチ軸受（２４６）、及び前記外側ピッチ軸受（２４８）が、複数の自由度に関して前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された個別のエラストマーの軸受である、ステップと
   を含む方法。
8. 一対のフラップ軸受（２４０）を連結する前記ステップが、フラップ軸線（２３６）のみを中心とした前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された一対のフラップ軸受を連結することをさらに含み、内側ピッチ軸受（２４６）及び外側ピッチ軸受（２４８）を連結する前記ステップが、ピッチ軸線（２３４）のみを中心とした前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成された内側ピッチ軸受及び外側ピッチ軸受を連結することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記内側ピッチ軸受（２４６）と前記外側ピッチ軸受（２４８）との間で前記ピッチシャフト（２５２）にスラスト軸受（２４２）を連結するステップであって、前記スラスト軸受が、遠心スラスト荷重に対処し、かつピッチ軸線（２３４）を中心とした前記ロータアームアセンブリの運動を容易にするように構成されたエラストマーの軸受であるステップ、をさらに含む、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記ピッチシャフト（２５２）の前記第１部分（２５４）の少なくとも一部の周囲にピッチハウジング（２７２）を連結するステップであって、前記外側ピッチ軸受（２４８）及び前記スラスト軸受（２４２）が、前記ピッチハウジングと前記ピッチシャフトとの間に連結される、ステップと、
    前記ピッチハウジング（２７２）にリードラグリンク（２８２）を連結するステップであって、前記リードラグリンクが、リードラグ軸線（２３８）を中心とした運動を容易にするように構成されたリードラグ軸受（２５０）を含む、ステップと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. リードラグリンク（２８２）、ピッチハウジング（２７２）、前記スラスト軸受（２４２）、前記外側ピッチ軸受（２４８）、前記ピッチシャフト（２５２）、及び前記一対のフラップ軸受（２４０）を連続的に通る荷重経路を形成するステップをさらに含む、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記内側ピッチ軸受（２４６）の周囲にピッチ軸受ハウジング（２６０）を連結するステップであって、前記ピッチ軸受ハウジングが、外側に延在する一対のアーム（２６２）を含むＵ字形状のハウジングであるステップ、をさらに含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。

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