JPH01282091A - 可変ピッチプロペラブレードの取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機用の可変ピッチプロペラブレードに係
り、特にプロペラブレードのための改良された保持構造
に係る。

従来の技術 航空機のプロペラに所定の剛性を維持することは多数の
理由から重要である。これらの理由の最たるものは、平
坦方向及びエツジ方向の両方の振動モードに於けるプロ
ペラブレードの固有振動数を制御し、ブレードのそれに
作用する空気力学的モーメントを担持する能力を向上さ
せることである。

プロペラブレードの剛性を増大させることによりブレー
ドのエツジ方向及び平坦方向の固有振動数が増大するこ
とはよく知られている。エンジンの振動かプロペラブレ
ードの増大された固有振動数に起因してブレードに損傷
が及ぶ虞れを殆ど増大させることがないよう、ブレード
の固有振動数がプロペラを駆動するエンジンの回転周波
数の２倍よりも高い値であることが重要である。航空機
用プロペラブレードに十分な剛性を付与することにより
、ブレードの固有振動数が上述の如き安全なレベルに増
大される。

プロペラの仰角、風の方向、地面効果の如き因子により
、プロペラへ流れる空気流かプロペラの回転軸線に平行
な方向より偏倚せしめられることがある。プロペラへ流
れる空気流がかくして偏倚せしめられることにより、プ
ロペラのピッチ変更軸線に垂直な軸線の周りにプロペラ
ブレードに空気力学的モーメントが及はされることはよ
く知られている。かかるモーメントは、ピッチ変更軸受
上に於けるブレードの揺動を誘発し、これにより軸受内
に局部的な荷重の増大を惹起こし、その結果軸受の分解
の虞れを増大させるほど苛酷な値になることがある。

航空機用プロペラブレードに十分な剛性を付与する方法
として二つの周知の方法がある。その一つの方法は作動
条件下に於て遠心力による荷重が作用した場合にも所要
の剛性を呈する祠料をブレードに使用することを含んで
いる。多くの従来の鋼やアルミニウム製のプロペラブレ
ードは遠心力による荷重を受けた場合にもブレードに上
述の如き所要の振動特性及び構造特性を付与するに十分
な固有の剛性を有している。しかし現代の軽量の複合材
料製のプロペラブレードは遠心力による荷重を受けた場
合に十分な剛性を確保するに足る質量を有しておらず、
従って所要の剛性を確保するためにはピッチ変更軸受に
対しブレードのシャンクに半径方向外方のプレロードを
付与することとに依存せざるを得ない。

ブレードをハブ内に保持する種々の装着構造により、ピ
ッチ変更軸受に対し複合材料製のブレードに半径方向外
方へのプレロードを付与することが従来より行われてい
る。かかる構造はねじ部を有する締結手段やスプリット
リング等を含んでいることが多く、これらは不連続部を
郭定し、従ってブレードの作動中にブレードが受ける高
い遠心荷重に曝されるとハブを通る主要な荷重伝達経路
に応力集中部を発生する。更にかかるプレロード付与構
造に於ては、ブレードの取外しや交換を行うためには複
雑で時間を要する分解技術が必要である。

発明の開示 従って本発明の主要な目的は、改良されたプロペラブレ
ード保持構造を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、対応するプロペラブレード
に十分な剛性を付与するプロペラブレード保持構造を提
供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、プロペラの作動に起因
するブレードの遠心荷重がプロペラのノ＼ブの連続的で
間断のない領域を経て伝達され、これにより高い応力集
中の領域を低減するよう構成されたプロペラブレード保
持構造を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、ブレードの取外しや交
換を行うべく容易に組立てたり分解したりすることので
きるブレード保持構造を提供することである。

本発明によれば、プロペラブレードはハブバレル内に保
持され、バレルの半径方向最も外側の部分に設けられた
プレロード付与手段によりプレロードが付与され、これ
によりバレルの半径方向内方の位置に於てブレードの遠
心力に起因するバレルの荷重の伝達経路が連続的になり
、さもなくば高い応力集中部を生じる締結要素によって
は間断されない。プレロード付与手段はブレードのシャ
ンク、バレルの連続的な内方部、及びそれらの間に受け
られた複数個の回転軸受要素により形成された第一のピ
ッチ変更軸受上にて半径方向外方への圧縮荷重を付与す
るよう調節されるようになっている。またプレロード付
与手段は第二のピッチ変更軸受のアウタレースを郭定し
ている。またブレロード付与手段はバレルの内ねじが設
けられた半径方向外方部と螺合する締結要素を含んでい
る。

締結要素及びバレルに設けられたねじ部にはロックリン
グに設けられた複数個のスプラインを受ける複数個のキ
ー溝が設けられており、ロックリングは締結要素をバレ
ルに固定し、これにより締結要素がバレルより脱落する
ことを防止する。またプレロード付与手段は、ハブを大
きく分解することなくバレルの半径方向外方部よりプレ
ロード付与手段を分解するだけでブレードを取外して交
換することができるよう構成されている。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 第１図に於て、航空機用プロペラブレード１２のシャン
ク１０は第一の肩部１５及び第二の肩部２０とそれらの
間に位置する小径の中間部２５とを含んでおり、ブレー
ドの半径方向外方の図には示されていないエーロフオイ
ル部は第１図で見てシャンクより上方へ延在している。

シャンクはプロペラの実質的に円筒形のハブバレル３０
内に受入れられており、複ブレードプロペラの各ブレー
ドのシャンクはそれぞれ対応するバレルに受入れられて
いる。本発明によれば、当技術分野に於て公知である如
く、バレルは一つのワンピース型のハブに一体的に形成
されていてよく、ハブはブレードを装着する位置を与え
ることに加えて、プロペラのピッチ制御及びピッチ駆動
システムを収容するようになっていてよい。

バレルの半径方向外方部は第２図に於て符号３５にて示
されている如く内ねじを有しており、該内ねじには互い
に隔置され半径方向に延在する複数個のキー溝４０が設
けられている。またバレルの半径方向外方部には環状溝
４５が設けられている。

ブレードのシャンク及びバレルの半径方向内方部は第一
のピッチ変更軸受５０を郭定している。

この軸受はそれぞれブレードのシャンク及びバレルに機
械加工された互いに対向するレース５５及び６０と、こ
れらのレースの間に受入れられそれらの間にて転動する
多数のボール６５とを含んでいる。また第一のピッチ変
更軸受より半径方向外方には第二のピッチ変更軸受６７
が設けられており、この軸受は第一のレース７０及び第
二のレース７５とこれらの間に介装された多数のボール
８０とを含んでいる。ブレード１０のピッチは第一及び
第二のピッチ変更軸受上にてブレードをそのピッチ変更
軸線８３の周りに回動させることにより変化される。

プレロード付与機構８５が設けられており、該機構はバ
レル３０のねじ部３５と螺合した状態に維持された外ね
しを有する締結要素（ナツト）９０を含んでいる。ナツ
ト９０は半径方向内方の肩部９２及び半径方向外方のね
じ部９４を含んでいる。第２図に最もよく示されてい如
く、締結要素９０のねじ部はそれらの間に半径方向に配
向された複数個のキー溝９５を含んでいる。またナツト
９０はその側面の半径方向内方部の周りに環状溝１００
を含んでおり、この環状溝１００は静的なＯリングシー
ル１０５を受入れている。肩部９２の内面には球面溝が
設けられており、該溝はレース７５を郭定している。第
二のピッチ変更軸受６７内のボール８０のためのセパレ
ータとしても機能するシールキーパ１１５により部分的
に所定の位置に保持された動的Ｏリングシール１１０が
、ブレードのシャンク１０の肩部１５とナツト９０の外
方部９４との間に維持されている。またシール１１０は
ロックリング１２５によりシール１１０と共に半径方向
に拘束された複数個のスペーサブロック１２０により所
定の位置に保持されている。第２図に最もよく示されて
いる如く、ロックリング１２５はバレル３５に設けられ
たキー溝４０内に受入れられたアウタスプライン１３０
と、ナツト９０に設けられたキー溝９５内に受入れられ
たインナスプライン１３５とを含んでいる。スプライン
１３０及び１３５はナツト及びノ＼ブバレルの相対回転
を防止し、これによりブレードのシャンク１０をそれに
半径方向外方へのプレロードが与えられた状態にてバレ
ル内に保持している。

ロックリング１２５はそれに当接しバレルの外端に設け
られた溝４５内に受入れられた保持リング１４０により
所定の位置に保持されている。

前述の如く、プロペラに許容し得る振動特性及び空気力
学的荷重担持特性を（１与するためにはブレードにプレ
ロードが付与されなければならない。

即ちブレードシャンクはピッチ変更軸受に対し半径方向
外方へ付勢されなければならない。前述の如く、ブレー
ドをその作動条件下に於てバレル内に保持する強度を向
上させるためには、ブレードよりピッチ変更軸受を経て
バレルへ至る主要な遠心荷重伝達経路が、応力集中部を
招来するねし部、スプリットリング、他の締結要素の如
き不連続部を含んでいないことが望ましい。このことは
本発明に於ては、第一のピッチ変更軸受より外方の位置
にナツト、バレルのねじ部、及び口・ツクリングを設け
、これにより軸受より）＼ブヘ至る主要な荷重伝達経路
がブレードのシャンクの肩部２０よりボール６５を経て
レース６０へ、またバレルの連続的で均一な半径方向内
方部を経て延在することによって達成される。プレロー
ド付与手段及びロー　　　１１　　＝ ツク手段の相互係合に起因する全ての不連続部は応力の
低いハブバレルの半径方向外方の位置に位置している。

かかる遠心荷重受入れ性の向上は簡便性を犠牲にするこ
となく得られることが理解されよう。バレルの端部より
保持リング１４０を取外し、ロックリング１２５を外方
へ摺動させ、これによりハブよりロックリングを取外す
たけてブレードは修理や交換を行うべくバレルより容易
に取外される。

スペーサブロック１２０及び動的０リングシール１１０
も同様の要領にて容易に取外される。次いでナツト９０
が内方へ（第１図で見て下方へ）回転駆動され、これに
よりブレードか下方へ移動され、ボール６５及び８０が
解放され、これによりブレードのシャンクに与えられて
いたプレロードが解除される。次いでナツトがバレルよ
り外され、ブレードがそのマウントより引抜かれる。

ブレードを交換する際には、ただ単にブレードのシャン
クがバレル内に嵌込まれ、ボール６５がレース５５と６
０との間に挿入される。次いでナット９０がバレルにね
じ付けられ、ボール８０がレース７０と７５との間に挿
入される。次いてナツトが半径方向外方へねじ回され、
これによりブレードのシャンクがボール８０を介して外
方へ持上げられ、これによりピッチ変更軸受に対しブレ
ードのシャンクに所望量の半径方向外方へのプレロード
が与えられる。次いてシール１１０、スペーサブロック
１２０、及びロックリング１２５がナツト上に装着され
、それらの組立体全体が溝４５内に保持リング１４０を
挿入することにより所定の位置に固定される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したか、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例か可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の保持構造に従ってノ＼ブバレル内にプ
ロペラブレードか保持された状態を示す部分断面図であ
る。 第２図は本発明に採用されるプレロード何句構造の分解
斜視図である。 １０・・・シャンク、１２・・・プロペラブレード、］
５．２０・・・肩部、２５・・・中間部、３０・・・／
＼ブノルル、３５・・・内ねじ部、４０・・・キー溝、
４５・・・環状溝、５０・・・第一のピッチ変更軸受、
５５．６０・・・レース、６５・・・ボール、６７・・
・第二のピッチ変更軸受、７０．７５・・・レース、８
０・・ボール、８３・・・ピッチ変更軸線、８５・・・
プレロード付与機構。 ９０・・・締結要素（ナツト）、９２・・・肩部、９４
・・外方部、１００・・・溝、１０５．１１０・・・０
リングシール、１１５・・・シールキーパ、１２０・・
・スペーサブロック、１２５・・・ロックリング、１３
０．１３５・・・スプライン、１４０・・・保持リング
特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅（方式） 手続補正書 １、事件の表示　昭和６３年特許願第３２３２２１号２
、発明の名称 可変ピッチプロペラブレードのシャンクの装着構造３、
補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・プラザ　１ 、　　名　称　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コー
ポレイション４、代理人 居所　　〒１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号昭
和６３年３月１３日（昭和６３年３月２８日発送）６、
補正の対象　図面 ７、補正の内容　別紙の通り ＩＧ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変ピッチプロペラブレードのシャンクをプロペラハブ
   のバレルに装着するシャンクの装着構造にして、 第一及び第二のピッチ変更軸受を含み、 前記第一のピッチ変更軸受は前記ブレードの前記シャン
   クの半径方向内方部と、前記バレルの連続的な半径方向
   内方部と、前記二つの内方部の間に配置された複数個の
   回転軸受要素とを含み、前記第二のピッチ変更軸受は前
   記ブレードの前記シャンクの半径方向外方部と、前記バ
   レルの半径方向外方部に固定され前記バレル内に前記シ
   ャンクを保持し前記第一及び第二のピッチ変更軸受を開
   して前記バレルに対し前記ブレードの前記シャンクに半
   径方向のプレロードを与えるプレロード付与手段と、前
   記シャンクの前記半径方向外方部と前記プレロード付与
   手段との間に配置された複数個の回転軸受要素を含み、 前記プレロード付与手段は前記ブレードにより前記バレ
   ルに及ぼされる遠心力に起因して前記バレルに生じる荷
   重の前記第一のピッチ変更軸受を通る主要な荷重伝達経
   路に不連続部を与えないよう構成されたシャンクの装着
   構造。