JPH02241893A - 航空機の可変ピッチ形プロペラ - 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】 この発明は、ピッチ変更機構が誤動作した時、航空機の
プロペラ羽根を安全なピッチ角に駆動する装置に関する
。

発明の背景 最初に（イ）航空機のプロペラでピッチを変更するのが
望ましい理由、（ロ）ピッチを変えようとする試みに逆
らう２つの力について説明する。

２つの力は、プロペラ羽根の遠心力による捩りモーメン
トとガスによる捩りモーメントである。

これらの力は、そのま〜にしておくと、ピッチを正しく
ない位置に駆動する傾向があり、その為ピッチ変更機構
はそれに対抗しなければならない。

ピッチ変更機構が故障した場合、こう云う２つの力に立
向う為に支援装置を設けるのが一般的である。

第１図は航空機のプロペラ３を示しており、第２図は第
１図の矢印２−２から見た１つの羽根の図である。ピッ
チ角は、羽根の弦９と第１図にも示した円周１２との間
の第２図の角度Ｂと定義する。ピッチ角は、第２図の実
線の羽根６で示す様に正であることもあるし、第２Ａ図
の弦の線９が円周１２と一致した時に起る様に、ピッチ
角はゼロ（フラット・ピッチとも呼ばれる）になること
もあるし、第２図の破線の羽根６Ａで示す様にピッチ角
は負になることもある。次にピッチ角を変えるのが望ま
しい１つの理由を説明する。

第３Ａ図では、第１図のプロペラが図式的に円板１５と
して示されている。第１図のプロペラ羽根６の先端１８
が、第３Ａ図では円板１５上の点１８として示されてい
る。飛行中、航空機の前進運動とプロペラ円板１５の日
乾運動との組合せにより、点１８は螺旋形通路２１を辿
る。従って、第１図のプロペラ羽根６から見た入って来
る空気流は、第３Ａ図の矢印２３で示されるが、これは
ｍｓＡ図にも示しである。

第３Ｂ図のプロペラ円板１５の回転速度を一定に保つが
、−層長い前進速度ベクトルで示す様に、前進速度が増
加すると、螺旋形通路２１Ａは第３Ｂ図に示す様になり
、入って来る空気流は第３Ｂ図及び第５Ａ図に矢印２３
Ａで示す様に変化する。

即ち、前進速度が第３Ａ図に示す値から第３Ｂ図に示す
値に変化する時、第５Ａ図に示した羽根６の進入角Ａは
Ａ′に変化する。

進入角Ａが変化すると、第５Ａ図の羽根６によって発生
される揚力又はスラストが変化する。従って、前進速度
が変化した時に一定のスラストを保つ為には、第５Ａ図
の進入角Ａを一定に保たなければならないが、この為に
、第２図のピッチ角Ｂを第５Ｂ図のＢ′に示す様に変え
る。第５Ｂ図では、破線で示した羽根６が第５Ａ図の羽
根６に対応し、第５Ｂ図の実線の羽根６Ｃが新しいピッ
チ角Ｂ′にある羽根を示す。

この様にピッチを変更すると、第５Ｂ図の進入角Ａ’　
　（前進速度が高い場合）は第５Ａ図の角度Ａ（速度が
一層低い場合）と等しくなる。機構を用いてピッチを変
更するが、この発明を理解するには、ピッチ変更機構を
詳しく理解する必要はない。

ピッチを変更する機構は、少なくとも３種類の力、又は
モーメント、即ちガスによる捩りモーメント（ＧＴＭ）
　、遠心力による捩りモーメント（ＣＴＭ）及び摩擦モ
ーメント（ＦＭ）に打勝つか或いは少なくとも対処しな
ければならならい。

ガスによる捩りモーメント ガスによる捩りモーメントは第４ＡＩＮ及び第４Ｂ図に
ついて説明することが出来る。第４Ｂ図には、入って来
る空気流２３が存在する時の羽根の断面６が示されてい
る。羽根が空気流２３と相互作用して、羽根の上側には
、第４Ａ図の負の圧力分布２７を作り、羽根の下側では
正の圧力分布２５を作る。圧力分布は、羽根６に沿った
各々の位置に於ける圧力の大きさを示す。例えば、矢印
２９の長さは、点３１に於ける圧力の大きさを示す。

両方の圧力分布に於ける矢印が同じ方向を向くことに注
意されたい。これは、下側の正の圧力分布２５が羽根の
上側の負の分布２７と、羽根を同じ方向に動かす傾向を
持つからである。

第４Ａ図の２つの圧力分布の合計のベクトル和は、第４
Ｂ図の１つの力３３によって表わすことが出来る。一般
的に、力３３はピッチ軸線３５の周りにモーメントを生
じ、それが矢印３７で示す様な羽根６の回転を誘起する
傾向を持つ。更に、第４Ａ図の実際の圧力分布は、第４
Ｂ図の進入角Ａの関数として変化する。その為、異なる
進入角では、破線の矢印４１で示す様に、異なるベクト
ル和が生じ得る。この為、ピッチ軸線３５の周りに異な
るモーメントが起る。

第４Ｂ図の矢印３３．４１によって加えられるモーメン
トがガスによる捩りモーメントと呼ばれる。これらは、
入って来る空気流２３、即ちガスによって発生され、そ
れが羽根６を捩る又はピッチを変更する傾向を持つから
である。

遠心力による捩りモーメント 遠心力による捩りモーメントは次の様に説明することが
出来る。第１図のプロペラ羽根６は、第６図の２つの点
質量５０Ａ及び５０Ｂの様に振舞うものと見なすことが
出来る。これらの質量を第７図に書き直しであるが、こ
の図で軸１ｉ１５３は第１図のプロペラ３の回転軸線を
表わす。第７図に点質量の２つの位置が示されている。

第１の位置５６は、第２図に定めたピッチ角Ｂが９０″
の場合を表わし、これはフェザ−位置と呼ばれる。破線
で示した第２・のピッチ位置５９は、第２Ａ図について
述べたフラット・ピッチの場合を表わす。

遠心力により、点質量は選択的に破線で示したフラット
・ピッチ位置５９を占めるが、これを説明する。最初に
、遠心力に関する２つの事実を述べる。その１つとして
、遠心力は、Ｗを回転速度（ラジアン／秒で表わす）、
Ｒを半径として、Ｗ２　Ｒに比例する。２番目に、遠心
力は、その力を受ける物体がその周りに回転する中心か
ら引いた半径に沿って常に作用する。以下の説明から、
こう云う２つ、の事実の関係が明らかになろう。

フェザ−・ピッチ位置に羽根がある時、第７図の質ｍ５
０Ａは中心６４の周りの円形通路６１に沿って回転し、
質！１５０Ｂは中心６８の周りの通路６６に沿って回転
する。然し、羽根がフラット・ピッチ位置にある時、両
方の質ｍ５０Ａ、５０Ｂが点７４の周りの１個の円形通
路７０に沿って回転する。

円６１．６６の半径が夫々寸法７３．７５で示されてお
り、相等しいが、フラット・ピッチ円７０の半径が寸法
７９で示されている。半径７９が半径７３又は７５の何
れよりも大きいことが理解されよう。即ち、半径７３は
腕８１の長さに等しいが、半径７９は、腕８１がその１
辺である三角形の斜辺であり、従って半径７９の方が長
くなる筈である。

見方を嚢えれば、点質量は、！ｆｆ１５０Ｂによって示
されるエネルギが高い方の位置よりも、エネルギが低い
方の質ｆｆ１５０ＡＡで示される位置を占めようとする
。遠心力は、点質量を質ｆｌｉ１５０Ｂの位置から質ｍ
５０ＡＡの位置へ下げる様にし、こうして点質量は夫々
の回転中心から更に遠い位置を占める様になる。

摩擦モーメント ピッチ変更機構の軸受と可動部分の間の摩擦が、ピッチ
の変更に対する抵抗を招く。

今述べた様に、遠心力による捩りモーメントはプロペラ
をフラット・ピッチ位置へ駆動する傾向を持つ。この位
置は、プロペラを駆動する機関（図面に示してない）に
対する負荷が極く小さく、従ってプロペラの速度が暴走
状態となって、それ自身並びに航空機に損傷を加える可
能性がある。

ピッチ変更機構（図面に示してない）の故障は、この暴
走状態が起る様にするので、暴走を防ぐ為に、プロペラ
にはフェイルセーフ機構を設ける場合が多い。

発明の目的 この発明の目的は、航空機のプロペラが意図しないフラ
ット・ピッチに達しない様にする装置を提供することで
ある。

別の目的は、プロペラ羽根がフラット・ピッチに向って
回転する時、プロペラ羽根を半径方向内向きに移動する
様に拘束して、遠心荷重によるフラット・ピッチの傾向
に対抗することである。

この発明の別の目的は、ピッチを変更する為の作動装置
の動作に要する動力が一層少なくなる様に、遠心力によ
る捩りモーメント及びガスによる捩りモーメントの様な
、羽根に対する力を釣合わせることである。

発明の要約 この発明の１形式では、プロペラ羽根の軸部を１種のね
じ山を用いて、プロペラ・ハブに結合する。羽根を半径
方向外向きに引張る遠心力は、ねじ山の為に、ピッチ軸
線の周りに羽根を回転させる傾向を持つ。ねじ山の特定
の向きにより、回転が細かいピッチではなく、粗いピッ
チに進む様になる。

発明の詳細な説明 第８図はこの発明の１形式を著しく簡単にした図である
。プロペラ羽根６がねじ山１５３によってハブ１５０に
結合される。摩擦を無視すると、矢印１５６の向きに作
用する遠心力により、ねじ山がハブ１５０から「ねじを
外す」状態になり、この為矢印１５９で示した羽根の回
転を招く。羽根が、第２図のピッチ角Ｂが９０″になる
フェザ−・ピッチに達した時、回転１５９を停止する為
に、運動制限装置（図に示してない）を用いることが出
来る。

ねじのピッチ（これは業界で云う言葉であって、プロペ
ラ羽根の「ピッチ」とは異なる）は、前に述べたＧＴＭ
、ＣＴＭ及びＦＭの釣合わせ以上のモーメントを介して
、羽根の回転をねじが誘起する様に選ぶことが出来る。

この回転が、羽根のピッチの制御が出来なくなった場合
、羽根をフラット・ピッチではなく、フェザ−・ピッチ
に駆動する。

この発明の別の形式が第９図、第１０図及び第１１図に
示されている。第９図の羽根９は外側軸受レース１７０
を通っており、このレースは腕１６１で示す様にハブ１
５０に結合されており、羽根の軸部６Ｓが内側レース１
７２に結合されている。レースは第１１図にも軸受１６
６及び軸部６Ｓとして示されている。内側レース１７２
が平坦な円板として示されており、外側レース１７０は
４つの傾斜部１７０Ａ乃至１７０Ｄを含む。

第９図の矢印１５６の向きに作用する遠心力により、内
側レース１７２が軸受１６６を傾斜した外側レース１７
Ｇに向って駆動し、こうして内側レース１７２を矢印１
５９の向きに回転させ、羽根６のピッチを変更する。羽
根が第１０図に示すフェザ−位置に駆動され、この時弦
の線９が第１図の回転軸線５３と平行になる。フェザ−
・ピッチでは、プロペラを駆動する機関（図に示してな
い）に対する負荷が大きく、こうしてプロペラ速度を制
限する。

第９図、第１０図及び第１１図の軸受装置は、第８図の
ねじ山１５３と作用が同様であり、第１１図の傾斜部１
７ＯＡ乃至１７０Ｄがねじ山に対応し、軸受１６６が摩
擦を減少するのに役立つ。

次に第１１図の傾斜部１７ＯＡ乃至１７０Ｄの形につい
て更に詳しく説明する。第１２図及び第１２Ａ図は第９
図及び第１１図の矢印゛１８０の方向に見たレースの図
である。レース１７０．１７２が第１２Ａ図に示す相対
位置にある時、遠心力１５６により、内側レー・ス１７
２が外側レース１７０に対して矢印１８２の向きに移動
する。外側レースは接地記号１６１で示す様に移動しな
い。

これは第９図の腕１６１と作用が、対応する。

この相対運動により、第１２図に示す位置に達するまで
、軸受１６６が矢印１８４で示す様に回転する。軸受ｌ
ｌ５６の行程が第１２Ａ図のストッパ１８６によって制
限される。

第１２Ａ図の形式で起る１つの問題は、軸受１６６を所
期の位置から外す傾向を持つくさび作用である。即ち、
レース１７０，１７２が、軸受１６６の接触点で、軸受
の而に対して法線方向（即ち、垂直）の力１９０，１９
２を加える。こう云う力は線１９８で示す様に、同一直
線上にはない。

力１９２は２つの成分１９４．１９６に分解することが
出来る。成分１９４が線１９８に沿って作用し、従って
力１９０と対抗する。然し、軸受１６６の中心線２０１
上に引き直した他方の成分１９６は、レースが第１２Ａ
図に示す位置にある時、対抗するものがない。その為、
力１９Ｉ５が軸受ユ６６を破線の位置２０２へ変位させ
ることがある。

変位した軸受２０２の圧縮荷重が他の軸受に分配される
ので、この変位は望ましくない。他の軸受は一層強い荷
重を受ける様になる。

更に、軸受が外側レース１７０上の所期の位置から変位
しな（でも、力１９６の長期的な影響として、軸受１６
６は下側レース１７２に沿ってスキッド、即ち摺動する
ことがある。このスキッドは、第１２図の軸受が点２０
７で外側レースエフ０に溶接されていると仮定すれば理
解されよう。

その時、外側レース１７０は不動のま〜であるが、内側
レース１７２は矢印２０９の向きに移動する。

従って、軸受１６６が内側レース１７２に沿ってスキッ
ドする。

その結果、ｍ１２図の参照マーク１６２は参照マーク１
６４から変位する。事実上、マーク１６４Ａは、マーク
１６４Ａの位置にあった内側レース１７２上の点がマー
ク１６２の下の位置に来ると云う点で、マーク１６４の
位置にある。従って、スキッドの後、軸受が第１２Ａ図
に示す位置を占めると、第９図の羽根６の弦の線９が線
９Ａで示す所に変位する。即ち、第９図のマーク１５４
Ａがマーク１６４の位置をとる。この為、軸受が第１５
図に示す位置へ駆動された時、第１０図のフェザ−・ピ
ッチ位置に達しない。弦の線はその代りに第９図の線９
Ｂの位置になる。

力１９６によって起る変位に対する１つの解決策は、そ
の力をなくすことである。それをなくすには、第１３図
及び第１３Ａ図に示す様に、レースの面を平行に配置す
ればよい。この様に面を平行にすると、軸受ころ１６６
に対する力は、第１３Ａ図の線１９８Ｊ−の力１９０．
１９２で示す様に、同一直線上に来る。第１２Ａ図の力
の成分１９６がなくなり、従って第１２゛Ａ図の軸受１
６６を破線の位置２０２へずらそうとする傾向がなくな
る。

然し、成分１９６をなくしても、レース１７０及び１７
２が第１３図及び第１３Ａ図に示す位置の間を繰返して
移動すると、最終的には若干の滑り又はクリープが生じ
、こうして第１２図に示した参照マークが対応しなくな
る。ころ１６６を第１５図のケージ２１０に取付けるこ
とにより、滑りの問題を幾分軽減することが出来る。こ
れは、この時全てのころが同時に滑りをしなければなら
なくなるが、これはケージがない場合、個々のころが同
時でなく滑ることよりも、起る可能性が小さいと思われ
るからである。

第１６図及び第１６Ａ図に示す実施例を使うことにより
、滑りを更に減少することが出来る。第１６Ａ図の実施
舛は、第１２図及び１１１３図の実施例の混成と見なす
ことが出来る。ｔｆｉｌ　６Ａ図の傾斜部分２２２及び
２２４が、第１３Ａ図の傾斜部分２２６，２２８に夫々
対応する。第１６Ａ図の平坦な部分２３０が第１２Ａ図
の平坦な部分２３３に対応する。傾斜部により、第１６
Ａ図の反対向きの力１９６Ａ及び１９６Ｂが軸受１６６
Ａ。

１６６Ｂに加えられ、これは軸受を反対向きに駆動する
傾向を持つ。軸受が第１５図のケージ２１０の中に収め
られると、反対向きの力が相殺し、外側レース１７０と
内側レース１７２の間で滑りが起る傾向は減少するか、
なくなる。

第１６図では、軸受１６６は共通の中心線２０１を持つ
。然し、軸受が第１６Ａ図に示す位置に移動すると、中
心線は距離Ｄｍだけ離れる。この隔たりが生ずるのは、
傾斜部２２２が矢印２４２の向きに、軸受１６６Ａを上
向きに駆動するのに対し、軸受１６６Ｂは平坦な領域２
３０上にとＶまるからである。

ケージ２１０に第１５図の溝孔２４６を設けて、その中
で第１４図のトラニオン２４８が動く様にすることによ
り、この隔たりに対処する。第１６Ａ図の距離Ｄｍによ
って要求される通りに、トラニオンが、第１５図の矢印
２５０で示す様に、上下に移動する。

今の説明は、第１６Ａ図に示す様に、反対抗きではある
けれども、傾斜部の勾配が同じであると仮定した。然し
、傾斜部の勾配が同じでない様に設計するのが有利であ
ることがあり、次にこれについて説明する。

第１７図は、角度Ｃで示した勾配を持つ外側レース１７
０と、角度りで示した勾配を持つ内側レース１７２とを
示している。一般的に、角度Ｃは角度りと等しくない。

軸受１６６に対する正味の力１９６は、１対の法線方向
の力１９２Ａ、１９２Ｂの一方を成分に分解して、一方
の成分が他方の法線方向の成分と同一直線上に来る様に
することによって求められる。この例では、成分１９４
が法線方向の力１９２と同一直線上にある。他方の成分
１９６は、この結果軸受１６６に作用する力を示してお
り、これを中心線２０１上に書き直しである。従って、
この例では、正味の力は軸受を右へ駆動する傾向を持つ
。

第１８図は軸受１６６がそれに沿って移動し得る様な、
考えられる幾つかの軸受レースを示している。例えば、
内側レース２６０（平坦）及び外側レース２６３（傾斜
）を使う場合、正味の力１９６が軸受１６６を左へ駆動
する傾向を持つことは明らかである。然し、状況が逆に
なり、外側レース２６５（平坦）を使い、内側レース２
６８（傾斜）を使った場合、正味の変位させる力１９６
Ｂは、軸受１６６を右へ駆動する傾向を持つ。

従って、設計者は、Ｘ及びｙの様な中間の１対のレース
の勾配を適当に選ぶことにより、正味の力の方向（左又
は右）を決定することが出来ることは明らかである。

更に、傾斜部の勾配の程度が、力の大きさを決定する。

例えば、傾斜部２６３及び平坦部２６０を使うと、それ
程急でない傾斜部２７０及び同じ平坦部２６０を使った
場合より、左向きの力が一層大きくなる。この事実は、
第１６Ｂ図に示す様に、奇数個の軸受を使う場合に意味
がある。

この図は５個の軸受を示しており、それらが全部第１５
図のケージ２１０内にあると仮定する。

第１６Ｂ図の各々の軸受に対する変位させようとする力
が等しければ、同じ２つの力が一方の方向（例えば左向
き）になり、同じ３つの力が反対抗き（この例では右向
き）になるから、正味の力は釣合わない。

然し、３つの軸受１６６Ｆに対する力が全部等しく、例
えば２ボンドであって、矢印２７５で示す様に右向きで
あり、これに対して残りの２つの軸受１６６Ｈに対する
力が相等しく３ボンドで、矢印２７７で示す様に左向き
であるとすると、軸受を収容した第１５図のケージ２１
０に対する正味の力はゼロになる。

第１５図のケージ２１０を第１６Ｂ図に示した実施例と
一緒に使う場合、第１５図の溝孔２４６は特定の形を持
たなければならないが、次にこれを説明する。第１９図
は、第１６図の実施例であるが、若干書き直して示しで
ある。更に、第１９図は、位置２９０及び２９５の異な
る２つの位置にあるレースを示している。第１の位１ｔ
２９０にある軸受１６６Ｒ１及び１６６Ｓ１が第２の位
置２９５では破線で示されている。（これまで軸受は参
照数字１６６で示しである。第１９図では、２つの異な
る軸受が１６６Ｒ及び１６６Ｓとして示されている。更
に、各々が例えば１６６Ｒ１及び１６６Ｒ２の様な２つ
の位置を持っている。）ドツト３０１Ａ乃至３０１Ｄの
様な幾つかのドットが、２つの位置２９０，２９５に於
ける軸受１６６Ｒ及び１６６Ｓの接触点を示す。

レースが位置２９０から位１２９５に移る時、軸受１６
６Ｒ及び１６６Ｓの間の隔たり３０７が変化する。即ち
、軸受１６６Ｒは傾斜部３００に沿って距１１１Ｅｘだ
け移動するが、その水平方向の行程はそれより小さい。

即ち行程はｘ　ｅｏｓｋであるが他方の軸受１６６Ｓの
水平方向の移動はＸに等しい。従って、左側の軸受１６
６Ｒは距離ｘ　ｅｏｓｋだけ右へ移動したのに、右側の
軸受１６６Ｓは必然的にＸ　Ｃ０８ｋよりも大きい距Ｍ
ｘだけ、右に移動したのであるから、距Ｍ３０５は距Ｍ
３０７より大きい。従って、軸受が離れる傾向を持つ。

第２０図に示す様に、溝孔２４６に勾配を設けて、この
離れに対処する。軸受の参照記号は第１９図及び第２０
図と同じであり、距Ｍ３０５及び３０７はこれらの図面
と対応する。

軸受が第１９図に示す位置の間を移動する時、距Ｍ３０
７が距離３０５まで増加することが出来る様に、溝孔２
４６Ａは傾けである（即ち、第１図のピッチ軸線３５Ａ
と平行である垂直線３５Ｂと宅行ではない）。

この発明の幾つかの重要な特徴は次の通りである。その
１つは、前にも述べたが、レースの而（第１６Ａ図の傾
斜部２２８）は平坦と仮定している。然し、特定の弯曲
した形を持つことが好ましいことがあり、その曲線は、
ＣＴＭ、ＧＴＭ及びＦＭの合計モーメントに対抗する力
を生ずる様な複合の形にする。複合曲線を第２１図乃至
第２５図について説明する。

第２１図では、傾斜部３１０が第１１図の傾斜部１７０
Ｂに対応する。第２１図では、傾斜部３１０は通路３１
２で示す様に、軸線３１４の周りの全体的に螺旋形の通
路を辿る。傾斜部３１０によって発生される（第１５図
の力１９６に対応する）トルクはく螺旋のピッチ角Ｋが
一定である為に）一定であり、それが、羽根のピッチの
関数として比較的一定である摩擦モーメントＦＭに対抗
するのに使われる。

他の２つのモーメントＣＴＭ及びＧＴＭをプロペラ・ピ
ッチに対して描くと、大体第２３図の様になる。ＣＴＭ
及びＧＴＭの和も曲線３３０として示しである。曲線３
３０は、羽根に作用するＣＴＭ及びＧＴＭの合計を表わ
し、これがゼロ・ピッチ又はフラット・ピッチに近い点
３３６でピッチ軸線と交差することによって示す様に、
羽根をフラット・ピッチ近くに駆動する傾向を持つ。

ＣＴＭ及びＧＴＭを中和する為、第２１図に示す傾斜部
３１Ｇの形は第２２図に示す様に変更する。この図には
弯曲傾斜部３１６が示されている。

弯曲傾斜部３１６は、第２３図のＣＴＭ及びＧＴＭの和
３３０に対抗するモーメントを発生する。

第２２図の傾斜部３１０に弯曲傾斜部３１６を付加える
と、合成の傾斜部３１６Ａは、ＣＴＭＳＧＴＭ並びに更
にＦＭに対抗するトルクを発生する。

第２２図の弯曲傾斜部３１６は、第２３図のＣＴＭ及び
ＧＴＭの和の逆数３３３を表わすものであるが、一方は
ＣＴＭに対抗し、他方はＧＴＭに対抗する２つの個別の
弯曲傾斜部（図に示してない）の和又は重畳と見なすこ
とができる。従って、この意味で、弯曲傾斜部３１６は
２つの部分的な曲線で構成された複合曲線である。更に
弯曲傾斜部３１６Ａは、傾斜部３１０及び曲線３１６で
構成された複合曲線である。次に例によって弯曲傾斜部
３１６Ａの構造を示す。

第２４図の傾斜部１７０Ａは第１１図の傾斜部１７０Ａ
に対応し、レー・ス１７２及びころ１６６は対応する部
品を持っている。重さＷ（Ｗは第８図の羽根６の遠心荷
重に対応する）によって第２４図でレース１７２に働く
左向きの力Ｆは、Ｋを図示の角度とし°て、ＷｓｌｎＫ
で表わされる。同様に、第２５図の傾斜部１７０Ｆの様
に、傾斜部が弯曲していると、力Ｆは同じ表式で表わさ
れるが、Ｋは傾斜部の接線３６７に対する角度である。

ｑ曲傾斜部１７０Ｆは、Ｗ　５１ｎＫが、第２３図のグ
ラフ３３３によって要求される力と等しくなる様に設コ
トされる。例えば、第２５図の点３６０が、第２３図の
点３７１によって示される正の３０°のピッチに対応ず
れば、第２５図の弯曲傾斜部１７０Ｆは、ＷｓｌｎＫに
よって、第２３図の点３７１に示す一４０％のモーメン
トが生ずる様に作られる。

第２３図はＣＴＭのグラフが一種の正弦に似ていること
を示している。この為、第２２図の弯曲傾斜部ｊ１６の
形も、ＣＴＭだけに対抗する様に設計すれば、一種の正
弦になる。この発明の１形式では、正弦状傾斜部の周期
、位相角及び大きさは、ＣＴＭとぴったり釣合う様に選
ばれる。

２番目に、ＣＴＭ、ＧＴＭ及びＦＭの和を単に中和し又
は釣合いをとると、プロペラ羽根の静止状態が存在する
様になる。フェザ−・ピッチに向って又はそれから遠ざ
かる向きに動く傾向がない。

フェザ−争ピッチを達成したい場合、傾斜部１７０１で
示す様に、第２１図の弯曲傾斜部３１６Ａに第１１図の
１７ＯＡに示す様な傾斜部を重畳する。

３番目に、第２２図の正弦状傾斜部３１６Ａは厳密に必
要なものではない。角度Ｋを十分大きくした第２１図の
螺旋形傾斜部３１０を使って、ＣＴＭ、ＧＴＭ及びＦＭ
に打勝つことができる。更に、第２２図の傾斜部３１６
Ａは、第１１図の傾斜部１７０Ａの代りにする時、この
傾斜部によって、レース１７０がレース１７２に対して
回転する時、ころ１６６の半径方向内向き及び外向きの
運動を生ずるから、「全体的に螺旋形」と云うことが出
来る。

４番目に、第１９図の実施例では、レース１７０及び１
７２の間の滑りがない。即ち、軸受１６６Ｒ１の上側接
触点３０１Ａが水平距離Ｘだけ移動し、これに対して下
側接触点３０１Ｂがそれより短い水平距離ｘｃｏｓｋだ
け移動するので、軸受は滑りがある筈だと（誤って）考
えられることがある。

然し、この発明では、両方の上側接触点３０１Ａ及び３
０１Ｃの合計の動きが、両方の下側接触点３０１Ｂ及び
３０１Ｄの合計の動きに等しいことを指摘しておきたい
。夫々の合計はｘ＋ｘｃｏｓｋである。

５番目に、第１１図に示す実施例は、図示の様に、上側
レース１７０に対して下側レース１７２が９０″回転す
ることが出来る。回転をこれより大きくしたい場合、第
１７Ａ図に示す様に、傾斜部の数を減らすことが出来る
。然し、傾斜部の数を減らすと、軸受の数が４から２に
減少し、この為各々の軸受に対する荷重が増加する。荷
重が大きくなり過ぎた場合、第１８Ａ図に示す様に、軸
受の数を増やすことが出来る。この図で、ケージ２１０
が軸受１６０め外側リングを収容しており、これが第１
７Ａ図の外側の円２８０を占め、更に第１７図の内側の
円２８２を占める軸受１６６１の内側リングを収容して
いる。軸受の数が一層多くなることにより、個々の軸受
に対する荷重が減少する。

６番目に、この発明は、半径方向の運動を回転運動又は
羽根のピッチの変化に変換する機構と見なすことが出来
る。例えば、第８図の実施例では、矢印１５６で示す羽
根６の半径方向の運動が、ねじ山１５３により、矢１５
９で示す羽根ピッチの変化に変換される。羽根６はハブ
１５０から出て、フェザ−・ピッチへと「ねじをぬく動
きをする」。

第１１図に示す軸受装置でも、同じ様なねじ山の様な動
きが起る。

更に、羽根の回転に必要なエネルギの一部分は、羽根の
半径方向の運動から得られる。即ち、第８図の矢印１５
６の方向の運動が、遠心力による捩りモーメントに対抗
して、矢印１５９で示す様に、羽根を回転するエネルギ
（仕事は力と移動距離を乗じたものである）を供給する
。

トルク（トルクは力とモーメントの腕の長さを乗じたも
のに等しい）を加えるのに要する力が第１３Ａ図に示さ
れている。図の左側の法線方向の力１９０は、成分４０
１及び４０４に分解することが出来る。トルクを生ずる
成分４０４は、軸受−傾斜部装置により、遠心力１５６
から取出される。

７番目に、第１１図に示す軸受装置は、遠心力から加え
られるスラストをピッチを変更する運動を助けるトルク
に変換する様に修正されたスラスト軸受と見なすことが
出来る。傾斜部！？０Ａ−１７０Ｄがトルクを発生する
。即ち、軸受装置はフェイルセーフ装置であるだけでな
く、普通のピッチ変更動作の間、ガスによる捩りモー・
メントの様に、羽根に存在するモーメントに（］勝つの
に必要なトルクを減少する為にも用いることが出来る。

８番目に、従来、フェザ−・ピッチ角に向う第２図の羽
根６の運動は、ビ・・ｔチを粗くするものと呼ばれてい
た。同様に、ｉ２Ａ図に示ずフラッ］・・ピッチへ向う
運動は、細かいピッチに向っての運動と呼ばれている。

９番目に、この発明は航空機用プロペラに使う場合に制
限されない。この発明は、スラストをトルク又は回転力
に変換する一般的なスラスト軸受と見なすことが出来る
。例えば、スラストは、傾斜部１７０，１７２を互いに
近付けて、傾斜部の間にこる１　６６　Ｒ，Ｉ及び及び
１６６ＳＩを圧縮する第１９図の力（図面に示してない
）である。傾斜部の形の為、スラストが上側の傾斜部１
７０を左へ駆動し、下側の傾斜部１７２を右へ駆動して
、夫々に反対向きのトルクを加える傾向を持つ。更に、
前に述べた様に、傾斜部は平坦である必要はなく、第２
１図及び第２２図に示す様に正弦状又は螺旋形であって
よい。更に、第２２図の傾斜部３１６Ａの様に、傾斜部
の勾配が一定でない場合、トルクが第１８Ａ図の傾斜部
１７０．１７２の相対位置に応じて変化する。即ち、ト
ルクが、傾斜部又は軸受レースの相対的な回転位置に応
じて変化する。

１０番目に、第１１図には円柱形ころを示したが、「軸
受ころＪと云う言葉は、ころ軸受のみならず、玉軸受を
も含むことを承知されたい。

特許請求の範囲によって定められたこの発明の籟囲内で
、この他の種々の置換え並びに変更を加えることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は航空機用プロペラの図、 第２図は第１図を線２−２から見た図で、羽根のピッチ
角の意味を示す。 第２Ａ図は羽根のフラット・ピッチを示す図、第３Ａ図
及び第３Ｂ図は第１図のプロペラ羽根の先端が辿る螺旋
形通路を示す図、 第４Ａ図は典型的なエーロホイルに沿った圧力分布を示
す図、 第４Ｂ図は第４Ａ図の圧力分布の合計の力を表わす等価
の単・−の力を示す図、 第５Ａ図は羽根の先端が辿る螺旋形通路が第３Ａ図に示
すものから第３Ｂ図に示すものに変化した時に起る進入
角Ａの変化を示す図、 第５Ｂ図は羽根のピッチＢの変化を示す図、第６図はプ
ロペラ羽根の等晶質ｍを表わす１対の錘りを示す図、 第７図は第６図の錘りが取り得る交代的な２つの位置を
示す図、 第８図はこの発明の１形式を簡単にした形で示す略図、 第９図及び第１ す図、 第１１図は第１０図の領域Ｒを示す詳細図、第１２図及
び第１２Ａ図は第９図の軸受レースを線１８０に沿って
見た図、 第１３図及び第１３Ａ図は第１２図及び第１２Ａ図に示
すもの５の代りに使うことが出庫る別の軸受レースの図
、 第１４図は利用出来る軸受ころを詳しく示す図、第１５
図は軸受ころを収容するケージの図、第１６図及び第１
６Ａ図は、第１２図及び第１２Ａ図に示すもの＼の代り
に使うことが出来る別箇１７Ａ図は第１１図に示すもの
よりも軸受が少ない１形式の軸受レースの図、 第１８図はレースが取り得る種々の勾配を示す図、 第１８Ａ図は２番目の形式の軸受ケージを示す図、 第１９図は異なる形で第１２図のレースを示す図、 第２０図は第１５図のケージの溝孔を示す図、第２１図
は第１１図に示す形式の傾斜部１７０Ａの図、 第２２図は第２１図の傾斜部の側面図、第２３図は羽根
のピッチの関数として、遠心力による捩りモーメント及
びガスによる捩りモーメントを示すグラフであり、縦軸
の単位は最大モーメントの百分率である。 第２４図は第１１図に示す様な装置でモーメントを発生
する力の計算図、 第２５図は第２４図の変形を示す図である。 主な符号の説明 ６：羽根 １５０：ハブ １５３：ねじ山

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、プロペラ羽
   根の半径方向の運動を、羽根の１種類又は更に多くの捩
   りモーメントに対抗するトルクに変換する機構を有する
   航空機の可変ピッチ形プロペラ。 ２、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、軸線の周り
   に回転する物体の半径方向の運動を、プロペラ羽根の遠
   心力による捩りモーメントに対抗する力に変換する機構
   を有する航空機の可変ピッチ形プロペラ。 ３、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、プロペラ羽
   根をフラット・ピッチから離れる向きに駆動し、プロペ
   ラ羽根の半径運動からこの駆動エネルギを求める機構を
   有する航空機の可変ピッチ形プロペラ。 ４、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、羽根の半径
   方向の運動から、プロペラ羽根の遠心力による捩りモー
   メントに対抗するトルクを取出す機構を有する航空機の
   可変ピッチ形プロペラ。 ５、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、プロペラ羽
   根の半径方向の運動を許す手段と、それに応答して、羽
   根の遠心力による捩りモーメントに対抗するトルクを加
   える手段とを有する航空機の可変ピッチ形プロペラ。 ６、プロペラ羽根のピッチを変更するピッチ変更手段と
   、 該ピッチ変更手段が誤動作した時、プロペラ羽根を螺旋
   状にフラット・ピッチから脱出させる手段とを有する航
   空機のプロペラ。 ７、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、プロペラ羽
   根（６）の軸部（６Ｓ）の近くに設けられた全体的に螺
   旋形のねじ山（１７０Ｂ）と、該ねじ山に接触し得る軸
   受ころ（１６６）と、羽根に取付けられていて、遠心力
   がころに向って駆動する様な軸受面（１７２）とを有し
   、ころを螺旋形ねじ山に沿って移動させる航空機の可変
   ピッチ形プロペラ。 ８、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、プロペラ羽
   根の遠心荷重に反作用するスラスト軸受と、 軸受のスラストをプロペラ羽根のピッチ変化に変換する
   手段とを有する航空機の可変ピッチ形プロペラ。 ９、航空機の可変ピッチ形プロペラに於て、回転子に係
   止されていて、何れも羽根のピッチ軸線の周りに全体的
   に螺旋形通路を辿る２つ又は更に多くのねじ山と、 夫々のねじ山に係合する軸受ころと、 羽根に接続されていて、遠心力が前記ころに対して駆動
   する軸受レース手段とを有し、こうしてころが全体的に
   螺旋形通路を辿る様にする航空機の可変ピッチ形プロペ
   ラ。 １０、ピッチ変更機構と、 羽根のピッチを変更するのに必要な動力を減少する装置
   とを有し、該装置は、プロペラ羽根の半径方向の運動を
   許す手段、及び半径方向の運動が起る間、羽根のピッチ
   をフラット・ピッチから遠ざける向きに駆動する手段で
   構成されている航空機プロペラ装置。 １１、航空機のプロペラに対するフェイルセーフ機構に
   於て、 軸部を持つプロペラ羽根と、 該軸部の周りに環状である第１及び第２の軸受レースと
   、 該第１及び第２のレースの間にあって、遠心力の為にレ
   ースによって圧縮される軸受ころと、遠心力によって、
   第１の軸受レースを第２のレースに対して回転させる回
   転手段とを有するフェイルセーフ機構。 １２、回転手段が、軸受ころがそれに沿って移動し得る
   少なくとも１つの全体的に螺旋形の傾斜部を有する請求
   項１１記載のフエイルセーフ機構。 １３、航空機のプロペラに対するフェイルセーフ機構に
   於て、 軸部を持つと共に軸線を持つプロペラ羽根と、前記軸部
   の周りに環状であって、前記軸線の周りに全体的に螺旋
   形である２つ又は更に多くの面を持つ第１の軸受レース
   と、 前記軸部に結合された第２の軸受レースと、前記第１及
   び第２の軸受レースの間にある複数個の軸受ころとを有
   する航空機のプロペラに対するフェイルセーフ機構。 １４、第２の軸受レースが、前記軸線の周りに全体的に
   螺旋形である２つ又は更に多くの面を有する請求項１３
   記載の航空機のプロペラに対するフェイルセーフ機構。 １５、第１及び第２の軸受レースの螺旋形の面が全体的
   に平行である請求項１４記載の航空機のプロペラに対す
   るフェイルセーフ機構。 １６、第１及び第２のレースの螺旋形の面が平行ではな
   く、その間にある軸受ローラに正味の変位させる力を加
   える請求項１４記載の航空機のプロペラに対するフェイ
   ルセーフ機構。 １７、軸受ころの間に予定の間隔を保つケージを有する
   請求項１６記載の航空機のプロペラに対するフェイルセ
   ーフ機構。 １８、正味の変位させる力が異なる方向に作用する請求
   項１７記載の航空機のプロペラに対するフェイルセーフ
   機構。 １９、軸受ころの数が奇数であり、正味の変位させる力
   のベクトル和が略ゼロである請求項１８記載の航空機の
   プロペラに対するフェイルセーフ機構。 ２０、航空機のプロペラに対するフェイルセーフ機構に
   於て、 軸部を持つと共に、その中の軸線を持っていて、回転子
   に結合されているプロペラ羽根と、 前記軸部に結合されていて、平坦なレース領域及び傾斜
   したレース領域を有する第１の軸受レースと、 回転子に結合されていて、平坦なレース領域及び傾斜し
   たレース領域を有する第２の軸受レースと、 トラニオンを持つと共に前記第１及び第２のレースの間
   に配置されていて、（１）第２のレースの平坦な領域及
   び第１のレースの傾斜した領域の間にあるころ、及び（
   ２）第２のレースの傾斜した領域及び第１のレースの平
   坦な領域の間にあるころの２種類からなる軸受ころと、 軸受ころの間に予定の間隔を保つケージとを有し、該ケ
   ージはトラニオンを拘束する溝孔を持ち、該溝孔は平行
   ではなく、第１及び第２のレースの相対的な回転の間に
   起る隣合ったころの離れが出来る様にした航空機のプロ
   ペラに対するフェイルセーフ機構。 ２１、３６０°未満の回転用のころスラスト軸受装置に
   於て、 スラストの為にその間で軸受ころを圧縮すると共に、ス
   ラストによってレースに反対の回転させる力を誘起する
   様な形を持つ２つのレースを有するころスラスト軸受装
   置。 ２２、レースの形により、レースの相対的な回転位置が
   変化するにつれて、回転させる力が変化する様にした請
   求項２１記載のころスラスト軸受装置。 ２３、レースが全体的に螺旋形である請求項２２記載の
   ころスラスト軸受装置。 ２４、レースの少なくとも一部分が正弦状である請求項
   ２２記載のころスラスト軸受装置。