JPH0411599A - 回転翼航空機用の無関節ハブ構造 - 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、回転翼航空機のハブ構造、殊に回転翼航空機
の無関節ハブ構造に関する。

〔従来技術〕

回転翼航空機の無関節ハブ構造において、リードラグ運
動とピッチ角変更のための運動との間の相互干渉を排除
し、設計上の許容範囲を拡げるようにした構造が特願昭
５９−１４２８７７号により提案されている。この構造
は、回転軸に固定されるハブ本体のたわみ桁に、リード
ラグ方向の曲げ剛性の低い可撓部と、ねじれ剛性の低い
ねじれたわみ部とを、放射方向の位置が異なるように形
成するものである。この形式のハブ構造をさらに改良し
て優れたダンピング特性を得るようにした構造が特願昭
６０−１３２１３９号により提案されている。すなわち
、特願昭６０−１３２１３９　号の明細書に説明されて
いるように、特願昭５９−１４２８７７号に好ましい実
施例として挙げられたハブ構造は、たわみ桁がＳ字状の
変形をする傾向があり、リードラグ方向に十分なダンピ
ングを得ることができず、地上共振および空中共振を防
止するのが困難になる、という問題を有する。

そこで、特願昭６０−１３２１３９　号では、リードラ
グ方向に曲げ剛性が低い可撓部を放射方向内端がリード
ラグ方向に間隔をもって位置し、放射方向外方に向けて
間隔が狭くなるように配置した２本のビーム状部により
構成することを提案している。

このビーム状部は、ねじれたわみ部に対して放射方向内
方に配置され、放射方向外端部がねじれたわみ部の放射
方向内端に連続して形成される。この特願昭６０−１３
２１３９号に開示された構造では、回転翼羽根は、その
放射方向内端がピッチハウジングの放射方向外端に複数
本のボルトにより取り付けられている。

回転翼航空機は、格納庫に収容するに際して羽根を折り
たたむ必要が生じるが、上述した構造では、回転翼羽根
をピッチハウジングに結合するボルトを１本だけ残して
取り外し、残されたボルトを支点として羽根を旋回させ
回転翼航空機の機軸方向に向けることにより、回転翼羽
根が横方向に張り出さない状態にすることができる。

しかし、この構造では、回転翼羽根とピッチハウジング
との間の取り付けの剛性が、リードラグ方向に弱くなり
、リードラグ運動に際してこの取り付は部で変形を生じ
るため、リードラグダンパの変位量が少なくなり、ダン
ピング不足になる、という問題がある。また、この回転
翼羽根取り付は部は、太いボルトと強大な取り付は金具
を必要とし、寸法が大きく空気抵抗が増大し、かつ重量
が嵩む、という問題がある。さらに、回転翼羽根を上述
したように折りたたむ場合に、羽根先端を保持すること
に失敗して取り落とすようなことがあれば、たわみ桁部
材のねじれたわみ部を大きくねじることになり、該たわ
み桁部材のｉ＆損を生じる恐れがある。

そこで、たわみ桁部材をフラップ方向に曲げ剛性の低い
板ばね状部より放射方向内方で分割し、この位置で回転
軸に固定することが考えられる。

しかし、この板ばね状部の放射方向内方位置は、回転翼
羽根のフラップ運動により板ばね状部に生じた強大なフ
ラップ方向曲げ荷重が作用する部分であるたｔｌこの位
置に取り付は部を設ける場合には、取り付は金具を非常
に大きくしなければならない、という問題が生じる。さ
らに、この位置に取り付は部を設けると、前述した回転
翼の折りたたみに際して、回転翼羽根が互いに干渉する
、という問題も生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した従来技術の問題点を念頭に置いて完
成されたもので、回転翼航空機の無関節ハブ構造におい
て、ハブ本体に設けられるたわみ桁部材と回転翼羽根と
の間の結合部で生じるリードラグ方向の剛性の不足がリ
ードラグダンパの変位量の不足という結果を生じること
がなく、かつ結合部の構造を大きくする必要がなく、回
転翼羽根の折りたたみにも支障を生じないような回転翼
航空機のハブ構造を提供することを解法すべき課題とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明においては、たわみ折
部材を、フラップ方向に曲げ剛性の低い板ばね状部と、
前配板ばね状部より放射方向外方に設けられたリードラ
グ方向に曲げ剛性の低い可撓部と、この可撓部より放射
方向外方に設けられたねじれたわみ部とにより構成する
。そして、可撓部は放射方向内端がリードラグ方向に間
隔をもって位置し放射方向外方に向けて間隔が狭くなる
ように配置された２本のビーム状部からなる構造とし、
該ビーム状部の放射方向外端をねじれたわみ部の放射方
向内端部に一体に接続する。また、可撓部を構成するビ
ーム状部の放射方向内端は、回転方向に離れた少なくと
も２か所において上下方向のビンにより板ばね状部の放
射方向外端部に着脱自在に結合する。

本発明の好ましい態様においては、ダンパは可撓部を構
成する２本のビーム状部の間に配置し、このダンパの内
部にピッチハウジングをハブに連結するための球面軸受
を収める。さらに本発明の他の態様においては、可撓部
を構成する２本のビーム状部の間の位置で、支持部材を
ピッチハウジングに結合し、該支持部材には放射方向に
延びるピボット軸を設けて、該ピボット軸を球面軸受に
回転自在に挿入する。

〔作用〕

本発明の上記したハブ構造においては、回転翼羽根をピ
ッチハウジングと一体に構成することが可能になる。も
ちろん、構造上の必要性があれば回転翼羽根とピッチハ
ウジングを別体に形成し、後で結合してもよいが、この
結合は着脱自在である必要はなく、したがってリードラ
グ方向の剛性の問題や取り付は金具が大きくなるという
問題は生じない。たわみ折部材は、リードラグ方向の剛
性が低い可撓部の放射方向内端と、フラップ方向の曲げ
剛性が低い板ばね状部の放射方向外端との間でビン結合
を有するので、このピン結合の一つを残して他のピンを
外し、回転翼羽根を折りたたむことが可能である。この
結合は、リードラグ方向のたわみを生じる可撓部より放
射方向内方で行ねれるので、可撓部のリードラグ方向の
変位に対する結合部の剛性の影響を少なくすることがで
きる。したがって、リードラグダンパを可撓部またはそ
の近傍に配置すれば、十分なり−ドラグ方向のダンピン
グ特性を得ることができる。また、たわみ折部材の結合
部の位置が板ばね状部より放射方向外側にあるので、回
転翼羽根の折りたたみに際して、回転翼羽根が互いに干
渉する、という問題は生じない。

リードラグダンパをたわみ折部材の可撓部を構成する２
本のビーム状部の間に配置し、このダンパの内部にピッ
チハウジングをハブに連結するための球面軸受を収める
本発明の態様においては、ダンパを可撓部が囲む空間内
に配置することが可能になり、外形寸法がコンパクトに
なる。また、可撓部を構成する２本のビーム状部の間の
位置で支持部材をピッチハウジングに結合し、該支持部
材に放射方向に延びるピボット軸を設けて、該ピボット
軸を球面軸受に回転自在に挿入することによりピッチハ
ウジングと球面軸受との開の結合を行う本発明の態様に
おいては、外形寸法がコンパクトになる、という利点に
加えて、結合部の軽量化という効果も達成できる。さら
に、たわみ折部材の可撓部と板ばね状部との間の結合部
で若干の回転変位が許容され、この変位によりリードラ
グ方向の変位の一部が吸収されるので、可撓部のビーム
状部の曲げ応力が減少する。その結果、ビーム状部の長
さを減少させることが可能になる。

Ｃ実施例〕 第１図を参照すると、無関節ハブ構造１００は回転軸１
の上端に固定された剛なハブ本体２を有し、このハブ本
体２には９０”間隔で放射方向にたわみ折部材４が延び
ている。たわみ折部材４はハブ本体２に一体に成形され
、放射方向内端部に水平方向に扁平な矩形断面の板バネ
状部分３を有する。この板バネ状部分３は、フラップ方
向の揺動運動を主に行う部分である。たわみ折部材４は
、この板バネ状部分３の放射方向外側に可撓部２９を有
する。この可撓部２９は、回転方向に間隔をもって配置
されたビーム状１ｉ８ａ、８ｂからなり、このビーム状
Ｒ８ａ、８ｂは放射方向内側部分から放射方向外方に向
けて次第に間隔が挟まり、はぼ３角形状をなしている。

この可撓部２９は、回転方向すなわちリードラグ方向の
たわみに対して最も柔らかく、この部分でリードラグ運
動が行われる。さらに可撓部２９より放射方向外方では
、再び巾は扇形に拡がる。この扇形に拡がった部分は、
非常にねじれ剛性の低いねじれたわみ部９を構成する。

このねじれたわみ部９において、フェザリング運動が行
われる。

可撓部２９とねじれたわみ部９は、一体に成形されてい
るが、可撓部２９と、板バネ状部３は、結合部５におい
て、ピン６により結合されている。

したがってピン６を引き抜けば、たわみ折部材は、分解
可能である。

この結合部５は、第１図から第４図に示すように、板バ
ネ状部側結合ラグ１５と可撓部２９のビーム状部８の内
端側結合ラグ１６により構成される。これらの結合ラグ
は、ピン６にかかる曲げモーメントを小さくするたｔに
、複数のラグ要素１５ａ−１、１５ａ−２、１５ｂ−１
、１５ｂ２、１６ａ−１、１６ａ−２、１６ａ−３，１
６ｂ−１，１６ｂ−２，１６ｂ−３からなり、これらラ
グ要素を互いに噛み合わせることによって、コンパクト
に結合することができる。

結合部５には、リード・ラグ方向の減衰を与えるための
エラストメリック・ダンパー７が配置される。このエラ
ストメリック・ダンパー７は、上下支持板１８ａ、１８
ｂと、これら上下支持板１８ａ、１８ｂの間に配置され
た複数の中板２０とエラストマー材料１９が交互に接着
されており、さらに内側には、支持部材２１が挿入され
る。支持Ｂ２１の中央には、球面軸受１７が内蔵されて
いる。上下支持板１８ａ、１８ｂには、両端に２個の穴
があけられており、この穴にピン６を通して、結合部５
に固定する。ピン６は、第４図に示す如く、直径が２段
に分けられており、先端の小径部が下側の支持板１８ｂ
の孔に挿入される。したがって、ナツト３０を締め込む
と、下側支持板１８ｂが所定の段の部分まで締め込まれ
て固定される。このことにより、エラストマー材料１９
に十分な圧縮応力がかけられる。エラストマー材料は一
般に引張力が作用する状態で繰り返し力をかけると、疲
労強度が大幅に低下するので、このような工夫が重要で
ある。また、ピン６に段がつけられ、所定の長さ以上に
締め込まぬようにすることによって、複合材料のラグ要
素１５．１６に不必要な上下方向曲げ力をかけることが
なくなる。

球面軸受１７に作用する力は、支持部材２１からエラス
トマ材料１９を介して、上下支持板Ｉ８に伝達され、ピ
ン６により、たわみ折部材４に伝えられる。エラストマ
材料１９は、中板２０と交互に層状をなして接着されて
いるので、上下、すすわちフラップ方向には剛であり、
回転前後方向すなわちリードラグ方向には柔らかく揺動
することができる。ここで用いられているエラストマは
非常にダンピングの大きい材料を使用するので、リード
ラグ方向の運動に対して十分なダンピングを与えること
ができる。

第１図および第２図に示すように、回転翼羽根１２と一
体にピッチハウジング１０が形成されている。ピッチハ
ウジング１０の回転方向内端部中央には、３本のボルト
により支持部材１３が固定され、該支持部材１３の放射
方向内端部中央にピボット軸１４が水平にかつ放射方向
に平行に形成されている。ピボット軸１４は、前記エラ
ストメリック・ダンパー７内の球面軸受１７に挿入され
ており、回転翼羽根１２がリードラグ運動を行うとき、
支持部材１３はピッチハウジング１０と一体となり、球
面軸受１７のまわりにリードラグ方向に揺動する。回転
翼羽根１２のリードラグ運動は、エラストメリック・ダ
ンパー７に伝達されて減衰される。

回転翼羽根１２は、ピン１１により、たわみ折部材４の
放射方向外端部に結合されており、回転翼羽根１２に作
用する遠心力はピン１１を介し、たわみ折部材４に伝達
される。第５図に示すように、回転翼羽根１２がリード
ラグ運動を行うと、それにともなって、たわみ折部材４
のねじれたわみ部９は、リードラグ方向に平行の変位δ
と角変位θ１を生ずる。このとき、ビーム状部材８ａ。

８ｂは各々曲げ変形を住するとともに、トラヌビームと
しての引張、圧縮力を生ずる。ビーム状部材８ａ、８ｂ
は複合材料により作られており、弓張圧縮には剛である
が、曲げ変形には柔らかい。

このことにより、可撓部２９は、回転方向すなわち、リ
ードラグ方向の回転のたわみに対して最も柔らかく、リ
ードラグ方向の平行変位には剛な特性が得られる。ビー
ム状部材８の内端部は結合ラグ１６により、結合されて
いるので、この部分では、微少角の回転が可能である。

ねじれたわみ部９が６１の角変位を生ずるとき、結合ラ
グ部１６ａ、１６ｂはそれぞれθ２の角変位を生ずる。

したがって、この部分が剛に結合されている場合に比べ
、回転翼羽根１２は非常に柔らかく、リードラグ方向の
角変位を行なうことができる。また、この角変位θ２　
によりビーム状部材８の曲げ応力も大幅に低下するので
、ビーム状部材を短くすることができ、ハブを軽くコン
パクトに製作することができる。さらに回転翼羽根１２
とピッチ・ハウジング１０を一体に形成する図示の構造
では、これらが分割され、結合金具で結合されている構
造に比較すると、リード・ラグ方向に非常に剛になる。

このため、従来の無関節型ハブにおけるように、ねじれ
たわみ部９や回転翼羽根１２とピッチ・ハウジング１０
の結合部の変形により、回転翼羽根１２のリード・ラグ
運動が吸収されてエラストメリック・ダンパーの動きが
少なくなるという不具合が解消され、小型のエラストメ
リック・ダンパーでも、十分にダンピングを付与するこ
とができるようになる。

第２図に示すように、結合部材１３とエラストメリック
・ダンパー７は、ビーム状部材８と結合ラグ１６に囲ま
れた空間の内部に収納される。この配置により、コンパ
クトで軽量なハブ構造が得られる。

第６図は、本発明の無関節ハブを回転面方向から見た状
態であり、図面横方向が放射方向であり、縦方向にハブ
に作用するフラップ方向曲げモーメント荷重分布を示す
。回転軸１の位置で、ハブモーメント２３は最大であり
、等価フラップヒンン位Ｒ２６付近で最小となり、そこ
から回転放射方向外方に向けて若干増加する傾向がある
。等価ヒンジ位置というのは、回転翼羽根１２の中心軸
線と回転軸１に直角の水平面一２４の交点であり、この
点を中心にしてフラッピング運動をしているように見な
せる点である。この等価ヒンジ位置２６は、はぼ板ハネ
状部３の中央部付近にあるので、結合ラグ部５は、フラ
ップ方向曲げモーメント荷重の最も小さいところにある
。図から明らかなように、結合ラグ部５を板バネ状部３
の回転内端部に配置すれば、結合ラグ部５に作用する荷
重が非常に大きくなるので、結合ラグ部の構造を大きく
する必要がある。したがって、本発明の構造によれば、
非常にコンパクトなハブ構造を提供することができる。

第７図は、本発明のハブ構造を上方から見た状態であっ
て、４本の回転翼羽根１２のうち、相対する２本を折り
たたんだ状態を示す。この状態では、結合Ｂ５の２本の
ビンのうち、１本を引き抜き、残りの１本のビンを中心
として回転翼羽根１２を９０°回転させて、隣接する回
転翼羽根に平行になるよう折りたたみ、羽根ばさみ２２
により固定する。従来の無関節ハブ構造では、回転翼羽
根１２と、ピッチ・ハウジング１０が分割され、結合金
具により結合されているが、この場合、結合金具の２本
のピンのうち、１本を引き抜き、他の１本を中心として
折りたたむとき、回転翼羽根１２の重量がたわみ桁部材
のねじれたわみ部にかかるようになるが、本発明の構造
では、回転翼羽根１２を折りたたむときに、ねじれたわ
み部に力がかかるのを防止できる。

〔効果〕

以上述べたように、本発明においては、ピッチ・ハウジ
ングと回転翼羽根を剛な関係とし、さらにたわみ桁部材
を可撓部の２本のビーム状部の内端部で分割しピンによ
り板バネ状部材と結合したので、リード・ラグ・ダンピ
ングを増加させることができる。したがって、エラスト
メリック・ダンパーが小型化するたｔ１ダンパーを２本
のビ−ム状部材の間の空間に収納することができ、コン
パクトで軽量で空気抵抗の少ないハブが実現できる。こ
のことにより、本発明のハブを搭載したヘリコプタの性
能および経済性が著しく向上するという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は第１図の
部分を拡大した分解斜視図、第３図はエラストメリック
・ダンパーの平面図、第４図は第３図のａ−ａ線断面図
を示す。 第５図は可撓部の２本のビーム状部のリード・ラグ方向
の変形状態を示す図。 第６図はロータ・ブレードから板バネ状部にかけての曲
げ荷重分布を示す図。 第７図は、ロータ・ブレードを折りたたんだ状態を示す
図である。 １・・・回転軸、 ３・・・板バネ状部、 ４・・・たわみ折部材、 ５・・・結合部、 ７　・ ８　・ ９　・ ３　・ ８　ａ、 ３　・ ４　・ ・エラストメリック・ダンパー ・ビーム状部材、 ・ねじれたわみ部、 ・ピッチ・ハウジング、 ・回転翼羽根、 ・支持部材、 ・ピボット軸、 ・球面軸受、 １８ｂ・・・支持板、 ・内側支持部、 ・曲げ荷重分布、 ・回転翼水平回転面。 第 図 「０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸に固定されるハブ本体と、前記ハブ本体に
   設けられ放射方向に延びる複数のたわみ桁部材と、前記
   たわみ桁部材を間隙をもって囲むように配置されたピッ
   チハウジングとからなり、前記ピッチハウジングは放射
   方向外端部が回転翼羽根の内端部に対して剛の関係にあ
   り、放射方向内端部がたわみ桁部材の内端部付近におい
   て球面軸受により支持され、前記たわみ桁部材と前記ピ
   ッチハウジングとの間にリードラグ方向に作用するダン
   パが設けられた回転翼航空機の無関節ハブ構造において
   、前記たわみ桁部材は、フラップ方向に曲げ剛性の低い
   板ばね状部と、前記板ばね状部より放射方向外方に設け
   られた、リードラグ方向に曲げ剛性の低い可撓部と、前
   記可撓部より放射方向外方に設けられたねじれたわみ部
   からなり、前記可撓部は、放射方向内端がリードラグ方
   向に間隔をもって位置し放射方向外方に向けて間隔が狭
   くなるように配置された２本のビーム状部からなり、前
   記ビーム状部は、放射方向外端が前記ねじれたわみ部の
   放射方向内端部に一体に接続され、放射方向内端が回転
   方向に離れた複数個所において上下方向のピンにより前
   記板ばね状部の放射方向外端部に着脱自在に結合された
   ことを特徴とする回転翼航空機用の無関節ハブ構造。
2. （２）請求項１に記載した回転翼航空機用の無関節ハブ
   構造において、前記ダンパは前記２本のビーム状部の間
   に配置され、前記球面軸受は前記ダンパ内に収められた
   ことを特徴とする回転翼航空機用の無関節ハブ構造。
3. （３）請求項２に記載した回転翼航空機用の無関節ハブ
   構造において、前記２本のビーム状部の間の位置で前記
   ピッチハウジングに結合された支持部材を有し、前記支
   持部材には放射方向に延びるピボット軸が設けられ、前
   記ピボット軸が前記球面軸受に回転自在に挿入されたこ
   とを特徴とする回転翼航空機用の無関節ハブ構造。