JPH08198193A

JPH08198193A - ヘリコプタの動力伝達装置

Info

Publication number: JPH08198193A
Application number: JP1189695A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Goi; 龍彦五井; Nobuyoshi Yamauchi; 信義山内
Original assignee: KOMIYUUTA HERIKOPUTA SENSHIN G; KOMIYUUTA HERIKOPUTA SENSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: KOMIYUUTA HERIKOPUTA SENSHIN G; KOMIYUUTA HERIKOPUTA SENSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-06
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2948116B2

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン回転数を一定に保った状態で、主ロ
ータの回転数を可変にしたヘリコプタの動力伝達装置を
提供する。【構成】エンジン２１、２２の出力軸は一方向クラッ
チ２３、２４を介して差動遊星変速機構２７、２８に連
結され、所望の変速比で減速または増速された後、コレ
クタギヤ３３および主ロータ軸３４を回転駆動する。油
圧ポンプ６３および油圧モータ５８はウォーム５５を回
転駆動し、リング歯車５３の回転数を任意に調整するこ
とによって、所望の変速比に設定される。一方、エンジ
ン２１、２２の出力トルクの一部は、歯車２５、２６、
３５、３６に分流され、アクセサリ３７、３８およびテ
ールロータ４１を回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主ロータの回転速度を
可変にするヘリコプタの動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、市街地のヘリポートに離発着する
コミュータヘリコプタの要望が高まっており、実現のた
めには騒音の低減化が要求されている。騒音対策として
有効な手段の１つは、主ロータの回転速度を落とすこと
である。

【０００３】図４は、従来のヘリコプタの動力伝達機構
の一例を示す構成図である。主ロータは主ロータ軸１４
の延長上に固定されており、テールロータはテールロー
タ軸１８の延長上に固定されている。１対のエンジン
１、２の出力軸は２万〜３万ｒｐｍで回転し、ギヤボッ
クス３、４によって約６０００ｒｐｍまで減速され、フ
リーホイールクラッチ５、６を介してスパイラルベベル
ギヤ７、８に連結し、さらに１つのコレクタギヤ１３に
噛合して、主ロータ軸１４を約３５０ｒｐｍで回転駆動
する。周辺のアクセサリ部に関して、滑油ポンプはスパ
イラルベベルギヤ７、８によって駆動され、油圧ポンプ
は伝達軸９、１０を介して駆動され、冷却ファンは伝達
軸１１を介して駆動される。

【０００４】一方、コレクタギヤ１３のトルクを分流す
るようにギヤ１５が噛合して、３本のテールロータ軸１
６、１７、１８と連結し、テールロータを約２２００ｒ
ｐｍで回転駆動している。

【０００５】なお、他の先行技術として、特開平４−２
８７７９９号、特開平４−３０６１９６号、特開平５−
１３９３８６号、特開平５−１４９３５１号などがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のヘリコプタで
は、エンジン１、２の回転は、各種の歯車列によって固
定の減速比で減速されるため、主ロータおよびテールロ
ータは一定回転数でしか回転できない。

【０００７】したがって、騒音低減化のために主ロータ
の回転速度を下げるにはエンジンの回転数を下げる必要
があるが、通常のエンジンは所定回転数で最大性能を発
揮するように設計されているため、回転数を自由に制御
することは難しく、せいぜい３％程度下げるのが限度で
ある。また、エンジンを電子制御して燃料流量や点火時
期を最適化することによって、回転数を制御する方法も
考えられるが、効率の低下や共振の発生、伝達系の許容
強度などの問題があり、現時点では数％の回転数可変の
ものしか実用化されていない。また、主ロータの回転数
をあまり下げてしまうと、揚力が低下して、ヘリコプタ
の飛行性能まで低下してしまう恐れがある。

【０００８】そこで、市街地上空では主ロータ回転数を
落として騒音を減らし、その他の場所では主ロータを最
適回転数に戻して、最高の性能で飛行することが現実的
である。たとえば主ロータ回転数、つまり翼端速度を１
０％下げれば、等価重量騒音レベルは約３ｄＢ〜５ｄＢ
下がるという報告がある。

【０００９】本発明の目的は、エンジン回転数を一定に
保った状態で、主ロータの回転速度を広範囲にわたって
連続的または段階的に変化させることが可能なヘリコプ
タの動力伝達装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの出
力軸と連結した太陽歯車と、太陽歯車の外周と噛合する
遊星歯車と、遊星歯車と噛合する内歯を持つリング歯車
と、エンジンの出力軸によって駆動される油圧ポンプ
と、油圧ポンプからの油圧で駆動される油圧モータと、
油圧モータの出力軸と連結し、リング歯車に形成された
ウォームホイールと噛合するウォームと、遊星歯車の公
転運動を取り出すためのキャリアと、キャリアと連結し
たコレクタ歯車と、コレクタ歯車に直結し、主ロータを
回転駆動する主ロータ軸とを備えることを特徴とするヘ
リコプタの動力伝達装置である。また本発明は、エンジ
ンの出力軸と連結した湿式多板クラッチと、湿式多板ク
ラッチの出力側と連結した第１変速歯車列と、エンジン
の出力軸と連結した第２変速歯車列と、第１変速歯車列
および第２変速歯車列が一方向クラッチを介してそれぞ
れ連結された駆動軸と、駆動軸と連結したコレクタ歯車
と、コレクタ歯車に直結し、主ロータを回転駆動する主
ロータ軸とを備えることを特徴とするヘリコプタの動力
伝達装置である。また本発明は、エンジンの出力軸から
駆動トルクを分流してテールロータを駆動することを特
徴とする。また本発明は、エンジンの出力軸から駆動ト
ルクを分流してアクセサリ部を駆動することを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、太陽歯車、遊星歯車およびリ
ング歯車から成る遊星変速機構をエンジンの出力軸とコ
レクタ歯車との間に設け、リング歯車の回転数を任意に
制御することによって、遊星変速機構の変速比が連続可
変になる。リング歯車はウォームギアによって駆動さ
れ、ウォームギアはエンジンの出力軸を駆動源とする油
圧ポンプおよび油圧モータによって駆動される。そこ
で、油圧ポンプからの油圧を調整する流量制御弁を用い
たり、可変容量式の油圧モータを用いることによって、
油圧モータの回転数を連続的に調整でき、リング歯車の
回転数は任意に変えられる。こうして遊星変速機構の変
速比が連続的に可変となり、エンジンの回転数を一定に
保った状態で、主ロータの回転数を連続的に減少または
増加させることができる。したがって、エンジン性能を
最大限引き出した状態で、主ロータ回転数の減少によっ
て騒音の低減化が可能になり、逆に主ロータ回転数の増
加によってヘリコプタの運動性能（旋回、加速、上昇
率、高地性能など）の向上が可能になる。

【００１２】また、このような遊星変速機構をエンジン
の出力軸のように高速回転する伝達軸に連結することに
よって、最大許容トルクが小さくて済むため、変速機構
の小型軽量化に寄与する。

【００１３】さらに、遊星変速機構のリング歯車を駆動
する機構としてウォームギアを採用しているため、減速
側に使用する場合、小さなトルクでリング歯車の回転数
を制御することができる。また、ウォームギアの逆転防
止作用を活用することによって、リング歯車のブレーキ
機構を省略することができる。

【００１４】また本発明に従えば、エンジンの出力軸と
コレクタ歯車との間に、湿式多板クラッチおよび第１変
速歯車列を経由して駆動軸に伝わる第１の動力伝達系統
と、エンジンの出力軸と連結した第２変速歯車列を経由
して駆動軸に伝わる第２の動力伝達系統とが設けられ
る。湿式多板クラッチが連結すると、第１の動力伝達系
統が選択され、第１変速歯車列の変速比に基づいて変速
される。一方、湿式多板クラッチが遮断すると、第２の
動力伝達系統が選択され、第２変速歯車列の変速比に基
づいて変速される。こうして湿式多板クラッチの断続動
作によって、変速比を段階的に調整することができる。
なお、第１変速歯車列および第２変速歯車列と駆動軸と
の間に一方向クラッチを介在させることによって、動力
伝達の切換えを円滑に行うことができる。また、湿式多
板クラッチを用いることによって、長寿命で高信頼性の
変速機構が実現する。

【００１５】また、エンジンの出力軸から駆動トルクを
分流して、テールロータや滑油ポンプ、油圧ポンプ、冷
却ファン等のアクセサリ部を駆動しているため、主ロー
タの回転数が変速制御によって変化しても、エンジンが
一定回転数で回転する限り、テールロータやアクセサリ
部の動作は安定に行われる。また、片側エンジンが不作
動となっても、残るエンジンにてテールロータおよびア
クセサリ類を駆動できるため飛行の継続が可能である。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。１対のエンジン２１、２２の出力軸は、一方向のト
ルク伝達が可能な一方向クラッチ２３、２４を経由し
て、歯車２５、２６にそれぞれ連結している。各歯車２
５、２６は、差動遊星変速機構２７、２８の入力軸とそ
れぞれ連結され、所望の変速比で減速または増速され
る。差動遊星変速機構２７、２８の出力軸はベベルギヤ
２９、３０にそれぞれ連結され、さらにベベルギヤ３１
ａ、３２ａと噛合して回転軸方向が変換される。ベベル
ギヤ３１ａと一体的に回転する歯車３１ｂおよびベベル
ギヤ３２ａと一体的に回転する歯車３２ｂはコレクタギ
ヤ３３と噛合して、主ロータ軸３４を回転駆動する。こ
うしてエンジン２１、２２の回転数を一定に保持した状
態で、差動遊星変速機構２７、２８の変速比を調整する
ことによって、主ロータ軸３４に連結した主ロータの回
転数を調整することができる。

【００１７】差動遊星変速機構２７、２８は、図２に示
すように、入力軸が接続される太陽歯車５１と、太陽歯
車５１の外周と噛合する遊星歯車５２と、遊星歯車５２
と噛合する内歯を持つリング歯車５３と、遊星歯車５２
の公転運動を取り出すためのキャリア５４などで構成さ
れ、キャリア５４は出力軸に接続されている。また、リ
ング歯車５３の外周には外歯が形成されて、リング歯車
５３はウォームホイールとして機能し、これにウォーム
５５が噛合している。ウォーム５５は、歯車５６、５７
を介して油圧モータ５８によって回転駆動される。

【００１８】図１において、エンジン２１、２２の出力
軸と連結した歯車２５、２６に歯車６１、６２がそれぞ
れ噛合し、歯車６１は油圧ポンプ６３を駆動し、歯車６
２は油圧ポンプ６４を駆動する。一方の油圧ポンプ６３
は、差動遊星変速機構２７側の油圧モータ５８に油圧管
路で接続される。他方の油圧ポンプ６４は、差動遊星変
速機構２８側の油圧モータ５８に油圧管路で接続され
る。ここでは、油圧モータ５８の回転周波数を制御する
機構として、油圧管路内に流量制御弁を用いたり、可変
容量式の油圧モータを用いることができる。

【００１９】次に変速機構の動作について説明する。エ
ンジン２１側の伝達系統を例として説明すると、エンジ
ン２１の出力軸が一定回転数で回転すると、差動遊星変
速機構２７の太陽歯車５１が同じ回転数で回転する。一
方、油圧ポンプ６３も同様に一定流量で作動油を吐出
し、油圧モータ５８を回転駆動する。油圧モータ５８は
上述の回転周波数制御機構によって、操縦者の操作によ
って任意の回転数に設定され、ウォーム５５によってリ
ング歯車５３が所定回転数で回転する。差動遊星変速機
構２７において、太陽歯車５１の回転数およびリング歯
車５３の回転数に基づいて遊星歯車５２の公転回転数が
決定されるため、結局、差動遊星変速機構２７の変速比
は油圧モータ５８の回転数で任意の値に制御される。

【００２０】たとえば、通常の飛行時において変速比を
１にする場合、太陽歯車５１および遊星歯車５２の直径
で定まる固有の減速比を補償するように、油圧モータ５
８の回転数を調整してリング歯車５３を回転させる。ま
た、変速比を１より小さくしてロータの回転数を落とす
場合、油圧モータ５８の回転数をたとえば０にしてリン
グ歯車５３を停止させると、上述した固有の減速比に設
定できる。

【００２１】こうして差動遊星変速機構２７の変速比が
連続的に可変となり、エンジンの回転数を一定に保った
状態で、主ロータの回転数を連続的に減少または増加さ
せることができる。また、リング歯車５３を駆動する機
構としてウォームギアを採用しているため、減速側に使
用する場合、小さなトルクで回転駆動が可能になるとと
もに、リング歯車５３の逆転も防止できる。

【００２２】一方、エンジン２１、２２の出力は、歯車
２５、２６とそれぞれ噛合する歯車３５、３６に分流さ
れる。歯車３５、３６は、滑油ポンプ、油圧ポンプ、冷
却ファン等のアクセサリ３７、３８を駆動するととも
に、歯車３９と噛合してテールロータ軸４０を経由して
テールロータ４１を回転駆動している。こうして差動遊
星変速機構２７、２８に入る前のエンジントルクを用い
てテールロータ４１やアクセサリ３７、３８を駆動して
いるため、主ロータの変速制御の影響を回避でき、動作
の安定化が図られる。また、片側エンジンが不作動にな
っても、残るエンジンにてテールロータおよびアクセサ
リ類を駆動できるため、飛行の継続が可能である。

【００２３】なお、図１において差動遊星変速機構２
７、２８を一方向クラッチ２３、２４を介して連結する
構成を示したが、エンジン２１、２２に直結する構成に
してエンジン・ギヤボックスとしたものも本発明の一変
形である。

【００２４】図３は、本発明の他の実施例を示す構成図
である。１対のエンジン２１、２２の出力軸は、所望の
変速比に調整可能なクラッチ変速機構７１、７２の入力
軸にそれぞれ連結されている。クラッチ変速機構７１、
７２の出力軸は、ベベルギヤ２９、３０にそれぞれ連結
され、さらにベベルギヤ３１ａ、３２ａと噛合して回転
軸方向が変換される。ベベルギヤ３１ａと一体的に回転
する歯車３１ｂおよびベベルギヤ３２ａと一体的に回転
する歯車３２ｂはコレクタギヤ３３と噛合して、主ロー
タ軸３４を回転駆動する。こうしてエンジン２１、２２
の回転数を一定に保持した状態で、クラッチ変速機構７
１、７２の変速比を切替えることによって、主ロータ軸
３４に連結した主ロータの回転数を調整することができ
る。

【００２５】クラッチ変速機構７１、７２は同じ構成を
有するため、以下、エンジン２１側のクラッチ変速機構
７１を例として説明する。

【００２６】クラッチ変速機構７１は、駆動側の摩擦板
７４および従動側の摩擦板７３が交互に複数設置されて
構成される湿式多板クラッチを有し、図示しない油圧装
置が重ね方向に押付けることによって、摩擦板７３、７
４同士が噛み合って連結される。従動側の摩擦板７３は
クラッチ出力側として歯車７５と連結しており、歯車７
５は歯車７６と噛合して第１変速歯車列を構成してい
る。歯車７６は一方向クラッチ７７を介して駆動軸８１
に連結されている。

【００２７】一方、エンジンの出力軸と連結した駆動側
の摩擦板７４はそのまま歯車７８とも連結しており、歯
車７８は歯車７９と噛合して第２変速歯車列を構成して
いる。歯車７９は一方向クラッチ８０を介して駆動軸８
１に連結されている。なお、第１変速歯車列の変速比α
は、第２変速歯車列の変速比βより大きくなるように設
定されている。

【００２８】次に変速機構の動作について説明する。エ
ンジン２１側の伝達系統を例として説明すると、エンジ
ン２１の出力軸が一定回転数で回転すると、駆動側の摩
擦板７４も同じ回転数で回転する。操縦者の操作によっ
て湿式多板クラッチが連結した状態では、連結板７４お
よび歯車７５も同じ回転数で回転して、変速比αによっ
て歯車７６および駆動軸８１の回転数が変化して、ベベ
ルギヤ２９を回転駆動する。このとき第２変速歯車列の
歯車７９も回転しているが、歯車７９より駆動軸８１の
方が高速回転しているため、一方向クラッチ８０の存在
によって空回り状態となる。

【００２９】操縦者の操作によって湿式多板クラッチが
連結していない状態では、従動側の摩擦板７３には動力
が伝達されず、第１変速歯車列の歯車７５、７６は停止
する。駆動側の摩擦板７４と連結した歯車７８は、常に
エンジン２１の出力軸と同じ回転数で回転しており、変
速比βに従って歯車７９および駆動軸８１が回転して、
ベベルギヤ２９を回転駆動する。このとき第１変速歯車
列の歯車７６、７７は、一方向クラッチ７７の存在によ
って停止状態となる。

【００３０】こうしてクラッチ変速機構７１の変速比が
段階的に調整でき、エンジンの回転数を一定に保った状
態で、主ロータの回転数を減少または増加させることが
できる。また、湿式多板クラッチを用いることによっ
て、変速比の切換えが円滑に行われ、しかも長寿命で高
信頼性の変速機構が実現する。

【００３１】一方、エンジン２１、２２の出力は、各歯
車７９とそれぞれ噛合する歯車３５、３６に分流され
る。歯車３５、３６は、滑油ポンプ、油圧ポンプ、冷却
ファン等のアクセサリ３７、３８を駆動するとともに、
歯車３９と噛合してテールロータ軸４０を経由してテー
ルロータ４１を回転駆動している。こうしてエンジント
ルクを直接分流してテールロータ４１やアクセサリ３
７、３８を駆動しているため、主ロータの変速制御の影
響を回避でき、動作の安定化が図られる。また、片側エ
ンジンが不作動となっても、残るエンジンにてテールロ
ータおよびアクセサリ類を駆動できるため、飛行の継続
が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、主
ロータの回転数を連続的に変速することが可能になるた
め、エンジン性能を最大限引き出した状態で、主ロータ
回転数の減少によって騒音の低減化が可能になり、逆に
主ロータ回転数の増加によってヘリコプタの運動性能の
向上が可能になる。

【００３３】また、エンジンの出力軸から駆動トルクを
分流して、テールロータやアクセサリ部を駆動している
ため、主ロータの変速制御の影響を受けずに安定な動作
が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１の差動遊星変速機構２７、２８の部分構成
図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図４】従来のヘリコプタの動力伝達機構の一例を示す
構成図である。

【符号の説明】

２１、２２エンジン２３、２４、７７、８０一方向クラッチ２５、２６、３１ｂ、３２ｂ、３５、３６、３９、５
６、５７、７５、７６、７８、７９歯車２７、２８差動遊星変速機構２９、３０、３１ａ、３２ａベベルギヤ３３コレクタギヤ３４主ロータ軸３７、３８アクセサリ４０テールロータ軸４１テールロータ５１太陽歯車５２遊星歯車５３リング歯車５４キャリア５５ウォーム５８油圧モータ６４油圧ポンプ７１、７２クラッチ変速機構７３、７４摩擦板８１駆動軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの出力軸と連結した太陽歯車
と、太陽歯車の外周と噛合する遊星歯車と、遊星歯車と噛合する内歯を持つリング歯車と、エンジンの出力軸によって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの油圧で駆動される油圧モータと、油圧モータの出力軸と連結し、リング歯車に形成された
ウォームホイールと噛合するウォームと、遊星歯車の公転運動を取り出すためのキャリアと、キャリアと連結したコレクタ歯車と、コレクタ歯車に直結し、主ロータを回転駆動する主ロー
タ軸とを備えることを特徴とするヘリコプタの動力伝達
装置。
【請求項２】エンジンの出力軸と連結した湿式多板ク
ラッチと、湿式多板クラッチの出力側と連結した第１変速歯車列
と、エンジンの出力軸と連結した第２変速歯車列と、第１変速歯車列および第２変速歯車列が一方向クラッチ
を介してそれぞれ連結された駆動軸と、駆動軸と連結したコレクタ歯車と、コレクタ歯車に直結し、主ロータを回転駆動する主ロー
タ軸とを備えることを特徴とするヘリコプタの動力伝達
装置。
【請求項３】エンジンの出力軸から駆動トルクを分流
してテールロータを駆動することを特徴とする請求項１
または２記載のヘリコプタの動力伝達装置。
【請求項４】エンジンの出力軸から駆動トルクを分流
してアクセサリ部を駆動することを特徴とする請求項１
または２記載のヘリコプタの動力伝達装置。