JPS5989298A - ヘリコプタ−用ロ−タ−装置とその製法 - Google Patents

ヘリコプタ−用ロ−タ−装置とその製法

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JPS5989298A
JPS5989298A JP58184337A JP18433783A JPS5989298A JP S5989298 A JPS5989298 A JP S5989298A JP 58184337 A JP58184337 A JP 58184337A JP 18433783 A JP18433783 A JP 18433783A JP S5989298 A JPS5989298 A JP S5989298A
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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】 本発明は、上部制御装置を除くヘリコプタ−のローター
装置と、複合材料でローター装置の構成部品を製造する
方法とに関する。
本発明の実施例シて示したローター装置は、全関節羽根
回転翼式のものではあるが、本発明はその他の羽根回転
翼式のものにも適用しうるものである。
従来技術 1枚或いはそれ以上のグレード(羽根)を有する運航用
へリコフリーに従来より用いられている関節羽根回転翼
弐ローター装置には、下記の構成機素が備わっている,
1 イ)トランスミッション装置からローターヒンジ装置1
とローターブレードへと、アタッチメントラグを介して
駆動トルクを伝達するための、金属を機械加工すること
により製作したハブ装置。
口)フラッピング、ハンティング、それに、フェザリン
グの各作用が行えるようにブレードをローターハブに連
結するだめの、金属を機械加工することにより製作した
部品、ピン、および、ベアリングを含む機械的ヒンジ装
置、。
ノつ ブレードの取付端部からノ・ブへと、フェザリン
グ抵抗を最少限にして遠心力による負荷を伝える働きを
する、金属製ストラップ、もしくは、ワイヤーストラン
ドからなるフレキシブルな機械装置・ 二)ハンティングダンバー(lead−1ag dam
per)本願出願人がa(−47型ヘリコプタ−用とし
て現に製作している。金属製ハブを備えたローター装置
は、前述した従来の関節羽根回転翼式ローター装量の中
でも典型的なものである3、このようなローター装置に
おいては、ローター装置の静力学上の強度が問題てなる
ようなことは今日までほとんどなかったが、疲労と摩耗
とに対する部品の耐久性が主として問題になっていた。
ことに、疲労寿命については、材質と製法を改善するこ
とにより向上されている。摩耗tてついては、これは主
としてベアリングの転子やレース、それに、シール材に
起る問題である。特((、ベアリングの設計は、今日ま
での実績の積み重ねと、分析試験方法や設備の開発に伴
って改善されている。シール装置についてもそうでアシ
、現に、潤滑剤として、グリースの代りにオイルが使わ
れるようになっている。
更に、金属合金の製法、熱処理方法、機械加工表面の仕
上げ方法、表面硬化処理方法、冷間加工方法なども、相
当改善されている。
しかし、公知の材料や技法を用いて製作された従来のロ
ーター装置は、これ以上技術上改善しようもない吉ころ
まで来ている。ところが、航空機の飛行速度を上げ、か
つ、燃料消費量を減少させる必要性が高まり、そのため
には、ハブ抗力を減少させる必要があることを考えれば
、改善しない訳には行かない。ことに、ハブ抗力を減少
させるさ、ベアリングやハブの寸法も小さくすることが
できるが、だからと言って重量まで減少することはない
。何故なら、重量を減少させれば、材料の耐負荷性が劣
下し、応力発生が著しくなる。
このようなジレンマを克服するだめの一方法として、新
しい金属合金を使った9、ベアリングの数を減少させる
か、または、ベアリングを使わないようにしたシ、それ
に、新しい設計上の工夫を施したりすることが注目され
ている。具体的に言えば、比較的最近の設計では、スチ
ールの代υにチタン合金が使われるようになっておシ、
それにより疲労強度がいくらか高まっている。しかし、
極限比強度と比剛性に関しては、アルミ、チタン、スチ
ールの如きの航空機械として優れている他の金属材料♂
変るところはなく、また、チタン合金にしても、亀裂が
発生すると、亀裂生長速度が早いようで、これまた無視
できない問題点がある。
そこで、ベアリング類の材料としてエンストマー材を、
また、構造材さしてガラス繊維強化材(複合材)を使う
ことも考えられており、事実・非金属材の時代到来によ
シ、航空産業界で技術革新がもたらされている。
例えば、複合材をローター装置に利用すれば、金属製ハ
ブを用いている従来のローター装置に付随する問題点の
大部分が解決するものと思われる。
何故なら、複合材は、それに含まれている繊維が破壊す
るまで、歪エネルギーを大量貯えることができるとさ、
疲労歪に対する耐久性が優れていること、耐切欠き性に
も優れていること(notchinsensitivi
ty ) 、亀裂が発生しても、その生長速度が遅いこ
とから、寿命が長く、損傷に対する許容度(damag
e tolerance )も広く、更に、フェイルセ
ーフ性(fail 5afety )もあるなどの長所
を備えているからである。この素材は、どのようも な寸法と形状とに成形することができ、しかも、成形し
た後は、ノリ取9作業はほとんど不要だし、それに、素
材の無駄な部分が生ずることもほとんとなく、必要表す
るところのみ、強度と剛性とをもたせることができるこ
とから、基本的なものである。それに、材料をハイブリ
ッド化したり、繊維と層の配向を選定することにより損
傷の発生を抑制する技術も現に開発されている。複合材
は腐蝕することはないし、また、複合材の層内や含有繊
維に欠陥が生じたとしても、これは超音波検知装置や放
射線検知装置で容易に検出することができる。更に、複
合材は相当の比強度と比剛性を備えているから、これさ
え便゛メーば製品の重量を著しく減少させることが可能
である。
もつとも、このような複合材をヘリコブクーの主回転翼
ハブやそこで使われるヒンジ機構j/こ使用した例は、
米国特許第3,762,834号と第4,012、 ]
、 69号とに開示されている5、これらの公知文献に
おけるいわゆる「星形」構造体は、専ら。
3本のアームを備えた連続プレートとして形成されてい
る。¥4fに、米国特許第4,012,169号におい
ては、各アームは、3枚の平行板からなり、トラス構造
をしている。しかし、この「星形」構造体は、単口−タ
ー型ヘリコプタ−用であって、タンデムロークー型ヘリ
コプタ−用ではない。単口−クー型とタンデムロークー
型とでは、異るところが多い。例えば、タンデムローク
ー型Vておいては、遠心力と抗力(d、ra(g)とが
ラグヒンジを中心に均合っている条件でのブレード先の
偏位はラグヒンジの半径方向(ておけるプレースメント
に反比例するものであるから、単口−ター型(で比べて
大きなラグヒンジのオフセットが要されるこ七がある。
従って、これからみてもわかるように、タンデムロータ
ー型ヘリコプタ−用として設計されたものは、そのため
の設計基準を満しておれば単口−ター型ヘリコプタ−に
直接応用することができるが、その逆(−i成立しない
。即ち、単ローター型ヘリコプター用吉して設営1した
、例えば、ローターハブは、単口−ター型の設計基準を
満していても、タンデムローター型ヘリコプタ−には適
しない。
発明の目的と要点 本発明tri、片負荷伝路型部品(single 1o
aclpath component )の数を減少さ
せたヘリコブクー用ローター装置を提・苺するのと目的
とするものである。尚、片負荷伝路型部品は危いもので
あって、−たん破損すると、その部分だけの故障にとど
まらないでヘリコプタ−を失うようなこさになシかねな
い。
また、荷重冗長度(1oad redundancy)
かあff。
従って、信頼性の大きいローター装置を提供することも
、本発明に関連した目的である。
翼折たたみ性能を有するローター装置を供することも本
発明の別目的である。
それに、主要部品、即ち、ハブ、ピッチハウジング、ベ
アリング、ブレードなどに複合材を用いたローター装置
を提供するとさも、本発明の寸だ別の目的である。この
ような複合材を用いれば、ローター装置を著しく改良す
ることができるものと考えられる。
複合材を用いたことから、部品数を減少させることがで
き、それに伴って、軽量化したローター装置を提供する
とさも、本発明の更に別の目的で心る。複合材とニジス
トマーを用いれば、抗力を減少させることができるとと
もに、転子を用いたベアリングとそれに要するシール、
注°油装置とを用いないようにすることができる。従っ
て、航空機の保全性もよくなる。
翼折たたみ性能を備え、低抗力註で均整のとれた複合材
製ロークー装置を提供するこさもまた本発明の更に別の
目的である。
本発明によれば、このような諸口的は、フラッグベアリ
ング、ハンティングベアリング(leaa−1ag b
earings)、ピッチベアリングにエラストマー製
ベアリングを用い、ハブとピッチハウジングとを複合材
で構成し、また、ブレード(翼)としては、同一駆動装
置で前方向1.または、後方向のいづれかに一度に折た
ためるようにすることにより達成しつる。
複合材を用いると、静的強度を減少させることなく軽量
化と抗力減少をはかることができる。例えば、一方向複
合材の静的比強度は、今日の航空機材上しての金属の中
でも比強度が最も大きいチタンの少くとも2.4倍もあ
る。それ故、軸方向((負荷が作用する機素に複合材を
用いれば、その機素の重量と大きさとを従来より減少1
〜うろことになる1、但し、屈曲ないしねじ9負荷が作
用すれば、複合材のマトリックスの剪断強度は劣ること
から、この剪断強度を増強させる必要があり、そのだめ
ゲインがいくらか減少する。この欠点も克服できないこ
とはなく、強化材をバイアス配置にするこ(!:に、よ
シ剪断剛性を上げるこさができる。
そこで、所望の強度をもたせるとともに、重量と抗力と
を軽減させるには、繊維の材質と配向とを適当に選定し
た上で、金属の代りに複合材を用いてローター装置を製
作すれば達せられる。例えば、ローターハブとしては、
フィラメント巻強化複合材製でも良いが、少くとも2つ
(但し、二枚羽根翼ロークーの場合)の連続した複合材
製バンドを設けて、互いに対向したフラップヒンジのラ
グを形成すれば、羽根翼の回転に伴う遠心力と剪断力と
をラグ(・で伝達させ、それにより相殺させることがで
きる。
ローターハブとピンチハウジングとは共に2つのループ
を有するようにして、一方のループが破損すると他方の
ループが全負荷を支えられるようにするのが好ましい。
また、ローター装置には、同一駆動系を用いて前方向な
いし後方向に一度にブレードを折たたむだめの機械的リ
ンク機構とさもに、電気機モータ(electrome
chanical motor )とギヤボックスとを
水平軸近傍に備えている、ハンティラグ軸吉折たたみ軸
とを兼ねたヒンジを設けるのが好ましい。
それに、専ら、フラップヒンジ、ノ・シティラグヒンジ
、ピッチヒンジにエラストマー製ベアリングを用い、回
転翼が回転していても、また、回転していなくてもブレ
ードを制御するのに、たれ下り止めと上り止めとを一体
化したストッパー(one−piece droop 
5top/up 5top)を設ける。たれ下フ止めは
一体型カムであってもよく、ノ・ブに装着させて、ピン
チシャフトと一体化したカムと協働するように工夫され
ている。
以後、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施例
を詳述する。
発明の実施例 変形例を含む後述の実施例は、クシデムローター型ヘリ
コプタ−の主ローター装置に用いるのに適したものとし
て説明するが、これはテールローター装置にも使えるは
かシではなくて、単口−ター型ヘリコプタ−にも使える
ように工夫されている。それに、添付図面の一部は概略
的に描かれているが、それも本発明が容易に理解される
ように七の配慮からであって、従来から使われている構
造や機能については、改めて詳しく説明しなくさも尚業
者には容易に理解されるものである。従って、本発明が
係わる部分、即ち、ローターハブとピッチハウジングと
、種々のヒンジにおけるエラストマー製ベアリングと翼
折たたみ機構についてのみ詳述する。
尚、本願((おいては、奸才しい実施例として、第1図
から第12図に示した如きの4枚羽根翼用ローター装置
に適用した場合と、第13図に示した如きの3枚羽根翼
用ローター装置に適用した場合の2例が説明されている
が、各実施例につき、好ましい変形例が2つづつ含まれ
ている。いづれの実施例にしても、ピッチハウジングと
翼折たたみ機構はいづれも同一である。
4枚羽根翼用ローター装置 4枚羽根翼用ロークー装置10il−i′、ローターハ
ブ  12、:!:、4つのピッチハウジング14と、
4つのラグダシパーを含む翼折たたみ機構16吉、4枚
のブレード18とからなる。第1図に示した構造は全関
節羽根回転翼型、即ち、ローター回転軸A−Aに対して
、各ブレードがピッチ軸B−B 、フラップ軸C−C、
ハンティラグ軸(lead−iagaxiS)D−Dを
中心として、夫々、ピッチング、フラッピング、ハンテ
ィングできるようになった型式に適したものである。
各ブレードがピッチング、フラッピング、それに、ハン
ティングができるためには、ニジストマー製のピッチベ
アリング、フラップベアリング、ハンティングベアリン
グを用いるのが望ましい。
これらのベアリングについては第2図例詳細に示しであ
る。ハンティングベアリングとフラップベアリングとは
、夫々、ハンティングヒンジ20とフラップヒンジ22
の一部を構成している。ハンティングヒンジ20はピン
24(一般に垂直ビンと称され゛ている。)を有し、ま
た、フラッグヒンジ22もビン26(一般に水平ピンと
称されている。)を有している。ピッチベアリング王、
フラップベアリング30、それに、ハンティングベアリ
ング32とは全て、角揺動を許容する一方で、半径方向
および軸方向に作用する負荷を吸収するように構成され
ている。これは、エラストマー材の層と金属材の層とを
交互に積層すればできることであり、この場合、エラス
トマー材の層は剪断変形を行うことにより、角揺動運動
を許容し、また、金属材の層は、圧縮荷重が作用した時
におけるエラストマー材の横方への変形ないし流れを抑
制する作用をなす。
ローター装置におけるこのようなベアリング類はすでに
公知である。
ローターハブ12け、本発明の第1実施例の第1変形例
においては、主として複合材で製作されている。この第
1変形例は第3図から第5図に示されており、他の、即
ち、第2変形例については、第6図と第7図とに示す。
この第1変形例と第2変形例とは、主として、交叉部分
の構成が異っている。
第3a図から第3c図よシなる第3図には、ローターハ
ブ12の主要構1戊部品が簡単に示されている。
この主要構成部品とは、上部コア34、下部コア36外
側ストラツプ田、内側ストラップ40、上部板42、下
部板44(第4図と第5図とに示す。)、それに、締付
装置46 、48である。尚、ここでコアとかストラッ
プを呼称するに当って用いた「土部」、「下部」、「外
側」、「内側」なる用語は、位置関係を示すために用い
たのではなくて、単に構成部品を区別するために用いた
にすぎない。これらのコアとストラップとは全て複合材
で製作したものではあるが、上部および下部板42 、
44は、複合材または金属材のいづれで製作してもよい
このような種々の構成部品を組立ててローターハブ12
として仕上げたものの詳細な構成を第4図と第5図とに
示す。
ローターハブ12は、4組の締付装置48を介して駆動
シャフトに装着されている、各組の締付装置48は、ボ
ルト58、ナツト60、套管62、それに、図示してい
ない筒形ナラ) (barrel nut)とで構成さ
れている。但し、各組の締付装置48で外側・;ておか
れている2つは、前述したボルト58、ナツト60、套
管62、筒形ナツト以外に、套管64と単支承板66と
を備えている。ボルト58は、図示しないラジアル孔と
交叉するところまで、仮想線にて図示した駆動シャフト
52を延在するようになっており、筒形ナツトはその交
叉点に置かれていて、駆動シャフトのラジアル孔を介し
て届くように寿っている。
套管64は、駆動シャフト52のフランジ50に圧入に
より挿通されていて、下部板44(第4図)ないし下部
板44と充填ブロック56(第5図)を貫通している。
締付装置46を構成するボルト群は、駆動シャフトの外
周の外側に配置されている。各締付装置46は、ボルト
68とこのボルト68の一端に螺着させたナツト70と
で構成されている。
締付装置48を構成するボルト群は、駆動シャフトのト
ルクをローター装置10に伝達させるとともに、ブレー
ド18から駆動シャフトへと一部の動的空気荷重(ae
ro dynamic 10ad)を伝達する作用をな
す。
前述の構成のローターハブ12を製作するには、先ず上
部および下部コア34.36を複合材で製作する。コア
を作るための製法はいろいろ考えられるが、そのうち2
つを挙げれば、自動帯板積層機(automatic 
tape 1ay−up machine )を用いる
方法と、フィラメント巻機を用いる方法とが考えられる
。いづれで作るにしても、その後は、所定温度と圧力の
もとて所定時間にわたジ、オートクレーブを用いて硬化
させる。この硬化処理を行うと、コアは組織化される。
硬化処理の後は、機械加工を施して、コアに切欠き34
a 、 34b、 34c、 34d、または、36a
 、 36bと穴34e 、 34f iたは36c 
、 36aを形成する。その後、第3a図に示すように
、コア34.36を組立てる。
そしてその後、組立てたコアに直接フィラメントを巻き
つけるか、または、テープを巻きつけることにより、ス
トラツプア、40を形成する。その時、第3b図((示
すように、内側ストラップ切と外側ストラップ38とは
交叉するものの、前者は後者の内側に来るようにする。
その後、別に作って硬化させた充填ブロック56を内側
ストラップ40にさし込み、また、外側ストラップ38
にもさし込んで、例えば接着剤を用いて張りっけてしま
う。そこで、上部板42と下部板44(!:を9g3c
図に示すように、例えば接着剤で張り合せるのではある
が、これらの板42 、44が複合材製であれば、予め
硬化処理を施しておく。然る後、第3c図に示したよう
に組立てたものをオートクレーブに入れて、再び全体を
硬化処理し、それにより、複数対のラグ12a〜12h
を備えた、組織化された製品に仕上げる。尚、各層のラ
グ12aと12b、12cと12d、12eと12f、
12gと12hは、フラップヒンジ22の一部分を々す
Uリンクを構1戊している1、 組立体を硬化処理した後、各コアの外表面を研削するこ
とにより、ハブ12の外表面にほぼ球面状凹所72(第
4図)を形成する。この凹所は、ピッチハウジングを収
納するとともに、ブレードのフラッピングを・許容する
ために設けたものである。
この凹所72の形成方法としては、組立体を予備硬化処
理する時に、それに伴って発生するようにしても良(ハ
第6図と第7図とに示した変形例においては、コア34
 、36は第3図から第5図にかけて示したものと類似
しているが、コアの外表面は全て平坦、即ち、第3a図
Qで示した凹所が形成されていない点で異っている。ま
だ、ストラップ38.40にしても、交叉個所で交互に
積層されていること、それに、上部ブロック74と下部
ブロック76を構成する板材の縁部もストラップと共に
交互に積層されていることを除けば、第3図から第5図
に示したのとほぼ同一の方法で形成されている。ブロッ
ク74..76は、好ましくはスチール板と複合材製充
填板との積層体で構成する。ブロック74 、76には
、スプライン溝78.80が形成されていて、組立体を
ローター駆動シャフトに装架すると、そのシャフトの外
周に形成したスプライン突起と係合し、それにより駆動
シャフトからローター装置10へのトルク伝達が行なわ
れるようになっている。言うまでもなく、第6図と第7
図に示したローターハブ12も、ローター駆動シャフト
に装架した後は、ボルトナツト、それに、種々のワッシ
ャーを用いて前記駆動シャフトの自由端に取付けられる
ストラップ38 、40が交叉する各個PJTにおける
ストラップ38.40とブロック74 、76の板材と
の交互積層の様子については、第7図に詳細に示してる
る1.但し、第7図(ておいては、便宜上、4ケ所ある
交叉個所a、b、c、dのうち、交叉個所dのみを示し
、それも、上部ブロック74の板材のみを含む部分だけ
拡大して示しである。図示したように、ストラップ38
と40は、層38a〜38dと40a〜40aと、ブロ
ック74の近傍において前記層38a・〜3sa 、 
40a〜40dの間にはさまれている複合材製充填セグ
メント78と80とからなる積層体である。
ブロック74も対応する層74a 、 74b ・・・
からなり、各層74a、74b・・・は前述したように
、スチール板と複合材製充填板とで構成してもよい。
第6図と第7図とに示した変形例におけるコア34.3
6 も、第3図から第5図に示したのと同様に組立てら
れる。但し、交叉個所a、b、c、dを構成するにあた
っては、別の方法を用いる。即ち、先ず層40aを設け
、その後、層74a、充填セグメント田1層38a、充
填セグメン)80の順((積層する。これを、所望枚数
の層が積層されるようになるまで繰返す。それが終れば
、最終硬化処理を施して、組織化させる。
ローターハブ12の構成が第3図から第5図に示した構
成と第6図と第7図に示した構1狡のいづれであっても
、ピッチハウジング14の構成は同一である。このピッ
チハウジング14は、エラストマー製ベアリングとそれ
に関連する套管は別として、第8図から第16図にかけ
で示すように、D−形゛部材78と、内側ストラップ8
oと、外側ストラップ82と、中央補剤部材84(上部
と下部)と、外側横ストラップ86と、内側横ストラッ
プ88とで構成されている。また、第2図(て示すよう
に、ピッチアーム90.ピッチシャフト92.フラッピ
ング止め用係止部材94もピッチハウジング14に設け
られている。
ストラップ80 、82は共に無端ループ状に形成され
ているから、いづれかのストラップが破損すると、他方
のストラップが全負荷を支えることができるようになっ
ている。この両ストラップd1内端から外端にかけて9
0度ねじりをかけである。第17図Qでこの様子を示す
が、この第17図においては外側ストラッグ82のみ、
それも、ピッチハウジングから取出した状態で示しであ
る。この第17図を見てもわかるようVて、ストラップ
は、連続した部分82a〜82d ’Z有する無端ルー
プ体よシなり、これらの部分82a 〜82d (ri
、表面82e、82fが垂直向きから水平向きとなるよ
うに、90度ねじりこまれている。ストシップの水平向
きの端面82f HD −形部材78(第9図)を囲繞
し、また、垂直向きの端面82eは、ハンティングヒン
ジ20(第8図)の套管96を囲繞するようになってい
る。
内側ストラップ80については、第17図に示した外側
ストラップ82の形状とはいくらか異っている。
この内側ストラップ80の形状については第8図かられ
かることではあるが、外表面80は内端において水平向
きとなっており、また、外端においては套管96を囲繞
するために垂直向;\となっている。
尚、内側ストラップ80の内端(は、D−形部材78の
内側コードブライ延長部98を囲繞し7ている。
両ストラップ80 、82が、外端から内端にかけて、
互い(でどのように配置されているかについては、第1
0図から第16図にかけて各所での横断面図を以って示
しである。第9図における線10−10に沿う横断面図
である第10図においては、ストラップ帥と82とは、
約25度傾斜している。ここでは、内側スi・ラップ8
0の互いに対向する部分間に中央補則部材84が配置さ
れている。両ストラップと補剤部(オとを囲繞している
のは上側被覆体100と下側被覆体102である1、残
ジの部分、即ち、上側および下側被覆体100 、10
2に囲まれた内部で、ストラップ80 、82を傾斜さ
せたことにより形成されたすき間と、補剤部材84の葦
わりの空間には、充填物104〜110がつめ込まれて
いる。更r内端の方へ向って、第9図の線11−11に
沿う横断面(第11図)に至ると、傾斜角は前述のねじ
りにより25度から約亜度へと変化している。この傾斜
角は、第10図と第11図の描写の基準となった座標系
からみれば、ストラップの表面80a、82aが水平と
なる壕で内端へ向って漸次増加している。第12図に示
した個所(第9図の線12−12に沿う横断面図)K、
至ると、D−形部材78により隔壁112が形成されて
おり、この隔壁112は、対向する隔壁114(第9図
)と共に、内側および外側ストラップ80,820接触
面積が最少となる個所において両ストラップ80.82
に対する支持体を構成している。そして、更に内端へと
進むさ、D−形部材78がストラップ80.82を支え
るようになる。第12図に示した個所に2いては、外側
機ストラップ86が配置されているが、この横ストラッ
プ86ともう1つの横ストラップ、即ち、内側ストラッ
プ田との間には、囲繞バンド116が設けられている。
この囲繞バンド116を設けることにより形成される隙
間には、充填物118゜120が充填されている。第9
図の線14−14に沿う横断面図である第14図に示さ
れる個所に来ると、D−形部材122における隔壁12
2が、ピッチシャフト92の一端を支持する支持体をな
すとともに、内側ピッチベアリング28(第2図)の着
座部を構成している。また、この辺りに内側横ストラッ
プ88が設けられており、この横ストラップ88と上側
被覆体100との間の隙間には充填物124が充填され
ている。第15図は、内側および外側ストラップ80.
82が共に水平向きになっている個所での横断面を示し
ているが、ここでは、中央補則部材84の部分は変って
いない。しかし、第16図に示した個所に来るさ、中央
補則部材84はなくなって、内側および外側ストラップ
80 、82が水平向きのまま当接している。
ピッチシャフト92け、隔壁122から空間126(第
9図)へさ内方へ延在している。ストラップ80の内壁
132(第9図)には孔130(第2図)が穿孔されて
いて、この孔132 、にフラッピング止め用係止部材
94の一端が収容されている。他方、係止部材94の他
端は、第2図に示したピッチシャフト9芝に好ましくは
螺着により係合しである。
3枚羽根翼用ローター装置 第8図と第9図とに示すように、3枚羽根翼用ローター
装置210は、一般に、ローターハブ212゜3つのピ
ッチハウジング14.3基のラグダンパーを含む翼桁た
たみ機構(図示していないが・第1図に示したのと同−
構1戊)、3枚のブレード18で構成されている。これ
もまた、第1図・て示したローター装置10と同僚((
、全関節羽根回転翼型である。
ローターハブ212も、ローターハブ12と同様に、主
として複合材で構成されているとともに、製作方法も2
通りする。ローター装置210を構成するコア234,
23614、ピッチ軸と同軸な軸B1 、 B2 、B
3が駆動軸、即ち、ローター回転軸A−Aを中心として
、第1図における90度の代りK120度おきに互いに
来るようにわん曲している。−たんコア234゜236
を組立てた後、前述の実施例におけるストラップ38 
、40と同様に、ストラップ238 、240を設ける
が、その際、コア234,236の形状に沿ってわん曲
するようにする。このストラップ238 、240の取
付は方としては、前述の実施例について説明したように
、これも2通!lllする。ことに、交互積層させるこ
とにより設ける方法にあっては、上側および下側ブロッ
クとしては板材で構成してもよい〃(いづれにしても、
組立てたコア234,238により定まる形状を有する
ものである。
負荷を反作用させる立場からみれば、4枚羽根回転翼用
にしても、また、3枚羽根回転翼用(でしても、本発明
によるローター装置は、フラップヒシジを形成するラグ
におけるハブへの負荷が反作用する点でユニークなもの
である。ことに、4枚羽根回転翼用においては、ラグに
作用する負荷は反対側のラグへとストラップを介して伝
達され、然る後、反対側のブレードにより反作用させら
れる。従って、遠心力によるブレードへの負荷がストラ
ップにより全面的に抑制される一方、ボルト群(第1変
形例の場合)ないしナツト、=ワッシャ(第2変形例の
場合)によυ揚力が伝達され、ボルト群(第1変形例の
場合)ないし、スプライン係合(第2変形レリの場合)
を介してトルクが伝達される。他方、3枚羽根回転翼用
においては、ストラップは遠心力によるブレードへの負
荷とも反作用するが、負荷作用は同一ストラップに集中
することはない。むしろ、残りのストラップへも分散さ
れる。揚力とトルクとは、4枚羽根回転翼用と同様に伝
達される。
翼桁たたみ機構 第1図において、翼桁たたみ機構16は、エラストマー
製ラグダンパー 126と、駆動モータ、ギヤボックス
128、それに、ブレード18のハンティングヒンジ(
1ead lag hinge ) iC取付けたベル
クランク130を含む連動リンク機構とからなる。ギヤ
ボックス128とベルクランク134との間には連結o
 ツト132が延在しており、更に、ベルクランク13
4は前述のベルクランク130と連結ロッド136を介
して連結されている。第1図がらみでブレード18を反
時計方向に折たたむには、モータを駆動させて連結ロッ
ド132を伸長させればよく、反対に時計方向′/ζ回
動させるVCtI′i、連結ロッド132を引込ませれ
ば良い。この翼桁たたみ機構16は、モータを含むギヤ
ボックス128.ベルクランク13o。
連結ロッ・ド132.ベルクランク134.連結ロンド
136からなる同一駆動装置で各ブレード18をいづれ
かの方向へ折たたむことができる。尚、ベルクランク1
30のみ前述したよう(C取付けであるが、その他の駆
動装置の構成部品はピッチハウジング14に装着しであ
る。
材料と硬化処理 前述したようシて、−複合材は主としてローター装置に
使われている。ブレードさしても複合材料で製作するの
が好寸しいが、これについては米国特1杵第4,095
,322号と第4,316,701号(・で開示されて
お9、そこで開示されている複合材製ブレードを用いで
も差支えない。
ローターハブ12に使われているコア34 、36の複
合材としては、エポキシ含浸E系ガラス繊維プレプレグ
(B Ivf S 8−79.クラス111.G几i 
+ Type1581 、Form(1) )とするの
が好ましい。無端ループ状ストラソプア、40の複吟材
として(d、一方向S系ガラス繊、准エポキシプレプレ
ク(B M 88−164゜クラスA、 Type l
−1)、エポキシ含浸E系ガラス繊維プレプレグ(B 
M S 8−79.クラス■、GR1゜Type158
1 、  Form(1))、45°バイアスプライの
エポキシ含浸プレプレグ(BMS 8−164 、クラ
スA 、 Type nl )、および、T300/F
−155一方向グラファイトエポキシプレプレグ(BM
 S 8−168)が良い。実際に製作した各ストラッ
プ38.40は、プライ厚0009インチの1581ク
ロス(±45°)2プライと、プライ厚00085イン
チの一方面S系ガラス繊維1プライ、プライ厚0.00
65インチの一方面グラファイト3プライ、層厚001
フインチのX系プライ(±45°)単層の3種を18層
に積層した積層体と、プライ厚0.0085インチの一
方面S系ガラス繊維10グライと、ブライ厚0009イ
ンチの1581クロス(±45°)2プライ吉からな9
、全体として計104プライ、厚さ0931インチであ
った。充填ブロック56としては、エポキシ含浸E系ガ
ラス繊維プレプレグ(3MS8−79.クラスm、 、
 G R1、Type 1581 、 Form(1)
)と45°バイアスプライのエポキシプレプレグ(B 
M S 8−164゜クラスA + Type III
)を材料とするのが好ましい。
ピッチハウジング14においては、ストラップ80の複
合材としては、一方向予備含浸ガラス繊維(B M S
 8−164.クラスA 、 Type I (250
””)と一方向クロスプライ予備含浸ガラス繊維(3M
S8−164.  クラ、x、 A ’+ Type 
U (250−8))が好ましい。また、ストラップ8
2の複合材としては、一方向予備含浸ガラス繊維(BM
S 8−164.  クラスA 、 Type I (
25OS))が好ましく、中央補則部材84の複合材さ
しては、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS 8−16
4.  クラスA 、 Type I (250−8)
)、一方向クロスプライ予備含浸ガラス繊維(BMS 
8 164.  クラスA 、 TypeII (25
OS))、それに、硬化処理後の密度が立方フィー)i
D23〜29ポンドとなる独立気泡型ポリウレタンフォ
ームが好ましい。更に、D−形部材(支持部)78の複
合材としては、一方向予備含浸ガラス繊維(3MS8−
164.  クラスA 、 Type I (25OS
))、一方向クロスプライ予備含浸ガラス繊維(3MS
8−164.  クラスA、 Type II (25
0−8))、予備含浸ガラス繊維織物(8−79,クラ
ス■、グループI 、 Type 1581)カ好マシ
イ。充填物104.106゜108.110をなす複合
材としては、一方向予備含浸ガラス繊維CBMS 8−
164.  クラスA、TypeI (250−8))
が良ρ。これらの充填物は、所定形状の成形型を用い、
その型でプライを重ねることにより、所望の形状に仕上
げることができる。
複合材よりなる構成部品の硬化処理は、温度が250、
圧力が50〜100 psiのもとて35〜5時間にわ
たって行うのが普通である。この硬化処理を施すと、各
構成部品は組織化される、即ち、外部から作用する負荷
に耐えられるようになる。
本発明によるローター装置では、エラストマー製ベアリ
ングを用いているので、注油装置は不要である。また、
複合材で構成部品を製作しであるので、耐久性が良く、
軽量で、空力学的(lても抗力の小さいローター装置を
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による4枚羽根回転翼用ローター装置
の概略斜視図、第2図は、第1図のロータ・−装置にお
けるフラップベアリングとハンティングベアリングにエ
ラストマー製ベアリングが用いられていることを示す一
部切欠き斜視図、第3a図から第3C図を含む第3図は
、4枚羽根回転翼用ローメー装置のハブの構成部品の位
置関係を説明するだめの斜視図、第4図は、第3C図に
おける線4−4に沿う拡大横断面図、第5図は、第3C
図(lこおける線5−5に沿う拡大横断面図、第6図は
、ローターハブの変形例を示す一部切欠き斜視図、第7
図は、第6図のローターハブにおける交叉個所の部分拡
大図、第8図と第9図とは、本発明によるピッチハウジ
ングの上面図と側面図、第10図から第16図ででは、
夫々、第9図乞=おける線10−10 。 11−11 、12−12.13−13.14−14.
15−15 、16−16((沿う横断面図であり、第
17図は、ピッチハウジングに用いる外側ストラップの
拡大斜視図、第18図は、本発明による3枚羽根回転翼
用コーター装置の概略斜視図、第19図は、第18図の
ローター装置を構成するローターノ・ブの概略斜視図で
ある。 12.212 ・・・ローターハブ、14・・ピッチハ
ウジング、16・・翼桁たたみ機構、18・・ブレード
、28・・・ピッチベアリング、30・・・フラップベ
アリング、32・・・ハンティングベアリング、34.
36 、234 、236・コア。 特許出頭人 ザ・ボーイング・カンパニー代理人弁理士
 青 山  葆 ほか2名図面の浄書(内容に変更なし
) 手続補正書 昭和58年12月19日 特許庁長官  殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第 184337   万2発明の名
称 ヘリコプタ−用ローター装置とその製法3補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 サ・ボーイング・カンパニー 国籍 アメリカ合衆国 4、代理人 別紙のとおり。 594−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複合材製無端ループ状ストラップだよ9部分的に形
    成されるラグを複数対備えたローターハブと、前記ラグ
    の対数、七等しい数のブレードと、各ブレードごと設け
    たものQてして、各ブレードを対応対のラグにおハてロ
    ーターハブに取付けるだめのブレード取付は手段とから
    なることを特徴とするヘリコプタ−用ローターit。 2、特許請求の範囲第(1)項に記載のものであって、
    前記ローターハブは複数の複合材製コア構造体よりなり
    、前記ストラップは各コア構造体に取付けられていると
    ともに、前記各対のラグはこのコア構造体に部分的に形
    成されていること。 3)特許請求の範囲第(1)項に記載のものであって、
    前記ローターハブに、このローターハブをヘリコプタ−
    〇ローター駆動シャフトに取付けるハブ取付は手段を設
    けたこと。 4)特許請求の範囲第(3)項に記載のものであって、
    前記ハブ取付は手段がボルト群よりなること。 5)特許請求の範囲第(3)項に記載のものであって、
    前記ハブ取付は手段が、金属材さ複合材とを交互に積層
    し、中心開口(てスプライン保合部を有する少くとも1
    つの積層ブロックよりなること。 6)特許請求の範囲第(5)項に記載のものであって、
    前記ストラップは複数層からなり、また、前記積層ブロ
    ックと前記ストラップとが交互に重って複数の交叉部を
    形成していること。 7)特許請求の範囲第(1)項に記載のものであって、
    前記ブレード取付は手段が複数のピッチハウジングよシ
    なること。 8)特許請求の範囲第(7)項に記載のものであって、
    前記ピッチハウジングが、複合材製ピツチノ・ウシラグ
    と、該ハウジングに支持されたエラストマー製ベアリン
    グに各端が装着されていて、軸方向と半径方向へ作用す
    る負荷と反作用しうるピッチシャフトとからなること。 9)特許請求の範囲第(8)項((記載のものであって
    、前記ピッチシャフトが複合材製ピッチシャフトよシな
    ること。 10)特許請求の範囲第(8)項に記載のものでろって
    、前記ピッチハウジングにフラッピング止め手段が備え
    られていて、このフラッピング止め手段は、前記ピッチ
    シャフトに装着されているとともに、前記ハウジングに
    より支持されてい乙こと。 11)特許請求の範囲狛CO項に記載のものであって、
    前記フラッピング止め手段が金属製フラッピング止め手
    段よりなること。 12、特許請求の範囲第(8)項に記載のものであって
    、前記ピッチハウジングに2つの複合材製無端ループ状
    ストラップが設けられていて、いづれか一方のストラッ
    プが、前記ローターハブの一対のラグに取付けるための
    ラグを形成しており、また、両方でブレードを取付ける
    一対のラグを形成していること。 13)特許請求の範囲第(L2項((記載のものであっ
    て、前記ピッチハウジングに支持部があって、その支持
    部に、前記いづれか一方のストラップの互いに近接する
    ループ部が延在していること。 14)特許請求の範囲第σ3項に記載のものでろって、
    前記支持部が複合材製支持部よりな9、この支持部がピ
    ッチシャフトの一端を支持しているとともに、いづれが
    のエラストマー製ベアリングと係合する支承面を有して
    いること。 15)特許請求の範囲第σ→項に記載のものであって、
    前記ピンチハウジングに補剤部材があって、前記ピッチ
    ハウジングのいづれかのストラップの延長部間にその補
    剤部材を配置1−であること。 16)特許請求の範囲第15)項に記載のものであって
    、前記補剤部材が複合材製補剤部材よりなること。 17)特許請求の範囲第(7)項に記載のものであって
    、各ブレードとそれに対応するビノチノ・ウジラグご七
    に、当該ブレードのハンティングを緩衝し、かつ、その
    折たたみを許容するためのラグダンパーとブレード折た
    たみ手段を設けたこと。 18)特許請求の範囲第α7)項に記載のものであって
    、前記ラグダンパーとブレード折たたみ手段に、ブレー
    ドを前方向および後方向に折たたむべく作動する駆動手
    段が備わっているこ七。 19)互いに組立てられた複数の複合材製コア構造体、
    および、各コア構造体に取付けられたコア構造体と等し
    い数の複合材製無端ループ状ストラップとからなり、フ
    ラップヒンジを構成する一対のラグが前記コア構造体と
    前記ストラップとにより複数対形成されているローター
    ノ・ブと、前記ラグの対数と等しい数のブレードと、各
    ブレードごとにあって、ブレードが取付けられるノ・シ
    ティラグヒンジの一部、並びに、ローターノ・プに取付
    けるだめのフラッグヒンジの一部を各々が形成する複数
    のピツチノ・ウジラグとからなることを特徴とするヘリ
    コプタ−用ローター装置、。 2、特許請求の範囲第四項に記載のものであって、前記
    ローターハブをヘリコプタ−のローター駆動シャフトに
    取付けるだめの7・ブ取付は手段が前記ローターハブに
    設けられていること。 2、特許請求の範囲第(■項に記載のものであって、前
    記ハブ取付は手段がボルト群よりなること。 2、特許請求の範囲第■)項に記載のものであって、前
    記ハブ取付は手段が、金属材と複合材とを交互に積層し
    、中心開口にスプライン係合部を有する少くとも1つの
    積層ブロックよりなること。 2、特許請求の範囲第■項に記載のものであって、前記
    ストラップは複数層からなう、また、前記積層ブロック
    と前記ストラップとが交互に重って複数の交叉部を形成
    していること。 2、特許請求の範囲第四項に記載のものであって、前記
    ピッチハウジングが、複合材製ピッチハウジングと、該
    ハウジングに支持されたエラストマー製ベアリングに各
    端が装着されていて、軸方向と半径方向へ作用する負荷
    と反作用しうるピッチシャフトとからなること。 2、特許請求の範囲第(例項に記載のものであって、前
    記ビツチンヤフトが複合材製ピッチシャフトよりなるこ
    と。 2、特許請求の範囲第(例項((記載のものであって、
    前記ピッチハウジングにフラッピング止め手段が備えら
    れていて、このフラッピング止め手段は、前記ピッチシ
    ャフトに装着されているとともに、前記ハウジングによ
    ジ支持されていること。 2、特許請求の範囲第(33)項に記載のものであって
    、前記フラッピング止め手段が複合材製フラッピング止
    め手段よりなること。 2、特許請求の範囲第圀)項に記載のものであって、前
    記ピッチハウジングに2つの複合材製無端ループ状スト
    ラップが設けられていて、いづれか一方のストラップが
    、前記ローターハブの一対のラグに取付けるためのラグ
    を形成してお9、また、両方でブレードを取付ける一対
    のラグを形1戊1−でいること。 2、特許請求の範囲第(28)項Gて記載のものであっ
    て、前記ピッチハウジングに支持部があって、その支持
    部に、前記いづれか一方のストラップの互いに近接する
    ループ部が延在していること。 30)特許請求の範囲′第(彰鴻に記載のものであって
    、前記支持部が複合材製支持部よりなり、この支持部が
    ピッチシャフトの一端を支持しているとともに、いづれ
    かのエラストマー製ベアリングと係合する支承面を有し
    ていること。 31)特許請求の範囲第(ホ)項に記載のものであって
    、前記ピッチハウジングに補則部材がめって、前記ピッ
    チハウジングのいづれかのストラップの延長部間にその
    補則部材が配置しであること。 32、特許請求の範囲第(31)項に記載のものであっ
    て、前記補則部材が複倉材製補剛部材よシなるこ吉。 33)特許請求の範囲第119)項に記載のものであっ
    て、各ブレードとそれに対応するピッチハウジングと(
    !:に、当該ブレードのハンティングを緩衝し、かつ、
    その折たたみを許容するだめのラグダンパーとブレード
    折たたみ手段を設けたこと。 34)特許請求の範囲第(田)項に記載のものであって
    、前記ラグダンパーとブレード折たたみ手段に、ブレー
    ドを前方向および後方向((折たたむべく作動する駆動
    手段が備わっていること。 35)互いに組立てた複合材製コア構造体と、該コア構
    造体と等しい数だけあって、このコア構造体に取付けら
    れているとともに、前記コア構造体と協働して互いに隔
    離されたラグを形成する複合材製無端ループ状ストラッ
    プとからなることを特徴とする、ヘリコプタ−用ロータ
    ー装置のローターハブ。 36)特許請求の範囲第(35)項知記載のものであっ
    て、ヘリコプタ−のロータル駆動ンヤフトにローターハ
    ブを取付けるハブ取付は手段を設けたこと。 37)特許請求の範囲躬06)項に記載のものでるって
    、前記ハブ取付は手段がボルト群よりなること。 38)特許請求の範囲第に刀)項に記載のものであって
    、前記ハブ取付は手段が、金属材と複合材、!−を交互
    に積層し・中心開口((スプライン係合部を有する少く
    とも1つの積層ブロックよりなること。 39)特許請求の範囲第(別項1(記載のものであって
    、前記ストラップは複数層からなシ、また、前記積層ブ
    ロックと前記ストラップとが交互に重って複数の交叉部
    を形成していること。 40)複合材製ピッチハウジングき、該ハウジングに支
    持され、軸方向と半径方向とに作用する負荷上反作用し
    うるニジストマー製ベアリングに各端が装着されている
    複合材製ピッチシャフトと、該ピッチシャフトに装着さ
    れ、かつ、前記ハウジングによシ支持された複合材製フ
    ラッピング止め手段とからなることを特徴とする。ヘリ
    コプタ−用ローター装置のだめのピッチハウジング構造
    体。 41)特許請求の範囲第(御項に記載のものであって、
    前記ピンチハウジングに2つの複合材製無端ループ状ス
    トランプが設けられていて、いづれが一方のストラップ
    が、前記ローター装置ノロ−ター ハブの一対のラグに
    取付けるだめのラグを形成してオシ、寸だ、両方でブレ
    ードを取付けるだメノ一対のラグを形成していること。 42、特許請求の範囲第(41)項6で記載のものでる
    って、前記ピッチハウジングに支持部があって、その支
    持部((、前記いづれが一方のストラップの互い(で近
    接するループ部が延在していること。 43)特許請求の範囲第(4))項に記載のものであっ
    て、前記支持部が複合材製支持部ような9、この支持部
    がピッチシャフトの一端を支持しているとともに、いづ
    れかのエラストマー製ベアリングさ係合する支承面を有
    していること。 44)特許請求の範囲第(43項に記載のものであって
    、前記ピッチハウジングに補剤部材があって、前記ピッ
    チハウジングのいづれかのストラップの延長部間(Cそ
    の補剤部材が配置しであること。 45)特許請求の範囲第(44)項に記載のものであっ
    て、前記補剤部材が複合材製補剛部材よりなること。 46)複合材でヘリコプタ−用ローター装置のローター
    ハブを製造する方法であって、複き材で複数のコア構造
    体を作り、このコア構造体を少くとも部分的に組織化す
    るために一次硬化処理を前記コア構造体に施し、その後
    、コア構造体を組立て、然る後、組立てたコア構造体の
    夫々に複合材製の無端ループ状ストラップを形成し、か
    くて前記ストラップを含むコア構造体の組立体に二次硬
    化処理を施すことにより全体を組織化することよりなる
    のを特徴とするローターノ・プの製造方法。 47)特許請求の範囲第((ハ)項に記載のものであっ
    て、前記コア構造体を組立てる際、コア構造体を互いに
    直交させていること。 48)特許請求の範囲第(46)項に記載のものであっ
    て、前記コア構造体は、その長さ方向にわたってわん曲
    するように製作されており、前記コア構造体の組立体は
    、3つのわん曲したコア構造体によシ互いに等間隔へだ
    てた対のラグが形成されるように、そのコア構造体を交
    叉するように配置することにより形成されていること。 49)複合材でヘリコプタ−用ローター装置のローター
    ハブを製造する方法であって、複合材で複数のコア構造
    体を作り、このコア構造体を少くとも部分的に組織化す
    るために、そのコア構造体に一次硬化処理金施した後、
    前記コア構造体を互いに組立てて組立体となし、その後
    、前記各コア構造体に複合材製の無端ループ状ストラッ
    プを、少くとも複合材が交互に積層されている少くとも
    1つの積層ブロックと交互に重ね合せることによシ形成
    し、然る後、前記ストラップと前記積層ブロックとを含
    むコア構造体の組立体(て二次硬化処理を施すことによ
    り全体を組織化することよりなるのを特徴とするロータ
    ーハウジングの製造方法。 50)特許請求の範囲第(47)項((記載のものであ
    って、面記コア構造体を組立てる際、コア構造体を互い
    に直交させていること。 51)特許請求の範囲第(48)項に記載のものであっ
    て、前記コア構造体は、その長さ方向にわたってわん曲
    するように製作されてお9、前記コア構造体の組立μ【
    は、3つのわん曲したコア構造体によシ互いに等間隔−
    \だてた対のラグが形成されるように、そのコア構造体
    を交叉して配置するととにより形成されていること。 52)複合材でヘリコプタ−用ローター装置のピッチハ
    ウジングを製造する方法であって、複合材で支持部を作
    った後、複合材で無端ループ状ストランプを一対形成し
    、その際、前記ストラップは前記支持部I(部分的に、
    まだ、いづれか一方のストラップが前記支持部とは反対
    側の一端部でラグを形:戊すると、前記支持部とは反対
    側の他端部で一対のラグを形成するように部分的に形成
    し、然る後、前記支持部と前記ストラップとを硬化処理
    するこ吉によシ、前記支持部と前記ストラップとを組織
    化させることよりなるのを特徴とするピッチハウジング
    の製造方法。 53)特許請求の範囲第(52)項て記載のものであっ
    て・前記ストラップの互いに近接する部分に複合材製の
    補剤部材を挿入し、との補剤部材を前記支持部と前記ス
    トラップと共に硬化させて、前記補剤部材をも組織化さ
    せたこと。
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