JPS6113022A - エラストマ軸受 - 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】 技術分野 本発明はエラストマ軸受の技術を採用した高トルク用定
速ジヨイントに係る。

背景技術 定速ジヨイント（均一運動（ｈｏｍｏｋｉｎｅＨｃ　）
ジヨイント）は、フックジヨイント（カルダンジヨイン
ト）の場合の如く負荷に周期的な変化を発生さ゛せるこ
となく、回転駆動源の軸線と負荷の軸線との間の角度の
非整合〈傾斜）を受入れる。換言すれば、駆動源と負荷
との間には一定の位置的対応関係が存在する。高トルク
荷重を処理し得る一つの種類の定速ジヨイントに於ては
、溝を有する球面状のインナ及びアウタ金属レースが使
用され、それらのレースの間にボールベアリングが介装
されている。これらのジヨイントは複雑であり、また高
価である。

エラストマ及σシムの互いに接合された交互の層を含む
エラストマ軸受は従来のく金属製の）軸′受に優る多数
の利点を有している。［これらの軸受はエラストマ・ラ
ミネート（エラストマ層）の単純な撓みによって運動を
受入れるので、従来の軸受の場合の如く転勤要素や摺動
要素を含んでいない。如何なる種類の潤滑液や保守も必
要でない。

またシール、ブーツ、ダストカバー等も必要ではなく、
摩擦や摩耗も存在しない。従ってかかる軸受は非常に長
寿命であり如何なる種類の保守も必要としない軸受であ
る。更に周期的に軸受の表面をただ単に視覚的に観察す
ることが軸受の状態を判定する上で十分である。Ｊ　（
アメリカヘリコプタ協会ジャーナル（Ａｍｅｒｉｃａｎ
　　Ｈｅ１ｉｃｏｐｔｅｒＳ　ｏｃｉｅｔ、ｙ　　Ｊ　
ｏｕｒｎａｌ）　、１９８１年１月号第３４頁、［シコ
ルスキー・エラストマ・ロータ（Ｔ　ｈｅＳ　１ｋｏｒ
ｓｋｙ　　Ｅｌａｓｔｏｍｅ？ｌｃ　　Ｒｏｔｏｒ）　
Ｊ　、７−ル・リビイキ（Ｒ，ＲＶｂｉｃｋｉ）　）。

エラストマ軸受用の代表的な材料としては、エラストマ
については８５％天然ゴム、１５％ポリブタジェンの如
きゴム化合物があり、シムについてはステンレス鋼があ
る。

エラストマ軸受の技術を使用した定速ジヨイントの一つ
の例が、「捩りに対し剛固な可撓性定速力ｙプ’）＞’
ｊ（ＣＯＮＳＴＡＮＴ　　ＶＥＬＯＣＩＴＹ、ＴＯＲ８
ＩＯＮＡＬＬＹ　　ＲＩＧＩＤ、ＦＬＥＸＩＢＬＥ　　
Ｃ０ＵＰＬＩＮＧ）’Ｊなる発明の名称の米国特許第４
，２０８．８８９号（ビーターソン（１：’ｃｔｃｒｓ
ｏｎ　）　、１９８０年）に開示されている。このカッ
プリングに於ては、構造が複雑であり、複数個の接続部
材及び少なくともこれと同数の互いに独立したエラスト
マ軸受が必要であるという問題がある。

エラストマ定速ジヨイントの伯の一つの例が［エラスト
マ・カップリング（ＥＬＡＳＴＯＭＥＲＣ０ＵＰＬＩＮ
Ｇ’）Ｊなる発明の名称の米国特許第３．５２４，３３
２号（キャリーズ（Ｃａｌｌｉｅｓ）　、１９６８年）
に開示されている。この定速ジョインＩ−に於ては、駆
動は環状のエラストマ要素を介して行われる。かかるカ
ップリングのトルク伝達能力は、エラストマ要素がそれ
に関連するハブより分離されていることによるだけでな
く、より基本的にはエラストマの剪断係数が低いことに
より制限されている。何故ならば、この例に於てはトル
クに対する反作用がエラストマの剪断によって行われる
からである。

発明の開示 従って本発明の目的は、大きなトルクを伝達することが
でき、しかも駆動源と負荷との間の角方向の非整合を受
入れることができ、更にはエラストマ軸受の技術の利点
を有する定速ジヨイントを提供することである。

本発明によれば、球形をなすエラストマ軸受はインナシ
ェルと、アウタシェルと、半径が徐々に増大する位置に
てインナシェルとアウタシェルとのｒ−に介装されたエ
ラストマ及び弾性を有しないシムの交互の層とを有して
いる。軸受は長手方向軸線の周りに回転可能であり、二
つの軸線方向端部を有している。真の球よりの軸線方向
の変動部（ロープ）により、特に軸受の軸線に垂直な赤
道平面及び軸受の両端間の部分に非円形の横断面形状が
与えられている。これらのロープが存在することにより
、与えられたトルクがエラストマのインプレイン（１ｎ
−ｐｌａｎｅ　）の剪断によってではなく、エラストマ
の曲げ（各エラストマ層に垂直な引張り及び圧縮）によ
って担持される。エラストマの曲げにより発生される引
張り応力は軸受のエラストマの予備圧縮により低減され
る。他方軸受の外形はほぼ球形であり、従って軸受はエ
ラストマの剪断により傾斜の点で非常にコンプライアン
スの高いものである。軸受の両端番よ、一端に於ては回
転可能な駆動部材をインナシェルに取付は得るよう、他
端に於ては均一運動性（ｈｏｍｏｋｉｎｅｔｉｃｉｔＶ
）を得るに必要とされる対極的対称性を確保すべく、切
頭されている（開いている〉。本発明の軸受が可撓性ジ
ヨイントとして機能するよう、軸受のアウタシェルには
回転可能な負荷部材が取付けられる。

本発明のジヨイントは、ロータシャフトよりブレードへ
１−ルクを伝達し、またブレードの７ラツビングを受入
れるジンバル状ロータシステムの分野に於て有用である
。

以下に添イ」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 捩り剛性 添付の第１図に本発明のエラストマ軸受の一つの実施例
が図示されており、この実施例はインナシェル１２と、
アウタシェル１４と、半径が徐々に増大する位置にてイ
ンナシェルとアウタシェルとの間に介装されたエラスｔ
７１６及び弾性を有しないシム１８の交互の層とを含ん
でいる。交互の層の数は図示の数に限定されるものでは
なく、シムを有しない単一のエラストマ層であっもよい
。

軸受の全体形状はほぼ球形であり、長手方向の回転軸線
２０を有している。軸受１０は回転可能な駆動源又は負
荷をインナシェル１２に接続すべく少なくとも一端に於
て開いている。図示の如く軸受１０は対極的に対称とな
るよう両端に於て開いており、これによりアッパエツジ
２２及び０アエツジ２４が郭定されている。軸受の軸線
方向高さはエツジ２２とエツジ２４との間の長さとして
定義される。軸受１０はその方位（ａｚｉｍｕｔｈ　）
の周りに分配された長手方向に延在するロー１２５が存
在するので、真の球ではない。

本明細書に於て［方位（ａｚｉｍｕｔｈ　）　Ｊとは軸
線２０に垂直な平面に於ける軸受の周縁の周りの位置又
はその角度を意味する。しかし軸受は真の球形を成して
はいないので、「周縁（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）
Ｊを使用することは必ずしも適当ではないかもしれない
。

軸線２０に垂直であり且軸受の両端間の中央に位置する
赤道平面に於ける軸受１０の断面を示す第２図に最も良
く示されている如く、ロープ２５は軸受の横断面形状が
円形ではないことの結果として形成されている。後に説
明する如（、エラストマ層１６の横断面形状は軸受が高
トルクの荷重を伝達する能力にとって特に重要であり、
実質的にインナシェル１２及びアウタシェル１４の内面
（エラストマに而する面）の横断面形状により郭定され
ている。

インナシェル１２の内面の横断面形状は、軸線２０より
均等にオフセットされ且軸線の周りに対称的に（方位方
向に９０°毎に）分配された四つの円弧状セグメント発
生点２６〜２９より半径Ｒ１の円弧により郭定されてい
る。半径Ｒ１はインナシェル１２より軸線２０までの距
離よりも大きい。従ってインナシェル１２の内面の横断
面形状は四つの互いに交差する非同心の円弧状セグメン
ト３０〜３３よりなっており、これらのセグメントの交
差部は四つの外方へ突出するロープ３４〜３７を郭定し
ており、これらのロープは軸受の方位の周りに対称的に
分配されている。同様にアウタシェル１４の内面の横断
面形状は、円弧状セグメント発生点２６〜２９より半径
Ｒ２（エラストマ１６及びシム１８の合計厚さだけ半径
Ｒ１よりも大きい）の円弧により郭定されている。かく
して四つの外方へ突出するロープ３８〜４１がインナシ
ェル１２のロープ３４〜３７にそれぞれ整合して郭定さ
れている。インナシェル１２及びアウタシェル１４の外
面（エラストマ１６より離れる方向へ面した面）の横断
面形状は本発明の理解に密接な関係はなく、第７図との
関連で後に詳細に説明する如き任意の適宜な要領にてそ
れぞれ駆動源及び負荷に連結されるよう構成されていて
よい。

特定のエラストマ層又はシムの横断面形状は、半径Ｒ１
よりも大きく且半径Ｒ２よりも小さい半径であって円弧
状セグメント発生点２６〜２９よりの半径及びそれらの
厚さにより郭定される。

前述の如く、軸受のトルク処理能力はエラストマ層１６
の横断面形状より生ずるものであり、以下の二つのモデ
ルを参照することにより最も良好に理解される。

第一のモデルは従来の球形又は円筒形のラジアル軸受で
あり、それらの何れの軸受も第３図に示されている如く
円形の横断面形状を有している。

これらの軸受に於ては、エラストマ層４４がインナシェ
ル４６とアウタシェル４８との間に配置されている。矢
印５０にて示されている如くインナシェル４６に対し時
計廻り方向へトルクが与えられると、負荷に起因するア
ウタシェル４８の抵抗によりエラストマがインプレイン
の剪断を受ける。

エラストマの剪断係数は非常に小さいので、球形又は円
筒形のラジアル軸受のトルク伝達能力は非常に限られて
いる。

第二のモデルは第４ａ図及び第４ｂ図に示されている如
く正方形の横断面形状及び中心５２を有する軸受である
。エラストマ層５４がインナシェル５６とアウタシェル
５８との間に配置されている。第４ａ図は軸受をそれに
荷重が作用してし１ない状態にて示している。第４ｂ図
に於て矢印６０にて示されている如くインナシェル５６
に対し中□心５２の周りに時計廻り方向へトルクが与え
られ、アウタシェル５８がこれに抵抗すると、インナシ
ェル５６はトルク方向へ、即ち第４ｂ図で見て時計廻り
方向へ僅かに変位せしめられる。与えられたトルク及び
その結果生じるインナシェル５６の変位により、トルク
方向に見てコーナ６６の後方に存在する領域６４に於て
はエラストマが圧縮゛状態にもたらされる。かくして生
じる反力としての圧縮力はベクトル６８により示されて
いる如くエラストマ層５４の表面に対し垂直である。ベ
クトル６８は中心５２を通らないので、与えられたトル
クとは反対方向のモーメントが発生される。

トルク方向に見てコーナ７２の前方に存在する他の一つ
の領域７０に於ては、エラストマは引張り状態にもたら
される。かくして発生するエラストマ５４の反力として
の引張り力はベクトル７４にて示されている如くエラス
トマの表面に対し垂直である。ベクトル７４は中心５２
を通らないので、与えられたトルクとは反対方向のモー
メントが発生される。領域６４及び７０について上述し
た反力は軸受の全周の反力の典型的な反力であり、軸受
に捩り剛性を付与する。

軸受の横断面形状が円形ではなく、その結果エラストマ
の横断面形状が円形ではないことにより、与えられた；
ヘルクに応答してエラストマが剪断（インプレインの剪
断）されるのではなく湾曲（エラストマ層に垂直な圧縮
及び引張り）せしめられる。この場合圧縮力は８５％天
然ゴム、１５％ポリブタジェンなる組成を有し、数百ｋ
ｓｉ（１ｋｓｉ　＝約７０　ｋｏ／　ｃｍ２）程度の圧
縮係数を有する　　゛エラストマにより容易に担持され
る。他方引張り力はエラストマの引張り強さくこの値は
比較的低く、疲労した状態に於ても剪断係数の７倍程度
である）により担持される。エラストマに予備圧縮を与
えることにより引張り力を許容限度内に低減することが
でき、かくしてエラストマに予備圧縮を与えることはロ
ンドエンド軸受の製造に於てよく知られている。エラス
トマの剪断変形ではなく曲げ変形により軸受に捩り剛性
が与えられ、その結果トルクが伝達される。一つのエラ
スト７１１５４を有するこのモデルのメカニズムは幾つ
かのエラストマ層１６を有する第２図に示された軸受に
も適用可能なものである。

第２図に於ては、トルクが矢印７６により示されている
如くインナシェル１２に対し軸線２０の周りに時計廻り
方向へ与えられており、アウタシェル１４によりトルク
に対する抵抗が与えられている。軸受の横断面形状が円
形ではないことによりエラストマ層１６が湾曲せしめら
れる。従ってトルク方向に見てロー１３４　（３８）の
如きロープの後方に存在する領域７８に於ては、破線８
５にて示された静水圧分配パターンに従って、ベクトル
８０〜８４により示されている如くエラストマ１６によ
り反力としての圧縮力が発生される。

圧力は表面に垂直であるので、ベクトル８０〜８４は円
弧状セグメント３０の発生点２６に集中し、従って軸線
２０を通過せず、その結果与えられたトルクとは反対方
向のモーメントが発生される。

同様にトルク方向に見てロープ３９の如きロープの前方
に存在する領域８６に於ては、破線９３にて示された静
水圧分配パターンに従って、ベクトル８８〜９２により
示されている如くエラストマ１６により反力としての引
張り力が発生される。

圧力は表面に垂直であるので、ベクトル８８〜９２は円
弧状セグメント発生点２６より発散した状態にあり、軸
線２０を通過しないので、与えられたトルクとは反対方
向のモーメントが発生される。

円弧状セグメント３０上の点であってローフ３４（３８
）とロー１３５　（３９）との間の中間点である点９４
に於ては、反力が圧縮力より引張り力に変化し、従つ゛
（この点に於ては反力は圧縮力及び引張り力の何れでも
なく零である。円弧状セグメント３０について説明した
引張り力及び圧縮力のパターンは円弧状セグメント３１
．３２．３３についても同様である。かくして各ロープ
及びそれらの中間点に於ては圧縮力より引張り力への遷
移点が存在しており、これらの点に於ては反力は零であ
る。反力が零の蝋の間に於ては反力はエラストマの挙動
を十分に説明するチフスギャップ（ＴＥＸＧＡＰ）又は
ナストラ＞　（ＮＡＳＴＲＡＮ）の如き有限要素コード
により修正されてよい教科書に従って計算可能な要領に
て増大する。図示の圧カバターンはただ単に説明のため
のものであり、剛性、厚さ等の既存の許容値の範囲内に
て徐々に変化するよう軸受を設計することが望ましい。

軸受の方位の周りの反力の合計は零であるが、反力が軸
線２０を通過しないことによりモーメントが発生され、
このモーメントは反力及びそれらの反力が軸線２０より
ずれている距離を軸受の方位について積分することによ
り計算され得るものである。

軸受は完全には剛固なものではなく、平衡状態に到達す
る以前にある程度のワインディングアップ（軸１２０の
周りにインナシェル１２がアウタシェル１４に対し相対
的に回転すること）が発生する。かかるワインディング
アップが発生するので、エクス１−フ層１６は特に円弧
状セグメントの中央点（例えば９４）及び各ロープに於
て剪断作用に曝される。しかしワインディングアップは
制限されているので、剪断も制限され、許容限度内に十
分納まっている。第４ａ図及び第４ｂ図の軸受との関連
で上述した如く、第２図の軸受の捩り剛°性は軸受の横
断面形状が円形ではないこと（与えられた１−ルクを剪
断力（インプレイン力）としてではなく主として圧縮力
及び引張り力（垂直力）として担持することを可能にす
る）より生じ、引張り力はエラストマの予備圧縮により
制御される。

事実正味の圧縮力が存在するよう、反力としての引張り
力よりも予備圧縮力を大きくすることが望ましい。

捩り剛性の他の一つの例として、内方へ突出するロープ
を有する軸受（その横断面形状が第５図に示されている
）について考える。説明を簡略化する目的で、単一のエ
ラストマＦＩ１１００のみがインナシェル１０２とアウ
タシェル１０４との間に配置されているが、弾性を有し
ないシムにより分離された幾つかのエラストマ層が設け
られている方が一般的である。インナシェル１０２及び
アウタシェル１０４の内面の横断面形状は、軸受の軸線
１１０より均等にオフセットされ且軸線１１０の周りに
対称的に分配された四つの点１０６〜１０９よりそれぞ
れ半径Ｒ３及びＲ４の円弧により郭定されている。半径
Ｒ３はインナシェル１０２より軸線１１０までの距離よ
りも小さく、半径Ｒ４はエラストマ層１００の厚さだけ
半゛径Ｒ３よりも大きい。かくして軸受の横断面形状は
四つの内方へ突出するロープ１１２〜１１５を有してい
ることを特徴としており、それらの間には四つの円弧状
セグメント１１６〜１１９が郭定されている。

与えられたトルクにより発生される反力を視覚的に見得
るよう一つのモデルが使用される。第６ａ図及び第６ｂ
図には様式化された内方へ突出するロープ１２０を有す
る軸受の一つのセグメントが図示されている。エラスト
マ層１２２がインナシェル１２４とアウタシェル１２６
との間に配置されている。第６ａ図は軸受をそれに荷重
が作用していない状態にて示している。第６ｂ図に於て
矢印１２８にて示されている如く時計廻り方向へ与えら
れたｊ〜シルク応答して、インナシェル１２４はトルク
方向へ変位し、これによりエラストマが湾曲ぜしめられ
、その結果トルク方向に見てロープ１２０の前方に存在
する領域１２９に於てはエラストマは圧縮状態にもたら
され、トルク方向７に見てローフ１２０の後方に存在す
る領域１３０に於ては１ラストマは引張り状態にもたら
される。

第６ａ図及び第６ｂ図に示されたモデルの概念を第５図
に示された軸受に適用すると、矢印１３２により示され
ている如くインナシェル１０２に対し時［１り方向へ与
えられたトルクは、トルク方向に見てロープ１１３より
前方に存在する領域１３４に於ては圧縮力として担持さ
れ、トルク方向に見てロー１１１２の後方に存在する領
域１３６に於ては引張り力として担持される。エラスト
マ層１００により発生される反力は各ロープ及び各ロー
プの間の中央点に於ては零であり、軸受の全周に加重）
る剪断力はある限られた値である。ロー１１１２と１１
３との間の領域１１６に関し説明した力の分布は、軸受
の全方位め周りに加重プる力の分布の一例である。前述
の外方へ突出したロープを有する実施例の例の場合と同
様、■ラストマ層１００により発生される反力としての
圧縮力及び引張り力は、ベクトル１３８〜１４７により
示されている如く表面に対し垂直であり、従って軸受の
中心点１１０を通っておらず、そのため与えられたトル
クとは反対方向のモーメントが発生される。同様に表面
に垂直に作用する予備圧縮の力により、引張り力が機能
上の限度内に低減される。

ロープの数は四つに限定されるものではなく、またほぼ
球形をなし軸線方向に延在するロープを有する軸受の概
念が組込まれた任意のデザインがトルクの伝達に有用で
あることに留意されたい。

しかし均一運動性を得るべく対極的対称性を確保するた
めには少なくとも三つのロープが必要とされる。更に第
２図及び第５図の円弧状セグメントにより形成されたロ
ープは制限的な意味を持つものではなく、本発明の詳細
な説明するためのものであることに留意されたい。第４
ａ図、第４ｂ図及び第６ａ図、第６ｂ図に示されている
如き多角形の横断面形状を有する軸受の場合にはロープ
ではなくスプラインが形成されるが、かかる軸受もそれ
について上述した説明より明らかである如く本発明の利
点を有するものである。

トルク方向剛性 以」二に於ては本発明の説明が主として軸受の横断面形
状について行われた。トルク伝達能力を最大限にするた
めには、軸受の長手方向軸線に沿う任意の位置に於ける
軸受の横断面形状は一定であり、従って軸受は例えばス
プライン又はロープを有するほぼ円筒形の軸受となる。

しかしこのことは駆動源と負荷との間の軸線の角度の非
整合（傾斜）を受入れなければならない定速ジヨイント
にとっては望ましくない。例えば［フレキシブルカップ
リング、フレキシブルマウント等（ＦＬＥＸＩＢＬＥ　
　Ｃ０ＵＰＬＩＮＧ、ＦＬ、ＥＸＩＢＬＥ−ＭＯＵＮＴ
ＩＮＧ、ＡＮＤ　　Ｔ）ＩＥ　　ＬＩＫＥ）Ｊなる発明
の名称の米国特許第２．３６３．４６９号（ゴールドシ
ュミット（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ）　、、　１９４３
年）に開示きれたカップリングについて考慮されたい。

このカップリングは前記特許の第４図に示されている如
く実質的にロープを有する円筒形の軸受である。このカ
ップリングの目的はカップリングの捩り剛性が一つの部
材内に於ける他の一つの部材の回転と共に徐々に増大す
るようにすることである。しかしかかる構成は傾斜の点
に於て柔軟性を有しないものである。これとは対照的に
、本発明の定速ジヨイント（軸受）は傾斜の点に於て柔
軟性に優れたものであることが望ましい。

本発明の軸受は回転負荷に対し適用され得るものである
が、傾斜は静的な意味に於て説明される。

後に説明する如く、傾斜はエラストマの剪断として受入
れられ、このことはエラストマの引張り及び圧縮によっ
ては殆ど悪影響を受けない。

真の球形をなす軸受は傾斜の点で最も柔軟であることが
知られている。しかし捩り剛性を確保するために１コー
プを有する横断面形状が必要であるので、軸受を真の球
形とすることはできない。それにも拘らず、軸受ができ
るだけ球形に近い形状となるよう、軸受を軸線方向に丸
く形成することが望ましい。一般にこのことは軸受のほ
ぼ球形の外形を付与する球の関数に従って軸受の横断面
をその両端へ向うにつれて低減することによって達成さ
れる。このことを達成する方法が幾つか存在する。はぼ
球形の外形とする一つの方法は、第２図の円弧状セグメ
ント発生点２６〜２９の如き対応する円弧状セグメント
発生点の周りに第２図の円弧状セグメント３０〜３３の
如き赤道上の円弧状セグメントを回転させることである
。このことにより赤道平面上に実質的に四つの中心を有
する軸線方向形状が郭定される。

真の球の場合には軸線方向形状の中心は一つしか存在し
ない。かかる中心の周りの軸受の傾斜は非常に柔軟であ
る。これに対し本発明の軸受の軸線方向形状は少なくと
も二つの互いに異なる中心を有しており、円弧状セグメ
ントはそれぞれ一つの中心を有しており、これらの円弧
状セグメントの何れも軸受の中心（軸受はこの周りに傾
斜する）と一致していない（軸受の中心は軸線２０と赤
道平面との交点として定義されてよい）。従って本発明
の軸受は真の球形をなす軸受よりも幾分か剛固である。

はぼ球形の外形とする他の一つの方法は、特定の平面と
赤道平面との間の距離に比例して球の関数に従って横断
面が減小するよう、換言すれば軸受の両端へ向かうにつ
れて横断面が減小するよう、軸線に垂直な各平面毎に横
断面を郭定することである。このことは、赤道平面上の
円弧状セグメント発生点に方位的に対応しているが、軸
線に徐々に接近する円弧状セグメント発生点を各１１平
面について選定し、各円弧状セグメントを形成すべく対
応する量だけ小さい半径を選定することによって達成さ
れる。これらの円弧状セグメント発生点の軸線よりのオ
フセット働は軸受の実際の端部に於てではなく切頭端部
又はエツジに於て零に低減されてよい二赤道上の各円弧
状セグメントを対応する円弧状セグメント発生点の周り
に回転させるのではなく、各横断面形状を個別に郭定す
ることにより、軸線方向形状の中心はより曖昧に郭定さ
れ、軸受の中心とは一致しなくなり、これにより軸受の
傾斜に関する剛性が幾分か剛固なものとされる。

軸受の外形がほぼ球形となるよう軸受の外形を郭定する
上述の何れ例に於ても、軸受の捩り剛性は赤道に集中さ
れ、従ってロープがより大きくなり、エラストマの量が
より大きくなり、モーメシトのアームがより大きくなる
のは赤道に病でであり、これらは軸受の両端へ向かうに
つれて減少ザる。かくして軸受の外形を郭定する方法の
選定は、トルク方向剛性又は傾斜方向剛性をそれぞ杭増
大し又は低減することにより厳密に決定されるのでなく
、傾斜方向剛性に対するトルク方向剛性の所望の比の如
き考慮すべき点に基６Ｘで行われてよい。

上述の軸受の外形番郭定する方法は内方へ突出するロー
プ又は外方へ突出するロープを有する軸受の侮れにも適
用可能なものであることに留意されたい。

定速ジヨイント 第７図に第１図の軸受１０と同様の本発明の軸受が組込
まれた定速ジヨイント１５０が図示されている。換言す
ればエラストマ層１５２とシム１５４との交互の層がイ
ンナシェル（レース）１５６とアウタシェル（レース）
１５８との間に配置されている。インナシェル１５６は
軸線１６２の周りに回転する回転可能な駆動部材１６０
に適宜に取付けられるフランジ１５７を有しており、ア
ウタシェル１５８は軸線１６６の周りに回転する回転可
能な負荷部材１６４に適宜に取付けられるフランジ１５
９を有している。軸線１６２は軸受１０の軸線２０に対
応する通常のジヨイント軸線と一致している。定速ジヨ
イント１５０は負荷部材の軸線１６６と駆動部材の軸線
１６２との間の、角度の非整合をエラストマの剪断によ
って受入れる。駆動源及び負荷はただ単に説明のための
ものであり、これらは相互に入れ換えられてよいもので
あることに留意されたい。

傾斜方向剛性の調整 第１図に示された軸受の如くロープを有しほぼ球形をな
り軸受の場合について考える。軸受の外形は軸受を観察
する方位に応じて幾分か変化する。

換言すれば、一対のロープを通る軸線方向断面はロープ
間（円弧状セグメント）の領域を通る軸線方向断面より
も僅かに大きい。かくして一対のロープを通る軸線方向
断面が大きいことにより、発生するモーメントが僅かに
大きくなり、またエラストマの傾斜に対する抗力が僅か
に太き（なる。

従って各ロープに於ける軸受の傾斜方向剛性は各ロープ
間に於ける軸受の傾斜方向剛性よりも僅かに大ぎい。傾
斜方向剛性の方位方向の変動を解析する他の一つの方法
は、９０°毎にエラストマの傾斜に対する挙動（実質的
に捩られる）を観察することである。各ロープ間の円弧
状セグメントを通る傾斜の場合には、９０６毎の捩りは
円弧状セグメントに加重ブるエラストマの剪断によって
担持される。ロープを通る傾斜の場合には、９０°毎の
捩りは他の一つのロープに於ける剪断及び曲げによって
担持される。トルクとの関連で上述した如く、エラスト
マは剪断の場合よりも曲げの場合に高剛性である。用途
によっては、軸受の傾斜方向剛性が如何なる方位につい
ても均一になるよう軸受の傾斜方向剛性を調整すること
が望ましい。

軸受の傾斜方向剛性を調整する一つの方法によれば、軸
受の高さ及びその軸線方向の全断面積が、さもなくば傾
斜方向剛性が大きくなるであろう方位に於て局部的に低
減される。このことが四つの外方へ突出するロー１１７
２を有する軸受１７０を示す第８図に示されている。軸
受１７０は、そのアッパエツジ１７４及びロアエツジ１
７６が軸受の高さが方位に応じて変化するよう所定の形
状に形成されている点を除き、第１図の軸受１ｏと実質
的に同一である。第１図の軸受１０の所定の形状に形成
されていないアッパエツジ２２及びロアエツジ２４が第
８図に於て破線にて示されている。ロープ１７２に於て
は軸受の高さが低減されており、軸受の高さはロープの
間に於て最大である。アッパエツジ１７４及びロアエツ
ジ１７６は軸受１７０の捩り剛性に殆ど影響しないので
、軸受１７０のトルク伝達能力に与える軸受のアッパエ
ツジ及びロアエツジの形状の影響は大きいものではなく
、もし必要ならば後に説明する如く軸受の全体寸法を適
宜に設定することにより容易に受入れられる。全ての方
位に於ける傾斜方向剛性を一定にするに必要とされる正
確な形状は教科書に従って計算可能なものであり、後に
説明する有限要素コードに従って修正可能なものである
。傾斜方向剛性を均一にすることは軸受の両端（アッパ
エツジ及びロアエツジ）の一方のみを所定の形状に形成
することによって達成され得るが、軸受の両端を所定の
形状に形成することにより対極的対称性が確保されるこ
とに留意されたい。

本発明の軸受の傾斜方向剛性を調整する他の一つの方法
は、さもなくば（均一な硬度のエラストマが使用される
場合に）高剛性となるであろう領域に低硬度の（柔軟な
）エラストマが使用されるよう、方位に応じてエラスト
マの硬度を局部的に変化させることである。第２図の軸
受と実質的に同様の軸受１８０の部分横断面（第９図）
について考える。ロー１１８４に於けるエラスト７１８
２はロープ間のＪラスヒマ１８６よりも柔軟であり、従
ってよりコンプライアンスの高いものである。約８０％
のエラストマが固体のシート（カレンダンとして軸受内
へ挿入され、残りのエラストマが液体として軸受内に射
出され、しかる後硬化される軸受の製造方法が知られて
いる。かかる方法は傾斜方向剛性を調整する上述の方法
を実施するに適した方法である。各ロープに於けるエラ
ストマの硬変を低減することにより捩り剛性及び傾斜方
向剛性に影響が及ぼされる。しかし第２図は軸受の捩り
剛性に影響する反力としての圧縮力及び引張り力が各ロ
ープに於て最小値であることを示している。従って各ロ
ープに於て低硬度のエラストマを使用することの捩り剛
性に与える影響は小さく、前述の例の場合と同様軸受の
初期寸法を考慮することによって低減される。

エラストマの硬度を局部的に変化させる方法の一つの修
正例は、軸受の両端に高硬度の（高剛性の）エクス１〜
マの領域を設けること、換言すれば軸受の周縁の周りに
バンドを設け、軸受の剛性の変動をオフセットすべくバ
ンドの長さまたは高さを局部的に変化させることである
。エラストマの高硬喰のエツジはエラストマの膨出量を
低減する。

傾斜方向剛性を調整する更に他の一つの方法は、ある幾
つかの方位に於て個々のエラストマ層の厚さを局部的に
変化させること、即ち各ロープの方位の如くさもなくば
軸受が高剛性となるであろう方位に於てエラストマの厚
さを薄くすることである。第２図の軸受と実質的に同様
の軸受１９０の部分横断面を示す第１０図について考え
る。ロー１１９４に於けるエラストマ１９２はロープ間
のエラストマ１９６よりも薄く、従ってコンプライアン
スが高い。このことが厚さが均一なエラストマの形状を
示す破線１９７により示されている。

特定のエラストマ層の厚さはシム間の間隔（最も外側の
エラストマ層の場合にはシムとアウタシェルとの間の間
隔）により決定される。従ってエラストマ層の厚さを局
部的に低減するためには、隣接するシムの厚さが局部的
に増大される。このことは後に説明する如く複合技術が
シムの製造に適用された場合に容易に達成される。ロー
プに於けるシムの厚さを増大することはシムを局部的に
強化する効果をも有し、このことは各ロープに於ける圧
力勾配に照し好都合である。用途に応じて、全ての方位
に於ける傾斜方向剛性を均一化するためには、一つ又は
それ以上のエラストマ層の厚さが局部的に低減される必
要がある。シムの厚さを変化させることによりその横断
面形状が変化され、従って第２図との関連で説明した反
力としての引張り力及び圧縮力の収束状態が変化され、
かかるメカニズムに従ってまたエラストマ層の厚さが低
減されることにより捩り剛性が影響を受ける。しかしロ
ープそれ自身は軸受の捩り剛性に殆ど影響しない。何故
ならば、各ロープに於ける反力としての圧縮力及び引張
り力は最小であるからである。

それにも拘らず、これらの影響が初期寸法を決定する際
に考慮されてよい。

ジンバル状ロータシステム 以上に於ては本発明をロープを有するほぼ球形の軸受の
トルク方向剛性及び傾斜方向剛性について説明した。本
発明の軸受は均一運動性に加えて上述の如き特徴を有し
ているので、ある種の用途、特に傾斜を調整することに
関し有用なものであり、これにより傾斜方向剛性は軸受
に連結される回転負荷に変動を誘発することがないよう
全ての方位について一様化され得るようになっている。

ロータのフラッピングの一部が各ブレード用の関節式に
接続された個々のフラップヒンジにより受入れられるの
ではなく、〇−タシャフトに対するロータハブの相対的
な傾斜よって受入れられるヘリコプタのジンバル０−タ
システムについて考える。前述の如く、フックジヨイン
トは高トルク及び傾斜の両方を受入れることができるが
、負荷に周期的な変化を誘発し、このことはヘリコプタ
の分野に於ては、ヘリコプタの乗り心地性の観点からの
みならず、より基本的には制御の観点からも非常に望ま
しくないものである。従ってボールジヨイントの如きジ
ンバル軸受を有するロータシステム、及び駆動トルクを
ロータへ伝達するトルクに対し剛固なブーツの如き別個
独立した手段を設けることが知られている。かかるロー
タシステムの幾つかの例が「弾性ジンバルハブを有する
ヒンジレス・ヘリコプタロータ（ＨＩＮＧＥＬＥｓＳ　
　ＨＥＬＩＣＯＰＴＥＲＲＯＴＯＲＷＩＴＨＥＬＡＳＴ
ＩＣＧｆＭＢＡＬ　ＨＵＢ）」なる発明の名称の米国特
許第４．３２３，３３２号（フラデンバー（Ｆ　ｒａｄ
ｅｎｂｕｒ９ｈ）　１９８２年）に開示されている。こ
れとは対照的に、本発明の軸線方向のロープを有するほ
ぼ球形の軸受は、単一のコンパクトな構造にてトルク及
び傾斜（フラッピング）を受入れる可能性を与え、これ
により寸法、部品点数、複雑さを低減し、しかもエラス
トマ軸受の利点を有している。

第１１図に示されたヘリコプタ用ロータシステムはハブ
２００を介してロータシャフト２０４に取付けられた四
つのブレード２００を含んでいる。

ブレードの数は四つに限定されないことに留意されたい
。ブレード２００はそのルート端部（インボード端部）
に於てトルクチューブ２０６に取付けられてＪ３す、ト
ルクチューブはブレード２００と係合するにうそのブレ
ード取付端部（アウトボード端部）に於て平坦化された
実質的に中空の捩り剛性を右づるスリーブである。トル
クチューブ２０６の他端（インボード端部）は軸受２０
８を介してハブ２０２のフランジ２１０に接続されるよ
う構成されている。軸受２０８はブレードのピッチ軸線
（長手方向軸線）の周りのトルクチューブ２０６の回動
を許すラジアルエラストマ軸受又は従来の（金属製）の
球面軸受の如き任意の好適な軸受である。トルクチュー
ブ２０６又は軸受２０８がブレードの遠心荷重を担持す
る必要はない。

コントロールロッド２１２が設けられており、該コント
ロールロッドは図には示されていないアクチュエータ及
びスウォツシュプレートを介してパイロット及び／又シ
よ自動飛行システムの指令に応答するようになっている
。ロッド２１２はその直線運動がブレードの回動による
ピッチ変更運動に変換されるよう、トルクチューブ２０
６のインボード端部にピッチリンク（ピッチホーン）２
１３を介して接続されており、ピッチ変更運動はトルク
チューブ２０６を介してブレード２００へ伝達されるよ
うになっている。

長手方向の翼桁２１４がそのインボード端部に於てハブ
２０２の７ランジ２１０に取付けられている。翼桁２１
４の他端（アウトボード端部）はブレード２００がトル
クチューブ２０６に接続される点又はその近傍に於てブ
レード２００に適宜に取付けられている。翼桁２１４の
材料及び構造はブレードのピッチ変更を受入れ得るよう
捩りに対し柔軟であるよう、またブレードのフラッピン
グに応答して湾曲する場合に比較的高剛性となり、ブレ
ードのリード−ラグ運動に応答して湾曲する場合に更に
高剛性になるよう選定される。翼桁２１４はこれらの設
計パラメータに適合する複合材料にて形成されｆ、　Ｉ
形ビームを含んでいてよい。

ブレードに作用する遠心力はトルクチューブ２０６内に
於てではなく翼桁２１４の長さに沿って担持される。

前述の如く、ハブがロータ全体のフラッピングの少なく
とも一部を受入れることはジンバルロータシステムの基
本的な原理である。従ってハブ２０２はフラッピング可
能であるよう下記の要領にてロータシャフト２０４に枢
動可能に取付けられており、このことにより本発明のロ
ータシステムのジンバル状ロータとされている。

ハブ２０２は実質的に第１図の軸受１０と同様の軸受（
ジヨイント）である。換言すれば、ハブ２０２はインナ
シェル２１６（インナシェル１２に匹敵する）と、アウ
タシェル２１８（アウタシェル１４に匹敵する）と、徐
々に半径が増大する位置にてインナシェルとアウタシェ
ルとの間に介装されたエラストマ１１！２２０（エラス
トマ１１１６に匹敵する）及び弾性を有しないシム２２
２（シム１８に匹敵する）の交互の層とを含んでいる。

これらの層の数は図示の数に限定されない。

ハブ２０２のトルク処理能力はエラストマ層の横断面形
状に影響する（このことについては既に詳細に説明した
）長手方向ロー１２２３より生ずる。ハブ２０２と第１
図の軸受１０との間の主たる相違点は、シェル（レース
）の外面（エラストマより隔れる方向へ面した面）にあ
る。アウタシェル２１８はロープがブレードの位置に存
在するかブレードの間に存在するかに拘らず、駆動トル
クを実質的に均等に全てのブレード２００へ分配するこ
とに留意されたい。ブレードの数がロープの数に等しく
なくてもよく、またロープの数がブレードの数に等しく
なくてもよい。

インナシェル２１６の外面には平坦な環状フランジ２２
４の如き７ランジが設けられており、この７ランジはロ
ータシャフト２０４より駆動トルクを受けるべく、ロー
タシャフト２０４の係合部にボルト締結等の手段により
取付けられるに適したものである。インナシェル２１６
はロータシャフト２０４と同軸である。

アウタシェル２１８の外面には１１桁２１４及びトルク
チューブ２０６を取付けるための７ランジ２１０が設け
られている。四つの全てのブレード２００に作用する遠
心力は対応する翼桁２１４に沿って伝達されるので、ブ
レードの遠心力は全てアウタシェル２１８により担持さ
れる。従ってアウタシェルの寸法、特にその厚さはこれ
に対応して決定されな【プればならない。複合材料（非
金属）のアウタシェル２１８の場合には、繊維の配向が
有利に利用されてよい。

かくして本発明のロータシステムに於ては、トルク及び
フラッピングは単一の軸受（ジヨイント）により受入れ
られる。リード−ラグ運動は前述の如く軸受のワインデ
ィングアップにより受入れられる（減衰される）。フラ
ンピンクはハブ２０２及び翼桁２１４の間に於て例えば
それぞれ７０％。

３０％の如く分担されることに留意されたい。上述のロ
ータシステムは本発明のジヨイントの用途をただ単に説
明するためのものであり、他の多くのロータ構造に於て
も本発明のジヨイントを使用することにより利点が得ら
れる。ロータの場合に於けるフラッピングは前述の傾斜
と等価である。

特定のロープのジオメトリ−に関する限り、内方へ突出
づるロープ又は外方へ突出するロープの何れもヘリコプ
タのジンバル状ロータシステムに本発明の軸受を使用す
ることに十分適している。

設計の詳細な事項は個々の用途に依存する。例えば傾斜
方向剛性に対するトルク方向剛性の比及びエツジ方廁の
固有振動数が確定されてよい。

軸線方向荷重の担持 捩り剛性、傾斜方向剛性、均−運動性及び遠心荷重に関
する上述の事項は全てヘリコプタのジンバル状ロータシ
ステムに本発明の軸受を組込むことに非常に適したもの
である。しかし駆動源を負荷に連結することを含む多く
の他のシステムとは異なり、ロータシステムに於ては軸
受がロータにより発生される揚力の如き軸線方向荷重を
担持することができなければならないという追加の要件
が存在する。

一般にエラストマ軸受の荷重伝達能力はエラストマ層の
断面形状及び負荷に対するエラストマ層の方向に関連し
ている。例えば実質的に両端に於て切頭された球面軸受
であるロンドエンド軸受は、軸受の一方の側に於てはエ
ラストマの圧縮とじて担持され軸受の他方の側に於ては
１ラストマの引張りとして担持される半径方向荷重に曝
される。

前述の如くエラストマの引張り力はエラストマの予備圧
縮ににり低減される。これとは対照的に、本発明の軸受
の場合には、軸線方向荷重が最も効果的に、即ちエラス
トマの圧縮として担持される端部が切頭されている。軸
線方向荷重を担持する一つの方法は、圧縮状態となる端
部に於て軸受を切頭せず、インナシェルに対するアタッ
チメントを受入れるべく他端（引張り状態の側）のみを
切頭された状態にすることである。第１１図に示された
ロータシステムに於てはこのことは軸受のロータシャフ
トの側の端部を切頭しないことを意味し、このことは明
らかに不可能である。

軸線方向荷重を担持するという問題に対する第一次の解
決策は、さもなくばエラストマの圧縮として軸線方向荷
重を担持するであろう軸受の端部に於ける切頭邑をでき
るだけ小さくすることである。しかしかかる方法には駆
動源の寸法及び傾斜の範囲に起因する固有の限界が存在
する。

軸受の両端が切頭されている場合には、エラストマが最
も有用である領域にエラストマが存在しない。かかる軸
受の軸線方向荷重を担持する能力が低減されていること
に伴う一つの附随の問題は、軸線方向荷重によって軸受
の軸線方向の歪みが発生され、換言すれば連続する各層
が軸線方向荷重に応答して軸線方向に徐々に変位（オフ
セット）され、従って軸受の傾斜に関する剛性が増大す
ることである。軸線方向荷重は二つの相反する方向の一
方、即ち駆動部材及び負荷部材を互いに引寄せる方向又
はそれらを互いに引離す方向の何れかであることに留意
されたい。駆動部材及び負荷部材を互いに引離す力を発
生する後者の場合について説明するが、本発明に関する
知見は逆の意味に於て前者にも同様に適用可能である。

第１２図に於ては、傾斜の場合の剛性を増大させること
なくｍ動部材及び負荷部材を互いに引離す軸線方向荷重
（以下分離方向の軸線方向荷重という）を担持する軸受
の軸線方向の部分断面が図示されている。この軸受は、
第１１図のロータシステムが以下の特徴を有しておらず
、二つのエラストマ層のみではなく六つのエラストマ層
が図示されている点を除き、第１１図のジンバル状ロー
タシステムに於けるハブ軸受に匹敵するものである。分
離方向の軸線方向荷重はロータの揚力と等価であり、矢
印２２４にて示されている如くアウタシェル２１８に対
し上向きに与えられた力により示されるものであり、こ
の荷重に対する抵抗はインナシェル２１６によって与え
られる。

かかる特徴が存在しない場合には、各エラストマ層の軸
線方向形状の中心は傾斜方向のコンプライアンスを最大
限にすべく同一平面（赤道平面）上に存在覆る。

上述の如ぎ特徴が存在する場合には、軸受は徐々に半径
が増大する位置にて負荷より次第に離れる方向へオフセ
ットされたエラストマの連続的な層２２０及び連続的な
シム２２２にて製造される。

換言すれば、最も内側のエラストマ層の軸線方向形状の
中心は赤道平面２２６上に存在する。最も内側のエラス
トマ層の隣りのエラストマ層は前述の如くより大きい半
径を有しており、その軸線方向形状の中心は与えられた
分離方向の軸線方向荷重より離れる方向へ基準平面（赤
道平面）よりオフセットされた平面２２８上に存在する
。各後続のエラストマ層はそれらの軸線方向形状の中心
が与えられた分離方向の軸線方向荷重より離れる方向へ
基準平面よりオフセットされた平面上に存在するよう配
置される。かかる構造の結果として、エラストマは軸受
の荷重より離れる側の端部に於てより厚くなり、荷重は
エラストマの圧縮として担持される。

分離方向の軸線方向荷重（ｍ力）が軸受に作用すると、
アウタシェル２１８及び連続的なエラストマ層は荷重の
方向に降伏し、これにより軸線方向形状の中心が互いに
接近する。荷重が作用した状況に於ては各エラストマ層
の軸線方向形状の中心が全て赤道平面２２６上にて一致
し、これにより傾斜方向剛性が低減されるよう、軸線１
ｊ”１ｔ１１形状の中心のオフセットは荷重に対し完全
に適合化されることが理想的である。しかしヘリコプタ
ロータの如き場合には荷重が変化するので、設計に際し
てはある程度の妥協が必要である。しかしこれらは軸受
の初期寸法を決定する際に全て受入れられる。

軸線方向荷重が作用していない場合に於ける軸線方向形
状の中心の一致度合は小さいので、軸受はそれに荷重が
作用していない場合には高剛性になり、荷重が作用した
状態に於ては柔軟になる。

このことはヘリコプタにとって理想的である。例えばヘ
リコプタが駐機され又は地面すれすれに飛行している場
合には、突風によって過剰の傾斜角が発生されることが
ないよう傾斜の点で剛固である。飛行時の操縦性を確保
すべくロータのコンプライアンスはノラッピングの点で
より高い。

かかる特徴の必須の事項は、各エラストマ層が予期され
る軸線方向荷重より離れる方向へ徐々に軸線方向にオフ
セットされ、これにより軸線方向荷重によってエラスト
マ層のオフセット量が低減されることである。この場合
オフセットは軸線方向荷重を担持すべくより多醋のエラ
ストマを圧縮状態にもたらす。かかる特徴はロープとは
独立しており、換言すればかかる特徴は軸線方向ロープ
を有さず、従って高トルク荷重を処理することができな
い球面軸受の場合に有用であることに留意されたい。

本発明はトルク及び傾斜を受入れ、定速ジヨイントとし
て作用するロープを有するほぼ球形の軸受に関するもの
である。本発明の軸受の機能は、全ての方位に於ける傾
斜方向剛性を均一化し、軸受の軸線方向荷重伝達能力を
向上させることにより、ある種の用途に適合するよう改
善される。例えばかかる改善は絶対的に必要というわけ
ではないが、本発明の軸受又はジヨイントをジンバル状
ロータシステムに適用する場合に有用である。本発明の
基本的な軸受の用途は上述の如き改善が無くても多数存
在する。

製造技術 前述の如く、エラストマ及び弾性を有しないシムの幾つ
かの交互の層が二つのレース（インナシェル及びアウタ
シェル）のＨに介装される。一般にこれらの材料及びそ
れらの材料をレースと組立てる方法はＪ：＜知られてい
る。例えばゴム化合物がエラストマに非常に適しており
、ゴム化合物は予備圧縮を達成すべく軸受の製造中に軸
受中へ高圧にて射出される。また疲労寿命を向上させる
べくエラストマ層毎に硬度を変化させることも知られて
いる。成る軸受ジオメトリ−については、シムが軸受内
に挿入され得るよう、製造中にシムを分割する必要があ
る。シムの分割及び間隙をずらすことは例えばロンドエ
ンド軸受の技術分野に於てよく知られている。またシム
は高圧縮成型中にそれらの寸法を維持するに十分な程厚
いものでなければならない。

一般的な場合には、シムは一様な厚さのものであり、そ
れらの形状はレースの形状に対応している。しかし成る
領域に於けるエラストマの厚さを低減することが望まし
い用途に於ては、シムの厚さも変化させることが望まし
い。かかる場合には特にコンピユータ化された設計及び
製造設備との関連に於てグラファイト／エポキシ樹脂の
如き複合材料の積層体がシムに非常に適している。

シムが反力としての引張り力及び圧縮力（即ち前述の如
く曲げ作用）に曝される。曲げモーメントに高いフープ
応力が発生され、このことはシムの設計に際し重要であ
る。例えば［ヘリコプタロータ用エラストマ軸受（ＥＬ
ＡＳＴＯＭＥＲＩＣＢＥＡＲＩＮＧ　　ＦＯＲＨＥＬＩ
ＣＯＰＴＥＲＲＯＴＯＲ）Ｊなる発明の名称の米国特許
第４．１４２，８３３号（リビキ（Ｒｙｂｉｃｋｉ）　
、１９７９年）に於ては、エラストマ・ラミネートのジ
オメトリ−はラミネートの曲げを低減するよう設計され
る。これとは対照的に本発明の軸受のジオメトリ−はラ
ミネートの曲げを発生させるよう意図されている。この
ことはただ単にシムがこれに対応して設計されなければ
ならないことを意味する。

「交換による設計研究のための軸受の初期寸法の決定に
於ては、解析法は材料の通常の強度のアプローチに基く
単純な方法を含んでいる。ハンドブックの公式、形状係
数及び弾性係数の標準エラストマ基準を使用して平均圧
力及び平均歪みがε１梓される。軸受の初期全体寸法を
確定すべく軸受構造の大まかな仮定に基く実験式が得ら
れる。特定の用途との両立性を決定すべく、ハンドブッ
クの技術を使用して軸受の剛性を計算することができる
。軸受の外形がかくして郭定された後には、ラミネート
パッケージの詳細を郭定することができる。バランスさ
れたエラストマの歪み及び／又は剛性に基き、またシム
の曲げ応力により、シムの厚さ、エラストマ・ラミネー
トの厚さ及び弾性係数を選定することができる。設計の
繰返しの目的で、解析のかかる段階に於て単純化された
ジオメトリ−及び理想化された荷重作用態様の仮定が必
要とされる。組合された（シム）又はエラストマ応力を
根本的に理解するためには、軸受の荷重及び／又は運動
が個別に、適用され、ベクトル的に加算されなければな
らず、又は応力が重ねられなければならない。

この方法論はエラストマの非線形の応カー歪み挙動を説
明するものでもなく、また大歪みの問題の解析に含まれ
る非線形性を説明するものでもない。更に多くの軸受は
荷重が作用している状況下に於ては非軸対称のジオメト
リ−及び非軸対称の荷重作用態様を有している。かかる
三次元の高度に非線形の解析上の問題を良好に理解する
ためには、有限要素法が必要とされる。かかる解析に含
まれる種々の問題の幾つかを処理し得るチフスギャップ
（丁ＥＸＧＡＰ）及びナストラン（ＮＡＳＴＲＡＮ）の
如きプログラムに基いてコンピュータコードが開発され
た。これらのコードはエラストマ（ポアソン比はほぼ０
．５）の非圧縮性の挙動を反映するよう公式化された要
素を含んでいるまた軸受全体をモデル化することができ
る。種々の組合せの荷重が作用している状況下に於ける
軸受内の応力及び歪みをより正確に郭定することができ
る。また局部的な影響及びエツジの影響をより正確に評
価することができる。軸受を横切るエラストマの歪みを
より良好にバランスし、またシムの応力を低減すべく軸
受の設計を洗練することができる。Ｊ　（アメリカヘリ
コプタ協会ジャーナル（ＡＩＩＱｒｌＩｃａｌｌ　　Ｈ
ｅｌ　１ｃＯｐｊｅｌ’　　３０ＣｌｅｉｙＪ　０ＬＩ
ｒｎａｌ）　、１９８１年１月号第３７頁、［シコルス
キー・トラン１〜マ・ロータ（Ｔ　ｈｅ　　Ｓ　１ｋｏ
ｒｓｋｙＥ　ｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ　　Ｒｏｔｏｒ）　
Ｊ　、アール・リビイキ（Ｒ，ＲＶｂｉｃｋｉ）　）。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はかが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が可能であ
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図は本発明の軸受の一つの実施例を示Ｊ゛斜視図で
ある。 第２図は第１図の軸受の赤道平面を通る横断面を静水圧
パターンと共に示す断面図である。 第３図は従来の軸受の横断面を示す断面図である。 第４ａ図及び第４ｂ図は第１図及び第２図の軸受に含ま
れる幾つかの原理を示すべく、モデル軸受のセグメント
の横断面をそれぞれ荷重が作用していない状態及び捩り
荷重が作用している状態にて示す部分断面図である。 第５図は本発明の軸受の他の一つの実施例の赤道平面を
通る横断面を静水圧パターンと共に示”す断面図である
。 第６ａ図及び第６ｂ図は第５図に示された実施例に関連
するモデル軸受のセグメントの横断面をそれぞれ荷重が
作用していない状態及び捩り荷重が作用している状態に
て示す部分断面図である。 第ｉ図は本発明の軸受を使用した定速ジヨイントを示す
断面図である。 第８図は第１図の軸受に種々の修正が加えられた軸受を
示す斜視図である。 第９図は第２図の軸受に種々の修正が加えられた軸受の
横断面を示す部分断面図である。 第１０図は第２図の軸受に種々の修正が加えられた軸受
の横゛断面を示す部分断面図である。 第１１図は本発明の軸受が組込まれたヘリコプタ用ジン
バル状ロータシステムを一部破断して示す斜視図である
。 第１２図は第１１図に示された軸受の軸線方向断面（！
！！直断面断面示す断面図である。 １０・・・トランｔ・マ軸受、１２・・・インナシェル
。 １４・・・アウタシェル、１６・・・エラストヤ（エラ
ストマ層）、１８・・・シム、２０・・・軸線、２２・
・・アッパエツジ、２４・・・ロアエツジ、２５・・・
ロープ、２６〜２つ・・・円弧状セグメント発°生点、
３０〜３３・・・円弧状［グメント、３４〜４１・・・
ロープ、４４・・・１９７１〜７層、４６・・・インナ
シェル、４８・・・アウタシェル、５２・・・中心、５
４・・・エラストマ層。 ５６・・・インナシェル、５８・・・アウタシェル、６
６・・・コーナ、６８・・・ベクトル、７２・・・コー
ナ、７４・・・ベクトル、８０〜８４・・・ベクトル、
８５・・・静水圧パターン、８８〜９２・・・ベクトル
、９３・・・・・・静水圧パターン、１００・・・エラ
ストマ層、１０２・・・インナシェル、１０４・・・ア
ウタシェル、１０６〜１０９・・・円弧状セグメント発
生点、１１０・・・軸線。 １１２〜１１５・・・ロープ、１１６〜１２０・・・円
弧状セグメンｉ−，１２’２・・・エラストマ層、１２
４・・・インナシェル、１２６・・・アウタシェル、１
３８〜１４７・・・ベクトル、１５０・・・定速ジヨイ
ント、１５２・・・エラストマ層、１５４・・・シム、
１５６・・・インナシェル、１５７・・・フランジ、１
５８・・・アウタシェル、１５９・・・７ランジ、１６
０・・・駆動部材。 １６２・・・軸線、１６４・・・負荷部材、１６６・・
・軸線１７０・・・軸線、１７２・・・ロープ、１７４
・・・アッパエツジ、１７６・・・ロアエツジ、１８０
・・・ＩＩｈ受、１８２・・・エラストマ、１８４・・
・ロープ、１８６・・・エラストマ、１９０・・・軸受
、１９２・・・エラストマ。 １９４・・・０−ブ、１９６・・・エラストマ、２００
・・・ブレード、２０２・・・ハブ、２０４・・・ロー
タシャフト、２０６・・・トルクチューブ、２０８・・
・軸受、２１０・・・７ランジ、２１２・・・コントロ
ールロンド。 ２１３・・・ピッチリンク、２１４・・・翼桁、２１６
・・・インナシェル、２１８・・・アウタシェル、２２
０・・・エラストマ層、２２２・・・シム、２２３・・
・０−ブ。 ２２６・・・赤道平面、２２８・・・平面特許出願人　
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ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、　ｔ’ 〃 蚤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インナシェルと、アウタシェルと、前記インナシ
   ェルと前記アウタシェルとの間に介装されたエラストマ
   及びシムの交互の層とを含むエラストマ軸受にして、 前記軸受は実質的に球形をなしており、 前記軸受は長手方向軸線の周りに回転可能であり、 前記軸受は二つの軸線方向端部を有しており、前記軸受
   は回転可能な部材を前記インナシェルに取付け得るよう
   少なくとも一端に於て切頭されており、 前記エラストマ層は前記軸線に垂直な平面上に非円形の
   横断面形状を有し、これにより軸線方向のロープが形成
   されているエラストマ軸受。
2. （２）インナシェルと、アウタシェルと、インナシェル
   とアウタシェルとの間に介装されたエラストマ及びシム
   の交互の層とを有する球面エラストマ軸受型定速ジョイ
   ントにして、前記定速ジョイントは長手方向軸線の周り
   に回転可能であり、前記定速ジョイントは二つの軸線方
   向端部を有しており、前記定速ジョイントは回転可能な
   部材を前記インナシェルに取付け得るよう少なくとも一
   端に於て切頭されており、前記エラストマ層は前記軸線
   に垂直な平面上に非円形の横断面形状を有しており、前
   記各エラストマ層の軸線方向形状の中心は荷重が作用し
   ていない状態に於ては軸線方向荷重より離れる方向へ層
   毎に軸線方向へ徐々にオフセットされており、これによ
   り軸線方向荷重によって各エラストマ層の軸線方向形状
   の中心のオフセット量が低減されるよう構成された球面
   エラストマ軸受型定速ジョイント。
3. （３）ロータシャフトとハブを介して前記ロータシャフ
   トに取付けられたブレードとを有するヘリコプタ用ロー
   タシステムにして、 前記ハブはインナシェルと、アウタシェルと、前記イン
   ナシェルと前記アウタシェルとの間に介装されたエラス
   トマ及びシムの交互の層とを含んでおり、 前記ハブは前記ロータシャフトの軸線と同軸の長手方向
   軸線の周りに回転可能であり、 前記ハブは前記インナシェルを前記ロータシャフトに取
   付け得るよう少なくとも一端に於て切頭されており、 前記ブレードは前記アウタシェルに取付けられており、 前記エラストマ層は前記ロータシャフトより前記ブレー
   ドへトルクを伝達し得るよう前記ハブの前記軸線に垂直
   な平面上に非円形の横断面形状を有しており、前記ブレ
   ードのフラッピングを受入れ得るよう実質的に球形をな
   しているヘリコプタ用ロータシステム。