JPS61500114A - ヘリコプタ回転翼作動用位置および制御装置 - 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】 ヘリコプタ回転翼作動用位置および制御装置発明の分野 この発明は、ヘリコプタ制御、特にピッチ、従ってリフトを変えるよう縦軸心ま わりにヘリコプタ回転翼を回転すべく用いられる作動器の位置および制御装置に 関するものである。

発明の背景− 周知の様に、ヘリコプタ回転翼はリフトを変えるよう縦軸心まわりに回転されな ければならない。この作用の達成は、回転翼が回転する軸に取付けられていて縦 軸心だけでなく更にボスまわりも回転するために困難である。従って、制御され た状態にて回転翼を回転するようヘリコプタに固着された動力源から動力を伝達 するのに相当複雑になる。また、ヘリコプタ胴体に戻る回転翼の回転位置の正確 な位置帰還を得るこみは一層困難である。

従来、−この様な制御は、ロータヘッドから得られる位置帰還信号によって作動 器を通って延びる機械的リンク機構を介して主に行われている。提案される種々 の形状は全く作用的で、幾つかの欠点を有している。

主な欠点は、制御された状態において縦軸心まわりに回転翼を駆動する複雑なリ ンク機構を必要とすることである。この作用を実施する可能な方法は、ヘリコプ タ胴体に固定された動力源から回転翼の電気的作動器に電力を伝達するスリップ リンクを有する電気回路や、作動する目的のために圧力流体を伝達する空圧回転 継手や、成る制限された場合に圧ガ流体を伝達する流体継手等の使用を含んでい る。この様な方法は可能であるが効果かなく、部分的または全体的な損傷をもた らす以上の傾向がある。

第２の欠点はこの様な従来装置において位置帰還信号を作動器から回転継手を介 して、胴体に通常取付けられたロータの制御装置に伝えることにある。スリップ リンクは、回転翼を位置決めする作動器を制御する能力か所要される精度をもっ て作動できない結果をもたらす様な非常に乏しい電気的帰還信号を設ける。

この発明は以上の問題の１つまたは幾つかを解決することに向けられる。

発明の要約 この発明の主な目的はヘリコプタの回転翼の新規で改良された位置および制御装 置を提供することにある。

特に、この発明の目的は、損傷が予期される回転継手を除去すると共に、制御装 置の固定部分への正確な帰還信号が設けられる位置および制御装置を提供するこ とにある。

この発明の実施例は、ヘリコプタ胴体に支承するようでき且つ複数個の回転翼を ピッチ調節構造をもって数句けてきるロータ軸を有する装置にて上述の目的を達 成する。容具の作動器はロータ軸内に回転可能に取付けられ、ロータ軸に対する 回転にて関連した翼のピンチを制御可能に変えるよってきる。作動器はロータ軸 と一緒に回転できる。

ロータ軸に対して回転可能で且つはＸ平行になった少なくとも１つの制御軸はロ ータ軸に対する制御軸の回転にて作動器を回転すへく少なくとも１つの作動器と 連動されている。歯車列を形成する少なくとも６つの歯車を有する歯車装置が設 けられ、回転軸に対して固定された関係にヘリコプタ胴体に取付けてきる駆動装 置が含まれている。歯車の１つは駆動装置により選択的に駆動されるべく駆動装 置に連結されている。別の歯車はロータ軸により駆動されるべくロータ軸と関連 しており、また残りの歯車は制御軸を駆動するよう制御軸に連結されている。歯 車装置は、１つの歯車が駆動装置によって駆動されないときに制御軸はロータ軸 と同一方向に同一回転速度で回転され、またこの１つの歯車が駆動装置によって 駆動されるときに少なくとも１つの翼のピッチを制御可能に変えるようロータ軸 に対して制御軸が回転するように歯車装置が構成配置されている。

大いに推奨される実施例では、帰還装置はロータ軸に対してヘリコプタ胴体に固 定関係に取付けられていて少なくとも１つの翼のピッチを示す信号を生じるよう に駆動装置により１駆動されるへく１駆動装置に連結されている。

装置の大部分が機械的で歯車や軸を用いるために、損傷し易い回転継手が排除さ れる。同様に、帰還装置は胴体の固定部分に取付けられるために、スリップリン クや同様なもの＼必要性を排除することによって胴体固定部分から得ることがで きる。

大いに推奨される実施例において、歯車装置は、太陽歯車とリング歯車と少なく とも１つの遊星歯車と関連したキャリヤとを有する遊星歯車装置である。また、 この発明は成る場合に対応する作動器さ対応する数の歯車装置と駆動装置とを作 動すべく少なくとも２つの制御軸とするこさができることを意図している。好適 には、ロータ軸は中空で、制御軸はロータ軸に対して同軸関係にロータ軸内に設 けられている。

この発明の他の目的とオＵ点は添附図面に関連した以下の説明から明らかになろ う。

図面の説明 第１図は明示のために一部を破断してこの発明に従ってつくられた回転翼位置お よび制御装置の幾分概略的な斜視図、第２図は複数個の制御軸が用いられたこの 発明の変形例を示す第１図と同様な図である。

推奨実施例の説明 ヘリコプタ翼の位置および制御装置の実施例が第１図に示されており且つ内燃機 関やターピンや同様なもの一様な原動機１２を収容するヘリコプタ胴体１０を有 するよう示されている。適宜な軸受（図示しない）により胴体１０に支承された 直立ロータ軸１４は第１図に示される様に中空室内１６を有している。ロータ軸 １４の上端近くには、ヘリコプタ回転翼２２に延ひている作動軸２０を支承する 軸受１８が設けられている。作動軸２０の回転軸心は勿論ロータ軸１４の回転軸 心と平行でなく、常時ではないがロータ軸１４と交叉する。

中空のローラ軸１４内には各作動軸２０の端部に傘歯車２４がある。傘歯車２４ は、ロータ軸１４の回転軸心と同軸のロータ軸１４の中空内部１６内の直立の制 御軸２８の端部の傘歯車２６と噛合っている。

制御軸２８は適宜な軸受（図示しない）によりロータ軸１４内に回転すべく支承 されており、傘歯車２６と反対側の歯車６０は歯車３２，３４．３６と一緒に変 速歯車装置を形成している。

歯車３２は歯車３０と噛合っており、ロータ軸１４内に適宜支承されていて歯車 ３４が設けられた軸６８に取付けられている。歯車３４は歯車３６と噛合ってお り、歯車３０、従って制御軸２８が歯車３６の回転速度の２倍の速度で回転する ように構成されているのが理解されよう。

歯車３６は、遊星歯車装置４４のキャリヤ４２に延びている適宜に軸承された軸 ４０に取付けられている。

ロータ軸１４の内面に例えはウエフ５ｏの様な適宜な手段によって取付けられた リンク歯車４８さ噛合う複数個の遊星歯車４６をキャリヤ４２は支承している。

従って、ロータ軸１４の各回転において、リンク歯車４８は等しい量回転する。

遊星歯車装置４４は、遊星歯車４６と噛合う中心の太陽歯車５２によって完成さ れる。太陽歯車５２は、ロータ軸１４の外部に通常の動力駆動装置５６に延びる 軸５４の端部に設けられている。また、軸５４は、５通常の構造の位置帰還信号 装置６４の入力軸６２の歯車６０と噛合う歯車５８を有している。動労駆動装置 ５６吉位置帰還信号装置６４はロータ軸１４に対して胴体に固着されている。言 い換えれば、動力駆動装置５６も位置帰還信号装置６４もロータ軸１４七−緒に 回転しない。

入力装置すなわち指令装置６６は胴体内に同様に設けられており、動力駆動装置 ５６への出力信号を導線６８に設けるようできる。導線６８に供給される信号は 、回転翼２２がとったり維持する所要のピッチを示している。

位置帰還信号装置６４は回転翼２２の現在のピッチを示す出力信号を導線７ｏに 供給し、この信号は接合部７２にて導線６８の信号と合体す、る。２つの信号が 周知の様に無効になるときに、作動位置と指令位置は同じて、動力、駆動装置５ ６は消勢される。しかし、２つの信号が等しくないときに、零以外の信号は接合 部７２にとゾまり、動力駆動装置５６は、作動位置の様な時間が指令位置と等し くなるまで回転翼２２のピッチを調節するよう適宜駆動される。制御および駆動 装置を有する通常のサーボ装置を用いることができ、先の説明が周知の作用を簡 単に示す。

装置の作動は以下の通りである。指令位置と作動位置がもし同じならば、動力駆 動装置５６は消勢され、軸５４、従って太陽歯車５２は固定となろう。原動機１ ２はロータ軸１４を与えられた方向に回転し、従ってリンク歯車４６も同じ方向 に回転する。遊星歯車４６が固定の太陽歯車５２と可動のリンク歯車４８と噛合 っているために、これら歯車も同様に回転してキャリヤ４２をリンク歯車４８の 回転方向と同じ方向に半分の回転速度で駆動する。従って、キャリヤ４２に連結 された歯車３６はロータ軸１４の半分の回転速度で同じ方向に回転される。歯車 ３０，３２，３４，６６を有する変速装置は、喚起される様に歯車６０の回転速 度か歯車３６の回転速度の２倍で同一方向であるようにする。従って、制御軸２ ８はロータ軸１４と同一方向に同じ回転速度で回転される。従って、ロータ軸１ ４に対する作動軸２０の相対的回転はなく、回転翼２２のピッチは指令されたま −である。

指令の変更１こよる様にして接合部７２に誤信号が発生した場合に、軸５４は誤 信号の極性にもとづいて一方向または他方向に回転する。このために、太陽歯車 ５２が一方向または他方向にいま回転することにもとついて、キャリヤ４２の回 転速度はロータ軸１４の回転速度の半分の、正常の回転速度以上に増速されるか 以下に減速される。次いで、両回転翼２２のピッチの等しい変化を生じるよう傘 歯車２６が傘歯車２４を駆動するように制御軸２８がロータ軸１４よりも速く回 転するか遅く回転するようになる。所要の位置が得られるときに、誤信号が零に 減少され、動力１駆動装置５６が太陽歯車５２を駆動するようなり、いま得られ たピッチか維持されるようになる。

全ての部材が歯車により連結されて全ての歯車比が周知なのて、回転翼２２の実 際位置を示す帰還信号は回転翼２２や作動軸２０から得る必要はなく１、駆動制 御装置のいずれの個所からも得るこさかできる。従って、この発明のこの様な特 長は装置全体の固定数句部分から帰還信号を得るようできる。更に、これはスリ ップリンクの様な騒音を発生ずる手段が排除されるので、制御装置の精度を高め る。

また、この発明は複数個の制御装置による個々の回転翼の調節を意図している。

この発明のこの型式の実施例が第２図に示されており、同一部品には簡略のため に同一符号か付けられている。第２図に示される装置にては附随的な回転翼１２ ２と関連した傘歯車１２４を有するよう示されているのが見られる。制御軸２８ は中空につくられ、傘歯車１２４と噛合う傘歯車１２６を取付けるよう別の制御 軸１２８が制御軸２８内に設けられる。

制御軸１２８は、遊星歯車１４６のキャリヤ１４２こと連結された歯車１３６に 歯車１３０を介して連結されている。遊星歯車１　”’４６は、先の実施例りこ て説明した様に動力駆動装置１５６と位置帰還信号装置１６４とに連結された太 陽歯車５２と噛合っている。

ロータ軸１４の内部に取付けられた大きなリング歯車１９０は、ロータ軸１４内 に適当な状態で支承された小さなリング歯車１９２と噛合っている。これはリン グ歯車１９２の外部に歯を設けることによって達成される。また、リング歯車１ ９２は遊星歯車１４６と噛合い、前に説明したリング歯車４８と同一作用をなす 。

丁度説明したと同一の第２の装置２００は歯車２０２゜２０４により制御軸２８ を駆動するように用いられる。

第２図に示される実施例の作動は、駆動装置１５６と関連した部材が回転翼１２ ２（および傘歯車１２６と最終的に歯車連結できる対の回転翼）のピッチを制御 し、装置２００が回転翼２２のピッチを制御することを除いては第１図に示され るものと大体同じである。

歯車１３０，１３６間、歯車２０２，２０４間の歯車比は、関連した動力駆動装 置が静止しているときに、制御軸２８　、１２８　がロータ軸１４と同一方向に 同一回転速度て回転するように選はれる。前者の歯車比か後者の歯車比より小さ いために、ロータ軸１４の回転速度よりも速い回転速度で回転し、その補正が歯 車”１３０，１３６間、歯車２０２，２０４間の歯車比の適宜な選択によって得 られる。

勿論、第２図に示される原理を用いて、２以上の数の制御軸を説明した様に使用 できることが明らかであろう。

以上から、この発明に従ってつくられたヘリコプタ回転翼位置および制御装置が 従来装置以上の多数の利点を設けることが明らかであろう。正確な帰還制御が確 実に得られる。電気的、空圧的または流体的動力の伝達のための厄介な回転継手 におけるような複雑なリンク機構が排除される。

更に、この発明の回転翼位置および制御装置がヘリコプタに使用するよう制限さ れないこ吉が当業者には明らかであろう。例えば、ロータ軸は、プロペラ翼にお けるピッチ調節を受ける翼をもった可変ピッチプロペラの駆動軸（またはエンジ ン主軸）とすることがでキル。同様に、ロータ軸は、ターヒンロータ翼や羽根を なす翼をもったタービンにおける様にすることができる。従って、請求範囲中に 特記したことを除いては、ヘリコプタロータ装置に対する制限が意図されるのは 何もない。

他の利点は当業者には直ちに理解されるであろう。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６岬　６月　ダ日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．原動機により駆動されるべく飛行機胴体に支承するようでき且つ複数個の翼 をピツチ調節構造をもつて取付ける中空のロータ軸、 ロータ軸に各翼１つづつ回転可能に取付けられていてロータ軸に対する回転にて 関連した翼のピツチを制御可能に変えるようでき且つロータ軸と一緒に回転可能 になつた複数個の作動器、 ロータ軸内に回転可能に設けられロータ軸に対する回転にて少なくとも１つの作 動器を回転するよう該作動器に関連した少なくとも１つの制御軸、リング歯車と 太陽歯車と少なくとも１つの遊星歯車と関連したキヤリヤとを有する歯車装置、 ロータ軸に対して固定した関係に胴体に取付けできる駆動装置、 を備え、該歯車の１つは駆動装置により選択的に駆動すべく駆動装置に連結され 、該歯車の別の１つはロータ軸により駆動されるようロータ軸と関連し、残りの 歯車は制御軸を駆動するよう制御軸に連結され、該１つの歯車が駆動装置によつ て駆動されないときに、制御軸がロータ軸と同一方向に同一回転速度で回転し、 該１つの歯車が該駆動装置によつて駆動されるときに、少なくとも１つの該翼の ピツチを制御可能に変えるべく該制御軸がロータ軸に対して回転するよう該歯車 装置が構成配置されて成る、飛行機に使用する位置および制御装置。
2. ２．１つの歯車は太陽歯車で、別の歯車はリング歯車で、残りの歯車はキヤリヤ によつて制御軸に連結された遊星歯車である請求の範囲第１項記載の位置および 制御装置。
3. ３．胴体に固着されていて駆動装置と歯車装置の間で駆動装置に連結された帰還 装置を有している請求の範囲第１項記載の位置および制御装置。
4. ４．少なくとも２つの制御軸と各制御軸１つゞつの対応する数の歯車装置と駆動 装置とを有し、制御軸がロータ軸にある請求の範囲第１項記載の位置および制御 装置。
5. ５．原動機により駆動されるべく回転軸心まわりに回転するよう胴体に支承され 且つ複数の翼をピツチ調節構造をもつて取付ける中空のロータ軸、ロータ軸心と 平行でない軸心まわりに回転すべくロータ軸内に各翼に１つゞつ回転可能に取付 けられロータ軸に対する回転にて関連した翼のピツチを制御可能に変えるようで き且つロータ軸と一緒に回転可能になつた複数個の作動器、 ロータ軸内にロータ軸心に対して回転可能に設けられロータ軸に対する回転にて 少なくとも１つの作動器を回転するよう関連した制御軸、 リンク歯車と太陽歯車と少なくとも１つの遊星歯車と関連したキヤリヤとを有す る歯車装置、ロータ軸に対して固定した関係に胴体に取付けできる駆動装置、 を備え、該太陽歯車は駆動装置によつて選択的に駆動するよう駆動装置に連結さ れ、該リング歯車はロータ軸により駆動されるようロータ軸に関連し、遊星歯車 はキヤリヤを駆動するようキヤリヤを介して制御軸に連結され、 該１つの歯車が駆動装置によつて駆動されないときに制御軸がロータ軸と同一方 向に同一回転速度で回転し、該１つの歯車が駆動装置によつて駆動されるときに 少なくとも１つの該翼のピツチを制御可能に変えるべく回転軸に対して制御軸が 回転するよう該歯車装置が構成配置されて成る、飛行機に使用する位置および制 御装置。
6. ６．原動機により駆動されるべく胴体に支承され且つ複数の翼をピツチ調節構造 をもつて取付ける中空のロータ軸、 ロータ軸内に各翼に１つゞつ回転可能に取付けられロータ軸に対する回転にて関 連した翼のピツチを制御可能に変えるようでき且つロータ軸と一緒に回転可能に なつた複数個の作動器、 ロータ軸内に回転可能に設けられロータ軸に対する回転にて少なくとも１つの作 動器を回転する傘歯車と噛合う別の傘歯車を有した少なくとも１つの制御軸、リ ング歯車と太陽歯車と少なくとも１つの遊星歯車と関連したキヤリヤとを有する 歯車装置、ロータ軸に対して固定した関係に胴体に取付けできる駆動装置、 を備え、該歯車の１つは駆動装置により選択的に駆動すべく駆動装置に連結され 、別の歯車はロータ軸により駆動されるようロータ軸に関連され、残りの歯車は 制御軸を駆動するよう制御軸に連結され、該１つの歯車が駆動装置によつて駆動 されないときに制御軸がロータ軸と同一方向に同一回転速度で回転し、該１つの 歯車が駆動装置によつて駆動されるときに少なくとも１つの該翼のピツチを制御 可能に変えるようロータ軸に対して制御軸が回転するよう該歯車装置が構成配置 されて成る、飛行機に使用する位置および制御装置。
7. ７．原動機により駆動されるべくヘリコプタ胴体に支承され且つ複数の翼をピツ チ調節構造をもつて取付ける中空のロータ軸、 ロータ軸内に各翼に１つゞつ回転可能に取付けられた間隔を置いた傘歯車を有し ロータ軸に対する回転にて関連した翼のピツチを制御可能に変えるようでき且つ ロータ軸と一緒に回転可能になつた複数個の作動器、ロータ軸内に互に回転可能 に設けられてロータ軸に対する回転にて少なくとも１つの作動器を回転する傘歯 車と噛合う別の傘歯車を夫々有する少なくとも２つの制御軸、 リング歯車と太陽歯車と少なくとも１つの遊星歯車と関連したキヤリヤとを有す る各制御軸のための歯車装置、 ロータ軸に対して固定した関係に胴体に取付けできる各制御軸のための駆動装置 、 を備え、各歯車装置の１つの歯車は駆動装置により選択的に駆動されるべく駆動 装置の対応する１つに連結され、歯車装置の別の歯車はロータ軸により駆動され るべくロータ軸に関連され、歯車装置の残りの歯車は対応する制御軸の１つを駆 動するよう該制御軸に連結され、 該１つの歯車が対応する駆動装置によつて駆動されないときに対応する制御軸が ロータ軸と同一方向に同一回転速度で回転し、該１つの歯車が対応する駆動装置 によつて駆動されるときに少なくとも１つの該翼のピツチを制御可能に変えるよ うロータ軸に対して制御軸が回転するよう該歯車装置が構成配置されて成る、飛 行機に使用する位置および制御装置。
8. ８．原動機により駆動されるべく胴体に支承され且つ複数の翼をピツチ調節構造 をもつて取付けるロータ軸、ロータ軸内に各翼に１つゞつ回転可能に取付けられ ロータ軸に対する回転にて関連した翼のピツチを制御可能に変えるようでき且つ ロータ軸と一緒に回転できる複数個の作動器、 ロータ軸に対して回転可能で且つほゞ平行で、ロータ軸に対する回転にて少なく とも１つの作動器を回転すべく関連した少なくとも１つの制御軸、歯車列を形成 する少なくとも３つの歯車を有する歯車装置、 ロータ軸に対して固定した関係に胴体に取付けできる駆動装置、 ロータ軸に対して固定関係に胴体に取付けでき、少なくとも１つの該翼のピツチ を示す信号を生じるよう駆動装置によつて駆動されるべく駆動装置に連結された 帰還装置、 を備え、該歯車の１つは駆動装置により選択的に駆動される駆動装置に連結され 、該歯車の別の１つはロータ軸により駆動されるべくロータ軸に関連され、残り の歯車は制御軸を駆動するよう制御軸に連結され、該１つの歯車が駆動装置によ つて駆動されないときに制御軸がロータ軸と同一方向に同一回転速度で回転し、 該１つの歯車が駆動装置によつて駆動されるときに少なくとも１つの該翼のピツ チを制御可能に変えるよう制御軸がロータ軸に対して回転するよう該歯車装置が 構成配置されて成る、飛行機に使用する位置および制御装置。