JP2948116B2 - ヘリコプタの動力伝達装置 - Google Patents

ヘリコプタの動力伝達装置

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JP2948116B2
JP2948116B2 JP7011896A JP1189695A JP2948116B2 JP 2948116 B2 JP2948116 B2 JP 2948116B2 JP 7011896 A JP7011896 A JP 7011896A JP 1189695 A JP1189695 A JP 1189695A JP 2948116 B2 JP2948116 B2 JP 2948116B2
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gear
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main rotor
driven
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龍彦 五井
信義 山内
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KOMYUUTA HERIKOPUTA SENSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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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3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
ンの出力軸からコレクタ歯車を経由しないで駆動トルク
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コレクタ歯車を経
由しないで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】
【0015】また、エンジンの出力軸からコレクタ歯車
を経由しないで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、コレクタ歯車および主ロータの回
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】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【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】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 一方向クラッチ 25、26、31b、32b、35、36、39、5
6、57 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−287799(JP,A) 特開 平4−306196(JP,A) 米国特許4479619(US,A) 米国特許4632337(US,A) 米国特許4783023(US,A) 米国特許3362255(US,A) 米国特許5271295(US,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【請求項2】 エンジンの出力軸からコレクタ歯車を経
    由しないで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記載のヘリコプタの動力伝
    達装置。
  3. 【請求項3】 エンジンの出力軸からコレクタ歯車を経
    由しないで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記載のヘリコプタの動力伝
    達装置。
JP7011896A 1995-01-27 1995-01-27 ヘリコプタの動力伝達装置 Expired - Lifetime JP2948116B2 (ja)

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JPH08198193A JPH08198193A (ja) 1996-08-06
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