JP3618367B2 - ヘリコプタの動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、軽量且つコンパクトで、伝達トルクを均等に分配できるヘリコプタの動力伝達装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヘリコプタでは、エンジンで発生したトルクをメインロータ及びテールロータに伝達する動力伝達装置が用いられている。すなわち、図6に示すように、エンジン1の入力軸2が動力伝達装置3に連結され、この動力伝達装置3から、駆動軸4が延出されてメインロータ5が駆動されるように構成されていると共に、動力伝達装置3からテールロータドライブシャフト6が延出されてテールロータ7が駆動されるように構成されている。なお、この動力伝達装置では、発電機、ハイドロポンプなどの補機にもトルクが伝達されている。
【0003】
このような動力伝達装置は軽量且つコンパクトであることが要求されているが、これを達成するためには、例えば、文献(A 2400Kw Light Weight HelicopterTransmission With Split-Torque Gear Trains 出典:ASME 84-DET-91)に開示されているように、歯車列を一対設けた構成が効果的である。すなわち、この文献の構成では、図4に示すように、メインロータの駆動軸4に大歯車9が直結され、この大歯車9に一対の小歯車10,10が各々噛合され、この一対の小歯車10,10の各々に同軸的に一対の中歯車11,11が設けられている。この一対の中歯車11,11が一つの小歯車12に噛合されている。これにより、はすば歯車14等を介してトルクが小歯車12の軸13に伝達され、一対の中歯車11,11及び一対の小歯車10,10を介してトルクが大歯車9に伝達されている。このように構成されているため、個々の小歯車10,10等にかかるトルクが半減されて、軽量且つコンパクトな動力伝達装置が達成されている。
【0004】
しかしながら、この図4に示す構成では、歯車列の製造公差等により、トルクが均等に分配できないといったことがある。そのため、このトルクを均等に分配する機構も提案されている。例えば、文献(Spilit Torque Transmission LoadShearing 出典:NASA TM-105884)に開示された均等分配装置がある。この分配装置では、図5に示すように、入力側の軸15に小はすば歯車16が設けられ、この小はすば歯車16に、一対の中はすば歯車17,17が噛合されている。この一対の中はすば歯車17,17の軸18,18には、各々、大歯車9に噛合する歯車19,19が外嵌され、これらの軸18,18は、軸方向移動自在に構成されている。これらの軸18,18は、その上端でバランスビーム20に連結されている。このバランスビーム20により、一方の軸18に発生するスラスト力が他方の軸18に発生するスラスト力とバランスされ、これにより、トルクが均等に分配されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示した動力分配装置では、トルクが分配された軸18,18が軸方向に移動するため、この軸18,18に外嵌された歯車19,19は、平歯車に限定され、より軽量化が可能なはすば歯車又はやまば歯車を用いることができないといった問題がある。
【0006】
また、図5に示すように、2つの可動部が設けられたバランスビーム20が必要であるなど、複雑な機構を必要とするといった問題がある。
【0007】
本発明の目的は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、軽量且つコンパクトでありながら、伝達トルクを均等に分配でき、しかも、はすば歯車等の軽量な歯車を使用することができると共に複雑な機構を必要としないヘリコプタの動力伝達機構を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の手段は、
エンジンの横方向に延びる出力軸から伝達される回転トルクをメインロータの上下方向に延びる駆動軸に伝達するヘリコプタの動力伝達装置であって、
前記メインロータの駆動軸に直結した大歯車と、
前記大歯車に噛合し、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケースに軸着され同径、同歯数を有する一対の第1及び第2の小歯車と、
前記第1の小歯車の上方に軸を介し連結され、前記ミッションケースに軸着された第1の大はすば歯車と、
前記第2の小歯車の下方に軸を介し連結され、前記第1の大はすば歯車に対し同径で同歯数を有するが、はすばの歯の傾斜方向が反対な、前記ミッションケースに軸着された第2の大はすば歯車と、
前記第1及び第2の小歯車間に配設され、前記ミッションケースに軸着され、外周にスプラインが設けられた、上下方向に延びる入力軸と、
前記入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒と、
前記外筒の上下両端部にそれぞれ固着されるとともに、前記第1及び第2の大はすば歯車に各々噛合した一対の第1及び第2の小はすば歯車と、
前記エンジンの出力軸から伝達される回転トルクを前記入力軸に伝達するかさ歯車と、
を備え、
前記外筒の移動によりトルクを均等に分配することを特徴としている。
【0009】
また、請求項2に記載した手段は、請求項1に記載したヘリコプタの動力伝達装置において、前記入力軸と前記外筒の内周間にボールを介装し、ボールスプラインとしたことを特徴としている。
【0010】
【作用】
請求項1では、上記のように構成されているため、入力軸に伝達されたトルクは、入力軸にスプライン嵌合している外筒を介して、一対の第1及び第2の小はすば歯車に伝達される。この一対の小はすば歯車から、第1及び第2の大はすば歯車に伝達され、さらに、第1及び第2の小歯車を介して、メインロータの駆動軸に直結した大歯車に伝達され、これにより、メインロータが駆動される。
【0011】
この際、外筒は、第1及び第2の小はすば歯車等により発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。第1及び第2の小はすば歯車等のトルクが均等に分配されている場合には、各々のスラスト力はバランス状態にあり、外筒の移動は生起されない。
【0012】
しかし、第1及び第2の小はすば歯車等のトルクの不等分配が生起されると、スラスト力のバランスが崩れ、スラスト力の差分に応じて外筒が移動される。外筒が移動すると、第1の大はすば歯車及び第1の小歯車の軸と、第2の大はすば歯車及び第2の小歯車の軸との間に、位相差が生起され、トルクが過大である側の位相は遅れ、逆にトルクが過少である側の位相は進む。このように、外筒は、スラスト力がバランスするような状態となるような位置に常時移動するように構成されており、これにより、軽量且つコンパクトでありながら、トルクを均等に分配できる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置について図面を参照しつつ説明する。
【0014】
先ず、図1,2を参照して第1の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置を説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図であり、図2は、本発明の第1の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の断面図である。
【0015】
図1に示すように、メインロータの上下方向に延びる駆動軸4には、大歯車9が直結されている。この大歯車9には、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケース30(図2)に軸着され同径、同歯数を有する一対の第1及び第2の小歯車31,32が噛合されている。これら大歯車9、第1及び第2の小歯車31,32は、互いに、平歯車、はすば歯車、又はやまば歯車のいずれであってもよい。図2に示したように、第1の小歯車31の軸33の上方には、第1の大はすば歯車35がミッションケース30に軸着されて固定されており、第2の小歯車32の軸34の下方には、第2の大はすば歯車36がミッションケース30に軸着されて固定されている。第1の大はすば歯車35は、第2の大はすば歯車36と同径、同歯数を有し、はすばの歯の傾斜方向が反対にされている。これにより、発生するスラスト力の方向がお互いに反対の向きにされている。
【0016】
一方、図2にも示すように、エンジンで発生した回転トルクが伝達される上下方向に延びる入力軸37がミッションケース30に軸着されている。この入力軸37の下端は、図1に示すかさ歯車38,39等を介して、エンジンの横方向に延びる出力軸39aに連結されている。この入力軸37の外周には、スプラインが設けられている。このスプラインが設けられた入力軸37には、この入力軸37と一体に回転しつつこの入力軸37に対してその軸方向に摺動する外筒40が軸方向(上下方向)に移動自在に嵌合され、これにより、外筒40は、歯車に発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。この外筒40の上下には、各々、第1及び第2の小はすば歯車41,42が固定され、各々、第1及び第2の大はすば歯車35,36に噛合されている。この第1の小はすば歯車41も、第2の小はすば歯車42と同径、同歯数を有し、はすばの歯の傾斜方向が反対にされている。これにより、発生するスラスト力の方向がお互いに反対の向きにされている。なお、大歯車9には、歯車43が噛合され、かさ歯車44,45を介してテールロータの駆動軸46に連結されている。
【0017】
第1の実施例では、以上のように構成されているため、エンジンからのトルクの伝達は、以下のようにしてなされる。入力軸37に伝達されたトルクは、入力軸37にスプライン嵌合している外筒40を介して、一対の第1及び第2の小はすば歯車41,42に伝達される。この一対の小はすば歯車41,42から、第1及び第2の大はすば歯車35,36に伝達され、さらに、第1及び第2の小歯車31、32を介して、メインロータの駆動軸4に直結した大歯車9に伝達され、これにより、メインロータが駆動される。
【0018】
ここで、外筒40は、第1及び第2の小はすば歯車41,42等により発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。第1及び第2の小はすば歯車41,42等のトルクが均等に分配されている場合には、各々のスラスト力はバランス状態にあり、外筒40の移動は生起されない。
【0019】
しかし、第1及び第2の小はすば歯車41,42等のトルクの不等分配が生起されると、スラスト力のバランスが崩れ、スラスト力の差分に応じて外筒40が移動される。外筒40が移動すると、第1の大はすば歯車35及び第1の小歯車31の軸33と、第2の大はすば歯車36及び第2の小歯車32の軸34との間に、位相差が生起され、トルクが過大である側の位相は遅れ、逆にトルクが過少である側の位相は進む。このように、外筒40は、スラスト力がバランスするような状態となるような位置に常時移動するように構成されており、これにより、軽量且つコンパクトでありながら、トルクを均等に分配できる。
【0020】
このように、第1の実施例では、第1及び第2の小はすば歯車41,42が取り付けられている外筒40のみが軸方向に移動するだけでトルクが分配されている。そのため、図5で説明した従来例に比べて、可動部分を1つ少なくでき、またバランスビームを必要としないので、機構を簡易にすることができる。また、トルクが分配される軸33,34を固定できるので、この軸33,34につながっている歯車31,32をはすば又はやまば歯車にすることができ、より軽量且つコンパクトな構成にすることができる。
【0021】
なお、入力軸37が2つ設けられている場合には、歯車31,32,35,36,41,42、軸33,34,37,及び外筒40からなる構成が2組設けられていればよい。
【0022】
次に、図3を参照して第2の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置を説明する。図3は、本発明の第2の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図である。
【0023】
第2の実施例では、図3に示すように、外筒40にボールスプラインが用いられている。すなわち、入力軸37は、この図3に示すようなスプライン軸であり、この入力軸37に外嵌された外筒40には、リテーナ47が設けられ、このリテーナ47の溝に、ボール48が保持されている。
【0024】
このように構成されているため、ボールスプラインは通常のスプラインに比べて軸との摩擦係数が約100分の1〜50分の1であり、摩擦係数が非常に小さい。そのため、この摩擦係数が大きい場合には、その分だけトルクが不等分配されるが、このように摩擦係数が非常に小さい場合には、トルクをより一層均等に分配することができる。そのため、この第2の実施例の構成は本発明に最適であり、また、スプライン軸の入力軸37に樹脂コーティグすれば、摩擦をより一層低減でき、トルクの分配をより一層均等にすることができる。
【0025】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されないのは勿論であり、種々変形可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、第1及び第2の小はすば歯車が取り付けられている外筒のみが軸方向に移動するだけでトルクが分配されている。そのため、従来例に比べて、可動部分を少なくでき、またバランスビームを必要としないので、機構を簡易にすることができる。また、トルクが分配される軸を固定できるので、この軸につながっている歯車をはすば又はやまば歯車にすることができ、より軽量且つコンパクトな構成にすることができる。すなわち、軽量且つコンパクトでありながら伝達トルクを均等に分配でき、しかも、はすば歯車等の軽量な歯車を使用することができると共に複雑な機構を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の断面図。
【図3】本発明の第2の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図4】従来の一例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図5】従来の別例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図6】ヘリコプタの概略構成図。
【符号の説明】
4 メインロータの上下方向に延びる駆動軸
9 大歯車
31,32 第1及び第2の小歯車
35,36 ミッションケースに軸着された第1及び第2の大はすば歯車
37 上下方向に延びる入力軸
39a エンジンの横方向に延びる出力軸
40 入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒
41,42 第1及び第2の小はすば歯車
Claims (2)
- エンジンの横方向に延びる出力軸から伝達される回転トルクをメインロータの上下方向に延びる駆動軸に伝達するヘリコプタの動力伝達装置であって、
前記メインロータの駆動軸に直結した大歯車と、
前記大歯車に噛合し、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケースに軸着され同径、同歯数を有する一対の第1及び第2の小歯車と、
前記第1の小歯車の上方に軸を介し連結され、前記ミッションケースに軸着された第1の大はすば歯車と、
前記第2の小歯車の下方に軸を介し連結され、前記第1の大はすば歯車に対し同径で同歯数を有するが、はすばの歯の傾斜方向が反対な、前記ミッションケースに軸着された第2の大はすば歯車と、
前記第1及び第2の小歯車間に配設され、前記ミッションケースに軸着され、外周にスプラインが設けられた、上下方向に延びる入力軸と、
前記入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒と、
前記外筒の上下両端部にそれぞれ固着されるとともに、前記第1及び第2の大はすば歯車に各々噛合した一対の第1及び第2の小はすば歯車と、
前記エンジンの出力軸から伝達される回転トルクを前記入力軸に伝達するかさ歯車と、
を備え、
前記外筒の移動によりトルクを均等に分配することを特徴とするヘリコプタの動力伝達装置。 - 前記入力軸と前記外筒の内周間にボールを介装し、ボールスプラインとしたことを特徴とする請求項1に記載のヘリコプタの動力伝達装置。
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