JP6118460B2 - ピッチ制御組立体 - Google Patents
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Description
本発明は、プロペラブレードのピッチを調整するためのピッチ制御組立体に関する。
現代のプロペラ組立体は、スラスト送出の効率を最適化するため、ピッチ制御ユニット(PCU:pitch control unit)によってブレードピッチを変化させる手段を有する場合がある。こうして、プロペラは、離陸から巡航に至る上昇まで最適スラストを与えるため、飛行中にピッチを変化させるように設計することができる。ピッチ角度を変化させることは、航空機速度が変化するときに、航空機が、プロペラブレードに関して最適な迎角又は最大の揚力対抗力比を維持することを可能にすることができる。
一態様において、本発明の一実施形態は、プロペラブレードのピッチを調整するためのピッチ制御組立体に関し、ピッチ制御組立体は、ハウジング内に位置付けられた複数の制御弁及び対応する液圧ラインを有する、ハウジングを備えるピッチ制御ユニットと、ハウジング内に位置付けられた一連のコイルを含むブレード角度ユニットと、ハウジングに搭載され、かつ、一連のコイル内に位置付けられた少なくとも一部分及びピッチ制御ユニットの液圧ラインに流体結合された複数の液圧ラインを有する、トランスファベアリングと、トランスファベアリングの少なくとも一部分を軸方向に受取りかつ少なくとも一部分に対して軸方向に可動であるトランスファチューブと、トランスファチューブによって保持され、ブレード角度ユニット内に位置付けられた磁気コアスリーブとを含み、プロペラのピッチ角度は、制御弁の作動に応答して液圧ラインを通して供給される作動液に応答して、トランスファベアリングに対してトランスファチューブを軸方向に移動させることによって制御することができ、ブレード角度ユニットは、一連のコイル内での磁気コアスリーブの対応する軸方向運動を検知し、ブレード角度運動の量を示す出力を提供する。
図1は、それぞれがハブ12及び複数のブレード14を有する複数のプロペラ組立体10を有する航空機8を示す。航空機の一例が示されたが、任意の適した航空機が本明細書で述べる本発明の実施形態を利用することができることが理解されるであろう。図2は、示すハブ及び単一ブレードだけを有するプロペラ組立体を概略的に示す。図1に示すように複数の円周方向に離間したブレード14をハブ12内で支持することができるが、明確にするため残りの図において1つのブレードだけが示される。図3に示すように、ハブ12及び複数のブレード14は、ドライブシャフト22及びギアボックス24を通して、エンジン20等の適した推進プラントに動作可能に結合することができる。示すように、プロペラ組立体10は、プロペラギアボックス24上に搭載することができる。アクセサリギアボックス26及び発電機28はまた、プロペラ組立体10及びピッチ制御ユニット30に隣接して位置付けられるものとして示される。
各ブレード14は、ピッチ制御ユニット(PCU)30の制御下でプロペラ組立体10の回転中にピッチについて調整可能であるとすることができる。従来技術のPCU30は図3に概略的に含まれる。液圧ラインは、ギアボックス24の背部に搭載されたPCU30から液圧トランスファチューブ配置構成32に沿って向けることができる。PCU30は、液圧トランスファベアリング34及びブレード角度ユニット36を収容する。慣例的に、液圧トランスファベアリング34及びブレード角度ユニット36は、直列に配置され、かなりのユニット長をもたらす。PCU30はまた、幾つかの制御弁38を含むことができ、制御弁38は、作動液が液圧トランスファチューブ配置構成32を通してピストンエンドキャップ40の複数の部分まで搬送されることを可能にすることができる。
ピストンエンドキャップ40はピストン42を収容し、ピストン42は、ピストンエンドキャップ40に作動液が導入される場所に応じて移動することができる。例えば、作動液がピストンエンドキャップ40の第1の部分44に導入される場合、ピストン42は、ファインピッチ方向に向かって移動し、ブレード14のピッチを減少させる。逆に、作動液がピストンエンドキャップ40の第2の部分46に導入される場合、ピストン42は、コースピッチ方向に向かって移動し、ブレード14のピッチを増加させる。ピストン42が移動するにつれて、プロペラハブ12は、前後に移動し、プロペラハブ12に取付けられたブレード14のピッチが移動する。
図4により明瞭に示すように、従来技術のプロペラPCU30は、液圧トランスファベアリング34及びブレード角度ユニット36を直列に収容する。PCU30は、液圧トランスファベアリング34及びブレード角度ユニット36の少なくとも一部分の周りに延在するハウジング50を含むことができる。従来のPCU30は、長さが約14インチであるとすることができる。液圧ライン52は、ハウジング50内に含むことができ、液圧トランスファベアリング34内で液圧ライン54に流体結合することができる。ブレード角度ユニット36は、一連のコイル60を含むことができ、一連のコイル60は、液圧トランスファベアリング34の少なくとも一部分上に位置付けられる磁気コアスリーブ62を測定することができる。こうして、ブレード角度ユニット36は、液圧トランスファベアリング34の端の軸方向位置を測定することができ、プロペラブレード角度をその位置から計算することができる。
図5は、シーケンシャルに配列された従来技術のPCU30と違って、比較的コンパクトな長さを提供する本発明によるピッチ制御組立体(PCU)100の一実施形態を示す。図5の断面図に見られるように、ピッチ制御組立体100は、ハウジング104を有するピッチ制御ユニット102を含み、複数の制御弁106及び対応する液圧ライン108がハウジング104内に位置付けられる。ブレード角度ユニット110は、ハウジング104内に位置付けられた一連のコイル112を含むことができる。一連のコイル112の少なくとも一部分をハウジング104内に位置付けることができ、一連のコイル112全体をハウジング104内に位置付けることを含む。
トランスファベアリング120は、ハウジング104に搭載することができ、トランスファチューブ140内に位置付けられた少なくとも一部分を有する。トランスファベアリング120内の複数の液圧ライン122は、ピッチ制御ユニット102の液圧ライン108に流体結合することができる。
ハウジング104内の液圧ライン108及びトランスファベアリング120内の液圧ライン122は、少なくとも、ファイン液圧ライン及びコース液圧ラインを含むことができる。示す例において、航空機8が地上にいるときにブレード14のピッチを減少させるための地上ファイン液圧ライン、航空機8が飛行中であるときにブレード14のピッチを減少させるための飛行ファイン液圧ライン、及びブレード14のピッチを増加させるためのコース液圧ラインが含まれている。
トランスファベアリング120は、任意の適した方法で形成することができ、トランスファベアリング120がマンドレル124を含むことができることを含む。トランスファベアリング120の液圧ラインは、マンドレル124の内部に位置付けることができる。マンドレル124は、トランスファベアリング120をハウジング104に搭載するため、ハウジング104に搭載された一端126を有することができる。非制限的な例として、軸方向調整器128は、マンドレル124をハウジング104に搭載して、マンドレル124及びハウジング104の相対的な軸方向運動を可能にすることができる。これは、従来の方法よりずっと速い、迅速でかつ簡単なプロペラリギング特徴を提供することができ、プロペラリギング特徴は、プロペラスピナ及びピッチ変更ピストンエンドキャップの取外しを含みかつずっと長い期間を必要とする調整手順によって達成される。更なる例として、軸方向調整器128は、ハウジング104に対してマンドレル124をロックするため、ハウジング104内の開口130を通過するマンドレル124上のねじ山付き端部、及び、ねじ山付き端部上にねじ込まれるロックナット132を含むことができる。マンドレル124が平滑端を含むものとして示されるが、マンドレル124の端126がねじ山付きである場合があることが理解されるであろう。
トランスファチューブ140は、トランスファベアリング120の少なくとも一部分を軸方向に受取りかつ少なくとも一部分に対して軸方向に可動であることができる。トランスファチューブ140は、マンドレル124の周りに回転すると共に併進することができる。より具体的には、トランスファチューブ140の軸方向運動は、トランスファチューブ140の回転をもたらすことができる。磁気コアスリーブ150は、トランスファチューブ140によって保持することができ、一連のコイル112内に位置付けることができる。磁気コアスリーブ150は、任意の適した方法でトランスファチューブ140によって保持することができ、磁気コアスリーブ150がトランスファチューブ140の一部分に嵌合することができることを含む。そのため、磁気コアスリーブ150はトランスファチューブ140と共に移動する。示すように、トランスファベアリング120、トランスファチューブ140、及び磁気コアスリーブ150のそれぞれの少なくとも一部分を一連のコイル112内に位置付けることができる。磁気コアスリーブ150全体は、トランスファチューブ140の運動の作動時軸方向範囲全体にわたって一連のコイル112内に位置付けることができることが企図される。液圧ライン152は、トランスファチューブ140内に含まれ、流体をプロペラ組立体のピストンエンドキャップに提供することができる。
作動中、プロペラのピッチ角度は、制御弁106の作動に応答して液圧ライン108、122、及び152を通して供給される流体に応答して、トランスファベアリング120に対してトランスファチューブ140を軸方向に移動させることによって制御することができ、ブレード角度ユニット110は、一連のコイル112内での磁気コアスリーブ150の対応する軸方向運動を検知し、ブレード角度運動の量を示す出力を提供する。より具体的には、一連のコイル112は、トランスファチューブ140上に搭載された磁気コアスリーブ150を測定することができる。こうして、ブレード角度ユニット110は、トランスファチューブ140の端部の軸方向位置を測定することができ、プロペラブレード角度をその位置から計算することができる。こうして、フィードバック特徴を、端部上に置く代わりに、トランスファチューブ140の周りに位置決めすることができ、それにより、ピッチ制御組立体100の長さは、従来のPCUと比較してほぼ半分になる。ピッチ制御組立体100を、プロペラギアボックスに隣接して位置付けることができ、また、先に述べたプロペラ組立体を含む任意の適したプロペラ組立体に組込むことができることが理解されるであろう。図6は、例示のために先に述べたプロペラ組立体に組込まれるピッチ制御組立体を示す。そのため、作動中、流体は、液圧ライン108、122、及び152を通して提供することができ、それにより、作動液が、ピストンエンドキャップ40の第1の部分44に導入され、ピストン42がファインピッチ方向に向かって移動し、ブレード14のピッチを減少させる、又は、作動液が、ピストンエンドキャップ40の第2の部分46に導入され、ピストン42がコースピッチ方向に向かって移動し、ブレード14のピッチを増加させる。ピストン42が移動するにつれて、トランスファチューブ140は、マンドレル124の周りで軸方向に同じ方向に移動する。
図6に同様に見られるように、ピッチ制御組立体100の長さは、従来技術のユニットの長さよりずっと短く、長さが約8インチであるとすることができる。これは、より大型の発電機28がナセルに含まれることを可能にする。これは、推進システムによって生成されるより多くの電力を航空機が必要としているため、有益であることを立証することができる。こうした増加は、普通ならエンジンナセル内で対処することが難しい場合がある。
上述した実施形態は、組立体の長さが従来のユニットよりずっと短いことを含む種々の利益を可能にし、システムの設置及び重量の点でかなりの利点を提供する。従来のPCUと比較すると、本発明の実施形態は、電磁ブレード角度ユニットコイルが、反転された液圧トランスファベアリングの周りに配置されることを可能にし、組立体の長さを約半分にする。ピッチ制御組立体が強烈な振動場を受けるため、より短い長さが、振動を受けにくいためこの環境により適しており、また、信頼性の増加をもたらす。更に、本発明の実施形態はまた、リギング用の迅速な外部アクセスを実施形態が可能にするため、液圧トランスファベアリングリギング手順を劇的に減少させ、メンテナンスコストを大幅に減少させる。現代のプロペラシステムは、プロペラリギング調整器をプロペラの前部のプロペラクロスヘッド上に位置付け、そのことは、プロペラスピナ及びピストンエンドキャップがアクセスのために取外されることを必要とする。本発明の実施形態は、リギングがピッチ制御ユニットの端部で引受けられることを可能にし、簡単な外部調整を提供する。
この書面による説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、また同様に、任意のデバイス又はシステムを作り使用すること、及び、組込まれる任意の方法を実施することを含む、本発明を当業者が実施することを可能にするために例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。こうした他の例は、特許請求の範囲の逐語的言語と異ならない構造的要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の逐語的言語と非実質的相違を有する等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図される。
8 航空機
10 プロペラ組立体
12 ハブ
14 ブレード
20 エンジン
22 ドライブシャフト
24 ギアボックス
26 アクセサリギアボックス
28 発電機
30 ピッチ制御ユニット
32 液圧トランスファチューブ配置構成
34 液圧トランスファベアリング
36 ブレード角度ユニット
38 制御弁
40 ピストンエンドキャップ
42 ピストン
44 第1の部分
46 第2の部分
50 ハウジング
52 液圧ライン
54 液圧ライン
60 一連のコイル
62 磁気コアスリーブ
100 ピッチ制御組立体(PCU)
102 ピッチ制御ユニット
104 ハウジング
106 制御弁
108 液圧ライン
110 ブレード角度ユニット
112 コイル
120 トランスファベアリング
122 液圧ライン
124 マンドレル
126 一端
128 軸方向調整器
130 開口
132 ロックナット
140 トランスファチューブ
150 磁気コアスリーブ
152 液圧ライン
10 プロペラ組立体
12 ハブ
14 ブレード
20 エンジン
22 ドライブシャフト
24 ギアボックス
26 アクセサリギアボックス
28 発電機
30 ピッチ制御ユニット
32 液圧トランスファチューブ配置構成
34 液圧トランスファベアリング
36 ブレード角度ユニット
38 制御弁
40 ピストンエンドキャップ
42 ピストン
44 第1の部分
46 第2の部分
50 ハウジング
52 液圧ライン
54 液圧ライン
60 一連のコイル
62 磁気コアスリーブ
100 ピッチ制御組立体(PCU)
102 ピッチ制御ユニット
104 ハウジング
106 制御弁
108 液圧ライン
110 ブレード角度ユニット
112 コイル
120 トランスファベアリング
122 液圧ライン
124 マンドレル
126 一端
128 軸方向調整器
130 開口
132 ロックナット
140 トランスファチューブ
150 磁気コアスリーブ
152 液圧ライン
Claims (12)
- プロペラブレードのピッチを調整するためのピッチ制御組立体(100)であって、
ハウジング(104)内に位置付けられた複数の制御弁(106)及び対応する液圧ライン(108)を有する、ハウジング(104)を備えるピッチ制御ユニットと、
前記ハウジング(104)内に位置付けられた一連のコイル(60)を備えるブレード角度ユニット(110)と、
前記ハウジング(104)に搭載され、かつ、前記一連のコイル(60)内に位置付けられた少なくとも一部分及び前記ピッチ制御ユニットの前記液圧ライン(122)に流体結合された複数の液圧ライン(122)を有する、トランスファベアリング(120)と、
前記トランスファベアリング(120)の少なくとも一部分を軸方向に受取りかつ前記少なくとも一部分に対して軸方向に可動であるトランスファチューブ(140)と、
前記トランスファチューブ(140)によって保持され、前記ブレード角度ユニット(110)内に位置付けられた磁気コアスリーブ(150)とを備え、
プロペラのピッチ角度は、前記制御弁(106)の作動に応答して前記液圧ライン(122)を通して供給される流体に応答して、前記トランスファベアリング(120)に対して前記トランスファチューブ(140)を軸方向に移動させることによって制御することができ、前記ブレード角度ユニット(110)は、前記一連のコイル内での前記磁気コアスリーブ(150)の対応する軸方向運動を検知し、ブレード角度運動の量を示す出力を提供する、ピッチ制御組立体(100)。 - 前記トランスファベアリング(120)は、前記トランスファベアリング(120)を前記ハウジング(104)に搭載するため、前記ハウジング(104)に搭載された一端を有するマンドレルを備える、請求項1記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記マンドレル及び前記ハウジング(104)の相対的な軸方向運動を可能にするため、前記マンドレルを前記ハウジング(104)に搭載する軸方向調整器を更に備える、請求項2記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記軸方向調整器は、前記ハウジング(104)に対して前記マンドレルをロックするため、前記ハウジング内の開口を通過する前記マンドレル上のねじ山付き端部、及び、前記ねじ山付き端部上にねじ込まれるロックナットを備える、請求項3記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記トランスファベアリング(120)の前記液圧ライン(122)は前記マンドレルの内部の位置付けられる、請求項2乃至4のいずれか1項記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記トランスファベアリング(120)、前記トランスファチューブ(140)、及び前記磁気コアスリーブ(150)のそれぞれの少なくとも一部分は前記一連のコイル(60)内に位置付けされる、請求項1乃至5のいずれか1項記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記一連のコイル(60)の少なくとも一部分は前記ハウジング(104)内に位置付けられる、請求項6記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記一連のコイル(60)全体は前記ハウジング(104)内に位置付けられる、請求項7記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記磁気コアスリーブ(150)全体は、前記トランスファチューブ(140)の運動の作動時軸方向範囲全体にわたって前記一連のコイル(60)内に位置付けられる、請求項8記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記液圧ライン(108,122)は、少なくとも、ファイン液圧ライン及びコース液圧ラインを備える、請求項1乃至9のいずれか1項記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記液圧ライン(108,122)は、地上ファイン液圧ライン、飛行ファイン液圧ライン、及びコース液圧ラインを備える、請求項10記載のピッチ制御組立体(100)。
- 前記トランスファチューブ(140)の前記軸方向運動は前記トランスファチューブ(140)の回転をもたらす、請求項1乃至11のいずれか1項記載のピッチ制御組立体(100)。
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