JPS582119B2 - カイテンヨクシキコウクウキノロ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転翼式航空機のロークの改良に関する。

回転翼装置、特にヘリコプタのロータの分野における研
究は主さして、このロータのボスの二、三の部材の簡単
化と、継手部分における玉軸受、ニ一ドル軸受またはコ
ロ軸受をなくすことによって、点検間隔を短縮すると共
に、羽根の回転による大きな遠心力を受けながらロータ
の作動に必要な運動を行なう機素の耐用年数を増大する
ことに向けられている。

金属または補強されたプラスチック材料から成り、各羽
根を担持するアームのたわみ性によって羽根の羽ばたき
運動と抗力運動ならびに二、三の場合には羽根の角度変
更運動を可能にするボスは知られている。

アームは大きな交互応力を受けるので、ロータの良い機
能をつるために必要なたわみ性と、耐用年数を過度に制
限しない程度に低い動力学的応力水準とを満足に妥協さ
せることは困難である。

また、ひずみによって変形することのできるエラストマ
の軸受から成る継手によって羽根の羽ばたき運動、抗力
運動ならびにピッチ変換運動を行ないうる金属ロータ構
造も知られている。

しかしながら、これらの軸受は曲げ応力を受けるだけで
なく、引張り応力をも受けるので、その受ける大きな応
力が耐用年数に対して有害であり、またこの種の軸受を
最小限度の質量と容積で用いることが困難である。

本発明の目的は、前記のような従来装置が有する諸問題
を解決し、羽根の遠心力をボスに伝え、羽根のピッチ変
換および羽根の羽ばたきを可能にし、かつ耐用年数を増
大できる回転翼式航空機のロー夕を提供することにある
。

星形ボスが各羽根について、この星形の面において１つ
づつの平らな連接アームを担持し、このアームは前記の
面に対して垂直方向にたわみ性であるようにした本発明
のロータは、各羽根がその内側末端に、ボスの方に向け
られたヨークを担持し、このヨークの両枝は対応のアー
ムの平面部をはさみ込み、羽根とアームとの連接は、一
方においては、ヨークの枝の両端の間にはさまれた球形
止め部材とアーム基部のボスの中に設けられた開口の外
側ヘリとによって行なわれ、また他方においてはアーム
の外側末端とヨークの底部との滑動、回転共働によって
行なわれるようにしたものである。

この球形止め部材は羽根の遠心力をボスに伝え、また羽
根のピッチ変換を可能にし、また最後に羽根の羽ばたき
を可能にする。

好ましくは、前記の球形止め部材は、剛性とエラストマ
層と加硫によって組立た堆積物から成る。

これらの層は、羽根がアームの曲げによって羽ばたく際
にその枢転の中心となる架空中心にほぼ対応する中心を
有する球の一部を成している。

前記アーム末端とヨーク底部との滑動一回転共働は、ア
ームの末端を円筒形先端部の形に形成し、これをヨーク
の底部に作られた穴の中にリングを介して係合させ、こ
のリングが玉継手の中を滑動し、この玉継手の外輪が前
記の孔の中にはめ合わされるようにして行なうのが望ま
しい。

最後に、弾性−緩衝装置によって連結を完了する。

この緩衝装置の一端はヨークに連接した突起部に固着さ
れ、また他端は羽根の逃げのへりに固着される。

この装置は周波数アダプタの役割を果し、ロータ中の過
度の振動ならびに応力を生じる共鳴を防止するため、こ
のロー夕の正規の回転速度に対して、羽根の抗力におけ
る自然振動モードの分布を最適化することができる。

更に詳しく述べるならば、初期の抗力振動モードを飛行
中のロータの回転速度より明白に下方に移動させ、しか
もこのためにアームをその面の中においてたわませる必
要がない。

このことは羽ばたき中のアームの最適たわみ性をうるよ
うにこのアームの形状ならびに抵抗性を最適化すること
ができる。

ボスの中において抗力において交替する運動に対する機
械的制限を設けて、弾性一緩衝装置を破壊するような過
度の振幅のせん断応力がこの緩衝装置に偶然にかけられ
ることを防止するため、本発明の好ましい実施の態様に
おいては、羽根をボスに連接するヨークは２枚の平行プ
レートを備え、これらのプレートは羽根の基部を剛性的
にはさみ込み、また粘弾性物質を介して、たわみ性アー
ムの末端に載置された滑動玉継手を挾持する。

この場合好ましくは滑動玉継手は対向平行面を有するケ
ーシングの中に閉じ込められまた粘弾性物質はヨークの
側板と前記ケーシングの外側面との間に介在された２枚
のプレートの形で配分される。

このようにして羽根の角度移動は回転子の面の中におい
てのみ行なわれ、粘弾性物質は羽根を平均位置に保持す
る戻し力と、またこの羽根の抗力方向における振動の減
衰作用とを行なう。

ヨークを成す２枚のプレートは粘弾性物質を適当に圧縮
するように、スペーサによって組立てられ、また羽根は
この同じ２枚のプレートボスの反対側へりに、２本の軸
によって固定され、これら２本の軸はボスの軸線から等
距離にあり、一方の軸は取りはずすことができこの場合
他方の軸は羽根を折りたたむための軸を成し、このよう
にしてロー夕を備えた回転航空機の移送中その容積を減
少し、またはこの種の航空機を最小限空間の中に格納す
ることができる。

最後１ｃ、これらのスペーサの一方に羽根の角度制御レ
バーを支承させ、このレバーによって羽根の作動部に対
して直接のピッチ制御操作を行なうことができる。

本発明によれば、羽根によって生ずる遠心力はスリーブ
と止め部材を介してボスの中心部に作用し、たわみ性ア
ームの羽ばたきを可能にし、また、止め部材の弾性層の
ひずみによって羽根の角度移動を容易にすることができ
る。

以下本発明を図面に示す実施例によって詳細に説明する
。

第１図と第２図に示す本発明の実施例は３羽根ロータに
関するものであって、ロータボス１は主として、ガラス
繊維から成る平らな星形部材から成り、この部材は熱硬
化性樹脂によって被覆され、またロータの担持する羽根
と同数のアーム２を有する。

これらのアーム２は三角形であって、円筒形先端部３で
終わっている。

またこれらのアーム２の外側たわみ部２ａはその幅が中
心部に対してだんだんに細くなっており、この中心部は
孔５を備え、これらの孔が冠状に配置されたボルト７に
よって、星形部分を支柱状の垂直軸６の上部と連接して
いる。

各アームの基部であって垂直軸の固定部分の近く，すな
わち星形部材の厚い部分に、長方形の開口８が備えられ
ている。

各アームの外側たわみ部２ａは金属製のスリーブ９の中
に配置され、このスリーブのボス側の円筒部は切り込み
を有して、ヨーク１０の上下の枝を成し、これらの枝が
外側たわみ部２ａの平らたい部分を取り囲んでいる。

ヨークのこれらの枝はボス側において、内向きショルダ
１１と、外向き部分フランジ１２とに終わっている。

外側たわみ部２ａに対するスリーブ９の固定は止め部材
１３によって行なわれる。

この止め部材１３は剛性金属層とエラストマ一層とを交
互に重ね合わせて成る。

これらの層を加硫によって組立て、球の形の一部の形と
し、この球の中心がボス側にあるようにする。

この止め部材１３は開口８の中に配置され、スリーブ９
のショルダ１１の中間に介在させられ、これらのショル
ダに対して止め部材１３は当接部材１４とボルト１４ａ
によって固定されている。

また開口８の外側へりに対して止め部材１３が盆状部材
１５によって当接し、この部材１５の２個の外向き突起
１５ａが開口８の外側ヘリを締めつけるようにしている
。

外側たわみ部２ａの円筒形先端部３は、スリーブ９の末
端内側に作られた穴の中にリング１６によって係合させ
られ、このリング１６は、好ましくは自動潤滑型の玉継
手１７の中を滑動し、この軸受の外輪１７ａが前記の孔
の中にはめあわされている。

このスリーブ９は外側においてヨークで終わり、このヨ
ークは耐摩性のリング２０内を通る軸１９によって羽根
１８を固定する。

前記のリング２０は羽根１８の基部に設けられた孔、な
らびに羽根基部の外側面とキャップの内側面との間に介
在された２個の止め座金２１と連接している。

スリーブ９はまた側面に１個の突起２２を有しこの突起
は、弾性緩衝装置としてのダンパ２３の一端が固定され
るヨークを成し、このダンパ２３の他端は羽根１８の逃
げ２４のへりに連接されている。

このようなスリーブ９と羽根１８の間の緩衝された弾性
連接組立体は粘弾性物質、すなわち受けるエネルギーの
一部を弾性的に復元し残分を吸収する物質を含んでいる
。

この組立体は、羽根の回転面においてボスに対する羽根
の一定限度の回転自由を支えると共に、羽根の中立位置
の片側における移動度に比例した力をもって羽根をこの
中立位置にたえず戻し、この戻し作用は高い緩衝率をも
って行なわれる。

このような羽根とボスの連接法は、大低の場合には、羽
根の抗力における初期自然振動周波数がロータ公称速度
よりも多いので適当であるが、羽根の抗力における自然
振動周波数がロータの公称速度を超えた場合には、羽根
１８とスリーブ９の間の連接が剛性となる（第３図参照
）。

部分フランジ１２の上にボルト（図示せず）によってレ
バー２５が固着され、このレバーはヘリコプターの飛行
制度制御装置に連接し、羽根１８の角度を制御すること
ができる。

この実施例においては、羽根から生じる遠心力はスリー
ブ９と止め部材１３を介してボスの中心部の中にとられ
、外側たわみ部２ａには関係しないので、外側たわみ部
２ａは羽根の羽ばたきたわみに対して最もよく対応する
ように設計することができる。

この羽ばたきたわみに対して、各羽根は止め蔀材１３の
球の中心を中心として枢転する。

止め部材１３の弾性層のひずみによって、この止め部材
は羽根角度の変動を可能にし、この場合止め部材の剛性
層の各球形部が相互にすべて少し回転する。

第３図と第４図は、２羽根ロータの場合に本発明の
改良をほどこしたボスの他の実施例を示している。

外側たわみ部２ａ、スリーブ９、止め部材１３、円筒形
先端部３、リング１６、玉継手１７は第１図と第２図に
示したものと同様であるｄしかしながら、支柱上のボス
の固定法は“シーソー”型である。

すなわち支柱に対して直角の軸線を有する継手２９をボ
スの上に備え、ロータ全体を支柱に対して揺動させるこ
とができる。

この継手は遠心力を受けないので、２個の二一ドル軸受
または２個の自動潤滑リング、またはたとえば成層型の
２個の弾性変形円筒軸受からなるようにすることができ
る。

各羽根１８とスリーブ９との連接は（第３図）は複式ヨ
ーク２６と２本の軸２７によって行なわれ、これによっ
て羽根とスリーブ９の完全な連接を行なうことができる
。

第５図と第６図に示す実施例においては、この場合にも
ボス１は、熱硬化性樹脂で被覆されたガラス繊維から成
る平らな量状部材で構成される。

ロータの羽根１８と同数のアーム２を備えている。

これらのアームは三角形であって、外側たわみ部２ａを
有し、またアームの基部には開口８を備え、またアーム
の正常厚さの自由端は支承部材３５の中に係合し、この
支承部材から円筒形先端部３６が延びている。

アーム２と羽根１８の連接は、ヨーク３７によって行な
われる。

このヨークは第７図に詳細に示しているように、スリー
ブを構成する２枚のプレート３８と３９との間にスペー
サ４０を挾持したうえでボルト４１で固定することによ
って構成されている。

プレート３８は３９と同様羽根の側において厚くなって
、第２ヨークを成し、このヨークの側板４２は２個づつ
並んで合計４個の孔４３を有し、この穴は、羽根１８の
保持軸４５を受けるためのソケット４４を備えている。

図に示すように、２本の軸４５の一方はヘヤピン状部材
４６を備え、それによって云の軸を引き抜いて、周知の
ようにして羽根を残した軸を中心として枢転させること
ができる（第５図において鎖線で示す）。

上下のプレート３８，３９はボスの側においてヨークの
２本の枝４７を成し、これらの枝が各アームの外側たわ
み部２ａを取り囲んでいる。

ヨーク３７をたわみ性アーム２の上に固定するには球形
止め部材４８を介して行ない、この止め部材は前述と同
様に球形の金属層とエラストマ一層とを交互に重ねて成
り、この止め部材は開口８の中において、その当接部材
４８ａ（ヨーク４７の末端に対してボルト６６によって
固定されている部材）と凹面支承軸受４８ｂ（開口８の
外側へりに対してボルト６７によって固定されてる部材
）との間に配置されている。

各アームの外側たわみ部２ａは止め部材４８を超えて位
置しているので、止め部材の中心は第１〜３図の場合の
ようにボスの軸線側になく、アームの末端側にある。

他方において円筒形先端部３６は玉継手４９の中に係合
し、この玉継手４９はこれを取り囲む球形軸受金５１を
介してケーシング５０の中に配置されている。

唇形の継手５２がケーシング５０と円筒形先端部３６と
の中間に配置されて、玉継手４９を入れたケーシング５
０のキャビテイを閉じている。

このケーシング５０を上下のプレート３８，３９の中間
に、直接に弾性緩衝装置が介在させられる。

この装置は２枚のプレート５３から成りこのプレートは
ほぼ正方形であって、大きなコワサと、高い変形残留率
とを有するシリコーンエラストマーから成る。

この種の物質は粘弾劾果を有し、すなわち緩衝をともな
う戻し作用を有する。

各弾性プレート５３は、各プレート３８．３９の側にお
いては側板５４と加硫によって接着され、またケーシン
グ５０の側においてはキャップ５５に接着させられてい
る。

このキャップ５５はその外周に沿って上ぞりへり５６を
有し、ケーシング５０の外側面上にすり合わされている
。

この組立体全体はプレート３８と３９のボルト締めによ
って保持されている。

このようなエラストマープレート５３は、その弾性によ
る戻しばね作用と、その残留率による緩衝作用とを行な
い、一方においては、羽根の抗力における初期振動周波
数を大幅に低下させて、この周波数をロータの公称速度
の０．６倍前後の値にすることができ、また他方におい
て、ロータの始動および停止に際して抗力共鳴に対応す
る回転速度を超えるのに必要な減衰作用をもたらし、し
かもこれは羽根および羽根をボスに取りつける部材の中
に過度の動力学的応力を生じることなく行なわれ、また
最後に飛行中に、周囲空気の中での運動による応力の変
動に基づく共鳴現象を除去することができる。

このように羽根保持組立体の内部に弾性緩衝装置を載置
する方法は重量の観点から、従って原価の観点から有利
である。

なぜならば周波数アダプタとして働く部材の側板として
役立つのは、この場合側板３８．３９と玉継手を入れた
ケーシング５０であって、従来のこの種の構造において
見られるように他の部材、特にレバーを用いる必要がな
い。

この装置のもう１つの利点は、ロータ面におけるたわみ
性アームの外側たわみ部２ａに対するヨーク４７の角度
ぶれが、上下のプレート３８，３９を連結するスペーサ
４０に対してケーシング５０の側面が当接することによ
って機械的に制限されることにある。

このようにして、たとえば口−タの非常に急激な制御ま
たは加速によって、羽根の基部に対する応力または抗力
モーメントが偶然に急増しても、この弾性緩衝装置を破
壊するおそれはない。

実際に、この機械的止め部材によって許される緩衝装置
のぶれは、この機械的止め部材の抵抗限度以下の価に減
少させられる。

羽根の前へり側にある一方のスペーサ４０はたわみ性ア
ーム２に沿って延びて、ピツチレバー５７を成している
。

このレバー５７の自由端にはリンク５８および軸５９の
ごとき連接手段を備え、ヘリコプタのロータのピッチ制
御装置に接続したコネクテイングロツドを取りつけるこ
とができる。

ピツチレバー５７の長さは、このレバーの上にコネクテ
イングロツドを枢着する中心６９が、羽根の軸線に対し
て直角に球形止め部材４８の中心を通る重線上にほぼ位
置するように定められる。

このようにして、ロータの作動中のたわみ性アーム２の
羽ばたき運動はピツチレバーの制御点の位置に対して影
響を与えることなく、従って羽根の寄生的運動を生じな
い。

前述の構造に対するこの構造のもう１つの利点は、制御
応力を直接に羽根そのものに伝えることにある。

これによって寄生的変形を最小限にすることができる。

またこの構造はヨーク３７の枝４７の幅を減少すること
ができ、ヨークの枝は制御によってねじれを受けること
なく、羽根の遠心作用によって引張り応力を受けるにす
ぎない。

本発明は回転翼を有するすべての航空機、特にヘリコプ
タに適用される。

本発明の実施の態様をまとめて説明すれば次のとうりで
ある。

１）特許請求の範囲によるロータにおいて、ボス２は樹
脂で固めたガラス繊維から成り、外側たわみ部２ａは外
側末端に向うに従ってボス本体よりも薄くなり、またボ
スの厚い部分の中に開口８が設けられているようにした
ロータ。

２）特許請求の範囲によるロータにおいて、各アームは
放射方向の円筒形末端部３−３６で終わり、この末端部
は玉継手１７−４９の孔の中に滑動自在に係合し、この
玉継手は外輪１７ａ−５１の中に載置され、この外輪は
羽根のヨーク１０−３７によって担持されるようにした
ロータ。

３）特許請求の範囲によるロータにおいて、羽根のヨー
タは、互に対向する切欠きを末端に備えたスリーブ９で
あって、このスリーブ末端の内向きショルダに対して止
め部材１３が当接し、またスリーブ末端の外向きフラン
ジ１２に対してピッチ制御レバー２５が固着されている
ようにしたロータ。

４）特許請求の範囲によるロータにおいて、羽根とロー
タの連接ヨーク３７は２枚の平行な剛性プレート３８−
３９を有し、これらのプレートは羽根１８の基部を剛性
的に挾持し、また、たわみ性アームの末端に載置された
滑動玉継手３６−４９を、粘弾性物質層５３を介して剛
性的に包囲するようにしたロータ。

５）前項４によるロータにおいて、前記の滑動玉継手は
逆向きの２面を有するケーシング５０の中に収容され、
前記の粘弾性物質はヨークのプレー｝３８−３９と前記
のケーシング面との間の介在させた２枚のプレート５３
として配分されているようにしたロータ。

６）前項５によるロータにおいて、粘弾性プレートの初
期圧縮変形を限定するため、剛性プレー｝３８−３９の
間にスペーサ４０が介在されているようにしたロータ。

７）前項６によるロータにおいて、スペーサ４０に外側
たわみ部２ａのへりと相会することによつて、羽根の面
の中における角度移動振幅を制限するための止め部材を
成すようにしたロータ。

８）前項６によるロータにおいて、一方のスペーサ４０
は羽根のピッチ制御レバー５７に連接しているようにし
たロー夕。

９）特許請求の範囲および前項１によるロータにおいて
、制御レバー５７の自由端は、羽根の軸線に対して垂直
に、前記の球形止め部材の中心を通る面の中に位置する
ようにしたロータ。

１０）前項５によるロータにおいて、各粘弾性プレート
は加硫によって、その一面においては、対応の剛性プレ
ート３８−３９の内面に当接された側板５４に固着され
、他面においては、ケーシング５０の面にはめ合わされ
たキャップ５５に固着されているようにしたロータ。

ｎ）前項４と７によるロータにおいて、剛性プレート３
８−３９は、更にボスと反対側に、２本の軸４５によっ
て羽根１８を固定するためのヨークを成し、一方の軸４
５は取りはずすことができ、また両方の軸４５はボスの
軸線から等距離にあるようにしたロータ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による羽根ロー夕の一部破断した平面図
、第２図は第１図のＨ一Ｈに沿ってとられた断面図、第
３図は本発明による２羽根ロータの一部破断した平面図
、第４図は第３図の■−ＩＶに沿った軸方向断面図、第
５図は本発明による口ータの改良実施態様の一部破断平
面図、第６図は第５図の■−■ｌ断面図、第７図は羽根
とボスとを連接するヨークの末端を示す透視図である。 １……ボス、２……アーム、２ａ……外側たわみ部、３
，３６……アームの先端部、８……ボスの開口、１０．
３７……ヨーク、１１……ショルダ、１２……フランジ
、１３．４８……球形止め部材、１７，１７ａ……玉継
手、１８……羽根、１９，４５……軸、２６……ヨーク
、２９……水平継手、３７……ヨーク、３８……ヨーク
のプレート、４０……スペーサ、４９，５１……玉軸受
、５０……ケーシング、５３……粘弾性プレート、５４
……側板、５５……キャップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータのボスの周囲より半径方向外方へ複数個のア
   ームを延出させ各アームの先に羽根を取付け、アームの
   外側部分が垂直方向へたわむことができるようにしたも
   のにおいて、上記各アームの先端に形成された円筒形先
   端部３，３６のまわりに回動可能なスリーブ９．３８．
   ３９を装着し、このスリーブの外端に羽根を取付けると
   共に上記スリーブの内端には上記アームを両側から挾む
   ようにして内方に向って延びる２本のヨーク１０，３７
   をスリーブと一体に設け、このヨークの先端をロータの
   ボスの開口８を通して配置された当接部材１４．４８ａ
   で橋絡し、この当接部材と開口の外側ヘリとの間に、剛
   性金属層とエラストマ一層とを交互に重ね合わせてなる
   球形止め部材１３，４８を組込んだことを特徴とする回
   転翼式航空機のロータ。