JP4243370B2 - ヘリコプタの動力伝達装置のカップリング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリコプタの主動力伝達装置からテールロータへの動力伝達経路のための解放可能なカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプタには、本体に沿ってテール部を約１８０°折り曲げて、例えば船に搭載する場合などにヘリコプタの大きさを小さくするものがある。
テール部を折り曲げることができるように、ヘリコプタの主動力伝達装置からテールロータへの動力伝達経路に解放可能なカップリングを設けなければならない。
【０００３】
周知のカップリングは、本体とテール部に各々に取り付けられる実質的に一対のカップリング組立体を具備している。この一対のカップリングの各々は、主動力伝達装置とテールロータとをある角度を以て連結する動力伝達部材を有している。前記２つの動力伝達部材の各々は、鋸歯状の正面歯車(face gear) を有している。正面歯車は、作用位置にあるとき、主動力伝達装置とテールロータの間の動力伝達経路を連結する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したタイプのカップリングにはいくつかの欠点がある。
詳細には、ある運転条件（例えば、テールロータへのトルクが０（零）または逆転した状態での落下着陸）の場合に動力伝達部材が瞬間的に外れ、動力伝達経路に沿てテールロータへのトルクが遮断される。
更に、正面歯車は各動力伝達部材の軸が正確に合っていなければならないが、そしてそれは、カップリング組立体がヘリコプタの構造体に取り付けられるために、達成できる寸法精度が低くなるので困難である。
【０００５】
本発明の目的は、既述した周知のカップリングに伴う典型的な欠点をなくした、テール部を折り畳むことができるヘリコプタのテールロータへの動力伝達経路用の解放可能なカップリングを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、本体と、前記本体に対して作用位置と折り畳み位置との間で移動可能なテール部とを有するヘリコプタのテールロータへの動力伝達経路に配設される係脱自在のカップリングであって、前記ヘリコプタの本体に取着され前記動力伝達経路の第１の動力伝達経路部分に連結された第１のカップリング組立体と、前記ヘリコプタのテール部に取着され前記動力伝達経路の第２の動力伝達経路部分に連結された第２のカップリング組立体とを具備し、前記第１と第２のカップリング組立体は、前記テール部が作用位置にあるとき互いに協働し、前記テール部が折り畳まれているときは解放されており、かつ、作用位置にあるとき互いに係合する歯を有する動力伝達部材を具備するカップリングにおいて、前記動力伝達部材の前記歯が半径方向の歯であり、かつ、互いに入れ子式に協働し、前記カップリングが、前記動力伝達部材の少なくとも一方の方向を変更可能に支持する手段を具備し、前記第１と第２のカップリング組立体が、前記歯よりも前に接触して前記動力伝達部材を案内しながら連結する整列、連結手段を具備し、前記カップリング組立体のうち少なくとも第１のカップリング組立体が、前記動力伝達部材のうち第１の動力伝達部材を軸方向に支持するための軸方向弾性支持手段を具備し、前記第１のカップリング組立体が前記動力伝達経路の第１の動力伝達経路部分に連結されたハブを具備し、前記方向を変えることのできる支持手段が、前記ハブおよび前記第１の動力伝達部材と協働するカップリングが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
先ず、図４を参照すると、ヘリコプタ１は、該ヘリコプタ１の本体４に沿って折り畳むことのできるブレード３を有する主ロータ２と、本体４に対して折り畳むことのできるテール部６に取り付けられたテールロータ５を備えている。
【０００８】
テール部６は、軸Ｃを中心として本体４にヒンジ式に連結されている。軸Ｃは鉛直軸に対して斜め前方に傾斜しており、テール部６は、折り畳んだときに、本体４に対して側部において下方に傾くようになっている。
【０００９】
テールロータ５は、動力伝達経路７により、主動力伝達装置（図示せず）に連結されている。動力伝達経路７は本体４側の第１の動力伝達経路部分７ａと、テール部６側の第２の動力伝達経路部分７ｂとを有している。第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂの各々の中心軸線が参照附合Ａ、Ｂにて指示されている。図１において、第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂは作用位置にある。
【００１０】
第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂの各々は、互いに一直線状に連結された第１と第２のシャフト部分８ａ、８ｂにより構成されている。図１には第１のシャフト部分８ａの後端部分と、第２のシャフト部分８ｂの先端部分が図示されている。第１と第２のシャフト部分８ａ、８ｂの間には、本発明実施形態による解放可能なカップリング１０が配設されている。
【００１１】
カップリング１０は、実質的に、本体４に連結された第１のカップリング組立体１４（図２参照）と、テール部６に連結された第２のカップリング組立体１５（図３参照）とを具備している。
【００１２】
より詳細には、第１のカップリング組立体１４は、本体４の構造体に固着されたサポート１６と、サポート１６に一体形成された中空スリーブ１７とを具備している。中空スリーブ１７には、第１のシャフト部分８ａが、二列ボールベアリング１８により回転自在に指示されている。
【００１３】
第１のカップリング組立体１４は、また、中空部２０を有するハブ１９を具備している。中空部２０は第１のシャフト部８ａと同軸をなし、軸方向に第１のシャフト部８ａ内に固定され、かつ、スプライン継手２１により第１のシャフト部８ａと共に回転するように連結されている。中空部２０の一端にはフランジ２３が形成されている。フランジ２３は、平坦な環状の周縁部２４と、実質的に同軸の支持部２５を有している。支持部２５は中心軸線Ａに沿って突き出したピン２６を有している。
【００１４】
フランジ２３は、実質的に周縁部２４と同一平面にあるディスク２９により閉じられている。ディスク２９は支持部２５が通過する中心穴が形成されている。
【００１５】
フランジ２３の周縁部２４は環状歯車２７にしっかりと連結されている。環状歯車２７は、直円筒状に設けられた内歯２８を有している。ピン２６は中心軸線Ｄを有する中空シャフト３０に嵌合されている。より詳細には、中空シャフト３０の一端が、球面継手３２によりピン２６に連結されている。球面継手３２の中心Ｐは中心軸線Ａ上にある。中心軸線Ｄは、使用に際して中心軸線Ａと一致しているが、図２において、一点鎖線で示すように、中心軸線Ａからずれることができる。
【００１６】
歯車３３が端部３１に形成されており、環状歯車２７内に配設されている。歯車３３は真っ直ぐ（つまり、ラジアル面に沿って延びる）な周歯３４を有している。周歯３４は、点Ｐを中心とする球形面を有した凸状に形成されており、環状歯車２７の内歯２８と係合し、シャフト３０をハブ１９に連結する。
【００１７】
シャフト３０は軸方向に滑らせることにより、中心軸線Ｄを有する動力伝達部材３５に嵌合している。動力伝達部材３５は実質的に中空のスリーブ３６から成り、スリーブ３６は、中空状の第１と第２の端部３７、４０を有している。第１の端部３７は、シャフト３０の環状突起３９に形成された円筒案内面３８に嵌合する。第２の端部４０は案内リング４１に嵌合している。案内リング４１は、シャフト３０において端部３１の反対側の端部４２にリングナット９５により固定されている。
【００１８】
スリーブ３６はスプライン継手４３によりシャフト３０に連結されている。スプライン継手４３はシャフト３０とスリーブ３６の中間部４５の間に設けられている。スプライン継手４３は、スリーブ３６の内側ととシャフト３０の外側に設けられたはすば４６、４７を具備している。はすば４６、４７は、シャフト３０の中心軸線Ｄに関して数度を以て僅かに傾いている。
【００１９】
動力伝達部材３５は、また、スリーブ３６の中間部４５から外方へ突き出した歯車４８を具備している。歯車４８は、真っ直ぐで（つまり、ラジアル面に沿って延びる）凸の円弧形状を呈し、かつ、スリーブ３６の第２の端部４０と概ね同じ位置においてたる状に形成された歯４９を有している。歯４９の各々は、後述するように係合し易くするための一端に傾斜部５９が形成されている。
【００２０】
スリーブ３６は、通常は、案内リング４１に接触する内歯４６と、コイルバネ５０により決定される限界軸位置（図２）に保持されている。コイルバネ５０は、シャフト３０と同軸に設けられ、かつ、スリーブ３６に形成された肩部５２と、環状支持部５１の間で圧縮されている。環状支持部５１はシャフト３０に嵌合され、かつ、歯車３３に対して軸方向に接している。
【００２１】
第１のカップリング組立体１４は、また、その端部に実質的に同心の雄型の第１の整列、連結要素５４を具備している。整列、連結要素５４は、スリーブ３６に嵌合しているベース部５５と、側壁５６を有している。側壁５６は、丸く形成されテール部６に向いた先端５７と、周縁部５８とを有している。周縁部５８は、歯車４８に突き合わせ連結されており、歯車４８の歯４９の底面と共に側壁５６の一部を形成している。
【００２２】
第２のカップリング組立体１５（図３）は、支持ブラケット６０を具備している。支持ブラケット６０はテール部の構造体に固着されており、かつ、環状サポート６１が一体形成されている。環状サポート６１は中心軸線Ｂを有している。
【００２３】
第２の動力伝達部材６４が、球状の接触面を介して相互作用するブッシュ６２とベアリング６３により、向きを変えられるようにして環状サポート６１に回転支持されている。第２の動力伝達部材６４は、第２のシャフト８ｂと共に回転するように設けられている。また、第２の動力伝達部材６４は、使用に際して第１のカップリング組立体に連結される。
【００２４】
より詳細には、動力伝達部材６４はベアリング６３に嵌合したハブ６５と、円筒状の環状歯車６８とを具備している。ハブ６５は、スプライン継手６７を介して第２のシャフト８ｂの一端６６に連結され、これを支持する。環状歯車６８は、ハブ６５から軸方向に本体４の方へ延びており、円錐フランジ６９によりハブ６５に連結されている。
【００２５】
環状歯車６８は真っ直ぐな内歯７０を具備している。内歯７０は、使用に際して、第１のカップリング組立体１４（図１）の歯車４８の歯４９と係合する。
環状歯車６８のエッジ７４は、雌型の第２の整列、連結要素７５に嵌合している。第２の整列、連結要素７５は、環状歯車６８を越えて突き出した切頭円錐壁７６を有している。切頭円錐壁７６は、環状歯車６８の内面７９に連続する円錐内面７７を有している。
【００２６】
第１と第２の整列、連結要素５４、７５はプラスチックから形成することができる。
カップリング１０は、また、テール部６が折り畳まれたときに、テールロータ５を固定するための装置８０を具備している。
【００２７】
装置８０は、中心軸線Ｂに平行な中心軸線を有するロッド８４を具備している。ロッド８４は、軸方向にスライドさせて第２のカップリング組立体１５のブラケット６０に嵌合される。ロッド８４の中間部には、係合部材８５が嵌合されている。係合部材８５は突起８６を有している。突起８６は、環状歯車６８に一体形成されている歯を有するディスク８７と協働して、ディスク８７の回転を防止する。使用に際して本体４に対面するロッド８４の端部には、押圧部材８８が設けられている。押圧部材８８は、本体４に固着された停止部材９０の当接面８９と協働する。
【００２８】
バネ９４がブラケット６０と押圧部材８８の間で圧縮状態で設けられており、ロッド８４を図３に示す（図１では破線で示されている）停止位置へ軸方向に付勢する。停止位置において、突起８６はディスク８７の歯の間に係合して、ディスクの回転を防止、以てディスク８７に連結された第２のシャフト８ｂおよびテールロータ５の回転を防止する。
【００２９】
カップリング１０の作用を説明する。
図１はカップリング１０の作用位置を示しており、テールロータへの動力伝達経路７の第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂが相互連結されている。
【００３０】
より詳細には、トルクは第１のシャフト８ａからスプライン継手２１を介してハブ１９に伝達され、ハブ１９から環状歯車２７と歯車３３とを介してシャフト３０へ伝達され、そしてシャフト３０によりスプライン継手４３を介して動力伝達部材３５が駆動される。
【００３１】
動力伝達部材３５の歯車４８は、バネ５０により限界位置に保持されており、第２のシャフト８ｂに連結された動力伝達部材６４の環状歯車６８の歯７０と係合している。
【００３２】
カップリング１０が上述の位置にあるとき、テールロータの固定装置８０は、停止部材９０が押圧部材８８と協働して、板バネ９４の付勢力に対抗してロッド８４を整列した連結位置に保持し、係合部材８５をディスク８７から係合解除された位置に保持する（図１において実線で示す）。
【００３３】
テール部６が折り畳まれると、軸線Ｃを中心とするテール部６の回転により、円弧状の軌道に沿って第１のカップリング組立体１４の動力伝達部材３５が、第２のカップリング組立体の動力伝達部材６４に対して入れ子式に動作する若しくは引っ張られる。これは、第１のカップリング組立体１４の動力伝達部材３５が、シャフト３０の球面継手３２に取り付けられ、かつ、歯３４、４９が湾曲しているために、動力伝達部材３５がサポート１６に対してその方向を変えることができるように支持されていることから可能となる。
【００３４】
テール部６が折り畳まれ、テール部６が軸線Ｃを中心として回転すると、環状歯車６８の歯７０が歯車４８の歯４９から外れる前に、つまり、動力伝達経路７の第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂが遮断される前に、テールロータ固定装置８０が作動する。つまり、押圧部８８が停止部材９０から離反して、ロッド８４がバネ９４の付勢力により図３に示す（図１では破線で示す）固定位置に移動し、突起部８６がディスク８７の歯と係合する。
【００３５】
第１と第２のカップリング組立体１４、１５が完全に係合解除したとき、第１のカップリング組立体１４は図２において破線で示す位置に移動し、シャフト３０が動力伝達部材３５は、その重量により下方へ停止位置に傾斜する。動力伝達部材３５の停止位置において、歯車２７の歯２８はディスク２９に載る。
【００３６】
テール部６が作動位置に移動すると、第１と第２のカップリング組立体１４、１５は、まず、整列、連結要素５４、７５の間で開始する。第１と第２の整列、連結要素５４、７５が円錐形状をしているために、第１と第２の動力伝達部材３５、６４の芯合わせが自動的に行われる。
【００３７】
その後、歯車４８と環状歯車６８が接触すると、各々の歯４９、７０が係合する。歯４９に前側傾斜部５９が形成されているので、両者の係合が容易に行われる。歯４９、７０の相対的な角度位置が、歯４９が歯７０に前方から接触するような角度位置にあっても、バネ５０が圧縮されて動力伝達部材３５がシャフト３０に沿って軸方向に移動することによる衝撃を吸収し、歯の損傷を防止する。動力伝達部材３５とシャフト３０の間のスプライン継手３４がねじれているので、動力伝達部材３５は軸方向に移動しながら回転して、歯４９、７０が係合する。バネ５０は、バネ５０により、動力伝達部材３５は限界位置に復帰し、使用に際して、動力伝達部材３５を第２の動力伝達部材６４に安全に連結可能な充分な弾性力を動力伝達部材３５に与える。
【００３８】
本発明実施形態によるカップリング１０の利点は、既述の説明から明らかである。
詳細には、半径方向の歯４９、７０を用いることにより、飛行中における第１と第２のカップリング組立体１４、１５の間の連結の信頼性が高くなると共に、動力伝達経路７の第１と第２の動力伝達経路部分７ａ、７ｂの間の芯合わのずれを補償する。
【００３９】
動力伝達部材３５がバネ５０により軸方向に弾性的に支持されていることから、係合するときの歯４９、７０の間の衝撃が吸収できる。
本発明の精神と範囲とを逸脱することなく本発明の改良と変形が可能であることは当業者の当然とするところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヘリコプタの動力伝達装置の解放自在なカップリングの側面図である。
【図２】第１のカップリング組立体の拡大断面図である。
【図３】第２のカップリング組立体の拡大断面図である。
【図４】テール部を折り畳むことのできるヘリコプタの略示斜視図である。
【符号の説明】
４…ヘリコプタの本体
５…ヘリコプタのテールロータ
６…ヘリコプタのテール部
１０…カップリング
１４…第１のカップリング組立体
１５…第２のカップリング組立体

Claims (8)

1. 本体（４）と、本体（４）に対して作用位置と折り畳み位置との間で移動可能なテール部（６）とを有するヘリコプタのテールロータ（５）への動力伝達経路（７）に配設される係脱自在のカップリング（１０）であって、前記ヘリコプタ（１）の本体（４）に取着され前記動力伝達経路（７）の第１の動力伝達経路部分（７ａ）に連結された第１のカップリング組立体（１４）と、前記ヘリコプタ（１）のテール部（６）に取着され前記動力伝達経路（７）の第２の動力伝達経路部分（７ｂ）に連結された第２のカップリング組立体（１５）とを具備し、前記第１と第２のカップリング組立体（１４、１５）は、前記テール部（６）が作用位置にあるとき互いに協働し、前記テール部（６）が折り畳まれているときは解放されており、かつ、作用位置にあるとき互いに係合する歯（４９、７０）を有する動力伝達部材（３５、６４）を具備するカップリングにおいて、前記動力伝達部材（３５、６４）の前記歯（４９、７０）が半径方向の歯であり、かつ、互いに入れ子式に協働し、前記カップリング（１０）が、前記動力伝達部材の少なくとも一方（３５）の方向を変更可能に支持する手段（３２、３０）を具備し、前記第１と第２のカップリング組立体（１４、１５）が、前記歯（４９、７０）よりも前に接触して前記動力伝達部材（３５、６４）を案内しながら連結する整列、連結手段（５４、７５）を具備し、前記カップリング組立体（１４、１５）のうち少なくとも第１のカップリング組立体が、前記動力伝達部材（３５、６４）のうち第１の動力伝達部材（３５）を軸方向に支持するための軸方向弾性支持手段（５０）を具備し、前記第１のカップリング組立体（１４）が前記動力伝達経路（７）の第１の動力伝達経路部分（７ａ）に連結されたハブ（１９）を具備し、前記方向を変えることのできる支持手段（３２、６０）が、前記ハブ（１９）および前記第１の動力伝達部材（３５）と協働するカップリング。
2. 前記歯（４９、７０）の少なくとも一方（４９）が円弧状の輪郭を有し、動力伝達部材（３５、６４）の間の中心ずれを補償可能になっている請求項１に記載のカップリング。
3. 前記整列、連結手段が、前記動力伝達部材の一方（３５）の一端（４０）から延設された円錐形の雄型の第１の整列、連結部材（５４）と、前記動力伝達部材（３５、６４）の他方（６４）から延び、前記第１の整列、連結部材（５４）と協働する円錐形の側壁を有する雌型の第２の整列、連結部材（７５）とを具備する請求項１または２に記載のカップリング。
4. 前記整列、連結部材（５４、７５）がプラスチック材料から形成される請求項３に記載のカップリング。
5. 前記方向を変えることのできる支持手段（３２、３０）が球面継手（３２）を具備する請求項１から４の何れか１項に記載のカップリング。
6. 前記方向を変えることのできる支持手段（３２、３０）が、前記球面継手（３２）を介して前記ハブ（１９）に連結されたシャフト（３０）を具備し、前記第１の動力伝達部材（３５）が前記シャフト（３０）に軸方向に移動可能に取り付けられており、前記軸方向弾性支持手段（５０）が前記第１の動力伝達部材（３５）と前記シャフト（３０）の間に配設されている請求項５に記載のカップリング。
7. 更に、前記ハブ（１９）と前記シャフト（３０）の間に配設された第１の連結手段（２７、３３）と、前記シャフト（３０）と前記第１の動力伝達部材（３５）の間に配設された第２の連結手段（４３）を具備する請求項６に記載のカップリング。
8. 前記第２の連結手段が、はすばを有するスプライン継手（４３）を具備する請求項７に記載のカップリング。

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