JPH0129759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリコプター用関節ロータに関し、基
本的なブレード運動を正確に制御し、かつ構造を
簡単にしたものである。

この種のロータの各ブレードは基本３軸方向に
実質上揺動できるようにハブに連結される。第１
の揺動運動は実質上水平軸廻りに行なわれブレー
ドを垂直面内で運動させるものである（羽ばたき
角度の変化）。第２の揺動運動は垂直軸廻りに行
なわれブレードを実質上水平面内で運動させるも
のである（リードラグ角度の変化）。第３の揺動
運動はブレードの長軸に一致した軸廻りに行なわ
れるものである（ピツチ角度の変化）。

各ブレードの上記３軸方向へ揺動運動を妨げず
に各ブレードへの遠心力をハブに伝達するための
運動的リンケージを介してブレードをハブに連結
したヘリコプター用関節ロータは各種公知であ
る。このような運動的リンケージは通常多数の剛
性および／又は変形可能な部材を連結したものを
用いブレードおよびバルブ間に剛的および弾性的
結合をもたせたものである。特にこのような運動
的リンケージとしてエラストーマベアリングが広
く用いられている。

しかしながら、従来のロータはその運動的リン
ケージ部分の構造が複雑であり、これを改良する
ために剛体部分に代えてエラストーマ部材を用い
ると前述の３軸方向の揺動運動が運動的に正確に
行なわれなくなる。即ち、上記運動的リンケージ
として剛性部材のみ（レバー、フレーム、ヒン
ジ、ベアリング等）を用いるとロータは複雑とな
り重量も増加しコストも高くなる。また、エラス
トーマ材料のような変形可能部材を用いて構造を
簡略化するとブレードおよびハブ間の関節運動が
中滑に行なわれなくなり揺動運動が良好に制御で
きない。

本発明の目的は簡単は構造で前述の３方向の揺
動運動を正確に制御できるヘリコプター用関節ロ
ータを提供することである。

上記の目的は、実質上垂直軸の周りに回転可能
なシヤフトに結合されたハブを備え、該ハブは複
数の長孔を有する平板形状であつて、各長孔は該
長孔端縁部と上記ハブの端縁部間に上記平板形状
のハブ部分によるブリツジを形成し；実質上Ｕ形
のくびき部材を備え、各々のくびき部材は実質上
平行な一対のアームと両アームの一端部を互に連
結するベース部材とからなり、上記両アームの他
端部はブレードの一つに連結され、また上記のベ
ース部材は各ブリツジが上記くびき部材の両アー
ム間に位置しかつくびき部材の長軸がハブの半径
方向に向くように上記長孔内に挿入され；複数の
エラストーマベアリングを備え、各々の該エラス
トーマベアリングはくびき部材のベース部材とハ
ブのブリツジ間に配設されると共に一対の同心球
面によつて区画形成され、上記球面の中心は上記
ブリツジの断面内に位置し；ロータのブレードの
ピツチ角の変化を制御するように配設されかつそ
の端部がくびき部材の上記両アーム間に挿入され
た複数の作動レバーと備え；複数のダンパを備
え、各々のダンパは第１のボールジヨイントを介
して上記作動レバーの端部に蝶着された第１の端
部と、第２のボールジヨイントを介して上記ハブ
の突起部に蝶着された第２の端部とを有し、第１
のボールジヨイントの中心はくびき部材の長軸上
に位置し、また第２のボールジヨイントの中心は
上記長軸と同一水平面上にあつて該長軸に直交し
かつ上記エラストーマベアリングの上記両球面の
共通の中心を通る軸上に位置したヘリコプター用
関節ロータによつて達成される。

以下、添付図面に基いて本発明の実施例につい
てさらに詳しく説明する。

図示したように、本発明に係る関節ロータは実
質上垂直ロータ駆動シヤフト（点線で表わす）に
結合するためのハブ１からなり該シヤフトの軸は
1aで示される。このハブは第２図に示すように
上に向つて幾分凹面的は実質上平板プレート形状
である。上記プレートの輪郭は実質上多角形形状
であつて、４枚ブレードのロータに係る本実施例
の場合には８つの実質上の平面２を有する。該プ
レートの中央部分には駆動シヤフトのフランジに
ハブを連結するための一連の孔４および中央孔３
が形成される。このプレートはその平面２に平行
に設けた４個の実質上の打抜き長孔５を有する。
各長孔の平面６は実質上対応する平面２と平行で
あつてこれとともに第２図の断面図から分るよう
に実質上一定の正方形又は短形断面の複数のブリ
ツジ７を構成する。

このロータは８個のくびき部材１０を備えその
各々は後述のように上記ハブに連結され対応する
ブレード１１を支持する。第２図に示すように、
上記くびき部材はＵ字形であつて一端部をベース
部材１３で連結された実質上平行な一応のアーム
１２により構成される。該アームの各々はプレー
ト形状であつてくびき部材の長軸１４に沿つて幾
分湾曲していることが望ましい。このアームはベ
ース部材に対し例えばボルト１５等の適当な方法
により結合される。２つのアーム１２のベース部
材１３による結合部と反対側端部に対応するブレ
ード１１の根本部分を受入れる。ブレードとくび
き部材とを連結するために頭部１７、ナツト１９
が螺合するネジ端部１８、およびアーム１２およ
び上記根本部分に設けた整合する孔に貫入する中
央平滑部２０からなるピン１６を用いれば便利で
ある。

各くびき部材１０のベース部材１３は、各ブリ
ツジ７が両アーム１２間に配置され、第１図から
分るようにくびき部材の長軸１４がハブ１のプレ
ートの半径方向の１つと平行になるように各々対
応する長孔５内に挿入される。くびき部材はハブ
に対しこのくびき部材のベース部材１３および対
応するブリツジ７間に配置したエラストーマベア
リング２２を介して連結される。これは実質上一
対の球面２３，２４を有し、その一方はベー部材
１３の対応球面に係合し、他方はブリツジ７に固
定したプレート２５上に設けた対応球面に係合す
る。各球面の中心Ｃは第２図に示すようにくびき
部材１０の長軸１４上でかつ各ブリツジ７の断面
内に位置するように形成する。

ベアリング２２の両球面２３，２４が連結係合
する２つの部材、即ちベース部材１３およびプレ
ート２５は実際にはこのベアリングとともに１つ
の機械的構成要素となる。従つて、球面２３を介
したベアリングとベース部材１３との結合および
球面２４を介したベアリングとプレート２５との
結合は永久的であり、例えばベアリング２２を構
成するエラストーマ材料を熱処理して各表面に直
接固着させたりあるいは別の方法により取外し不
能に固着する。

プレート２５は例えばネジによる該プレートへ
の結合部２７を有するブリツジを完全に囲む実質
上Ｕ字形のあぶみ部材２６により各ブリツジ７に
連結される。プレート２５をブリツジに対し正確
な位置に設置するためにピン２８をブリツジに設
けた対応する孔内に挿入することが望ましい。

各くびき部材１０は一対のアーム１２間に適当
な方法でロツクされた２つの付属部材３０，３１
からなる対応する作動レバー２９に連結される。
この状態で上記２つの付属部材はアーム１２とと
もに空洞３２は形成する。上記レバーは各くびき
部材に対し実質上接線方向に突出し、ロータのブ
レードのピツチ角度変化制御用部材（図示しな
い）に連結するフオーク部材３４により構成され
る。

各くびき部材１０およびハブ１間にケーシング
３７に対し長手方向に可動なロツド３６を備えた
ダンパ３５が設けられる。このロツドはボールジ
ヨイント３８によりレバー２９の付属部材３１に
連結される。ケーシングは別のボールジヨイント
３９によりハブ１に連結される。ボールジヨイン
ト３８の中心はくびき部材１０の長軸１４上に位
置し、ボールジヨイント３９の中心はベアリング
２２の球面２３，２４の中心Ｃを通る実質上上記
長軸に直角な軸４０上に位置する。

ロータの回転速度に応じてくびき部材が軸４０
の廻りに垂直面内で行なう揺動運動の大きさを制
御するための手段が各くびき部材に備わる。この
揺動制御手段はストツパ４５からなり、これは長
軸１４方向に突出してブリツジ７に固定したあぶ
み部材２６上に接けた突起部材４６，４７により
構成される。これらの突出部材は作動レバー２９
の付属部材３０に設けた対応する孔内に収容した
実質上円筒体の第１の可動部材４８と協動し、ま
たコイルスプリング４９により対応するブリツジ
７方向に押圧される。このスプリングの一端は支
持部材５０に係合し他端は上記可動部材の対応す
る孔内に挿入される。上記可動部材の頭部５１は
球面部を有し突起部材４６，４７に設けた対応形
状の第１から第３のシート部５２，５３，５４に
係合する。

第２図に示した構成においては、突起部材４６
はくびき部材の長軸１４から実質上異なる距離に
２つのシート部５２，５３を備え、突起部材４７
は１つのシート部５４のみを備えている。上記シ
ート部の長軸１４からの距離および相対位置は予
め定めたロータの回転速度に対し各くびき部材１
０の揺動許容限度内での回転揺動運動の最大角度
に基いて定められる。

第２の可動部材であるピン５５が第１の可動部
材４８の軸方向の孔内に摺動可能に挿入され対応
するスプリング５６により第２図に示すようにあ
ぶみ部材２６に設けた対応する孔５７を介して各
ブリツジ７方向に押圧される。ピンおよび孔間に
は上方向にのみ所定に隙間が残る。

各くびき部材１０の上側のアーム１２には貫通
孔６０が設けられこれはあぶみ部材２６の頂部に
設けた対応する凹み孔６１と同軸的に形成され
る。これらの孔の内径はピン１６のネジ端部１８
あるいは中央平滑部２０の外径に実質上対応して
いる。これらの孔には後述の目的によりピンが挿
入される。ロータを構成する前述の各部材はベア
リング２２を除いて適当な金属あるいはガラス繊
維等の合成材料により形成できる。

図面から分るように、各くびき部材１０の形
状、特に作動レバー２９の形状は空気力学的流線
形状であつて回転抵抗は小さい。このため空気流
に接し回転の接線方向に対し直角な平面内のくび
き部材１０の各部材の占有場所は著しく小さくな
る。また、レバー２９は適当な方法により相互に
接続される形状の表面を有するようにしてもよ
い。

本発明に係る関節ロータは以下のように作動す
る。

各ブレード１１の垂直面内での羽ばたき回転揺
動運動は前記中心Ｃを通り実質上水平面内に含ま
れる軸の廻りに行なわれる。特にリードラグ角度
（即ち、各くびき部材の長軸１４が中心Ｃを通る
垂直軸廻りに回転する角度）がゼロの場合には軸
４０廻りに行なわれる。これらの揺動回転運動は
事実上ベアリング２２により形成された各くびき
部材１０および各ブリツジ７間の機械的結合によ
り行なうことが可能となる。ベアリング外面を形
成する球面２３，２４の中心がＣ点に位置するた
めくびき部材自身の垂直面内での揺動回転運動は
この点を通る水平軸廻りにのみ行なわれる。

上方および下方への羽ばたき角度の最大幅は制
御不能であるが本発明に係るロータに備えた前述
の手段により制限することはできる。この点につ
いて、ハブ１の回転速度がかなり低く所定の値以
下である場合には可動部材４８およびピン５５に
作用する遠心力は対応するスプリング４９，５６
の弾発力より小さく、従つて各々の最初の位置、
即ち可動部材は第２図の左側に、ピンはあぶみ部
材２６の対応する孔５７の内側に保持される。こ
の孔とピン間には上方向にのみ予め定められた隙
間があるためくびき部材の下方向へ揺動は上記所
定値以下の回転速度に対しては防止され、中心Ｃ
を通る水平軸廻りの上方への揺動はピン５５の外
表面が対応する孔５７の内表面に接すると停止す
る。一方、ロータの回転速度が上記所定値を超え
るとピン５５に作用する遠心力が対応するスプリ
ング５６の弾発力に打勝ちこれを可動部材４８の
孔内で第２図の右側へ移動させる。この場合には
ピン５５はくびき部材１０の揺動を停止させるこ
とはできず最大角度範囲は可動部材４８の頭部５
１の球面が対応する突起部材４６，４７の下側の
第１のシート部５２および上側の第３のシート部
５４に係合することにより限定される。また、ロ
ータの回転速度がさらに高くなると、可動部材４
８に作用する遠心力が増加しこれを第１図の右側
に移動させ羽ばたき回転運動の最大角度範囲は増
加する。この場合には頭部５１および突起部材４
６の第２のシート部５３との係合により範囲が限
定される。

可動部材４８、ピン５５および各スプリング４
９，５６の大きさおよびシート部５２，５３，５
４の長軸１４からの距離を適当に選定することに
より回転速度に対する最大羽ばたき角度を所望の
範囲内に限定することができるが、実際上以下の
ように構成することが望ましい。ロータの最大回
転速度の25％以下の回転速度に対しては最大許容
羽ばたき角度は0゜および＋2゜間に選定し、最大回
転速度の２５ないし85％の回転速度に対しては許
容羽ばたき角度は−2゜および＋25゜間に選定する。
また、さらに高速の回転に対しては下向きの羽ば
たき揺動運動に対してのみ−6゜に範囲限定する。

以上のような本発明に係るロータ構造において
は、羽ばたき揺動運動は幾何的および運動的観点
から非常に正確なものとなり最大許容揺動運動を
正確に制御することができる。この点に関し、く
びき部材および各ハブ間の運動的な連結はエラス
トーマベアリング２２によつてのみ行なわれこれ
はその幾何的構造上くびき部材１０を中心Ｃを通
る水平面内の軸廻りにのみ回転させることができ
るため幾何的および運動的にみて理想的な状態が
得られる。一方、ロータ速度に対応した最大許容
羽ばたき揺動運動の制限手段は前述のように該手
段の各部分が相互に係合するまでくびき部材とハ
ブ間の運動的関連性に対し障害となつたりあるい
は影響を及ぼすことはない。

水平面内での垂直軸廻りのブレードの角度位置
（リードラグ角度）の通常変化も良好に制御でき
る。この位置変化もまた中心Ｃを通る垂直軸廻り
の回転とともに起る。これはベアリング２２によ
るくびき部材およびブリツジ７間の連結型式およ
びベアリング自身の形状に起因する。一方、中心
Ｃを通る水平面内の軸廻りにくびき部材を正確に
規制して回転させる幾何的および運動的状態はす
べてのリードラグ角度に対し全く不変に保持され
るためリードラグ角度変化は羽ばたき角度変化に
対し影響を及ぼさない。これもまた各々軸１４，
４０上でのボールジヨイント３８，３９の中心位
置の選定に起因している。この点に関し、このよ
うな構成によりダンパ３５は、ベアリング２２に
よる圧縮以上に圧縮されることなく、従つて所定
の運動が正確に行なわれる。また、ピツチ角度を
変えるためにブレードをその軸廻りに回転させる
ことも容易にかつ良好に調節可能に行なうことが
できる。これは各ベアリング２２の構造上各くび
き部材１０がその長軸１４廻りに回転可能である
ために達成される。

ロータを休止して各ブレード１１を折畳む場合
には、各ブレードを対応するくびき部材１０のア
ーム１２に固定しているピン１６のうち１本を外
すだけでよい。ブレードはもう一方のピンをヒン
ジとしてその軸廻りに回転できる。取外したピン
は上側のアーム１２の孔６０内に挿入しその下端
をあぶみ部材２６の凹み孔６１内に収容する。こ
のようにしてピン１６の挿入によりくびき部材お
よびハブを連結し相互の運動を規制しているため
ブレードを折畳んだロータ休止時にくびき部材は
ハブに対し移動しない。

本発明の範囲内において前述の本発明の実施例
はその各部の形状、配置構造等の変更が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る関節ロータの部分平面図
であり、第２図は第１図のロータの垂直面内での
長手方向断面図である。 １……ハブ、５……長孔、７……ブリツジ、１
０……くびき部材、１１……ブレード、１２……
アーム、１３……ベース部材、１４……長軸、２
２……エラストーマベアリング、２３，２４……
球面、２９……作動レバー、３５……ダンパ、３
８……第１のボールジヨイント、３９……第２の
ボールジヨイント、４０……軸、４５……ストツ
パ、４８……第１の可動部材、４９，５６……ス
プリング、５２，５３，５４……シート部、５５
……第２の可動部材（ピン）、５７……孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質上垂直軸の周りに回転可能なシヤフトに
   結合されたハブ１を備え、該ハブは複数の長孔５
   を有する平板形状であつて、各長孔は該長孔端縁
   部と上記ハブの端縁部間に上記平板形状のハブの
   部分によるブリツジ７を形成し；実質上Ｕ形のく
   びき部材１０を備え、各々のくびき部材は実質上
   平行な一対のアーム１２と両アームの一端部を互
   に連結するベース部材１３とからなり、上記両ア
   ームの他端部はブレードの一つに連結され、また
   上記のベース部材は各ブリツジが上記くびき部材
   の両アーム間に位置しかつくびき部材の長軸がハ
   ブの半径方向に向くように上記長孔内に挿入さ
   れ；複数のエラストーマベアリング２２を備え、
   各々の該エラストーマベアリングはくびき部材の
   ベース部材とハブのブリツジ間に配設されると共
   に一対の同心球面２３，２４によつて区画形成さ
   れ、上記球面の中心は上記ブリツジの断面内に位
   置し；ロータのブレード１１のピツチ角の変化を
   制御するように配設されかつその端部がくびき部
   材の上記両アーム間に挿入された複数の作動レバ
   ー２９を備え；複数のダンパ３５を備え、各々の
   ダンパは第１のボールジヨイント３８を介して上
   記作動レバーの端部に蝶着された第１の端部と、
   第２のボールジヨイント３９を介して上記ハブの
   突起部に蝶着された第２の端部とを有し、第１の
   ボールジヨイント３８の中心はくびき部材の長軸
   １４上に位置し、また第２のボールジヨイント３
   ９の中心は上記長軸１４と同一水平面上にあつて
   該長軸に直交しかつ上記エラストーマベアリング
   の上記両球面の共通の中心を通る軸４０上に位置
   したことを特徴とするヘリコプター用関節ロー
   タ。 ２ 上記関節ロータにおいて、上記各くびき部材
   が実質上垂直面内で行う揺動回転運動の大きさを
   規制する揺動制御手段を備え、各々の揺動制御手
   段が上記ブリツジ７に固着され、かつ実質上半径
   方向の孔５７と該孔の軸から異なつた位置に配設
   された少なくとも第１から第３のシート部５２，
   ５３，５４とを有するストツパ４５と、上記シー
   ト部と協同するように配設されかつスプリング４
   ９で付勢されて、上記作動レバー２９の上記端部
   の孔内で可動の第１の可動部材４８と、スプリン
   グ５６で付勢されかつ上記ストツパ４５の上記孔
   ５７内を移動するように配設されて、上記第１の
   可動部材４８の孔内を可動の第２の可動部材５５
   とを備え、以つてロータの回転速度が第１の所定
   値以下の場合には、両可動部材４８，５５は第１
   の休止形態となり、この形態において両可動部材
   はストツパに向つて最終の移動位置にありかつ上
   記第２の可動部材５５は上記ストツパ４５の孔５
   ７に挿入され；またロータの回転速度が第１の所
   定値とそれよりも高い第２の所定値との中間の値
   の場合に、両可動部材は第２の休止形態となり、
   この形態において上記第１及び第３のシート部５
   ２，５４と協同して上記揺動回転運動の大きさを
   規制するように、上記第２の可動部材は遠心力作
   用によつて休止位置から移動して上記ストツパの
   上記孔から外れ；またロータの回転速度が第２の
   所定速度以上の場合に、両可動部材は第３の休止
   形態となり、この形態において上記第２のシート
   部５３と協同して上記揺動回転運動の大きさを規
   制するように、上記第１の可動部材は遠心力作用
   によつて休止位置から移動する特許請求の範囲第
   １項に記載のヘリコプター用関節ロータ。