JPH044818B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプロペラ装置、更に具体的に云え
ば、電気作動装置並びにそれに用いられる電力を
発生する手段に関する。

発明の背景 燃料費の高騰に立ち向う為、最近、航空機用エ
ンジン製造業者はプロペラ・エンジン装置、特に
ターボプロツプ・エンジンを、それ程効率がよく
ないターボフアン・エンジンに代るものとして検
討する様になつた。ターボプロツプ・エンジンの
設計はプロペラ装置の技術に集中している。例え
ば、プロペラ羽根の数と共にその長さ及び弦寸法
を増加することにより、性能の改善を計ることが
出来る。

高速で回転する大形の各々の羽根はピツチ変更
及び除氷の為の手段を持つていなければならな
い。これはこういうターボプロツプ・エンジンの
ハブに20乃至40馬力の電気エネルギを必要とする
ことがある。従来、電気式のピツチ変更を用いる
時、電気エネルギは数馬力程度であつた。作動電
動機に必要なエネルギは、エンジンの非回転部分
で電気を発生して、スリツプ・リングを介して回
転するハブに伝達することによつて、その需要を
充たすことが出来た。この代りに、米国特許第
3900274号に記載される様に、回転境界部分自体
がエネルギ発生箇所であつてもよい。この米国特
許には、エンジンの非回転部分に設けられた磁気
源が、回転するハブに装着された巻線に電流を誘
起することが記載されている。

ハブに電気エネルギを供給する前述の何れの手
段もエネルギ需要が小さい時は有効であるが、20
乃至40馬力の範囲内の電力を供給する様な寸法に
した場合、著しく重くなる。

この様なターボプロツプ・エンジンに対する制
御手段は、回転するハブの外側に配置するのが典
型的である。こうして、ハブの外部で発生された
指令信号により、ピツチ変更動作が制御される。
外部の電源又は制御手段の何れかが故障すると、
ピツチ変更機能が失われる。

発明の目的 この発明の目的は新規で改良されたプロペラ作
動装置を提供することである。

この発明の別の目的は、プロペラ・エンジン装
置の回転ハブ内で電力を発生する新規で改良され
た手段を提供することである。

この発明の別の目的は、電力の発生並びに速度
制御がプロペラ・エンジンの回転ハブ内で行なわ
れる様な新規で改良された自動運転形プロペラ装
置を提供することである。

発明の要約 この発明では、回転自在のハブが、ハブ内で電
力を発生する手段を持つている。この手段は、ハ
ブと軸が異なる回転速度で回転し得る様にハブに
入り込む軸を有する。更にこの手段は、軸に固定
された磁気手段及びハブに固定されていて、それ
と一緒に回転する巻線手段を含む発電手段を有す
る。ハブと軸の異なる回転速度で回転により、巻
線手段に電流が誘起される。

この発明の特定の１形式では、プロペラ・エン
ジン装置の回転自在のハブが、歯車手段を介して
エンジンの駆動軸に作動的に接続される。電力を
発生する手段がハブ内部に配置される。こういう
手段は、歯車手段を通り抜けてハブに入り込む高
速回転軸を含む。更にこの手段は、回転軸に固定
されていて、それと一緒に回転し得る磁界発生手
段、及びこの磁界手段に磁気結合されていて、ハ
ブに固定され、それと一緒に回転する巻線手段を
含む。回転軸又はハブの回転が巻線手段に電流を
誘起する。

発明の詳しい説明 第１図は回転自在のハブ１０及び回転しない又
は静止枠体１２を持つプロペラ・エンジン装置の
前側部分の断面図である。ハブ１０が歯車手段１
８を介してエンジンの駆動軸１６に作動接続され
る。駆動軸１６はエンジンの動力系列の一部分で
あり、例えば動力タービン（図に示していない）
によつて駆動することが出来る。可変ピツチのプ
ロペラ羽根１４がハブ１０の周りに円周方向に配
置されていて、それと共に回転し得る。羽根１４
が発生する推進力を制御する為に、羽根のピツチ
を変えられる様にすることが必要である。

回転ハブ１０の内部に作動装置が示されてい
る。この装置は作動電動機２０を含み、これが電
動機出力軸２２を持つている。軸２２が減速手段
２４に接続され、この減速手段がピツチ制御の為
に羽根１４の軸部２６を回転させる。第１図に示
す様な減速手段は周知である。減速手段２４の重
要な特性は、それが作動電動機２０を羽根１４に
作動接続すると共に適当な減速を行なうことであ
る。電動機２０、電動機軸２２、減速手段２４及
びプロペラ羽根１４が何れもハブ１０と共に回転
することに注意されたい。この為、これらの各々
は、電動機２０が付勢された時にだけ、羽根の作
動が行なわれる様に相対的に固定されている。

更に作動装置が部分的には回転軸３０によつて
駆動される発電手段２８を有する。発電手段２８
が磁界発生手段３４、例えば永久磁石と、この磁
気手段に磁気結合された巻線手段３２とを有す
る。「巻線手段」と云う言葉は、時間的に変化す
る磁界に応答して起電力を発生し得るあらゆる導
電材料を指す。巻線手段３２がハブ１０に固定さ
れていて、それと共に回転する。磁気手段３４は
回転軸３０に固定されていて、それと共に回転し
得る。回転軸３０はハブ１０より後方の位置から
歯車手段１８を通り抜けてハブ１０に入り込む。
第１図に示す実施例では、回転軸３０の後端はピ
ニオン歯車３６に取付けられ、このピニオン歯車
がエンジンの駆動軸１６に設けられた歯車３８と
係合する。回転軸３０はハブ１０と共に回転せ
ず、両者は互いに独立に回転し、従つて異なる回
転速度で回転し得る。好ましい実施例では、軸３
０は高速回転軸であり、つまり、その回転速度は
ハブの速度を越える。軸３０は上に述べた様に、
歯車３６，３８を介してエンジンの駆動軸１６に
よつて駆動する必要はなく、その代りにそれ自体
がエンジンの主駆動軸であつてもよい。

作動装置は適当な電気接続及び制御手段をも含
んでいてよい。発電手段２８からの電力が電気接
続部４２を介して電動機制御手段４０に送出され
る。制御手段は、回転ハブ１０の外側に配置され
たエンジン制御手段４４、ハブの内側に配置され
た電動機制御手段４０、及びエンジン制御手段４
４からの信号を電動機制御手段４０に伝達する信
号手段４６を含んでいる。この発明の１形式で
は、信号手段４６は光学繊維の回転カツプラで構
成される。然し、普通のストツプ・リング、RF
伝送又は磁気誘導の様なこの他の信号手段を使う
こともこの発明の範囲内である。

この発明の別の特徴として、ハブ１０の後側部
分に配置されていて、静止枠体１２を見る様に位
置ぎめされた速度感知装置５０を用いる。速度感
知装置５０の機能は、それを取付けたハブ１０の
回転速度を測定することである。この情報が電気
接続部５２を介して電動機制御手段４０に伝達さ
れる。速度感知装置は周知であり、光学、磁気又
はその他の適当な技術を用いることが出来る。

動作について説明すると、駆動軸１６が歯車手
段１８を介してハブ１０、羽根１４並びにハブ１
０内にある作動装置の種々の部品を回転させる様
に作用する。更に、上に述べた要素が一体とし
て、即ち同じ速度で回転する。これと対照的に、
回転軸３０は磁気手段３４と共に、異なる速度で
回転する。この異なる回転速度で回転により、巻
線手段３２に電流が誘起される。発生される電流
の大きさは、異なる回転速度で回転の程度の関数
である。20乃至40馬力の範囲の用途では、回転軸
３０はハブに対して高速で回転する。例えば、ハ
ブの速度は1100RPM程度であつてよいが、回転
軸３０は20000乃至30000RPMで回転し得る。回
転軸３０又はハブ１０の何れかが回転する時、巻
線手段３２に電流が誘起されることは明らかであ
る。

巻線手段３２が電気接続部４２によつて電動機
制御手段４０に電気接続される。電動機制御手段
４０が、エンジン制御手段４４から、又は自動運
転される時は速度感知装置５０から適当な信号を
受取つた後、作動電動機２０に対する電気エネル
ギを制御する。エンジン制御手段が装置の種々の
パラメータに応答して、ピツチ制御信号を発生す
る。好ましい実施例では、こういう信号は光学ス
リツプ・リングによつて非回転部分と回転部分の
界面を交差する光学繊維信号として送られる。電
動機２０は、付勢された時、電動機軸２２を回転
させ、これが羽根１４のピツチを変える為に減速
手段を駆動する。

上に述べた作動装置は、エンジン制御手段４４
により、又はハブ１０内に収容された自動手段に
よつて制御することが出来る。自動運転洋式で
は、電動機制御手段４０が予定の信号を受取るか
又はそれがないことを知る。この信号が電動機制
御手段４４に指示して、予め選ばれた又は伝達さ
れたレベルに回転速度を保つことにより、自動運
転様式を開始する。この後、電動機制御手段は速
度感知装置５０からハブ速度信号を受取る。電動
機制御手段４０はエンジン制御手段４４とは独立
に羽根のピツチを調整して、比較的一定のハブ速
度を保つ。エンジン制御手段４４から、不作動信
号か或いは作動信号の中断のどちらにせよ、プロ
グラムされたものを受取つた時、自動運転様式が
終了する。当業者にはこの制御装置のいろいろな
可能性が考えられよう。電力の発生及び制御をハ
ブ内で行なうことにより、現存の装置よりもすぐ
れた自立的な制御並びに制御の冗長性が達成出来
る。

こうして発生された電気エネルギの使い方並び
にプロペラ装置の制御にはこの他の可能性があ
る。例えば適当に配置された加熱コイルに電流を
通すことにより、羽根の防水を達成することが出
来る。防氷機能は、ピツチの変更と時分割で、電
動機制御手段４０によつて調整することが出来
る。ピツチの変更に優先順位を持たせ、防氷は他
の時に行なう様にすることが好ましいと考えられ
る。

第２図はこの発明の別の形式のプロペラ装置の
図である。電力装置４８は作動電動機２０及び発
電装置２８を１個のハウジング内に組合せたもの
である。発電装置２８は減速手段２４より軸方向
前側に配置されている。減速手段２４に接続され
た出力軸２２が回転軸３０と同軸である。電動機
２０及び発電手段２８のこの他のいろいろな形
式、即ち、回転ハブ内にこれらの部品を配置する
この他のやり方も考えられる。

当業者であれば、この発明が以上図示し且つ説
明した特定の実施例に制約されないことは明らか
である。この発明は任意の回転枠体の中にある作
動装置に同じ様に用いることが出来る。例えばヘ
リコプターのヘツド及び同様な回転羽根装置もこ
の発明の範囲内である。従つて、この明細書で云
う「プロペラ・エンジン装置」と云う言葉は、こ
ういう用途をも含むものである。更に、発電手段
及び作動手段のこれと異なる物理的ないろいろな
配置も、この発明の範囲内である。

図面に示した寸法、割合及び構造の関係は例に
すぎず、こういう例示がこの発明の作動装置に実
際に使われる寸法、割合又は構造の関係を表わす
ものではないことを承知されたい。

この発明は特許請求の範囲によつて限定された
範囲内で、種々の変更を加えることが出来ること
を承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１形式のプロペラ装置の断
面図、第２図はこの発明の別の形式のプロペラ装
置の断面図である。 主な符号の説明、１０……ハブ、３０……回転
軸、３２……巻線手段、３４……磁気手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プロペラ羽根１４を配置した回転自在のハブ
   １０を有するプロペラ・エンジン装置に駆動さ
   れ、ピツチ変更及び除氷の為に該羽根に使用する
   電力を該ハブの中で発生する装置に於て、回転軸
   ３０と発電手段２８とを含み、 前記回転軸は、前記エンジン装置の駆動軸１６
   により駆動され且つ該ハブ内に延在しており、前
   記ハブ及び該回転軸は異なる回転速度で回転自在
   であり、更に、 前記発電手段は、前記回転軸に固定された磁界
   発生手段３４及び前記ハブと一緒に回転する、該
   ハブに固定された巻線手段３２を持つことを特徴
   とする電力を発生する装置。 ２ 可変ピツチのプロペラ羽根１４を配置した回
   転自在のハブ１０を持ち、該ハブがエンジンの駆
   動軸１６と歯車手段１８を介して作動的に接続さ
   れているプロペラ・エンジン装置に駆動され、該
   羽根を作動するため前記ハブ内で電力を発生する
   装置に於て、高速回転軸３０と磁界発生手段３４
   と巻線手段３２とを含み、 前記高速回転軸は、前記ハブ内に延在し且つ前
   記エンジンの駆動軸により駆動され、 前記磁界発生手段は、前記高速回転軸に固定さ
   れていて、該高速回転軸と共に回転することが出
   来、 前記巻線手段は、前記ハブと一緒に回転する様
   に該ハブに固定され、前記高速回転軸又はハブの
   回転によつて前記巻線手段に電流が誘起される電
   力を発生する装置。 ３ 静止枠体１２及び可変ピツチ・プロペラ羽根
   １４を持つ回転自在のハブ１０を有し、該ハブが
   エンジン駆動軸に歯車手段１８を介して作動的に
   接続されている様なプロペラ・エンジン装置に用
   いられる、ピツチ変更の制御のための前記羽根に
   対する作動装置に於て、作動電動機２０と高速回
   転軸３０と発電手段２８とを含み、 前記作動電動機は、前記羽根に作動接続された
   出力軸２２を有し、前記ハブと一緒に回転する様
   に該ハブ内に装着され、 前記高速回転軸は、前記ハブ内に延在し、 前記発電手段は、前記高速回転軸に固定されて
   いてそれと共に回転し得る磁界発生手段３４、及
   び該磁界手段に磁気結合されると共に前記ハブに
   固定されて、それと一緒に回転する様になつてい
   て、前記電動機に電気接続し得る巻線手段３２を
   含み、 前記高速回転軸又はハブの回転が前記巻線手段
   に電流を誘起する作動装置。 ４ 特許請求の範囲３に記載した作動装置に於
   て、前記プロペラ羽根のピツチを調整する制御手
   段を有し、該制御手段は、 前記ハブの中に配置されていて前記電動機に対
   する電気エネルギを制御する電動機制御手段４０
   と、 前記静止枠体の中に配置されていてエンジン・
   パラメータに応答してピツチ制御信号を発生する
   エンジン制御手段４４と、 該エンジン制御手段からの信号を前記電動機制
   御手段に伝達する信号手段４６とを含む作動装
   置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した作動装置に於
   て、前記制御手段が前記ハブの回転速度を測定す
   る速度感知装置５０を有し、 前記電動機制御手段４０は前記速度感知装置か
   らのハブ速度信号を受取つて、前記エンジン制御
   手段とは無関係に羽根のピツチを調整して、ハブ
   速度を比較的一定に保つ作動装置。 ６ 特許請求の範囲４に記載した作動装置に於
   て、前記信号手段が光学繊維の回転式カツプラを
   有する作動装置。 ７ 特許請求の範囲３に記載した作動装置に於
   て、前記作動電動機を可変ピツチ羽根に作動的に
   接続する減速手段２４を含む作動装置。 ８ 特許請求の範囲７に記載した作動装置に於
   て、前記高速回転軸が前記減速手段を通り抜けて
   いる作動装置。 ９ 特許請求の範囲７に記載した作動装置に於
   て、前記発電手段が前記歯車手段及び減速手段の
   間に配置されている作動装置。 １０ 特許請求の範囲７に記載した作動装置に於
   て、前記発電手段が前記減速手段より前方に配置
   されている作動装置。