JPH054600A - ヘリコプター用ローター装置 - Google Patents

ヘリコプター用ローター装置

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JPH054600A
JPH054600A JP3255230A JP25523091A JPH054600A JP H054600 A JPH054600 A JP H054600A JP 3255230 A JP3255230 A JP 3255230A JP 25523091 A JP25523091 A JP 25523091A JP H054600 A JPH054600 A JP H054600A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘリコプター用ローター装置の軽量化、部品
数の減少、耐久性の向上、抗力減少を計る。 【構成】 複数のラグ対を有するローターハブと、ラグ
対を介してローターハブに取り付けられるローターブレ
ードと、ローターブレードをラグ対に取り付けるフラッ
プヒンジとからなるヘリコプター用ローター装置におい
て、前記ローターブレードをピッチ角調節自在にロータ
ーハブに対して連結するピッチハウジングを部分的に複
合材製無端ループ状ストラップで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、上部制御装置を除くヘ
リコプターのローター装置に関し、詳述すれば、ヘリコ
プターのローターブレード(回転翼羽根)をピッチ角調節
自在にローターハブに取り付ける複合材料製のピッチハ
ウジング構造体に関する。本発明の実施例に示したロー
ター装置は、全関節羽根回転翼式のものではあるが、本
発明はその他の羽根回転翼式のものにも適用し得るもの
である。
【０００２】
【従来の技術】１枚或いはそれ以上のブレード(羽根)を
有する運航用ヘリコプターに従来より用いられている関
節羽根回転翼式ローター装置には、下記の構成機素が備
わっている。
【０００３】イ) トランスミッシヨン装置からローター
ヒンジ装置とローターブレードへと、アタッチメントラ
グを介して駆動トルクを伝達するための、金属を機械加
工することにより製作したハブ装置。
【０００４】ロ) フラッピング、ハンテイング、それ
に、フェザリングの各作用が行えるようにブレードをロ
ーターハブに連結するための、金属を機械加工すること
により製作した部品、ピン、及び、ベアリングを含む機
械的ヒンジ装置。
【０００５】ハ) ブレードの取付端部からハブへと、フ
ェザリング抵抗を最小限にして遠心力による負荷を伝え
る働きをする、金属製ストラップ、もしくは、ワイヤー
ストランドからなるフレキシブルな機械装置。ニ ) ハンテイングダンパー(lead-lag damper)
【０００６】本出願人がCH-47型ヘリコプター用として
現に製作している、金属製ハブを備えたローター装置
は、前述した従来の関節羽根回転翼式ローター装置の中
でも典型的なものである。このようなローター装置にお
いては、ローター装置の静力学上の強度が問題になるよ
うなことは今日まで殆どなかったが、疲労と摩耗とに対
する部品の耐久性が主として問題になっていた。殊に、
疲労寿命については、材質と製法を改善することにより
向上されている。摩耗については、これは主としてベア
リングの転子やレース、それに、シール材に起こる問題
である。特に、ベアリングの設計は、今日までの実績の
積み重ねと、分析試験方法や設備の開発に伴って改善さ
れている。シール装置についてもそうであり、現に、潤
滑剤として、グリースの代わりにオイルが使われるよう
になっている。更に、金属合金の製法、熱処理方法、機
械加工表面の仕上げ方法、表面硬化処理方法、冷間加工
方法なども、相当改善されている。
【０００７】しかし、公知の材料や技法を用いて製作さ
れた従来のローター装置は、これ以上技術上改善しよう
もないところまできている。ところが、航空機の飛行速
度を上げ、かつ、燃料消費量を減少させる必要性が高ま
り、そのために、ハブ抗力を減少させる必要があること
を考えれば、改善しない訳には行かない。殊に、ハブ抗
力を減少させると、ベアリングやハブの寸法も小さくす
ることができるが、だからと言って重量まで減少するこ
とはない。何故なら、重量を減少させれば、材料の耐負
荷性が劣化し、応力発生が著しくなる。
【０００８】このようなジレンマを克服する一方法とし
て、新しい金属合金を使ったり、ベアリングの数を減少
させるか、または、ベアリングを使わないようにした
り、それに、新しい設計上の工夫を施したりすることが
注目されている。具体的に言えば、比較的最近の設計で
は、スチールの代わりにチタン合金が使われるようにな
っており、それにより疲労強度がいくらか高まってい
る。しかし、極限比強度と比剛性に関しては、アルミ、
チタン、スチールの如くの航空機械として優れている他
の金属材料と変わるところはなく、また、チタン合金に
しても、亀裂が発生すると、亀裂生長速度が早いよう
で、これまた無視できない問題点である。
【０００９】そこで、ベアリング類の材料としてエラス
トマー材を、また、構造材としてガラス繊維強化材(複
合材)を使うことも考えられており、事実、非金属材の
時代の到来により、航空産業界で技術革新がもたらされ
ている。
【００１０】例えば、複合材をローター装置に利用すれ
ば、金属製ハブを用いている従来のローター装置に付随
する問題点の大部分が解決するものと思われる。何故な
ら、複合材は、それに含まれている繊維が破壊するま
で、歪エネルギーを大量貯えることができること、疲労
歪に対する耐久性が優れていること、耐切欠き性にも優
れていること(notch insensitivity)、亀裂が発生して
も、その生長速度が遅いことから、寿命が長く、損傷に
対する許容度(damage tolerance)も広く、更に、フェイ
ルセーフ性(fail safety)もあるなどの長所を備えてい
るからである。この素材は、どのような寸法と形状とに
も成形することができ、しかも、成形した後は、バリ取
り作業は殆ど不要だし、それに、素材の無駄な部分が生
ずることも殆どなく、必要とするところのみ、強度と剛
性とを持たせることができるなどの特長を備えている。
それに、複合材をハイブリッド化したり、繊維と層の配
向を選定することにより損傷の発生を抑制する技術も現
に開発されている。複合材は腐食することはないし、ま
た、複合材の層内や含有繊維に欠陥が生じたとしても、
これは超音波検知装置や放射線検知装置で容易に検出す
ることができる。更に、複合材は相当の比強度と比剛性
とを備えているから、これさえ使えば製品の重量を著し
く減少させることが可能である。
【００１１】尤も、このような複合材をヘリコプターの
主回転翼ハブやそこで使われるヒンジ機構に使用した例
は、米国特許第3,762,834号と第4,012,169号とに開示さ
れている。これらの公知文献における所謂「星形」構造体
は、専ら、３本のアームを備えた連続プレートとして形
成されている。特に、米国特許第4,012,169号において
は、各アームは３枚の平行板からなり、トラス構造をし
ている。しかし、この「星形」構造体は、単ローター型ヘ
リコプター用ではない。単ローター型とタンデムロータ
ー型とでは、異なるところが多い。例えば、タンデムロ
ーター型においては、遠心力と抗力(drag)とがラグヒン
ジを中心に釣り合っている条件でのブレード先の変位は
ラグヒンジの半径方向におけるプレースメントに反比例
するものであるから、単ローター型に比べて大きなラグ
ヒンジのオフセットが要されることがある。従って、こ
れからみてもわかるように、タンデムローター型ヘリコ
プター用として設計されたものは、そのための設計基準
を満たしておれば単ローター型ヘリコプターに直接応用
することができるが、その逆は成立しない。即ち、単ロ
ーター型ヘリコプター用として設計した、例えば、ロー
ターハブは、単ローター型の設計基準を満たしていて
も、タンデムローター型ヘリコプターには適しない。
【００１２】
【発明の構成】本発明は、片負荷伝路型部品(single lo
ad path component)の数を減少させたヘリコプター用ロ
ーター装置を提供するのを目的とするものである。尚、
片負荷伝路型部品は危険な部品であって、一旦破損する
と、その部分だけの故障にとどまらず、ヘリコプターを
失うようなことになりかねない。
【００１３】また、荷重冗長度(load redundancy)があ
り、従って、信頼性の大きいローター装置を提供するこ
とも、本発明に関連した目的である。
【００１４】翼折畳み性能を有するローター装置に用い
られているもので、複合材で構成したピッチハウジング
を提供することも本発明の別目的である。
【００１５】本発明によれば、ローター装置の主要構成
部品を複合材とエラストマーで構成しているので、部品
数を減少させることができ、それに伴って、軽量化でき
ると共に、抗力を減少させることができる、かつ、転子
を用いたベアリングとそれに要するシール、注油装置と
を用いないようにすることができる。従って、航空機の
保全性もよくなる。
【００１６】また、本発明によれば、フラップベアリン
グ、ハンテイングベアリング(lead-lag bearings)、ピ
ッチベアリングにエラストマー製ベアリングを用い、ハ
ブとピッチハウジングとを複合材で構成し、また、ブレ
ード(翼)としては、同一駆動装置で前方向、または、後
方向のいずれかに一度に折り畳めるようにすることによ
り、前述の諸目的を達成し得る。
【００１７】複合材を用いると、静的強度を減少させる
ことなく軽量化と抗力減少をはかることができる。例え
ば、一方向複合材の静的比強度は、今日の航空機材とし
ての金属の中でも比強度が最も大きいチタンの少なくと
も2.4倍もある。それ故、軸方向に負荷が作用する機素
に複合材を用いれば、その機素の重量と大きさとを従来
より減少し得ることになる。但し、屈曲ないし捻り負荷
が作用すれば、複合材のマトリックスの剪断強度を増強
させる必要があり、そのためゲインが幾らか減少する。
この欠点も克服できないことはなく、強化材をバイアス
配置にすることにより剪断強度を上げることができる。
【００１８】そこで、所望の強度を持たせると共に、重
量と抗力とを軽減させるには、繊維の材質と配向とを適
当に選定した上で、金属の代わりに複合材を用いてロー
ター装置を製作すれば達せられる。例えば、ローターハ
ブとしては、フィラメント巻強化複合材製でも良いが、
少なくとも二つ(但し、二枚羽根翼ローターの場合)の連
続した複合材製バンドを設けて、互いに対向したフラッ
プヒンジのラグを形成すれば、羽根翼の回転に伴う遠心
力と剪断力とをラグに伝達させ、それにより相殺させる
ことができる。
【００１９】ローターハブとピッチハウジングとは共に
二つのループを有するようにして、一方のループが破損
すると他方のループが全負荷を支えられるようにするの
が望ましい。
【００２０】また、ローター装置には、同一駆動系を用
いて前方向ないし後方向に一度にブレードを折り畳むた
めの機械的リンク機素と共に、電気機モーター(electro
mechanical motor)とギャボックスとを水平軸近傍に備
えている、ハンテイング軸と折畳み軸とを兼ねたヒンジ
を設けるのが好ましい。それに、専ら、フラップヒン
ジ、ハンテイングヒンジ、ピッチヒンジにエラストマー
製ベアリングを用い、回転翼が回転しても、また、回転
しなくてもブレードを制御するのに、垂れ下がり止めと
上がり止めとを一体化したストッパー(one-piece droop
stop/up stop)を設ける。垂れ下がり止めは一体型カム
であっても良く、ハブに装着させて、ピッチシャフトと
一体化したカムと協働するように工夫されている。
【００２１】
【実施例】以後、添付図面を参照しながら本発明の好ま
しい実施例を詳述する。尚、変形例を含む後述の実施例
は、タンデムローター型ヘリコプターの主ローター装置
に用いるのに適したものとして説明するが、これはテー
ルローター装置にも使えるばかりではなくて、単ロータ
ー型ヘリコプターにも使えるように工夫されている。そ
れに、添付図面の一部は概略的に描かれているが、それ
も本発明が容易に理解されるようにとの配慮からであっ
て、従来から使われている構造や機能については、改め
て詳しく説明しなくとも当業者には容易に理解されるも
のである。従って、本発明が係わる部分、即ち、ロータ
ーハブとピッチハウジングと、種々のヒンジにおけるエ
ラストマー製ベアリングと翼折畳み機構についてのみ詳
述する。
【００２２】また、本発明においては、好ましい実施例
として、図１から図12に示した如くの４枚羽根翼用ロー
ター装置に適用した場合と、図13に示した如くの３枚羽
根翼用ローター装置に適用した場合の二例を説明する
が、各実施例につき、好ましい変形例が二例ずつ含まれ
ている。何れの実施例にしても、ピッチハウジングと翼
折畳み機構は何れも同一である。
【００２３】４枚羽根翼用ローター装置 ４枚羽根翼用ローター装置10は、ローターハブ12と、４
つのピッチハウジング14と、４つのラグダンパーを含む
翼折畳み機構16と、４枚のブレード18とで構成されてい
る。図１に示した構造は全関節羽根回転翼型、即ち、ロ
ーター回転軸A-Aに対して、各ブレードがピッチ軸B-B、
フラップ軸C-C、ハンテイング軸(lead-lag axis)D-Dを
中心として、それぞれピッチング、フラッピング、ハン
テイングができるようになった形式に適したものであ
る。
【００２４】各ブレードがピッチング、フラッピング、
それに、ハンテイングができるためには、エラストマー
製のピッチベアリング、フラップベアリング、ハンテイ
ングベアリングを用いるのが望ましい。これらのベアリ
ングについては図２に詳細に示してある。ハンテイング
ベアリングとフラップベアリングとは、ハンテイングヒ
ンジ20とフラップヒンジ22の一部をそれぞれ構成してい
る。ハンテイングヒンジ20はピン24(一般に垂直ピンと
称されている。)を有し、また、フラップヒンジ22もピ
ン26(一般に水平ピンと称されている。)を有している。
ピッチベアリング28、フラップベアリング30、それに、
ハンテイングベアリング32とは全て、角揺動を許容する
一方で、半径方向及び長手軸方向に作用する負荷を吸収
するように構成されている。これは、エラストマー材の
層と金属材の層とを交互に積層すればできることであ
り、この場合、エラストマー材の層は剪断変形を行うこ
とにより、角揺動運動を許容し、また、金属材の層は、
圧縮荷重が作用したときにおけるエラストマー材の横方
への変形ないし流れを抑制する作用をなす。ローター装
置におけるこのようなベアリング類は既に公知である。
【００２５】ローターハブ12は、本発明の第１実施例の
第１変形例においては、主として複合材で製作されてい
る。この第１変形例は図３から図５に示されており、他
の、即ち、第２変形例については、図６と図７とに示
す。この第１変形例と第２変形例とは、主として、交差
部分の構成が異なっている。
【００２６】図3(a)から図3(c)よりなる図３には、ロー
ターハブ13の主要構成部品が簡単に示されている。この
主要構成部品とは、上部コア34、下部コア36、無端ルー
プ状外側ストラップ38、無端ループ状内側ストラップ4
0、上部板42、下部板44(図４と図５とに示す。)、それ
に、締付け装置46、48である。尚、ここでコアとかスト
ラップを呼称するに当たって用いた「上部」、「下部」、
「外側」、「内側」なる用語は、位置関係を示すために用い
たのではなくて、単に構成部品を区別するために用いた
にすぎない。これらのコアとストラップとは全て複合材
で製作したものではあるが、上部及び下部板42、44は、
複合材または金属材の何れで製作しても良い。
【００２７】このような種々の構成部品を組み立ててロ
ーターハブ12として仕上げたものの詳細な構成を図４と
図５とに示す。ローターハブ12は、４組の締付け装置48
を介して駆動シャフトに装着されている。各組の締付け
装置48は、ボルト58、ナット60、套管62、それに、図示
していない筒形ナット(barrel nut)とで構成されてい
る。但し、各組の締付け装置48で外側に置かれている２
つは、前述したボルト58、ナット60、套管62、筒形ナッ
ト以外に、套管64と単支承板66とを備えている。ボルト
58は、図示しないラジアル孔と交差するところまで、仮
想線にて図示した駆動シャフト52を延在するようになっ
ており、筒形ナットはその交差点に置かれていて、駆動
シャフトのラジアル孔を介して届くようになっている。
套管64は、駆動シャフト52のフランジ50に圧入により挿
通されていて、下部板44(図４)ないし下部板44と充填ブ
ロック56(図５)とを貫通している。
【００２８】締付け装置46を構成するボルト群は、駆動
シャフトの外周の外側に配置されている。各締付け装置
46は、ボルト68とこのボルト68の一端に螺着させたナッ
ト70とで構成されている。この締付け装置48を構成する
ボルト群は、駆動シャフトのトルクをローター装置10に
伝達させると共に、ブレード18から駆動シャフトへと一
部の動的空気荷重(aero dynamic load)を伝達する作用
をなす。
【００２９】前述の構成のローターハブ12を製作するに
は、先ず上部及び下部コア34、36を複合材で製作する。
コアを作るための製法は色々考えられるが、そのうち２
つを挙げれば、自動帯板積層機(automatic tape lay-up
machine)を用いる方法と、フィラメント巻機を用いる
方法とが考えられる。何れで作るにしても、その後は、
所定温度と圧力のもとで所定時間に亙り、オートクレー
ブを用いて硬化させる。この硬化処理を行うと、コアは
組織化される。硬化処理の後は、機械加工を施して、コ
アに切欠き34a、34b、34c、34d、または、36a、36bと穴
34e、34fまたは36c、36dを形成する。その後、図3(a)に
示すように、コア34、36を組み立てる。
【００３０】そしてその後、組み立てたコアに直接フィ
ラメントを巻き付けるか、または、テープを巻き付ける
ことにより、無端ループ状のストラップ38、40を形成す
る。その時、図3(b)に示すように、内側ストラップ40と
外側ストラップ38とは交差するものの、前者は後者の内
側に来るようにする。その後、別に作って硬化させた充
填ブロック56を内側ストラップ40に差し込み、また、外
側ストラップ38にも差し込んで、例えば接着剤を用いて
張り付けてしまう。そこで、上部板42と下部板44とを図
3(c)に示すように、例えば接着剤で張り合わせるのでは
あるが、これらの板42、44が複合材製であれば、予め硬
化処理を施しておく。然る後、図3(c)に示したように組
み立てたものをオートクレーブに入れて、再び全体を硬
化処理し、それにより、複数対のラグ12a〜12hを備え
た、組織化された製品に仕上げる。尚、各対のラグ12a
と12b、12cと12d、12eと12f、12gと12hは、フラップヒ
ンジ22の一部分をなすＵリンクを構成している。
【００３１】組立体を硬化処理した後、各コアの外表面
を研削することにより、ハブ12の外表面にほぼ球面状凹
所72(図４)を形成する。この凹所は、ピッチハウジング
を収納すると共に、ブレードのフラッピングを許容する
ために設けたものである。この凹所72の形成方法として
は、組立体を予備硬化処理する時に、それに伴って形成
されるようにしても良い。
【００３２】図６と図７とに示した変形例においては、
コア34、36は図３から図５にかけて示したものと類似し
ているが、コアの外表面は全て平坦、即ち、図3(a)に示
した凹所が形成されていない点で異なっている。また、
ストラップ38、40にしても、交差個所で交互に積層され
ていること、それに、上部ブロック74と下部ブロック76
を構成する板材の縁部もストラップと共に交互に積層さ
れていることを除けば、図３から図５に示したのとほぼ
同一の方法で形成されている。ブロック74、76は、好ま
しくはスチール板と複合材充填板との積層体で構成す
る。ブロック74、76には、スプライン溝74A、76Aが形成
されていて、組立体をローター駆動シャフトに装架する
と、そのシャフトの外周に形成したスプライン突起と係
合し、それにより駆動シャフトからローター装置10への
トルク伝達が行われるようになっている。言うまでもな
く、図６と図７に示したローターハブ12も、ローター駆
動シャフトに装架した後は、ボルトナット、それに、種
々のワッシャーを用いて前記駆動シャフトの自由端に取
り付けられる。
【００３３】ストラップ38、40が交差する各個所におけ
るストラップ38、40とブロック74、76の板材との交互積
層の様子については、図７に詳細に示してある。但し、
図７においては、便宜上、４ヶ所ある交差個所a、b、
c、dの内、交差個所aのみを示し、それも、上部ブロッ
ク74の板材のみを含む部分だけ拡大して示してある。図
示したように、ストラップ38と40は、層38a〜38dと40a
〜40dと、ブロック74の近傍において前記層38a〜38dと4
0a〜40dの間に挟まれている複合材製充填セグメント78A
と80Aとからなる積層体である。ブロック74も対応する
層74a、74b、・・・・からなり、各層74a、74b、・・・・は前述
したように、スチール板と複合材製充填板とで構成して
も良い。
【００３４】図６と図７とに示した変形例におけるコア
34、36も、図３から図５に示したのと同様に組み立てら
れる。但し、交差個所a、b、c、dを形成するに当たって
は、別の方法を用いる。即ち、先ず層40aを設け、その
後、層74a、充填セグメント78A、層38a、充填セグメン
ト80Aの順に積層する。これを、所望枚数の層が積層さ
れるようになるまで繰り返す。それが終われば、最終硬
化処理を施して組織化させる。
【００３５】ローターハブ12の構成が図３から図５に示
した構成と図６と図７に示した構成の何れであっても、
ピッチハウジング14の構成は同一である。このピッチハ
ウジング14は、エラストマー製ベアリングとそれに関連
する套管は別として、図８から図16にかけて示すよう
に、D-形部材78と、内側ストラップ80と、外側ストラッ
プ82と、中央補剛部材84(上部と下部)と、外側横ストラ
ップ86と、内側横ストラップ88とで構成されている。ま
た、図２に示すように、ピッチアーム90、ピッチシャフ
ト92、フラッピング止め用係止部材94もピッチハウジン
グ14に設けられている。
【００３６】ストラップ80、82は共に無端ループ状に形
成されいるから、何れかのストラップが破損すると、他
方のストラップが全負荷を支えることができるようにな
っている。この両ストラップは、内端から外端にかけて
90度捻りをかけてある。図17にこの様子を示すが、この
図17においては外側ストラップ82のみ、それも、ピッチ
ハウジングから取り出した状態で示してある。この図17
を見てもわかるように、ストラップは、連続した部分82
a〜82dを有する無端ループ体よりなり、これらの部分82
a〜82dは、表面82e、82fが垂直向きから水平向きとなる
ように、90度捻り込まれている。ストラップの水平向き
の端面82fはD-形部材78(図９)を囲繞し、また、垂直向
きの端面82eは、ハンテイングヒンジ20(図８)の套管98
を囲繞するようになっている。
【００３７】内側ストラップ80については、図17に示し
た外側ストラップ82の形状とは幾らか異なっている。こ
の内側ストラップ80の形状については図８からわかるこ
とではあるが、外表面80は内端において水平向きとなっ
ており、また、外端においては套管96を囲繞するために
垂直向きとなっている。尚、内側ストラップ80の内端
は、D-形部材78の内側コードプライ延長部98を囲繞して
いる。
【００３８】両ストラップ80、92が、外端から内端にか
けて互いにどのように配置されているかについては、図
10から図16にかけて各所での横断面図を以て示してあ
る。図９における線10-10に沿う横断面図である図10に
おいては、ストラップ80と82とは、約25度傾斜してい
る。ここでは、内側ストラップ80の互いに対向する部分
間に中央補剛部材84が配置されている。両ストラップと
補剛部材とを囲繞しているのは上側被覆体100と下側被
覆体102である。残りの部分、即ち、上側及び下側被覆
体100、102に囲まれた内部で、ストラップ80、82を傾斜
させたことにより形成された隙間と、補剛部材84の周り
の空間には、充填物104〜110が詰め込まれている。更に
内端の方へ向かって、図９の線11-11に沿う横断面(図1
1)に至ると、傾斜角は前述の捻りにより25度から約45度
へと変化している。この傾斜角は、図10と図11の描写の
基準となった座標系からみれば、ストラップの表面80
a、82aが水平となるまで内端へ向かって漸次増加してい
る。図12に示した個所(図９の線12-12に沿う横断面図)
に至ると、D-形部材78により隔壁112が形成されてお
り、この隔壁112は、対向する隔壁114(図９)と共に、内
側及び外側ストラップ80、82の接触面積が最小となる個
所において両ストラップ80、82に対する支持体を構成し
ている。そして、更に内端へと進むと、D-形部材78がス
トラップ80、82を支えるようになる。図12に示した個所
においては、外側横ストラップ86が配置されているが、
この横ストラップ86ともう一つの横ストラップ、即ち、
内側ストラップ88との間には、囲繞バンド116が設けら
れている。この囲繞バンド116を設けることにより形成
される隙間には、充填物118、120が充填されている。図
９の線14-14に沿う横断面図である図14に示される個所
に来ると、D-形部材78における隔壁122が、ピッチシャ
フト92の一端を支持する支持体をなすと共に、内側ピッ
チベアリング28(図２)の着座部を構成している。また、
この辺りに内側横ストラップ88が設けられており、この
横ストラップ88と上側被覆体100との間の隙間には充填
物124が充填されている。図15は、内側及び外側ストラ
ップ80、82が共に水平向きになっている個所での横断面
を示しているが、ここでは、中央補剛部材84の部分は変
わっていない。しかし、図16に示した個所に来ると、中
央補剛部材84はなくなって、内側及び外側ストラップ8
0、82が水平向きのまま当接している。
【００３９】ピッチシャフト92は、隔壁122から空間126
(図９)へと内方に延在している。ストラップ80の内壁13
2(図９)には孔130(図２)が穿孔されていて、この孔132
にフラッピング止め用係止部材94の一端が収容されてい
る。他方、係止部材94の他端は、図２に示したピッチシ
ャフト92に好ましくは螺着により係合してある。
【００４０】３枚羽根翼用ローター装置 図18と図19とに示すように、３枚羽根翼用ローター装置
210は、一般に、ローターハブ212、３つのピッチハウジ
ング14、３基のラグダンパーを含む翼折畳み機構(図示
していないが、図１に示したのと同一構成)、３枚のブ
レード18で構成されている。これもまた、図１に示した
ローター装置10と同様に、全関節羽根回転翼型である。
【００４１】ローターハブ212も、ローターハブ12と同
様に、主として複合材で構成されていると共に、製作方
法も二通りある。ローター装置210を構成するコア234、
236は、ピッチ軸と同軸な軸B1、B2、B3が駆動軸、即
ち、ローター回転軸A-Aを中心として、図１における90
度の代わりに120度おきに互いに来るように湾曲してい
る。一旦コア234、236を組み立てた後、前述の実施例に
おけるストラップ38、40と同様に、ストラップ238、240
を設けるが、その際、コア234、236の形状に沿って湾曲
するようにする。このストラップ238、240の取付け方と
しては、前述の実施例について説明したように、これも
二通りある。殊に、交互積層させることにより設ける方
法にあっては、上側及び下側ブロックとしては板材で構
成しても良いが、何れにしても、組み立てたコア234、2
40により定まる形状を有するものである。
【００４２】負荷を反作用させる立場からみれば、４枚
羽根回転翼用にしても、また、３枚羽根回転翼用にして
も、本発明によるローター装置は、フラップヒンジを形
成するラグにおけるハブへの負荷が反作用する点でユニ
ークなものである。殊に、４枚羽根回転翼用において
は、ラグに作用する負荷は反対側のラグへとストラプを
介して伝達され、然る後、反対側のブレードにより反作
用させられる。従って、遠心力によるブレードへの負荷
がストラップにより全面的に抑制される一方、ボルト群
(第１変形例の場合)ないしナットとワッシャー(第２変
形例の場合)により揚力が伝達され、ボルト群(第２変形
例の場合)ないし、スプライン係合(第２変形例の場合)
を介してトルクが伝達される。他方、３枚羽根回転翼用
においては、ストラップは遠心力によるブレードへの負
荷とも反作用するが、負荷作用は同一ストラップに集中
することはない。むしろ、残りのストラップへも分散さ
れる。揚力とトルクとは、４枚羽根回転翼用と同様に伝
達される。
【００４３】翼折畳み機構 図１において、翼折畳み機構16は、エラストマー製ラグ
ダンパー126と、駆動モーター、ギャボックス128、それ
に、ブレード18のハンテイングヒンジ(lead lag hinge)
に取り付けたベルクランク130を含む連動リンク機構と
からなる。ギャボックス128とベルクランク134との間に
は連結ロッド132が延在しており、更に、ベルクランク1
34は前述のベルクランク130と連結ロッド136を介して連
結されている。図１からみてブレード18を反時計方向に
折り畳むには、モーターを駆動させて連結ロッド132を
伸長させればよく、反対に時計方向に回動させるには、
連結ロッド132を引っ込ませれば良い。この翼折畳み機
構16は、モーターを含むギャボックス128、ベルクラン
ク130、連結ロッド132、ベルクランク134、連結ロッド1
36からなる同一駆動装置で各ブレード18を何れかの方向
に折り畳むことができる。尚、ベルクランク130のみ前
述したように取り付けてあるが、その他の駆動装置の構
成部品はピッチハウジング14に装着してある。
【００４４】材料と硬化処理 前述したように、複合材は主としてローター装置に使わ
れている。ブレードとしても複合材料で製作するのが好
ましいが、これについては米国特許第4,095,322号と同
第4,316,701号に開示されており、そこで開示されてい
る複合材製ブレードを用いても差し支えない。
【００４５】ローターハブ12に使われているコア34、36
の複合材としては、エポキシ含浸Ｅ系ガラス繊維プレプ
レグ(BMS8-79、クラスIII、GR1、Type 1581、Form (1))
とするのが好ましい。無端ループ状ストラップ38、40の
複合材としては、一方向Ｓ系ガラス繊維エポキシプレプ
レグ(BMS8-164、クラスA、Type I-1)、エポキシ含浸Ｅ
系ガラス繊維プレプレグ(BMS8-79、クラスIII、GR1、Ty
pe 1581、Form (1))、45゜バイアスプライのエポキシ含
浸プレプレグ(BMS8-164、クラスA、TypeIII)、および、
T300/F-155一方向グラファイトエポキシプレプレグ(BMS
8-168)がよい。実際に製作した各ストラップ38、40は、
プライ厚0.009インチの1581クロス(±45゜)２プライ
と、プライ厚0.0085インチの一方向Ｓ系ガラス繊維１プ
ライ、プライ厚0.0065インチの一方向グラファイト３プ
ライ、層厚0.017インチのＸ系プライ(±45゜)単層の三
種を18層に積層した積層体と、プライ厚0.0085インチの
一方向Ｓ系ガラス繊維10プライと、プライ厚0.009イン
チの1581クロス(±45゜)２プライとからなり、全体とし
て計104プライ、厚さ0.931インチであった。充填ブロッ
ク56としては、エポキシ含浸Ｅ系ガラス繊維プレプレグ
(BMS8-79、クラスIII、GR1、Type 1581、Form (1))と45
゜バイアスプライのエポキシプレプレグ(BMS8-164、ク
ラスＡ、Type III)を材料とするのが好ましい。
【００４６】ピッチハウジング14においては、ストラッ
プ80の複合材として、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS8-
164、クラスＡ、Type I(250-S))と一方向クロスプライ
予備含浸ガラス繊維(BMS8-164、クラスＡ、Type II(250
-S))を用いるのが望ましい。また、ストラップ82の複合
材としては、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS8-164、ク
ラスＡ、Type I(250-S))が好ましく、中央補剛部材84の
複合材としては、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS8-16
4、クラスＡ、Type I(250-S))、一方向クロスプライ予
備含浸ガラス繊維(BMS8-164、クラスＡ、Type II(250-
S))、それに、硬化処理後の密度が立方フィート当たり2
3〜29ポンドとなる独立気泡型ポリウレタンフォームが
好ましい。更に、D-形部材(支持部)78の複合材として
は、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS8-164、クラスＡ、T
ype I(250-S))、一方向クロスプライ予備含浸ガラス繊
維(BMS8-164、クラスＡ、Type II(250-S))、予備含浸ガ
ラス繊維織物(8-79、クラスIII、グループＩ、Type 158
1)が好ましい。充填物104、106、108、110をなす複合材
としては、一方向予備含浸ガラス繊維(BMS8-164、クラ
スＡ、Type I(250-S))が良い。これらの充填物は、所定
形状の成形型を用い、その型でプライを重ねることによ
り、所望の形状に仕上げることができる。
【００４７】複合材よりなる構成部品の硬化処理は、温
度が250度、圧力が50〜100psiの下で3.5〜５時間に亙っ
て行うのが普通である。この硬化処理と施すと、各構成
部品は組織化される、即ち、外部から作用する負荷に耐
えられるようになる。
【００４８】本発明によるローター装置では、エラスト
マー製ベアリングを用いているので、注油装置は不要で
ある。また、複合材で構成部品を製作してあるので、耐
久性が良く、軽量で、空力学的にも抗力の小さいロータ
ー装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による４枚羽根回転翼用ローター装置
の概略斜視図である。
【図２】 図１のローター装置におけるフラップベアリ
ングとハンテイングベアリングにエラストマー製ベアリ
ングが用いられていることを示す一部切欠き斜視図であ
る。
【図３】 ４枚羽根回転翼用ローター装置のハブの構成
部品の位置関係を説明するための斜視図である。
【図４】 図3(c)における線4-4に沿う拡大横断面図で
ある。
【図５】 図3(c)における線5-5に沿う拡大横断面図で
ある。
【図６】 ローターハブの変形例を示す一部切欠き斜視
図である。
【図７】 図６のローターハブにおける交差個所の部分
拡大図である。
【図８】 本発明によるピッチハウジングの実施例の上
面図である。
【図９】 図８に示したピッチハウジングの側面図であ
る。
【図１０】 図９における線10-10に沿う横断面図であ
る。
【図１１】 図９における線11-11に沿う横断面図であ
る。
【図１２】 図９における線12-12に沿う横断面図であ
る。
【図１３】 図９における線13-13に沿う横断面図であ
る。
【図１４】 図９における線14-14に沿う横断面図であ
る。
【図１５】 図９における線15-15に沿う横断面図であ
る。
【図１６】 図９における線16-16に沿う横断面図であ
る。
【図１７】 ピッチハウジングに用いる外側ストラップ
の拡大斜視図である。
【図１８】 本発明による３枚羽根回転翼用ローター装
置の概略斜視図である。
【図１９】 図18のローター装置を構成するローターハ
ブの概略斜視図である。
【符号の説明】
12 ・・・・ ローターハブ 14 ・・・・ ピッチハウジング 16 ・・・・ 翼折畳み機構 18 ・・・・ ブレード 28 ・・・・ ピッチベアリング 30 ・・・・ フラップベアリング 32 ・・・・ ハンテイングベアリング 34 ・・・・ コア 36 ・・・・ コア 212 ・・・・ ローターハブ 234 ・・・・ コア 236 ・・・・ コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アール・シユナイダー アメリカ合衆国ペンシルバニア19083，ヘ イバータウン，フエアモント・ロード505 番 (72)発明者 リチヤード・テイ・デローサ アメリカ合衆国ペンシルバニア19015，ブ ルツクヘイブン，キヤミロツト・ドライブ 505番

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のラグ対よりなるローターハブと、
    前記ラグ対と等しい数のローターブレードと、該ロータ
    ーブレードを前記ラグ対に揺動自在に取り付けるものに
    して、対応する前記ラグ対と協働してフラップヒンジを
    形成する各ローターブレード毎のブレード取付け手段と
    からなるヘリコプター用ローター装置において、前記ブ
    レード取付け手段が、複合材製のピッチハウジングと、
    該ピッチハウジングに支持され、その長手方向と半径方
    向とに作用する負荷と反作用しうるエラストマー製ベア
    リングに各端が装着されている複合材製のピッチシャフ
    トと、該ピッチシャフトに装着され、かつ、前記ピッチ
    ハウジングにより支持された複合材製フラッピング止め
    手段とからなることを特徴とするヘリコプター用ロータ
    ー装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のものであって、前記ピ
    ッチハウジングに２つの複合材製無端ループ状ストラッ
    プが設けられていて、何れか一方のストラップが、前記
    ローターハブを一対のラグに取り付けるためのラグを構
    成しており、また、両方の無端ループ状ストラップでロ
    ーターブレードを取り付けるための一対のラグを構成し
    ていること。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のものであって、前記ピ
    ッチハウジングに支持部が形成されており、前記何れか
    一方のストラップの互いに近接するループ部が前記支持
    部を囲繞しつつ延在していること。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のものであって、前記支
    持部がピッチシャフトの一端を支持しているとともに、
    何れかのエラストマー製ベアリングと係合する支承面を
    有していること。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のものであって、前記ピ
    ッチハウジングに補剛部材があって、前記ピッチハウジ
    ングの何れかのストラップの延長部間にその補剛部材を
    配置してあること。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のものであって、前記補
    剛部材が複合材出構成されていること。
  7. 【請求項７】 請求項１項に記載のものであって、前記
    ピッチハウジングが、複合材で構成され、エラストマー
    製ベアリングにピッチハウジングの各端が装着されてい
    てその長手方向と半径方向へ作用する負荷と反作用しう
    るピッチシャフトとからなること。
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