JPH0717237B2 - 可変ピツチプロペラのピツチ調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には航空機のプロペラ装置に係り、更
に詳細には可変ピッチ型のプロペラ装置のピッチ調節装
置に係る。

一般に航空機の可変ピッチ型のプロペラ装置は複数個の
プロペラブレードを含んでおり、それらのブレードはそ
れぞれ長手方向軸線の周りに枢動（ピッチ調節運動）可
能に航空機のエンジンにより回転駆動される回転ハブに
装着されている。ハブは一般にその内部に室を有してお
り、該室は可動の軸又はカムに接続されたピストンの如
き出力部材を有する液圧アクチュエータを含む流体機械
的ピッチ変更駆動装置を受入れるようになっている。カ
ムはブレードのルート部に作動的に接続されたフォロア
に係合する。アクチュエータを作動させることによりカ
ム、従ってそのフォロアが駆動され、これにより例えば
プロペラの速度、従って航空機の作動を制御すべく航空
機のブレードのピッチが枢動によって調節される。かか
る航空機のプロペラのピッチ変更駆動装置が例えば米国
特許第3,068,943号に詳細に開示されている。

上述の如き流体機械的プロペラピッチ変更駆動装置は、
その通常の作動に於ては多数の種々の機械的機能を正確
に果すものでなければならない。例えばプロペラピッチ
変更駆動装置はアクチュエータへの液圧流体の導入及び
アクチュエータよりの液圧流体の排出を比較的正確に制
御し得るものでなければならない。またプロペラピッチ
変更駆動装置は該装置の制御装置よりアクチュエータへ
作動信号及び作動解除信号を供給し、またピッチ変更駆
動装置の流体系に誤作動が発生した場合にブレードのピ
ッチ設定状態を維持するピッチ固定機能を果すものでな
ければならない。コンパクトさを向上させ、重量を低減
し、構造の単純性を向上させ、組立の容易さを増大さ
せ、製造のコストを低減するためには、上述のピッチ変
更駆動装置の機械的機能ができるだけ少数の部品により
果されることが望ましい。従って従来のプロペラピッチ
変更駆動装置の構造を簡略化することが従来より希求さ
れている。従来のプロペラピッチ変更駆動装置の精度
（ピッチ変更駆動装置の制御装置により決定される所望
のブレードピッチ設定状態を維持する能力）を改善する
ことも希求されている。しかし上述の如き従来のピッチ
変更駆動装置が有する多数の特徴は、ブレードのピッチ
を正確に設定し且保持するというピッチ変更駆動装置に
要求される能力には有害なものであった。例えばエンジ
ンの調速機の作動に応答するのではなく、スロットルレ
バーの位置に応答してピッチ角が設定されるベータ作動
モードに於ては、ピッチ変更駆動装置は制御装置よりピ
ッチ変更アクチュエータへピッチ変更信号を正確に入力
し、また実際のブレードピッチを示す信号を正確に制御
装置へフィートバックするものでなければならない。一
般にかかるフィードバック信号はフィードバックロッド
レバー、又は他の機械的組立体の如き機構により制御装
置へ供給されていた。かかる機構は通常の製造公差に起
因するバックラッシュが存在し、また熱的膨張及び収縮
を受け易いものである。かかるバックラッシュや熱的影
響及び荷重が作用することによる構成要素の長さの変化
は、ベータ作動モード時にピッチ変更駆動装置によりブ
レードのピッチが設定され保持される際の精度を低下さ
せる。更に上述の如きピッチ変更駆動装置に関連する液
圧装置は、そのピッチ変更駆動装置が航空機内にて組立
られる場合には、検定による調整（キャリブレーショ
ン）が困難なものであった。

本発明の主要な目的は、必要とされる部品点数が低減さ
れることによりコンパクトさ、構造上の単純性、及び経
済性が向上されたプロペラのピッチ変更駆動装置（ピッ
チ調節装置）を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、検定による調整、信号の入
力、フィードバック制御がより容易に行われるよう改善
されており、バックラッシュ及び熱的影響に対する感受
性が低減されていることにより精度が向上されたプロペ
ラピッチ変更駆動装置を提供することである。

これらの目的及び他の目的は、本発明によれば、プロペ
ラのブレードに作動的に接続された流体機械的ピッチ変
更アクチュエータと、ピッチ制御装置に作動的に接続さ
れた流体機械的入力アクチュエータと、前記ピッチ変更
アクチュエータ及び前記入力アクチュエータを接続し所
望のピッチ設定位置へ前記ピッチ変更アクチュエータを
駆動すべく所望のピッチ設定位置を示す入力信号を前記
ピッチ変更アクチュエータへ供給し流体を供給する流体
導管、即ちトルクチューブとを含むプロペラピッチ変更
駆動装置によって達成される。トルクチューブはピッチ
変更アクチュエータより入力アクチュエータへブレード
のピッチ設定位置を示す正確なフィードバック信号を供
給するようにもなっており、このフィードバック信号は
入力アクチュエータより更に流体機械的ピッチ制御装置
へ適宜伝達される。好ましい実施例に於ては、ピッチ変
更アクチュエータはプロペラのブレードにそのルート部
にて接続され一体的な制御弁ハウジングを含むシリンダ
内にて往復動し得るピストンを含んでいる。ピストンに
ねじ込まれたねじがハウジング内に受入れられる制御弁
要素を担持しており、制御弁はトルクチューブにより設
定され、トルクチューブの位置は入力アクチュエータに
より制御される。ねじ及び制御弁要素をピッチ変更アク
チュエータのピストンに接続することにより、該ピスト
ンの運動によって制御弁の作動が自動的に解除される。
ねじは一つの構成要素によりなる有効なピッチ固定装置
を与え、ピッチ変更アクチュエータが故障した場合にブ
レードのピッチが不測の変化を生じることを阻止する。
入力アクチュエータはピッチ制御装置により信号を供給
され且作動されるようになっており、内部にボールねじ
を担持する往復動可能なピストンを含んでおり、ボール
ねじはそれとトルクチューブとの間の非整合を受入れる
軸−スプライン接続によりトルクチューブに接続されて
いる。入力アクチュエータのピストンの往復動によりボ
ールねじ、従ってトルクチューブが回動され、これによ
りピッチ変更アクチュエータが制御された態様にて加圧
されるようピッチ変更アクチュエータ内のねじ及び制御
弁が回動される。ハウジング内に設けられボールねじと
トルクチューブとを支持する可撓性接続手段により、ボ
ールねじ及びトルクチューブとプロペラのハブとの間の
非整合が受入れられるようになっている。

以下の添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態及び産業上の利用可能
性 添付の図面、特に第１図に於て、本発明はプロペラによ
り推進される航空機等のための可変ピッチプロペラ装置
のブレードのピッチを設定し調節するためのシステムに
係る。プロペラ装置は一体的なシリンダ12と流体復帰導
管13と流体復帰ポート14とを有するハブ10を含んでい
る。導管13は図示の実施例に於ては独立したチューブで
あるが、導管13の流体処理機能は当業者にとって明らか
である如く導管13と等価な種々の内部通路によっても達
成される。ハブ10にはその軸受20を介して複数個のプロ
ペラブレード15が装着されており、各ブレードはその長
手方向軸線25の周りに枢動することによりピッチを調節
し得るようになっている。簡明化の目的で第１図に於て
は上述の如く一つのブレードのルート部のみしか図示さ
れていないが、本発明は所定のエーロフォイル形状を有
する任意の数のブレードを有するプロペラに適用可能で
ある。

ブレード15はそのルート端部にピントル（軸）35上に装
着された偏心ローラ30を含んでいる。ローラ30はピスト
ン（第一の出力部材）45に設けられた所定形状のカム溝
40内に受入れられている。またピストン45は前方バルク
ヘッド（ランド部）50を含んでおり、該バルクヘッドに
はピストン45、従ってプロペラブレード15を所望のピッ
チ設定位置へ駆動すべく後に詳細に説明する要領にて圧
力オイルの如き流体にて選択的に加圧される表面55及び
60が設けられている。またピストン45には実質的にその
中央に内部バルクヘッド65が設けられており、該バルク
ヘッドはねじ部70、流体復帰ポート75、後方スカート部
80、前方長手方向溝85を含んでいる。

ピストン45はシリンダ12内にて往復動可能であり、ピス
トン45及びシリンダ12はピッチ変更アクチュエータ87を
構成している。シリンダ12の中間部は弁ハウジング95を
含んでおり、該ハウジングはそれを貫通する一対の出力
ポート100及び105を有している。ポート100を経てシリ
ンダ12の内部及びピストンの表面55が流体圧によって加
圧されることによりピストン45が図にて右方へ駆動さ
れ、これによりブレードのピッチの変更調節が行われ
る。またポート105を経てシリンダ12の内部及びピスト
ンの表面60が流体圧によって加圧されることによりピス
トン45が図にて左方へ駆動され、これによりブレードの
ピッチの変更調節が行われる。

ハブ10内に於てピストン45がシリンダ12と整合する状態
は、バルクヘッド50の半径方向外方の部分がシリンダ12
と係合し、ピストンのスカート部80がハブ10の右端と係
合することによって維持される。尚、107はシリンダ12
に形成された溝85によって軸線方向に案内されたローラ
の一つを示し、シリンダ12の縁部110に係合してピスト
ン45の左方への最大移動位置を制限する。

液圧流体が制御弁要素120を経て出口ポート100及び105
へ選択的に供給されるようになっており、制御弁要素12
0は環状リセス130と連通する半径方向通路125を有して
おり、環状リセス130は該弁要素が長手方向に位置決め
されると出口ポート100又は105と選択的に整合するよう
になっている。

弁要素120の内部には導管位置（トルクチューブ）140の
端部が一体的に形成されており、弁要素120の外方部分
にはねじ145が一体的に形成されており、弁要素の内方
部分及び外方部分、従ってねじ145及びトルクチューブ1
40は任意の適当な締結要素150によりその組立体の左端
に於て互に接続されている。

トルクチューブ140はハブ10と共に回転する中空シャフ
ト155内に受入れられている。シャフト155は固定フレー
ム165上に支持された軸受160により軸支されており、ポ
ート170を含んでおり、該ポートを経てピッチ変更アク
チュエータよりの液圧流体が流体溜り（図示せず）へ戻
されるようになっている。シャフト155は航空機のエン
ジン175よりハブ10へ回動動力を与え、シャフト155は例
えば延在部183によりシャフトに接続されたギア180によ
りエンジンに接続されている。ギア180は軸受185を介し
て固定フレーム165に装着されており、ボール−ソケッ
トジョイント又はＵリンクジョイントの如き可撓性（枢
動可能な）ジョイント190を介してボールねじ200と連結
されており、ジョイント190はシャフト155がトルクチュ
ーブ140及びそれに接続された構成要素に対し角方向に
非整合状態になることを受入れるようになっている。ギ
ア180はそれとボールねじ200との間のスプライン（19
2）−キー（194）接続部によりボールねじ200を回転駆
動するようになっており、スプライン192はボールねじ
ハウジングに設けられたフランジに形成されており、キ
ー194はギア180の半径方向外方部分より延在している。

トルクチューブ140の図にて右端部はボールねじ200内に
受入れられており、可撓性ジョイント210によりボール
ねじに接続されている。可撓性ジョイント210はボール
ねじ200の内面より半径方向内方へ延在する突起215を含
んでおり、該突起はトルクチューブ140の表面より半径
方向外方へ延在するスプライン225の間に受入れられた
半径方向内端部220を有している（第２図参照）。かか
るジョイントによれば、ボールねじ200内にて該ボール
ねじに対しトルクチューブ140を傾けることができ、こ
れによりこれらの構成要素の長手方向、角方向、半径方
向の非整合が受入れられる。

ボールねじ200はピストン（第二の出力部材）235の内面
に固定された軸受232上にて入力アクチュエータ230内に
装着されており、これによりボールねじ、従ってシャフ
トの延在部183及びトルクチューブ140はピストン235内
にて自由に回転し得るようになっている。ピストン235
はシリンダ240内に往復動可能に受入れられており、シ
リンダ240は第１図に示されている如く固定フレーム165
の延在部を含んでいて良い。ピストン235はその第一の
表面245に於て導管50を経て該表面へ供給される計量さ
れた液圧流体にて加圧され、またその第二の表面255に
て導管260を経て供給圧にて供給される液圧流体により
加圧される。例えばピストン235は、計量された液圧流
体の圧力が供給圧の1/2である場合にピストン235に作用
する流体力が互に釣合うよう、第一の表面245の面積が
第二の表面255の面積の約２倍である半面積サーボピス
トンであって良い。かくしてピストン235は、導管250内
の計量された液圧流体の圧力が供給圧の1/2以下に低下
すると正味の流体力により図にて右方へ付勢され、計量
された液圧流体の圧力が供給圧の1/2以上の値に増大さ
れると図にて左方へ付勢される。ピストン235に対する
加圧は種々の公知の任意の流体機械的ピッチ制御装置26
5により制御され、かかるピストン制御装置は一般にパ
イロット弁275に機械的に接続された調速機270を含んで
おり、パイロット弁275は所望の速度以上又は以下の速
度に於て調速機270の作動に応答して調速機により調節
されることにより導管250内の計量された液圧流体の圧
力を調節し、これによりピストン235を所望のプロペラ
速度に対応する位置に設定する。制御装置265はベータ
サブ制御装置277を含んでいて良く、該サブ制御装置は
それが作動されると調速機270に応答するのではなくパ
ワーレバー279の設定に直接応答して導管278よりアクチ
ュエータ230へ供給される液圧流体を計量する。かかる
ベータサブ制御装置は当技術分野に於て知られており、
ピッチ制御装置265と同様本発明の一部をなすものでは
ない。サブ制御装置277へのピッチ角フィードバック信
号は、ピストン235により担持され該ピストンと共に長
手方向に運動可能なアーム283によって与えられる。

液圧流体は図には示されていない遠隔流体溜りの如き適
当な流体溜りより流体を吸引するポンプ280により制御
装置265へ供給される。或いはまたポンプがそのポンプ
のすぐ周りの領域より流体を吸引し得るよう、ピッチ変
更駆動装置全体が液圧流体の環境中に配置されても良
い。供給圧力の流体が導管285及び移送軸受290を経てト
ルクチューブ140の内部へポンプ280により供給され、ト
ルクチューブは究極的にはそれが受けた流体を弁要素12
0、弁ハウジング95、ピッチ変更駆動ピストン45及その
シリンダ12へ供給する。

本発明のピッチ調節装置の作動は以下の如くである。上
述の如く、プロペラの速度が所望の速度より変動するこ
とにより調速機270が作動されてパイロット弁275の設定
位置が調節され、これにより導管250内の計量された流
体の圧力が調節される。かかる調節によりシリンダ240
内に於ける入力アクチュエータピストン235の相対位置
の調節が行われ。ピストン235の位置の調節によりボー
ルねじ200の長手方向位置が同様に調節される。ボール
ねじ200が長手方向に駆動されると、それがシャフトの
延在部183と係合することによりボールねじがその長手
方向軸線の周りに回動される。ボールねじ200がトルク
チューブ140に接続部210にて接続されていることによ
り、トルクチューブもその長手方向軸線の周りに同様に
回動され、ピッチ変更駆動ピストン45のねじ部70内にて
ねじ145が同様に回動される。ねじ145の上述の如き回動
により弁要素120の長手方向位置が調節され、これによ
り通路125及び環状リセス130がポート100又は105の何れ
かと整合される。上述の如く、ポート105が流体にて加
圧される場合には、ピストン45は図にて左方へ付勢さ
れ、これによりブレードのルート部に設けられたローラ
30がピストン45に形成されたカム溝40と係合することに
よりブレードのピッチの調節が行われる。また弁要素12
0が上述の如く弁ハウジング95内に位置決めされること
によりシリンダ12の図にて左方の部分がポート100、流
体復帰導管13、流体復帰ポート14、最終的にはシャフト
155に設けられたポート170を経てドレーンされる。環状
リセス130がポート100と整合するよう弁要素120が位置
決めされた場合には、シリンダ12の内部に図にて左方の
部分が加圧され、これによりピストン45が図にて右方へ
駆動され、シリンダ12の図にて右方の部分がポート10
5、ピストンポート75、最終的にはシャフト155に設けら
れたポート170を経てドレーンへ接続される。ピストン4
5がポート100又は105を経て加圧されることに応答して
駆動されると、ねじ145がピストンのねじ部70と接続さ
れていることにより弁要素120も同様に駆動され、かか
るピストンの運動により弁の作動が自動的に解除され
る。所望のブレードのピッチの設定を行うピッチ調節が
更に行われる必要がある場合には、調速機がパイロット
弁275の設定を更に調節し、これによりピストン45を更
に駆動しブレード15をそれらの長手方向軸線の周りに枢
動させるべく、ピストン235、ボールねじ200、トルクチ
ューブ140、弁要素120が更に調節され、かかる調節は弁
要素の作動を解除することによって行われる。プロペラ
ピッチのベータ制御が必要とされる場合には、ベータサ
ブ制御装置277が作動され、ピストン235の表面245に対
する液圧流体の導入が調速機により制御されるパイロッ
ト弁275によるのではなくパワーレバー279によって制御
される。尤もベータ制御の状況下に於ても、本発明のピ
ッチ変更駆動装置は上述の如く機能する。

本発明のピッチ調節装置は従来のピッチ調節装置に於け
る多数の欠点を克服するものである。一つのトルクチュ
ーブによりピッチ変更アクチュエータの作動を開始させ
る流体信号を発生する手段が与えられるだけでなく、ア
クチュエータを駆動する流体を導くための導管が与えら
れる。更にトルクチューブにより入力アクチュエータと
ピッチ変更アクチュエータとが確実に且剛固に接続さ
れ、これより製造公差や従来のピッチ変更駆動装置の構
成要素に於て荷重及び熱的影響により発生される長さの
変化に起因する不正確さが低減される。上述の如くバッ
クラッシュ及び構成要素の長さの変化が低減されること
により、ブレードのピッチが調速機により制御される条
件下に於けるピッチ調節装置の精度が向上されるだけで
なく、ベータ制御の条件下に於てもピッチ調節装置の精
度が向上される。ベータ制御の条件下に於ては、ベータ
ピッチ角信号はピッチ制御装置265に近接して入力アク
チュエータ230に於てピッチ変更駆動装置へ正確に入力
され、また該ピッチ変更駆動装置より正確にフィードバ
ックされる。かくして本発明のピッチ調節装置によれ
ば、上述の如き種々の不正確さを発生させる長いフィー
ドバックリンクや他の構成要素は不要である。ねじ145
がピストン45の内部と接続されていることにより構造簡
単にして有効なピッチ固定装置が得られ、これによりブ
レード15ののピッチはピッチ変更アクチュエータの液圧
による制御が失われた場合にも維持される。更に組立に
際しても、本発明によるピッチ調節装置はブレードを或
る所定のピッチに設定し、入力アクチュエータのピスト
ンを或る所定の位置に設定し、ピッチ変更ピストン及び
入力アクチュエータピストンをトルクチューブと連結す
ることにより、容易に割出される。ボールねじ200、ね
じ145、トルクチューブ140を設けることにより、ピッチ
調節装置内に於けるバックラッシュに起因してピッチ制
御装置の作動に関し発生される不正確さが低減される。
トルクチューブとボールねじとの間及び駆動シャフトと
ボールねじとの間が可撓的に接続されていることにより
ピッチ制御装置の種々の構成要素間に於ける長手方向、
角方向、半径方向の非整合が容易に受入れられる。弁要
素の内部がトルクチューブの端部と一体的な構造とされ
ていることにより、必要とされる部品点数が低減され、
これによりピッチ調節装置のコンパクトさ、構造の単純
性及び経済性が更に向上されている。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロペラピッチ調節装置を示す断
面図である。 第２図は第１図に示されたプロペラピッチ調節装置に組
込まれたボールねじとトルクチューブとの間の接続部を
示す拡大部分断面図である。 10……ハブ,12……シリンダ,13……流体復帰導管,14…
…流体復帰ポート,15……ブレード,20……軸受,25……
長手方向軸線,30……偏心ローラ,35……ピントル,40…
…カム溝,45……ピストン,50……前方バルクヘッド,5
5、60……表面,65……内部バルクヘッド,70……ねじ部,
75……流体復帰ポート,80……スカート部,85……溝,87
……出力アクチュエータ,90……シリンダ,95……弁ハウ
ジング,100、105……出口ポート,107……ローラ,110…
…溝,120……弁要素,125……半径方向通路,130……環状
リセス,140……トルクチューブ,145……ねじ,150……締
結要素,155……シャフト,160……軸受,165……固定フレ
ーム,170……ポート,175……エンジン,180……ギア,183
……延在部,185……軸受,190……ジョイント,192、194
……スプライン,200……ボールねじ,210……可撓性ジョ
イント,215……突起,220……内端部,225……スプライ
ン,230……入力アクチュエータ,232……軸受,235……ピ
ストン,240……シリンダ,245……第一の表面,250……導
管,255……第二の表面,260……導管,270……調速機,275
……パイロット弁,277……ベータサブ制御装置,278……
導管,279……パワーレバー,280……ポンプ,285……導
管,290……移送軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハブ（10）と、前記ハブにピッチ可変に装
   着された複数のブレード（15）と、前記ハブ内に設けら
   れた流体圧駆動式の出力アクチュエータ（87）と、前記
   出力チュエータの出力部材（45）の作動偏倚を前記ブレ
   ードのピッチ偏倚に変換する偏倚変換手段（30,40）と
   を有する可変ピッチプロペラのピッチ調節装置にして、
   入力アクチュエータ（230）と、前記ハブ内に配置され
   前記出力アクチュエータ（87）に対する流体圧の給排を
   制御する弁装置（95、120）と、前記弁装置と前記入力
   アクチュエータの出力部材（235）とを連結し該入力ア
   クチュエータの出力部材の運動を前記弁装置へ伝達する
   トルクチューブ（140）とを有し、前記入力アクチュエ
   ータの出力部材（235）と前記トルクチューブ（140）と
   は該入力アクチュエータの出力部材の直線運動を該トル
   クチューブの回転運動に変換する手段（200）により互
   いに連結されており、前記弁装置（95、120）と前記ト
   ルクチューブ（140）とは該トルクチューブの回転運動
   を該弁装置の直線運動に変換する手段（145）により互
   いに連結されており、前記出力アクチュエータ（87）は
   前記トルクチューブ（140）を経て供給された流体を前
   記弁装置（95、120）を経て選択的に供給されるように
   なっていることを特徴とするピッチ調節装置。