JPS604496A - 可変ピツチプロペラのピツチ調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
に詳細には可変ビッヂ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
ブＤ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コ■−夕を含む流体機械
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ｔロア
に係合づる。アクチュエータを作動させることによりカ
ム、従ってイ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ビツヂ固
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ドバックす
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、割出し
く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、キャリブレーション能力及
び信号入力／フィードバック能力が改善５− 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
ラピッチ変更部ｖＪ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６− 宣伝達される。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１ｑ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釣に解除される。ね
じは一つの構成要素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
旧作動されるＪ：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ドルクチ」−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ｉｌｌは一体的なシリンダ１２と流体復
帰導管１３と流体復帰ボート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き一つのブレードの
ルート部のみしか図示されていないが、本発明は所定の
エーロフオ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ビントル（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
圧される一〇− 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
する一対の出口ポート１００及び１０５を有している。

ボート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ビッヂの変更調節が
行われる。

ハブ１０内に於てピストン４５がシリンダ１２１０− 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、ピストンのメカ−１〜部
８０がハブ１０の右端と係合し、ローラ１０７がピスト
ン４５に形成された溝８５の表面及びシリンダ９０の壁
に形成された１１１０の表面に係合することによって維
持される。

液圧流体が制御弁要素１２０を経て出［１ボート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１２０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
が長手方向に位買決めされると出口ボート１００又は１
０５と選択的に整合するようになっている。

弁要素１２０の内部には導管装置くトルクデユープ）１
４０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Ｊ３す、
弁要素の内方部分及び外方部分、従ってねじ１４５及び
トルクデユープ１４０は任意の適当イｒ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。

トルクデユープ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、ボート１７０を含んでおり、該ボートを
経てビッヂ変更アクチコ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１ｏへ回転動
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−ソケットジヨイ
ント又はＵリンクジヨイントの如き可撓性（枢動可能な
）ジヨイント１９０をその周りに有しており、ジヨイン
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（１９２＞−
キー（１９４，）接続部によりボールねじ２００を回転
部ｖＪ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の図にて右端部ばボールねじ２０
０内に受入れられており、可撓性ジヨイント２１０によ
りボールねじに接続されている。

可撓性ジヨイント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１７１０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）。かかるジヨ
イントによれば、ボールねじ２００内にてドルクチコー
プ１４０を枢動させることができ、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上にて入力アクブコエー
タ２３０内に装着されており、これ１３− 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２
７１ｏ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２５０を経て該表面へ供給され
る計量されだ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内の計量されだ液圧流体
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、計量されだ液圧流体の圧
力が供給圧の１／２以上の値に増大１７１− 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２６５により制御され、かかるビッヂ制御装置は一般
にパイロット弁２７５に機械的に接続された調速機２７
０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内の計を社
されだ液圧流体の圧力を調節し、これによりピストン２
３５を所望のプロペラ速度に対応する４ｉｌ置に設定す
る。制御装置２６５はベータリブ制御装置２７７を含ん
でいて良く、該リーブ制６１置はそれが作動されると調
速機２７０に応答するのではく１くパワー１ツバ−２７
９の設定に直接応答して導管２７８よりアクヂコエータ
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、ビッヂ
制御装置２６５と同様本発明の一部をなづ−ものではな
い。サブ制＠装Ｍ２７７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
当な流体溜りにり流体を吸引するポンプ２８０により制
御１装置２６５へ供給される。或いｌ；１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１するよ
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１７１０の内部ヘボンブ
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１２０、弁ハウジング９５、ピ
ッチ変更駆動ピストン４５及びそのシリンダ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る。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がトルクデユープ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１２
０の長手方向位置が調節され、これにより通路１２５及
び環状リヒス１３０がボート１００又は１０５の何れか
と整合される。−Ｆ述の矧く、ボート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ｊ：リプ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
るすることによりブレードのビッヂの２節が行われ１７
− る。また弁要素１２０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１２０図にて左方
の部分がボート１００．流体復帰導管１３、流体復帰ボ
ート１４、最終的にはシャフト１５５に設けられたボー
ト１７０を経てドレーンされる。環状リセス１３０がボ
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の内部の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ボート１０５
、ピストンボート７５、最終的にはシャフト１５５に設
けられたボート１７０を経てドレーンへ接続される。ピ
ストン４５がボート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
を行うべく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２７５１８− 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１４０１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２３
５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ｌｌｉ！
ｌ　ｔｌｌｌ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（、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。更にトルクデユープ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月剛固に接続され
、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、ブレードのビツヂが調速機によ
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＠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（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成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成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、ドルクチコープ１４
０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。

２１− 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・・・流体復帰ボート、１５・・・ブレ
ード。 ２０・・・軸受、２５・・・長手方向軸線、３０・・・
偏心ローラ、３５・・・ビントル、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、７
０・・・ねじ部。 ７５・・・流体復帰ボート、８０・・・スカート部、８
５・・・溝、９０・・・シリンダ、９５・・・弁ハウジ
ング、１００．１０５・・・出口ボート、１０７・・・
ローラ、１２２− １０・・・溝、１２０・・・弁要素、１２５・・・半径
方向通路、１３０・・・環状リレス、　１４．０・・・
トルクデユープ、１４５・・・ねじ、１５０・・・締結
要素、１５５・・・シャフト、１６０・・・軸受、１６
５・・・固定フレーム。 １７０・・・ボート、１７５・・・エンジン、１８０・
・・ギア、１８３・・・延在部、１８５・・・軸受、１
９０・・・ジヨイント、１９２．１９４・・・スプライ
ン、２００・・・ボールねじ、２１０・・・可撓性ジョ
イン１〜，２１５・・・突起、２２０・・・内端部、２
２５・・・スプライン。 ２３０・・・入力アクチユエータ、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、２７
８・・・導管、２７９・・・パワーレバー、２８０・・
・ポンプ。 ２８５・・・導管、２９０・・・移送軸受特許出願人　
ユナイテッド・チクノロシーズ・コーホレイシコン 代　理　人　弁　理　士　明石　昌毅 ２３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変ピッチプロペラのピッチ調節装置であって、複数個
   のブレード（１５）を含み、各ブレードはハブ（１０）
   に装着されており且流体源よりの流体にて加圧され得る
   流体にて駆動されるピッチ変更アクチュエータ（８７）
   に関連する第一の出力部材（４５）に作動的に接続され
   ており、前記第一の出力部材の運動により前記ブレード
   のピッチの調節が行われるよう構成されたピッチ調節装
   置にして、 関連する第二の出力部材（２３５）を有する入力アクチ
   ュエータ（２３０）と、 前記ハブ内に配置され前記ピッチ変更アクチュエータを
   選択的に加圧して前記ブレードのピッチの所望の調節を
   行う弁装置（９５及び１２ｏ）と、前記第二の出力部材
   及び前記弁装置に作動的に接続され、前記第二の出力部
   材の運動を前記弁装置に伝達しこれにより前記弁装置を
   選択的に位置決めし且前記弁装置及び前記ピッチ変更ア
   クブ」エータに前記流体源よりの流体を供給する導管装
   置（１４）と、 を含むピッチ調節装置。