(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの横方向に延びる出力軸から伝達される回転トルクをメインロータの上下方向に延びる駆動軸に伝達するヘリコプタの動力伝達装置であって、
前記メインロータの駆動軸に直結した大歯車と、
前記大歯車に噛合し、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケースに軸着され同径、同歯数を有する一対の第１及び第２の小歯車と、
前記第１の小歯車の上方に軸を介し連結され、前記ミッションケースに軸着された第１の大はすば歯車と、
前記第２の小歯車の下方に軸を介し連結され、前記第１の大はすば歯車に対し同径で同歯数を有するが、はすばの歯の傾斜方向が反対な、前記ミッションケースに軸着された第２の大はすば歯車と、
前記第１及び第２の小歯車間に配設され、前記ミッションケースに軸着され、外周にスプラインが設けられた、上下方向に延びる入力軸と、
前記入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒と、
前記外筒の上下両端部にそれぞれ固着されるとともに、前記第１及び第２の大はすば歯車に各々噛合した一対の第１及び第２の小はすば歯車と、
前記エンジンの出力軸から伝達される回転トルクを前記入力軸に伝達するかさ歯車と、
を備え、
前記外筒の移動によりトルクを均等に分配することを特徴とするヘリコプタの動力伝達装置。
【請求項２】
前記入力軸と前記外筒の内周間にボールを介装し、ボールスプラインとしたことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタの動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軽量且つコンパクトで、伝達トルクを均等に分配できるヘリコプタの動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプタでは、エンジンで発生したトルクをメインロータ及びテールロータに伝達する動力伝達装置が用いられている。すなわち、図６に示すように、エンジン１の入力軸２が動力伝達装置３に連結され、この動力伝達装置３から、駆動軸４が延出されてメインロータ５が駆動されるように構成されていると共に、動力伝達装置３からテールロータドライブシャフト６が延出されてテールロータ７が駆動されるように構成されている。なお、この動力伝達装置では、発電機、ハイドロポンプなどの補機にもトルクが伝達されている。
【０００３】
このような動力伝達装置は軽量且つコンパクトであることが要求されているが、これを達成するためには、例えば、文献（A 2400Kw Light Weight HelicopterTransmission With Split-Torque Gear Trains  出典：ASME 84-DET-91）に開示されているように、歯車列を一対設けた構成が効果的である。すなわち、この文献の構成では、図４に示すように、メインロータの駆動軸４に大歯車９が直結され、この大歯車９に一対の小歯車１０，１０が各々噛合され、この一対の小歯車１０，１０の各々に同軸的に一対の中歯車１１，１１が設けられている。この一対の中歯車１１，１１が一つの小歯車１２に噛合されている。これにより、はすば歯車１４等を介してトルクが小歯車１２の軸１３に伝達され、一対の中歯車１１，１１及び一対の小歯車１０，１０を介してトルクが大歯車９に伝達されている。このように構成されているため、個々の小歯車１０，１０等にかかるトルクが半減されて、軽量且つコンパクトな動力伝達装置が達成されている。
【０００４】
しかしながら、この図４に示す構成では、歯車列の製造公差等により、トルクが均等に分配できないといったことがある。そのため、このトルクを均等に分配する機構も提案されている。例えば、文献（Spilit Torque Transmission LoadShearing  出典：NASA  TM-105884）に開示された均等分配装置がある。この分配装置では、図５に示すように、入力側の軸１５に小はすば歯車１６が設けられ、この小はすば歯車１６に、一対の中はすば歯車１７，１７が噛合されている。この一対の中はすば歯車１７，１７の軸１８，１８には、各々、大歯車９に噛合する歯車１９，１９が外嵌され、これらの軸１８，１８は、軸方向移動自在に構成されている。これらの軸１８，１８は、その上端でバランスビーム２０に連結されている。このバランスビーム２０により、一方の軸１８に発生するスラスト力が他方の軸１８に発生するスラスト力とバランスされ、これにより、トルクが均等に分配されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示した動力分配装置では、トルクが分配された軸１８，１８が軸方向に移動するため、この軸１８，１８に外嵌された歯車１９，１９は、平歯車に限定され、より軽量化が可能なはすば歯車又はやまば歯車を用いることができないといった問題がある。
【０００６】
また、図５に示すように、２つの可動部が設けられたバランスビーム２０が必要であるなど、複雑な機構を必要とするといった問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、軽量且つコンパクトでありながら、伝達トルクを均等に分配でき、しかも、はすば歯車等の軽量な歯車を使用することができると共に複雑な機構を必要としないヘリコプタの動力伝達機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の手段は、
エンジンの横方向に延びる出力軸から伝達される回転トルクをメインロータの上下方向に延びる駆動軸に伝達するヘリコプタの動力伝達装置であって、
前記メインロータの駆動軸に直結した大歯車と、
前記大歯車に噛合し、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケースに軸着され同径、同歯数を有する一対の第１及び第２の小歯車と、
前記第１の小歯車の上方に軸を介し連結され、前記ミッションケースに軸着された第１の大はすば歯車と、
前記第２の小歯車の下方に軸を介し連結され、前記第１の大はすば歯車に対し同径で同歯数を有するが、はすばの歯の傾斜方向が反対な、前記ミッションケースに軸着された第２の大はすば歯車と、
前記第１及び第２の小歯車間に配設され、前記ミッションケースに軸着され、外周にスプラインが設けられた、上下方向に延びる入力軸と、
前記入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒と、
前記外筒の上下両端部にそれぞれ固着されるとともに、前記第１及び第２の大はすば歯車に各々噛合した一対の第１及び第２の小はすば歯車と、
前記エンジンの出力軸から伝達される回転トルクを前記入力軸に伝達するかさ歯車と、
を備え、
前記外筒の移動によりトルクを均等に分配することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載した手段は、請求項１に記載したヘリコプタの動力伝達装置において、前記入力軸と前記外筒の内周間にボールを介装し、ボールスプラインとしたことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
請求項１では、上記のように構成されているため、入力軸に伝達されたトルクは、入力軸にスプライン嵌合している外筒を介して、一対の第１及び第２の小はすば歯車に伝達される。この一対の小はすば歯車から、第１及び第２の大はすば歯車に伝達され、さらに、第１及び第２の小歯車を介して、メインロータの駆動軸に直結した大歯車に伝達され、これにより、メインロータが駆動される。
【００１１】
この際、外筒は、第１及び第２の小はすば歯車等により発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。第１及び第２の小はすば歯車等のトルクが均等に分配されている場合には、各々のスラスト力はバランス状態にあり、外筒の移動は生起されない。
【００１２】
しかし、第１及び第２の小はすば歯車等のトルクの不等分配が生起されると、スラスト力のバランスが崩れ、スラスト力の差分に応じて外筒が移動される。外筒が移動すると、第１の大はすば歯車及び第１の小歯車の軸と、第２の大はすば歯車及び第２の小歯車の軸との間に、位相差が生起され、トルクが過大である側の位相は遅れ、逆にトルクが過少である側の位相は進む。このように、外筒は、スラスト力がバランスするような状態となるような位置に常時移動するように構成されており、これにより、軽量且つコンパクトでありながら、トルクを均等に分配できる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
先ず、図１，２を参照して第１の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置を説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、メインロータの上下方向に延びる駆動軸４には、大歯車９が直結されている。この大歯車９には、互いに所定間隔離間して配置され、ミッションケース３０（図２）に軸着され同径、同歯数を有する一対の第１及び第２の小歯車３１，３２が噛合されている。これら大歯車９、第１及び第２の小歯車３１，３２は、互いに、平歯車、はすば歯車、又はやまば歯車のいずれであってもよい。図２に示したように、第１の小歯車３１の軸３３の上方には、第１の大はすば歯車３５がミッションケース３０に軸着されて固定されており、第２の小歯車３２の軸３４の下方には、第２の大はすば歯車３６がミッションケース３０に軸着されて固定されている。第１の大はすば歯車３５は、第２の大はすば歯車３６と同径、同歯数を有し、はすばの歯の傾斜方向が反対にされている。これにより、発生するスラスト力の方向がお互いに反対の向きにされている。
【００１６】
一方、図２にも示すように、エンジンで発生した回転トルクが伝達される上下方向に延びる入力軸３７がミッションケース３０に軸着されている。この入力軸３７の下端は、図１に示すかさ歯車３８，３９等を介して、エンジンの横方向に延びる出力軸３９ａに連結されている。この入力軸３７の外周には、スプラインが設けられている。このスプラインが設けられた入力軸３７には、この入力軸３７と一体に回転しつつこの入力軸３７に対してその軸方向に摺動する外筒４０が軸方向（上下方向）に移動自在に嵌合され、これにより、外筒４０は、歯車に発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。この外筒４０の上下には、各々、第１及び第２の小はすば歯車４１，４２が固定され、各々、第１及び第２の大はすば歯車３５，３６に噛合されている。この第１の小はすば歯車４１も、第２の小はすば歯車４２と同径、同歯数を有し、はすばの歯の傾斜方向が反対にされている。これにより、発生するスラスト力の方向がお互いに反対の向きにされている。なお、大歯車９には、歯車４３が噛合され、かさ歯車４４，４５を介してテールロータの駆動軸４６に連結されている。
【００１７】
第１の実施例では、以上のように構成されているため、エンジンからのトルクの伝達は、以下のようにしてなされる。入力軸３７に伝達されたトルクは、入力軸３７にスプライン嵌合している外筒４０を介して、一対の第１及び第２の小はすば歯車４１，４２に伝達される。この一対の小はすば歯車４１，４２から、第１及び第２の大はすば歯車３５，３６に伝達され、さらに、第１及び第２の小歯車３１、３２を介して、メインロータの駆動軸４に直結した大歯車９に伝達され、これにより、メインロータが駆動される。
【００１８】
ここで、外筒４０は、第１及び第２の小はすば歯車４１，４２等により発生する互いに反対方向のスラスト力の差分に応じて移動されるように構成されている。第１及び第２の小はすば歯車４１，４２等のトルクが均等に分配されている場合には、各々のスラスト力はバランス状態にあり、外筒４０の移動は生起されない。
【００１９】
しかし、第１及び第２の小はすば歯車４１，４２等のトルクの不等分配が生起されると、スラスト力のバランスが崩れ、スラスト力の差分に応じて外筒４０が移動される。外筒４０が移動すると、第１の大はすば歯車３５及び第１の小歯車３１の軸３３と、第２の大はすば歯車３６及び第２の小歯車３２の軸３４との間に、位相差が生起され、トルクが過大である側の位相は遅れ、逆にトルクが過少である側の位相は進む。このように、外筒４０は、スラスト力がバランスするような状態となるような位置に常時移動するように構成されており、これにより、軽量且つコンパクトでありながら、トルクを均等に分配できる。
【００２０】
このように、第１の実施例では、第１及び第２の小はすば歯車４１，４２が取り付けられている外筒４０のみが軸方向に移動するだけでトルクが分配されている。そのため、図５で説明した従来例に比べて、可動部分を１つ少なくでき、またバランスビームを必要としないので、機構を簡易にすることができる。また、トルクが分配される軸３３，３４を固定できるので、この軸３３，３４につながっている歯車３１，３２をはすば又はやまば歯車にすることができ、より軽量且つコンパクトな構成にすることができる。
【００２１】
なお、入力軸３７が２つ設けられている場合には、歯車３１，３２，３５，３６，４１，４２、軸３３，３４，３７，及び外筒４０からなる構成が２組設けられていればよい。
【００２２】
次に、図３を参照して第２の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置を説明する。図３は、本発明の第２の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図である。
【００２３】
第２の実施例では、図３に示すように、外筒４０にボールスプラインが用いられている。すなわち、入力軸３７は、この図３に示すようなスプライン軸であり、この入力軸３７に外嵌された外筒４０には、リテーナ４７が設けられ、このリテーナ４７の溝に、ボール４８が保持されている。
【００２４】
このように構成されているため、ボールスプラインは通常のスプラインに比べて軸との摩擦係数が約１００分の１〜５０分の１であり、摩擦係数が非常に小さい。そのため、この摩擦係数が大きい場合には、その分だけトルクが不等分配されるが、このように摩擦係数が非常に小さい場合には、トルクをより一層均等に分配することができる。そのため、この第２の実施例の構成は本発明に最適であり、また、スプライン軸の入力軸３７に樹脂コーティグすれば、摩擦をより一層低減でき、トルクの分配をより一層均等にすることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されないのは勿論であり、種々変形可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、第１及び第２の小はすば歯車が取り付けられている外筒のみが軸方向に移動するだけでトルクが分配されている。そのため、従来例に比べて、可動部分を少なくでき、またバランスビームを必要としないので、機構を簡易にすることができる。また、トルクが分配される軸を固定できるので、この軸につながっている歯車をはすば又はやまば歯車にすることができ、より軽量且つコンパクトな構成にすることができる。すなわち、軽量且つコンパクトでありながら伝達トルクを均等に分配でき、しかも、はすば歯車等の軽量な歯車を使用することができると共に複雑な機構を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図２】本発明の第１の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の断面図。
【図３】本発明の第２の実施例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図４】従来の一例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図５】従来の別例に係るヘリコプタの動力伝達装置の要部の斜視図。
【図６】ヘリコプタの概略構成図。
【符号の説明】
４  メインロータの上下方向に延びる駆動軸
９  大歯車
３１，３２  第１及び第２の小歯車
３５，３６  ミッションケースに軸着された第１及び第２の大はすば歯車
３７  上下方向に延びる入力軸
３９ａ  エンジンの横方向に延びる出力軸
４０  入力軸のスプラインに嵌合して一体に回転しつつ上下方向に摺動する外筒
４１，４２  第１及び第２の小はすば歯車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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