(57)【要約】ベアリングアッセンブリは、一つの転動体のポケットから次のポケットまでが、不均一な関係となるように、転動体を離してある。この不均一な間隔により、転動体がインナレースおよびアウタレースの全く同じ位置に留まる確率が最小化し、フェルス・ブリネリングの可能性が低減する。最終的に、一つの位置でのフェルス・ブリネリングの深さが減少し、ベアリングの寿命が向上する。
2008507669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナレースと、
アウタレースと、
これらのインナレースとアウタレースとの間に設けられた複数個の転動体と、を備え、
上記複数個の転動体が、個々の転動体の間が異なる角度間隔でもって離れた第１の複数の転動体を含む、
ベアリングアッセンブリ。
【請求項２】
上記第１の複数の転動体は、約１８０°の第１のセクタに広がっていることを特徴とする請求項１に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項３】
上記複数個の転動体が、個々の転動体の間の角度間隔が徐々に増加していくとともに上記第１の複数の転動体の増加していく角度間隔の繰り返しとなった第２の複数の転動体を含むことを特徴とする請求項２に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項４】
上記第２の複数の転動体は、約１８０°の第１のセクタに広がっていることを特徴とする請求項３に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項５】
上記第１の複数の転動体は、約９０°の第１のセクタに広がっていることを特徴とする請求項１に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項６】
上記複数個の転動体が、個々の転動体の間の角度間隔が徐々に減少していくとともに上記第１の複数の転動体の増加していく角度間隔の鏡像の関係となった第２の複数の転動体を含むことを特徴とする請求項５に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項７】
上記第２の複数の転動体は、約９０°の第１のセクタに広がっており、上記第１の複数の転動体と上記第２の複数の転動体とが連続した１８０°のセクタに広がっていることを特徴とする請求項６に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項８】
上記第１の複数の転動体は、Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕの式によるベアリング間隔を定めることを特徴とする請求項１に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項９】
上記複数の転動体に係合する保持器を備え、この保持器が複数の転動体の異なる角度間隔を定めることを特徴とする請求項１に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項１０】
第１の転動体と、
この第１の転動体に隣接し、かつこの第１の転動体から第１の間隔だけ離れた第２の転動体と、
この第２の転動体に隣接し、かつこの第２の転動体から、上記第１の間隔とは異なる第２の間隔だけ離れた第３の転動体と、
を備えたベアリングアッセンブリ。
【請求項１１】
上記第１、第２、第３、第４の転動体は、Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕの式によるベアリング間隔を定めることを特徴とする請求項１０に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項１２】
上記第１の間隔および第２の間隔は、ベアリングの円周で２回繰り返されることを特徴とする請求項１０に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項１３】
上記第１の間隔および第２の間隔は、ベアリングの円周で４回繰り返されることを特徴とする請求項１０に記載のベアリングアッセンブリ。
【請求項１４】
ベアリングアッセンブリ内の転動体の間隔を設ける方法であって、
（１）各転動体の間の距離が増加していくように、保持器の一つのポケットから次のポケットへの壁厚を連続的に増加させて決定するステップ、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
上記ステップ（１）は、Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕの式により連続的な保持器壁厚を決定することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記ステップ（１）は、ベアリングアッセンブリの１８０°のセクタ毎に連続的な保持器壁厚を繰り返すことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記ステップ（１）は、ベアリングアッセンブリの９０°のセクタ毎に連続的な保持器壁厚を繰り返すことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベアリングアッセンブリに関し、より詳しくは、フェルス・ブリネリング（false brinelling）を最小化するように転動体を間隔をもって配置したベアリングアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転翼航空機は、一般に、ロータシステムの運動量を維持するために、フリーホイールベアリングシステムを用いている。フリーホイールベアリングシステムは、エンジン速度がロータ速度よりも低下したときに機能する。エンジンがロータシステムを駆動しているときは、フリーホイールベアリングシステムのベアリングレースは、相対的に静止し、ベアリングの転動体がこれらのレースに対し公転することはない。ベアリングレースおよび転動体は一体となって回転し、かつギアの荷重を受ける。この状態は、軌道のフェルス・ブリネリングが生じる条件となりうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フェルス・ブリネリングは、材料が摩耗して凹んだ部品の凹みである。フェルス・ブリネリングは、一般に、金属同士の接触による摩耗の問題であり、外部からの振動によって悪化する。転動体はフェルス・ブリネリングが既に生じた箇所に落ち着こうとする傾向があるため、フェルス・ブリネリングは、一箇所で深くなり易い。フェルス・ブリネリングは抵抗を増加させ、この抵抗によって停止時のエンジンの自由な回転が阻害され、エンジン保守の問題が増加する。
【０００４】
従って、フェルス・ブリネリングを最小化するベアリングアッセンブリを提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るベアリングは、転動体を不均一な関係に配置したものであり、一つの転動体のポケットから次のポケットまでが、Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕ（増加分）の関係となっている。この不均一な間隔により、転動体がインナレースおよびアウタレースの全く同じ位置に留まる確率が最小化し、フェルス・ブリネリングの可能性が低減する。従って、本発明により、フェルス・ブリネリングが最小化したベアリングアッセンブリが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、メインロータアッセンブリ１２を有する回転翼航空機１０の概略を示している。この航空機１０の機体１４は、延びたテイル部１６を有し、ここに反トルクロータ１８が取り付けられている。メインロータアッセンブリ１２は、トランスミッション（符号２０として概略的に示す）を介して一つあるいは複数のエンジン２２により駆動される。なお、実施例として特定のヘリコプタの構成を図示しているが、他の機械、例えばターボプロップ型、チルトロータ型、チルトウイング型、の航空機なども本発明の利益を受けうる。
【０００７】
図２は、回転翼航空機用のフリーホイールユニット２４を示している。一般に、このフリーホイールユニット２４は、メインロータアッセンブリ１２（図１）を駆動するトランスミッション２０（概略的に示す）とエンジン２２（概略的に示す）との間に位置する。なお、図示例として一つのシステム構成を開示しているが、航空機以外のシステムも含め他の構成も本発明の利益を受けうる。
【０００８】
フリーホイールユニット２４は、一般に、エンジン入力ジンバル２６を備え、これが入力軸Ａを中心として入力ギア２８を駆動する。この入力ギア２８は、主駆動ギア３０と噛合しており、該主駆動ギア３０が、カムシャフト３２とともに第２中心軸Ｂを中心として回転する。上記カムシャフト３２は、一体型駆動ハウジングギア３４内に位置する。この一体型駆動ハウジングギア３４は、クラッチローラ３６およびベアリングアッセンブリ３８（２個図示する）を介して、カムシャフト３２に対し相対回転するように支持されている。一体型駆動ハウジングギア３４は、第３中心軸Ｃを中心に回転する従動ピニオン４０と噛合している。この従動ピニオン４０が、出力ジンバル４２を介してトランスミッション２０を駆動する。
【０００９】
入力ギア２８が従動ピニオン４０よりも速く駆動されているときには、クラッチローラ３６は、一体型駆動ハウジングギア３４およびカムシャフト３２の一方もしくは双方の傾斜面と作用して、該クラッチローラ３６がロックされ、一体型駆動ハウジングギア３４とカムシャフト３２との間が結合駆動状態となる。
【００１０】
運転中は、入力ギア２８および主駆動ギア３０を駆動するようにエンジン２２から動力が伝達される。動力は、カムシャフト３２が一体型駆動ハウジングギア３４および従動ピニオン４０を駆動するように、ロック状態のクラッチローラ３６を介して伝達される。従動ピニオン４０が、出力ジンバル４２を介してトランスミッション２０を駆動する。なお、他のギア構成を、代替として、あるいは追加的に、用いることもできる。
【００１１】
例えばオートローテーションつまりエンジン停止時のように、エンジン２２の動作がロータシステム１２の回転速度以下となると、クラッチローラ３６は非ロック状態となり、カムシャフト３２が駆動ハウジングギア３４に対し回転する。入力ギア２８が主駆動ギア３０を駆動するが、カムシャフト３２は、ベアリングアッセンブリ３８上の駆動ハウジングギア３４内で回転し、これにより、一般に理解されるように、エンジン２２がトランスミッション２０から切り離される。
【００１２】
図３Ａは、ベアリングアッセンブリ３８の平面図を示す。このベアリングアッセンブリ３８は、インナレース４６、アウタレース４８、保持器５０、および複数個の転動体５２を含んでいる。保持器５０は、転動体５２間の相対位置を維持する複数個のポケット５４を備えている。なお、本発明には、球状、ローラ、ピンなどの種々の転動体を用いることができる。また、本発明では、保持器に代えて、転動体用の独立したスペーサや個々のリテーナ、例えば分離スペーサなどを用いることもできる。
【００１３】
上記保持器５０は、転動体５２が均等な間隔とならないように、転動体５２に間隔を与える。この不均一な間隔によって、転動体５２がインナレース４６およびアウタレース４８の全く同じ位置に留まる確率が最小化し、フェルス・ブリネリングの可能性が低減する。最終的に、一つの位置でのフェルス・ブリネリングの深さが減少し、ベアリングの寿命が向上する。
【００１４】
ベアリングアッセンブリ３８は、各転動体５２の間で不均一な間隔を有するが、ベアリングアッセンブリ３８が組み込まれるシステムに振動を誘起しないように、円周方向のバランスのために、好ましくは、複数のセクタに分割して、各々で転動体５２の相対間隔が繰り返されるようにする。
【００１５】
好ましくは、ベアリング間隔Ｓｉは、次の式によって示される。
【００１６】
Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕ    …（１）
ここで、Ｕは、微小な増加分である。
【００１７】
図３Ｃの表は、１６個および１８個の転動体５２のベアリングアッセンブリ３８，３８’の転動体位置を、従前の等間隔の１８個の転動体を備えたベアリングアッセンブリと対比して詳細に示したものである。
【００１８】
保持器５０の壁厚Ｔは、保持器５０の最初の１８０°の範囲内で、ポケット間の間隔が式（１）により定まるように、一つのポケットから次のポケットへと増加していき、転動体５２は、この保持器５０によって、転動体５２間の距離が増加していくように間隔が与えられる。次の１８０°の範囲では、保持器ポケット５４が互いに正反対となってバランスするように、各転動体５２の間隔が繰り返される。
【００１９】
基本設計のベアリングは、初期の保持器ポケット間隔の値を有している。この値が、保持器の壁厚を与える。もし、この保持器壁厚が、より薄くすることが可能なほど十分にあれば、本発明は、同じ数の転動体を備えた再設計したベアリング（図３Ｂ）として実現できる。もし、この壁厚が現在の値より薄くすることが不可能なものであれば、再設計したベアリングは、より少ない個数の転動体を備えたものとなる（図３Ａ）。すなわち、１６個の転動体のベアリングアッセンブリ３８は、標準の１８個の転動体のベアリングシステムに近い最終的な角度間隔を得るために、２つのベアリングの間隔（各半周で１つ）を利用する。１８個の転動体のベアリングアッセンブリ３８’（図３Ｂ）では、最終的な角度間隔が、標準の１８個の転動体のベアリングに比べて、より狭い間隔となる。
【００２０】
転動体５２の所望の個数および最小の保持器壁厚が選択されると、転動体５２（保持器ポケット）の間隔が決定される。各々の隣接する間隔の増加分（保持器ポケットの間隔の増加分）は、１，２，３，４，等の増加係数によって変化し、”累積間隔増加分”は、現在のポケット位置のものと前の”隣接間隔増加分”との合計である。つまり、２番目のポケットでは、増加分は１であり、３番目のポケットでは、増加分は３（２＋１）である。
【００２１】
各転動体５２についての”時計角度”は、初期のポケット位置および全ての次のポケット位置の”累積間隔増加分”の和により定まる。つまり、時計角度は、初期のポケット時計角度をｎ倍し、かつ累積間隔増加分を加えたものである。
【００２２】
１６個の転動体のベアリングシステムにおいては、円周の最初の１８０°の範囲内で、隣接する転動体５２の間の間隔が増加していくように転動体５２が配置され、これが、円周の２番目の１８０°の範囲内で繰り返される。すなわち、増加していく間隔が、ベアリングアッセンブリ３８の各々の半周で繰り返される。
【００２３】
ベアリングアッセンブリ３８’は、従前のベアリングアッセンブリに比較して転動体の間隔が狭いものとなる。このベアリングアッセンブリ３８’においては、各々の半周の中で、ベアリングの円周の最初の９０°のセクタにおいて転動体５２の間隔が増加していき、ベアリングの円周の２番目の９０°のセクタでは間隔が減少していくようにして、全ての１８個の転動体５２を収容する。特に、各々の１８０°のセクタでは、転動体５２が鏡像の配置となっている。すなわち、同じ増加分でもって、最初の９０°のセクタでは間隔が増加し、次の９０°のセクタでは間隔が減少していく。
【００２４】
なお、本発明は、例えば、３４個および３６個の転動体を備えたベアリングシステム（図４）のように、いかなる個数の転動体の場合にも適用できる。
【００２５】
特定の構成の配置を図示例として開示したが、他の配置も本発明の利益を受けうる。また、いかなる転動体の様式、材料および仕上げ工程も本発明の利益を受けうる。
【００２６】
上述の記載は例示的なものであり、限定するためのものではない。本発明の種々の改良や変更が上述の教示により可能である。本発明の好ましい実施例を説明したが、当業者には、本発明の範囲内で種々の変更を認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用される回転翼航空機の例を示す斜視図。
【図２】本発明が適用されるフリーホイールユニットの断面図。
【図３Ａ】１６個の転動体を備えた本発明のベアリングアッセンブリの平面図。
【図３Ｂ】１８個の転動体を備えた本発明のベアリングアッセンブリの平面図。
【図３Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂの１６個および１８個の転動体のベアリングアッセンブリの転動体位置を、等間隔の１８個の転動体を備えた基本設計のベアリングアッセンブリと対比して示した図表。
【図４】３４個および３６個の転動体のベアリングアッセンブリの転動体位置を、等間隔の基本設計のベアリングアッセンブリと対比して示した図表。
【図１】
2008507669.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2008507669.tif 000005
【図３Ｂ】
2008507669.tif 000006
【図３Ｃ】
2008507669.tif 000007
【図４】
2008507669.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月20日(2007.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼航空機用のフリーホイールユニットであって、
エンジン入力ジンバルと、
このエンジン入力ジンバルによって入力軸を中心に駆動される入力ギアと、
上記入力ギアと噛合し、かつ第２中心軸を中心に回転する主駆動ギアと、
この主駆動ギアによって駆動されるカムシャフトと、
上記カムシャフトに対し相対回転するようにクラッチローラおよびベアリングアッセンブリを介して支持された一体型駆動ハウジングギアと、
上記一体型駆動ハウジングギアと噛合し、かつ第３中心軸を中心に回転する従動ピニオンと、
この従動ピニオンによって駆動される出力ジンバルと、
を備えてなり、
上記ベアリングアッセンブリが、
インナレースと、アウタレースと、これらのインナレースとアウタレースとの間に設けられた複数個の転動体と、を備え、
上記複数個の転動体は、個々の転動体の間が異なる角度間隔でもって離れた第１の複数の転動体と、個々の転動体の間が異なる角度間隔でもって離れた第２の複数の転動体と、を含み、上記第２の複数の転動体の各々の角度間隔は、上記第１の複数の転動体の角度間隔に対し鏡像の関係をなし、上記第１の複数の転動体および上記第２の複数の転動体は、それぞれ、ベアリング間隔を、下記の式、
Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕ
但し、Ｔは保持器壁厚、
Ｎｉは初期の転動体からの転動体番号、
Ｕは所定の増加分、
のように定めていることを特徴とするフリーホイールユニット。
【請求項２】
上記クラッチローラは、上記入力ギアが上記従動ピニオンよりも速く駆動されたときに、選択的に、上記一体型駆動ハウジングギアと上記カムシャフトとの間を駆動結合状態とすることを特徴とする請求項１に記載の回転翼航空機用のフリーホイールユニット。
【請求項３】
回転翼航空機であって、
カムシャフトと、
上記カムシャフトに対し相対回転するようにクラッチローラおよびベアリングアッセンブリを介して支持された一体型駆動ハウジングギアと、
上記一体型駆動ハウジングギアと噛合した従動ピニオンと、
この従動ピニオンを介して駆動されるトランスミッションと、
このトランスミッションによって駆動されるメインロータアッセンブリと、
を備え、
上記クラッチローラは、上記カムシャフトが上記従動ピニオンよりも速く駆動されたときに、選択的に、上記一体型駆動ハウジングギアと上記カムシャフトとの間を駆動結合状態とするように構成され、
上記ベアリングアッセンブリが、
インナレースと、アウタレースと、これらのインナレースとアウタレースとの間に設けられた複数個の転動体と、を備え、
上記複数個の転動体は、個々の転動体の間が異なる角度間隔でもって離れた第１の複数の転動体と、個々の転動体の間が異なる角度間隔でもって離れた第２の複数の転動体と、を含み、上記第２の複数の転動体の各々の角度間隔は、上記第１の複数の転動体の角度間隔に対し鏡像の関係をなし、上記第１の複数の転動体および上記第２の複数の転動体は、それぞれ、ベアリング間隔を、下記の式、
Ｓｉ＝Ｔ×Ｎｉ×Ｕ
但し、Ｔは保持器壁厚、
Ｎｉは初期の転動体からの転動体番号、
Ｕは所定の増加分、
のように定めていることを特徴とする回転翼航空機。
【請求項４】
ギア列を介して上記カムシャフトを駆動するエンジンを備えていることを特徴とする請求項３に記載の回転翼航空機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
2008507669.tif 000009
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｂ】
2008507669.tif 000010
【国際調査報告】
2008507669.tif 000011