(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリコプタのメインシャフトにおいてマストベアリングとマストナットとの間に設けられ、
円筒状の本体を有し、
その一端が、前記マストベアリングの内輪に対して嵌合可能に当接するベアリング当接端となっており、
前記本体には、当該本体の側壁を貫通する切込部が設けられ、
当該切込部は、前記本体の円筒軸方向に交差する線状に形成されていることを特徴とする、
マストスペーサ。
【請求項２】
前記切込部は、直線状、または、曲線を含む形状であることを特徴とする、
請求項１に記載のマストスペーサ。
【請求項３】
前記ベアリング当接端は、前記マストベアリングの内輪に対して嵌合する嵌合構造として、前記マストベアリングの内輪に設けられる凹部に嵌合する突起部を備えていることを特徴とする、
請求項１または２に記載のマストスペーサ。
【請求項４】
前記マストスペーサの他端は、シャフトスリーブの内周面に設けられる段差に嵌合可能に当接するスリーブ当接端となっていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載のマストスペーサ。
【請求項５】
前記スリーブ当接端は、前記シャフトスリーブの段差に嵌合する嵌合構造として、前記シャフトスリーブの段差に設けられる凹部に嵌合する突起部を備えていることを特徴とする、
請求項４に記載のマストスペーサ。
【請求項６】
前記切込部は、前記ベアリング当接端側に設けられることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載のマストスペーサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のマストスペーサを備え、
前記メインシャフトのうち回転可能に支持されている部分を被支持部とし、当該メインシャフトにおける前記被支持部側を下側とし、当該メインシャフトにおけるハブの固定側を上側としたときに、
前記マストナットを下から上に向かって締結することにより、前記マストスペーサが前記マストベアリングを前記被支持部における上部となる位置に固定配置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８】
請求項７に記載の動力伝達装置を備える、
ヘリコプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプタの動力伝達装置においてマストベアリングとマストナットとの間に設けられるマストスペーサと、このマストスペーサを備えるヘリコプタの動力伝達装置並びにヘリコプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリコプタのメインロータ（主回転翼）は、動力伝達装置を介してエンジンから動力が伝達されることにより回転する。メインロータは、メインシャフトの一端に設けられるハブに複数のブレードが固定されて構成されており、メインシャフトの他端側は、動力伝達装置が備えるメインギヤボックスによって回転可能に支持されている。動力伝達装置には、メインシャフトを回転可能に支持するためにマストベアリングが設けられている。動力伝達装置には、マストベアリングを軸方向に固定するために、マストベアリングとマストナットとの間にマストスペーサを介在させる構成のものが知られている。
【０００３】
マストスペーサは、メインシャフトの外周を覆う円筒状に形成されている。メインシャフトにおけるハブ側（一端側）を上側とし、メインギヤボックス側（他端側）を下側としたときに、マストスペーサの上部はマストベアリングの下部に当接する。マストスペーサの下部はシャフトスリーブに当接し、シャフトスリーブの下部はマストナットによって締結されている。マストナットを下から上に向かって締結することにより、マストスペーサは、マストベアリングの下から上に向かって位置決めされる。それゆえ、メインシャフトの軸方向に対するマストベアリングの位置は、マストスペーサによって固定されることになる。
【０００４】
マストスペーサには、マストベアリングの軸方向の位置を固定するだけでなく、マストベアリングのクリープ現象を抑制する機能を有するものが存在する。一般的には、クリープ現象とは、ベアリングに対してラジアル荷重が負荷されることにより、ベアリング内輪がメインシャフトに対して滑りながら相対回転する現象である。
【０００５】
そこで、例えば、マストスペーサの両端のうち上端には、マストベアリングの上面に突出する爪状の突起部を設けるとともに、当該突起部が嵌合可能な凹部をベアリング内輪の下面に設けておく。また、マストスペーサの下端にも、同様に爪状の突起部を設けるとともに、当該突起部が嵌合可能な凹部をシャフトスリーブに設けておく。これにより、マストスペーサの上部とマストベアリングの下部とが噛み合うとともに、マストスペーサの下部とシャフトスリーブとが噛み合うことになるので、クリープ現象の発生を抑制することが可能となる。
【０００６】
ところで、メインシャフトに生じる曲げ変形がより大きなものであれば、メインシャフトとマストスペーサとの間に隙間が発生するため、これらの間に相対運動が生じる。その結果、非特許文献１および２に開示されるように、マストスペーサの端面または突起部に摩耗が発生する。そこで、特許文献１には、このような摩耗の発生を回避するために、マストスペーサの上部に蛇腹状の緩衝構造（蛇腹部）を設ける構成が開示されている。このような緩衝構造を設けることで、メインシャフトとマストスペーサとの間に隙間が生じることを抑制し、これによりマストスペーサの端面または突起部の摩耗を有効に抑制することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２０１２２０３１７８号明細書
【非特許文献１】Eurocopter EC135 Technical Briefing, Heli-Expo, Houston, February 2010, ［平成２７年４月２２日検索］、インターネット＜URL:http://airbushelicoptersinc.com/images/support/TechBriefings2010/EC135-tech-briefing-Heli-Expo-4-12-2010.pdf＞
【非特許文献２】Eric Herbst, Customer Service Symposium CS3,EC135, October 5, 2010, ［平成２７年４月２２日検索］、インターネット＜URL:http://airbushelicoptersinc.com/images/support/customer#service#conference#2010-ec135.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、マストスペーサの上部に蛇腹部のような緩衝構造を設けると、蛇腹部に過大な応力が発生する。そのため、動力伝達装置を組み立てる際には、蛇腹部の収縮量を適切に調整する必要が生じる。蛇腹部の収縮量はマストナットの締結の程度によって調整することになるため、マストナットを締結する上で非常に厳密な調整作業が必要になる。その結果、動力伝達装置の組み立て作業が大幅に煩雑化する。
【０００９】
また、蛇腹部は、マストスペーサの内面側および外面側に交互に溝（innere radiale Nur 24およびaeussere radiale Nut 26）を形成することにより、径の大きな部分と径の小さな部分とを連続的につなげた構成を有することになる。このような構成では、マストスペーサの上部の外径が過剰に大きくなるため、マストスペーサの上部に対応する部位には、径方向に広い空間を設ける必要が生じる。その結果、メインギヤボックスにおいてメインシャフトの支持構造の設計を変更しなければならないとともに、当該支持構造のコンパクト化を妨げることにもなる。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、組み立て作業の煩雑化を回避するとともに、メインシャフトの支持構造を大幅に変更することなく、端面または突起部の摩耗を良好に抑制することができるマストスペーサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るマストスペーサは、前記の課題を解決するために、ヘリコプタのメインシャフトにおいてマストベアリングとマストナットとの間に設けられ、円筒状の本体を有し、その一端が、前記マストベアリングの内輪に対して嵌合可能に当接するベアリング当接端となっており、前記本体には、当該本体の側壁を貫通する切込部が設けられ、当該切込部は、前記本体の円筒軸方向に交差する線状に形成されている構成である。
【００１２】
前記構成によれば、マストスペーサのベアリング当接端がマストベアリングに対して嵌合可能に構成されているとともに、マストスペーサの本体には切込部が設けられている。そのため、ベアリング当接端の嵌合によってマストベアリングのクリープ現象の発生を抑制することができるとともに、切込部が緩衝構造となってメインシャフトとマストスペーサとの間に隙間が生じることを抑制することができる。また、切込部は、本体の側壁を貫通するように形成されているので、従来の蛇腹部のように、マストスペーサの外径が過剰に大きくなることを回避できる。それゆえ、メインシャフトの支持構造を大幅に変更することなく、ベアリング当接端の端面または嵌合構造の摩耗を良好に抑制することができる。
【００１３】
さらに、マストナットは円筒軸方向に締結されるので、マストナットの締結の程度に応じて切込部の間隔は縮小し、最終的には切込部の間隔を無くすまでマストナットを締結することができる。言い換えれば、切込部の間隔が無くなることで、マストナットの締結の上限を規定することができる。それゆえ、動力伝達装置を組み立てる際には、切込部の間隔が無くなるまでマストナットを締結するだけでよいことになる。その結果、蛇腹部を備える従来のマストスペーサのように、マストナットを締結する上で非常に厳密な調整作業が必要なくなるため、動力伝達装置の組み立て作業の煩雑化を回避することができる。
【００１４】
前記構成のマストスペーサにおいては、前記切込部は、直線状、または、曲線を含む形状である構成であってもよい。
【００１５】
また、前記構成のマストスペーサにおいては、前記ベアリング当接端は、前記マストベアリングの内輪に対して嵌合する嵌合構造として、前記マストベアリングの内輪に設けられる凹部に嵌合する突起部を備えている構成であってもよい。
【００１６】
また、前記構成のマストスペーサにおいては、前記マストスペーサの他端は、シャフトスリーブの内周面に設けられる段差に嵌合可能に当接するスリーブ当接端となっている構成であってもよい。
【００１７】
また、前記構成のマストスペーサにおいては、前記スリーブ当接端は、前記シャフトスリーブの段差に嵌合する嵌合構造として、前記シャフトスリーブの段差に設けられる凹部に嵌合する突起部を備えている構成であってもよい。
【００１８】
また、前記構成のマストスペーサにおいては、前記ベアリング当接端は、当該ベアリング当接端に前記マストベアリングの内輪に設けられる凹部に嵌合する突起部が設けられることにより、前記マストベアリングの内輪に対して嵌合可能となっている構成であってもよい。
【００１９】
また、前記構成のマストスペーサにおいては、前記切込部は、前記ベアリング当接端側に設けられる構成であってもよい。
【００２０】
また、本発明に係るヘリコプタの動力伝達装置は、前記構成のマストスペーサを備え、前記メインシャフトのうち回転可能に支持されている部分を被支持部とし、当該メインシャフトにおける前記被支持部側を下側とし、当該メインシャフトにおけるハブの固定側を上側としたときに、前記マストナットを下から上に向かって締結することにより、前記マストスペーサが前記マストベアリングを前記被支持部における上部となる位置に固定配置する構成である。
【００２１】
さらに、本発明には、前記構成の動力伝達装置を備えるヘリコプタも含まれる。つまり、本発明に係るヘリコプタは、メインシャフトの支持構造に前記構成のマストスペーサを含む動力伝達装置を備えている構成であればよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、以上の構成により、組み立て作業の煩雑化を回避するとともに、メインシャフトの支持構造を大幅に変更することなく、端面または突起部の摩耗を良好に抑制することができるマストスペーサを提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るマストスペーサおよび動力伝達装置を備えるヘリコプタの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るヘリコプタの動力伝達装置が備えるメインギヤボックスにおいて、メインシャフトの支持構成を示す模式的断面図である。
【図３】（Ａ）は、図２に示すメインシャフトの支持構成に用いられる、本発明の実施の形態に係るマストスペーサの構成の一例を示す模式的斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すマストスペーサの上部の模式的断面図である。
【図４】（Ａ）は、本実施の形態に係るマストスペーサの構成の他の例を示す模式的斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すマストスペーサの上部の模式的断面図である。
【図５】（Ａ）は、図２に要部を示すメインギヤボックスおよびこれに支持されるメインシャフトの回転方向およびモーメントを示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すメインシャフトにおいて、クリープ現象およびラジアル荷重の発生について説明する模式図である。
【図６】（Ａ）は、図３に示すマストスペーサを用いてマストナットを締結した状態を説明する模式図であり、（Ｂ）は、従来の蛇腹部を有するマストスペーサを用いてマストナットを締結した状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２５】
［メインシャフトの支持構成］
まず、ヘリコプタが備える動力伝達装置、動力伝達装置が備えるメインギヤボックス、メインギヤボックスに支持されるメインシャフト、並びに、メインシャフトの支持構造に含まれる、本実施の形態に係るマストスペーサについて、図１および図２を参照して具体的に説明する。なお、図２では、動力伝達装置に含まれるメインギヤボックスのうち、メインシャフトを支持する構成付近を拡大して図示している。
【００２６】
図１に模式的に示すように、本実施の形態に係るヘリコプタ３０は、メインロータ３１およびテイルロータ３２、エンジン３３、動力伝達装置１０を備えており、エンジン３３からの動力が動力伝達装置１０を介してメインロータ３１およびテイルロータ３２に伝達される。動力伝達装置１０は、メインギヤボックス１１を備えており、メインギヤボックス１１は、メインロータ３１の回転軸であるメインシャフト１２を支持している。メインシャフト１２の一端はメインギヤボックス１１で支持されているが、他端にはハブ１８が設けられる。このハブ１８には、メインロータ３１のブレード（回転翼）が固定される。
【００２７】
なお、図１に模式的に示すように、通常、メインシャフト１２の他端側の部分はメインギヤボックス１１（動力伝達装置１０）から露出しており、メインシャフト１２の一端側の部分はメインギヤボックス１１内で支持されている。そこで、メインシャフト１２においてメインギヤボックス１１に支持されている部分を、説明の便宜上「被支持部」と称する。また、説明の便宜上、メインシャフト１２における被支持部側を下側とし、メインシャフト１２におけるハブ１８の固定側を上側とする。
【００２８】
図２に示すように、メインギヤボックス１１におけるメインシャフト１２の支持構造は、上部軸受部１３、マストベアリング１４、シャフトスリーブ１５、下部軸受部１６、並びにマストナット１７を備えている。この図２には、メインシャフト１２の被支持部が拡大して図示されていることになる。本実施の形態に係るマストスペーサ２０Ａは、マストベアリング１４とマストナット１７との間に設けられ、マストベアリング１４をメインシャフト１２の軸方向の所定位置に固定配置する。
【００２９】
上部軸受部１３はメインギヤボックス１１においてメインシャフト１２の被支持部の上部周面を回転可能に支持しており、図２に示すように、マストベアリング１４を含んでいる。マストベアリング１４は、ベアリング内輪１４１およびベアリング外輪１４２を備え、これらの間に複数の転動体１４３が回転可能に挟持されている。図２に示す例では、転動体１４３はローラであるため、本実施の形態におけるマストベアリング１４はローラベアリングであるが、本発明はこれに限定されず、マストベアリング１４はボールベアリングであってもよいし、他のベアリングであってもよい。
【００３０】
マストベアリング１４のベアリング外輪１４２は上部軸受部１３の内面に対して上下に相対移動可能となっている。また、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１はメインシャフト１２の被支持部の上部周面に当接しており、ベアリング外輪１４２は上部軸受部１３の内周面に当接している。また、ベアリング内輪１４１の下面には複数の凹部１４４（図中点線で囲んだ部分）が設けられている。
【００３１】
シャフトスリーブ１５の下部においては、シャフトスリーブ１５とメインシャフト１２とはスプライン結合１５３により結合されている。したがって、メインシャフト１２とシャフトスリーブ１５とは同一回転数で回転する。図２に示す構成では、上部軸受部１３の下部とシャフトスリーブ１５の上部とが重なっており、これらの間に補助的なベアリングが設けられている。また、メインシャフト１２の被支持部の周面のうち、上部軸受部１３の下部からシャフトスリーブ１５の上半分程度までの領域には、円筒状のマストスペーサ２０Ａが外装されている。言い換えれば、円筒状のマストスペーサ２０Ａは、メインシャフト１２の被支持部の中部周面を覆うように設けられ、マストスペーサ２０Ａの上部外側には、上部軸受部１３の下部が位置し、マストスペーサ２０Ａの中部外側から下部外側には、シャフトスリーブ１５が位置していることになる。
【００３２】
マストスペーサ２０Ａは、円筒状のスペーサ本体２１を有し、その上端がベアリング内輪１４１に当接するベアリング当接端２２となっている。また、シャフトスリーブ１５の内周面には、マストスペーサ２０Ａの大部分を収容するスペーサ収納空間１５１が形成されており、シャフトスリーブ１５の内周面の中部には、上側に向いた段差１５２が設けられている。それゆえ、マストスペーサ２０Ａの下端は、シャフトスリーブ１５の内周面に設けられる段差１５２に当接する。したがって、マストスペーサ２０Ａの下端はシャフトスリーブ１５に当接するスリーブ当接端２５となっている。なお、この段差１５２には複数の凹部１５４（図中点線で囲んだ部分）が設けられている。それゆえ、メインシャフト１２とマストスペーサ２０Ａとは同一回転数で回転している。
【００３３】
マストスペーサ２０Ａのベアリング当接端２２には、上面に複数の突起部２３が設けられており、スリーブ当接端２５にも、同様に複数の突起部２７が設けられている。これら突起部２３，２７のうち、突起部２３は、ベアリング内輪１４１の下面に設けられる複数の凹部１４４に嵌合し、突起部２７は、シャフトスリーブ１５の段差１５２に設けられる複数の凹部１５４に嵌合している。これにより、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１はメインシャフト１２に対して回転方向に拘束される。それゆえ、ベアリング内輪１４１は、マストスペーサ２０Ａによりメインシャフト１２に対して相対回転しないように支持されることになる。その結果、後述するようにベアリング内輪１４１のクリープ現象の発生を有効に抑制することができる。
【００３４】
なお、説明の便宜上、ベアリング当接端２２に設けられる突起部２３を「べアリング側突起部２３」と称し、スリーブ当接端２５に設けられる突起部２７を「スリーブ側突起部２７」と称して区別する。同様に、ベアリング内輪１４１に設けられる凹部１４４を「内輪凹部１４４」と称し、シャフトスリーブ１５の段差１５２に設けられる凹部１５４を「段差凹部１５４」と称して区別する。
【００３５】
下部軸受部１６は、シャフトスリーブ１５の下部の外周面を覆うように設けられる。したがって、メインシャフト１２の被支持部の下部周面は下部軸受部１６によって支持されている。下部軸受部１６とシャフトスリーブ１５との間には複数のベアリングが設けられている。なお、上部軸受部１３および下部軸受部１６の具体的な構成は特に限定されず、メインシャフト１２およびシャフトスリーブ１５を支持できる公知の構成であればよい。それゆえ、上部軸受部１３および下部軸受部１６は、シャフトスリーブ１５との間に介在する補助的なボールベアリングまたはローラベアリング等の転動体ベアリングを備えてもよいし、このような転動体ベアリングではなく滑り軸受を備えてもよい。
【００３６】
このように、メインシャフト１２の支持構造は、上から順に（ハブ１８側から順に）上部軸受部１３およびマストベアリング１４、並びに、下部軸受部１６が並列配置されることにより構成されている。これら支持構造は、最も下部からマストナット１７により上側に向かって締結されている。マストナット１７は、図２に示すように、メインシャフト１２の下端（ハブ１８が設けられていない側の端部）で、メインシャフト１２の被支持部の端部周面に嵌合するように締結されている。この支持構造では、図２において太破線で示す部位（メインシャフト１２、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１、上部軸受部１３の下部の内輪、マストスペーサ２０Ａ、シャフトスリーブ１５、下部軸受部１６の内輪、および、マストナット１７）が同一の回転数で回転することになる。
【００３７】
マストナット１７の直上には、シャフトスリーブ１５の下端が位置し、下部軸受部１６のベアリングの一部も位置している。前記の通り、マストスペーサ２０Ａの下端（スリーブ当接端２５）がシャフトスリーブ１５の段差１５２によって上側に位置規定され、マストスペーサ２０Ａの上端（ベアリング当接端２２）には、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１が固定されている。それゆえ、マストナット１７が下から上側に向かって締結されれば、マストナット１７の締結に伴う荷重が、上方のシャフトスリーブ１５、マストスペーサ２０Ａ、およびマストベアリング１４に向かって加えられることになる。それゆえ、マストナット１７を上側に向かって十分に締結すれば、メインシャフト１２の被支持部において、当該メインシャフト１２の軸方向におけるマストベアリング１４の位置を規定することができる。
【００３８】
なお、メインシャフト１２の支持構造は、図２に示すような、上部軸受部１３、マストベアリング１４、シャフトスリーブ１５、下部軸受部１６、およびマストナット１７を備える構成に限定されない。メインシャフト１２の支持構造には、これら以外の構成要素が含まれてもよい。また、マストスペーサ２０Ａは、図２に示す構成では、上端がマストベアリング１４に当接し、下端がシャフトスリーブ１５に当接しているが、マストスペーサ２０Ａは、メインシャフト１２においてマストベアリング１４とマストナット１７との間に設けられ、上端がベアリング当接端２２であればよく、それ以外の構成は特に限定されない。また、メインシャフト１２の被支持部と、この被支持部を支持する前述した支持構造（マストスペーサ２０Ａを含む）は「シャフト支持構造体」を構成していることになる。
【００３９】
［マストスペーサの構成］
次に、マストスペーサ２０Ａおよびその変形例の具体的な構成について、図２に加えて、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。
【００４０】
マストスペーサ２０Ａは、前記の通り、円筒状のスペーサ本体２１を有し、上端（一端）がマストベアリング１４に当接するベアリング当接端２２であり、下端（他端）がシャフトスリーブ１５に当接するスリーブ当接端２５である。ベアリング当接端２２には、上に向かって爪状のベアリング側突起部２３が複数設けられており、スリーブ当接端２５にも、下に向かって爪状のスリーブ側突起部２７が複数設けられている。さらに、本実施の形態では、図３（Ａ），（Ｂ）にも示すように、スペーサ本体２１におけるベアリング当接端２２の近傍となる部位に、側壁を貫通する螺旋状切込部２４が設けられている。
【００４１】
この螺旋状切込部２４は、スペーサ本体２１の側壁を貫通する線状で幅を有する切れ目（あるいは線状の打ち抜き孔）であり、その長手方向は、スペーサ本体２１の円筒軸方向に交差していればよい。言い換えれば、螺旋状切込部２４は、マストスペーサ２０Ａの周方向に延伸するように形成されていればよい。なお、本実施の形態では、螺旋状切込部２４の長手方向は、実質的に円筒軸方向に直交しているが、これに限定されず、円筒軸の直交方向に対して傾斜してもよい。
【００４２】
螺旋状切込部２４の幅、すなわちスペーサ本体２１の側壁の切込幅は特に限定されない。螺旋状切込部２４は、メインシャフト１２に曲げ変形が生じたときに、メインシャフト１２とマストスペーサ２０Ａとの間に隙間が生じることを抑制するために形成される。それゆえ、メインシャフト１２の曲げ変形の程度、メインシャフト１２の具体的な支持構成、あるいは、曲げ変形により生じるラジアル荷重の大きさ等といった諸条件に応じて、メインシャフト１２とマストスペーサ２０Ａとの間に生じる隙間の程度も異なるものとなる。そのため、螺旋状切込部２４の幅は特に限定されず、想定される隙間の程度に応じて適宜設定すればよい。
【００４３】
本実施の形態では、マストスペーサ２０Ａのベアリング側突起部２３をベアリング内輪１４１の内輪凹部１４４に嵌合させている。この場合、ベアリング側突起部２３の摩耗を抑制する観点から、螺旋状切込部２４の幅はベアリング側突起部２３の高さ（突出の大きさ）より小さい値を選択することができる。前記の通り、組み立て時には、螺旋状切込部２４の間隔が無くなる（幅が実質０となる）までマストナット１７を締結することができる。このとき、メインシャフト１２の曲げ変形によるベアリング側突起部２３およびスリーブ側突起部２７の軸方向のすべり量の合計が螺旋状切込部２４の幅未満であれば、ベアリング側突起部２３の摩耗（あるいはマストスペーサ２０Ａのベアリング当接端２２の摩耗）を有効に抑制することができる。
【００４４】
螺旋状切込部２４の長さも特に限定されない。前述したように、螺旋状切込部２４は、側壁を貫通するように形成される切れ目であるので、あまり長すぎるとスペーサ本体２１を横断方向に部分的に切断したような状態となってしまう。それゆえ、スペーサ本体２１の形状および強度を保持する等の観点から、例えば、周方向の長さの半分以下であればよい。また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す構成では、複数の螺旋状切込部２４が周方向に一列ずつ配列しているが、螺旋状切込部２４の配列はこれに限定されず、諸条件に応じてさまざまな配列を選択することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、一つの螺旋状切込部２４は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、両端が大きな開口であって、線状の部分に二つの湾曲部を有するような「螺旋状」に形成されているが、「螺旋状」の具体的な形状はこれに限定されず、部分的な曲線を含む細長い形状であればよい。例えば、両端の大きな開口は、切削工具をスペーサ本体２１の側壁に貫通させた状態で設置する便宜で形成したものであり、螺旋状切込部２４は両端の開口を含まなくてもよい。
【００４６】
本実施の形態では、螺旋状切込部２４は、スペーサ本体２１のベアリング当接端２２側に偏在して形成されているが、本発明がこれに限定されず、スペーサ本体２１のどの部位に形成されてもよい。また、本実施の形態では、スペーサ本体２１のうちベアリング当接端２２の近傍は、スペーサ本体２１の他の部分よりも側壁の厚さが大きくなっているが、本発明はこれに限定されず、ベアリング当接端２２の近傍の側壁も他の部分と同様の厚さであってもよい。なお、図２に示すように、スリーブ当接端２５の近傍もベアリング当接端２２の近傍ほどではないけれども、スペーサ本体２１の他の部分よりも側壁の厚さが大きいが、他の部分と同様の厚さであってもよい。
【００４７】
本実施の形態では、前述したように、マストナット１７の締結により、マストスペーサ２０Ａに対しては下から上に向かって荷重が加えられる。そのため、マストスペーサ２０Ａの両端面の強度を向上する観点から、スペーサ本体２１の両端部近傍は、スペーサ本体２１の他の部分よりも側壁の厚さが大きいことが好ましい。
【００４８】
また、マストスペーサ２０Ａの下から上に向かって荷重が加えられるということは、荷重の負荷方向は、マストスペーサ２０Ａの円筒軸方向に沿っていることになる。ここで、螺旋状切込部２４は、円筒軸方向に交差するように周方向に沿って形成されている。それゆえ、スペーサ本体２１のうち螺旋状切込部２４が形成される部位の強度が他の部位よりも低下する場合がある。そこで、螺旋状切込部２４が形成される部位の側壁の厚さを大きくすることで、強度低下を抑制することができる。
【００４９】
本実施の形態では、螺旋状切込部２４は、ベアリング当接端２２の近傍に形成されるため、ベアリング当接端２２の近傍となるスペーサ本体２１の上端部の厚さが大きいが、本発明はこれに限定されない。例えばスペーサ本体２１の中部に螺旋状切込部２４を形成する場合には、当該中部の側壁の厚さを大きくすればよい。また、スペーサ本体２１の下端部（すなわちスリーブ当接端２５近傍）に螺旋状切込部２４を形成する場合には、下端部近傍の側壁の厚さを大きくすればよい。
【００５０】
なお、マストスペーサ２０Ａの上端部は、上部軸受部１３およびシャフトスリーブ１５の重複部位に位置するが、この部位近傍では、マストスペーサ２０Ａを径方向に大きくするような設計変更を行いやすい（従来構成の蛇腹部もマストスペーサの上端部に設けられる）。そのため、螺旋状切込部２４を設けることが好ましい部位としては、マストスペーサ２０Ａの上端部すなわちベアリング当接端２２の近傍を挙げることができる。
【００５１】
マストスペーサ２０Ａに設けられる切込部は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すような螺旋状切込部２４に限定されず、スペーサ本体２１の側壁を貫通する線状の切れ目であって、スペーサ本体２１の円筒軸方向に交差して形成されている構成であればよい。他の切込部の一例としては、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示すような、直線状切込部２６を備えるマストスペーサ２０Ｂを挙げることができる。直線状切込部２６は、螺旋状切込部２４とは異なり曲線を含まず、スペーサ本体２１の周方向に沿って直線状に形成される。
【００５２】
直線状切込部２６の具体的な構成は特に限定されず、前述した螺旋状切込部２４と同様に、諸条件に応じて、円筒軸方向に対する傾斜の程度、側壁の切込幅、長さ、配列、形成位置、形状、形成位置の側壁の厚さ等を適宜設定することができる。例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示す例では、直線状切込部２６は円筒軸方向に直交するように延伸する直線状であるが、傾斜してもよいし、折れ線状に形成されてもよいし、部分的に曲線を含んでもよい。また、螺旋状切込部２４と同様に両端の開口を含まなくてよい。
【００５３】
ここで、螺旋状切込部２４または直線状切込部２６に関わらず、複数の切込部を周方向に配列させる場合には、切れ目が周方向に一列に配列されるのではなく、周方向の少なくとも一部で、切れ目同士が上下で重なるように配列されることが好ましい。これにより、スペーサ本体２１の形状および強度をより良好に保持することができるとともに、円筒軸方向に収縮する間隔を大きくとることができる。
【００５４】
例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示すマストスペーサ２０Ａでは、螺旋状切込部２４の端部は、円筒軸方向に略垂直の方向（すなわち周方向にほぼ沿った方向）に形成されており、この端部同士が上下で重なっている。なお、螺旋状切込部２４の中部は円筒軸方向に対して（周方向に対しても）傾斜しており、中部のみ重なっていない。同様に、図４（Ａ），（Ｂ）では、複数の直線状切込部２６が上下二列で千鳥状に配列されている。すなわち、上下の直線状切込部２６の形成位置が互いにずれており、例えば、上列で二つの直線状切込部２６が隣接していると、下列では、この隣接部位に対応する位置に一つの直線状切込部２６が位置している。
【００５５】
このような構成のマストスペーサ２０Ａ，２０Ｂでは、シャフト支持構造体（メインシャフト１２、上部軸受部１３、マストベアリング１４、シャフトスリーブ１５、下部軸受部１６、マストナット１７、およびマストスペーサ２０Ａ，２０Ｂ等を備える構造体）において、マストナット１７を下から上に向かって締結することにより、マストスペーサ２０Ａ，２０Ｂがマストベアリング１４を、メインシャフト１２の被支持部における上部となる位置に固定配置することができる。また、マストスペーサ２０Ａ，２０Ｂのベアリング当接端２２はベアリング側突起部２３を有しているため、ベアリング内輪１４１に嵌合可能となっている。それゆえ、マストベアリング１４にクリープ現象が発生するおそれを有効に抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、前記の通り、マストスペーサ２０Ａ，２０Ｂのベアリング当接端２２は、ベアリング内輪１４１に設けられる内輪凹部１４４に嵌合するベアリング側突起部２３を有することにより、マストベアリング１４に対して嵌合可能となっている。同様に、スリーブ当接端２５には、シャフトスリーブ１５の内周面の段差１５２に設けられる段差凹部１５４に嵌合するスリーブ側突起部２７を有することにより、シャフトスリーブ１５に対して嵌合可能になっている。しかしながら、ベアリング当接端２２およびスリーブ当接端２５は、いずれも嵌合対象（ベアリング内輪１４１または段差１５２）に対して嵌合可能に当接する嵌合構造を有していればよく、ベアリング当接端２２およびスリーブ当接端２５の具体的な構成はベアリング側突起部２３またはスリーブ側突起部２７を有する構成のみに限定されない。
【００５７】
マストベアリング１４とベアリング当接端２２との嵌合構造について例を挙げると、ベアリング内輪１４１に突起部が設けられ、マストスペーサ２０Ａ，２０Ｂのベアリング当接端２２に突起部に嵌合可能な凹部が設けられてもよいし、ベアリング当接端２２の形状とベアリング内輪１４１の形状が互いに嵌合可能なように加工されてもよいし、これらの嵌合を補助する補助部材が用いられてもよい。シャフトスリーブ１５の段差１５２とスリーブ当接端２５との嵌合構造も同様である。
【００５８】
［マストスペーサの摩耗等の発生およびその抑制］
次に、従来のマストスペーサにおいて、ベアリング側突起部２３またはベアリング当接端２２の上面に摩耗が発生する現象と、本実施の形態に係るマストスペーサ２０Ａ，２０Ｂによる摩耗の抑制とについて、図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ），（Ｂ）を参照して具体的に説明する。なお、図５（Ｂ）、図６（Ａ）および図６（Ｂ）では、図３（Ａ），（Ｂ）に示すマストスペーサ２０Ａを例示しているが、図４（Ａ），（Ｂ）に示すマストスペーサ２０Ｂでも同様に摩耗を抑制できることは言うまでもない。
【００５９】
図５（Ａ）に示すように、メインシャフト１２は、その下端側（被支持部）が動力伝達装置１０のメインギヤボックス１１によって支持され（図２参照）、メインシャフト１２の上端には、ハブ１８（図５（Ａ）には図視せず）を取り付けて固定するためのフランジ１９が設けられている。ここで、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、メインシャフト１２の回転方向を矢印Ｒの方向としたときに、メインシャフト１２の被支持部には、ブロック矢印Ｍの方向にマストモーメントが生じる。これにより、図５（Ｂ）に示すように、被支持部におけるマストベアリング１４（上部軸受部１３）に対応する位置に対しては、例えば、ブロック矢印Ｌ１の方向（図中右から左に向かう方向）にラジアル荷重が加えられるが、被支持部における下部軸受部１６に対応する位置に対しては、ブロック矢印Ｌ１の逆方向となるブロック矢印Ｌ２の方向にラジアル荷重が加えられる。
【００６０】
このように、メインシャフト１２の被支持部においてラジアル荷重が加えられると、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１は、メインシャフト１２に対して、図５（Ｂ）において白抜きの矢印Ｃに示す方向に相対回転する。この相対回転がクリープ現象である。そこで、クリープ現象を抑制するために、マストスペーサ２０Ａのベアリング当接端２２にベアリング内輪１４１を係合させる（マストスペーサ２０Ａの上面に設けたベアリング側突起部２３を、ベアリング内輪１４１の下面の内輪凹部１４４に嵌合させる）。
【００６１】
ところが、メインシャフト１２に生じる曲げ変形がより大きなものであれば、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１とマストスペーサ２０Ａとの間に隙間が発生して、これらの間に相対運動が生じる可能性がある。このマストスペーサ２０Ａの相対運動を十分に抑制できなければ、マストスペーサ２０Ａのベアリング側突起部２３またはマストスペーサ２０Ａのベアリング当接端２２に摩耗が生じる。
【００６２】
これに対して、本実施の形態では、図５（Ｂ）および図６（Ａ）に示すように、マストスペーサ２０Ａに螺旋状切込部２４が設けられている。それゆえ、マストベアリング１４のベアリング内輪１４１とマストスペーサ２０Ａとの間に隙間が発生する程度に、メインシャフト１２に曲げ変形が生じたとしても、螺旋状切込部２４の緩衝作用によって隙間の発生が抑制される。その結果、マストスペーサ２０Ａの相対運動が抑制され、ベアリング側突起部２３またはベアリング当接端２２の上面の摩耗を有効に抑制することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、前述したように、螺旋状切込部２４は、スペーサ本体２１の側壁を貫通する切り込みとして形成される。図６（Ａ）に図示するように、マストナット１７の締結によりブロック矢印Ｆの方向に締結荷重が加えられると、マストスペーサ２０Ａの下端（スリーブ当接端２５）から上端（ベアリング当接端２２）に向かって締結荷重が負荷される。それゆえ、螺旋状切込部２４の間隔が無くなるまで締結荷重が加えられれば、マストナット１７をそれ以上締結することができない。言い換えれば、螺旋状切込部２４は、マストスペーサ２０Ａの相対運動を抑制する緩衝構造であるとともに、マストナット１７の過剰な締結を抑制するストッパ構造としても機能する。それゆえ、組み立ての際には、螺旋状切込部２４の間隔が無くなるまでマストナット１７を締結するだけでよいことになる。
【００６４】
これに対して、図６（Ｂ）に示すように、従来のマストスペーサ１２０では、本実施の形態に係るマストスペーサ２０Ａと同様に爪状の突起部１２３を備えているが、緩衝構造としては蛇腹部１２４を備えている。この従来のマストスペーサ１２０では、マストナット１７の締結により、マストスペーサ２０Ａと同様に、マストスペーサ１２０の下端（スリーブ当接端１２５）から上端（ベアリング当接端１２２）に向かって締結荷重が加えられる。
【００６５】
ここで、蛇腹部１２４は、螺旋状切込部２４のような切れ目ではなく、波状の断面を有する構造であるので、上下方向にある程度の剛性を有する必要がある。そのため、マストナット１７を締結すると、蛇腹部１２４は、螺旋状切込部２４のように上下方向に間隔が無くなるまでつぶれることはなく、波状の断面が維持される。それゆえ、蛇腹部１２４の収縮量を調整するために、マストナット１７の締結の程度を厳密に調整する必要が生じる。その結果、動力伝達装置１０の組み立て作業が煩雑化してしまう。
【００６６】
また、図６（Ｂ）に示すように、ブロック矢印Ｆの方向にマストナット１７が締結されると、蛇腹部１２４は白抜きの矢印Ｄ１の方向に押しつぶされる。これにより、蛇腹部１２４は、矢印Ｄ２に示すように径方向に拡大することになる。それゆえ、マストスペーサ１２０の上部の外径が、スペーサ本体１２１に比べて過剰に大きくなるため、マストスペーサ１２０の上部に対応する部位には、径方向に広い空間を設ける必要が生じる。なお、図６（Ｂ）では、説明の便宜上、蛇腹部１２４は１段のみの最も簡素な構成で図示しているが、特許文献１に開示される複数段の蛇腹部であっても、同様の問題が生じることは言うまでもない。
【００６７】
このように、本発明に係るマストスペーサは、ベアリング当接端がマストベアリングに対して嵌合可能に構成されているとともに、マストスペーサの本体には切込部が設けられている。そのため、ベアリング当接端の嵌合によってマストベアリングのクリープ現象の発生を抑制することができるとともに、切込部が緩衝構造となってメインシャフトとマストスペーサとの間に隙間が生じることを抑制することができる。また、切込部は、本体の側壁を貫通するように形成されているので、従来の蛇腹部のように、マストスペーサの外径が過剰に大きくなることを回避できる。それゆえ、メインシャフトの支持構造を大幅に変更することなく、ベアリング当接端の端面または嵌合構造の摩耗を良好に抑制することができる。
【００６８】
さらに、マストナットは円筒軸方向に締結されるので、マストナットの締結の程度に応じて切込部の間隔は縮小し、最終的には切込部の間隔を無くすまでマストナットを締結することができる。言い換えれば、切込部の間隔が無くなることで、マストナットの締結の上限を規定することができる。それゆえ、動力伝達装置を組み立てる際には、切込部の間隔が無くなるまでマストナットを締結するだけでよいことになる。その結果、蛇腹部を備える従来のマストスペーサのように、マストナットを締結する上で非常に厳密な調整作業が必要なくなるため、動力伝達装置の組み立て作業の煩雑化を回避することができる。
【００６９】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、マストスペーサを用いた動力伝達装置を備えるヘリコプタの分野に広く好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０    動力伝達装置
１１    メインギヤボックス
１２    メインシャフト
１３    上部軸受部
１４    マストベアリング
１５    シャフトスリーブ
１６    下部軸受部
１７    マストナット
１８    ハブ
２０Ａ，２０Ｂ  マストスペーサ
２１    スペーサ本体
２２    ベアリング当接端（上端）
２３    ベアリング側突起部（突起部）
２４    螺旋状切込部（切込部）
２５    スリーブ当接端（下端）
２６    直線状切込部（切込部）
２７    スリーブ側突起部（突起部）
３０    ヘリコプタ
３１    メインロータ
３２    テイルロータ
３３    エンジン
１４１    ベアリング内輪
１４４    内輪凹部（凹部）
１５２    （シャフトスリーブの内周面の）段差
１５４    段差凹部（凹部）
【図１】
0006510960.tif 000002
【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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