(57)【要約】【課題】はすば歯車噛合部に発生するスラスト荷重と駆動軸の自重とをバランスさせ、ダブルヘリカル構造のトルク配分により発生する軸方向の変位量を最小限に抑えることができるヘリコプタ用動力伝達装置を提供すること。【解決手段】ヘリコプタ用動力伝達装置は、出力軸１１に設けた駆動側傘歯車２１と噛合する従動側傘歯車２２及び上下一対の駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂを備えている第１縦軸１２と、従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂ及びロータ軸駆動歯車２５Ａ，２５Ｂを備えている第２縦軸１３Ａ，１３Ｂと、ロータ軸２と一体に回転する主歯車２６とを具備し、駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂ及び従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂが噛合する二組のはすば噛合部は、それぞれの歯すじ傾斜方向が逆向きとされ、かつ、歯すじ傾斜角度が第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルする角度差を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリコプタのロータ駆動系に配設され、エンジンの駆動力を減速してロータ軸に伝達するヘリコプタ用動力伝達装置において、
前記エンジンから水平方向へ突出する出力軸に設けた駆動側傘歯車と噛合する従動側傘歯車及び上下一対の駆動側はすば歯車を備えている第１縦軸と、
前記駆動側はすば歯車と噛合する従動側はすば歯車及びロータ軸駆動歯車を備えている一対の第２縦軸と、
前記ロータ軸駆動歯車と噛合して前記ロータ軸と一体に回転する主歯車とを具備し、
前記駆動側はすば歯車及び前記従動側はすば歯車が噛合する二組のはすば噛合部は、それぞれの歯すじ傾斜方向が逆向きとされ、かつ、歯すじ傾斜角度が第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルする角度差を有していることを特徴とするヘリコプタ用動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプタのロータ駆動系に適用されるヘリコプタ用動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヘリコプタ等に用いるトランスミッション（減速機）においては、トルクスプリット型のトランスミッションが公知である。トルクスプリット型のトランスミッションは、動力（トルク）を分配することによって構成歯車の厚みを薄くすることができるため、装置全体の軽量化に有効とされる。
このようなトルクスプリット型のトランスミッションとして、軽量かつコンパクトな構成でありながら伝達トルクを均等に配分でき、しかも、はすば歯車等の軽量な歯車を使用可能としたヘリコプタの動力伝達機構が提案されている。
【０００３】
上述したヘリコプタの動力伝達機構を備えているヘリコプタのロータ駆動系は、ロータの回転方向が限定されるため、ロータ駆動軸が垂直方向の配置となる。従って、動力伝達機構には、ロータ駆動軸と平行に配置された垂直方向の駆動軸に一対のはすば歯車を取り付けたダブルヘリカル構造が採用されている。この場合、一対のはすば歯車は、歯すじの傾斜角度を同じにしてその傾斜方向が逆向きとされ、この結果、一対のはすば歯車が各々従動側のはすば歯車と噛合するはすば歯車噛合部で発生するスラスト荷重は、同じ大きさで逆向きに作用するものとなるため互いに相殺される。
また、上述した動力伝達機構においては、ダブルヘリカル構造のトルク分配により発生する軸方向の変位を吸収するため、駆動側の軸外周にスプラインが形成されている。そして、ダブルヘリカル構造を構成する一対のはすば歯車は、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の上下両端に取り付けられて一体に回転するように構成されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平７−２８５４９８号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術によれば、ダブルヘリカル構造のはすば歯車噛合部に発生するスラスト荷重は、互いに逆向きで同じ大きさとなるため相殺される。しかし、ヘリコプタにおいては駆動軸が垂直方向の配置となるため、駆動軸（一対のはすば歯車等を含む）の自重が軸方向下向きに作用し、逆向きとなるスラスト荷重の相殺バランスを崩すこととなる。この結果、駆動軸には軸方向下向きの力が作用するので、ダブルヘリカル構造のトルク配分により発生する軸方向の変位量を増幅するという問題が発生する。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、はすば歯車噛合部に発生するスラスト荷重と駆動軸の自重とをバランスさせ、ダブルヘリカル構造のトルク配分により発生する軸方向の変位量を最小限に抑えることができるヘリコプタ用動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明は、ヘリコプタのロータ駆動系に配設され、エンジンの駆動力を減速してロータ軸に伝達するヘリコプタ用動力伝達装置において、
前記エンジンから水平方向へ突出する出力軸に設けた駆動側傘歯車と噛合する従動側傘歯車及び上下一対の駆動側はすば歯車を備えている第１縦軸と、前記駆動側はすば歯車と噛合する従動側はすば歯車及びロータ軸駆動歯車を備えている一対の第２縦軸と、前記ロータ軸駆動歯車と噛合して前記ロータ軸と一体に回転する主歯車とを具備し、前記駆動側はすば歯車及び前記従動側はすば歯車が噛合する二組のはすば噛合部は、それぞれの歯すじ傾斜方向が逆向きとされ、かつ、歯すじ傾斜角度が第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルする角度差を有していることを特徴とするものである。
【０００６】
このようなヘリコプタ用動力伝達装置によれば、エンジンから水平方向へ突出する出力軸に設けた駆動側傘歯車と噛合する従動側傘歯車及び上下一対の駆動側はすば歯車を備えている第１縦軸と、駆動側はすば歯車と噛合する従動側はすば歯車及びロータ軸駆動歯車を備えている一対の第２縦軸と、ロータ軸駆動歯車と噛合してロータ軸と一体に回転する主歯車とを具備し、駆動側はすば歯車及び従動側はすば歯車が噛合する二組のはすば噛合部は、それぞれの歯すじ傾斜方向が逆向きとされ、かつ、歯すじ傾斜角度が第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルする角度差を有しているので、二組のはすば噛合部に発生するスラスト荷重は第１縦軸自重分の差を有する逆向きとなる。すなわち、下向きのスラスト荷重が第１縦軸自重分だけ小さくなるようにはすば歯車の歯すじ傾斜角度を設定すると、下向きのスラスト荷重及び第１縦軸自重を合計した値が上向きのスラスト荷重と一致して互いに相殺される。
【発明の効果】
【０００７】
上述した本発明のヘリコプタ用動力伝達装置によれば、駆動側はすば歯車及び従動側はすば歯車が噛合する二組のはすば噛合部が、それぞれの歯すじ傾斜方向を逆向きとされ、かつ、歯すじ傾斜角度に第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルする角度差を有しているので、二組のはすば噛合部に発生するスラスト荷重は第１縦軸自重分の差を有する逆向きとなり、下向きのスラスト荷重及び自重を合計した値が上向きのスラスト荷重と一致して互いに相殺される。この結果、はすば歯車噛合部に発生するスラスト荷重と駆動軸の自重とがバランスし、ダブルヘリカル構造のトルク配分により発生する軸方向の変位量を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係るヘリコプタ用動力伝達装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
ヘリコプタは、略垂直なロータ軸周りに回転するエンジン駆動のロータ（回転翼）によって揚力及び推進力を得る回転翼航空機であり、ロータを回転させるロータ駆動系には、各種歯車の組合せによりロータ駆動用のエンジン出力を減速し、ロータを取り付けたロータ軸に伝達するヘリコプタ用動力伝達装置が配設されている。
図２及び図３に示すロータ駆動系のヘリコプタ用動力伝達装置１は、２台のエンジンから出力を得て１本のロータ軸２を回転させる場合の構成例であり、各エンジン毎に独立した二組のトルクスプリット機構１０を備えている。
【０００９】
図示のヘリコプタ用動力伝達装置１は、エンジン（不図示）から水平方向へ突出する軸端に駆動側傘歯車２１を備えている出力軸１１と、駆動側傘歯車２１と噛合する従動側傘歯車２２及び上下一対の駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂを備えている第１縦軸１２と、駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂに噛合する従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂ及びロータ軸駆動歯車２５Ａ，２５Ｂを備えている左右一対の第２縦軸１３Ａ，１３Ｂと、左右一対のロータ軸駆動歯車２５Ａ，２５Ｂと噛合してロータ軸２と一体に回転する主歯車２６とを具備して構成される。
そして、駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂ及び従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂが互いに噛合する二組のはすば噛合部は、たとえば図１に示すように、それぞれの歯すじ傾斜方向を逆向きとし、かつ、歯すじの傾斜角度（はすば傾斜角度）θ１，θ２に第１縦軸自重分のスラスト荷重をキャンセルするように角度差Δθ（Δθ＝θ１−θ２）が設けられている。
【００１０】
出力軸１１は、エンジン出力軸またはエンジン出力軸に連結された水平軸であり、その一端部側には駆動側傘歯車２１が取り付けられている。この駆動側傘歯車２１は、垂直方向に配設された第１縦軸１２の上端部側に取り付けられている従動側傘歯車２２と噛合することにより、エンジン出力の伝達方向を水平方向から垂直方向に変換する。この場合、駆動側傘歯車２１の歯車径及び歯数は、従動側傘歯車２２より小さなものが選択されているので、第１縦軸１２の回転数は出力軸１１から減速されたものとなる。
【００１１】
第１縦軸１２は、上端部の従動側傘歯車２２に加えて、軸方向（上下）に所定の間隔をもって取り付けた一対の駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂを備えて一体に回転する。これらの駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂは互いに同径及び同歯数とされるが、その歯すじについては、軸線に対する傾斜方向が逆向きとされ、かつ、その傾斜角度θ１，θ２も角度差Δθをもって異なっている。なお、以下の説明において両者を区別する場合、第１縦軸１２の上部に配置された駆動側はすば歯車２３Ａを上部駆動側はすば歯車と呼び、下部に配置された駆動側はすば歯車２３Ｂを下部駆動側はすば歯車と呼ぶ。
また、第１縦軸１２には、従動傘歯車２２と上部駆動側はすば歯車２３Ａとの間に、ダブルヘリカル構造のトルク分配により発生する軸方向の変位を吸収するためダイヤフラム３０が設けられている。
【００１２】
第２縦軸１３Ａ，１３Ｂは、互いに所定の間隔をもって、第１縦軸１２と平行に左右一対配置されている。一方の第２縦軸１３Ａには、従動側はすば歯車２４Ａ及びロータ駆動歯車２５Ａが同軸に取り付けられ、他方の第２縦軸１３Ｂには、従動側はすば歯車２４Ｂ及びロータ軸駆動歯車２５Ｂが同軸に取り付けられている。
上述した従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂは互いに同径及び同歯数とされるが、その歯すじについては、軸線に対する傾斜方向が逆向きとされ、かつ、その傾斜角度θ１，θ２も角度差Δθをもって異なっている。また、従動側はすば歯車２４Ａ，２４Ｂには、駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂより歯車径及び歯数を大きくしたものが使用され、従って、第２縦軸１３Ａ，１３Ｂの回転数は第１縦軸１２より減速される。なお、以下の説明において両者を区別する場合、上部駆動側はすば歯車２３Ａと噛合する従動側はすば歯車２４Ａを上部従動側はすば歯車と呼び、下部駆動側はすば歯車２３Ｂと噛合する従動側はすば歯車２４Ｂを下部従動側はすば歯車と呼ぶ。
【００１３】
また、上述したロータ駆動歯車２５Ａ，２５Ｂは、後述する主歯車２６と噛合する互いに同径及び同歯数の歯車である。
主歯車２６は、図示しない軸受等に支持されて略垂直に配置されたロータ軸２に直結され、図示しないロータと一体に回転する。この主歯車２６には、互いに所定間隔離間して配置された一対のロータ軸駆動歯車２５Ａ，２５Ｂが噛合している。この場合、主歯車２６には、ロータ駆動歯車２５Ａ，２５Ｂより歯車径及び歯数を大きしたものが使用されているので、ロータ軸２の回転数は第２縦軸１３Ａ，１３Ｂより減速される。
なお、主歯車２６及びロータ軸駆動歯車２５Ａ，２５Ｂについては、互いに、平歯車、はすば歯車、またはやまば歯車のいずれを使用してもよい。
【００１４】
上述した構成のトルクスプリット機構１０では、上部駆動側はすば歯車２３Ａ及び上部従動側はすば歯車２４Ａが噛合する上部はすば噛合部と、下部駆動側はすば歯車２３Ｂ及び下部従動側はすば歯車２４Ｂが噛合する下部はすば噛合部とにおいて、第１縦軸１２の軸方向に逆向きスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２（図１参照）が発生する。このようにスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２が上下（軸）方向で逆向きとなるのは、はすば歯車の歯すじ傾斜方向を第１縦軸１２の軸線に対して逆向きとしたためである。
また、上向きのスラスト荷重Ｆ１と下向きのスラスト荷重Ｆ２とを比較した場合、上向きのスラスト荷重Ｆ１が下向きのスラスト荷重Ｆ２より大（Ｆ１＞Ｆ２）となるように、歯すじの傾斜角度θ１，θ２に角度差Δθが設けられている。すなわち、上部はすば噛合部に上向きのスラスト荷重Ｆ１が生じ、下部はすば噛合部に下向きのスラスト荷重Ｆ２が生じるように第１縦軸１２が回転する場合、上部はすば噛合部のはすば傾斜角度θ１を下部はすば噛合部のはすば傾斜角度θ２より大きく（θ１＞θ２）設定し、水平線に対する歯すじの傾斜が相対的に小さい（寝た）はすば歯車とする。
【００１５】
上述したはすば傾斜角度θ１，θ２の角度差Δθは、下向きに作用する第１縦軸１２の自重ｆに相当するスラスト荷重差が生じるように設定される。すなわち、上向きのスラスト荷重Ｆ１が、下向きのスラスト荷重Ｆ２に自重ｆを加えた値（Ｆ１＝Ｆ２＋ｆ）となるように設定されている。なお、この場合の自重ｆには、第１縦軸１２と一体に回転する従動側はすば歯車２２及び駆動側はすば歯車２３Ａ，２３Ｂ等の自重も含まれる。
この結果、二組のはすば噛合部に発生するスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２は、自重ｆ分の差を有する逆向きとなるので、第１縦軸１２に対するスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２及び自重ｆは互いのバランスを崩すことなく相殺される。換言すれば、トルクスプリット機構１０のはすば歯車噛合部に発生するスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２と第１縦軸（駆動軸）１２の自重とがバランスするので、ダブルヘリカル構造のトルク配分により第１縦軸１２に発生する軸方向の変位量が増幅されることを防止し、最小限に抑えることができる。
【００１６】
従って、トルク配分により発生する軸方向の変位は、はすば歯車噛合部のスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２及び第１縦軸１２の自重ｆに影響されることがないので、軽量化に有利なダイヤフラム３０によって容易かつ十分に吸収可能となり、さらに、はすば歯車を用いて動力を分配するトルクスプリット型の構成として歯車の厚みを薄くすることとともに、装置全体を軽量かつコンパクトにしたヘリコプタ用動力伝達装置となる。
また、上述した実施形態では、ロータ駆動用のエンジンが２台の場合を示して説明したが、エンジンが１台あるいは３台以上の場合にも適用可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るヘリコプタ用動力伝達装置の一実施形態を示す要部の構成図である。
【図２】本発明に係るヘリコプタ用動力伝達装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図２の正面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    ヘリコプタ用動力伝達装置
２    ロータ軸
１０    トルクスプリット機構
１１    出力軸
１２    第１縦軸
１３Ａ，１３Ｂ    第２縦軸
２１    駆動側傘歯車
２２    従動側傘歯車
２３Ａ，２３Ｂ    駆動側はすば歯車
２４Ａ，２４Ｂ    従動側はすば歯車
２５Ａ，２５Ｂ    ロータ軸駆動歯車
２６    主歯車
【図１】
2007168561.tif 000003
【図２】
2007168561.tif 000004
【図３】
2007168561.tif 000005