(57)【要約】      （修正有）【課題】簡略化された構造的形態で機動的な制御を行うことができるようになっているロータブレード結合装置を提供する。【解決手段】ロータヘッド中心ピース７と、ロータ平面（ＲＥ）内に位置するロータブレード３を受け入れるためにロータヘッド中心ピース７に取り付けられるロータブレードホルダ４と、隣り合うロータブレードホルダ４間の連結手段とを含む、回転翼航空機のロータヘッド１を形成するためにロータマスト９と結合するためのロータブレード結合装置２では、該ロータブレード結合装置２のために簡略化された構造的形態が達成され、且つ、ロータブレード結合装置２が機動的な制御を可能にする。これは、ロータブレード結合装置２が連結手段としてリング１０を含み、リング１０がそれぞれの連結位置でロータブレードホルダ４の全てと交差し、且つロータブレードホルダ４の全てを互いに連結するように配置される事によって達成される。【選択図】図１
2016052882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼航空機、特にジャイロプレーンまたはヘリコプター、のロータヘッド（１）を形成するためにロータマスト（９）と結合するためのロータブレード結合装置（２）であって、
ロータヘッド中心ピース（７）と、
ロータ平面（ＲＥ）内に位置する少なくとも２つのロータブレード（３）を受け入れるための、前記ロータヘッド中心ピース（７）に取り付けられている少なくとも２つのロータブレードホルダ（４）と、
隣り合う前記ロータブレードホルダ（４）間の少なくとも１つの連結手段と、
を含むロータブレード結合装置（２）において、
前記ロータブレード結合装置（２）は、前記連結手段として少なくとも１つの閉じられたリング（１０）を含み、前記少なくとも１つのリング（１０）は、少なくとも１つの連結部分（Ｖ）で前記ロータブレードホルダ（４）の全てと交差するとともに、前記ロータブレードホルダ（４）の全てを少なくとも間接的に互いに連結するように配置されることを特徴とする、ロータブレード結合装置（２）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのリング（１０）は、前記ロータブレードホルダ（４）の全てを貫通し、少なくとも１つの対応する前記連結部分（Ｖ）のそれぞれで交差するとともに、前記ロータブレードホルダ（４）の全てを少なくとも間接的に互いに連結するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項３】
前記リング（１０）は、実質的に接線方向、特に前記少なくとも２つのロータブレード（３）の回転方向（Ｕ）、の剛性が高い材料で構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項４】
前記リング（１０）は、前記リング（１０）とそれぞれの前記少なくとも２つのロータブレードホルダ（４）とが互いに対して傾くことができるように装着されるように、前記ロータブレード結合装置（２）内に位置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項５】
前記ロータブレード結合装置（２）は、それぞれの前記ロータブレードホルダ（４）と前記リング（１０）との間に、少なくとも１つの減衰装置（１５；１６）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項６】
それぞれの前記ロータブレードホルダ（４）が上側ロータブレードホルダプレート（５）と下側ロータブレードホルダプレート（６）とを含み、上側減衰装置（１５）が前記上側ロータブレードホルダプレート（５）と前記リング（１０）との間に位置し、それとは反対側で、下側減衰装置（１６）が前記下側ロータブレードホルダプレート（６）と前記リング（１０）との間に位置することを特徴とする、請求項５に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項７】
前記上側減衰装置（１５）が少なくとも２つの上側ゴム要素（１７；１７’）を含み、前記下側減衰装置（１６）が少なくとも２つの下側ゴム要素（１８；１８’）を含み、前記ゴム要素（１７；１７’；１８；１８’）は、傾動可能に装着された前記リング（１０）の傾動を減衰させるように位置することを特徴とする、請求項６に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項８】
前記リング（１０）と前記ロータマスト（９）との間に、減衰された接続がもたらされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項９】
前記少なくとも２つのロータブレードホルダ（４）がそれぞれエラストマー球面軸受（２０）を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのエラストマー球面軸受（２０）は、前記少なくとも２つのロータブレードホルダ（４）が回転方向（Ｕ）に回転するときに柔軟な挙動を成すように前記ロータブレード結合装置（２）内に構成されて位置し、前記少なくとも２つのロータブレードホルダ（４）が旋回軸線（ＲＬＬ）周りに前記ロータヘッド中心ピース（７）に対して回動され得ることを特徴とする、請求項９に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項１１】
前記ロータヘッド中心ピース（７）が少なくとも２つの開口（８）を有し、前記各開口（８）がエラストマー球面軸受（２０）を組み込むことを特徴とする、請求項９または１０に記載のロータブレード結合装置（２）。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の、ロータマスト（９）と結合するためのロータブレード結合装置（２）を含むロータヘッド（１）。
【請求項１３】
前記ロータヘッド（１）が斜板を含み、前記斜板は、前記ロータブレード結合装置（２）の少なくとも１つのロータブレードホルダ（４）と直接に動作可能に接続されるとともに、前記少なくとも１つのロータブレードホルダ（４）に対応するロータブレード（３）の迎え角を調整するように形成されて位置することを特徴とする、請求項１２に記載のロータヘッド（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る回転翼航空機用、例えばジャイロプレーンまたはヘリコプターロータヘッドのためのロータブレード結合装置に関する。
【０００２】
ロータブレードの回転中にはフラッピング動作および旋回動作が生じる。これに関しては、慣性力、遠心力、コリオリの力、および、抗力などの様々な力がロータブレードに作用することが知られている。
【０００３】
ロータブレード結合装置は、通常、個々のロータブレードホルダとそれぞれの付属の揚力発生ロータブレードとの間の抵抗を調整できる状態でロータ平面に対して垂直に位置するロータリジョイントを含み、それにより、それぞれのロータブレードの位置に応じて、後進動作、すなわち、ロータブレードの回転方向とは反対の動作（“ラグ”）、または、前進動作、すなわち、ロータブレードの回転方向の動作（“リード”）を水平なロータ平面に対して可能にする。抵抗は、通常、そのようないわゆるリード−ラグ動作を遅くするあるいは減衰させる液圧減衰要素を用いて設定され得る。そのようなリード−ラグ動作は主にコリオリの力によって引き起こされ、遠心力、抗力、および、慣性力もリード−ラグ動作に影響を及ぼし得る。
【背景技術】
【０００４】
従来技術から長きにわたって知られる１つの不都合は、高剛性のロータヘッドを回転中に該ロータブレードの回転方向の非常に大きい力およびトルクに耐えるように適切に形成することが不可能または殆ど不可能であるという点である。
【０００５】
当該技術分野においては、半硬質ロータヘッドを有する“Ｂｅｌｌ  ＵＨ−１”のような２つのロータブレードを伴うヘリコプターが知られている。すなわち、２つのロータブレードは互いに強固に連結される。しかしながら、この既知の“Ｂｅｌｌ  ＵＨ−１”ヘリコプターにおけるロータブレードは、ロータマストに対して柔軟にジンバル搭載される。結果として、ロータ平面内に位置するロータブレードは、ロッカーと比べて、ロータブレード結合装置内で一緒に昇降移動できるにすぎない。ロータ平面は、いわゆる周期的ブレード調整により、ロータマストを貫いて延びる回転軸線に対して傾けられあるいは傾斜される。このタイプの周期的制御中、ロータブレードの調整角度は、ロータが回転するにつれて周期的に変えられ、それにより、流入の変化に晒されて、所望の傾きがもたらされる。この傾きは、回転翼航空機の水平移動（前方向、後方向、横方向）のための推力を生み出す。
【０００６】
この既知の“Ｂｅｌｌ  ＵＨ−１”ヘリコプターでは、不都合なほどにトルクがヘッドへ直接に伝えられず、それにより、制御プロセス中に遅い応答時間をもたらす。ロータがかなりの上昇揚力を生み出す限りは、周期的制御がロータマスト軸線へと向かう撓みを低く維持する。しかしながら、過度に速いあるいは迅速な制御入力、および、特に低いＧの力での操縦は、ロータ軸線に対するロータ平面のかなりの角度ずれあるいは傾きをもたらす可能性があり、また、懸念される“マストバンピング”、すなわち、ロータブレード配列とロータマストとの間の衝突を引き起こすことさえある。
【０００７】
他のロータブレード結合装置が米国特許出願公開第２００８／０１５９８６２号明細書から知られている。文献米国特許出願公開第２００８／０１５９８６２号明細書は、ある種のバネ質量系を形成する、２つのそれぞれの隣り合うロータブレード間の連結要素としての複数の減衰要素（回転ロータブレードの回転方向で弾力性がある）を開示する。ロータヘッドにおける前述した“リード−ラグ”動作は、米国特許出願公開第２００８／０１５９８６２号明細書の減衰要素によって減衰される。
【０００８】
それぞれの２つの隣り合うロータブレード間に減衰要素を伴う米国特許出願公開第２００８／０１５９８６２号明細書から知られるロータブレード結合装置は、複雑な構造形態を有する。したがって、ヒンジと対応するストラップとから成る更なる構成を個々の減衰要素とロータブレードホルダとの間の移行部に設けることが必要になり、これは、同時に、特に高いメンテナンス支出を要する。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術から知られるロータブレード結合装置の不都合を克服すること、特に、ロータブレード結合装置が機動的な制御を行うことができるようになっている場合に、ロータブレード結合装置の簡略化された構造的形態を達成することである。
【００１０】
これらの目的は、請求項１の特徴を有するロータブレード結合装置によって達成される。
【００１１】
回転翼航空機のロータヘッドを形成するためにロータマストと結合するための本発明に係るロータブレード結合装置は、ロータヘッド中心ピースと、ロータ平面内に位置する少なくとも２つのロータブレードを受け入れて固定するためにロータヘッド中心ピースに取り付けられる少なくとも２つのロータブレードホルダとを含む。
【００１２】
また、少なくとも１つの連結手段が隣り合うロータブレードホルダ間に設けられる。
【００１３】
本発明によれば、ロータブレード結合装置は、連結手段として、少なくとも１つの閉じられたリングを含み、リングは、少なくとも１つの連結部分でロータブレードホルダの全てと交差するとともに、ロータブレードホルダの全てを少なくとも間接的に互いに連結するように配置される。本発明の好ましい更なる進展では、ロータブレードホルダの全てと交差するリングがロータブレードホルダを横切り、あるいは、リングがロータブレードホルダを貫いて延びる。
【００１４】
少なくとも１つのリングは、ロータブレードホルダの全てを貫通し、少なくとも１つの対応する連結部分のそれぞれで交差するとともに、ロータブレードホルダの全てを少なくとも間接的に互いに連結するように配置される。
【００１５】
ロータブレードホルダを横切るリングに代わる手段として、リングがロータブレードホルダの下側または上側を横切るようにロータブレードホルダ上に配置されることが想定し得る。また、本発明の更なる進展にしたがって考えられることは、リングが上側リングプレートと該上側リングプレートと強固に連結される下側リングプレートとを含む２つの部分から成ること、および、２部品形態を有するリングとしてロータブレードホルダを包むように上側リングプレートがロータブレードホルダの上側に配置されるとともに下側リングプレートがロータブレードホルダの下側に配置されることである。
【００１６】
本発明の意味の範囲内で、更なる連結部品、例えば減衰要素等がリングとロータブレードホルダとの間に設けられ得ることが少なくとも間接的に理解される。そのような減衰要素は、前述したリード−ラグ動作を軽減するために使用される。リード−ラグ動作の方向における減衰は通常は非常に弱いため、減衰は、回転翼航空機における振動励起を最小限に抑えるべく減衰要素によって行われなければならない。
【００１７】
驚くべきことに、リングが“ブレードピッチング”あるいはいわゆるピッチ制御によって引き起こされるトルクおよび遠心力を受けないあるいは殆ど受けないことが見出された。また、リング配置は、ロータブレード結合装置のための簡略化された構造的形態をもたらす。本発明に係るリングの形態が円形であり、それにより、遠心力の影響を特別な度合いまで軽減することが特に好ましい。あるいは、本発明に係るリングは、多角形の形態、例えば五角形の形態を有することもできる。
【００１８】
流入空気に対するロータブレードにおける調整可能な迎え角が“ブレードピッチング”またはピッチ制御によって理解される。ピッチ制御は、それぞれのロータブレードホルダまたはロータブレードのほぼ長手方向に延びる“ブレードピッチ”角の周りで回転させることによって行われる。通常、ここでは、全てのロータブレードにおける迎え角が一緒に同時に調整されて、結果として回転翼航空機が上昇および下降するときには、集合的ピッチ制御について言及される。周期的なピッチ制御とは、通常、ロータブレードにおける迎え角が全周にわたって不均等に作動され、それにより、上昇揚力の方向が変化して、回転翼航空機がその飛行位置、飛行方向、または、飛行速度を変えるときのことである。
【００１９】
この“ブレードピッチング”の枠組みの範囲内で、すなわち、ロータブレードの回転中に殆どの時間において一定でない個々のロータブレードにおける空気力学的な迎え角の目標とされた作動の範囲内で、フラッピング動作（“フラッピング”とも称される）が起こる。これらのフラッピング動作は、ロータ平面に対して略垂直なロータブレードの上下動作として理解され、コリオリの力をもたらし、正確には、これらのコリオリの力は、前述したリード−ラグ動作の出現と関連付けられる。
【００２０】
特に、本発明に係るロータブレード結合装置内にこのようにしてリングを配置することにより、ほぼ全てのトルクがロータマストに伝えられ、それにより、特に直接的で可動性のあるあるいは機動的な操縦が可能になることが見出された。
【００２１】
本発明の意味の範囲内で、本発明に係るロータブレード結合装置は、好ましくは、メインロータのロータマストと結合され得る。しかしながら、もう一つの方法として、本発明に係るロータブレード結合装置をテールロータに取り付けできることも考えられる。
【００２２】
更なる有利な実施形態が従属請求項に示される。
【００２３】
リングは、好ましくは、ほぼ接線方向で、特に少なくとも２つのロータブレードの回転方向で剛性が高い材料から構成される。
【００２４】
好ましい更なる進展において、本発明に係るロータブレード結合装置のリングは、単一部品として形成される。あるいは、リングが幾つかの部分から成ることが考えられる。本発明の意味の範囲内では、一体リング形態および多部品リング形態のいずれも、これに関して、構造的に硬質な形態を伴う要素を含む。
【００２５】
また、本発明の意味の範囲内において、ほぼ接線方向で、特に回転方向で剛性が高くなるように形成されるリングは、剛体として形成されるリングが通常は本発明に係るロータブレード結合装置の通常の使用に適した力およびトルクを生じることによって弾性変形に抗する抵抗を有することを意味するように理解される。リングにおけるこの種の高剛性形態は、選択される材料または幾何学的形態、特にリングの厚さのいずれかによって達成され得る。好ましくは、リングの所要の剛性を得るための材料として、金属、例えばアルミニウム、スチール、または、チタン、あるいは、繊維複合体、例えば炭素繊維および／またはガラス繊維が使用される。
【００２６】
リングは、該リングとそれぞれの少なくとも２つのロータブレードホルダとが互いに対して傾くことができるように装着される態様でロータブレード結合装置内に位置することが好ましく、本発明に係るロータブレード結合装置がロータヘッドと結合された状態でリングとロータマストとの間に直接の機械的な動作接続は存在せずに、リングは、言わば、互いに対して傾けられた幾つかの交差するピボット軸受で完全にジンバル状を成し、それにより、リングはジンバルと同様に機能する。
【００２７】
リングとロータマストとの間のそのような直接の機械的な動作接続に代わる手段として、リングとロータマストとの間に減衰接続をもたらすことができ、その結果として、リングがジンバルとして機能し続ける。リングとロータマストとの間の減衰接続は、少なくとも１つの好ましくは径方向に位置合わせされた減衰装置、例えばリニアダンパーの形態を成して、リングとトルクが無い態様でロータマストと結合されるロータヘッド中心ピースとの間に間接的に配置されることが特に好ましい。言い換えると、本発明の意味の範囲内で、非減衰的なあるいは硬質の接続は、リングとロータマストとの間に直接的に形成されない、あるいは、リングとロータヘッド中心ピースとの間に間接的に形成されないことが好ましい。リングとロータヘッド中心ピースとの間に配置される好ましくは径方向に位置合わせされる減衰装置の数がロータブレードホルダの数に対応することが非常に好ましく、それぞれの減衰装置、好ましくは径方向に位置合わせされる減衰装置がそれぞれのロータブレードホルダの長手方向に沿って延びるように配置されようとあるいは２つの隣り合うロータブレードホルダ間で任意の角距離を隔てて延びるように配置されようと違いはない。また、例えば、好ましくは径方向に位置合わせされる減衰装置は、リングと同じ平面内に、あるいは、リング平面よりも上側または下側に位置し得る。
【００２８】
言い換えると、リングは、好ましくはロータブレードホルダと交差するとともに、交差ポイントでロータブレードホルダ内に傾動可能に装着され、このことが、リングのジンバル傾動または傾斜も引き合いに出され得る理由である。
【００２９】
特に、リングは、該リングが“ブレードピッチ”軸線の周りで傾くことができるように少なくとも２つのロータブレードホルダ内に装着される態様でロータブレード結合装置内に位置する。また、そのような傾動動作を達成するべく少なくとも１つのロッカーベアリングが上側減衰装置と下側減衰装置との間に配置されるのが好ましい。ロッカーベアリングが好ましくは従来の滑り軸受、例えばボールジョイントベアリングとして、または、エラストマー球面軸受として形成されることが特に好ましい。このロッカーベアリングは、好適には、小さい角度変位、および、それぞれのロータブレードホルダの長手方向に延びる “ブレードピッチ”軸線の方向の変化と共に、“ブレードピッチ”回転を吸収するために使用される。
【００３０】
例えば、複数の滑り軸受および／またはエラストマーベアリングの使用は、必要に応じて幾つかの軸線で行われ得る傾動動作を有利に達成できるようにする。
【００３１】
この種の構成により、リングまたはジンバルリングは、言わばロータブレード結合装置内で浮動する。結果として、１つのロータブレードに作用する力は、好適には、他の全てのロータブレードへほぼ正確に同じ態様で同時に伝えられる。言い換えると、リングは、少なくとも１つのそれぞれの減衰装置を介して全ての存在するロータブレードホルダを等しく連結する構造要素である。ロータブレード結合装置におけるリングまたはジンバルリングの想定し得る動作は、ここでは、既知のロータブレード結合装置と比べて更なる度合いの自由度をもたらす。
【００３２】
また、本発明に係るロータブレード結合装置におけるそのジンバル状の浮動ベアリングに起因して、リングは、好適には、それぞれのロータブレードホルダにおけるあるいは付随のロータブレードにおける前述したフラッピング動作を吸収することができる。
【００３３】
ロータブレード結合装置は、それぞれのロータブレードホルダとリングとの間に少なくとも１つの減衰装置を含むことが更に好ましく、減衰装置は、ロータブレードホルダとリングとを連結する。それぞれのロータブレードホルダとリングとの間の減衰装置に代わる手段として、リングとロータマストとの間に減衰された接続をもたらすことができ、言い換えると、それぞれのロータブレードホルダとリングとの間、特にそれぞれのロータブレードホルダのロッカーベアリングとリングとの間に非減衰接続（すなわち、非減衰装置）を形成することができる。これに関しては、それぞれのロータブレードホルダとリングとの間に非減衰接続が与えられると、待機状態のロータマストの回転軸線に対するリングの同心位置から外れるリングの望ましくない大きな変位が、ロータヘッドの動作中にロータマストの回転軸線に対するリングの非同心位置をもたらし得ることが見出された。過度の変位は、リングとロータマストとの間の減衰接続部としての好ましくは径方向に位置合わせされる減衰装置によって少なくとも部分的に補償され得る。
【００３４】
それぞれのロータブレードホルダは、上側ロータブレードホルダプレートと下側ロータブレードホルダプレートとを含むことが好ましく、上側減衰装置が上側ロータブレードホルダプレートとリングとの間に位置し、それとは反対側で、下側減衰装置が下側ロータブレードホルダプレートとリングとの間に位置する。したがって、特に、リングは、リング上の互いに反対側に位置する２つの減衰装置を用いて少なくとも２つの好ましくは２部品ロータブレードホルダに装着されることが好ましい。言い換えると、リングは、言わば、ロータブレードホルダ内の２つの減衰装置間に挟まれる。
【００３５】
あるいは、ロータヘッドの動作中に必要とされる剛性および減衰特性を満たすようにそれぞれのロータブレードホルダとリングとの間に１部品減衰装置を位置させて構成することができる。
【００３６】
上側減衰装置が少なくとも２つの上側ゴム要素を含み、また、下側減衰装置が少なくとも２つの下側ゴム要素を含むことが更に好ましく、ゴム要素は、傾動可能に装着されたリングの傾動動作を減衰させるように位置する。そのため、リングに対してこのように位置するゴム要素を伴う減衰装置は、好適には、回転方向で高剛性形態を有するリングまたはジンバルリングと協同して、リングがそれぞれのロータブレードホルダに対する減衰傾動動作を実行できるようにする。言い換えると、ゴム要素は、剪断応力に晒され、それにより、リード−ラグ動作を減衰させる。
【００３７】
少なくとも２つのロータブレードホルダはそれぞれエラストマー球面軸受を含むことが好ましい。少なくとも２つのエラストマー球面軸受は、少なくとも２つのロータブレードホルダが回転方向に回転するときに柔軟な挙動を成すようにロータブレード結合装置内に構成されて位置し、また、少なくとも２つのロータブレードホルダは、ロータの長手方向軸線に関するロータ平面に対して略垂直な旋回軸線の周りでロータヘッド中心ピースに対して回動することができ、それにより、“リード−ラグ”動作を可能にする。また、エラストマー球面軸受は、エラストマー球面軸受がフラッピング動作の方向で柔軟な挙動を成すように形成される。また、エラストマー球面軸受は、“ブレードピッチ”回転に対しても柔軟な挙動を成すように形成される。
【００３８】
エラストマー球面軸受の柔軟な挙動は、ロータヘッドを動作させるために必要とされるそれぞれ望ましい方向での可動性を意味するように理解される。
【００３９】
また、エラストマー球面軸受は、全ての並進移動に対して高剛性挙動を成すように形成されることが好ましい。この並進剛性が与えられると、少なくとも２つのエラストマー球面軸受は、これに伴って、ロータブレードホルダがロータ軸線の進行方向で本質的に高剛性挙動を成すようにロータブレード結合装置内に形成されて位置することが好ましい。
【００４０】
ロータヘッド中心ピースは、少なくとも２つの開口を有することが好ましく、各開口はエラストマー球面軸受を組み込む。
【００４１】
そのようなエラストマー球面軸受により、好適には、遠心荷重がそれぞれのロータブレードホルダからロータマストへと伝えられる。特に、そのようなエラストマー球面軸受は、（加圧下で）遠心力を伝えて、フラッピング、旋回、および、いわゆる“ブレードピッチ”回転または動作を可能にする。更に、そのようなエラストマー球面軸受の使用は、大きな変形を許容せず、ロータブレード配列とロータマストとの間の衝突、すなわち、いわゆる“マストバンピング”を防止する。本発明の意味の範囲内で、用語“エラストマー”は、好ましくはゴムが材料として使用され、その結果として、球面軸受が引張荷重および圧縮荷重に晒されるときに弾性的に変形するがその後にそれらの当初の非変形形状に再び戻ることを意味するように理解される。
【００４２】
リングの剛性は、減衰装置におけるゴム要素およびロータブレードホルダのエラストマー球面軸受の剛性よりもかなり高いことが好ましい。この利点は、動作、例えばリード−ラグ動作がエラストマー球面軸受で行われ、あるいは、リード−ラグ動作が減衰されるという点である。
【００４３】
本発明の更なる態様は、ロータマストと結合するための本発明に係るロータブレード結合装置を含むロータヘッドに関する。ロータヘッドは斜板を含むことが好ましく、ブレード調整ロッドは、少なくとも１つのロータブレードホルダに対応するロータブレードのための迎え角を調整するために、斜板とロータブレード結合装置の少なくとも１つのロータブレードホルダとの間の直接的な動作接続を確立する。いわゆるブレード迎え角または“ブレードピッチ”がこのようにして決定される。
【００４４】
以下、添付図面と関連して、本発明の主題の好ましい典型的な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るロータブレード結合装置の第１の好ましい実施形態の斜視側面図である。
【図２】本発明に係るロータブレード結合装置の平面図である。
【図３】本発明に係るロータブレード結合装置の第１の好ましい実施形態のロータブレードホルダを貫く図２のＡ−Ａに沿う断面図である。
【図４】リングの凹部の領域でロータブレードホルダ、減衰装置、および、リングを貫く図２のＢ−Ｂに沿う断面図である。
【図５】本発明に係るロータブレード結合装置の第１の好ましい実施形態の機能図である。
【図６】本発明に係るロータブレード結合装置の第２の好ましい実施形態の斜視側面図である。
【図７】本発明に係るロータブレード結合装置の第２の好ましい実施形態のロータブレードホルダを貫く図６に示される断面Ｃ−Ｃである。
【図８】本発明に係るロータブレード結合装置の第２の好ましい実施形態の機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、ロータヘッド１の本発明のロータブレード結合装置２の第１の好ましい実施形態の斜視側面図を示す。５つのロータブレード３が本発明に係るロータブレード結合装置２を介してロータヘッド１に取り付けられる。ロータブレード結合装置２は、ロータヘッド中心ピース７と、ロータ平面ＲＥ内に位置する少なくとも２つのロータブレード３を受け入れるために該ロータヘッド中心ピース７に固定される少なくとも２つのロータブレードホルダ４とを含む。また、ディスクとして形成されて図１に示されるロータヘッド中心ピース７は、開口８を有する。エラストマー球面軸受２０が細長い穴として形成される５つの開口８内に位置する。ロータヘッド中心ピース７は、トルクが無い態様でロータマスト９と結合され、ロータマスト９は、それがロータマスト軸線ＲＭＲの周りで回転できるように形成される。ここに示されないドライブによってロータマスト９を回転させることができ、また、回転方向Ｕでの回転中に、飛行のために必要な揚力が発生される。図１に部分的に示される５つのロータブレード３はそれぞれ、トルクが無い態様でロータブレードホルダ４と連結される。ロータブレードホルダ４はそれぞれ、上側ロータブレードホルダプレート５と下側ロータブレードホルダプレート６とを含む。ロータブレードホルダプレート５，６は、径方向外側領域に、ボルト１１を受け入れるための穴１２を有する。ボルト１１は、トルクが無い態様でそれぞれのロータブレード３を上側ロータブレードホルダプレート５および下側ロータブレードホルダプレート６と固定するために使用される。
【００４７】
ブレードホルダ４間の連結手段として、図１に示されるロータブレード結合装置２は、閉じられた一体の円形リング１０を更に含み、このリング１０は、上側ロータブレードホルダプレート５と下側ロータブレードホルダプレート６との間に位置し、すなわち、図１に示される５つのロータブレードホルダ４を貫通して延びる、あるいは、ロータブレードホルダ４と交差するとともに、５つの全てのロータブレードホルダ４間の少なくとも間接的な接続をもたらす。ロータブレードホルダ４が接続部分Ｖを乗り越えるそれぞれの部位で、閉じられたリング１０およびロータブレードホルダ４は、それらが互いに対して傾くことができるように装着される。言い換えると、それぞれのロータブレードホルダ４およびリング１０は、ロータブレードホルダ４のブレード迎え角の変化中にリングも傾動を行わないように、図４に詳しく示されるように互いに対して傾動可能に装着される。
【００４８】
これに関しては図１から明らかなように、リング１０とロータマスト９との間の直接な接続は存在せず、それにより、ジンバルリングとして作用するリング１０は、言うなれば、ロータブレード結合装置２内で浮動し、その結果として、１つのロータブレード３に作用する力は、全く同じ態様で同時に他の全てのロータブレード３に伝えられる。
【００４９】
エラストマー球面軸受２０はそれぞれ、上側ロータブレードホルダプレート５および下側ロータブレードホルダプレート６と連結される。エラストマー球面軸受２０をこのように配置することにより、複数のロータブレードホルダ４は、ロータブレードホルダ４がロータマスト軸線ＲＭＲの方向で本質的に剛性が高い挙動を成す状態で、回転方向Ｕに回転しつつ柔軟にあるいは部分的に旋回することができる。
【００５０】
上側ロータブレードホルダプレート５とリング１０との間に上側減衰装置１５が位置し、それとは反対側で、下側減衰装置１６が下側ロータホルダプレート６とリング１０との間に配置され、それにより、リング１０は、言わば、減衰装置１５，１６およびロータブレードホルダプレート５，６の間に挟まれる。図１で更に明らかなように、上側減衰装置１５は２つのゴム要素１７，１７’を含み、また、下側減衰要素１６は２つのゴム要素１８，１８’を含む。
【００５１】
ロータブレード３における迎え角は、図１に示されない少なくとも１つのブレード調整ロッドと結合される図１に示されない斜板（回転斜板、wobble plate）を使用してロータブレードホルダ４を“ブレードピッチ”軸線ＲＢＰの周りで回転させることによって流入空気に対して設定可能であり（いわゆる“ブレードピッチング”）、ブレード調整ロッドは、それぞれのロータブレードホルダ４と結合される。
【００５２】
ここから先は、以下、図中、同じ参照数字が同じ構成要素を示す。
【００５３】
図２は、本発明に係るロータブレード結合装置２の平面図を示す。図２に描かれるように、それぞれの上側減衰装置１５は、リング１０と上側ブレードホルダロッド５との間に位置する。
【００５４】
図２に描かれるように、弾性球面軸受（図２では見えない）はそれぞれ、ロータブレード３の位置合わせに応じて生じる既に説明されたリード−ラグ動作と併せて旋回軸線ＲＬＬ周りの旋回動作ＬＬを可能にする。旋回動作ＬＬは、ロータ平面ＲＥ内において回転方向Ｕ（“リード”）であるいは回転方向Ｕと反対の方向（“ラグ”）で起こり得る。
【００５５】
また、図２に示される減衰装置１５のゴム要素１７，１７’（同様に図２に示されない下側減衰装置１６のゴム要素１８，１８’も）は、剪断に晒されるとともに、旋回動作ＬＬに対して減衰効果またはクッション効果を与える。
【００５６】
図３は、本発明に係るロータブレード結合装置２のロータブレードホルダ４を貫く図２に示される断面Ａ−Ａを概略的に描く。図３から明らかなように、リング１０は、ロータブレードホルダ４の領域内に凹部１４を有する。凹部１４内には、上側ロータブレードホルダプレート５と下側ロータブレードホルダプレート６との間にスペーサ１９が位置し、また、スペーサ１９はロータブレードホルダプレート５，６と強固に接続される。図３から更に明らかなように、ロッカーベアリング４０がスペーサ１９の一方側と強固に接続される。更に、ロッカーベアリング４０から突出するロッカーベアリングコア４１がスペーサ１９内に配置されることが図３から明らかであり、ロッカーベアリングコア４１がスペーサ１９内にしっかりと固定されるとともに、ロッカーベアリングコア４１が剛性の高い材料から構成される。加えて、ロッカーベアリング４０はエラストマー４２を含み、材料としてゴムが使用されるのが好ましい。ゴムの形態を成すそのようなエラストマー４２は、好適には、特定の減衰特性を可能にする。
【００５７】
図３は、ロータヘッド中心ピース７の開口８内に位置するエラストマー球面軸受２０の構造的形態を更に示す。エラストマー球面軸受２０は、好ましくは、エラストマー層２１とエラストマー層２３との間に配置されるボールセグメントの形態を成す金属ベアリングシェル２２を含む。ボールセグメントとして構成されるベアリングシェル２２はフラッピング軸線３０を規定し、該フラッピング軸線３０に対してベアリング２０が回転可能に装着される。エラストマー球面軸受２０は、それぞれのロータブレードホルダ４または付随のロータブレード３のフラッピング動作ＦＬを許容するべくフラッピング軸線３０の周りで回転できるように柔軟に形成される。これに伴って、リング１０は、本発明に係るロータブレード結合装置２ではジンバル状であって浮動するため、それぞれのロータブレードホルダ４または付随のロータブレード３で生じるフラッピング動作ＦＬを吸収できるようにする。フラッピング軸線３０がロータマスト軸線ＲＭＲ上に直接に位置する場合、すなわち、ロータマスト軸線ＲＭＲとフラッピング軸線３０との間の距離ｄＦＬがゼロの場合には、実質的にトルクがロータマストに伝えられない。エラストマー球面軸受２０のフラッピング軸線３０がロータマスト９から径方向で離間されればされるほど、ロータマスト９に伝えられるトルクが高くなる。
【００５８】
図４は、リング１０の凹部１４の領域におけるロータブレードホルダ４、減衰装置１５，１６、および、リング１０の間の図２に示される断面Ｂ−Ｂを概略的に描く。ロッカーベアリング４０は、リング１０がそれぞれの少なくとも２つのロータブレードホルダ４内に傾動可能に装着されるように、ロータブレードホルダ４に対して略中心で上側減衰装置１５と下側減衰装置１６との間に位置する。言い換えると、この第１の好ましい実施形態において、ロッカーベアリング４０は、上側減衰装置１５および下側減衰装置１６を含む減衰装置Ｄによってリング１０と間接的に連結され、それにより、ロータブレードホルダ４とリング１０との間で減衰接続を達成する。また、上側減衰装置１５は上側締結アーム２６を含み、また、下側減衰装置１６は下側締結アーム２７を含む。締結アーム２６，２７は、ロッカーベアリング４０を所定位置に強固に保持するとともに、減衰装置１５，１６を凹部１４内において２つの反対の側で締結する役目を果たす。ロッカーベアリング４０は、二重矢印ＢＰによって示されるように、“ブレードピッチ”軸線ＲＢＰの周りで傾動可能であり、ロッカーベアリング４０を滑り軸受またはエラストマー球面軸受またはエラストマーベアリングにすることができる。既に説明したように、ロッカーベアリング４０はスペーサ１９と強固に接続される。
【００５９】
また、図４はスペーサ１９を示し、スペーサの構造的形態および上側ロータブレードホルダプレート５と下側ロータブレードホルダプレート６との間のスペーサの配置は、特に図３から明らかである。
【００６０】
上側締結アーム２６とリング１０との間で、上側減衰装置１５は、一方側にゴム要素１７を反対側にゴム要素１７’を更に含む。下側締結アーム２７とリング１０との間で、下側減衰装置１６は、一方側にゴム要素１８を反対側にゴム要素１８’を含む。ゴム要素１７，１７’，１８，１８’は、ロータヘッド１の動作中に剪断に晒される。それにより、好適には、リード−ラグ動作が減衰される。
【００６１】
図５は、本発明に係るロータブレード結合装置２の機能図を示す。この機能図に基づいて、減衰装置Ｄ（例えば、上側および下側の減衰装置１５，１６が図４に示される）は、本発明に係るロータブレード結合装置２におけるリング１０の浮動配置がそれぞれのロータブレード３に作用する力を全ての他のロータブレード３に対してほぼ正確に同じ方法で同時に伝えることを示すために使用される。また、図５は、本発明に係るロータブレード結合装置２がロータヘッド１と結合される状態でリング１０とロータマスト（図５に示されない）との間に直接的な機械動作接続が存在しないことを示す。ロータヘッド中心ピース７の開口（図５では見えない）内に配置されるエラストマー球面軸受２０が円として示される。
【００６２】
回転翼航空機の動作状態では、ロータブレード３が回転方向Ｕで回転させられる。斜板をこれと結合されてそれぞれのロータブレードホルダ４とも結合される少なくとも１つのブレード調整ロータと共に使用すると、ロータブレードホルダ４をＲＢＰの周りで回転させることによって流入空気に対するロータブレード３の迎え角を設定することができ、それにより、回転翼航空機を上昇または下降させることができる。これがいわゆる集合的ブレード調整または“ブレードピッチ”である。また、斜板は、ロータ平面ＲＥ全体を傾けて、回転翼航空機の水平移動（前／後／横）のための推力を発生させるために使用することもできる。ロータブレードの位置に応じて、ここでは慣性力が、本発明に係るロータブレード結合装置２によって補償され得る前述したリード−ラグ動作を引き起こす。
【００６３】
図６は、ロータヘッド１の本発明に係るロータブレード結合装置２の第２の好ましい実施形態の斜視側面図を示し、５つのロータブレード（図６には描かれない）を本発明に係るロータブレード結合装置２によってロータヘッド１に取り付けることができる。図６に示されるロータブレード結合装置２は、トルクが無い態様でロータマスト９と結合されるロータヘッド中心ピース７と、ロータブレード３を受け入れるためにロータヘッド中心ピース７に固定されるロータブレードホルダ４とを含む。
【００６４】
また、ディスクのように形成されるロータヘッド中心ピース７は開口８を有する。細長い穴として構成される５つの開口８内には、それぞれのエラストマー球面軸受２０が位置し、ロータブレードホルダ４を回転方向Ｕに回転しつつ柔軟にあるいは部分的に旋回することができる。
【００６５】
閉じられたリング１０およびロータブレードホルダ４は、ロータブレードホルダ４が接続部分Ｖを乗り越える位置でそれらが互いに対して傾くことができるように装着される。接続部分Ｖでは、閉じられたリング１０がここでは細長い穴の形態を成す凹部１４を有し、この凹部内にロッカーベアリング４０が位置する。この第２の好ましい実施形態では、ブレードホルダ４のロッカーベアリング４０が減衰されずにリングと直接に連結される（これに関しては、図７も参照）。また、（第１の実施形態のロッカーベアリング４０と比べて）第２の好ましい実施形態におけるロッカーベアリング４０は、ロータブレードのリングを移動させることができるようにする形態を有することが好ましい。
【００６６】
また、図６からも明らかなように、径方向に配置されて位置合わせされる減衰装置Ｄｒは、それぞれの２つの隣り合うロータブレードホルダ４の中心で回転方向Ｕから見て、トルクが無い態様でロータマスト９と結合されるロータブレード中心ピース７とリング１０との間に位置し、その結果、別の言葉で言えば、リングとロータマストとの間に減衰された接続が設けられ、浮動リング１０がジンバル状を成す。径方向で位置合わせされる減衰装置Ｄｒは、ロータヘッド中心ピース７上のそれぞれの第１のボールジョイント４５とリング１０上の第２のボールジョイント（図６では見えない）とによって端部側で球状に装着される。減衰装置Ｄｒはリニアダンパーである。
【００６７】
図７は、図６に示される本発明に係るロータブレード結合装置２の第２の好ましい実施形態のロータブレードホルダを貫く断面Ｃ−Ｃを示す。図７から明らかなように、第１の好ましい実施形態とは対照的に、第２の好ましい実施形態におけるロッカーベアリング４０は、上側ロータブレードホルダプレート５および下側ロータブレードホルダプレート６と直接に動作可能に接続される。また、第１の好ましい実施形態（図４参照）とは対照的に、第２の好ましい実施形態では、それぞれのロータブレードホルダ４とリング１０との間に減衰された接続がもたらされないことも図７から明らかである。
【００６８】
また、図８は、本発明に係るロータブレード結合装置２の第２の好ましい実施形態の機能図を示す。ロータヘッド中心ピース７の開口（図８では見えない）内に配置されるエラストマー球面軸受２０が円として描かれる。特に、図８は、径方向減衰装置Ｄｒのみによってリング１０とロータマスト（図８では見えない）に強固に連結されるロータヘッド中心ピースとの間に直接的な機械接続が存在できること、および、リングが浮動状態で配置されることを示す。ブレードホルダ４と径方向減衰装置Ｄｒとの間の角距離αを望み通りにすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  ロータヘッド
２  ロータブレード結合装置
３  ロータブレード
４  ロータブレードホルダ
５  上側ロータブレードホルダプレート
６  下側ロータブレードホルダプレート
７  ロータヘッド中心ピース
８  開口
９  ロータマスト
１０  リング
１１  ボルト
１２  穴
１４  凹部
１５  上側減衰装置
１６  下側減衰装置
１７，１７’  上側ゴム要素
１８，１８’  下側ゴム要素
１９  スペーサ
２０  エラストマー球面軸受
２１  エラストマー層
２２  ベアリングシェル
２３  エラストマー層
２６  上側締結アーム
２７  下側締結アーム
３０  フラッピング軸線
４０  ロッカーベアリング
４１  ロッカーベアリングコア
４２  エラストマー
４５  第１のボールジョイント
ＢＰ  ブレードピッチング
Ｄ  減衰装置
Ｄｒ  径方向減衰装置（リング）
ＦＬ  フラッピング動作
Ｖ  接続部分
ＲＬＬ  旋回軸線
ＲＥ  ロータ平面
ＲＭＲ  ロータマスト軸線
ＲＢＰ  “ブレードピッチ”軸線
ｄＦＬ  距離（フラッピング軸線）
【図２】
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【図５】
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【図８】
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【図１】
2016052882.tif 000006
【図３】
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【図４】
2016052882.tif 000008
【図６】
2016052882.tif 000009
【図７】
2016052882.tif 000010
【外国語明細書】
2016052882000001.pdf