(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘリコプターのローターの部分として使用される、ヒンジピンアセンブリを提供する。【解決手段】第１のボア３２０を画定する第１の端部３０２Ａと第２のボア３２４を画定する第２の端部３０２Ｂを有するクレビス、及び第３のボア３２８を画定する反力負荷部材を含む破壊抵抗性二重せん断ジョイントで、第１のボア、第２のボア、及び第３のボアが同一線上にある。破壊抵抗性二重せん断ジョイントは、第１のボア内に位置決めされた第１のスペーサ、第２のボア内に位置決めされた第２のスペーサ、並びに第１のボア、第２のボア、及び第３のボアの各々内に位置決めされたせん断ピンを含む。せん断ピンは、外側円筒、両端部にねじを有する内側せん断ボルト、及びねじと係合する何れかの側にあるナットを含む。第１及び第２のボア内のスペーサは、せん断ピンの外側円筒と相互作用する低摩擦ライナーを含む。【選択図】図３
2017214054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のボア（３２０）を画定する第１の端部（３０２Ａ）と第２のボア（３２４）を画定する第２の端部（３０２Ｂ）を備えたクレビス、
第３のボア（３２８）を画定する反力負荷部材であって、前記第１のボア（３２０）、前記第２のボア（３２４）、及び前記第３のボア（３２８）が同一線上にある、反力負荷部材、
前記第１のボア（３２０）内に位置決めされた第１のスペーサ（８０４）と前記第２のボア（３２４）内に位置決めされた第２のスペーサ（８０６）、並びに
前記第１のボア（３２０）、前記第２のボア（３２４）、及び前記第３のボア（３２８）内に位置決めされたせん断ピンであって、前記第１のスペーサ（８０４）と前記第２のスペーサ（８０６）が、前記第３のボア（３２８）を画定する前記反力負荷部材から間隔を空けて前記せん断ピンを配置するように構成されている、せん断ピンを備える、破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項２】
前記第１のスペーサ（８０４）と前記第２のスペーサ（８０６）が、各々、金属とフェノール物質のうちの少なくとも一方を含む基板を含み、ポリテトラフルオロエチレンを含むライナーを更に備える、請求項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項３】
前記第１のスペーサ（８０４）が、前記クレビスの前記第１の端部（３０２Ａ）及び前記せん断ピンの第１の端部と物理的に接触する第１のライナーであり、
前記第２のスペーサ（８０６）が、前記クレビスの前記第２の端部（３０２Ｂ）及び前記せん断ピンの第２の端部と物理的に接触する第２のライナーであり、且つ
前記せん断ピンが、前記反力負荷部材から前記第１のライナーと前記第２のライナーへ、荷重を伝達するように構成されている、請求項１又は２に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項４】
前記第１のボア（３２０）内に位置決めされた第１のベアリングと前記第２のボア（３２４）内に位置決めされた第２のベアリングを更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項５】
前記第１のスペーサ（８０４）が、前記第１のベアリングの階段状突起であり、前記第２のスペーサ（８０６）が、前記第２のベアリングの階段状突起である、請求項４に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項６】
前記せん断ピンが、
ねじ山がつけられた第１の端部及びねじ山がつけられた第２の端部を備えたせん断ボルト、
外側円筒であって、前記せん断ボルトが、前記外側円筒内の開口部を通って延在する、外側円筒
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部と螺合する第１のナット、並びに
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第２の端部と螺合する第２のナットを備え、
前記第１のナットと前記第２のナットとの間の反力が、前記外側円筒に圧縮応力を加える、請求項１から５のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項７】
前記第１のナットと前記第２のナットとの間の前記反力が、前記外側円筒に前記圧縮応力を加えている間に、前記せん断ボルトに引張力を加える、請求項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項８】
前記第１のナットと前記外側円筒の第１の端部に物理的に接触する、第１のピン拡張具、及び
前記第２のナットと前記外側円筒の第２の端部に物理的に接触する、第２のピン拡張具を更に備える、請求項６又は７に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項９】
前記外側円筒の第１の端部において第１の傾斜肩部、及び
前記外側円筒の第２の端部において第２の傾斜肩部を更に備え、
前記第１のナットが前記第１の傾斜肩部と物理的に接触し、前記第２のナットが前記第２の傾斜肩部と物理的に接触する、請求項６から８のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１０】
前記せん断ボルトが、４．０インチから１０．０インチまでの長さを有し、０．５インチから２．５インチまでの直径を有する、請求項６から９のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１１】
前記せん断ボルト、前記外側円筒、前記第１のナット、及び前記第２のナットが、各々、スチール、非鉄合金、ニッケルコバルトクロムモリブデン合金、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項６から１０のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１２】
キャップ（１１０４）を通る開口部を有するキャップ（１１０４）であって、前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部が前記キャップ（１１０４）内の前記開口部を通って延在する、キャップ（１１０４）、及び
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部内の横の孔を通って延在する、ファスナ（１１０６）を更に備える、請求項６から１１のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１３】
前記キャップ（１１０４）の基部の周りに密封剤（１１０８）を更に含む、請求項１２に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１４】
前記第１のスペーサ（８０４）が、前記クレビスの前記第１の端部（３０２Ａ）の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされ、且つ
前記第２のスペーサ（８０６）が、前記クレビスの前記第２の端部（３０２Ｂ）の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【請求項１５】
前記せん断ピンの破壊が、前記せん断ピンが、前記クレビスの前記第１の端部（３０２Ａ）と前記第２の端部（３０２Ｂ）のうちの少なくとも一方と物理的に接触し、且つ、前記クレビスの前記第１の端部と前記第２の端部のうちの少なくとも一方によって支持されることをもたらすように、構成されている、請求項１４に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、ヒンジアセンブリの分野に関し、特に、例えば、ヘリコプターのローターの部分として使用され得る、ヒンジピンアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
リードラグヒンジ又はドラグヒンジは、ヘリコプターのローターブレードで使用され、回転中のコリオリ効果からもたらされるブレードの加速と減速を相殺する。リードラグヒンジは、リードラグヒンジピンの両端部にわたり延在する、一対のリードラグベアリングを含む。各リードラグベアリングは、個別のベアリング固定具を用いて適所に固定され、リードラグベアリングは、リードラグヒンジピンを適所に保持する。リードラグヒンジは、リードラグリンク、ストラップパック、及びピッチハウジングラグ内の開口部を通って延在する。それによって、リードラグヒンジが、ローターブレードをローターアセンブリに取り付け、一方で、ローターブレードがローターアセンブリの周りで回転する際に、ローターブレードが回転においてローターアセンブリに先んずる又は遅れることを可能にする。
【０００３】
使用中に、リードラグヒンジは、高い応力を経験し、疲労のために亀裂が成長し得るのみならず、腐食亀裂を被り得る。リードラグヒンジピンの故障は、緊急着陸を要し得るか、又は飛行中に壊滅的な不具合を起こし得る。そのようにして、リードラグヒンジは、使用中のローターアセンブリの壊滅的な不具合を避けるために、整備中に検査を要し、交換の可能性もある。
【０００４】
以前の設計よりも高い強度を有し且つよりロバストな設計のリードラグヒンジが、当該技術分野で求められている。
【発明の概要】
【０００５】
以下は、本教示の１以上の実施形態の幾つかの態様の基本的な理解を提供するために簡単な概要を提示する。本概要は、広範な概説ではなく、本発明の主要な要素若しくは重要な要素を特定すること、更には本開示の範囲を正確に記述することを意図しているのではない。むしろ、本概要の主要な目的は、後に提示される詳細な説明の前置きとして、単純な形式で１以上の概念を提示するためのものに過ぎない。
【０００６】
本教示による破壊抵抗性二重せん断ジョイントは、第１のボアを画定する第１の端部と第２のボアを画定する第２の端部を有するクレビス、第３のボアを画定する反力負荷部材を含み、第１のボア、第２のボア、及び第３のボアは同一線上にあり、第１のボア内に位置決めされた第１のスペーサと第２のボア内に位置決めされた第２のスペーサ、並びに第１のボア、第２のボア、及び第３のボア内に位置決めされたせん断ピンを更に含み、第１のスペーサと第２のスペーサは、第３のボアを画定する反力負荷部材から間隔を空けてせん断ピンを配置するように構成されている。
【０００７】
第１のスペーサと第２のスペーサは、各々、金属とフェノール物質のうちの少なくとも一方を有する基板を含み、ポリテトラフルオロエチレンを含むライナーを更に含む。一実施形態では、第１のスペーサが、クレビスの第１の端部及びせん断ピンの第１の端部と物理的に接触する第１のライナーであり、第２のスペーサが、クレビスの第２の端部及びせん断ピンの第２の端部と物理的に接触する第２のライナーであり、且つ、せん断ピンが、反力負荷部材から第１のライナーと第２のライナーへ、荷重を伝達するように構成されている。
【０００８】
破壊抵抗性二重せん断ジョイントは、第１のボア内に位置決めされた第１のベアリングと第２のボア内に位置決めされた第２のベアリングを更に含むことができる。一実施形態では、第１のスペーサが、第１のベアリングの階段状突起（ｓｔｅｐｐｅｄ  ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）であり、第２のスペーサが、第２のベアリングの階段状突起である。せん断ピンは、螺合する第１の端部と螺合する第２の端部を有するせん断ボルト、外側円筒を含み、せん断ボルトは、外側円筒内の開口部を通って延在し、せん断ボルトの螺合する第１の端部と螺合する第１のナット、及びせん断ボルトの螺合する第２の端部と螺合する第２のナットを更に含み、第１のナットと第２のナットとの間の反力が、外側円筒に圧縮応力を加え得る。
【０００９】
第１のナットと第２のナットとの間の反力は、外側円筒に圧縮応力を加えている間に、せん断ボルトに引張力を加える。一実施形態では、第１のピン拡張具が、第１のナットと外側円筒の第１の端部に物理的に接触し、第２のピン拡張具が、第２のナットと外側円筒の第２の端部に物理的に接触する。
【００１０】
破壊抵抗性二重せん断ジョイントは、任意選択的に、外側円筒の第１の端部において第１の傾斜肩部を含み、外側円筒の第２の端部において第２の傾斜肩部を含み、第１のナットが第１の傾斜肩部と物理的に接触し、第２のナットが第２の傾斜肩部と物理的に接触し得る。
【００１１】
一実施形態では、せん断ボルトが、４．０インチから１０．０インチまでの長さを有し、０．５インチから２．５インチまでの直径を有する。せん断ボルト、外側円筒、第１のナット、及び第２のナットは、各々、スチール、非鉄合金、ニッケルコバルトクロムモリブデン合金、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。破壊抵抗性二重せん断ジョイントは、そこを通る開口部を有するキャップを更に含み、せん断ボルトの螺合する第１の端部がキャップ内の開口部を通って延在し、ファスナを更に含み、ファスナは、せん断ボルトの螺合する第１の端部内の横の孔を通って延在する。密封剤が、キャップの基部の周りに配置され得る。
【００１２】
一実施形態では、第１のスペーサが、クレビスの第１の端部の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされ、第２のスペーサが、クレビスの第２の端部の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされる。一実施形態において、せん断ピンの破壊は、せん断ピンが、クレビスの第１の端部と第２の端部のうちの少なくとも一方に物理的に接触し、且つ、それによって支持されることをもたらす。
【００１３】
この明細書に組み込まれ、且つ、この明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の実施形態を例示しており、説明部分と共に、本開示の原理を解説するために役立っている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による、ヒンジピンアセンブリの分解側面図である。
【図２】一実施形態による、図１のヒンジピンアセンブリの組立側面図である。
【図３】図２のヒンジピンアセンブリを含むリードラグヒンジの分解側面図である。
【図４】図２のヒンジピンアセンブリを含むリードラグヒンジの組立側面図である。
【図５】図４のヒンジピンアセンブリを含むヘリコプターのローターシステムの部分の斜視図である。
【図６】図５のヘリコプターのローターシステムを含むヘリコプターの側面図である。
【図７】本教示の一実施形態による、外側円筒の断面図である。
【図８】本教示による、ヒンジピンアセンブリを含む別の１つのリードラグヒンジの組立側面図である。
【図９】本教示による、ヒンジピンアセンブリを含む別の１つのリードラグヒンジの組立側面図である。
【図１０】本教示による、クレビス、反力負荷部材、及びヒンジピンアセンブリの斜視図である。
【図１１】本教示による、ヒンジピンアセンブリの切り取った斜視図である。
【図１２】本教示による、ヒンジピンアセンブリを含む別の１つのリードラグヒンジの組立側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面の幾つかの詳細は、厳密な構造的精度、詳細、及び縮尺を維持することよりもむしろ、本教示の理解を容易にするように、単純化され描かれていることに注意せよ。
【００１６】
添付図面に例が示される本開示の例示的な実施形態に、以下で詳しく言及していく。可能な場合には、同一又は類似の部品を言及するのに、図面全体を通して同一の参照番号が使用されることになる。
【００１７】
本教示の一実施形態は、外側円筒又はシース、及び外側円筒を通って延在する内側ボルトを有する、ヒンジピン（すなわち、せん断ピン）を含む、リードラグヒンジを含み得る。使用中に、外側円筒は圧縮応力下にあり、一方、内側ボルトは引張力下にある。本教示は、以下で、ヘリコプターのローター内で使用されるリードラグヒンジを参照しながら説明されるが、他の使用、特に、他の高い応力での使用も考慮されることが理解され得る。
【００１８】
図１は、本教示の一実施形態による、ヒンジピンアセンブリ１００の分解側面図であり、図２は、その組立側面図である。組み立てられたヒンジピンアセンブリは、概して、参照番号２００を用いて指定される。図１及び図２は、外側円筒又はスリーブ１０２、せん断ボルト１０４、第１のピン拡張具１０６、第２のピン拡張具１０８、第１のナット１１０、及び第２のナット１１２を描いている。
【００１９】
一実施形態では、外側円筒１０２が、大きな圧縮前負荷（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｐｒｅｌｏａｄ）を維持することができる高強度材料から製造される。一実施形態では、外側円筒１０２が、チタニウム及び高強度スチールなどの材料から製造され又はそれを含み得る。外側円筒１０２は、非鉄高性能合金、例えば、ＭＰ３５Ｎ（登録商標）であり又はそれを含み得る。ＭＰ３５Ｎ（登録商標）は、ペンシルバニア州ワイオミッシングのＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入可能な、ニッケルコバルトクロムモリブデン合金である。外側円筒１０２は、高性能合金、例えば、ニッケル合金、コバルト合金、クロム合金、モリブデン合金、及びそれらのうちの任意の組み合わせであり又はそれを含み得る。他の満足な材料も考慮される。更に、外側円筒１０２は、約０．７５インチから約３．０インチまでの外側直径、約０．５インチから約２．５インチまでの内側直径、及び約４．０インチから約１０．０インチまでの長さを有し得る。本明細書で説明される材料及び寸法が、ヒンジピンアセンブリ１００の特定の設計及び使用に応じて変動することは、理解されるだろう。
【００２０】
一実施形態では、せん断ボルト１０４が、チタニウムと高強度スチール、非鉄高性能合金、例えば、ＭＰ３５Ｎ（登録商標）、又は１以上の他の満足な材料などの、材料から製造され又はそれを含み得る。更に、せん断ボルト１０４は、約０．５インチから約２．５インチまでの外側直径、及び約４．０インチから約１０．０インチまでの長さを有し得る。
【００２１】
ナット１１０、１１２のみならずピン拡張具１０６、１０８は、チタニウムと高強度スチール、非鉄高性能合金、例えば、ＭＰ３５Ｎ（登録商標）、又は１以上の他の満足な材料などの、材料から製造され又はそれを含み得る。ピン拡張器１０６、１０８とナット１１０、１１２の寸法は、以下で説明される圧縮力及び引張力のみならず、外側円筒１０２とせん断ボルト１０４の設計に応じる。
【００２２】
ヒンジピンアセンブリ１００を組み立てるために、せん断ボルト１０４は、外側円筒１０２の中心を通して挿入され、第１のピン拡張具１０６は、せん断ボルト１０４の第１の端部を覆って配置され、第１のナット１１０のねじが、せん断ボルト１０４の螺合する第１の端部のねじ１１４と螺合する。続いて、第２のピン拡張具１０８は、せん断ボルト１０４の第２の端部を覆って配置され、第２のナット１１２のねじが、せん断ボルト１０４の螺合する第２の端部のねじ１１６と螺合する。
【００２３】
図２のヒンジピンアセンブリ１００の組み立ての間に、第１のナット１１０と第２のナット１１２は、外側円筒１０２に圧縮応力（圧縮）を予め加え、せん断ボルト１０４にも引張力（引張）２０４を予め加える、反力によって締め付けられ得る。外側円筒１０２に与えられる許容可能な圧縮応力、及びせん断ボルト１０４に与えられる許容可能な引張力の量は、例えば、各構造物１０２〜１１２の材料、寸法、及び設計に応じる。一実施形態では、約５０の平方インチ当たりのキロポンド（ＫＳＩ）から約１００ＫＳＩまでの圧縮応力が、組み立て及び使用の間に、外側円筒１０２に与えられ且つ維持され（すなわち、予め加えられ）得る。更に、約２５の平方インチ当たりのキロポンド（ＫＳＩ）から約１４０ＫＳＩまでの引張力が、組み立て及び使用の間に、せん断ボルト１０４に与えられ且つ維持され（すなわち、予め加えられ）得る。外側円筒１０２に予め加えられる圧縮応力とせん断ボルト１０４に予め加えられる引張力は、構造体の材料と寸法に応じて変動し得る。
【００２４】
図３は、リードラグヒンジ３００の部分として使用されている間の、図１及び図２のヒンジピンアセンブリ１００の分解側面図であり、図４は、その組立側面図である。描かれているリードラグヒンジ３００は、組み立てられたヒンジピンアセンブリ２００、ピッチハウジングラグ３０２、リードラグリンク３０４、ストラップパック３０６、第１のリードラグベアリング３０８、第２のリードラグベアリング３１０、第１のベアリング固定具３１２、及び第２のベアリング固定具３１４を含む。ボーイングＡＨ‐６４アパッチヘリコプターで使用されるものなどの、リードラグヒンジ設計が、当該技術分野において知られている。組み立てられたリードラグヒンジ３００が、図４で描かれ、概して、参照番号４００によって特定される。
【００２５】
図３の構造物を組み立てるために、ストラップパック３０６が、リードラグリンク３０４内のストラップパックチャンバ３１６の中へ挿入され、その後、ストラップパック３０６とリードラグリンク３０４の一部分が、ピッチハウジングラグ３０２内のスロット３１７の中へ挿入される。第１のリードラグベアリング３０８は、ピッチハウジングラグ３０２を通して第１の開口部３２０の中へ配置され、リードラグリンク３０４内の第１の開口部３２２の中へも延在する。第１のリードラグベアリング３０８は、続いて、第１のベアリング固定具３１２によって適所に固定され得る。
【００２６】
次に、組み立てられたヒンジピンアセンブリ２００が、ピッチハウジングラグ３０２内の第２の開口部３２４の中へ挿入され、リードラグリンク３０４内の第２の開口部３２６を通して、ストラップパック３０６内の開口部３２８を通して、ピッチハウジングラグ３０２内の第１の開口部３２０を通して、且つ、第１のリードラグベアリング３０８内のヒンジピンアセンブリ容器３３０の中へ挿入される。第１のピン拡張具１０６の肩部３３０は、第１のリードラグベアリング３０８の肩部３３２と物理的に接触するべきではないが、接触が使用の間に生じ、それによって、ヒンジピンアセンブリ２００が第１のリードラグベアリング３０８内から離れることを妨げ得る。
【００２７】
続いて、第２のリードラグベアリング３１０は、ピッチハウジングラグ３０２を通して第２の開口部３２４の中へ配置され、且つ、リードラグリンク３０４内の第２の開口部３２６の中へも延在し得る。これは、ヒンジピンアセンブリ２００を、第１のリードラグベアリング３０８内のヒンジピンアセンブリ容器３３４の中へ位置決めする。第２のリードラグベアリング３１０は、続いて、第２のベアリング固定具３１４によって適所に固定され得る。図４で描かれるように、第２のピン拡張具１０８の任意選択的な肩部３３６は、第２のリードラグベアリング３１０の肩部３３８と物理的に接触し得る。
【００２８】
ピッチハウジングラグ３０２が、第１のボア３２０（すなわち、ピッチハウジングラグ３０２を通る開口部３２０）を画定する第１の端部３０２Ａと第２のボア３２４（すなわち、ピッチハウジングラグ３０２を通る開口部３２４）を画定する第２の端部３０２Ｂを含むクレビスを形成する。ストラップパック３０６は、クレビスのための反力負荷部材として機能し、第３のボア（すなわち、ストラップパック３０６内の開口部３２８）を画定する。
【００２９】
図４の組み立てられたリードラグヒンジ４００と類似する、複数の組み立てられたリードラグヒンジが、図５の斜視図内で描かれているヘリコプターのローターシステム５００内に配置され得る。図５のヘリコプターのローターシステム５００は、複数のピッチハウジング５０４に取り付けられたローターハブ５０２を含む。複数のピッチハウジング５０４は、複数のリードラグヒンジ４００を用いて、複数のブレード５０６に取り付けられている。図５では、４つのブレード５０６と４つのリードラグヒンジ４００が描かれている。ヘリコプターのローターシステム５００は、図６の側面図で描かれるような、ヘリコプター６００の部分として組み立てられ且つ位置決めされ得る。
【００３０】
使用中に、リードラグヒンジは、高い応力を経験し、リードラグヒンジピンアセンブリは、疲労のために亀裂が成長するのみならず、腐食亀裂を被る。使用中に、外側円筒１０２は、主要な荷重支持部材であり、曲げ及びせん断作用を被る。しかし、リードラグヒンジピンアセンブリ２００、特に、外側円筒１０２は、せん断ボルト１０４に螺合され且つトルクを加えるナット１１０からの絶え間のない圧縮状態２０２下にある。外側円筒１０２に表面の損傷がもたらされたならば、外側円筒１０２は、亀裂停止機構として機能し、一旦、表面亀裂が生じれば、外側円筒１０２への圧縮応力が更なる亀裂を低減させる。使用中に、外側円筒１０２を圧縮状態又は圧縮応力下に維持することによって、外側円筒１０２は、繰り返し疲労に抵抗することにおいて構造上の利点を生成する、初期圧縮状態へ置かれる。更に、この初期圧縮状態は、外側円筒１０２を通る亀裂の伝播を抑制する。外側円筒１０２内の亀裂は、例えば、製造中に又は表面の摩耗から若しくは経時的に積み重ねられた疲労から形成された表面欠陥から、開始し得る。
【００３１】
したがって、第１のナットと第２のナットとの間の反力は、外側円筒に圧縮応力を加え、それは、ヒンジピンアセンブリの亀裂の開始及び／又は伝播に対する抵抗性を高める。使用中に、外側円筒を圧縮応力下に置くことは、疲労を低減させた、したがって、一部の先行技術のヒンジピンと比較して故障しにくい、よりロバストなヒンジピンをもたらす。更に、使用中に、外側円筒の完全な故障の場合においてさえ、外側円筒を通るせん断ボルトは、ヒンジピンの何らかの構造上の統合性を維持する。したがって、ヒンジピンアセンブリは、フェールセーフなヒンジ及びヒンジピンシステム、例えば、リードラグヒンジを提供する。
【００３２】
リードラグヒンジが、簡略化のために描かれていない他の構造を含み、一方、描かれている構造物が除去され又は修正され得ることは、理解され得る。例えば、図７は、説明されるピン拡張具１０６、１０８が使用されないように製造された外側円筒７００を描いている側面図である。外側円筒７００は、上述されたピン拡張具１０６、１０８の肩部３３０、３３６と同様に機能し得る、任意選択的な第１の肩部７０２と任意選択的な第２の肩部７０４を含み得る。したがって、外側円筒７００は、組み合わされた図２の外側円筒１０２とピン拡張具１０６、１０８のものと類似した機能を有するが、より製造コストが低い単一の一体的な構造物である。
【００３３】
図４の実施形態では、一種の二重せん断ジョイントを描いているが、外側円筒１０２の位置４０２が、組み立てられたリードラグヒンジ４００の使用中に、特に高いせん断応力に遭遇することは理解され得る。例えば、使用中に、リードラグリンク３０４の横の動きは、位置４０２における外側円筒１０２とリードラグベアリング３０８、３１０との間の物理的な接触から、外側円筒１０２の位置４０２において集中した高いせん断応力を与える。せん断応力は、組み立てられたリードラグヒンジ４００の使用及び動作の間に加えられる荷重４０４に対抗する、反力負荷４０６からもたらされる。したがって、外側円筒１０２は、特に、位置４０２における破壊又は他の故障に対して脆弱である。更に、外側円筒に対する表面摩耗又は損傷は、例えば、位置４０２におけるベアリングの内側直径から生じ得る。図８は、外側円筒８０２、外側円筒８０２と第１のリードラグベアリング８０４との間に位置決めされた第１のスペーサ８０４、及び外側円筒８０２と第２のリードラグベアリング３１０との間に位置決めされた第２のスペーサ８０６を含む、組み立てられたリードラグヒンジ８００を描いている。スペーサ８０４、８０６は、ベアリングの内側直径に低摩擦ライナーを含み又は提供し、それは、ライナーとの物理的な接触における構成要素又は構造物への損傷を低減させ又は除去する一方で、ライナーに対する隣接する構造物による極めて小さい動きを可能にする。
【００３４】
一実施形態では、第１のスペーサ８０４と第２のスペーサ８０６が、個別の構造物、例えば、リードラグヒンジ８００の組み立ての間に外側円筒８０２の周りに位置決めされた、個別のリング形状のライナーであり得る。この実施形態では、スペーサ８０４、８０６が、金属又はフェノール物質のうちの少なくとも一方であり又はそれを含み、隣接する構造物との低摩擦を提供する、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は別のポリマーなどの材料を更に含み得る。他の材料も考慮される。したがって、スペーサ８０４、８０６は、より破壊抵抗性が高い二重せん断ジョイントを提供し得る。
【００３５】
図９は、組み立てられたリードラグヒンジ９００の別の一実施形態を描いている。第１のスペーサ９０２と第２のスペーサ９０４は、それぞれ、第１のリードラグベアリング９０６と第２のリードラグベアリング９０８の階段状突起として形成されている。この実施形態では、最も高いせん断応力が、第１のリードラグベアリング９０６と第２のリードラグベアリング９０８の階段状突起の端部において、ヒンジピン、特に、外側円筒８０２に与えられる（例えば、図１２を参照しながら以下で説明される領域１２１０と類似している）。ヒンジピンの外側円筒８０２とせん断ボルト１０４の破壊などの故障は、通常、この位置において生じる。この実施形態では、故障が生じれば、せん断ボルト１０４及び／又は外側円筒は横にシフトし得るが、未だ、故障のポイントに応じて第１のベアリング９０６又は第２のベアリング９０８の何れかによって支持される。そのような故障が、継続的な使用中にリードラグヒンジ９００の振動をもたらし得る一方で、リードラグヒンジ９００は、少なくとも一時的に機能し続け、それによって、ジョイントが直ちに壊滅的な故障を受けることを避ける。
【００３６】
ヒンジピンアセンブリの実施形態が、図１０で描かれているクレビス１０００のみならず、上述のリードラグヒンジピンアセンブリ４００、８００、９００などの、様々な種類の二重せん断ジョイントと共に使用され得ることは理解され得る。図１０は、ヒンジピン１００２をクレビスアーム１００６と反力負荷部材１００８との接触から物理的に空間を空けさせる、スペーサ１００４を含むヒンジピン１００２を描いている。この実施形態では、ヒンジピン１００２が、クレビスアーム１００６内の孔及び反力負荷部材１００８内の孔を通って延在する、単一のピンを含む。この実施形態では、ヒンジピン１００２が、以前の実施形態で説明された外側円筒を含まないが、ヒンジピンとして機能するせん断ボルトと外側円筒を含むヒンジピンアセンブリの使用も、考慮される。
【００３７】
描かれているように、リードラグヒンジピンアセンブリ４００（図４参照）、８００（図８参照）、９００（図９参照）、及びクレビス１０００（図１０参照）は、全て、そこを通ってヒンジピンアセンブリが延在するところの一対の端部（すなわち、第１及び第２の端部）によって画定される一対の同一線上のボア（すなわち、第１及び第２のボア）を含む。反力負荷部材、例えば、図１０の反力負荷部材１００８は、一対のボアと同一線上の第３のボアを画定する。ヒンジピンアセンブリは、第３のボアも通って延在する。使用されるならば、１以上のスペーサ、例えば、スペーサ８０４、８０６（図８参照）とスペーサ１００４（図１０参照）が、第３のボアを画定する反力負荷部材から物理的に間隔を空けて、ヒンジピンアセンブリを配置するように構成され、上述のような低摩擦ライナーを提供し得る。更に、ヒンジピンアセンブリが、第１、第２、及び第３のボアを通して位置決めされるときに、スペーサが、ヒンジピンアセンブリと第１及び第２の端部との間の物理的な接触を妨げる。更に、スペーサは、第３の孔を画定する反力負荷部材から間隔を空けて、ヒンジピンアセンブリを配置する。
【００３８】
図１１は、ヒンジピンを適所に固定する取付アセンブリを含む、ヒンジアセンブリ１１００の斜視切取図である。取付アセンブリは、ヒンジピンアセンブリの摩耗を増加させ得る汚染を低減させるために、ヒンジピンアセンブリを密封もする。図１１がヒンジピン１１０２の一端部を描いている一方で、（簡略化のために描かれていない）ヒンジピン１１０２の反対側の端部は、類似の構造又は異なる構造を含み得る。図１１では、ヒンジピン１１０２が、キャップ１１０４内の開口部を通って延在する。コッタピン１１０６などのファスナが、ヒンジピン１１０２の端部を通って横に延在する孔を通って延在し得る。当該技術分野において知られているように、コッタピン１１０６のばね作用は、少なくとも部分的に、ヒンジピン１１０２を通る孔内のコッタピン１１０６の位置を維持する。ファスナは、描かれているように、ベアリング３１０に対してキャプ１１０４を更に保持する。密封剤１１０８、例えば、ポリマー接着剤、金属の半田、又は別の接着剤若しくは密封剤が、キャップの基部の周りに且つリードラグベアリング３１０の表面上に配置され得る。密封剤は、ヒンジピン１１０２の領域の中への汚染物の侵入を低減させ又は妨げる。ファスナ１１０６とキャップ１１０４の取り付けは、ナット１１２がヒンジアセンブリ１１００の使用中に緩むことを更に妨げ得る。
【００３９】
図１２は、図８の実施形態の第１のスペーサ８０４と第２のスペーサ８０６と比較して修正された、第１のスペーサ１２０２と第２のスペーサ１２０４を含む、組み立てられたリードラグヒンジ１２００を描いている。図８の実施形態では、スペーサ８０４、８０６が、それらが物理的に接触する部材、より具体的には、ベアリング３０８、３１０の端部と位置合わせされている。図１２の実施形態では、スペーサ１２０２、１２０４が、ヒンジピンアセンブリ１００の表面１２０６とヒンジピンアセンブリ１００の表面と対向する表面の間に位置決めされ、且つ、それらと物理的に接触する。ヒンジピンアセンブリ１００の表面１２０６は、例えば、描かれているように外側円筒８０２の表面であり、外側円筒８０２が使用されていなければ、せん断ボルト１０４の表面であり、ヒンジピン１００２、又は別のヒンジピンアセンブリの表面であり得る。ヒンジピンアセンブリの表面に対向する表面は、例えば、描かれているように、リードラグベアリング３０８、３１０の表面であり、クレビスの表面であり、又は別の表面であり得る。この実施形態では、スペーサ１２０２、１２０４は、図８のスペーサ８０４、８０６と比較して、より短い高さを有する。図１２では、表面１２０８の一部分がスペーサ１２０２、１２０４によって覆われず、したがって、表面１２０８の一部分は、スペーサ１２０２、１２０４との物理的な接触から自由である。図１２の構造物の使用中に、ヒンジピンアセンブリ１００及び特に外側円筒８０２の最も高いせん断応力の領域１２１０は、スペーサ１２０２、１２０４の端部又は下側の範囲に与えられる。言い換えると、スペーサ１２０２、１２０４の端部は、使用中にヒンジピンアセンブリの最も高い応力の領域１２１０を画定する。この実施形態では、部材３０８、３１０の第１の範囲１２１２と第２の範囲１２１４との間の中間位置に、最も高い応力の領域１２１０がある。その領域にスペーサ１２０２、１２０４が取り付けられ、その領域は、図４及び図８の実施形態のように部材３０８、３１０の端部にはない。図８では、ヒンジピンアセンブリ１００が最も高い応力の領域（例えば、スペーサ８０４、８０６の端部）において破壊したならば、外側円筒８０２は、リードラグベアリング３０８、３１０から滑り出るだろう。図１２では、ヒンジピンアセンブリ１００が最も高い応力の領域（例えば、スペーサ１２０２、１２０４の端部）において破壊したならば、外側円筒８０２は、リードラグベアリングと物理的に接触且つ係合し、それによって、より故障抵抗性の高いヒンジピンアセンブリ１００を提供する。言い換えると、外側円筒８２０（又は他のヒンジピンアセンブリ１００の構造物）の破壊は、外側円筒がリードラグベアリング３０８、３１０と物理的に接触するように、外側円筒８０２の横の動きをもたらす。そのような故障が、継続的な使用中にリードラグヒンジ１２００の振動をもたらし得る一方で、リードラグヒンジ１２００は、少なくとも一時的に機能し続け、それによって、ジョイントが直ちに壊滅的な故障を受けることを避ける。したがって、図１２のリードラグヒンジ１２００は、破壊に先立って、外側円筒８０２が、リードラグベアリング３０８、３１０と物理的に接触しないように構成されている。破壊の後に、リードラグベアリング１２００が完全な故障なしに機能し続けるように、外側円筒８０２は、リードラグベアリング３０８、３１０のうちの一方と物理的に接触し、それによって支持される。
【００４０】
図１２の構造物をクレビスの構造物として説明することにおいて、各スペーサ１２０２、１２０４、及び各スペーサ１２０２、１２０４の端部は、クレビスの端部の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされる。各スペーサ１２０２、１２０４の端部は、各クレビスの上側範囲又は下側範囲の何れとも位置合わせされないが、それぞれの端部によって画定されたボア内に位置決めされる。ヒンジピンアセンブリが最も高い応力の領域（例えば、スペーサ１２０２、１２０４の端部）において破壊するならば、ヒンジピンアセンブリは、クレビスのそれぞれの端部と物理的に接触及び係合し、クレビスのそれぞれの端部によって支持され、それによって、より故障抵抗性の高いヒンジピンアセンブリを提供する。言い換えると、ヒンジピンアセンブリの一部分の破壊は、ヒンジピンアセンブリがクレビスと物理的に接触するように、ヒンジピンアセンブリの横の動きをもたらし得る。
【００４１】
広範な本開示を明記する数値的範囲及びパラメータが概算であるにもかかわらず、特定の例において明記された数値は、できるだけ正確に報告されている。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験的測定に見られる標準偏差から必然的に生じる若干の誤差を本質的に含んでいる。更に、本明細書で開示されたすべての範囲が、本明細書内に包含される任意のすべての部分範囲を含むと理解すべきである。例えば、「１０未満」の範囲は、最小値０から最大値１０の間の（を含む）任意のすべての部分範囲を含むことができ、要するに、任意のすべての部分範囲は、例えば、１から５などの、０以上の最小値及び１０以下の最大値を有している。場合によっては、パラメータとして提示された数値は、負の値を取ることができる。この場合、「１０未満」として記載されている例示の範囲は、−１、−２、−３、−１０、−２０、−３０などといった、負の値を取ることができる。
【００４２】
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項１
第１のボアを画定する第１の端部と第２のボアを画定する第２の端部を備えたクレビス、
第３のボアを画定する反力負荷部材であって、前記第１のボア、前記第２のボア、及び前記第３のボアが同一線上にある、反力負荷部材、
前記第１のボア内に位置決めされた第１のスペーサと前記第２のボア内に位置決めされた第２のスペーサ、並びに
前記第１のボア、前記第２のボア、及び前記第３のボア内に位置決めされたせん断ピンであって、前記第１のスペーサと前記第２のスペーサが、前記第３のボアを画定する前記反力負荷部材から間隔を空けて前記せん断ピンを配置するように構成されている、せん断ピンを備える、破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項２
前記第１のスペーサと前記第２のスペーサが、各々、金属とフェノール物質のうちの少なくとも一方を含む基板を含み、ポリテトラフルオロエチレンを含むライナーを更に備える、条項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項３
前記第１のスペーサが、前記クレビスの前記第１の端部及び前記せん断ピンの第１の端部と物理的に接触する第１のライナーであり、
前記第２のスペーサが、前記クレビスの前記第２の端部及び前記せん断ピンの第２の端部と物理的に接触する第２のライナーであり、且つ
前記せん断ピンが、前記反力負荷部材から前記第１のライナーと前記第２のライナーへ、荷重を伝達するように構成されている、条項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項４
前記第１のボア内に位置決めされた第１のベアリングと前記第２のボア内に位置決めされた第２のベアリングを更に備える、条項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項５
前記第１のスペーサが、前記第１のベアリングの階段状突起であり、前記第２のスペーサが、前記第２のベアリングの階段状突起である、条項４に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項６
前記せん断ピンが、
ねじ山がつけられた第１の端部及びねじ山がつけられた第２の端部を備えたせん断ボルト、
外側円筒であって、前記せん断ボルトが、前記外側円筒内の開口部を通って延在する、外側円筒
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部と螺合する第１のナット、並びに
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第２の端部と螺合する第２のナットを備え、
前記第１のナットと前記第２のナットとの間の反力が、前記外側円筒に圧縮応力を加える、条項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項７
前記第１のナットと前記第２のナットとの間の前記反力が、前記外側円筒に前記圧縮応力を加えている間に、前記せん断ボルトに引張力を加える、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項８
前記第１のナットと前記外側円筒の第１の端部に物理的に接触する、第１のピン拡張具、及び
前記第２のナットと前記外側円筒の第２の端部に物理的に接触する、第２のピン拡張具を更に備える、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項９
前記外側円筒の第１の端部において第１の傾斜肩部、及び
前記外側円筒の第２の端部において第２の傾斜肩部を更に備え、
前記第１のナットが前記第１の傾斜肩部と物理的に接触し、前記第２のナットが前記第２の傾斜肩部と物理的に接触する、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１０
前記せん断ボルトが、４．０インチから１０．０インチまでの長さを有し、０．５インチから２．５インチまでの直径を有する、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１１
前記せん断ボルト、前記外側円筒、前記第１のナット、及び前記第２のナットが、各々、スチール、非鉄合金、ニッケルコバルトクロムモリブデン合金、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１２
キャップを通る開口部を有するキャップであって、前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部が前記キャップ内の前記開口部を通って延在する、キャップ、及び
前記せん断ボルトの前記ねじ山がつけられた第１の端部内の横の孔を通って延在する、ファスナを更に備える、条項６に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１３
前記キャップの基部の周りに密封剤を更に含む、条項１２に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１４
前記第１のスペーサが、前記クレビスの前記第１の端部の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされ、且つ
前記第２のスペーサが、前記クレビスの前記第２の端部の上側範囲と下側範囲との間に完全に位置決めされる、条項１に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
条項１５
前記せん断ピンの破壊が、前記せん断ピンが、前記クレビスの前記第１の端部と前記第２の端部のうちの少なくとも一方と物理的に接触し、且つ、前記クレビスの前記第１の端部と前記第２の端部のうちの少なくとも一方によって支持されることをもたらすように、構成されている、条項１４に記載の破壊抵抗性二重せん断ジョイント。
【００４３】
本教示は１以上の実施態様に関して示されたが、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲から逸脱することなく、示された実施例に対する代替及び／又は変形を実施することが可能である。例えば、プロセスが一連の作用又は事象として記載されているが、本開示はそのような作用又は事象の順番に限定されないことが認識されるだろう。そのような作用は、異なる順番で及び／又は本明細書に記載されたものを除いた別の作用又は事象と同時に起こることがある。また、本開示の一又は複数の態様若しくは実施形態に従って方法論を実施するために、すべてのプロセス段階が必要とされるわけではない。構造的構成要素及び／又は処理段階を追加でき、既存の構造的構成要素及び／又は処理段階を除去又は修正できると認識されるだろう。更に、本明細書に示された作用のうちの一又は複数は、一又は複数の別個の作用及び／又は段階で実行されることがある。また更に、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」「有している（ｈａｖｉｎｇ）」「有する（ｈａｓ）」「伴う（ｗｉｔｈ）」又はそれらの変形の用語が詳細な説明及び特許請求の範囲のどちらにも使用される限りにおいては、そのような用語は、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様に包含されることを意図している。「〜のうちの少なくとも１つ」という用語は、列挙された項目のうちの一又は複数を選択できることを意味するために使用される。本明細書で使用される際に、例えば、Ａ及びＢなどのアイテムのリストに関する「のうちの１以上（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｏｆ）」という用語は、Ａ単独、Ｂ単独、又はＡ及びＢを意味する。「のうちの１以上（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｏｆ）」という用語は、リストされたアイテムのうちの１以上が選択され得ることを意味するために使用される。更に、考察及び特許請求の範囲で、他方における一方など２つの材料に対して使用された「における、上に（ｏｎ）」という用語は、材料間の少なくともいくらかの接触を意味するのに対し、「上方に（ｏｖｅｒ）」は、複数の材料が接近しているが、接触は可能だが必須ではない一又は複数の追加的な介在する材料を伴う可能性がある。「における、上に（ｏｎ）」と「上方に（ｏｖｅｒ）」のどちらも、本明細書で使用されるように何れの方向性も示さない。「コンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」という用語は、下にある材料の角度がコンフォーマル材料によって保護されるコーティング材を形容する。「約」という用語は、列挙された値が、例示された実施形態に対してプロセス又は構造の不適合を生じさせない限り、いくらか変更され得ることを示す。最後に、「例示的」は、記述が、理想的であることを示唆するというよりむしろ、例として使用されていることを示している。本開示の他の実施形態は、本明細書の開示の仕様及び実践を検討することにより、当業者には明らかになるだろう。仕様及び例を単なる例示的ものと見なすことが意図されており、本開示の真の範囲及び精神は、以下の特許請求の範囲によって示されている。
【００４４】
本出願で使用される相対位置の用語は、被加工物の方向付けに関わらず、被加工物の従来の平面又は作業面に平行な平面に基づき定義される。本出願で使用される「水平な（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」又は「横に向かった（ｌａｔｅｒａｌ）」という用語は、被加工物の方向付けに関わらず、被加工物の従来の平面又は作業面に平行な平面として定義される。「垂直な（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）」という用語は、水平に対して直角方向を指す。「における、上に（ｏｎ）」「側面（「側壁」においてのように）」「高い」「低い」「上方に（ｏｖｅｒ）」「最上部（ｔｏｐ）」「下に」などの用語は、被加工物の方向付けに関わらず、被加工物の最上面にある従来の平面又は作業面に対して定義される。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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