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JP4044462B2 - Rotor aircraft rotor hub structure - Google Patents

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JP4044462B2
JP4044462B2 JP2003058572A JP2003058572A JP4044462B2 JP 4044462 B2 JP4044462 B2 JP 4044462B2 JP 2003058572 A JP2003058572 A JP 2003058572A JP 2003058572 A JP2003058572 A JP 2003058572A JP 4044462 B2 JP4044462 B2 JP 4044462B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転翼航空機のロータハブ構造体に関し、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられる回転翼航空機のロータハブ構造体に関する。
【0002】
本発明において、用語「略U字形状」は「U字形状」を含み、用語「略上下方向」は「上下方向」を含み、用語「略直交」は「直交」を含み、用語「略平行」は「平行」を含む。
【0003】
【従来の技術】
従来、回転翼航空機のロータハブ構造体としては、ベアリングレス構造およびエラストメリックベアリングを適用した構造のものが実用化されている。ベアリングレス構造は、ロータブレードのフラッピング運動と、ドラッギング運動と、フェザリング運動をロータブレードのヨークの弾性変形によって行う構造であり、たとえば中小型機に適用されている。この構造では、ロータブレードのヨークが繰返し弾性変形されてしまう。
【0004】
ロータブレードのヨークを弾性変形させないようにするロータハブ構造として、エラストメリックベアリングを用いた構造がある。エラストメリックベアリングは、複数の金属製シム(薄板)と複数のゴム層(弾性層)とを交互に積層し、その積層方向に作用する圧縮荷重を許容することができるとともに、ゴム層の弾性変形によって所定角度範囲の揺動を許容することができ、これを用いたハブ構造は、たとえば大型機に適用されている。
【0005】
図16は、エラストメリックベアリングを用いた従来の技術のロータハブ構造体1を示す断面図である。ロータハブ構造体1は、上下2枚のプレート3,4が、連結ボルト5によって連結され、連結ボルト5に、支持部材2が設けられ、支持部材2にエラストメリックベアリング7が設けられて構成される。このようなロータハブ構造体1では、エラストメリックベアリング7に、ロータブレード8が連結される(たとえば特許文献1参照)。
【0006】
図17は、エラストメリックベアリングを用いた他の従来の技術のロータハブ構造体10示す断面図である。ロータハブ構造体10は、円筒状のマスト11に、環状かつベルト状の補強用ガードル12が設けられ、この補強用ガードル12にエラストメリックベアリング13が設けられ、エラストメリックベアリング13に支持部材14が設けられて構成される。このようなロータハブ構造体10では、支持部材14に、ロータブレード15が連結される(たとえば特許文献2参照)。
【0007】
【特許文献1】
特表2000−510791号公報
【特許文献2】
特開昭62−20797号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図16にロータハブ構造体1では、ロータブレード8が連結された各プレート3,4は、ロータブレード8から加わる半径方向外方R0への遠心力に抗してロータブレード8を支持するが、上プレート3は、中央部窪みを有し、下プレート4は、中央部が下方に突出する切頭円錐台に形成されているので、遠心力に抗するのに適した形状ではない。このように強度的に効率の低い構造であり、構造に無駄が多くなってしまう。また大きな遠心力が加わる部分に、プレート3,4と支持部材2とを締結するボルト5を用いる必要がある。このボルト5は大きな遠心力に耐え得る強度が必要であり、ボルト5の大形化およびそれに伴う周辺部品の大形化を招き、重量が増加する。またボルト5を用いる構成では、部品点数が多くなることによって、信頼性が低くなってしまう。
【0009】
図17に示すロータハブ構造体10では、たとえば数10トンにもおよぶ非常に大きな力である半径方向外方R1への遠心力が、マスト11に伝達され、遠心力に対してマスト11のフープ力によって、ロータブレード15を支持しなければならない。このように強度的に効率の低い構造であり、構造に無駄が多くなってしまう。
【0010】
したがって本発明の目的は、強度的に効率が高い無駄の少ない構造であって、信頼性の高い構造の回転翼航空機のロータハブ構造体を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明は、複数のロータブレードが連結されるロータハブ構造体であって、
ロータ回転軸線に直交する面内において、半径方向内方に向けて開放する略U字形状に形成され、かつロータの回転軸線方向に見て放射状に配置される複数のアーム部を有し、各アーム部が半径方向内方側の端部で連なるように設けられ、少なくとも一部の繊維強化材が複数のアーム部にわたって延びてループ状に配置される繊維強化材を含む複合材によって、前記複数のアーム部が閉ループを成すように一体に形成されることでループ状となる遠心力支持体と、
各アーム部の半径方向内方側に設けられて各アーム部に支持される第1のブレード支持用軸受手段であり、ロータブレードの半径方向内方側端部に設けられるヨークを、フラップ、リードラグ、フェザリング方向の角変位をそれぞれ許容する状態で半径方向方側から支持し、弾性体と剛体とを積層して成るエラストメリック形の第1のブレード支持用軸受手段と、
原動機から回転力が伝達される筒状のロータマストとを含み、
第1のブレード支持用軸受手段は、ロータマストが配置される仮想筒状面付近かつ前記仮想筒状面よりも内方側に配置されることを特徴とする回転翼航空機のロータハブ構造体である。
【0012】
本発明に従えば、複数のロータブレードが連結されるロータハブ構造体において、遠心力支持体は、複合材によって複数のアーム部が一体に形成される。各アーム部に、エラストメリック形の第1のブレード支持用軸受手段が設けられる。この第1のブレード支持用軸受手段によって、ロータブレードに設けられるヨークが半径方向方側から支持される。この構成によって一体の遠心力支持体に、ロータブレードに働く遠心力を伝達することができる。これによって強度的に効率が高く無駄の少ない構造として、部品点数が少なく単純であり、軽量かつ信頼性の高いロータハブ構造を得ることができる。
【0013】
特に、遠心力支持体の複数のアーム部は、ロータ回転軸線に直交する面内において、半径方向内方に向けて開放する略U字形状に形成され、かつ放射状に配置される。しかも遠心力支持体は、繊維強化材を含む複合材から成り、少なくとも一部の繊維強化材が、複数のアーム部にわたって延びてループ状に配置される。このような繊維強化材が含まれるので、ロータブレードからアーム部に伝達される遠心力を、マスト構造に伝達することなく他のアーム部に効率良く伝達し、ロータハブ構造体に加わる遠心力を、複数のアーム部が閉ループを成すように一体に形成されることでループ状となる遠心力支持体において高効率で相殺することができる。したがって遠心力支持体を、遠心力荷重に対して高効率な構造とすることで、寸法および重量を可及的に小さくし、かつその強度的な信頼性を高くすることができる。また各アーム部がロータ回転軸線に直交する面内でU字状に形成されるので、強度部材である遠心力支持体が、ロータ回転面付近に配置されることになり、ロータ回転面付近に配置されるダンパ、具体的には、ロータブレードのドラッギング運動を減衰させるためのダンパなどの取付位置の確保が容易になる。
また、第1のブレード支持用軸受手段をロータマスト付近かつロータマスト内方側に配置することによって、ロータブレードから加わるせん断力を、第1のブレード支持用軸受手段から直接ロータマストに伝達することができる。これによって、ロータマストは、主にせん断力を支持し、遠心力支持体は、主に遠心力を支持する構造として荷重経路を分離でき、強度的に効率の良いロータハブ構造体を実現することができる。したがって、ロータハブ構造体の強度および信頼性を向上させることができるとともに、ロータハブ構造体の軽量化を図ることができる。
【0014】
請求項2記載の本発明は、各アーム部は、滑らかに湾曲する略U字形状であることを特徴とする。
【0015】
本発明に従えば、各アーム部が、たとえば半円形状、半楕円形状および放物線形状などの滑らかに湾曲する略U字形状に形成されるので、各アーム部に局所的に過大な応力が生じることを防止することができる。このようにして遠心力支持体をさらに強度的に効率の良い形状に最適化して、さらに軽量化を図ることができる。
【0018】
請求項記載の本発明は、第1のブレード支持用軸受手段とは別に異なる位置に設けられ、第1のブレード支持用軸受手段の角変位中心と同一の角変位中心まわりに角変位自在に各ロータブレードを支持し、各ロータブレードから加わるロータ回転軸線方向および周方向のせん断力をマストに伝達するための第2のブレード支持用軸受手段をさらに含むことを特徴とする。
【0019】
本発明に従えば、第2のブレード支持用軸受手段は、第1のブレード支持用軸受手段の角変位中心と同一の角変位中心まわりに角変位自在に各ロータブレードを支持するうえ、ロータ回転軸線方向および周方向のせん断力を、この第2のブレード支持用軸受手段によって、マストに伝達することができる。このようにして、遠心力支持体が、主に遠心力を支持する構造として、強度的に効率的な構造とすることができる。またせん断力は、第1のブレード支持用軸受手段によってマストに伝達することも可能であり、複数の伝達経路にせん断力を伝達する構造とすることも可能であり、せん断力支持に関しては冗長性構造とすることができ、信頼性をさらに向上することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態の回転翼航空機のロータハブ構造体20をロータ回転軸線L1に直交する平面で部分的に切断して示す断面図である。図2は、ロータハブ構造体20を部分的にロータ回転軸線L1を含む平面で部分的に切断して示す断面図である。ロータハブ構造体(以下「ハブ」という場合がある)20は、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられる。
【0021】
ハブ20は、基本的に、支持構造体22およびロータマスト(以下「マスト」という場合がある)23を含んで構成され、予め定めるロータ回転軸線L1まわりに回転自在に設けられる。支持構造体22には、複数、本実施の形態では4枚のロータブレード(以下「ブレード」という場合がある)24が連結され、マスト23は、回転翼航空機に搭載される原動機からの回転力を導く伝導軸に固定される。ハブ20は、伝導軸を介して伝達される回転力を、各ブレード24に伝達し、各ブレード24をロータ回転軸線(以下「回転軸線」という場合がある)L1回りに回転させる。
【0022】
このハブ20は、ロータ回転軸線L1に沿う軸線方向一方A1が上方となり、軸線方向他方A2が下方となる状態で、回転翼航空機に設けられる。以下の説明において、軸線方向一方A1を上方といい、軸線方向他方A2を下方という場合がある。また以下の説明において「平面視」は、「軸線方向に見ること」を意味する。
【0023】
回転翼航空機の胴体の上端部には、中空略円筒状であり、上方になるにつれて拡開する錘台状のマスト23が、ロータ回転軸線L1回りに回転可能に設けられる。マスト23の上端部には、4枚のブレード24を支持するための支持構造体22の一部を成すループ体35が設けられる。マスト23とループ体35とは、一体成形されてもよいし、別体に形成した後、リベット止めされてもよいが、最終的に一体に形成される。マスト23およびループ体35は、繊維強化材料を含む複合材、具体的には、繊維強化材料として少なくとも一方向材繊維、すなわち連続的に連なって線状体となる繊維材であって、予め合成樹脂を含浸させた繊維材を用いて形成される。本実施の形態では、このような繊維材を用いて一体成形される。図1には、構造の理解を容易にするために、マスト23とループ体35とを異なるハッチングで示す。
【0024】
4枚のブレード24は、周方向一定間隔毎に配設、すなわち配置して設けられる。各ブレード24の半径方向内方Rkの端部には、回転軸線L1を含む面内で半径方向外方Rsに向けて開放する略U字形状のヨーク27が設けられている。各ヨーク27は、上下2枚のプレート28,29の半径方向内方Rkの端部が連結体30によって連結されて構成される。
【0025】
ヨーク27は、各プレート28,29の半径方向外方Rsの端部がブレード24に連結される。このように各ブレード24に、ヨーク27を設けることによって、ブレード24およびヨーク27が協働して構成する環状の連結部33が設けられる。この連結部33、特にヨーク27がループ体35に連結されて、各ブレード24がループ体35に支持される。
【0026】
図3は、ループ体35を示す平面図である。図4は、ループ体35の主要部を示す平面図である。フレーム体25は、遠心力支持体であるループ体35と、補強連結体であるスティフナ36とを有する。ループ体35およびスティフナ36は、前述の複合材料によって一体に形成される。
【0027】
ループドテンションエレメントとも呼べるループ体35は、周方向一定間隔毎に半径方向に延びて配置されるアーム部37を有し、これらアーム部37は、ブレード24の枚数と同数であり、一体に連結されて、平面視において放射形状、具体的には略十文字形状に形成されている。このループ体35は、十文字が4枚のブレード24の長手方向に沿うように、つまり平面視においてループ体35の各アーム部37が、各ブレード24と周方向に同間隔となるように配設されている。
【0028】
各アーム部37は、ロータ回転軸線L1に直交する面内において湾曲し、半径方向内方Rkに向けて開放する略U字形状に形成され、半径方向内方Rkの端部で相互に一体に連なっている。さらに詳細に述べると、各アーム部37は、内方側の端部が、軸線まわりに180度ずれた位置に、換言すれば軸線L1を挟んで反対側に配置されるアーム部37に連結されている。このようにして相互に軸線L1を挟んで反対側に配置される2つのアーム部37が、協働して略楕円形の閉ループを成すように連結され、相互に90度ずれて配置される2つの閉ループが組み合わされて、略十文字形状のループ体35が形成される。
【0029】
図5は、繊維ループ80を示す平面図である。図6は、ループ体35を分解して示す斜視図である。図7は、図6の切断面線S7−S7から見て示す断面図である。図8は、図6の切断面線S8−S8から見て示す断面図である。ループ体35は、たとえば前記2つの略楕円形に沿うように予め合成樹脂を含浸させた一方向材繊維などの繊維材を配置して、厚みが一様な繊維ループ80を形成し、複数の繊維ループ80を、同軸に配置して交互に90度ずらして積層して形成される。
【0030】
詳細に説明すると、複数の繊維ループ80を前述のように積層すると、繊維ループ80同士が重なり合う4カ所のオーバーラップ部81が形成される。繊維ループ80だけを積層したのでは、1層おきに同一の方向に配置される繊維ループ80間に、繊維ループ80を各オーバーラップ部81で分割した形状の4つの空間が形成されてしまうので、これら空間を埋めるように、パッド材82,83が設けられる。したがって1つの層には、繊維ループ80と、2つの直線状のパッド材82と、2つの略U字状のパッド材83とを含む4つのパッド材が、隣接する層の繊維ループ80に沿うようにして設けられる。
【0031】
各パッド材82,83は、繊維ループ80から4つのオーバーラップ部81に対応する部分を除去することによって、繊維ループ80が4つに分割されたものと同一の構造を有する。つまり同様の複合材料によって、それぞれ対応する部分と同一の形状に形成される。
【0032】
このように繊維ループ80と、各パッド材82,83とが、たとえば数十層、積層されて、中央の中央孔と、その周囲に90度毎に配置される4つの連結孔との計5つの軸線方向に挿通する孔を有するループ体35が形成される。このようにして連続したループ状の繊維材が、含有される繊維材のうち約50%を占めるループ体35を形成することができる。本実施の形態における連続したループ状の繊維材は、繊維ループ80の繊維材である。
【0033】
本実施の形態では、ループ状の繊維材が約50%含まれ、ロータブレード24からの遠心力を相殺しやすくなる。これによって遠心力に抗するために、強度的に効率の良い構造を実現することができる。したがって小形かつ大きな強度を得ることができるループ体35を実現することができる。少なくとも一部の繊維材がループ状の繊維材であれば、このループ状の繊維材によって、遠心力を効率良く相殺することができるようになるので、必ずしも50%以上の繊維材がループ状である必要はなく、これよりも少なくてもよいが、できるだけ高い強度を得るために、少なくとも約50%程度含まれることが好ましい。もちろん50%よりも多く含んでよい。図7および図8には、理解容易にするために各層毎にハッチングを変えて示すが、実際には一体成形される。
【0034】
また各アーム部37は、ロータ回転軸線L1に垂直な平面で切断した形状が、滑らかに湾曲する形状である。この形状は、具体的には、略半円形状(半円形を含む)、略半楕円形状(半楕円形状)および略放物線形状(放物線形状を含む)であってもよく、本実施の形態では、略半楕円形状である。また本実施の形態では、各アーム部37のU字の底部に相当する半径方向外方Rsの端部は、平面状であって、その平面に垂直かつ前記アーム部の端部の中心位置を通る直線が軸線L1と直交するように形成される。
【0035】
このようなループ体35に対して、アーム部37と同数、したがって4つのスティフナ36が設けられ、周方向に隣接する2つのアーム部37間に配置される。各スティフナ36は、平面視で略二等辺三角形状であり、互いに等しい2つの辺を各アーム部37にそれぞれ沿わせ、他の一辺を各アーム部37の半径方向外方Rsの端部間にわたって延びるように配置される。ループ体35と各スティフナ36とが一体に形成されて、略八角形状のフレーム体25が形成される。
【0036】
このようなフレーム体25は、略円筒状に形成されるマスト23の上端部47に同軸に嵌まり込み、その外周部においてマスト23に連結される状態で、一体に形成される。スティフナ36は、フレーム体25とマスト23との連結に寄与するとともに、ループ体35とマスト23との補強に寄与する。マスト23の周方向に関してアーム部37が配置される位置における上端部47付近には、この上端部を除いて半径方向に貫通する透孔50が形成されている。このようなループ体35に対して、各アーム部37と各ヨーク27とが、互いに挿通嵌合し合う状態で、各ブレード24が連結される。
【0037】
各アーム部37のU字の両端部間の中央部に位置する底部、したがって各アーム部37の半径方向外方Rs側の端部と、この端部に半径方向に対向するヨーク27におけるU字の両端部間の中央部に位置する底部との間には、エラストメリック形である第1のブレード支持用軸受手段としてのエラストメリックベアリング45が設けられる。各ブレードは、エラストメリックベアリング45を介して支持構造体22に半径方向外方Rsにおいて支持されている。
【0038】
各アーム部37の半径方向外方Rs側の端部である底部40には、各アーム部37の内側となる半径方向内方Rk側の表面部分である底部内表面部に、荷重伝達部材41が設けられている。この荷重伝達部材41は、各アーム部37の底部に臨む面が、アーム部37の底部内表面部に面接触の状態で設けられている。
【0039】
各荷重伝達部材41の半径方向内方側の表面部に、エラストメリックベアリング45が設けられる。第1のブレード支持用軸受手段であるエラストメリックベアリング45は、球面エラストメリックベアリングであって、複数の金属シム(薄板)と複数のゴム層(弾性層)とが積層される構造、つまり複数の剛体と複数の弾性体とが積層される構造である。各金属シムおよび各ゴム層は、球の一部である部分球面形状であり、共通な1つの基準点を中心とする部分球面形状に形成されている。
【0040】
エラストメリックベアリング45は、各金属シムと各ゴム層との積層方向の圧縮力に抗して支持することができるとともに、ゴム層の弾性変形によって、前記球の中心となる基準点を角変位中心として、この中心まわりの角変位を許容することができる。角変位方向は、角変位中心を通る直交3軸まわりの方向である。このエラストメリックベアリング45は、マスト23が配置される仮想筒状面付近かつ仮想筒状面よりも半径方向内方側に配置される。仮想筒状面は、詳細に説明すると、マスト23の外周面に沿う筒状の面であって、マスト23の厚み内に含まれる面であり、略円筒状でありかつ上方になるにつれて拡開する錐台状である。
【0041】
またエラストメリックベアリング45は、その積層方向がハブ20の半径方向と一致し、角変位中心がアーム部37の半径方向外方Rsにあるマスト23の上端部47中に配置される状態で、荷重伝達部材41に連結されている。またエラストメリックベアリング45の荷重伝達部材41に連結される側と反対側の端部は、ヨーク27の連結部30に連結される。このようにしてアーム部37の底部40に設けられる荷重伝達部材41と、この荷重伝達部材41に半径方向内方Rk側から対向する連結部30とが、これらの間に介在されるエラストメリックベアリング45によって、連結される。
【0042】
またマスト23の周方向に関してアーム部37が配置される位置における上端部47には、半径方向に貫通する嵌合孔51が形成され、この嵌合孔51に、第2のブレード支持用軸受手段である球面軸受53が内嵌されて保持されている。このように球面軸受53は、前記仮想筒状面を含むように配置される。さらに詳しくは、角変位中心が、仮想筒状面に配置される。球面軸受53は、マスト23に保持される外輪と、外輪に対して角変位自在に支持される内輪とを有している。外輪に対する内輪の角変位方向は、エラストメリックベアリング45の角変位中心と同一の角変位中心を通る直交3軸まわりの方向である。
【0043】
ヨーク27の各プレート28,29間には、マスト23の半径方向外方Rs側の位置に、補助ヨーク55が設けられており、この補助ヨーク55には、ブレード24の長手方向に延び、半径方向内方Rkに突出する嵌合軸56が形成されている。この嵌合軸56が、この嵌合軸56の軸線に沿って変位自在に球面軸受53の内輪に挿入されて支持されている。
【0044】
フレーム体25、荷重伝達部材41、エラストメリックベアリング45および球面軸受53を含んで支持構造体22が構成される。このようなエラストメリックベアリング45および球面軸受53を含む構成によって、各ブレード24は、若干の半径方向変位が許容されるとともに、前記角変位中心まわりに、フラッピング、ドラッギングおよびフェザリングできるように直交3軸まわりに角変位自在に、支持構造体22に連結され、支持されている。フラッピングは、ブレード24の長手方向および軸線L1方向に直交する軸線まわりの角変位であり、ドラッギングは、軸線L1に平行な軸線まわりの角変位であり、フェザリングは、ブレード24の長手方向に平行な軸線まわりの角変位である。
【0045】
このようなハブ20では、支持構造体22に連結されるブレード24が軸線L1まわりに回転駆動されるときにブレード24に働く遠心力は、ヨーク27、エラストメリックベアリング45および荷重伝達部材41を介してループ体25のアーム部37の底部40に伝達される。ループ体35では、前述のような構造によって、加わる遠心力をループ体35内で相殺し、マスト23などに働かないようにして、遠心力に抗してブレード24を支持している。またハブ20では、ブレード24がフラッピングおよびドラッギングするときに、軸線L1に沿う方向および周方向にブレード24に働くせん断力を、球面軸受53から、マスト23に伝達し、ループ体35に働かないようにして、マスト23によってせん断力に坑してブレード24を支持している。
【0046】
このように支持される各ブレード24をフェザリングさせてピッチ角を変化させるために、マストの外側には、ブレード操作手段60が設けられている。このブレード操作手段60は、マスト23の下部を外囲して、軸線L1まわりに回転自在に支持される環状のスワッシュプレート61と、各ブレード毎に設けられ、下端部がスワッシュプレート61に共通に角変位自在に連結されるピッチリンク62とを有する。補助ヨーク55には、周方向一方に突出する連結腕63が形成されており、この連結腕63にピッチリンク62の上端部が角変位自在に連結されている。このブレード操作手段60を用いて、スワッシュプレート61を駆動手段によって、軸線L1に沿ってスライド変位駆動および軸線L1に直交する軸線まわりに角変位させることによって、各ブレード24をフェザリングさせることができる。
【0047】
また各ブレード24にそれぞれ対応してダンパ65が設けられている。ダンパ65は、一端部がマスト23の上端部47に連結され、他端部が補助ヨーク55に連結されていて、その両端部間の変位を抗することによって、ドラッギングのエネルギを吸収できる構造である。このようにダンパ65は、ブレード24の回転面に沿って、言い換えるならばブレード24のドラッギングの変位方向にほぼ沿って配置され、効率よくエネルギを吸収できるように構成されている。
【0048】
本実施の形態では、ループ体35を軸線L1に直交する面内でループする構成とすることによって、アーム部37と軸線L1方向に関して同一位置に、アーム部37に連結されて周方向の外力に対して強度の高い部分を、マスト23に容易に確保することが可能になり、このマスト23にダンパ65を設けることが可能になっている。つまり別途にダンパ65を取り付けるための部材を設ける必要がない。
【0049】
またブレード24の回転停止時における垂れ落ちを防止するために、各ブレード24毎に、ドループストップ機構70が設けられている。ドループストップ機構70は、ブレード24の長手方向に略直交する軸線まわりに支持軸71によって中間位置で支持される操作部材72と、操作部材72の支持位置に関して一方側に設けられる重錐73と、重錐73を半径方向内方Rkへ変位させる方向のばね力を与えるばね手段75とを有する。このドループストップ機構70は、ヨーク27に半径方向内方Rkから臨む位置に配置されている。
【0050】
このドループストップ機構70は、ブレード24の回転停止時には、ばね手段75のばね力によって操作部材72の重錐73が設けられる側と反対側の部分である係止部77が半径方向外方Rsへ突出した係止位置に配置され、係止位置にある状態で、ヨーク27の連結部30に半径方向内方Rkに突出して形成される係止突起74を、上方側から係止できる。このように係止することによってブレード24の垂れ落ちが防止される。ブレード24の回転時には、重錐73に働く遠心力によって、係止部77が半径方向内方Rkに変位して退避位置に配置されるように操作部材72が角変位され、退避位置にある状態で、係止突起74の係止が解除される。
【0051】
このようなハブ20は、マスト23に連結されるフェアリング21を有している。このフェアリング21によって支持構造体22、ブレード操作手段60およびダンパ65などが覆われ、外的要因による損傷を防ぐことができるように構成されている。
【0052】
以上説明した回転翼航空機のロータハブ構造体20によれば、ループ体35は、複合材によって一体に形成され、このループ体35のアーム部37に、荷重伝達部材41を介してエラストメリックベアリング45が設けられ、このエラストメリックベアリング45によって、ブレード24を半径方向外方側から支持する。このようにアーム部37で荷重伝達部材41を介してエラストメリックベアリング45を支持し、ボルトなどの締結部品など、圧縮荷重以外の曲げ力などが働く部材を介さずに、面接触によりループ体35に遠心力を伝達することができる。このように主要な構成部材だけで遠心力を支持できる構造とすることができ、これによって構造を単純化し、部品点数を少なくして、軽量化および信頼性向上を図ることができる。
【0053】
特に、ループ体35の複数のアーム部37は、ロータ回転軸線L1に直交する面内において、半径方向内方に向けて開放するU字形状にループする形状に形成され、かつ放射状に配置され、ロータハブ構造体に加わる遠心力を、遠心力支持体において高効率で相殺することができる。したがって遠心力支持体を、遠心力荷重に対して高効率な構造とすることで、寸法および重量を可及的に小さくし、かつその強度的な信頼性を高くすることができる。
【0054】
また各アーム部37を、たとえば半円形状、半楕円形状および放物線形状などの滑らかに湾曲するU字形状とすることによって、各アーム部37に局所的に過大な応力が生じることを防止することができる。このように形状を最適化することによって、ループ体35は、さらに軽量化を図ることができる。
【0055】
またロータ回転軸線方向および周方向のせん断力を、エラストメリックベアリング45とは異なる別の球面軸受53によって、マスト23に伝達することができる。このようにして、ループ体35が、主に遠心力を支持する構造として、強度的に効率的な構造とすることができる。またせん断力は、エラストメリックベアリング45によって、マストに伝達することも可能であり、複数の伝達経路にせん断力を伝達する構造とすることも可能であり、せん断力支持に関しては冗長性構造とすることができ、信頼性をさらに向上することができる。また球面軸受53の角変位中心がマスト23の厚み内に配置されるので、マスト23にせん断力によって曲げ力が働かないようにして、せん断力をマスト23に伝達することができる。
【0056】
またエラストメリックベアリング45をマスト23付近かつマスト23の内方側に配置することによって、ブレード24から加わるせん断力を、エラストメリックベアリング45から直接マスト23に伝達することができる。これによって、マスト23は、主にせん断力を支持し、ループ体35は、主に遠心力を支持する構造として荷重経路を分離でき、強度的に効率の良いハブ11を実現することができる。したがって、ハブ11の強度および信頼性を向上させることができるとともに、ハブ11の軽量化を図ることができる。
【0057】
またループ体35は、スティフナ36と一体でフレーム体25を構成し、さらにマスト23と一体に形成に形成されるので、構造をさらに単純にすることができる。このようにフレーム体25とマスト23とを一体にするにあたって、フレーム体25は、ロータ回転軸線L1に直交する面内で略八角形状に形成されるので、フレーム体25がマスト23に嵌まり込むように配置し、複合材によって容易に一体に形成することができる。
【0058】
図9は、本発明の他の実施の形態のループ体35Aの一部を示す斜視図である。図10は、図9の切断面線S10−S10から見て示す断面図である。前記実施の形態と同一の部分は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図1〜図8の実施の形態の繊維ループ80は、厚みが一様に形成されたけれども、本実施の形態では、繊維ループ80Aは、オーバーラップ部81に対応する重なり部分89が、残余の部分88に比べて厚みが小さくかつ幅寸法が大きく形成されている。
【0059】
本実施の形態では、残余の部分88は、重なり部分89に近づくにつれて、除々に厚みが小さくなりかつ幅寸法が大きくなるようにテーパ状に形成され、残余の部分88のうちのテーパ状に形成される部分以外は、一様な厚みであり、重なり部分89の厚みの2倍の厚みを有する。繊維ループ80Aは、前記実施の形態の繊維ループ80と同一の複合材料から成る。
【0060】
このように形成される繊維ループ80Aだけを積層すると、重なり部分89と、残余の部分88における厚みが一様な部分では、繊維ループ80A間に隙間は形成されないが、残余の部分88のテーパ状となる部分に挟まれて隙間が形成される。この隙間を埋めるように、この隙間と同一形状のテーパ状のパッド材90が設けられる。パッド材90は、繊維ループ80Aと同様の複合材料によって形成される。
【0061】
このような構成にすると、ループ体35Aに含まれる繊維材料のうち、ループ状の繊維材料の含有率が、たとえば90%を超えるなど、高くなる。したがってより遠心力に対する強度上の効率の良い構造とすることができる。図10には、理解容易にするために各層毎にハッチングを変えて示すが、実際には一体成形される。
【0062】
図11は、本発明の実施のさらに他の形態のハブ20Dを示す平面図である。図12は、ハブ20Dのフレーム体25Dを示す平面図である。図13は、フレーム体25Dのループ35Dを示す平面図である。前記実施の形態と同一の部分は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図1〜図10のハブ20では、4枚のブレード24を支持する構成であったけれども、本実施の形態のハブ20Dは、5枚のブレード24を支持する構造である。
【0063】
異なる点は、フレーム体25Dの形状が異なる点である。フレーム体25Dでは、ループ体35Dに、5つのアーム部37が設けられる。このようなループ体35Dの各アーム部37は、半径方向内方側の2つの端部の周方向一方の端部が、軸線L1を挟んで反対側に配置される2つのアーム部37のうち前記主方向一方側に配置されるアーム部37の周方向他方側の端部に延びるように、予め合成樹脂を含浸させた一方向材繊維などの繊維強化材料を一筆書きになるようにループさせた繊維ループ80Dを配置し、形成される。このようなハブ20Dであっても同様の効果を得ることができる。
【0064】
図14は、本発明の実施のさらに他の形態のハブ20Eのフレーム体25Eを示す平面図である。図15は、フレーム体25Eのループ35Eを示す平面図である。前記実施の形態と同一の部分は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のハブ20Eは、5枚のブレード24を支持する構造である。
【0065】
図11〜図13のハブ20Dと異なる点は、フレーム体25Eの繊維強化材料の配置が異なる点である。フレーム体25Eのループ体35Eは、各アーム部37の両端部が、軸線L1を挟んで反対側に配置される2つのアーム部37の両端部に連なって大略的に楕円形の閉ループを形成するように、予め合成樹脂を含浸させた一方向材繊維などの繊維強化材料を配置した繊維ループ80Eを順次周方向にずらしながら積層して形成される。このようなハブ20Eであっても同様の効果を得ることができる。
【0066】
ループ体は、前述の例の構成に限定されることはなく、翼枚数に応じて形状を変更すればよい。つまりアーム部が、ロータブレードの長手方向に対して平面視でラップするように配設され、各アーム部がロータ回転軸線L1に垂直(直交する)仮想平面にほぼ沿ってループする形状に形成すればよい。図6〜図10を参照して一例を説明したように、繊維ループが厚み方向にオーバーラップするので、各繊維ループを対応する仮想平面から多少オフセットすることによって、ループ状に形成することができる。
【0067】
本発明の実施の他の形態として、本発明のロータハブ構造体を、小中型の回転翼航空機に適用することも可能である。またロータブレードの翼枚数は4枚および5枚に限定されるものではない。その他、本発明から逸脱しない範囲内において種種の部分的構成の変更をすることができる。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のロータブレードが連結されるロータハブ構造体において、遠心力支持体は、複合材によって複数のアーム部が一体に形成される。各アーム部に、エラストメリック形の第1のブレード支持用軸受手段が設けられる。この第1のブレード支持用軸受手段によって、ロータブレードに設けられるヨークが半径方向外方側から支持される。この構成によって一体の遠心力支持体に、ロータブレードに働く遠心力を伝達することができる。これによって強度的に効率が高く無駄の少ない構造として、部品点数が少なく単純であり、軽量かつ信頼性の高いロータハブ構造を得ることができる。
【0069】
特に、遠心力支持体の複数のアーム部は、ロータ回転軸線に直交する面内において、半径方向内方に向けて開放する略U字形状に形成され、かつ放射状に配置される。しかも遠心力支持体は、繊維強化材を含む複合材から成り、少なくとも一部の繊維強化材が、複数のアーム部にわたって延びてループ状に配置される。このような繊維強化材が含まれるので、ロータブレードからアーム部に伝達される遠心力を、マスト構造に伝達することなく他のアーム部に効率良く伝達し、ロータハブ構造体に加わる遠心力を、複数のアーム部が閉ループを成すように一体に形成されることでループ状となる遠心力支持体において高効率で相殺することができる。したがって遠心力支持体を、遠心力荷重に対して高効率な構造とすることで、寸法および重量を可及的に小さくし、かつその強度的な信頼性を高くすることができる。また各アーム部がロータ回転軸線に直交する面内でU字状に形成されるので、強度部材である遠心力支持体が、ロータ回転面付近に配置されることになり、ロータ回転面付近に配置されるダンパ、具体的には、ロータブレードのドラッギング運動を減衰させるためのダンパなどの取付位置の確保が容易になる。
また、第1のブレード支持用軸受手段をロータマスト付近かつロータマスト内方側に配置することによって、ロータブレードから加わるせん断力を、第1のブレード支持用軸受手段から直接ロータマストに伝達することができる。これによって、ロータマストは、主にせん断力を支持し、遠心力支持体は、主に遠心力を支持する構造として荷重経路を分離でき、強度的に効率の良いロータハブ構造体を実現することができる。したがって、ロータハブ構造体の強度および信頼性を向上させることができるとともに、ロータハブ構造体の軽量化を図ることができる。
【0070】
また本発明によれば、各アーム部が、たとえば半円形状、半楕円形状および放物線形状などの滑らかに湾曲する略U字形状に形成されるので、各アーム部に局所的に過大な応力が生じることを防止することができる。このようにして遠心力支持体をさらに強度的に効率の良い形状に最適化して、さらに軽量化を図ることができる。
【0072】
また本発明によれば、第2のブレード支持用軸受手段は、第1のブレード支持用軸受手段の角変位中心と同一の角変位中心まわりに角変位自在に各ロータブレードを支持するうえ、ロータ回転軸線方向および周方向のせん断力を、この第2のブレード支持用軸受手段によって、マストに伝達することができる。このようにして、遠心力支持体が、主に遠心力を支持する構造として、強度的に効率的な構造とすることができる。またせん断力は、第1のブレード支持用軸受手段によってマストに伝達することも可能であり、複数の伝達経路にせん断力を伝達する構造とすることも可能であり、せん断力支持に関しては冗長性構造とすることができ、信頼性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の一形態の回転翼航空機のロータハブ構造体20をロータ回転軸線L1に直交する平面で部分的に切断して示す断面図である。
【図2】 ロータハブ構造体20を部分的にロータ回転軸線L1を含む平面で部分的に切断して示す断面図である。
【図3】 ループ体35を示す平面図である。
【図4】 ループ体35の主要部を示す平面図である。
【図5】 繊維ループ80を示す平面図である。
【図6】 ループ体35を分解して示す斜視図である。
【図7】 図6の切断面線S7−S7から見て示す断面図である。
【図8】 図6の切断面線S8−S8から見て示す断面図である。
【図9】 本発明の他の実施の形態のループ体35Aの一部を示す斜視図である。
【図10】 図9の切断面線S10−S10から見て示す断面図である。
【図11】 本発明の実施のさらに他の形態のハブ20Dを示す平面図である。
【図12】 ハブ20Dのフレーム体25Dを示す平面図である。
【図13】 フレーム体25Dのループ35Dを示す平面図である。
【図14】 本発明の実施のさらに他の形態のハブ20Eのフレーム体25Eを示す平面図である。
【図15】 フレーム体25Eのループ35Eを示す平面図である。
【図16】 エラストメリックベアリングを用いた従来の技術のロータハブ構造体1を示す断面図である。
【図17】 エラストメリックベアリングを用いた他の従来の技術のロータハブ構造体10示す断面図である。
【符号の説明】
20,20A,20D,20E ロータハブ構造体
22 支持構造体
23 マスト
24 ロータブレード
25,25D,25E フレーム体
27 ヨーク
35,35A,35D,35E ループ体
37 アーム部
41 荷重伝達部材
45 エラストメリックベアリング
53 球面軸受
80,80A,80D,80E 繊維ループ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor hub structure of a rotary wing aircraft, and more particularly to a rotor hub structure of a rotary wing aircraft that is preferably used for a medium-sized or large-sized rotary wing aircraft.
[0002]
In the present invention, the term “substantially U shape” includes “U shape”, the term “substantially vertical direction” includes “vertical direction”, the term “substantially orthogonal” includes “perpendicular”, and the term “substantially parallel”. "Includes" parallel ".
[0003]
[Prior art]
Conventionally, as a rotor hub structure of a rotary wing aircraft, a structure using a bearingless structure and an elastomeric bearing has been put into practical use. The bearingless structure is a structure in which the flapping motion, the dragging motion, and the feathering motion of the rotor blade are performed by elastic deformation of the yoke of the rotor blade, and is applied to, for example, small and medium-sized machines. With this structure, the yoke of the rotor blade is repeatedly elastically deformed.
[0004]
As a rotor hub structure that prevents elastic deformation of the yoke of the rotor blade, there is a structure using an elastomeric bearing. Elastomeric bearings are composed of a plurality of metal shims (thin plates) and a plurality of rubber layers (elastic layers) that can be alternately stacked to allow a compressive load acting in the direction of the layers, and elastic deformation of the rubber layers. Can be allowed to swing within a predetermined angle range, and the hub structure using this is applied to, for example, large machines.
[0005]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional rotor hub structure 1 using an elastomeric bearing. The rotor hub structure 1 is configured by two upper and lower plates 3 and 4 being connected by a connecting bolt 5, a supporting member 2 is provided on the connecting bolt 5, and an elastomeric bearing 7 is provided on the supporting member 2. . In such a rotor hub structure 1, the rotor blade 8 is connected to the elastomeric bearing 7 (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
FIG. 17 is a cross-sectional view showing another conventional rotor hub structure 10 using an elastomeric bearing. In the rotor hub structure 10, an annular and belt-shaped reinforcing girdle 12 is provided on a cylindrical mast 11, an elastomeric bearing 13 is provided on the reinforcing girdle 12, and a support member 14 is provided on the elastomeric bearing 13. Configured. In such a rotor hub structure 10, the rotor blade 15 is coupled to the support member 14 (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
Special Table 2000-510791
[Patent Document 2]
JP-A-62-20797
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the rotor hub structure 1 shown in FIG. 16, the plates 3 and 4 to which the rotor blades 8 are connected support the rotor blades 8 against the centrifugal force applied from the rotor blades 8 in the radially outward direction R0. Since the plate 3 has a central depression and the lower plate 4 is formed in a truncated truncated cone with the central portion protruding downward, it is not in a shape suitable for resisting centrifugal force. In this way, the structure is less efficient in strength, and the structure becomes wasteful. Moreover, it is necessary to use the bolt 5 which fastens the plates 3 and 4 and the support member 2 in the part to which a big centrifugal force is added. The bolt 5 needs to be strong enough to withstand a large centrifugal force, which increases the size of the bolt 5 and the accompanying peripheral components and increases the weight. Further, in the configuration using the bolt 5, the reliability is lowered due to an increase in the number of parts.
[0009]
In the rotor hub structure 10 shown in FIG. 17, for example, centrifugal force in the radially outward direction R1, which is a very large force of several tens of tons, is transmitted to the mast 11, and the hoop force of the mast 11 against the centrifugal force. Therefore, the rotor blade 15 must be supported. In this way, the structure is less efficient in strength, and the structure becomes wasteful.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor hub structure for a rotorcraft having a highly reliable structure and a highly efficient structure with little waste.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention according to claim 1 is a rotor hub structure in which a plurality of rotor blades are coupled,
  In a plane orthogonal to the rotor rotation axis, each of the plurality of arm portions is formed in a substantially U shape that opens radially inward, and is arranged radially when viewed in the rotation axis direction of the rotor. By the composite material including the fiber reinforcement material, the arm portions are provided so as to be continuous at the radially inner end, and at least some of the fiber reinforcement materials extend over the plurality of arm portions and are arranged in a loop shape. A centrifugal force support that forms a loop by integrally forming the arm portion of the
  A first blade supporting bearing means provided on the radially inner side of each arm portion and supported by each arm portion, and a yoke provided on the radially inner end portion of the rotor blade as a flap, a lead lug , Radial direction in a state that allows angular displacement in the feathering directionInsideAn elastomeric first blade supporting bearing means, which is supported from the opposite side and is formed by laminating an elastic body and a rigid body;
  A cylindrical rotor mast to which rotational force is transmitted from the prime mover,
  The first blade supporting bearing means is a rotor hub structure for a rotary wing aircraft, characterized in that the first blade supporting bearing means is disposed in the vicinity of the virtual cylindrical surface where the rotor mast is disposed and inward of the virtual cylindrical surface.
[0012]
  According to the present invention, in the rotor hub structure in which a plurality of rotor blades are connected, the centrifugal force support body is formed integrally with a plurality of arms by a composite material. Each arm part is provided with a first blade supporting bearing means of an elastomeric type. By this first blade support bearing means, the yoke provided on the rotor blade is in the radial direction.InsideSupported from the other side. With this configuration, the centrifugal force acting on the rotor blade can be transmitted to the integral centrifugal force support. As a result, it is possible to obtain a rotor hub structure which is simple and has a small number of parts and is lightweight and highly reliable as a structure having high strength and low waste.
[0013]
  In particular, the plurality of arm portions of the centrifugal force support are formed in a substantially U shape that opens radially inward in a plane perpendicular to the rotor rotation axis, and are arranged radially. Moreover, the centrifugal force support is made of a composite material including a fiber reinforcement, and at least a part of the fiber reinforcement extends over the plurality of arm portions and is arranged in a loop shape. Since such a fiber reinforcement is included, the centrifugal force transmitted from the rotor blade to the arm portion is efficiently transmitted to the other arm portion without being transmitted to the mast structure, and the centrifugal force applied to the rotor hub structure is A plurality of arm portions are integrally formed so as to form a closed loop, so that the centrifugal force support in a loop shape can be canceled out with high efficiency. Therefore, by making the centrifugal force support a highly efficient structure with respect to the centrifugal force load, the size and weight can be made as small as possible, and the strength reliability can be increased. In addition, since each arm portion is formed in a U-shape in a plane perpendicular to the rotor rotation axis, the centrifugal force support, which is a strength member, is disposed near the rotor rotation surface, and near the rotor rotation surface. It is easy to secure a mounting position of a damper to be disposed, specifically, a damper for damping the dragging motion of the rotor blade.
  Further, by arranging the first blade supporting bearing means in the vicinity of the rotor mast and on the inner side of the rotor mast, the shear force applied from the rotor blade can be directly transmitted from the first blade supporting bearing means to the rotor mast. As a result, the rotor mast mainly supports the shearing force, and the centrifugal force support can separate the load path as a structure that mainly supports the centrifugal force, thereby realizing a highly efficient rotor hub structure. . Therefore, the strength and reliability of the rotor hub structure can be improved, and the weight of the rotor hub structure can be reduced.
[0014]
The present invention according to claim 2 is characterized in that each arm portion has a substantially U-shape that is smoothly curved.
[0015]
According to the present invention, each arm portion is formed in a substantially U-shape that is smoothly curved, such as a semicircular shape, a semi-elliptical shape, and a parabolic shape, for example, so that an excessively large stress is locally generated in each arm portion. This can be prevented. In this way, the centrifugal force support can be optimized to a shape that is more efficient in terms of strength and further reduced in weight.
[0018]
  Claim3The present invention described is provided at a position different from the first blade supporting bearing means, and each rotor blade is angularly displaceable about the same angular displacement center as the angular displacement center of the first blade supporting bearing means. , And further includes second blade support bearing means for transmitting shearing forces in the rotor rotational axis direction and circumferential direction applied from each rotor blade to the mast.
[0019]
According to the present invention, the second blade supporting bearing means supports each rotor blade so as to be angularly displaceable about the same angular displacement center as the angular displacement center of the first blade supporting bearing means, and also rotates the rotor. Axial and circumferential shear forces can be transmitted to the mast by this second blade support bearing means. In this way, the centrifugal force support body can have a highly efficient structure as a structure that mainly supports the centrifugal force. Further, the shear force can be transmitted to the mast by the first blade support bearing means, and the shear force can be transmitted to a plurality of transmission paths. The structure can be obtained, and the reliability can be further improved.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotor hub structure 20 of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention, partially cut along a plane orthogonal to a rotor rotation axis L1. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the rotor hub structure 20 partially cut along a plane including the rotor rotation axis L1. Rotor hub structure (hereinafter sometimes referred to as “hub”)20Is suitably used, for example, for medium-sized and large-sized rotorcraft.
[0021]
The hub 20 basically includes a support structure 22 and a rotor mast (hereinafter also referred to as “mast”) 23, and is rotatably provided around a predetermined rotor rotation axis L1. A plurality of, in the present embodiment, four rotor blades (hereinafter also referred to as “blades”) 24 are connected to the support structure 22, and the mast 23 is a rotational force from a prime mover mounted on a rotary wing aircraft. It is fixed to the conduction shaft that guides. The hub 20 transmits the rotational force transmitted through the conduction shaft to each blade 24, and rotates each blade 24 around a rotor rotation axis (hereinafter, also referred to as “rotation axis”) L1.
[0022]
The hub 20 is provided in the rotary wing aircraft with one axial direction A1 along the rotor rotational axis L1 being upward and the other axial direction A2 being downward. In the following description, one axial direction A1 may be referred to as “upward” and the other axial direction A2 may be referred to as “downward”. In the following description, “plan view” means “view in the axial direction”.
[0023]
A frustum-like mast 23, which is hollow and substantially cylindrical and expands toward the top, is provided at the upper end of the rotor body of the rotary wing aircraft so as to be rotatable around the rotor rotation axis L1. A loop body 35 constituting a part of the support structure 22 for supporting the four blades 24 is provided at the upper end portion of the mast 23. The mast 23 and the loop body 35 may be integrally formed, or may be riveted after being formed separately, but are finally formed integrally. The mast 23 and the loop body 35 are composite materials including a fiber reinforced material, specifically, at least unidirectional material fibers as a fiber reinforced material, that is, fiber materials that are continuously connected to form a linear body, and are synthesized in advance. It is formed using a fiber material impregnated with resin. In the present embodiment, such a fiber material is used for integral molding. In FIG. 1, in order to facilitate understanding of the structure, the mast 23 and the loop body 35 are shown by different hatching.
[0024]
The four blades 24 are arranged, that is, arranged at regular intervals in the circumferential direction. A substantially U-shaped yoke 27 that opens toward the radially outer side Rs in a plane including the rotation axis L1 is provided at the end portion of each blade 24 in the radially inner direction Rk. Each yoke 27 is configured by connecting the ends of the two upper and lower plates 28 and 29 in the radially inward direction Rk by a connecting body 30.
[0025]
The yoke 27 is connected to the blade 24 at the ends of the plates 28 and 29 in the radially outward direction Rs. By providing the yoke 27 on each blade 24 in this manner, an annular connecting portion 33 configured by the blade 24 and the yoke 27 cooperating is provided. The connecting portion 33, particularly the yoke 27, is connected to the loop body 35, and each blade 24 is supported by the loop body 35.
[0026]
FIG. 3 is a plan view showing the loop body 35. FIG. 4 is a plan view showing the main part of the loop body 35. The frame body 25 includes a loop body 35 that is a centrifugal force support body and a stiffener 36 that is a reinforcing coupling body. The loop body 35 and the stiffener 36 are integrally formed of the composite material described above.
[0027]
The loop body 35, which can also be called a looped tension element, has arm portions 37 arranged to extend in the radial direction at regular intervals in the circumferential direction. The number of the arm portions 37 is the same as the number of blades 24, and they are connected together. Then, it is formed in a radial shape in plan view, specifically, a substantially cross shape. The loop body 35 is arranged so that the cross is along the longitudinal direction of the four blades 24, that is, the arm portions 37 of the loop body 35 are spaced from each blade 24 in the circumferential direction in plan view. Has been.
[0028]
Each arm portion 37 is curved in a plane orthogonal to the rotor rotation axis L1 and is formed in a substantially U shape that opens toward the radially inner Rk, and is integrated with each other at the end of the radially inner Rk. It is lined up. More specifically, each arm portion 37 is connected to the arm portion 37 disposed on the opposite side of the axis L1 at a position where the inner end is shifted by 180 degrees around the axis. ing. In this way, the two arm portions 37 disposed on the opposite sides with respect to the axis L1 are connected so as to form a substantially elliptic closed loop in cooperation with each other, and are displaced by 90 degrees from each other. Two closed loops are combined to form a substantially cross-shaped loop body 35.
[0029]
FIG. 5 is a plan view showing the fiber loop 80. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the loop body 35. FIG. 7 is a cross-sectional view seen from the section line S7-S7 in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view seen from the section line S8-S8 of FIG. The loop body 35 is formed by arranging a fiber material such as a unidirectional material fiber previously impregnated with a synthetic resin so as to conform to the two substantially elliptical shapes to form a fiber loop 80 having a uniform thickness. The fiber loops 80 are coaxially arranged and alternately shifted by 90 degrees and stacked.
[0030]
More specifically, when the plurality of fiber loops 80 are laminated as described above, four overlap portions 81 where the fiber loops 80 overlap each other are formed. If only the fiber loops 80 are stacked, four spaces having a shape in which the fiber loops 80 are divided by the overlap portions 81 are formed between the fiber loops 80 arranged in the same direction every other layer. Pad materials 82 and 83 are provided so as to fill these spaces. Accordingly, in one layer, four pad materials including the fiber loop 80, the two linear pad materials 82, and the two substantially U-shaped pad materials 83 extend along the fiber loop 80 of the adjacent layer. Provided.
[0031]
The pad members 82 and 83 have the same structure as that obtained by dividing the fiber loop 80 into four parts by removing portions corresponding to the four overlap portions 81 from the fiber loop 80. That is, the same composite material is formed in the same shape as the corresponding part.
[0032]
In this way, the fiber loop 80 and the pad members 82 and 83 are laminated, for example, several tens of layers, and a total of 5 in the center central hole and four connection holes arranged every 90 degrees around the center central hole. A loop body 35 having a hole inserted in one axial direction is formed. Thus, the loop body 35 which occupies about 50% of the fiber material contained in the continuous loop-shaped fiber material can be formed. The continuous loop-shaped fiber material in the present embodiment is a fiber material of the fiber loop 80.
[0033]
In the present embodiment, about 50% of the loop-shaped fiber material is included, and the centrifugal force from the rotor blade 24 is easily offset. As a result, in order to resist centrifugal force, a highly efficient structure can be realized. Therefore, it is possible to realize the loop body 35 that can obtain a small size and a high strength. If at least a part of the fiber material is a loop-like fiber material, the loop-like fiber material can efficiently cancel the centrifugal force. Therefore, 50% or more of the fiber material is not necessarily in the loop shape. It is not necessary to be present, and it may be less than this. However, in order to obtain as high a strength as possible, it is preferably contained at least about 50%. Of course, it may contain more than 50%. In FIGS. 7 and 8, the hatching is changed for each layer for easy understanding, but in actuality, they are integrally formed.
[0034]
Each arm portion 37 has a shape that is smoothly curved when cut by a plane perpendicular to the rotor rotation axis L1. Specifically, this shape may be a substantially semicircular shape (including a semicircular shape), a substantially semielliptical shape (a semielliptical shape), and a substantially parabolic shape (including a parabolic shape). It is a substantially semi-elliptical shape. Further, in the present embodiment, the end portion of the radially outward Rs corresponding to the U-shaped bottom portion of each arm portion 37 is planar, and the center position of the end portion of the arm portion is perpendicular to the plane. A straight line passing therethrough is formed so as to be orthogonal to the axis L1.
[0035]
The number of the stiffeners 36 corresponding to the number of the arm portions 37, and thus the four stiffeners 36, is provided between the two arm portions 37 adjacent to each other in the circumferential direction. Each stiffener 36 has a substantially isosceles triangular shape in a plan view, two equal sides are along each arm portion 37, and the other side extends between the ends of the radially outward Rs of each arm portion 37. It is arranged to extend. The loop body 35 and each stiffener 36 are integrally formed to form a substantially octagonal frame body 25.
[0036]
Such a frame body 25 is coaxially fitted to the upper end portion 47 of the mast 23 formed in a substantially cylindrical shape, and is integrally formed in a state where it is connected to the mast 23 at the outer peripheral portion thereof. The stiffener 36 contributes to the connection between the frame body 25 and the mast 23 and contributes to the reinforcement between the loop body 35 and the mast 23. In the vicinity of the upper end 47 at the position where the arm portion 37 is arranged in the circumferential direction of the mast 23, a through hole 50 penetrating in the radial direction except for the upper end is formed. The blades 24 are connected to the loop body 35 in a state where the arm portions 37 and the yokes 27 are inserted and fitted to each other.
[0037]
  A bottom portion located at the center between both ends of the U-shape of each arm portion 37, and thus an end portion of each arm portion 37 on the radially outward Rs side, and a U-shape in the yoke 27 that radially faces this end portion. An elastomeric bearing 45 serving as a first blade supporting bearing means having an elastomeric shape is provided between the bottom portion located at the center portion between the two end portions of the elastomer. Each blade is radially directed to the support structure 22 via an elastomeric bearing 45.OutsideRsInIt is supported.
[0038]
The bottom 40 which is the end of each arm portion 37 on the radially outward Rs side is connected to the bottom inner surface portion which is the surface portion on the radially inward Rk side which is the inside of each arm portion 37. Is provided. The load transmitting member 41 has a surface facing the bottom of each arm portion 37 in a state of surface contact with the inner surface of the bottom of the arm portion 37.
[0039]
An elastomeric bearing 45 is provided on the radially inner surface of each load transmitting member 41. The elastomeric bearing 45 as the first blade supporting bearing means is a spherical elastomeric bearing, and has a structure in which a plurality of metal shims (thin plates) and a plurality of rubber layers (elastic layers) are laminated, that is, a plurality of elastomeric bearings. In this structure, a rigid body and a plurality of elastic bodies are laminated. Each metal shim and each rubber layer have a partial spherical shape that is a part of a sphere, and are formed in a partial spherical shape centered on one common reference point.
[0040]
The elastomeric bearing 45 can be supported against the compressive force in the stacking direction of each metal shim and each rubber layer, and the reference point which is the center of the sphere by the elastic deformation of the rubber layer is the center of angular displacement. The angular displacement around the center can be allowed. The angular displacement direction is a direction around three orthogonal axes passing through the angular displacement center. The elastomeric bearing 45 is disposed in the vicinity of the virtual cylindrical surface where the mast 23 is disposed and on the inner side in the radial direction from the virtual cylindrical surface. More specifically, the virtual cylindrical surface is a cylindrical surface along the outer peripheral surface of the mast 23 and is included in the thickness of the mast 23. The virtual cylindrical surface is substantially cylindrical and expands as it goes upward. It has a frustum shape.
[0041]
The elastomeric bearing 45 is disposed in the upper end portion 47 of the mast 23 in which the stacking direction thereof coincides with the radial direction of the hub 20 and the angular displacement center is located radially outwardly Rs of the arm portion 37. It is connected to the transmission member 41. The end of the elastomeric bearing 45 opposite to the side connected to the load transmitting member 41 is connected to the connecting portion 30 of the yoke 27. In this way, the load transmitting member 41 provided on the bottom portion 40 of the arm portion 37 and the connecting portion 30 opposed to the load transmitting member 41 from the radially inward Rk side are interposed between them. Connected by 45.
[0042]
Further, a fitting hole 51 penetrating in the radial direction is formed in the upper end portion 47 at a position where the arm portion 37 is arranged with respect to the circumferential direction of the mast 23, and the second blade support bearing means is formed in the fitting hole 51. A spherical bearing 53 is held in place. Thus, the spherical bearing 53 is disposed so as to include the virtual cylindrical surface. More specifically, the angular displacement center is disposed on the virtual cylindrical surface. The spherical bearing 53 has an outer ring held by the mast 23 and an inner ring supported to be angularly displaceable with respect to the outer ring. The angular displacement direction of the inner ring with respect to the outer ring is a direction around three orthogonal axes passing through the same angular displacement center as the angular displacement center of the elastomeric bearing 45.
[0043]
An auxiliary yoke 55 is provided between the plates 28 and 29 of the yoke 27 at a position on the radially outer side Rs of the mast 23. The auxiliary yoke 55 extends in the longitudinal direction of the blade 24 and has a radius. A fitting shaft 56 protruding inward in the direction Rk is formed. The fitting shaft 56 is inserted into and supported by the inner ring of the spherical bearing 53 so as to be displaceable along the axis of the fitting shaft 56.
[0044]
The support structure 22 includes the frame body 25, the load transmission member 41, the elastomeric bearing 45, and the spherical bearing 53. With the configuration including the elastomeric bearing 45 and the spherical bearing 53, each blade 24 is allowed to be slightly displaced in the radial direction and orthogonal so that flapping, dragging, and feathering can be performed around the angular displacement center. It is connected to and supported by the support structure 22 so that it can be angularly displaced about three axes. Flapping is an angular displacement around the axis perpendicular to the longitudinal direction of the blade 24 and the axis L1, dragging is an angular displacement around an axis parallel to the axis L1, and feathering is in the longitudinal direction of the blade 24. Angular displacement around a parallel axis.
[0045]
In such a hub 20, the centrifugal force acting on the blade 24 when the blade 24 connected to the support structure 22 is rotationally driven around the axis L 1 is transmitted via the yoke 27, the elastomeric bearing 45 and the load transmission member 41. Is transmitted to the bottom portion 40 of the arm portion 37 of the loop body 25. In the loop body 35, the applied centrifugal force is canceled in the loop body 35 by the structure as described above, and the blade 24 is supported against the centrifugal force so as not to act on the mast 23 or the like. In the hub 20, when the blade 24 flapping and dragging, the shearing force acting on the blade 24 in the direction along the axis L 1 and in the circumferential direction is transmitted from the spherical bearing 53 to the mast 23 and does not act on the loop body 35. In this manner, the blade 24 is supported by the mast 23 by using a shearing force.
[0046]
In order to change the pitch angle by feathering each blade 24 supported in this manner, a blade operation means 60 is provided outside the mast. The blade operating means 60 is provided for each blade, and has an annular swash plate 61 that surrounds the lower portion of the mast 23 and is rotatably supported around the axis L1. A lower end portion is common to the swash plate 61. And a pitch link 62 connected to be angularly displaceable. The auxiliary yoke 55 is formed with a connecting arm 63 protruding in one circumferential direction, and the upper end portion of the pitch link 62 is connected to the connecting arm 63 so as to be angularly displaceable. Using this blade operation means 60, each swash plate 61 can be feathered by driving the swash plate 61 along the axis L1 and by displacing the swash plate 61 around the axis perpendicular to the axis L1. .
[0047]
A damper 65 is provided corresponding to each blade 24. The damper 65 has a structure in which one end portion is connected to the upper end portion 47 of the mast 23 and the other end portion is connected to the auxiliary yoke 55 so as to absorb the dragging energy by resisting displacement between the both end portions. is there. Thus, the damper 65 is disposed along the rotational surface of the blade 24, in other words, substantially along the dragging displacement direction of the blade 24, and is configured to efficiently absorb energy.
[0048]
  In the present embodiment, the loop body 35 is configured to loop in a plane orthogonal to the axis L1, so that the arm portion 37 and the arm portion 37 are located at the same position in the direction of the axis L1.37It is possible to easily secure in the mast 23 a portion having a high strength against an external force in the circumferential direction, and a damper 65 can be provided on the mast 23. That is, it is not necessary to provide a member for attaching the damper 65 separately.
[0049]
Further, a droop stop mechanism 70 is provided for each blade 24 in order to prevent the blade 24 from dripping when the rotation is stopped. The droop stop mechanism 70 includes an operation member 72 supported at an intermediate position by a support shaft 71 around an axis substantially perpendicular to the longitudinal direction of the blade 24, a heavy cone 73 provided on one side with respect to the support position of the operation member 72, Spring means 75 for applying a spring force in a direction for displacing the heavy cone 73 radially inward Rk. The droop stop mechanism 70 is disposed at a position facing the yoke 27 from the radially inner side Rk.
[0050]
In this droop stop mechanism 70, when the rotation of the blade 24 is stopped, the locking portion 77, which is the portion opposite to the side where the heavy cone 73 of the operating member 72 is provided by the spring force of the spring means 75, is directed radially outward Rs. The locking projection 74 formed in the radially inward direction Rk on the connecting portion 30 of the yoke 27 can be locked from the upper side while being arranged at the protruding locking position and in the locked position. Locking in this way prevents the blade 24 from dripping. When the blade 24 rotates, the operating member 72 is angularly displaced so that the locking portion 77 is displaced radially inward Rk by the centrifugal force acting on the heavy cone 73, and is in the retracted position. Thus, the locking projection 74 is unlocked.
[0051]
Such a hub 20 has a fairing 21 connected to a mast 23. The fairing 21 covers the support structure 22, the blade operating means 60, the damper 65, and the like, and is configured to prevent damage due to external factors.
[0052]
According to the rotor hub structure 20 of the rotary wing aircraft described above, the loop body 35 is integrally formed of a composite material, and an elastomeric bearing 45 is attached to the arm portion 37 of the loop body 35 via the load transmission member 41. The blade 24 is supported from the radially outward side by the elastomeric bearing 45 provided. In this way, the arm portion 37 supports the elastomeric bearing 45 via the load transmitting member 41, and the loop body 35 is brought into contact with the surface by a surface contact without using a member such as a fastening part such as a bolt that exerts a bending force other than a compressive load. Centrifugal force can be transmitted to Thus, it is possible to provide a structure that can support the centrifugal force only by the main constituent members, thereby simplifying the structure, reducing the number of parts, and reducing the weight and improving the reliability.
[0053]
In particular, the plurality of arm portions 37 of the loop body 35 are formed in a U-shaped loop shape opening radially inward in a plane orthogonal to the rotor rotation axis L1, and are arranged radially. The centrifugal force applied to the rotor hub structure can be canceled with high efficiency in the centrifugal force support. Therefore, by making the centrifugal force support a highly efficient structure with respect to the centrifugal force load, the size and weight can be made as small as possible, and the strength reliability can be increased.
[0054]
Further, by making each arm portion 37 into a U-shape that smoothly curves, such as a semicircular shape, a semi-elliptical shape, and a parabolic shape, it is possible to prevent excessive stress from being locally generated in each arm portion 37. Can do. By optimizing the shape in this way, the loop body 35 can be further reduced in weight.
[0055]
Further, the shearing force in the rotor rotational axis direction and the circumferential direction can be transmitted to the mast 23 by another spherical bearing 53 different from the elastomeric bearing 45. In this way, the loop body 35 can have a highly efficient structure as a structure mainly supporting the centrifugal force. Further, the shear force can be transmitted to the mast by the elastomeric bearing 45, and it is also possible to adopt a structure in which the shear force is transmitted to a plurality of transmission paths. And reliability can be further improved. Further, since the center of angular displacement of the spherical bearing 53 is disposed within the thickness of the mast 23, the bending force can be prevented from acting on the mast 23 by the shearing force, and the shearing force can be transmitted to the mast 23.
[0056]
Further, by arranging the elastomeric bearing 45 in the vicinity of the mast 23 and on the inner side of the mast 23, the shearing force applied from the blade 24 can be transmitted directly from the elastomeric bearing 45 to the mast 23. As a result, the mast 23 mainly supports the shearing force, and the loop body 35 can separate the load path as a structure mainly supporting the centrifugal force, so that the hub 11 having high strength can be realized. Therefore, the strength and reliability of the hub 11 can be improved, and the weight of the hub 11 can be reduced.
[0057]
Since the loop body 35 forms the frame body 25 integrally with the stiffener 36 and is formed integrally with the mast 23, the structure can be further simplified. Thus, when integrating the frame body 25 and the mast 23, since the frame body 25 is formed in a substantially octagonal shape in a plane orthogonal to the rotor rotation axis L1, the frame body 25 is fitted into the mast 23. And can be easily formed integrally with the composite material.
[0058]
FIG. 9 is a perspective view showing a part of a loop body 35A according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view seen from the section line S10-S10 in FIG. The same parts as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Although the fiber loop 80 of the embodiment of FIGS. 1 to 8 is formed to have a uniform thickness, in the present embodiment, the fiber loop 80A has an overlap portion 89 corresponding to the overlap portion 81 and the remaining portion. The thickness is smaller and the width dimension is larger than the portion 88.
[0059]
In the present embodiment, the remaining portion 88 is formed in a tapered shape so that the thickness gradually decreases and the width dimension increases as the overlapping portion 89 is approached, and the remaining portion 88 is formed in a tapered shape. Except for the portion to be formed, the thickness is uniform, and the thickness is twice the thickness of the overlapping portion 89. The fiber loop 80A is made of the same composite material as the fiber loop 80 of the above embodiment.
[0060]
  When only the fiber loops 80A formed in this way are stacked, no gap is formed between the fiber loops 80A in the overlapping portion 89 and the portion having a uniform thickness in the remaining portion 88, but the remaining portion 88 is tapered. A gap is formed between the portions. A tapered pad material 90 having the same shape as this gap is provided so as to fill this gap. The pad material 90 isFiber loopIt is formed of a composite material similar to 80A.
[0061]
With such a configuration, among the fiber materials included in the loop body 35A, the content of the loop-shaped fiber material becomes high, for example, exceeding 90%. Therefore, it can be set as the structure where the intensity | strength efficiency with respect to a centrifugal force is more efficient. In FIG. 10, hatching is changed for each layer for easy understanding, but in actuality, the layers are integrally formed.
[0062]
  FIG. 11 is a plan view showing a hub 20D according to still another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a plan view showing the frame body 25D of the hub 20D. FIG. 13 shows a loop of the frame body 25DbodyIt is a top view which shows 35D. The same parts as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Although the hub 20 in FIGS. 1 to 10 is configured to support four blades 24, the hub 20 </ b> D of the present embodiment has a structure that supports five blades 24.
[0063]
The difference is that the shape of the frame body 25D is different. In the frame body 25D, five arm portions 37 are provided on the loop body 35D. Each of the arm portions 37 of the loop body 35D is composed of two arm portions 37 in which one end portion in the circumferential direction of two end portions on the radially inward side is disposed on the opposite side across the axis L1. A fiber reinforced material such as a unidirectional material fiber impregnated with a synthetic resin in advance is looped so as to be drawn in a single stroke so as to extend to the end portion on the other circumferential side of the arm portion 37 arranged on the one side in the main direction. A fiber loop 80D is disposed and formed. Even with such a hub 20D, the same effect can be obtained.
[0064]
  FIG. 14 is a plan view showing a frame body 25E of a hub 20E according to still another embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a loop of the frame body 25E.bodyIt is a top view which shows 35E. The same parts as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The hub 20E of the present embodiment has a structure that supports five blades 24.
[0065]
A difference from the hub 20D of FIGS. 11 to 13 is that the arrangement of the fiber reinforced material of the frame body 25E is different. In the loop body 35E of the frame body 25E, both end portions of each arm portion 37 are connected to both end portions of the two arm portions 37 disposed on the opposite side across the axis L1, thereby forming a substantially elliptic closed loop. As described above, the fiber loops 80E on which fiber reinforcing materials such as unidirectional fibers pre-impregnated with a synthetic resin are disposed are sequentially laminated while being shifted in the circumferential direction. Even with such a hub 20E, the same effect can be obtained.
[0066]
The loop body is not limited to the configuration of the above example, and the shape may be changed according to the number of blades. That is, the arm portions are disposed so as to wrap in the plan view with respect to the longitudinal direction of the rotor blade, and each arm portion is formed in a shape that loops substantially along a virtual plane perpendicular (orthogonal) to the rotor rotation axis L1. That's fine. As described with reference to FIGS. 6 to 10, since the fiber loops overlap in the thickness direction, each fiber loop can be formed in a loop shape by being slightly offset from the corresponding virtual plane. .
[0067]
As another embodiment of the present invention, the rotor hub structure of the present invention can be applied to a small and medium-sized rotorcraft. The number of rotor blades is not limited to four and five. In addition, various partial configurations can be changed without departing from the present invention.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the rotor hub structure in which a plurality of rotor blades are connected, the centrifugal force support body is formed integrally with a plurality of arms by the composite material. Each arm part is provided with a first blade supporting bearing means of an elastomeric type. The yoke provided on the rotor blade is supported from the radially outer side by the first blade supporting bearing means. With this configuration, the centrifugal force acting on the rotor blade can be transmitted to the integral centrifugal force support. As a result, it is possible to obtain a rotor hub structure which is simple and has a small number of parts and is lightweight and highly reliable as a structure having high strength and low waste.
[0069]
  In particular, the plurality of arm portions of the centrifugal force support are formed in a substantially U shape that opens radially inward in a plane perpendicular to the rotor rotation axis, and are arranged radially. Moreover, the centrifugal force support is made of a composite material including a fiber reinforcement, and at least a part of the fiber reinforcement extends over the plurality of arm portions and is arranged in a loop shape. Since such a fiber reinforcement is included, the centrifugal force transmitted from the rotor blade to the arm portion is efficiently transmitted to the other arm portion without being transmitted to the mast structure, and the centrifugal force applied to the rotor hub structure is A plurality of arm portions are integrally formed so as to form a closed loop, so that the centrifugal force support in a loop shape can be canceled out with high efficiency. Therefore, by making the centrifugal force support a highly efficient structure with respect to the centrifugal force load, the size and weight can be made as small as possible, and the strength reliability can be increased. In addition, since each arm portion is formed in a U-shape in a plane perpendicular to the rotor rotation axis, the centrifugal force support, which is a strength member, is disposed near the rotor rotation surface, and near the rotor rotation surface. It is easy to secure a mounting position of a damper to be disposed, specifically, a damper for damping the dragging motion of the rotor blade.
  Further, by arranging the first blade supporting bearing means in the vicinity of the rotor mast and on the inner side of the rotor mast, the shear force applied from the rotor blade can be directly transmitted from the first blade supporting bearing means to the rotor mast. As a result, the rotor mast mainly supports the shearing force, and the centrifugal force support can separate the load path as a structure that mainly supports the centrifugal force, thereby realizing a highly efficient rotor hub structure. . Therefore, the strength and reliability of the rotor hub structure can be improved, and the weight of the rotor hub structure can be reduced.
[0070]
Further, according to the present invention, each arm portion is formed in a substantially U-shape that smoothly curves, such as a semicircular shape, a semi-elliptical shape, and a parabolic shape, so that excessively high stress is locally applied to each arm portion. It can be prevented from occurring. In this way, the centrifugal force support can be optimized to a shape that is more efficient in terms of strength and further reduced in weight.
[0072]
According to the invention, the second blade supporting bearing means supports each rotor blade so as to be angularly displaceable around the same angular displacement center as the angular displacement center of the first blade supporting bearing means. The shear force in the rotational axis direction and the circumferential direction can be transmitted to the mast by the second blade supporting bearing means. In this way, the centrifugal force support body can have a highly efficient structure as a structure that mainly supports the centrifugal force. Further, the shear force can be transmitted to the mast by the first blade support bearing means, and the shear force can be transmitted to a plurality of transmission paths. The structure can be obtained, and the reliability can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotor hub structure 20 of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention, partially cut along a plane orthogonal to a rotor rotation axis L1.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a rotor hub structure 20 partially cut along a plane including a rotor rotation axis L1.
3 is a plan view showing a loop body 35. FIG.
4 is a plan view showing a main part of the loop body 35. FIG.
5 is a plan view showing a fiber loop 80. FIG.
6 is an exploded perspective view showing a loop body 35. FIG.
7 is a cross-sectional view taken along section line S7-S7 in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along section line S8-S8 in FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a part of a loop body 35A according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view seen from a section line S10-S10 in FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a hub 20D according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a frame body 25D of the hub 20D.
FIG. 13: Loop of frame body 25DbodyIt is a top view which shows 35D.
FIG. 14 is a plan view showing a frame body 25E of a hub 20E according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows a loop of the frame body 25E.bodyIt is a top view which shows 35E.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional rotor hub structure 1 using an elastomeric bearing.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing another conventional rotor hub structure 10 using an elastomeric bearing.
[Explanation of symbols]
  20, 20A, 20D, 20E Rotor hub structure
  22 Support structure
  23 Mast
  24 Rotor blade
  25, 25D, 25E frame body
  27 York
  35, 35A, 35D, 35E Loop body
  37 Arm
  41 Load transmission member
  45 Elastomeric bearing
  53 Spherical bearing
  80, 80A, 80D, 80E fiber loop

Claims (3)

複数のロータブレードが連結されるロータハブ構造体であって、
ロータ回転軸線に直交する面内において、半径方向内方に向けて開放する略U字形状に形成され、かつロータの回転軸線方向に見て放射状に配置される複数のアーム部を有し、各アーム部が半径方向内方側の端部で連なるように設けられ、少なくとも一部の繊維強化材が複数のアーム部にわたって延びてループ状に配置される繊維強化材を含む複合材によって、前記複数のアーム部が閉ループを成すように一体に形成されることでループ状となる遠心力支持体と、
各アーム部の半径方向内方側に設けられて各アーム部に支持される第1のブレード支持用軸受手段であり、ロータブレードの半径方向内方側端部に設けられるヨークを、フラップ、リードラグ、フェザリング方向の角変位をそれぞれ許容する状態で半径方向方側から支持し、弾性体と剛体とを積層して成るエラストメリック形の第1のブレード支持用軸受手段と、
原動機から回転力が伝達される筒状のロータマストとを含み、
第1のブレード支持用軸受手段は、ロータマストが配置される仮想筒状面付近かつ前記仮想筒状面よりも内方側に配置されることを特徴とする回転翼航空機のロータハブ構造体。
A rotor hub structure in which a plurality of rotor blades are connected,
In a plane orthogonal to the rotor rotation axis, each of the plurality of arm portions is formed in a substantially U shape that opens radially inward, and is arranged radially when viewed in the rotation axis direction of the rotor. By the composite material including the fiber reinforcement material, the arm portions are provided so as to be continuous at the radially inner end, and at least some of the fiber reinforcement materials extend over the plurality of arm portions and are arranged in a loop shape. A centrifugal force support that forms a loop by integrally forming the arm portion of the
A first blade supporting bearing means provided on the radially inner side of each arm portion and supported by each arm portion, and a yoke provided on the radially inner end portion of the rotor blade as a flap, a lead lug , supported from the radially inward side in a state that allows the angular displacement of the feathering direction, a first blade support bearing means elastomeric shaped formed by laminating an elastic member and a rigid body,
A cylindrical rotor mast to which rotational force is transmitted from the prime mover,
A rotor hub structure for a rotary wing aircraft, characterized in that the first blade support bearing means is disposed in the vicinity of the virtual cylindrical surface where the rotor mast is disposed and inward of the virtual cylindrical surface.
各アーム部は、滑らかに湾曲する略U字形状であることを特徴とする請求項1に記載の回転翼航空機のロータハブ構造体。  2. The rotor hub structure for a rotary wing aircraft according to claim 1, wherein each arm portion has a substantially U shape that is smoothly curved. 3. 第1のブレード支持用軸受手段の角変位中心と同一の角変位中心まわりに角変位自在に各ロータブレードを支持し、各ロータブレードから加わるロータ回転軸線方向および周方向のせん断力をマストに伝達するための第2のブレード支持用軸受手段をさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の回転翼航空機のロータハブ構造体。  The rotor blades are supported so as to be angularly displaceable around the same angular displacement center as the angular displacement center of the first blade support bearing means, and the shearing force in the rotor rotational axis direction and circumferential direction applied from each rotor blade is transmitted to the mast. 3. The rotor hub structure for a rotary wing aircraft according to claim 1, further comprising second blade supporting bearing means for performing the operation.
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