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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5872284
(24)【登録日】2016年1月22日
(45)【発行日】2016年3月1日
(54)【発明の名称】ディスクローター引き込みシステム
(51)【国際特許分類】
B64C 27/30 20060101AFI20160216BHJP
B64C 27/473 20060101ALI20160216BHJP
【ＦＩ】
B64C27/30
B64C27/473
【請求項の数】12
【外国語出願】
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2011-288557(P2011-288557)
(22)【出願日】2011年12月28日
(65)【公開番号】特開2012-180083(P2012-180083A)
(43)【公開日】2012年9月20日
【審査請求日】2014年10月23日
(31)【優先権主張番号】13/037,205
(32)【優先日】2011年2月28日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100109726
【弁理士】
【氏名又は名称】園田 吉隆
(74)【代理人】
【識別番号】100101199
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義教
(72)【発明者】
【氏名】ポドガルスキー， ダニエル マイケル
【審査官】
志水 裕司
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／０１５０７１７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許第０３２４９１６０（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０２７１３３９３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０３０６５９３８（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／０２３０８９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００５／０２８５４０６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００１−１３２６１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０７５８１９２６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
米国特許第０３８１４３５１（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０３５０１２４８（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０１９２２８６６（ＵＳ，Ａ）
【文献】
仏国特許出願公開第０２９６０８２７（ＦＲ，Ａ１）
【文献】
特表２００９−５２１３５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６４Ｃ ３／５６
Ｂ６４Ｃ １１／２８
Ｂ６４Ｃ ２７／２２
Ｂ６４Ｃ ２７／３０
Ｂ６４Ｃ ２７／４６−２７／４７３
Ｆ０３Ｄ １／００− １／０２
Ｆ０３Ｄ １／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディスクローターブレード引き込みシステムであって、
油圧シリンダを組み込み、且つスクリュースレッドを有するメインブレードスパーと、
前記メインブレードスパー内部で同心円状に支えられ、且つ中間スパーに接続された外側端部及び前記油圧シリンダ内で往復運動を受け止める油圧ピストンを有するボールナットを動作可能に支えるボールスクリューと、
前記ボールスクリューに動作可能に係合する第一ギヤ式アクチュエータと、
前記メインブレードスパーのスクリュースレッドに動作可能に係合する第二ギヤ式アクチュエータと、
前記油圧シリンダの外側端部に接続された油圧作動油アキュムレータと、
前記第一及び第二のギヤ式アクチュエータの作動用の制御装置と
を含むディスクローターブレード引き込みシステム。
油圧シリンダを組み込み、且つスクリュースレッドを有するメインブレードスパーと、
前記メインブレードスパー内部で同心円状に支えられ、且つ中間スパーに接続された外側端部及び前記油圧シリンダ内で往復運動を受け止める油圧ピストンを有するボールナットを動作可能に支えるボールスクリューと、
前記ボールスクリューに動作可能に係合する第一ギヤ式アクチュエータと、
前記メインブレードスパーのスクリュースレッドに動作可能に係合する第二ギヤ式アクチュエータと、
前記油圧シリンダの外側端部に接続された油圧作動油アキュムレータと、
前記第一及び第二のギヤ式アクチュエータの作動用の制御装置と
を含むディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項2】
前記メインブレードスパーに同心円状に係合するピッチ制御アセンブリをさらに含む、請求項１に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項3】
前記ピッチ制御アセンブリが前記メインブレードスパーのボールスプラインの溝に係合するボールスリーブを含む、請求項２に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項4】
前記ピッチ制御アセンブリが、ローターハブによって支えられているカラー内で回転するように装着されている、請求項２又は３に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項5】
前記中間スパーが少なくとも１つのアウターエアロパネルを支持する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項6】
前記中間スパーの外側端部がチップエアロパネルに接続され、前記チップエアロパネルは引き込み時にミッドエアロパネル内へ伸縮自在に受け入れ可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項7】
前記ミッドエアロパネルが前記メインブレードスパーによって支持されているルートエアロパネル内に引き込み可能で、前記ルートエアロパネルがディスクフェアリングに引き込み可能である、請求項６に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項8】
前記アキュムレータ及び油圧シリンダの間にあるチェックバルブと、
前記アキュムレータ及び油圧シリンダの間にある圧力開放バルブと、
前記油圧シリンダに前記圧力開放バルブを選択的に接続する電磁バルブであって、前記制御装置に反応する前記電磁バルブと
を組み込んだ液体マニホールドをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
前記アキュムレータ及び油圧シリンダの間にある圧力開放バルブと、
前記油圧シリンダに前記圧力開放バルブを選択的に接続する電磁バルブであって、前記制御装置に反応する前記電磁バルブと
を組み込んだ液体マニホールドをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスクローターブレード引き込みシステム。
【請求項9】
ディスクローターブレードを操作する方法であって、
複数のブレードを引き込む指令と、
各ブレードに対する
油圧作動油のフローがアキュムレータからチェックバルブを経由して流れるようにするための電磁バルブの設定と、
第一ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記第一ギヤ式アクチュエータに反応するボールスクリューの回転の利用、及びピストンヘッドに作用するアキュムレータからの加圧された油圧作動油の支援による、ボールナットに接続されたチップエアロパネルの、ミッドエアロパネル内への伸縮自在な引き込みと、
入れ子になったチップエアロパネルとミッドエアロパネルの、ルートエアロパネルへの引き込みと、
ボールスクリュー上のボールナットが引き込み限界に達した時点での前記第一ギヤ式アクチュエータからの電力の遮断と、
各ブレードの第二ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
ディスクフェアリングにメインブレードスパーを引き込む前記ルートエアロパネルを支えるメインブレードスパーのスレッドに作用する、第二ギヤ式アクチュエータによるさらなるナットの回転と
を含む方法。
複数のブレードを引き込む指令と、
各ブレードに対する
油圧作動油のフローがアキュムレータからチェックバルブを経由して流れるようにするための電磁バルブの設定と、
第一ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記第一ギヤ式アクチュエータに反応するボールスクリューの回転の利用、及びピストンヘッドに作用するアキュムレータからの加圧された油圧作動油の支援による、ボールナットに接続されたチップエアロパネルの、ミッドエアロパネル内への伸縮自在な引き込みと、
入れ子になったチップエアロパネルとミッドエアロパネルの、ルートエアロパネルへの引き込みと、
ボールスクリュー上のボールナットが引き込み限界に達した時点での前記第一ギヤ式アクチュエータからの電力の遮断と、
各ブレードの第二ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
ディスクフェアリングにメインブレードスパーを引き込む前記ルートエアロパネルを支えるメインブレードスパーのスレッドに作用する、第二ギヤ式アクチュエータによるさらなるナットの回転と
を含む方法。
【請求項10】
前記メインブレードスパーがボールスプラインを含み、前記さらなるナットの回転のステップが、
ボールスリーブアセンブリを経由するメインブレードスパーの引き込みと、
前記ボールスリーブアセンブリを回転するため各ボールスリーブアセンブリに接続されたピッチアーム経由の入力、及び前記メインブレードスパー及びブレードを回転する前記ボールスプラインによるボールスリーブアセンブリの係合による、各ブレードのピッチの制御
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
ボールスリーブアセンブリを経由するメインブレードスパーの引き込みと、
前記ボールスリーブアセンブリを回転するため各ボールスリーブアセンブリに接続されたピッチアーム経由の入力、及び前記メインブレードスパー及びブレードを回転する前記ボールスプラインによるボールスリーブアセンブリの係合による、各ブレードのピッチの制御
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
ブレードを伸展するコマンドと、
各ブレードに対する
前記さらなるナットを逆回転するための前記第二ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記ディスクフェアリングから前記ルートエアロパネルを延ばすための前記スレッドによる前記メインブレードスパーの伸展と、
前記ルートエアロパネルを完全に伸展した時点での、レギュレータによる油圧作動油のフローを調整するための電磁バルブの位置決めと、
前記ボールスクリューを逆回転するための前記第一ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記ルートエアロパネルからの前記入れ子になったチップパネル及びミッドパネルの伸展と、
前記ブレードに働く遠心力及び前記第一ギヤ式アクチュエータからの力による、前記アキュムレータへ油圧作動油を流し込む加圧と、
前記ボールナットの伸展限界に達した時点での、第一ギヤ式アクチュエータからの電力の遮断と
を含む、請求項９または１０に記載の方法。
各ブレードに対する
前記さらなるナットを逆回転するための前記第二ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記ディスクフェアリングから前記ルートエアロパネルを延ばすための前記スレッドによる前記メインブレードスパーの伸展と、
前記ルートエアロパネルを完全に伸展した時点での、レギュレータによる油圧作動油のフローを調整するための電磁バルブの位置決めと、
前記ボールスクリューを逆回転するための前記第一ギヤ式アクチュエータへの電力の供給と、
前記ルートエアロパネルからの前記入れ子になったチップパネル及びミッドパネルの伸展と、
前記ブレードに働く遠心力及び前記第一ギヤ式アクチュエータからの力による、前記アキュムレータへ油圧作動油を流し込む加圧と、
前記ボールナットの伸展限界に達した時点での、第一ギヤ式アクチュエータからの電力の遮断と
を含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第一ギヤ式アクチュエータから電力を遮断した時点でのモーターブレーキの作動をさらに含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は概して回転翼航空機に関し、より詳しくは、スクリュー及び油圧の作動を統合した二段階の引き込みシステムを使用する引き込み式ディスクローターシステムの実施形態に関する。
【背景技術】
【0002】
垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機であるヘリコプターの効率的な運行は、一般的に巡航速度によって制限を受けるが、この速度はローターの前進及び後退の臨界速度を超えることはできない。巡航には固定翼の揚力を利用するシステムが好ましいが、この要件を低減するために、二重反転ローター及び他のアプローチが利用されてきた。翼の支援による巡航飛行へ転換できるよう、ローターブレードを部分的に又は完全に引き込むことができるディスクローターシステムが提案されており、これにより高速化が可能になっている。既存の解決策及び発想は十分に開発されておらず、ローターブレードを引き込むためのワイヤーケーブル又はボールスクリューなどの単一の装置が使用されている。このような先行技術設計には、故障を防止するように設計された複雑な補助的安全機構が備わっていない、又は必要となることがある。ケーブル機構は、ローターブレードに加わる大きな遠心荷重を支えることができる比較的重いケーブルを必要とする。このケーブル機構はまた、ブレードの引き込みに要求される大きな力を実現するため、大型の巻き上げ機、ギヤ減速器及び遊び滑車を必要とする。ケーブルは負荷によって比較的大きな伸びの影響を受けるため、ブレードごとの引き込み位置を同期させることが困難になることがある。大きな遠心荷重を考慮に入れた場合、ボールスクリューのみを使用する装置は、ローターブレード内部に収めるためにはボールスクリューを十分に小さくすることが必要なため、信頼性が低下し又寿命が短くなることがある。ボールスクリューに電力を供給する装置が故障した場合、遠心力による負荷に対抗しうる十分に大きな制動力がないと、スクリューは引き戻される可能性がある。引き戻し力によって、単一のブレードが指令によらずに伸展することがあり、ローターの不均衡を引き起こす結果となる。ボールスクリューと同様の装置、専用油圧シリンダも、ローターブレード内部に収まるよう十分に小さくなければならない。これだけ小型であっても、５０００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）程度の油圧が有効でなければならない。柔軟性のあるアセンブリ内にこのような高い圧力を密封することは困難であろう。
【0003】
そのため、ローターブレードコード内部に収納できるコンパクトな配置を提供しつつ、ブレード引き込み同期の問題点及び指令によらない伸展動作を解消する、ディスクローター引き込みシステムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【0004】
一つの例示的実施形態では、油圧シリンダが組み込まれたメインブレードスパーを有し、且つスクリュースレッドを有するディスクローター引き込みシステムを提供する。ボールスクリューは、メインブレードスパー内部で同心円状に支えられており、油圧シリンダ内で往復運動を受け止める油圧ピストンと共に、中間スパーに接続された外側端部を有するボールナットを動作可能に支える。第一ギヤ式アクチュエータはボールスクリューに係合し、第二ギヤ式アクチュエータはメインブレードスパーのスクリュースレッドに係合する。加圧した油圧作動油を供給する油圧作動油アキュムレータは、油圧シリンダの外側端部に接続され、制御装置は第一及び第二ギヤ式アクチュエータを作動させる。
【0005】
ディスクローターは、複数のローターブレード用のディスクローターブレード引き込みシステムを使用し、各ブレードはチップエアロパネル、ミッドエアロパネル及びルートエアロパネルを有する。各ブレードは、油圧シリンダ及びスクリュースレッドを有するメインブレードスパーを組み込む。ボールスクリューは、メインブレードスパー内部で同心円状に支えられており、油圧シリンダ内で往復運動を受け止める油圧ピストンと共に、中間スパーに接続された外側端部を有するボールナットを動作可能に支える。第一ギヤ式アクチュエータはボールスクリューに係合し、第二ギヤ式アクチュエータはメインブレードスパーのスクリュースレッドに係合する。加圧した油圧作動油を供給する油圧作動油アキュムレータは、油圧シリンダの外側端部に接続され、制御装置はディスクローターの各ブレードに対して、第一及び第二ギヤ式アクチュエータを作動させる。
【0006】
ディスクローターブレード引き込みシステムの操作の実施形態は、複数のブレードの引き込みを指令することによって開始される。各ブレードに対して、油圧作動油のチェックバルブを経由するフローがアキュムレータから流れるように電磁バルブを設定する。ボールスクリューを回転し、ピストンヘッド上に作用するアキュムレータからの加圧された油圧作動油の支援により、ボールナットとピストンヘッドの双方に接続された中間スパーを用いてチップエアロパネルをミッドエアロパネルへ伸縮自在に引き込む第一ギヤ式アクチュエータに電力が供給される。入れ子になったチップエアロパネル及びミッドエアロパネルは次に、ルートエアロパネルに引き込まれる。ボールスクリュー上のボールナットの引き込み限界に達すると、ギヤ式アクチュエータから電力が遮断され、モーターブレーキが作動する。次に、メインブレードスパーをディスクフェアリングに引き込むため、ルートエアロパネルを支えるメイブレードスパー上のスレッドに係合するナットを回転する各ブレード用の第二ギヤ式アクチュエータに電力が供給される。
【0007】
他の例示的実施形態では、ディスクローターシステムであって、
複数のローターブレードと
チップエアロパネル、ミッドエアロパネル及びルートエアロパネルを有する各ブレードと
ローターハブによって支持される引き込みシステムを有し、ルートエアロパネルを支えるメインブレードスパーを組み込み、油圧シリンダを組み込んだ各ブレードと
スクリュースレッドを有するメインブレードスパーと
を備えたディスクローターシステムと；
ミッドエアロパネルを支える中間スパーに接続され、さらに油圧シリンダ内で往復運動を受け止める油圧ピストンに接続された外側端部を有するボールナットを動作可能に支えるメインブレードスパー内部で同心円状に支えられているボールスクリューと；
外側端部でチップエアロパネルに接続された中間スパーと；
ボールスクリューに動作可能に係合する第一ギヤ式アクチュエータと；
メインブレードスパースクリュースレッドに動作可能に係合する第二ギヤ式アクチュエータと；
油圧シリンダの外側端部に接続された油圧作動油アキュムレータと；
各ブレードに関連する第一及び第二ギヤ式アクチュエータを同時に作動させるための制御装置と；
ローターハブによって支持されるディスクフェアリングと、
を提供する。
【0008】
上記ディスクローターシステムでは、ピッチ制御アセンブリはメインブレードスパーと同心円状に係合する。
【0009】
上記ディスクローターシステムでは、ピッチ制御アセンブリはメインブレードスパーのボールスプラインの溝に係合するボールスリーブを含む。
【0010】
上記ディスクローターシステムでは、ピッチ制御アセンブリはローターハブによって支えられたカラー内で回転するように装着されている。
【0011】
上記ディスクローターシステムでは、引き込みが行われると、チップエアロパネルはミッドエアロパネル内へ伸縮自在に取り込み可能となる。
【0012】
上記ディスクローターシステムでは、ミッドエアロパネルはルートエアロパネル内に引き込み可能で、又ルートエアロパネルはディスクフェアリング内に引き込み可能である。
【0013】
上記ディスクローターシステムでは、各ブレードの引き込みシステムは、アキュムレータ及び油圧シリンダの間にあるチェックバルブと、アキュムレータ及び油圧シリンダの間にある圧力開放バルブと、又油圧シリンダに圧力開放バルブを選択的に接続するための電磁バルブと、制御装置に反応する電磁バルブを組み込んだ、液体マニホールドをさらに含む。
【0014】
上記ディスクローターシステムでは、各ブレード引き込みシステム用のアキュムレータ及び液体マニホールドは、ディスクフェアリング内のハブに装着された構造トレイ上に装着されている。
【0015】
検討された特徴、機能、及び利点は、本発明のさまざまな実施形態で個別に実現すること、又は以下の説明及び図面を参照して理解可能な他の実施形態のさらなる詳細と組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
本明細書に記載の実施形態は、複数のブレード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄ、３個の伸縮自在な部品を含む各ローターブレード、ルートエアロパネル１４ａ、ミッドエアロパネル１４ｂ及びアウターエアロパネル１４ｃを有するディスクローター１０に関して、図１Ａに示したようにシステムを実証する。ブレードパネルは、これ以降でさらに詳細に説明するように、ローターブレードの引き込みを分離された二段階で行う引き込み機構により、中央のディスクフェアリング１６に引き込まれる。例示的な実施形態では、４個のローターブレードが航空機の上の異なる高さ位置で対向する２つの対になるように、ブレード１２ａと１２ｃからなる第一の対はブレード１２ｂと１２ｄからなる第二の対の上方に装着され、図１Ａに示したローターの直径１３ｂの約４．５％に等しい距離１３ａ（図２Ｂに最もわかりやすく表示）だけ垂直に分離される。対向するブレード対は、これ以降でさらに詳細に説明するように、引き込み間隔に関してローター直径１３ｂの約６．８％に等しい距離１３ｃ（図２Ａに最もわかりやすく表示）だけ水平に分離される。二段階の引き込みシステムは、１本のブレードについて図１Ｂに模式的に示す。詳細な機構の実施形態はこれ以降に説明する。第一の引き込み段階は、メインブレードスパー２２内部で同心円状に支えられている高効率のボールスクリュー２４を駆動するギヤ式電動アクチュエータ２０を用いる補完的なプッシュプル動作で機能する。ボールスクリュー２４に載っているボールナット６０は、ボールスクリュー２４を伸縮自在に受け入れる中間スパー２６の内側端部と一体になったピストンヘッド６２に連結されている。ピストンヘッド６２は、メインブレードスパー２２に不可欠な油圧シリンダ５４内で支えられている。加圧した油圧作動油がアキュムレータ７４から油圧シリンダ５４に供給される。ギヤ式電動アクチュエータ２０の操作は、ピストンヘッド６２に作用する油圧が当該の内側の動きを補償しつつ、ボールナット６０をメインブレードスパー２２内に引き入れる。これ以降でさらに詳細に説明するように、チップエアロパネル１４ｃ（図１Ａに表示）は中間スパー２６の外側接続金具８０に接続され、ミッドエアロパネル１４ｂ（図１Ａに表示）は中間スパーによって支えられている。中間スパー２６のメインブレードスパー２２への引き込みは、これ以降でさらに詳細に説明するように、チップエアロパネル１４ｃを伸縮自在にミッドエアロパネル１４ｂへ、又ミッドエアロパネルを伸縮自在にルートエアロパネル１４ａへ引き入れる。
【0018】
第二の引き込み段階は、メインブレードスパー２２のＡＣＭＥスレッド３４に係合するＡＣＭＥナット３６を回転する第二ギヤ式電動アクチュエータ３０を使用する。ＡＣＭＥナットの回転により、ルートエアロパネル１４ｃ（伸縮自在に入れ子になったチップエアロパネル及びミッドエアロパネルを伴う）を引き込むメインブレードスパー２２をディスクフェアリング１６の中へ引き戻す。
【0019】
図２Ａ及び２Ｂに示すように、各ブレード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄに関して、ギヤ式電動アクチュエータ２０は、チップエアロパネル及びミッドエアロパネルを引き込むボールスクリュー２４を回転するメインブレードスパー２２に装着される。ボールスクリュー２４は、引き込み中にチタン製中間スパー２６内へ陥入する。既に説明したように、ボールスクリューはアキュムレータによって加圧された油圧システムと連係して動作し、これによってブレードのチップエアロパネル及びミッドエアロパネルを結合して押し込み、これ以降で図５Ａ及び５Ｂを参照してさらに詳細に説明するように、ボールスクリューを補強する。
【0020】
図２Ｂ、３Ａ及び３Ｂに示すように、各ブレード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄに対する第二の引き込み段階は、ローターハブ３２に装着された第二のギヤ式電動アクチュエータ３０によって作動するが、詳細については図４を参照して説明する。既に説明したように、第二の引き込み段階はメインスパー２２に加工されたＡＣＭＥスクリュースレッド３４と共に機能する。ＡＣＭＥナット３６（図８に示したように、又これ以降図８を参照してさらに詳細に説明する外部ブルギヤ３７を有する）は、メインブレードスパー２２及び連結されたルートエアロパネル１４ａを引き込み且つ保持するため、スクリュースレッド３４に係合する。
【0021】
図３Ａ及び３Ｂに示すように、ボールスプライン３８の溝はメインブレードスパー２２上を長手方向に延び、各ブレード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ又は１２ｄのピッチ制御を行うため、各メインブレードスパー２２の第二の機能を提供する。ボールスリーブアセンブリ４０は、インナーボールスリーブ４２及びアウターボールスリーブ４４と共にボールスプライン３８に係合し、ブレードの荷重をメインブレードスパーからスリーブアセンブリ４０の外径の周囲に適合するピッチベアリング９４及び９６に移すように働く。各ブレードに関して、ブレードピッチアーム５６は、ローラーピッチベアリング９４及び９６並びにローラー４７を有する遠心力保持ベアリング４６内で回転可能な、ボールスリーブアセンブリ４０のピッチリンク５８に接続されている。これにより、ピッチベアリング９４及び９６並びに保持ベアリング４６内で回転するボールスリーブアセンブリ４０内のボールスリーブ４２、４４と共にメインブレードスパー２２上でのボールスプライン３８の係合を利用して、任意の引き込み位置でのピッチ制御が可能になる。
【0022】
各ブレードに関して、メインブレードスパー２２及び関連するボールスリーブアセンブリ４０、ピッチベアリング９４及び９６は、図４に示すハブ３２の各ハブカラー４８に装着されている。ハブカラー４８は、フランジインターフェイス５２を経由して、下端で伝動機構５３（図１に表示）に接続されているローターシャフト５０によって支えられている。ローターシャフト５０はまた、上端にディスクフェアリング連結ブラケット５５を提供する。
【0023】
図５Ａ及び５Ｂでチップ部分の、図６Ａ及び６Ｂでルート部分の詳細を示すように、メインブレードスパー２２は多機能な構成要素である。スレッド引き込みＡＣＭＥスクリュー３４及び外表面上のスプライン３８の提供に加えて、スパーの内径によって作り出されるチャンバーは、第一段階の引き込みシステムに対して油圧シリンダとしての役割を果たす。図５Ａ及び５Ｂに示すように、ブレードが完全に伸展した状態で、ボールナット６０はボールスクリュー２４の上に載り、中間スパー２６の内側端部から延びるピストンヘッド６２に、結合用ボルト締めフランジを用いるハウジング６３と共に連結されている。メインブレードスパー２２の端部に挿入された油圧シリンダヘッド６４は油圧シリンダ５４を覆い、中間スパー２６が組み込まれている油圧シール６５を提供する。ここに示した実施形態では、ルートエアロパネル１４ａのルート鍛造物６８を介して連結されているポート６６を経由して導入された油圧作動油は、導管６９を介してシリンダヘッド６４とピストンヘッド６２との間の油圧シリンダの中へ流入する。図７に最もわかりやすく示したように、各油圧シリンダの油圧作動油はフレックスライン７２を経由してポート６６に接続されているバルブマニホールド７０を介して制御される。マニホールド７０に接続されたアキュムレータ７４は、動作圧で油圧作動油を蓄積する。
【0024】
図５Ａ及び５Ｂに戻ると、チップエアロパネル及びミッドエアロパネルに関しては、ギヤ式モーターアクチュエータ２０はボールスクリュー２４を回転し、油圧ピストンヘッド６２に連結された関連ボールナット６０を油圧シリンダ内に引き戻す。加圧された油圧作動油は、油圧シリンダの外側端部から内側端部へピストンヘッドの移動を促すブレードの引き込み動作中に、アキュムレータから排出される。外側端部でのボールスクリューの位置合わせは、ボールスクリュー上でメインブレードスパー内部に伸縮自在に組み込まれた中間スパー２６の内周に載った自動調心固定振れ止めスライダベアリング７８によって実現される。ブレード伸展中には、ブレードの遠心力並びにボールナット６０及び連結されたピストンヘッド６２を伸展させるためにボールスクリュー２４を駆動するギヤ式アクチュエータの力を利用して、導管６９、フレックスライン７２及びマニホールド７０を介して油圧作動油を押し戻すピストンヘッドによりアキュムレータ７４を再加圧する。
【0025】
図９のＡに示す伸展位置から、第一の引き込み段階は最初に、中間スパー２６上の外側接続金具８０に連結されたブレードチップエアロパネル１４ｃのみを、図９のＢに示すように伸縮自在にブレードミッドエアロパネル１４ｂに引き込むことによって、遠心荷重を分離する。ブレードの半径が小さくなりチップの荷重が低下したら、図９のＣに示すように、陥入したブレードチップエアロパネル１４ｃとミッドエアロパネル１４ｂをルートエアロパネル１４ａに引き込むステップがこれに続く。
【0026】
図７に示すように、マニホールド７０は電磁バルブ８２、フローを油圧シリンダへの一方向にする油圧チェックバルブ８４、及びアキュムレータを再加圧する手段を提供する油圧システム内のクロスフローのための圧力開放バルブ８６を組み込む。各マニホールドは、アキュムレータの初期並びに保守点検時の補充のための補充栓８３及び圧力ゲージ８５を含む。チェックバルブ８４を経由するフローに対して設定した電磁バルブ８２により、チェックバルブ８４はブレーキとして作用し、電動アクチュエータが故障した際に遠心力によってボールスクリューが引き戻されるのを防ぐ。圧力開放バルブ８６により、遠心力及びアクチュエータの電力は十分な圧力を発生させ、アキュムレータの圧力設定値に打ち勝って再加圧することができる。油圧ブレーキに加えて、例示的実施形態の各ブレードのギヤ式電動アクチュエータ２０は、油圧システムが故障した際の油圧ブレーキのバックアップとして機能する統合型モーターブレーキを組み込む。図面に示す代表的な実施形態では、風洞モデルの大きさにしたＷｉｔｔｅｎｓｔｅｉｎ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ社製ギヤ式アクチュエータ、部品番号ＴＰＭ‐００４Ｓ‐０２１Ｍ‐５ＰＢ１‐０５３Ｂ‐Ｗ１を、エンコーダ、温度センサー及びブレーキを含む３２０ボルトアクチュエータに対してギヤ比２１：１で使用する。図面に示す実施形態では、アキュムレータ７４、油圧マニホールド７０及び関連構成要素は、ディスクフェアリング１６内のハブ３２に装着された構造トレイ８７によって支持されている。
【0027】
引き込みの第二段階では、図６Ａ及び８に最もわかりやすく示したように、各ブレードに関して第二ギヤ式アクチュエータ３０はシャフト８８を介してピニオンギヤ９０に回転力を与え、これによりＡＣＭＥスクリュースレッド３４（ボールスリーブ４２によって係合するスプライン３８の溝を明瞭に表示するため、スパーの長さ部分のみを示す）に係合するＡＣＭＥナット３６上のブルギヤを駆動し、メインブレードスパー２２は図１０に示したブレードの反対方向に、ボールスリーブアセンブリ４０及びハブカラー４８を介して後退する。入れ子になったチップエアロパネル１４ｃ及びミッドエアロパネル１４ｂと共にルートエアロパネル１４ａをディスク１６に引き込むことに加えて、この構成は引き込みの第二段階でブレードを平衡させる。引き込みシステムの第二段階に対する代替的な実施形態では、ＡＣＭＥスクリューは、第一段階のボールスクリューと同様な方法でボールスプラインとの組み合わせによって機能する、さらに効率的なボールスクリューで置き換えられる。引き込みの第二段階が完了すると、第二ギヤ式アクチュエータ３０の統合型モーターブレーキが作動して、引き込み位置でのブレードの保持を支援する。
【0028】
本明細書に開示する例示的な実施形態では、スパー２２は金属及び炭素繊維複合材の積層構造である。スパーの外殻は金属で、ボールスプライン３８用の溝及び遮断されたＡＣＭＥスクリュー用のスレッド３４を提供する。ＡＣＭＥスクリュー３４は、本来的に摩擦がきわめて大きいため、負荷状態では引き戻すことができない。電動アクチュエータが故障した場合にはモーターブレーキは係合し、ＡＣＭＥスクリューは摩擦ブレーキとして作動してブレードを最終の位置に保持する。図１１に示すように、電子制御装置１００は、全ブレードのギヤ式アクチュエータ２０、３０に電力を供給し、過剰な温度を示す統合型温度センサー及びエンコーダー（又は代替的な実施形態での他のセンサー）からのセンサー入力、又は指令を出した位置と実際のエンコーダーの位置との差を利用して、アクチュエータの故障を検出することができる。制御装置１００は、ローターの不均衡を回避するため、算出したエンコーダーの位置で故障したユニットの位置を保持するため、残りのアクチュエータすべてに指令を出すことができる。制御装置１００はさらに、チェックバルブ８４を経由する油圧作動油の方向フロー制御のため、電磁バルブ８２を制御する。
【0029】
図５Ａ、５Ｂ、６Ａ及び６Ｂに戻ると、本実施形態は、油圧シリンダ用インナーシールを提供するメインブレードスパー２２のインナー端部に支えられたインナーボールスクリュー及びブレード保持ベアリングアセンブリ９２（図６Ａ及び６Ｂに最もわかりやすく表示）を使用する。さらに、ボールスリーブアセンブリ４０用のベアリング４６による回転支持は、インナーブレードピッチローラーベアリング９４及びアウターブレードピッチローラーベアリング９６によって補完されている。引き込みトルク停止カラー９８（図６Ａ及び６Ｂに表示）はブレード引き込み中のボールスクリューの過剰な回転を防止し、一方、伸展トルク停止カラー９９（図５Ａ及び５Ｂに表示）はブレードの伸展中のボールスクリューの過剰な回転を防止する。
【0030】
図１２Ａに示したように、ディスクローター引き込みシステムの操作は制御装置１００によって行われ、航空機の操縦士（又は無人航空機用の自動指令システム）によってブレード引き込みの指令（ステップ１２００）が出されると、制御装置はチェックバルブ８４を経由するフロー用にマニホールドアセンブリ７０の電磁バルブ８２を設定（ステップ１２０２）し、油圧作動油がアキュムレータから流れるようにし、各ブレードの第一ギヤ式アクチュエータ２０に電力を供給する（ステップ１２０４）。図９のＡ、Ｂ及びＣに関して既に説明したように、ギヤ式アクチュエータ２０に反応するボールスクリュー２４が回転し、ピストンヘッド６２上に作用するアキュムレータ７４からの加圧された油圧作動油の支援により、チップエアロパネル１４ｃはミッドエアロパネル１４ｂ内へ伸縮自在に引き込まれる（ステップ１２０６）。入れ子になったチップパネル及びミッドパネルは次にルートエアロパネル１４ａに引き込まれ（ステップ１２０８）、ボールナット６０の引き込み限界に達すると、制御装置はギヤ式アクチュエータ２０から電力を遮断し、モーターブレーキを作動させる（ステップ１２０９）。制御装置は次に各ブレードの第二ギヤ式アクチュエータに電力を供給する（ステップ１２１０）。第二ギヤ式アクチュエータ３０、シャフト８８、ピニオンギヤ９０及びブルギヤ３７／ＡＣＭＥナット３６が回転すると、ボールスリーブアセンブリ４０のボールスリーブ４２，４４を通るＡＣＭＥスレッド３４によって、メインブレードスパー２２がディスクフェアリング１６に引き込まれる（ステップ１２１２）。ブレードのピッチ制御は、ボールスリーブアセンブリを回転する各ボールスリーブアセンブリ４０上のピッチリンク５８を通るピッチアーム５６を介した入力によって常時実現することができ、ボールスプライン３８によるボールスリーブ４２及び４４の係合によって、メインブレードスパー及びブレードを回転する（ステップ１２１４）。ディスクへの引き込みの第二段階では、ブレードピッチを一定に保たなければならない。引き込みの過程ではアクチュエータ３０が引き戻されるのを回避するため、ブレードピッチは一定に保ち、ディスクフェアリング１６に入る際にはブレード間隔を維持しなければならない。引き込みの第二段階が完了すると、モーターブレーキが作動する。
【0031】
図１２Ｂでブレードの伸展に関して続けると、指令を出すと（ステップ１２１６）制御装置１００はモーターブレーキを解放し、各ブレーキの第二ギヤ式アクチュエータ３０に電力を供給する（ステップ１２１７）。第二ギヤ式アクチュエータ３０、シャフト８８、ピニオンギヤ９０及びブルギヤ３７／ＡＣＭＥナット３６が逆回転すると、ボールスリーブアセンブリ４０のボールスリーブ４２，４４を通るＡＣＭＥスレッド３４によって、ディスクフェアリング１６からルートエアロパネルを伸ばすようにメインブレードスパー２２が伸展する（ステップ１２１８）。ルートエアロパネルが完全に伸展すると、制御装置１００は電磁バルブ８２の位置を設定して圧力開放バルブ８６に油圧作動油を流し（ステップ１２２０）、モーターブレーキを解放して各ブレードの第二ギヤ式アクチュエータに電力を供給する（ステップ１２２２）。ギヤ式アクチュエータ２０に反応するボールスクリュー２６が逆回転すると、遠心力及び油圧作動油を加圧してアキュムレータ７４に流し込むギヤ式アクチュエータの力（ステップ１２２７）によって、入れ子になったチップパネル及びミッドパネルはルートエアロパネル１４ａから伸展され（ステップ１２２４）、又チップエアロパネル１４ｃはミッドエアロパネル１４ｂから伸縮自在に伸展される（ステップ１２２６）。ボールナット６０の伸展限界に達すると、ブレードは完全に伸展され、制御装置はギヤ式アクチュエータから電力を遮断し、モーターブレーキを作動させる（ステップ１２２８）。
【0032】
特許法の要求に従い、本発明のさまざまな実施形態について詳細に説明を行ったが、当業者は本明細書に開示した具体的な実施形態に対する変更及び代替を認識するものとする。以下の請求項に定義するように、このような変更は本発明の領域及び意図の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0033】
１０ ディスクローター１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ ブレード
１３ａ 距離
１３ｂ ローター直径
１３ｃ 距離
１４ａ ルートエアロパネル
１４ｂ ミッドエアロパネル
１４ｃ アウターエアロパネル、チップエアロパネル
１６ ディスクフェアリング
２０、３０ ギヤ式電動アクチュエータ
２２ メインブレードスパー
２４ ボールスクリュー
２６ 中間スパー
３２ ローターハブ
３４ ＡＣＭＥスクリュースレッド
３６ ＡＣＭＥナット
３７ 外部ブルギヤ
３８ ボールスプライン
４０ ボールスリーブアセンブリ
４２ インナーボールスリーブ
４４ アウターボールスリーブ
４６ 遠心力保持ベアリング
４７ ローラー
４８ ハブカラー
５０ ローターシャフト
５２ フランジインターフェイス
５３ 伝動機構
５４ 油圧シリンダ
５５ ディスクフェアリング連結ブランケット
５６ ブレードピッチアーム
５８ ピッチリンク
６０ ボールナット
６２ ピストンヘッド
６３ ハウジング
６４ 油圧シリンダヘッド
６５ 油圧シール
６６ ポート
６８ ルート鍛造物
６９ 導管
７０ バルブマニホールド
７２ フレックスライン
７４ アキュムレータ
７８ スライダベアリング
８２ 電磁バルブ
８３ 補充栓
８４ 油圧チェックバルブ
８５ 圧力ゲージ
８６ 圧力開放バルブ
８７ 構造トレイ
８８ シャフト
９０ ピニオンギヤ
９２ ブレード保持ベアリングアセンブリ
９４ インナーブレードピッチローラーベアリング
９６ アウターブレードピッチローラーベアリング
９８ 引き込みトルク停止カラー
９９ 伸展トルク停止カラー
１００ 電子制御装置