JP2007284054A - 複数の電気機械式アクチュエータを含む飛行機用着陸装置およびその試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電気機械式操舵アクチュエータを含む飛行機用着陸装置の操舵制御性を改善すると共に、新たな使用可能性を提供する。
【解決手段】飛行機用着陸装置が操舵可能底部４、５と、操舵指令に応答して操舵可能底部を旋回させるようにされた操舵部材とを含む。操舵部材は、各々が少なくとも一個の主電気モータ１６を備える複数の電気機械式操舵アクチュエータ１０を具備し、アクチュエータは、その全てが同時に操舵可能底部と協働することを可能にするように配設され、アクチュエータの各々は、該アクチュエータが操舵可能底部と連結されて主電気モータが操舵可能底部の旋回を引き起こすようにされた連結状態、又はアクチュエータが操舵可能底部から連結解除されて主電気モータが操舵可能底部から遮断された連結解除状態のいずれかの状態にアクチュエータを選択的に置くための制御可能な連結手段を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電気機械式操舵アクチュエータを含む飛行機用着陸装置に関する。

操舵可能な底部と、操舵指令に応答して前記操舵可能底部を旋回させ得る操舵部材とを含む飛行機用着陸装置が知られている。

操舵部材は多くの場合、前記操舵可能底部に対して作用する一個以上のアクチュエータを含む。たとえば、ラック（歯棹）を用いる他の形式の操舵部材が知られている。

艦載式飛行機の分野においては、着陸装置の操舵可能底部に固定された歯付きリングと協働する油圧モータを備えたアクチュエータを含む操舵部材を使用することが知られている。

また、軽飛行機の分野においては、着陸装置の操舵可能底部に固定された歯付きリングと協働する電気モータを備えたアクチュエータを含む操舵部材を使用することが知られている。

しかし、もしアクチュエータ部材が故障すると、操舵に関する命令は完全に失われると共に、当該飛行機は、自身のエンジンによる差動ブレーキ又は非対称的推力による以外の自身の制御下で該飛行機を導くことができなくなる。

米国特許第２９０６１４３号明細書

本発明は、操舵制御性を改善すると共に、新たな使用可能性を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、操舵可能底部と、操舵指令に応答して前記操舵可能底部を旋回させるようにされた操舵部材とを含む飛行機用着陸装置を提供する。本発明に依れば、前記操舵部材は、各々が少なくとも一個の主電気モータを備える複数の電気機械式操舵アクチュエータを具備し、
前記各アクチュエータは、前記操舵可能底部を操舵するために該アクチュエータの全てが前記操舵可能底部と同時に協働することを可能にするように前記着陸装置に配設され、
前記電気機械式操舵アクチュエータの各々は、該アクチュエータを選択的に以下の状態、即ち、
・該アクチュエータが前記操舵可能底部と連結された連結状態であって、該アクチュエータの前記主電気モータが前記操舵可能底部の旋回を引き起こすようにされた連結状態、又は、
・該アクチュエータが前記操舵可能底部から連結解除された連結解除状態であって、該アクチュエータの前記主電気モータが前記操舵可能底部から遮断された連結解除状態、
のいずれかの状態に置くための制御可能な連結手段を含む。

故に、前記アクチュエータの内の一つのアクチュエータが機能停止しても、それは連結解除されて、作動するアクチュエータにより操舵は依然として提供され得る。

その場合に飛行機は、空港において予備のアクチュエータが利用可能でなくとも、その空港からの離陸が許容され得ることから、飛行機の稼動を容易にすることが促進される。

本発明は、添付図面を参照した以下の説明に鑑みれば更に良好に理解され得る。

図１および図２を参照して本発明の特定実施例に依り説明すると、示された着陸装置はシリンダとも称される主取付部材１を備え、該主取付部材内には縦軸線Ｚ１の回りで旋回すべく旋回可能管体２が取付けられている。嵌合伸縮式の緩衝器３が旋回可能管体２の内側に延在する。緩衝器３の底部は管体２から突出し、且つ、該底部は車輪５を支える車軸４を担持している。鋏状リンク機構６が、管体２と緩衝器３との間に延在して、管体２が緩衝器３と共に旋回することを制約する一方、該緩衝器が軸線Ｚ１に沿って主取付部材１内へ自由に短縮することを許容する。

管体２は、その底端部に、ストラット１内のハウジング８内に受容された（図３に示された）歯付きリング７であって縦溝９により旋回可能管体２と共に旋回するように拘束された歯付きリング７を保持している。

本発明において着陸装置は、２台のモジュール式の電気機械式操舵アクチュエータ１０を備えており、前記電気機械式操舵アクチュエータ１０は、歯付きリング７と協働して管体２を旋回させ、その結果鋏状リンク機構６を介して車輪５を旋回するように構成されている。この例における電気機械式操舵アクチュエータ１０は個別モジュールを形成し、これら個別モジュールは、他のどんな電気機械式操舵アクチュエータ又は着陸装置の他のどんな構造部分も取り外すことを必要とせずに、容易に取り外されるように主取付部材１の対応するハウジング８に対して装着されている。

図３を参照すると歯付きリング７は、電気機械式操舵アクチュエータからの出力ピニオン１１により噛み合わされ、前記出力ピニオンは、着陸装置の軸線Ｚ１に対して平行な軸線Ｚ２の回りで電気機械式操舵アクチュエータ１０に対して旋回するように取付けられている。ピニオン１１は、以下に詳述される如き制御可能な連結部材１００を介して駆動器１２に対して接続されている。駆動器１２は、特許文献１に示された形式の変速機であって、僅かに多い個数で配備されたリング１７の対向する歯部と協働する歯部を自身の外側面上に有する変形可能な環状壁１８を有する形式の変速機１４の出力部材１３に固定されている。出力部材１３の歯部とリング１７の歯部との間の協働は、変速機１４の入力部材１５からの推力の下で環状壁１８を変形させることにより確実にされる。この例においてリング１７は電気機械式操舵アクチュエータ１０のハウジング８の一部を形成することに注意すべきである。前記変速機の残部は従来的なものであることから、本発明の主題の一部を構成するものでない。

変速機１４の入力部材１５は、主電気モータ１６により回転される。故に、連結部材１００が主電気モータ１６と出力ピニオン１１との間の機械的連結を確立することを前提とするなら、主電気モータ１６の制御された回転は、変速機１４を介してピニオン１１を回転させることにより歯付きリング７を回転させる。

以下においては、連結部材１００が詳述される。出力ピニオン１１は、駆動器１２に支持されて自由に回転するように取付けられている。連結部材１００は、（図３で示される）噛合位置と（図７で視認可能な）解放位置との間で駆動器１２に対して軸方向に移動可能な噛み合いクラッチ２１を含み、前記噛合位置では、クラッチ２１は、出力ピニオン１１と駆動器１２とを拘束してそれらを一体的に回転させるように前記出力ピニオン１１と駆動器１２との間に延在し、前記解放位置では、クラッチ２１は、出力ピニオン１１が駆動器１２に対して自由に回転する様に出力ピニオン１１を解放する。

故に、クラッチ２１が噛合位置に在るとき、主電気モータ１６は、電気機械式操舵アクチュエータが歯付きリング７に対して連結され且つ着陸装置の車輪を操舵し得るように出力ピニオン１１に対して機械的に接続され、これに対してクラッチ２１が前記解放位置に在るとき、主電気モータ１６は、電気機械式操舵アクチュエータがもはや歯付きリング７に対して連結されないで着陸装置の車輪をもはや操舵できないように、出力ピニオン１１に対して機械的に接続されない。

図４において理解され得るようにクラッチ２１および出力ピニオン１１は、クラッチ２１が前記噛合位置に在るときに該クラッチ２１が拘束されて出力ピニオン１１と共に回転するように、相補的縦溝２３を備える。更に、図５において詳細に見られるようにクラッチ２１は、該クラッチ２１に対して固定されたフィンガ２４によって駆動器１２と共に回転すべく拘束され、前記フィンガ２４は、駆動器１２の壁部に形成された長円形スロット２５を貫通して延びて前記壁部の中心キャビティ内へ出現している。

図５において理解され得るようにフィンガ２４の端部は、連結部材１００の制御ロッド２０の端部に形成された溝２６に受容され、前記ロッド２０は軸線Ｚ２に沿って駆動器１２の中心オリフィス内に延在する。溝２６の側面上には、摺動ワッシャ２７が配置されている。制御ロッド２０の軸方向の変位は、クラッチ２１を対応する様態で軸方向に移動させる。

制御ロッド２０は、制御ホィール２９に対し一方向又は他方向に駆動力を付与すべく配置された補助電気モータ２８により軸方向に移動され、前記制御ホィール２９は、電気機械式操舵アクチュエータにおいて軸線Ｚ２の回りで回転するべく取付けられ、また制御ロッド２０における相補的ねじと協働するねじ山付き端部３０を有する。制御ホィール２９と制御ロッド２０との間においてこの様に構成された螺旋接続は、補助電気モータ２８の回転が制御ロッド２０の上下動を引き起こしてクラッチ２１を上下動させることを可能にする。制御ロッド２０は、アクチュエータの本体における相補的縦溝と協働する縦溝３１によって回転が防止される。

図６において理解され得るようにクラッチ２１が解放位置に在るとき、前記長円形スロットはもはやフィンガ２４の幅に合致しないが、長円形スロットは、フィンガ２４及び従ってクラッチ２１が駆動器１２に対する少量の自由度を有するように僅かに幅広であり、従ってクラッチ２１が前記噛合位置へ復帰したときに縦溝２３の噛合を容易にする。

連結部材１００の状態を決定するために、インディケータ・ニードル４０が制御ロッド２０の端部に固定され、該ニードル４０は線形可変差動変圧器（LVDT）形式の誘導型位置センサ４１のコアを形成し、前記センサからの出力信号は、ニードル４０の、故にクラッチ２１の軸方向位置に依存して変化し、その結果クラッチ２１が噛合位置に在るのか解放位置に在るのかを検出することを可能にする。

クラッチ２１が解放位置に在るとき、主電気モータ１６の故意又は偶発的回転は、時宜を得ない噛合には帰着し得ないことから、前記解放状態は安定的状態であることに注意すべきである。同様に、クラッチ２１が前記噛合位置に在るとき、電気モータ１６の意図的又は偶発的回転は時宜を得ない解放には帰着し得ないことから、噛合状態も安定的状態である。

もしクラッチ２１上の縦溝の端部が出力ピニオン１１上の縦溝の端部と整列して延在するなら、困難性が噛合の間において生ずる。縦溝の損傷を回避するために、縦溝の対向する端部に過剰圧力が付与されるのを回避すべくモータ２８を迅速に停止することが適切である。

その場合、モータ２８は出力ピニオン１１からクラッチ２１を分離するために反転されるとともに、出力ピニオン１１は他の電気機械式操舵アクチュエータを用いて回転せしめられ、このとき他の電気機械式操舵アクチュエータは歯付きリング７を回転させることにより解放されたアクチュエータの出力ピニオン１１を回転させる。こうしてクラッチ２１の縦溝は出力ピニオン１１の縦溝との整列から外されて、クラッチ２１が出力ピニオン１１内へ容易に入り込むことを可能にする。

図８に示された変形例において、制御ロッド２０はクラッチ２１に対して軸方向に直接的に接続されてはいない。ロッド２０は、該ロッド２０が短縮され得る様に軸方向において相互に対して移動可能である２つの要素２０Ａおよび２０Ｂに細分されている。この目的のために要素２０Ｂは、要素２０Ａにおけるスロット内に係合するピン２０Cと、要素２０Ａおよび２０Ｂを離間位置に維持するスプリング２０Dとを含んでいる。

この例においてアクチュエータは、クラッチ２１が解放位置にある状態で示されている。

噛合いの間において、モータ２８の回転は制御ホィール２９の旋回を引き起こし、その結果制御ロッド２０およびクラッチ２１の軸方向の移動を引き起こす。もしクラッチ２１の縦溝が出力ピニオン１１の縦溝と整列しているなら、クラッチ２１は出力ピニオン１１に噛合うことができない。クラッチ２１および要素２０Ｂの軸方向の移動は妨げられ、このことはセンサ４１により容易に識別可能である一方、要素２０Ａは回転するモータ２８からの駆動力を受けて軸方向に移動し続ける。

スプリング２０Dは、要素２０Ａと２０Ｂとの間におけるこの軸方向の移動の差を吸収する役割を果たすと共に、前記縦溝の各端部を打撃し又はそれらを損傷さえすることがある大きな圧力が前記端部に付与されることを防ぐ。

この状況においては、出力ピニオン１１からクラッチ２１を分離すべくモータ２８を他方向に回転させ、次に解放されたアクチュエータの出力ピニオン１１を歯付きリング７の回転によって回転させる他の電気機械式操舵アクチュエータを用いることによって出力ピニオン１１を僅かに回転させれば十分である。こうして、クラッチ２１上の縦溝および出力ピニオン１１上の縦溝はもはや整列しておらず、クラッチ２１は容易に出力ピニオン１１内へ入り込むことができる。

斯かる電気機械式操舵アクチュエータの使用は以下の幾つかの利点を提供する。
・通常動作において、両方の電気機械式操舵アクチュエータは並行して作動することにより、操舵命令に対するかなり大きい応答速度が与えられる。
・もし電気機械式操舵アクチュエータ１０の一方が機能停止したとしても、そのアクチュエータは連結解除され、その結果故障した電気機械式操舵アクチュエータ自体の回転が妨げられた場合における管体２の位置の固定化を防ぐことを可能にする。斯かる状況下において、電気機械式操舵アクチュエータの各々が操舵の制御に関してはそのままで十分に強力であるとすると、少し不十分な操舵性能の負担はあるとしても、正常な方の電気機械式操舵アクチュエータを用いて操舵は提供され続けることが可能である。
・連結解除を行う機能が、着陸装置が拡開された後であるが着陸の前に、電気機械式操舵アクチュエータの試験を可能にする。電気機械式操舵アクチュエータの各々のモータを試験するためには、連結解除の実行を開始してから対応する主電気モータを回転させれば十分である。前記モータは、それがもはや歯付きリング７に接続されていないとすると、低電流が供給される間に容易に回転するにちがいない。次に、連結部材を試験するためには、連結を開始し、且つ、前記モータを回転させるためには、連結されたモータから予測された抵抗に対応した相当に大きな電流を該モータが必要とすることを確認すれば十分である。
・連結解除を行う前記機能は、大きな減速比が使用可能であり、前記大きな減速比は、より小型のモータの使用を可能にする利点を提供するが、アクチュエータを不可逆性にする。また不可逆性に対して通常的に付随する一切の不利益であってアクチュエータの一方が故障した場合に操舵制御システム全体が遮断されるリスクを引き起こす不利益は、連結解除を達成する可能性の故にこの構成において克服される。その場合には、飛行機が牽引されている間において電気機械式操舵アクチュエータを損傷することなく連結解除が行われ得る様に、地上の作業員が連結解除を達成することを可能にする対策が取られることが有利である。
・本発明の電気機械式操舵アクチュエータの配備は、ライン交換可能ユニット（LRU）形式の保守であって、どの電気機械式操舵アクチュエータが障害的であるかを特定する段階と、次に障害的な電気機械式操舵アクチュエータのみを新たな電気機械式操舵アクチュエータと交換する段階とから成る保守の実現を可能にする。この構成においては、他方の電気機械式操舵アクチュエータ又は着陸装置の他の構造部分の解体を必要とせずに、種々の電気ケーブルを抜き、当該電気機械式操舵アクチュエータを締結しているねじを外し、当該電気機械式操舵アクチュエータを着陸装置から半径方向に離間移動させれば十分である。
・電気機械式操舵アクチュエータが歯付きリング７と協働する様態が与えられたなら、電気機械式操舵アクチュエータは、この構成において、その角度的ストロークに関する一切の制限なしに前記底部を３６０°に亙り操舵することを可能にする。

図３において理解される本発明の特定の様相では、主取付部材１の底部におけるハウジング８は、旋回可能管体２に対する軸受も形成するカバー５０により閉じられている。この配置は、歯付きリング７に対する障害物のないアクセスを可能にすると共に、歯付きリング７の旋回可能管体２からの分離を可能にし、したがって歯付きリングの交換を可能にする。またこの配置は、前記軸受と整列される旋回可能管体の直径を縦溝９の外径より僅かに大きい値に制限することを可能にし、その結果旋回可能管体の形状を単純にすることを可能にする。

本発明は前記記述に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項により限定される範囲内に収まる一切の変形例を包含する。

特に、２つの電気機械式操舵アクチュエータを備えた着陸装置が示されたが、前記着陸装置に対して更に多数のモジュール式電気機械式操舵アクチュエータを備えることが可能である。故に前記モジュール式電気機械式操舵アクチュエータは、該アクチュエータを２個使用すればＡ３２０型の飛行機の要求内容に対して十分である様な寸法設定が可能である一方、たとえばＡ３４０又はＡ３８０型などの大型の飛行機に対しては、更に高レベルの操舵トルクを供与できるように同一形式の但し更に多数の電気機械式操舵アクチュエータの使用を継続することを可能にする。

最後に、本発明の電気機械式操舵アクチュエータの好適な配置構成は、モジュール式形態のアクチュエータであって着陸装置に対して着脱自在に装着されるアクチュエータであるが、本発明は、当該着陸装置に一体化された本発明の電気機械式操舵アクチュエータを有する着陸装置も包含する。

本発明の電気機械式操舵アクチュエータを備えた着陸装置の底部の概略図である。 図１の着陸装置の平面図である。 緩衝器は取り外され且つ連結部材はその連結位置で示される図２のIII-III線に沿う電気機械式操舵アクチュエータの断面図である。 図３のIV-IV線に沿う部分的断面図である。 連結状態における前記連結部材の一部を示す図３のV-V線に沿う断面図である。 図７のVI-VI線に沿う断面図である。 連結解除状態に在る前記連結部材を示す図３と同様の断面図である。 変更実施例を示す図３と同様の断面図である。

符号の説明

１ 主取付部材
２ 旋回可能管体
４ 車軸
５ 車輪
７ 歯付きリング
１０ 電気機械式操舵アクチュエータ
１１ 出力ピニオン
１４ 変速機
１６ 主電気モータ
２０ 制御ロッド
２１ クラッチ
１００ 連結部材

Claims (9)

1. 操舵可能底部（４、５）と、操舵指令に応答して前記操舵可能底部を旋回させ得る操舵部材とを含む飛行機用着陸装置において、
   前記操舵部材は、各々が少なくとも一個の主電気モータ（１６）を備える複数の電気機械式操舵アクチュエータ（１０）を具備し、
   前記複数の電気機械式操舵アクチュエータは、前記操舵可能底部を操舵するために該アクチュエータの全てが前記操舵可能底部と同時に協働することを可能にするように前記着陸装置に配設され、
   前記電気機械式操舵アクチュエータの各々は、該アクチュエータを選択的に以下の状態、すなわち、
   該アクチュエータが前記操舵可能底部と連結された連結状態であって、該アクチュエータの前記主電気モータが前記操舵可能底部の旋回を引き起こすようにされた連結状態、又は、
   該アクチュエータが前記操舵可能底部から連結解除された連結解除状態であって、該アクチュエータの前記主電気モータが前記操舵可能底部から遮断される連結解除状態、
   のいずれかの状態に置くための制御可能な連結手段を含むことを特徴とする、飛行機用着陸装置。
2. 前記電気機械式操舵アクチュエータ（１０）の各々は、該アクチュエータが前記連結状態に在るとき、結合された前記主電気モータ（１６）により回転される出力ピニオン（１１）を含み、
   前記電気機械式操舵アクチュエータの全ての出力ピニオンは、該着陸装置の前記操舵可能底部に固定された共通の歯付きリング（７）と協働する、請求項１に記載の着陸装置。
3. 前記連結手段は、前記出力ピニオン（１１）と前記主電気モータ（１６）との間の回転式の機械的接続を確立又は遮断するように配置構成される、請求項２に記載の着陸装置。
4. 各電気機械式操舵アクチュエータは前記主電気モータ（１６）と前記出力ピニオン（１１）との間に配設された変速機（１４）を含み、前記連結手段は前記出力ピニオン（１１）と前記変速機（１４）の出力部材との間に配設される、請求項３に記載の着陸装置。
5. 前記変速機は変形可能な環状壁（１８）を有する形式のものである、請求項４に記載の着陸装置。
6. 前記電気機械式操舵アクチュエータの各々はモジュール式であり且つ前記着陸装置に対して分離可能に装着可能である、請求項１に記載の着陸装置。
7. 前記電気機械式操舵アクチュエータは、前記着陸装置に配設されると共に、他の電気機械式操舵アクチュエータ又は前記着陸装置の構造部分を取り外さずに一つの電気機械式操舵アクチュエータを取り外すことを可能にする様態で配置されている、請求項６に記載の着陸装置。
8. 前記電気機械式操舵アクチュエータの内の一つの電気機械式操舵アクチュエータは連結解除状態に置かれ、且つ、前記一つの電気機械式操舵アクチュエータの主電気モータ（１６）は、僅かの電流を引き出し乍ら該モータが回転することを確認するために給電される、請求項１に記載の着陸装置を試験する方法。
9. 前記着陸装置が飛行機に取付けられて実施される請求項８に記載の方法。

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