JP2001074077A - エネルギー吸収ブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 航空機のフラップなどのある翼表面の運動の
間の非対称故障状態を防止するように特に適合している
改良されたエネルギー吸収ブレーキ機構。 【解決手段】 ディスクブレーキの摩擦板表面間に垂直
力を作用させて垂直力に応じてシャフトに制動トルクを
発生させるための有限の運動範囲を有する移動可能部材
２５（ボールカム等）を含む機構２４と、表面間に作用
する垂直力を制限するために有限の運動範囲より大きく
ばね要素がたわむことができるように、予荷重を加えら
れたばね要素が動作可能に配置され、それによって、シ
ャフトとハウジングの間に伝達される制動トルクの大き
さが制限される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にエネルギー
吸収ブレーキの分野に関するものであり、より詳細に
は、翼表面が非対称に動作する場合に、航空機の不安定
な状態を制限するのに特に有用な改良されたエネルギー
吸収ブレーキに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現代の航空機は、主翼の形態を変更する
空気力学フラップ・システムを利用している。フラップ
は一般に機械的駆動装置によって作動し、前記機械的駆
動装置は回転軸を介して各々の主翼に連結される１つの
中央モータによって作動する。万一シャフトのブレーキ
がモータを一方のフラップに連結した場合には、他方の
フラップは軸系システムを逆駆動することができる。か
かる無拘束状態から保護するため、ブレーキ・システム
は各々の主翼に設けられている。フラップ間の非対称状
態を判断するため、およびブレーキを設定するソレノイ
ドを選択的に機械的作動させるために電気マイクロメー
タを使用することができる。別法として、フラップ駆動
装置に組み込まれた遠心力速度センサは、速度超過状態
の場合にブレーキを機械的に作動させることができる。
どちらにしても、一般にブレーキは突然急激にかかり、
熟慮した上でエネルギーを吸収するようにシャフトを弾
性的に作製していない場合、結果として生じる軸系シス
テムの急速な減速が、損傷を与える高トルクを引き起こ
す可能性がある。本発明は、制動トルクが本質的に制限
され、その結果外部軸系保護が必要とされない、改良さ
れたブレーキを提供する。

【０００３】ブレーキ・システムは従来技術で周知であ
る。米国特許第４，１２１，７９５号では、ソレノイド
が駆動シャフトにローラ妨害ブレーキ（ｒｏｌｌｅｒ−
ｊａｍｍｉｎｇ ｂｒａｋｅ）を作動させる非対称ブレ
ーキ機構が開示されている。しかしながら、クラッチ・
ブレーキが急激にかかる時、過度のシャフト・トルクを
制限するための手段がない。

【０００４】米国特許第４，６３３，９８４号には、ソ
レノイドが駆動シャフトにローラ妨害ブレーキを作動さ
せる他の非対称ブレーキ機構が開示されている。摩擦ク
ラッチおよび逓増伝導装置を介してはずみ車をシャフト
に結合することによって、中断の後のシャフトの無拘束
運動、およびブレーキが急激にかかる時に結果として生
じる過負荷が制限される。はずみ車の加速が無拘束シャ
フト速度および角変位を制限し、摩擦クラッチによって
シャフト制動の後のはずみ車の運動エネルギーの消散が
可能となる。

【０００５】米国特許第５，４８４，０４３号では、玉
／ランプ速度センサまたはソレノイドのうちのどちらか
が、駆動シャフトに摺動ジョー・ブレーキ（ｓｌｉｄｉ
ｎｇｊａｗ ｂｒａｋｅ）を作動させる非対称ブレーキ
機構が開示されている。ブレーキの歯付きリアクション
・プレートが、弾性ねじれ緩衝装置を介して搬送されて
制動衝撃トルクを制限する。

【０００６】米国特許第５，７４３，４９０号では、非
対称ブレーキを含む航空管制パネル作動システム（ｆｌ
ｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ ａｃｔｕａｔ
ｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）が開示されている。これらのブ
レーキは玉／スプラインを介して作用してジョー・タイ
プ・クラッチ（ｊａｗ−ｔｙｐｅ ｃｌｕｔｃｈ）に係
合するソレノイドからなり、前記ジョー・タイプ・クラ
ッチは申し立てによると衝撃荷重を低減または吸収する
ように構成されている。第１の機能の実行に加えて緩衝
装置として働くように玉／スプラインおよびジョー・ク
ラッチを構成することによって、別個の弾性緩衝装置を
不要にする。

【０００７】本発明者には周知であり、図１に概略的に
示されている（ただし特許文献には記載されていない）
この種の応用のための他の従来技術のブレーキ機構は、
一重ねのディスクからなるディスク・ブレーキを組み入
れており、前記一重ねのディスクは交互にスプライン嵌
合されてシャフトとともに回転し、または固定ハウジン
グ穴内で回転させられない。ディスクを軸方向に合わせ
て選択的に圧搾することによって制動作用が得られる。
回転スプライン・シャフトは玉／ランプ速度センサによ
ってユニット入力シャフトに結合され、前記玉／ランプ
速度センサでは各々の玉はブレーキ・シャフトの半径方
向溝付きフランジと入力シャフトフランジの合わせ円錐
形カム表面との間に保持される。フランジはカム・ラン
プの内径に玉を常に保持するばねによって予荷重を加え
られて互いに向かって移動する。シャフト速度が速い
と、遠心力によって玉がランプに沿って半径方向に外側
へ移動させられ、それによってフランジを個別に押し込
み、ディスク・ブレーキの積み重なりに軸方向の荷重を
かける。ブレーキが急激にかかりはじめるにつれて、玉
への転がり力は自己付勢し、ブレーキ・ディスクになお
いっそう大きな荷重をかけ、ブレーキの突然の急激なか
かりおよび結果として生じる関連する軸系の衝撃荷重を
引き起こす。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、エネルギ
ー吸収能力および衝撃荷重防止能力を有する改良された
ブレーキを供給することが一般に望ましい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】単に説明のためのもので
あり、限定的なものではない図２に示す開示の対応する
実施形態の部品、部分または表面を注釈的に参照する
と、本発明は、概して改良されたエネルギー吸収ブレー
キ５０を提供する。改良されたブレーキは、ハウジング
５１と、ハウジングに対して回転可能なシャフト２２
と、シャフトとともに回転するように配置された少なく
とも１つの第１の制動表面４４と、ハウジングに取り付
けられ、かつ第１の表面と向き合うように配置された少
なくとも１つの第２の制動表面４２と、垂直力に応じて
シャフトに制動トルクを生じさせるために前記制動表面
間に垂直力を作用させるための有限の運動範囲を有する
移動可能部材２５と、２つの制動表面および移動可能機
構と機械的に連続して配置された予荷重を加えられたば
ね要素３８とを広く備え、表面間に作用する垂直力を制
限するためにばね要素が部材２５の有限の運動範囲より
大きくたわむことができるように、予荷重を加えられた
ばね要素は動作可能に配置され、それによってシャフト
とハウジングの間に伝達される制動トルクの大きさは制
限される。

【００１０】好ましい実施形態では、部材の運動量はシ
ャフトの回転速度の関数である。部材の運動方向はシャ
フトの軸にほぼ平行である。機構は、シャフトとともに
回転運動するために取り付けられてはいるが、シャフト
の軸に対して半径方向に運動するために取り付けられて
いる複数の玉と、玉に働く遠心力が玉を駆り立てて半径
方向に外側へ移動させ、かつ移動可能部材をハウジング
に対して軸方向に移動させるように、それぞれの玉に係
合している複数の対応するカム表面とを含むことができ
る。ばね要素は第２の表面とハウジングの間に作用する
少なくとも１つの皿ばね５３を含むことができる。

【００１１】ソレノイド機構２３を電気的に作動させて
垂直力を作用させることができるように、ソレノイド機
構を、２つの表面と機械的に連続して配置し、かつ機械
式カム作動機構と平行に配置することができる。戻しば
ねは、ハウジングと、移動可能部材を駆り立てて垂直力
が低減される位置に向かって移動させる移動可能機構と
の間に作用することができる。

【００１２】したがって、本発明の一般目的は、改良さ
れたエネルギー吸収ブレーキ機構を提供することであ
る。

【００１３】他の目的は、特に航空機の応用分野に使用
するようになされたものであって、かつシャフトとハウ
ジングの間に伝達される制動トルクの大きさを制限す
る、改良されたエネルギー吸収ブレーキ機構を提供する
ことである。

【００１４】これらの目的、他の目的、および利点は、
上述および進行中の明文化された明細書、図面、添付の
特許請求の範囲から明らかとなろう。

【００１５】同じ参照符号がいくつかの図面の図を通し
て同じ構造要素、部分、表面を首尾一貫して識別するよ
うに意図されており、それ自体で、要素、部分、表面
を、明文化されている明細書全体によってさらに記述ま
たは説明することができ、この詳しい記述は前記明細書
の不可欠な部分である、ことを最初にはっきり理解され
たい。特に指示がない限り図面を、明細書とともに見る
ように（例えば、クロス・ハッチング、部品の配置、比
率、度合いなど）意図されており、かつ本発明の明文化
されている明細書全体のうちの一部分としてみなすよう
に意図されている。以下の記述で使われるように、用語
「横向きの」、「垂直な」、「左の」、「右の」、「上
へ」、「下へ」、ならびにそれらの形容詞的派生語およ
び副詞的派生語（例えば、「横向きに」、「右方向
に」、「上方向に」など）は、特定の図面が読み手と向
かい合うときに、単に例示の構造の方向を称するもので
ある。同様に、用語「内側へ」および「外側へ」は、概
して延長の軸すなわち回転軸を基準として表面の方向を
適宜称するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】さて図面、より詳細にはそれの図
１を参照して説明するが、従来技術のブレーキ機構全体
を符号２０で表す。このブレーキが、全体を符号２１で
表す横向きに延びた管状ハウジングを広く含むものとし
て示されている。全体を符号２２で表すシャフトが、ハ
ウジング内に動作可能に配置されている。全体を符号２
３で表すソレノイドが、シャフトの左縁端部を取り巻
き、ハウジング内に配置されている。全体を符号２４で
表すディスク・ブレーキ機構またはアセンブリが、ハウ
ジングに係合するいくつかの環状ディスク要素を有し、
シャフトを取り巻き全体を符号２５で表す移動可能部材
に係合する他のディスク要素を有する。いくつかを符号
２６で表す複数の玉が、移動可能部材に設けられた向か
い合う半径方向の溝４１ａとシャフトの半径方向のカム
表面３２ａとの間に捕捉されている。

【００１７】より詳細には、改良されたハウジングは、
シャフトｘ−ｘを有する横向きに延びた管状部材のよう
なものとして示されている。ハウジングは、ハウジング
から半径方向に内側へ延びる環状フランジ２９に、右方
向を向いている環状突き当たり面２８を有している。シ
ャフト受３０はハウジングとシャフトの間に動作可能に
配置されている。

【００１８】シャフト２２は、最も右方向にある大口径
部３１と、そこから半径方向に外側へ延びている中間フ
ランジ部３２と、そこから左方向へ延び、ハウジングの
穴に案内される左縁端部を有する小口径部３３とを連続
して有するものとして示されている。

【００１９】ソレノイドは、磁束伝導性フェライト・コ
ア３５内に配置されたコイル３４と、ソレノイドが励磁
された時、戻しばね３８の対向するバイアスに対してフ
ェライト・コアに向かって左方向へ選択的に引っ張られ
るようになされた電機子３６とを有するものとして示さ
れている。スラストシャフト受３９はソレノイドと移動
可能部材２５の間に作用するように配置されている。

【００２０】部材２５は、シャフトの中間部３３を取り
巻く横向きに延びた部分４０を有している特殊な形状を
した管状部材として示され、かつ右方向に外側へ延びた
フランジ部４１を有するものとして示されている。この
部材はシャフトに対して軸方向に摺動可能である。フラ
ンジ部４１は、玉２６を収容するために、各々がＶ字形
の横断面を有している複数の半径方向溝４１ａを含んで
いる。いくつかを符号４２ａで表すスプラインが２つの
回転ブレーキ・ディスク４２を駆動し、前記２つの回転
ブレーキ・ディスク４２は移動可能部材とともに回転す
るようキー止めされているが、それに対して軸方向に移
動可能である。

【００２１】ハウジングは、いくつかを符号４３で表す
内周スプラインを有し、前記内周スプラインは、いくつ
かを符号４４で表す軸方向に間隔を置いて配置された３
つのブレーキ・ディスクがハウジングに対して軸方向に
移動することが可能である間に回転することを拘束す
る。これらのブレーキ・ディスクは反作用表面２８と回
転ブレーキ・ディスク４２の間に交互に挿置されてい
る。

【００２２】入力シャフトフランジ３２は、いくつかを
符号３２ａで表す複数のよじれた円錐形ポケットを含
み、前記複数のよじれた円錐形ポケットは、玉２６を予
荷重ばね３８の作用でフランジ間に閉じ込めるように、
部材フランジ４１にあるＶ溝と向かい合わせに位置決め
されている。したがって、部材２５はシャフト２２によ
って回転駆動される。

【００２３】この従来技術の実施形態では、ハウジング
に対してシャフト回転のブレーキを引き起こすための２
つの別個の手段または機構がある。第１に、コイルに向
かって左方向に電機子３６を引き寄せるようにソレノイ
ドを選択的に励磁することができる。このため、ディス
ク・ブレーキ・アセンブリ４４、４２、４４、４２、４
４に垂直力を作用させるように移動可能部材２５は左方
向に移動させられ、それによって回転軸に制動トルクを
作用させる。したがって、航空機のフラップ間の非対称
状態を示す電気信号は、選択的にコイルに供給されてソ
レノイドを励磁し、かつシャフトのブレーキを引き起こ
すことができる。

【００２４】別法として、玉２６を含み、入力シャフト
速度に応じて遠心力に応答する機械式玉／ランプ機構２
４もまた、シャフトの無拘束状態または速度超過状態を
防止するために設けられている。万一シャフト２２がそ
の所期の角速度より速く回転したならば、遠心力が玉２
６を駆り立てて半径方向に外側へ移動させる。玉の半径
方向に外側への運動が部材２５を軸方向の自由空間１７
を通って左方向に移動させるように、シャフトフランジ
の円錐形ポケット３２ａの傾斜表面はカムまたはランプ
として働く。次いでそれは、突き当たり部２９によって
反作用されてシャフトに制動トルクを生じさせるディス
ク・ブレーキ・アセンブリに垂直力を作用させる。この
トルクは、玉／ランプ・システムに回生式に作用し、ブ
レーキのロック・アップを引き起こし、入力シャフトの
突然の減速をもたらす。この突然の制動トルクは非常に
大きいので関連している軸系システムに大きな被害を与
える可能性がある。

【００２５】さて図２を参照して説明するが、全体を符
号５０で表す改良された機構は、概して従来技術の実施
形態と同じ部品の多くを有するものとして示されてい
る。それゆえに、かかる部分が同様であるほどまでに、
同じ参照符号が、前に記述した同じ要素、部分、表面を
記述するために使用されている。したがって、改良され
たデバイス５０はハウジング５１を有するものとして示
されている。シャフト２２は、第１の実施形態のシャフ
ト２２と同じであるが、このハウジングに動作可能に取
り付けられている。

【００２６】移動可能部材２５は、フランジ部４１とフ
ランジ部３２の間に配置されている玉２６と同じよう
に、第１の実施形態の移動可能部材とほぼ同じである。
ここでもう一度、部材２５はシャフト部３３とともに回
転させられ、それに対して軸方向に移動可能となる。

【００２７】しかしながら、この実施形態では、突き当
たりフランジ２９は環状フランジ５２と取り替えられて
おり、前記環状フランジ５２はハウジング５１から半径
方向に内側へ延びて、いくつかを符号５３で表す一重な
りの皿ばねに係合し、前記皿ばねはフランジ５２の右の
環状面と、最も左方向のブレーキ・ディスク４２と積み
重ねられた皿ばねの間に作用する環状反作用ディスク５
４との間に作用するように動作可能に配置されている。

【００２８】したがって、ソレノイド２３の作動、また
は速度を超過しているシャフトの遠心力のせいで半径方
向に外側へ玉が移動することのどちらかによって、ブレ
ーキ機構が係合する時、部材２５は前と同じように左方
向に移動してディスク・ブレーキ・アセンブリに軸方向
の垂直力を作用させる。しかしながら、この特定の場合
には、反作用部材５４は、皿ばね５３のたわみ変形を介
してハウジングに固定されてはいないが、応従してい
る。部材２５の左方向の運動はソレノイドのエア・ギャ
ップ距離によって制限されるので、ブレーキ・ディスク
・アセンブリに発生する軸方向力は、等量だけ皿ばねを
たわませるのに必要とする力となる。したがって、入力
軸系システムに過大応力を加えない数値に設計すること
によって制動トルクを制限することができ、速度が超過
しているシャフトを減速させるためのエネルギーは、安
全にブレーキに消散する。

【００２９】変更 もちろん、本発明は多くの変更または改造を加えること
ができることを考えている。ソレノイドは全く随意であ
り、所望であれば完全に割愛することができる。さまざ
まな部品の形態を、かかる部品が特許請求の範囲によっ
て定義される機能性を維持する限り、特定的に変更する
ことができる。遠心力を利用して作動する玉の代わりに
他のタイプの速度超過機構を使うことができる。さまざ
まなシャフト受面の位置選定および配置もまた構成材料
と同じように随意である。

【００３０】したがって、改良されたエネルギー吸収ブ
レーキの目下の好ましい実施形態を示して記述し、その
いくつかの改造について論述してきたが、以下の特許請
求の範囲によって定義されかつ差別されるような本発明
の本旨から逸脱しないでさまざまな追加の変更および改
造を加えうることを、当業者には容易にわかって頂ける
であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のエネルギー吸収ブレーキ機構を、一
部を断面にし、かつ一部を立面図にした欠切垂直図であ
る。

【図２】本発明による改良されたエネルギー吸収ブレー
キ機構を、再び一部を断面にし、かつ一部を立面図にし
た欠切垂直図である。

【符号の説明】

２２ シャフト ２５ 移動可能部材 ２６ 玉 ４２ 第１の制動表面 ４４ 第２の制動表面 ５０ エネルギー吸収ブレーキ ５１ ハウジング ５２ 環状フランジ ５３ 予荷重を加えられたばね要素

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキであって、 ハウジングと、 前記ハウジングに対して回転可能なシャフトと、 前記シャフトとともに回転するように配置された少なく
   とも１つの第１の制動表面と、 前記ハウジングに取り付けられ、前記第１の表面と向き
   合うように配置された少なくとも１つの第２の制動表面
   と、 前記表面間に垂直力を作用させて前記垂直力に応じて前
   記シャフトに制動トルクを発生させるための有限の運動
   範囲を有する移動可能機構と、 前記表面および前記移動可能機構に機械的に連続して配
   置された予荷重を加えられたばね要素とを備え、前記表
   面間に作用する垂直力を制限するために前記ばね要素が
   前記有限の運動範囲より大きくたわむことができるよう
   に、前記予荷重を加えられたばね要素が動作可能に配置
   され、 それによって、前記シャフトとハウジングの間に伝達さ
   れる制動トルクの大きさが制限されるブレーキ。
2. 【請求項２】 前記機構の運動量が前記シャフトの回転
   速度の関数である、請求項１に記載のブレーキ。
3. 【請求項３】 前記機構の運動方向が前記シャフトの軸
   とほぼ平行である、請求項１に記載のブレーキ。
4. 【請求項４】 前記機構が、前記シャフトとともに回転
   運動するために取り付けられ、かつ前記シャフトの軸に
   対して半径方向に運動するために取り付けられる複数の
   玉と、前記玉に作用する遠心力が前記玉を駆り立てて半
   径方向に外側へ移動させ、前記移動可能機構を前記ハウ
   ジングに対して軸方向に移動させるように、前記玉のそ
   れぞれに係合する複数の対応するカム表面とを含む、請
   求項３に記載のブレーキ。
5. 【請求項５】 前記予荷重を加えられたばね要素が、前
   記第２の表面と前記ハウジングの間に作用する少なくと
   も１つの皿ばねを含む、請求項１に記載のブレーキ。
6. 【請求項６】 前記表面に機械的に連続して配置され、
   かつ前記移動可能機構に平行に配置されたソレノイド機
   構をさらに備え、前記ソレノイド機構が電気的に励起さ
   れて前記垂直力を作用させるようになされた、請求項１
   に記載のブレーキ。
7. 【請求項７】 ハウジングと、移動可能機構を駆り立て
   て、前記垂直力が低減される位置に向かって移動させる
   ための前記移動可能機構との間に作用する戻しばねをさ
   らに備える、請求項１に記載のブレーキ。