JP2007076573A

JP2007076573A - スタビライザ駆動装置における故障時停止機構

Info

Publication number: JP2007076573A
Application number: JP2005269479A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Murakami; 宏明村上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】
航空機操縦系統の操舵力を伝える主軸装置が破損する重大な故障が生じた場合副軸を介して継続作動を保証するスタビライザ駆動装置を提供する。
【解決手段】
ボールネジが外周に形成された筒状のネジ杆と、このネジ杆にボールを介して螺合されたナットからなる主軸装置を有し、この主軸装置におけるナットの作動を航空機の翼に連動させる連動機構を備えたスタビライザ駆動装置において、ネジ杆に挿設されネジ杆を回転自在に保持する副軸と、ネジ杆またはハウジングが破損したときこれを検知する検知機構と、この検知機構の作動により主軸装置と副軸を一体的に結合させ主軸装置を副軸に拘束させる拘束機構を設け、尾翼操舵力を直ちに停止させるとともに尾翼の角度を故障直後の位置に機械的に停止保持させ飛行の安全を確保するスタビライザ故障時停止機構。
【選択図】図１

Description

本発明は航空機操縦系統に使用されるスタビライザ駆動装置の故障時停止機構に関するものである。

スタビライザ駆動装置は図４に示すとおり、機体構造５と支軸７を中心に回転できる尾翼との間に配置され、主軸装置１に加えられた回転力をボール１Ｂおよびナット１Ｎにより直線力に変換し、連動機構を介して再び回転力に変えて尾翼の角度を制御する航空機操縦系統の一部である。航空機操縦系統の構成装置およびシステムはより高い信頼性と飛行安全性が求められている。そのために航空機操縦系統は、構成装置またはシステムの一部に重大な故障が生じても、その故障が飛行安全上重大な障害とならないよう安全側に働く二重または三重のバックアップ機能・機構が組み込まれる工夫がなされている（たとえば特許文献１参照）。

スタビライザ駆動装置は図５に示すとおりである。すなわちボールネジが外周に形成され内面にスプライン１ＳＰを設けた筒状のネジ杆１ＢＳと、このネジ杆１ＢＳにボール１Ｂを介して螺合されたナット１Ｎと、ハウジング１Ｈと、ハウジング１Ｈと回転駆動部４との間に組み込まれたスラスト軸受１Ｊからなる主軸装置１と、外面にスプライン２ＳＰを設け前記ネジ杆１ＢＳを回転自在に保持する副軸２Ｓと、揺動杆２Ｇからなる副軸装置２および回転駆動部４ならびに副軸回転駆動部８から構成されている。

以上の構成であるから航空機操縦系統のスタビライザ駆動装置は、構造体の一部が破損する重大な故障が生じてもその故障が飛行安全上重大な障害を与えることはない。すなわち通常の操舵作動時、外部ギアを介してスタビライザ駆動力が回転駆動部４に加えられ、ネジ杆１ＢＳを回転させる。このときネジ杆１ＢＳ内面に設けたスプライン１ＳＰと副軸２Ｓの外面に設けたスプライン２ＳＰが噛みあっているので副軸２Ｓはアイドル回転している。ボール１Ｂおよびナット１Ｎはネジ杆１ＢＳの回転力を直線力に変換し、この直線力を連動機構を介し機体構造５の図４に示す支軸７を中心に回転する尾翼に操舵力として伝えられ、飛行時の空力的安定性をはかる。尾翼に加わる空力的負荷である回転力は逆に連動機構を介しナット１Ｎの直線力として加えられ、この直線力がネジ杆１ＢＳを回転させることなく、回転駆動部４、スラスト軸受１Ｊおよびハウジング１Ｈを介して機体構造５に伝えられるので、操舵力が加えられなくても尾翼は空力負荷により回転することはない。

特開２００２−１１４１９６号公報

スタビライザ駆動装置において操舵力を伝える主軸装置が機械的に破損する重大な故障が生じても、破損破断部位によっては副軸を介して継続作動が可能であるので、故障の発見が遅れ十分なる耐久強度を有していない副軸の構成品がやがては機械的に破断し飛行安全上重大な障害を起こす危険がある。また副軸の耐久強度を主軸装置と同程度以上に増すことは、スタビライザ駆動装置そのものが大きくなり、製作コスト、ランニングコスト、重量および占有空間の面で著しく不利となる。

本発明が提供する航空機操縦系統のスタビライザ駆動装置は、上記課題を解決するために、ボールネジが外周に形成された筒状のネジ杆と、このネジ杆にボールを介して螺合されたナットからなる主軸装置を有し、この主軸装置におけるナットの作動を航空機の翼に連動させる連動機構を備えたスタビライザ駆動装置において、前記ネジ杆に挿設されネジ杆を回転自在に保持する副軸と、ネジ杆またはハウジングが破損したときこれを検知する検知機構と、この検知機構の作動により主軸装置と副軸を一体的に結合させ主軸装置を副軸に拘束させる拘束機構を設けたものである。

本発明が提供する航空機のスタビライザ駆動装置は、主軸装置のネジ杆またはハウジングに破損故障が生じたとき、この故障を検知する検知機構が作動し主軸装置と副軸を一体的に結合させ主軸装置を副軸に拘束されるので、尾翼の動きを直ちに停止させ故障直後の位置に機械的に固定させることができるので、主軸装置の破損が飛行安全上重大な障害を起こす危険はない。また副軸を介しての継続作動はできないので、設計上副軸の耐久強度を増す必要はなくスタビライザ駆動装置構造をコンパクトに構成することができ、製作コスト、ランニングコストおよび重量、占有空間の面で著しく不利となることはない。

本発明の特徴は、ボールネジが外周に形成された筒状のネジ杆と、このネジ杆にボールを介して螺合されたナットからなる主軸装置を有し、この主軸装置におけるナットの作動を航空機の翼に連動させる連動機構を備えたスタビライザ駆動装置において、前記ネジ杆に挿設されネジ杆を回転自在に保持する副軸と、ネジ部が破損したときこれを検知する検知機構と、この検知機構の作動により主軸装置と副軸を一体的に結合させ主軸装置を副軸に拘束させる拘束機構を設けたことにある。本発明の第２の特徴は、副軸の役割を主軸装置破損故障時の操舵および尾翼の固定から、尾翼の固定に限定することにより副軸構成部品に耐久強度の必要がなく、スタビライザ駆動装置をコンパクトに構成したことにある。以下に本発明に係る一実施例について説明する。

本発明が提案するスタビライザ駆動装置における主軸副軸切替機構部３は、図４に示すとおり主軸装置１と副軸装置２の下部に配置されている。主軸装置１と副軸装置２とのインターフェースは図１に示すとおり、複数個のロック用ボール３Ｂと、ピストン状の外筒開口部付近の外周面にロック用ボール３Ｂを収容する複数個の円錐形の凹部を有し、外筒閉口部にスプライン３ＳＰを形成したピストン３Ｐと、円筒形で下端部に支軸６を挿入するための一対の貫通孔を有し、内部に圧縮バネ３ＳＰＲを収容するためのばね座を有するガイド３Ｇを介してとられている。副軸２Ｓと揺動杆２Ｇとの結合は、スリーブ２ＳＢの内筒面に切られたねじと揺動杆２Ｇの外筒面に切られたネジとの締結によりおこなわれている。圧縮バネ３ＳＰＲはピストン３Ｐとガイド３Ｇの内筒部に組み込まれている。図１は正常作動時の主軸副軸切替機構図、図２は主軸装置破断故障時の主軸副軸切替機構図を示す。図５と同じものには同じ番号を付してある。

通常の操舵作動時は背景技術で説明したとおり図５において、本スタビライザ駆動装置の操作力は外部から回転駆動部４を介して加えられ、ネジ杆１ＢＳを回転させる。このとき副軸２Ｓはアイドル回転している。ネジ杆１ＢＳの外周にはボールネジが形成され、このネジ杆１ＢＳにボール１Ｂを介してナット１Ｎが螺合されている。ボール１Ｂおよびナット１Ｎはネジ杆１ＢＳの回転力を直線力に変換し、この直線力を連動機構を介し機体構造５に取り付けられた支軸７を中心に回転する尾翼に操舵力として伝えられ飛行時の空力的安定性をはかる。

ネジ杆１ＢＳの外周はボールネジとボール１Ｂとナット１Ｎの組合せとなっているが、回転運動を直線運動に変換する機構例えば梯形ネジとナットとの組合せでもよい。逆に尾翼に加わる空力的負荷である回転力は連動機構を介しナット１Ｎの直線力として加えられ、この直線力がネジ杆１ＢＳを回転させることなく回転駆動部４のスラスト面に伝達され、スラスト軸受１Ｊおよびハウジング１Ｈを介して機体構造５に伝えられるので、操舵力が加えられなくても尾翼は空力負荷により回転することはない。

正常作動時における主軸副軸切替機構の状態は図１に示すとおりである。すなわち副軸２Ｓはスリーブ２ＳＢによって揺動杆２Ｇに取り付けられており、軸方向の動きは制限されているが自由に回転が可能である。ガイド３Ｇの下端部には支軸６を通す貫通孔があけられ、中間部にはロック用ボール３Ｂを収容する複数個の孔があけられ、先端内筒部にはスプライン３ＳＰが切られてピストン３Ｐと噛みあっている。ピストン３Ｐには圧縮バネ３ＳＰＲのばね力が加えられているが、ロック用ボール３Ｂが円錐形のくぼみにはまりこみ、圧縮バネ３ＳＰのばね力による軸方向力はガイド３Ｇにより拘束されており、軸直角方向力は揺動杆２Ｇの凸部により拘束されているので図１の状態にある。揺動杆２Ｇおよびガイド３Ｇは機体構造５に取り付けられた支軸６により拘束され回転できない。

図５のＡ部またはＢ部に示す主軸装置１の箇所に破損故障が生じたとき、主軸装置１による軸方向拘束力がなくなるので、のばね力により副軸２Ｓ、スリーブ２ＳＢおよび揺動杆２Ｇが上方に移動し、ロック用ボール３Ｂの軸直角方向の拘束力がなくなりピストン３Ｐの溝にはまっていたロック用ボール３Ｂが外れ、ピストン３Ｐは圧縮バネ３ＳＰのばね力により図２に示す位置まで移動し、ピストン３Ｐと副軸２Ｓのスプライン２ＳＰ、３ＳＰが噛み合い、副軸２Ｓの回転力が拘束され、拘束が解除されることはない。尾翼に加わる空力的負荷である回転力は連動機構を介しナット１Ｎの直線力として加えられるが、この直線力は拘束をなくした主軸装置１に代わり副軸２Ｓに伝えられ、スリーブ２ＳＢおよび揺動杆２Ｇから支軸６を介して機体構造５に伝えられるので、操舵力が加えられなくても尾翼は空力負荷により回転することはない。また副軸２Ｓに加わる回転力は同じく副軸２Ｓ、ピストン３Ｐ、ガイド３Ｇ、支軸６を介して機体構造５に伝えられる拘束される。従って操舵力を伝える主軸装置１が機械的に破損する重大な故障が生じても尾翼は空力負荷により回転することはない。

本発明が提案するスタビライザ駆動装置における他の実施例の概要は図３に示すとおりである。図３において図５と同一符号の部品は図５と同一であり詳細説明は省略する。スタビライザ駆動装置における主軸副軸切替機構は副軸２Ｓ、揺動杆２Ｇ、スリーブ２ＳＢ、ロック用ボール３Ｂ、ピストン３Ｐ、ガイド３Ｇおよび圧縮バネ３ＳＰＲから構成されている。これらは図５に示す主軸装置１のネジ杆１ＢＳの内部に収納されており図１および図２において操舵力を伝える主軸装置１は省略されている。

基本作動は実施例１の作動と同様であるが、本実施例では図５に示すＡ部が折損故障したときネジ杆１ＢＳと、副軸２Ｓとの間の外部負荷により誘起されるトルクにより生じる位相差により、ロック用ボール３Ｂが軸回転したときネジ杆１ＢＳの溝部に落ち、ピストン３Ｐが圧縮バネ３ＳＰのばね力により下方に移動し、揺動杆２Ｇの内面に切られたスプライン２ＳＰと噛み合いネジ杆１ＢＳの回転を止める。

本発明は構成装置の一部に破断故障が生じてもその故障が飛行安全上重大な障害とならないより高い信頼性と飛行安全性が求められる航空機操縦系統のスタビライザ駆動装置に利用することができる。

本発明の要部であるスタビライザ駆動装置の正常作動時の主軸と副軸の切替機構図本発明の要部であるスタビライザ駆動装置の主軸装置破損故障時の主軸と副軸の切替機構を示す図本発明の要部であるスタビライザ駆動装置の主軸副軸切替の他の実施例スタビライザ駆動装置を航空機における尾翼の駆動機構として実施した例を示す図従来のスタビライザ駆動装置における主体部の構成を示す図

符号の説明

１主軸装置
１ＢＳネジ杆
１Ｎナット
１Ｂボール
１Ｒ回転駆動部
１Ｊスラスト軸受
１Ｈハウジング
１ＳＰスプライン
２副軸装置
２Ｓ副軸
２Ｇ揺動杆
２ＳＢスリーブ
２ＳＰスプライン
３主軸副軸切替機構部
３Ｂロック用ボール
３Ｐピストン
３Ｇガイド
３ＳＰスプライン
３ＳＰＲ圧縮バネ
４回転駆動部
５機体構造
６支軸
７支軸
８副軸回転駆動部

Claims

ボールネジが外周に形成された筒状のネジ杆と、このネジ杆にボールを介して螺合されたナットからなる主軸装置を有し、この主軸装置におけるナットの作動を航空機の翼に連動させる連動機構を備えたスタビライザ駆動装置において、前記ネジ杆に挿設されネジ杆を回転自在に保持する副軸と、ネジ杆が破損したときこれを検知する検知機構と、この検知機構の作動により主軸装置と副軸を一体的に結合させ主軸装置を副軸に拘束させる拘束機構を設けたことを特徴とするスタビライザ駆動装置。