JP2010530048A - 粘性せん断作用による運動減衰ストラット組み立て体 - Google Patents

Abstract

粘性せん断作用を利用して事実上線形の運動を緩やかにする減衰装置である。該減衰装置は、粘性流体、例えばシリコーンを内包する１つ以上のリザーバを有するハウジングと、ハウジングから伸張できる１個以上の収縮可能なストラットとを有している。該ストラットは、ラックとして構成された部分と、ストラットのラックと関連する部分にピニオンを有する関連軸とを有している。ストラットの線形運動を減衰させるために、リザーバ内には軸上に１個の、好ましくは複数のディスクが間隔をおいて配置されている。相対固定され間隔をおいて配置されたプレートが、軸上のディスクに隣接又は相互に間挿されることでストラットの線形運動が減衰される。

Description

本発明は、粘性せん断作用による運動減衰ストラット組み立て体、特に、粘性せん断作用を得るための複数の相互作用ディスクを有し、主として線形方向でのストラット組み立て体の運動を減衰する減衰装置に関するものである。

この減衰装置は、航空機システムと共に使用できるが、この使用分野に限定されない。一定の航空機システムは、航空機用ジェット・エンジンと共に使用されるが、ジェット・エンジンは、ナセル、すなわち大型の円筒形構造物で取り囲まれていることが多く、この構造物は、通常、１個又は対の旋回式カウリングを含んでいる。航空機のエンジン・カウリングは、エンジンの支持構造物にヒンジを介して取り付けられることが多い。一方の機体構造物、例えば航空機のエンジン・パネル又はカウリングを、他方の機体構造物に取り外し可能に固定するには、ラッチ機構が使用されてきた。

航空機システムは、苛酷な環境に耐える必要がある。航空機システムは、また高い振動範囲、極端な温度範囲および圧力範囲に耐えられねばならない。例えば高圧シールは、そのような過酷な環境内では破断することがある。シールの破損は、往々にして流体漏れを生じさせる。

航空機には、また別の考慮すべき特殊な問題がある。航空機内部の空間は限られているので、構成部品は、出来るだけ小型でコンパクトに作るのが好ましい。また、重量が航空機の設計や性能に影響することがあるので、その場合には、他の目標パラメータを満足させる比較的軽量の構成部品が好ましい。耐久性を基本にして、構成部品は利用可能な種々の材料で構成できる。

高粘性の流体（例えばシリコーン）内の複数ディスクとプレート間の粘性せん断作用は、線形運動を減衰させることができる。回転する複数ディスクと、相対的に固定された（固定されるか又は逆回転する）複数プレートとの間の回転運動により、それらの間隙内の流体が減速せん断力を発生させる。粘性流体と複数表面の内部摩擦で運動が減衰される。

その点で、望ましいのは、粘性せん断作用の原理を利用してストラットの線形運動を減衰する装置を得ることである。この装置は、パネルの開閉運動を減速かつ円滑化するのに利用できる。本発明の付加的特徴は、開示された減衰ストラット組み立て体の実施例についての以下の説明によって明らかになろう。

本発明により、粘性せん断作用を利用した減衰装置が得られる。この装置は、粘性流体を内包する関連リザーバを備えたハウジングと、ハウジングから伸張し、ハウジング内へ収縮する１個以上の可動ストラットとを有している。一実施例では、ストラットが、ラックとして構成された部分を有し、関連する軸が、ストラットのラックと連携する部分にピニオンを有しており、ラックの歯がピニオンの歯と噛み合わされる。リザーバ内部の軸には、単一のディスク又は間隔をおいた１組のディスクが取り付けられ、軸上のディスクに隣接する静止（すなわち固定）プレートによるせん断作用によって、ストラットの線形運動を減衰させることができる。間隔をおいた複数の静止プレートは、歯車軸上の回転ディスクに隣接するか又は相互に間挿されることで、ストラットの線形運動を減衰する。

以下で、添付図面を参照して本発明を説明するが、図示の実施例は単なる例であって、本発明を制限するものではない。

１対の航空機のカウリングを開いた状態でジェット・エンジンを示す斜視図。カウリングは、対応する開位置保持ロッドによって開位置に保持されている。 収縮状態での開位置保持ロッドの一部を除去して示す図。 伸張状態での開位置保持ロッドの側面図。 収縮状態での別の開位置保持ロッドの一部を除去して示す図。 伸張状態での開位置保持ロッドの一部を除去して示す側面図。 テレスコープ式油圧減衰装置の一部を除去して示す図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の斜視図。シリコーン等の高粘性流体を収容できる。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の平面図で、ハウジングとストラット・ロッドとの関係を示す図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の側面図で、ハウジングのキャビティ又はチャンバとストラット・ロッドとの関係を示す図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の端面図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の一部を除去して、キャビティ、ピニオン、ディスク、ストラット等の内部構造を示す斜視図。前部ディスクは示されていない。 例えばシリコーン等の高粘性流体を収容できる粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の斜視図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体の分解図。 ディスク及びプレートを有するカップ状囲いの分解図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を伸張状態で示す側面図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を伸張状態で示す平面図。 伸張状態での、粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を、図１６の１７−１７線に沿って切断した側断面図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を収縮状態で示す側面図。 粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を収縮状態で示す平面図。 伸張状態での、粘性せん断作用による減衰ストラット組み立て体を、図１９の１９−１９線に沿って切断した側断面図。 粘性せん断作用による減衰ストラットの端面図。

ここに例示した構成は本発明の具体例を示すものだが、これらの具体例は、何らかの点で本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。当業者には、本発明の付加的特徴は、本発明を実施する上で現在考えられる最良の形態を示す図示の具体例を以下で詳細に説明することで明らかになろう。

本発明は、種々の異なる形式の実施例が可能だが、ここで詳細に説明される図示の実施例は、本発明の例証と理解されるもので、以下で説明又は図示される構成部品の構成の細部まで余すところなく明らかにしたり、又はその構成に本発明を限定したりする意図のものではない。

図１に示すように、航空機のジェット・エンジン１２は、通常、大きな円筒形構造物１４に取り囲まれており、該構造物は、通常、１個又は１対のエンジン・パネル又はカウリング１６，１８を含んでいる。航空機のエンジン・カウリング１６，１８は、ヒンジ２０によってエンジン支持構造物２２に取り付けられることが多い。例えば、その場合、エンジンは、エンジン・パイロンを介して機体に取り付けることができる。カウリング１６，１８には、ヒンジが取り付けられているので、補修や修理のさいには、カウリングを旋回させてエンジン１２に接近できる。航空機の作動中は、カウリング１６，１８は閉位置に旋回させ、通常はラッチをかけねばならない。カウリング１６，１８を留めるラッチはハートウェル社製の、例えば米国特許第６，６２９，７１２号及び第６，１８９，８３２号に開示されているものが知られており、それらは、ここに引用することで本開示に取り入れられる。

開位置保持ロッド組み立て体（前部２６、後部２８）は、航空機のエンジン・ナセルに使用できる。例えばハートウェル社製Ｈ３３８３−１／−５及び−３は、ボーイングＣ１７のエンジン・ナセルに使用されている。内管３０は、捩じり兼引張機構３２により解除して伸張させることができる。図２は、開位置保持ロッド組み立て体２６の一実施例を収縮位置で示し、図３は伸張位置で示したものである。迅速解除ピン３４は、収縮位置では手動ロックとして使用でき、伸張位置ではバックアップとして収納又は使用できる。ロッド２６の一端、例えばロック端部は、迅速取り外しフック３６を有し、他端はロッド端部３８を有している。図４は、開位置保持ロッド２８の別の実施例を収縮状態で示し、図５は、この実施例を伸張状態で示している。任意の選択肢として、両遠位端はロッド端部３８を有している。

減衰装置４０は、航空機のエンジン・パネル１６，１８が円滑かつ制御されて開口するように構成できる。減衰装置４０は、旋回可能に取り付けられたエンジン・パネル１６，１８と関連して使用される場合、事実上線形方向でのストラット４２の運動を減衰し、エンジン・パネルの開口を制御する。減衰装置４０は、減衰装置４０と連携している部材、例えばエンジン・パネル１６，１８の運動速度を制御する。

ストラット組み立て体４２は、他の構成部品の運動を制御するのに必要な減衰荷重を負荷する減衰装置４０の一部である。減衰装置４０は１個のストラットを有することができるが、実施例は、図示のように、２つの端部を有している。図６〜図１０に示すように、ストラット４２は、両端にマウント４４，４６、例えば球形支承部又はロッド端部を有することで、固定構造部２２と、可動部材１６，１８、例えば旋回するカウリング又はパネルとに取り付けることができる。

第１減衰装置１４０は、図６に伸張位置で示した４段階テレスコープ式減衰ユニット１４８を含む減衰ストラット組み立て体を基本にすることができる。この減衰装置１４０は異なる速度で双方向の減衰を行うことができる。リザーバ１５０は、液圧流体を保留することができる。テレスコープ式ストラット１４８の各段の一端には、ブリード弁１５２及びシール１５６を配置できる。シール１５６後方にキャビテーションが発生するのを防止するため、バネ１５４が配置されている。減衰装置１４０は、逆止め弁１５８又は他の種類の流量調整器を含むのが好ましい。

図７〜図２１に示された別の形式の減衰装置４０は、１個以上の開位置保持ロッド２６，２８と連結される航空機エンジン・パネル１６，１８を含む種々の部材と共に使用できる。減衰装置４０は、円滑に、安定的に、制御されて連続的に動作するように構成されている。減衰装置４０は、流体６２を内包する関連リザーバ５０を備えたハウジング６０を有し、ハウジング６０からは収縮可能なストラット４２が伸張できる。ストラット４２と軸６４とは、ラックとピニオンの原理で操作される。１個のディスク又は好ましくは２個以上の、間隔をおいたディスク６６が、ハウジング６０のリザーバ５０内に位置する軸６４（内側駆動部６５を含む）の一部に取り付けられている。リザーバ５０は静止プレート６８を有し、該静止プレートは、広くは壁部、ディスク、シム、皿状体を含むが、これらに限定はされない。静止プレート６８は、軸６４上に間隔をおいて配置されたディスク１個以上に隣接し、ストラット４２の線形運動を減衰する。好ましくは航空機用の図示の実施例では、２個のストラット４２，１４２が、減衰部材の部材として使用される。

減衰装置４０はハウジング６０を含み、このハウジングから１個以上のストラット４２及び／又はストラット１４２が伸張できる。ハウジング６０は、好ましくは１対の往復動ストラット４２，１４２を受容しており、該ストラットは、各々反対側からハウジングに進入し、垂直方向に間隔をおいて配置されている。ストラット４２，１４２は、ラックとピニオンの原理を利用してハウジングからの伸張及びハウジング内への収縮が可能である。ストラット４２，１４２は、各々、ラック７０として形成された部分を有している。ストラット４２，１４２は、ストラット４２に隣接する部分にピニオン７４を有する軸６４（好ましくは２個）と協働する事実上一つの平面内に歯を有している。ラック７０の歯７２は、ピニオン７４の歯７６と噛み合わされる。ラック７０がピニオン７４と噛み合わされることで、ラック７０は直線的に移動する。ラックとピニオンの原理によって、回転するディスク６６の減衰力が伝えられて、ストラット４２の線形運動が抑えられる。

ハウジング６０はキャビティ７８を有し、これらのキャビティが、側部の囲い８０により覆われ、リザーバ５０を形成している。ハウジング６０は、図７及び図１１に示すように、リザーバの大部分を形成できる。リザーバは、側部の囲いであるパネルにより覆われるか、又は図１３０図１４に示すように、側部の囲い８０は、カップ状部材として、比較的平らなハウジング６０に取り付けることができる。図示のように、４つのキャビティが設けられている。ピニオン７４は延在する軸６４の一部であり、好ましくは、これらの軸に、間隔をおいた１組のディスク６６が取り付けられる。これらのディスクは、ハウジング６０の側部の、流体を充填されたリザーバ５０内に配置されている。

軸６４は、リザーバ５０内へ延びている。リザーバ５０は、軸上のディスク６６と相互に間挿される間隔をおいた複数静止プレート６８を有しているのが好ましい。軸６４は、シールされたリザーバ５０内で、静止又は固定のプレート６８に隣接する１つ置きのディスク６６を駆動するのが好ましい。したがって、駆動されるディスク６６に隣接する多数の静止プレート６８は、減衰用の大きな流体せん断区域を発生させる。静止プレート６８は平らな側部（図示せず）を有しており、この平らな側部が、見やすくするために図１１にディスクを除去して示したように、リザーバ５０の一部を形成するハウジング６０の平らな面８２と連携使用される場合、プレートの回転を妨げる。軸６４は、リザーバ５０（粘性流体が密封されている）内に突入しているが、リザーバの内圧は、シールを容易にするために、最小にされている。

図１１に示すように、ハウジング６０と側部の囲い８０の各々との間には、静止シール８４を使用できる。軸６４とハウジング６０との間には、回転シール８６を使用できる。図１４に示すように、回転Ｏリング９２と一緒に、静止Ｏリング９０を使用できる。好適なシリコーン流体により、減衰装置４０は、現代の航空機のジェット・エンジンが作動するさいの苛酷な環境では比較的急速に破断するか機能不全となる高圧シール及び滑り「軸方向」シールの使用を回避できる。リザーバ５０は、広い温度範囲にわたり安定的な耐摩耗性不揮発流体６２、例えば不活性純シリコーン流体を内包するのが好ましい。リザーバ５０は、ディスク６６とプレート６８間でせん断作用を実現するのに望ましい粘性の流体６２を内包することで、運動減衰が可能になる。減衰力には、流体６２の粘性により影響を与えることができる。高粘性のシリコーン流体６２は漏れを生じにくい。

軸６４により駆動されるディスク６６に隣接する静止プレート６８は、リザーバ５０に高粘性流体６２が充填されている場合、減衰のための大きい流体せん断面積を造出する。減衰ユニットとして、減衰装置４０は、線形ストラット組み立て体４２用の粘性流体６４内でのディスク６６とプレート６８間の粘性せん断作用の原理を利用する。この粘性流体は、シリコーンを含むが、シリコーンに限定されない。

図１４は、軸６４により駆動されるディスク６６と、駆動されるディスク６６に対し静止している隣接プレート６８とを取り囲むキャビティ７８の部分を形成するカップ状の囲い８０との分解図である。静止Ｏリング９０は、軸６４が貫通するキャップ９４に隣接する回転Ｏリング９２と一緒に使用できる。内側駆動部６５は、軸６４の一部でよいが、別個の部材として軸６４に相補的に取り付けてもよい。

減衰装置４０は、双方向に減衰可能であるのが好ましいが、その場合、ストラット４２は異なる速度で伸張し収縮する。ストラット４２の収縮時には自由回転し、伸張時には係止されるローラ・クラッチ軸受により、減衰装置４０は異なる速度で収縮かつ伸張することができる。

任意だが、減衰装置４０は、ロック／開放を一体化した特徴を含むことができる。通常、ロッド端部３８はストラット４２の各端部に構成されるが、減衰装置と一緒に用いられる部材１６，１８，２２の構成、留め具、コネクタに基づいて、種々の取り付け手段を使用できる。

減衰装置４０は、航空機のエンジン・パネル又はカウリング１６，１８を開くさいに、円滑で連続的な、制御された操作を可能にするために使用され、通常、航空機エンジン１２のカウリング遠位端のところで、１個又は２個以上の開位置保持ロッド２６又は２８と連結して使用される。減衰装置４０は、偶然にリザーバ５０内の小さなエアポケットに影響されるようなことがない。減衰方法により、円滑かつ連続的な減衰荷重が負荷される。

少なくとも１個のストラット４２の減衰運動には、エンジン・パネル１６，１８を移動させる段階が含まれ、パネルのこの運動が、流体を充填され静止プレート６８を有するリザーバ５０を備えたハウジング６０に対するストラット４２の運動を生じさせる。ストラット４２の運動は、ストラット４２の少なくとも一部に設けられたラック７０の運動を含み、このラックの運動が、軸６４上のピニオン７４を回転させる。該ピニオンは、ストラット４２のラック７０と噛み合い、協働可能に配置されている。軸６４上に間隔をおいて配置されたディスク６６は、相対的に静止したプレート６８に隣接してリザーバ５０内で回転することで、粘性せん断作用によりストラットの運動を減衰させる。

以上、本開示を代表的な実施例により説明したが、本出願は、その一般原理を利用した何らかの変化形、使用、改作を含むものである。当業者は、種々の変更態様及び等価物を特許請求の範囲に記載の開示及び精神の枠を逸脱することなしに構成できると考えられる。更に、本出願は、本開示から出発する新たな試みを、関連技術内部の周知の試み又は慣行に含めるものである。

Claims (20)

1. ストラットの運動を減衰させる装置において、該減衰装置には、
   関連リザーバを有するハウジングと、
   ハウジングに対し伸張かつ収縮の可能な可動ストラットと、
   ストラットの少なくとも一部に設けられたラックと、
   ストラットのラックと係合し協働するように軸上に設けられたピニオンとが含まれ、その場合、ラックの歯がピニオンの歯と噛み合わされ、更に、
   ハウジングのリザーバ内で軸上に間隔をおいて配置された複数ディスクと、
   リザーバに内包された粘性流体とが含まれ、該リザーバが、ストラットの運動を減衰させるために、軸上に間隔をおいて配置された複数ディスクに隣接して、間隔をおいて配置された複数静止プレートを有している、ストラットの運動を減衰させる装置。
2. ２つのストラットと、２つの軸と、少なくとも２つのリザーバとが含まれ、しかも、各軸が、別個の密封リザーバの内部に間隔をおいて配置された１組のディスクを駆動し、各リザーバが、軸上に間隔をおいて配置された前記ディスクと相互に間挿された間隔をおいて配置された静止プレートを有する、請求項１記載の減衰装置。
3. 前記ハウジングが、リザーバの一部として平らな面を形成する平らな部分を有しており、しかも、前記静止プレートは、リザーバに固定されていないが、平らな側部を有し、この側部が、リザーバの平らな面と連携して使用される場合、静止プレートの回転が阻止される、請求項１記載の減衰装置。
4. 前記粘性流体がシリコーンである、請求項１記載の減衰装置。
5. 更に、ローラ・クラッチ軸受が含まれ、該軸受が、ストラットの収縮時には自由回転し、ストラットの伸張時には係止され、しかも、前記軸が、ローラ・クラッチ軸受と共に作業することで双方向の減衰が可能になり、その場合、ストラットは異なる速度で伸張及び収縮することが可能である、請求項１記載の減衰装置。
6. 間隔をおいて配置された前記静止プレートが、軸上に間隔をおいて配置された前記ディスクと相互に間挿されている、請求項１記載の減衰装置。
7. 前記ハウジングがキャビティを形成し、該キャビティが側部の囲いによって覆われることによりリザーバが形成される、請求項１記載の減衰装置。
8. 更に、前記ハウジングと前記側部の囲いとの間に静止シールを含む、請求項７記載の減衰装置。
9. 前記軸と前記ハウジングとの間に回転シールを含む、請求項１記載の減衰装置。
10. エンジン・パネルが旋回可能に取り付けられた機体構造物を有する航空機エンジン・ナセルの場合に、エンジン・パネルを円滑に連続的かつ制御しつつ開くシステムにおいて、該システムが、
    機体構造物とエンジン・パネル遠位端とに取り付けられた開位置保持ロッドと、
    エンジン・パネルを固定するためのラッチと、
    粘性せん断作用を利用する減衰装置とを含み、該減衰装置が、
    関連リザーバを備えたハウジングと、
    前記ハウジングに対し伸張及び収縮の可能な可動ストラットと、
    前記ストラットの少なくとも一部に設けられたラックと、
    ストラットの前記ラックと噛み合い協働するように軸上に設けられたピニオンと、
    前記リザーバ内の前記軸に取り付けられたディスクと、
    前記リザーバ内に密封された粘性流体とを含み、該リザーバが、ストラットの運動減衰のために、軸上の前記ディスクに隣接する静止プレートを有している、エンジン・パネルを開くシステム。
11. 更に、ストラットの収縮時には自由回転し、ストラットの伸張時には係止されるローラ・クラッチ軸受を含み、しかも、前記軸がローラ・クラッチ軸受と協働することによって双方向減衰が可能になり、その場合、ストラットが異なる速度で伸張および収縮可能である、請求項１０記載の減衰装置。
12. 前記ハウジングがキャビティを形成し、該キャビティが、側部の囲いによって覆われることでリザーバを形成する、請求項１０記載の減衰装置。
13. 更に、前記ハウジングと前記側部の囲いとの間に静止シールを含む、請求項１２記載の減衰装置。
14. 更に、前記軸と前記ハウジングとの間に回転シールを含む、請求項１０記載の減衰装置。
15. エンジン・パネルが旋回可能に取り付けられた機体構造物を有する航空機エンジン・ナセルの場合に、エンジン・パネルを円滑に連続的かつ制御しつつ開くシステムにおいて、該システムには、
    機体構造物とエンジン・パネル遠位端とに取り付けられた開位置保持ロッド組み立て体と、
    前記エンジン・パネルを固定するためのラッチと、
    粘性せん断作用を利用する減衰装置とが含まれ、該減衰装置には、
    関連リザーバを備えたハウジングと、
    前記ハウジングに対して伸張および収縮可能な複数の可動ストラットとが含まれ、各ストラットが、ラックとして形成された部分を有しており、また、
    前記ストラットの各ラックと関連する部分に各々ピニオンを有する複数の軸が含まれ、しかも、前記ラックの歯がピニオンの歯と噛み合い、各軸が、別個の密封リザーバ内で、間隔をおいて配置された１組のディスクを駆動し、更に、
    各リザーバに内包された粘性流体が含まれ、該リザーバが、ストラットの線形運動を減衰するために、軸上に間隔をおいて配置されたディスクと相互に間挿されたプレートを有している、エンジン・パネルを開くシステム。
16. 更に、各ストラットの収縮時には自由回転し、伸張時には係止されるローラ・クラッチ軸受が含まれ、しかも、各ローラ・クラッチ軸受と協働する前記軸により双方向の減衰が可能であり、その場合、各ストラットが異なる速度で伸張及び収縮する、請求項１５記載の減衰装置。
17. 前記ハウジングがキャビティを形成し、該キャビティが側部の囲いによって覆われることでリザーバを形成する、請求項１５記載の減衰装置。
18. 更に、前記ハウジングと前記側部の囲いとの間に静止シールを含む、請求項１７記載の減衰装置。
19. 更に、前記軸と前記ハウジングとの間に回転シールを含む、請求項１５記載の減衰装置。
20. 航空機のエンジン・パネルが旋回可能に取り付けられた機体構造物内で少なくとも１個のストラットの運動を減衰させる方法において、該方法には、
    静止プレートを備え粘性流体を内包するリザーバを有するハウジングに対してストラットを運動させて航空機のエンジン・パネルを移動させる段階と、
    ストラットの少なくとも一部に形成されたラックを運動させる段階と、
    ストラットのラックと係合し協働するように軸上に設けられたピニオンを回転させる段階とが含まれ、その場合、ラックの歯とピニオンの歯とが噛み合わされ、更に、
    粘性せん断作用を生じさせることでストラットの運動を減衰させるために、リザーバ内で、静止プレートに隣接し軸上に間隔をおいて配置された複数ディスクを回転させる段階が含まれている、ストラットの運動を減衰させる方法。

Images