JP2011504149A

JP2011504149A - ピニオンドライブによって駆動される着陸フラップ運動

Info

Publication number: JP2011504149A
Application number: JP2010534410A
Authority: JP
Inventors: ガルテルマン、ライナー
Original assignee: エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2011-02-03
Also published as: US8393570B2; RU2010125100A; WO2009065597A4; WO2009065597A1; EP2274200A1; CN101868407B; BRPI0819837A2; US20100308162A1; DE102007055669A1; EP2274200B1; CA2706413A1; CN101868407A

Abstract

本発明は、航空機の翼の後縁フラップを移動させるための装置に関する。後縁フラップの装置は１つ以上のフラップ区域を備える。第１のフラップ区域は翼に移動自在に取り付けられ、第１のピニオンにより移動される第１の鋸歯状運動要素に連結される。

Description

本発明は航空機の翼の後縁フラップを移動させる装置に関する。後縁フラップの装置は１つ以上のフラップ区域を備える。

特許文献１乃至６は航空機の翼の後縁フラップを移動させる装置を開示する。
上記装置は、後縁フラップ及びそのドライブの運動が最適に協動し、所望の運動順序及び後縁フラップの所定の偏向を得られるように、好適に設計される。本構造体において、好適なドライブのタイプは例えば螺旋状の、油圧式又は角運動の歯車構造体である。螺旋状の、油圧式又は角運動の歯車構造体において、ドライブの列は中央駆動ユニットから翼の領域の大部分を通じて延び、翼から胴体への遷移部の領域に後縁フラップに向かって位置される。同時に、移動される後縁フラップの運動は通常レールやローラを備えた高価な案内装置によって実施される。通常、上述した装置及び関連する運動は設置空間を要するか、行動半径を有する。

特に運動、及び狭小な空間の設計がなされるドライブの場合において、ドライブの運動の高さ及び径の設計は比較的小さくする必要がある。公知の螺旋状の、油圧の、或いは角度をなすギヤ構造体、及び関連する運動は、特に小さな空間の設計に対する上記要求を満たすことができない。特に、運動に対して要求される構造体要素は翼の外形に完全には一体的に構成されないため、これらは翼の底部から好適に突出し、フラップ通路整形板によって覆われる。

米国特許出願公開第４１３１２５３号明細書英国特許出願公開第９４１９０４号明細書独国特許発明第６０５５５４号明細書米国特許出願公開第１８６８７４８号明細書独国特許出願公開第２８３９０５０号明細書国際公開第８５／００５７３号パンフレット

本発明の課題は上述した短所を低減又は除去することにある。特に、本発明の課題は航空機の翼の後縁フラップを運動させるための装置を提供することにあり、装置は特に小型の設計からなり、そのベアリングの構造体及び運動は、外形に略完全に一体的に構成される。

この課題は、航空機の翼の後縁フラップを移動させるための装置によって解決される。後縁フラップは１つ以上のフラップ区域を備える。第１のフラップ区域は翼に移動自在に取り付けられ、第１のピニオンにより移動される第１の鋸歯状運動要素に連結される。

鋸歯状運動要素と係合するピニオンのため、装置は螺旋状の、油圧の、或いは角度をなすギヤ構造体と比較して顕著により小型になるように設計されるため、この装置により特に小型の設計になるという効果が得られる。鋸歯状運動要素は例えばフラップ区域に一体的に形成されるため、完全に各フラップ区域内に位置されるか、フラップ区域の外形によって覆われる。少なくとも航行位置において、或いは後縁フラップの外形を越えて突出しないようにフラップ区域が完全に後退されるように、更にピニオンはフラップ区域に対して位置される。しかしながら、後縁内の要素の構造体から直接離間して、ピニオンドライブを翼内の別の位置に位置させ、押圧ロッドにより鋸歯状運動要素の運動をフラップ区域に伝達させることも可能である。本発明による装置の運動の設計は、後縁フラップの調和する空気力学的形状と僅かに干渉するに留まるか、全く干渉しない。従って、装置は、公知の装置とは好適に異なる。

移動される後縁フラップは好適に第１のフラップ区域のみではなくそれ以外からも構成される。航空機の離陸及び着陸時に最も高い揚力係数を得るために、領域及び翼の湾曲部を増加させることが必要である。この要件は相互に対して移動自在な多数のフラップ区域によって満たされる。同時に、後縁フラップの区域により、エネルギーに富む気流を供給することによって翼の頂部における気流の消失を遅延させるか、取り払うことができる空隙を形成することができる。フラップ区域の数は、翼の要求される揚力性能、及び翼の周囲の空気力学的気流に応じて決定される。所定の航空機において、高揚力を生成するためには１つのフラップ区域にて既に十分であるが、別の航空機においては２つか３つのフラップ区域がこれに対して要求される。フラップ区域の所定の数は本発明による装置によって決定されるものではないが、当業者によって想到される要求される空気力学的概念によって決定される必要がある。

可能な鋸歯状運動要素は、例えば咬み合い回転ピニオンによって駆動力を各フラップ区域に伝達し、所定の方法によりフラップ区域の運動順序を規定する鋸歯状ラック即ち鋸歯状ディスクを備える。

各フラップ区域のベアリング構造体をヒンジによってなすことが特に好適である。ヒンジのヒンジ軸は基本的に後縁と平行となるように好適に並べられ、フラップ区域に位置される鋸歯状ディスク即ち鋸歯状ラックを駆動することにより、或いは上記により駆動される押圧ロッドにより、フラップ区域の回転運動が行われる。この構造体において、ピニオンのために低い駆動モーメントを得るためにピニオンが各フラップ区域のヒンジ軸から可能な最も大きな距離にて位置される場合に好適であり、これにより、小型の外形の駆動ユニットを得る。

複数のフラップ区域を使用することにより、機能的に相互に独立し各フラップ区域と協動する複数の伝達ユニットと共に中央駆動ユニットを設けることが好適である。上記伝達ユニットはそれぞれ、鋸歯状ディスク及び押圧ロッドによりフラップ区域に力及び運動を伝達する、ユニットに対応するピニオンによって、協動するフラップ区域を制御する。各伝達ユニットの歯車装置は各フラップ区域の運動順序に応じて設計される。別体の伝達ユニットは好適に相互に連結され、個別にロックされる。

本発明による装置を示す正面図。本発明の第１の実施例において、通常の位置における装置を示す側面図。本発明の第１の実施例において、通常の位置における装置を示す側面図。本発明の第１の実施例において、通常の位置における装置を示す側面図。本発明の第１の実施例において、高い上昇位置における装置を示す側面図。本発明の第１の実施例において、高い上昇位置における装置を示す側面図。本発明の第１の実施例において、高い上昇位置における装置を示す側面図。本発明の第２の実施例において、通常の位置における装置を示す側面図。本発明の第２の実施例において、高い上昇位置における装置を示す側面図。第１の実施例において、例示的な巡航位置における装置を示す側面図。第２の実施例において、例示的な巡航位置における装置を示す側面図。

以下、図面を参照して本発明を詳細に後述する。図面において、同じ要素は同じ参照符号によって示される。２つの実施例が開示されるが、これらにおいて、装置はそれぞれ３つのフラップ区域を備える。

図１は３つのフラップ区域４、６、及び８からなる後縁フラップ１０を備える翼２を示す。本実施例において、中央ドライブ１２が翼に固定されるべく設けられ、中央ドライブ１２内に２つの入力シャフト１４が案内される。入力シャフト１４は例えば１つ以上の電気モータによって駆動される。これに代えて、両翼用の伝動軸を備えた公知の高揚力システムと同様に油圧式駆動による駆動が実施されてもよい。後者の別例において、航空機の翼から胴体までのシャフトの案内部が必要である。

中央ドライブ１２が３つのピニオン１６、１８、及び２０を駆動すると、これらのピニオンは３つの鋸歯状ディスク２２、２４、及び２５と相互に作用する。これらのディスクはピニオン１６、１８、及び２０にそれぞれ対向する周方向区域に好適に歯構造体を備える。ヒンジ点（図１に図示しない）において、鋸歯状ディスク２２、２４、及び２６は中央ドライブ１２底部又は翼２に固定される。ピニオン１６、１８、及び２０は鋸歯状ディスク２２、２４、及び２６を介してフラップ区域４、６、及び８に駆動モーメントを伝達し、運動させる。この目的のために、一例として、鋸歯状ディスク２２、２４、及び２６はそれぞれの場合においてこれらの運動を押圧ロッド２８、３０、及び３４を介してフラップ区域４、６、及び８に運動を伝達する。

中央ドライブは別体の伝達ユニットに好適に分割され、それぞれ個別に関連するフラップ区域を駆動する。従って、３つの部分からなるフラップにおいて、中央ドライブ１２は３つの伝達ユニットからなる。エネルギー供給はシャフト１４により中央ドライブ１２へ行われる。別体のフラップ区域は異なる範囲に偏向され、フラップ区域に関連する各伝達ユニットは異なる別体の歯車装置を備える。別体の伝達ユニットは電気機械的要素により好適にブレーキを掛けられるか、連結され、或いは連結を外され、これにより各別体のフラップ区域４、６、及び８は個別に制御され駆動される。中央ドライブ１２並びにフラップ区域４、６、及び８への個別の連結体の別体の伝達ユニットにより、ドライブの負荷は相互に外される。即ち各伝達ユニットは対応するフラップ区域４、６、及び８の駆動負荷をのみ保持し、従って、後縁フラップ１０全体の駆動負荷は複数の駆動ユニットに分散される。

図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに、図１の線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、及びＣ−Ｃにおける断面を詳細に示す。
図２Ａは断面Ａ−Ａにおいて連続して設けられるフラップ区域４、６、及び８を示す。鋸歯状ディスク２２はヒンジ３２により翼２に回転自在に取り付けられ、相互に作用するピニオン１６によって移動される。一例として、鋸歯状ディスク２２は鋸歯状ディスク２２の運動をフラップ区域４に伝達する押圧ロッド３４によってフラップ区域４に連結される。従って、駆動されるピニオン１６により、フラップ区域４は翼２から離間するように偏向されるか、翼２に向かって後退される。フラップ区域４の水平方向及び上下方向における運動要素は、鋸歯状ディスク２２の歯構造体の湾曲部、並びに翼２又は後退した状態のフラップ区域４に対するヒンジ３２の位置によって決定される。上記パラメータは、高揚力を生じさせるために必要な場合に完全に偏向したフラップ区域４により所定の空隙幅を有する空隙が生じるように設計される。

図２Ｂは断面Ｂ−Ｂをより詳細に示し、航行の方向の反対側に配向されるフラップ区域６がフラップ区域４に対して偏向されることを示す。この目的のために、鋸歯状ディスク２４はヒンジ３６に回転自在に取り付けられる。ヒンジ３６は中央ドライブ１２のハウジング又は翼２に設けられる。鋸歯状ディスク２４は押圧ロッド２８によってフラップ区域６に枢動するように連結される。フラップ区域６の回転は、フラップ区域４に取り付けられるヒンジ３８によって行われる。

ピニオン１８を駆動することによる鋸歯状ディスク２４の回転により、押圧ロッド２８の偏向が生じ、これにより、ヒンジ３８にてフラップ区域６が回転する。従って、フラップ区域６は航行の方向にて前方に位置されるフラップ区域４に対して偏向又は後退される。ここで繰り返すが、フラップ区域４に対するフラップ区域６の運動順序はヒンジ３８の位置決めに作用され、対応する設計により、フラップ区域６が拡張した場合に所望に応じてフラップ区域４及び６の間に空隙が生じる。

図２Ｃは断面Ｃ−Ｃを示し、フラップ区域８は中央ドライブ１２によって制御される。フラップ区域８はヒンジ４０によってフラップ区域６に回転自在に連結される。押圧ロッド３０及び４２はフラップ区域８を中央ドライブ１２に連結し、枢動点４４に取り付けられる制御アーム４６はフラップ区域４及び翼２からの、押圧ロッド３０及び４２に対する運動を伝達する。押圧ロッド３０はヒンジ点４８に回転自在に取り付けられる鋸歯状ディスク２６に連結される。ヒンジ点４８は中央ドライブ１２のハウジング底部又は翼２に位置される。

中央ドライブ１２はピニオン２０によって鋸歯状ディスク２６を制御し、中央ドライブ１２をフラップ区域８に連結する押圧ロッド３０及び４２による連結部を制御する。従って、フラップ区域８はピニオン２０を回転させることによりフラップ区域６に対して偏向される。更に、所望に応じて、対応する設計により、フラップ区域８及び６の間の空隙に高揚力が得られる。

図３Ａ乃至３Ｃは、偏向したフラップ区域４、６、及び８により高揚力の位置にある翼２の後縁フラップ１０を示し、フラップ区域４、６、及び８の偏向を明瞭に示す。
図３Ａは断面Ａ−Ａを示し、鋸歯状ディスク２２はピニオン１６によってヒンジ３２にて完全に回動される。押圧ロッド３４による鋸歯状ディスク２２及びフラップ区域４の連結により、フラップ区域４は翼２に対して偏向される。図３Ａにおいて、鋸歯状ディスク２２のヒンジ軸３２はフラップ区域４のヒンジ軸と同一である。しかしながら、これは必須ではなく、フラップ区域４はヒンジ軸３２とは別体のヒンジ軸から構成されてもよい。

図３Ｂは断面Ｂ−Ｂにおけるフラップ区域６の延伸した端部位置を示す。この端部位置は、ピニオン１８による中央伝達１２によって制御される鋸歯状ディスク２４の回転によって得られる。全体的な運動、即ちフラップ区域６の傾斜及び偏向はフラップ区域４の傾斜及び偏向と比較して顕著であり、これらは伝達歯車装置及び対応する連結点の選択の両者による。

図３Ｃの断面Ｃ−Ｃにおけるフラップ区域８の運動は同じ原理により行われる。更に、ここで、伝達率及び連結点の選択により、フラップ区域８の運動及び端部位置は、更に前方に位置されるフラップ区域６及び４のものと比較して大きくなる。

図３Ａ乃至３Ｃに示すように、後縁フラップ１０は図２Ａ乃至２Ｃの後退した状態におけるものと比較してより大きな表面及びより大きな湾曲部を備える。更に、例えば翼２と各フラップ区域４、６、及び８との間の空隙は、翼２の下側から高エネルギーの気流を供給することにより、後縁フラップ１０の頂部における気流の分離を遅延させ、或いは除去する。

図４Ａ及び４Ｂに示す実施例において、フラップ区域４、６、及び８は鋸歯状運動要素によって更に偏向される。この目的のために、ピニオン１６、５２、及び５４によって駆動される鋸歯状ディスク２２、４８、及び５０が使用される。本実施例は、ピニオン５２及び５４並びにベアリング５６及び５８を備えた鋸歯状ディスク４８及び５０がフラップ区域４及び６に直接位置されることに特徴がある。従って、ピニオン５２及び５４の駆動ユニットもフラップ区域４及び６に位置され、鋸歯状ディスク４８及び５０の運動は非常に短い距離にわたってフラップ区域６及び８に伝達される。ピニオン５２及び５４の駆動ユニットは例えばピニオン５２及び５４に直接連結される電気モータとして実施される。従って、本実施例は第１の実施例と比較して複雑なものではない。

ドライブの負荷の観点からすると、ピニオン５２及び５４と鋸歯状ディスク４８及び５０との間の所定の歯構造体は好適であるが、駆動ユニットの回転速度と整合しない。駆動ユニットはギヤモータとして設計されてもよく、或いは駆動ユニットとピニオン１６、５２、及び５４との間を伝達してもよい。

図４Ｂは第２の実施例において、高揚力のために偏向される後縁フラップ１０を示す。鋸歯状ディスク２２、４８、及び５０は図３Ａ乃至３Ｃに示すものと同様にピニオン１６、５２、及び５４によって完全に偏向される。従って、翼は顕著な湾曲部、及び拡大した表面を備え、更に空隙を含む。

図示の実施例の両者は航行時において様々なフラップ位置に使用可能である。この目的のために、全てのフラップ区域４、６、及び８は均等に、或いは相互に個別に上方又は下方に移動する。図５Ａ及び５Ｂは２つの後方フラップ区域６及び８が偏向される２つの実施例において航行時におけるフラップ位置を例示する。

上記実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、これに代えて、航空機の後縁フラップを移動させる本発明による装置の特徴を説明することに使用される。通常本発明による装置のその他の変形が可能であり、変形は空力設計及び生じる負荷の要求に応じて又は所望に応じて、或いは将来規制によりより高い揚力係数が必要となった場合に、３つ以上又は以下のフラップ区域を含む。更に、押圧ロッドの使用や、フラップ区域に直接位置されるピニオン及び鋸歯状運動要素の使用に関わりなく、請求の範囲の一部をなす、本発明による装置の全ての変形が可能である。更に、図示の鋸歯状ディスクは異なる形状を有してもよく、例えば鋸歯状ラックとして設計されてもよく、更に、ヒンジ軸及びヒンジ接続金具とは別体として位置されてもよい。

Claims

航空機の翼（２）の後縁フラップ（１０）を移動させるための装置において、後縁フラップ（１０）が１つ以上のフラップ区域（４、６、８）を含み、第１のフラップ区域（４）は翼（２）に移動自在に取り付けられ、第１のピニオン（１６）によって移動される鋸歯状運動要素（２２）に連結され、且つ第２のフラップ区域（６）は第１のフラップ区域（４）に移動自在に取り付けられ、第２のピニオン（１８、５２）によって移動される第２の鋸歯状運動要素（２４、２８）に連結される装置であって、
第２のフラップ区域（６）は第２のヒンジ（３８）によって第１のフラップ区域（４）に連結され、第２の鋸歯状運動要素（２４、４８）は第２のヒンジ（３８）の外側にて１本以上の相互に連結される押圧ロッド（２８）によって第１のフラップ区域（４）に連結されることを特徴とする航空機翼（２）の後縁フラップ（１０）を移動させるための装置。
航空機の翼（２）の後縁フラップ（１０）を移動させるための装置であって、後縁フラップ（１０）は少なくとも３つのフラップ区域（４、６、８）を含むことと、１つ以上の第３のフラップ区域（８）は航行の方向の前方に位置される各フラップ区域（６）に移動自在に位置され、各場合において、別のピニオン（２０、５４）によって移動される別の鋸歯状運動要素（２６、５０）に連結されることと、１つ以上の第３のフラップ区域（８）は、別のヒンジ（４０）によって、前方に位置されるフラップ区域（６）にそれぞれ連結されることと、別の各鋸歯状運動要素（２６、５０）は、別の各ヒンジ（４０）の軸の外側にて、相互に連結される１本以上の押圧ロッド（３０、４２、４６）によって、航行の方向の前方に位置されるフラップ区域（６）に連結されることとを特徴とする装置。
前記第１のフラップ区域（４）は第１のヒンジ（３２）によって翼（２）に連結され、第１の鋸歯状運動要素（２２）はヒンジ（３２）の軸の外側にて第１のフラップ区域（４）に連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
駆動されるピニオン（１６、１８、２０、５２、５４）は１つ以上の別体の伝達段により共通の中央ドライブ（１２）によって駆動されることと、中央ドライブ（１２）は直接又は１本以上のシャフト（１４）によって１つ以上の駆動ユニットに連結されることとを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
各ピニオン（１６、１８、２０、５２、５４）を駆動するための前記中央ドライブ（１２）は伝達力出力部を有する別体の伝達段を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
各伝達段は伝達力出力部にブレーキをかける装置及び伝達力出力部を連結するための連結装置のうち少なくともいずれか一方を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
駆動されるピニオン（１６、１８、２０、５２、５４）は各場合において独立した駆動ユニットによって駆動されることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
前記個別の駆動ユニットは移動されるフラップ区域（４、６、８）が保持される翼（２）に、或いはフラップ区域（４、６）に位置されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記鋸歯状運動要素（２２、２４、４８、２６、５０）は、周方向領域のうち少なくとも一部の領域に鋸歯が設けられる周方向領域を備えた少なくとも一部の領域がディスク状である本体、即ち鋸歯状ディスクとして設計されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
前記鋸歯状運動要素（２２、２４、４８、２６、５０）は鋸歯状ラックとして設計されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
航空機の翼（２）の後縁フラップ（１０）を移動させる装置を備えた航空機であって、後縁フラップ（１０）は１つ以上のフラップ区域（４、６、８）を含むことと、第１のフラップ区域（４）は翼（２）に移動自在に取り付けられ、第１のピニオン（１６）によって移動される第１の鋸歯状運動要素（２２）に連結されることと、翼（２）から視認すると後方位置に位置される各フラップ区域は各前方フラップ区域によって移動自在に支持され、各前方フラップ区域に連結されることと、後縁フラップ（１０）を移動させるための装置は、請求項１乃至１０のいずれか一項に従い設計されることと、１つ以上の第３のフラップ区域（８）は別のヒンジ（４０）によって前方に位置される各フラップ区域（６）に連結され、別の各鋸歯状運動要素（２６、５０）は、別の各ヒンジ（４０）の軸の外側にて、相互に連結される１本以上の押圧ロッド（３０、４２、４６）によって、航行の方向の前方に位置されるフラップ区域（６）に連結されることとを特徴とする航空機。