JP2012025386A - 航空機着陸装置用の小型シミーダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】様々な液圧システム及び構成要素の除去又は低減と、これに関連する重量の低減及び動作信頼性の改善が可能な航空機着陸装置用のシミーダンパを提供する。
【解決手段】ハウジングと、ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共にベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える。また、航空機用の操向可能な着陸装置歯車列ユニットは、着陸装置オレオ内に装着されたシミーダンパを備え、該シミーダンパは、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共に前記ベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、航空機着陸装置内のシミーを低減するダンパに関する。更に詳しくは、本開示は、電気駆動型の航空機着陸装置操向システムと共に使用可能な航空機着陸装置用の小型シミーダンパに関する。

機械的なダンパが周知であり、多数の用途に広く使用されている。しかしながら、大部分の航空機に装着される片持ち支持された着陸装置のタイプは、離着陸の滑走の際にシミー振動を生成する傾向を有する。これらの振動は、滑走路表面上におけるタイヤの接触部分に作用する横方向及び長手方向の力の合成の結果として生成され、且つ、例えば、１つ又は複数のタイヤの不均衡、物体との衝突、軸受／継手における過剰なクリアランスなどのいくつかのものがこれらの振動を起動可能である。

従来の航空機システムにおいては、シミー振動は、通常、着陸装置に操向入力を供給するために使用される液圧作動型のアクチュエータ内の制御オリフィスによって減衰されている。或いは、この代わりに、別個の専用の液圧シミーダンパ又は減衰システムを主着陸装置構造の外部に備えても良い。

しかしながら、電気作動型の操向システムの採用に伴って電気作動型の航空機を使用する傾向が増えていることは、この解決策がもはや最善ではないことを意味している。更には、ダンパは、電力が失われた場合にも継続的に機能する必要があり、従って、十分な電力供給を伴う能動型の減衰システムの使用は、厳格な航空認可要件を満足することができない可能性が高いであろう。

それにも関らず、航空機操向システム用の様々な受動型シミーダンパが知られてはいるものの、これらのダンパは、依然として、例えば、機械的に複雑で重たく、稼働寿命が短く、且つ／又は、軽航空機以外のものに使用するには本質的に適していないなどの様々な欠点を有する。

以上の内容に鑑み、航空機着陸装置用のシミーダンパが提供され、このシミーダンパは、ハウジングと、ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共にベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える。

別の態様によれば、シミーダンパを備える航空機用の操向可能な着陸装置歯車列ユニットが提供され、シミーダンパは、ハウジングと、ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共にベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える。

更なる態様によれば、シミーダンパを航空機着陸装置に装着する方法が提供され、シミーダンパは、ハウジングと、ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共にベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える。

本発明の実施形態の更なる態様、利点、及び特徴については、従属請求項、以下の説明、及び添付の図面から明らかとなろう。

本発明の様々な態様及び実施形態の利点は、様々な液圧システム及び構成要素の除去又は低減と、これに関連する重量の低減及び動作信頼性の改善が可能であるという点にある。

その最良の形態を含む当業者に対する完全且つ実施可能な開示が、添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分に更に具体的に記述されている。

本発明の一実施形態による航空機着陸装置オレオの垂直断面図を示す。 本発明の一実施形態によるシミーダンパの水平断面図を示す。 本発明の一実施形態によるシミーダンパの垂直断面図を示す。

以下、様々な実施形態を詳細に参照するが、その１つ又は複数の例が、それぞれの図面に示されている。それぞれの例は、説明を目的として提供されており、限定するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は記述されている特徴を、その他の実施形態において、又はその他の実施形態との関連において使用し、更なる実施形態を得ることが可能である。本発明は、これらの変更及び変形も包含することを意図している。

図１は、本発明の一実施形態による航空機着陸装置オレオ１２０を示す。着陸装置オレオ１２０は、オレオ脚３０内に摺動可能に取り付けられたオレオピストン１０を備える。オレオピストン１０は、コネクタ構成１２により、航空機の機体（図示なし）に接続される。着陸装置列（図示なし）はオレオ脚３０に接続される。様々な実施形態においては、オレオピストン１０及びオレオ脚３０は、相互に回転し、操向可能な着陸装置列を提供する。このような操向は、例えば、電動機作動型の電気駆動システムを使用して提供される。

オレオピストン１０は、ピストンチャンバ１４を含む。ピストンチャンバ１４は、例えば、窒素（Ｎ₂）などの不活性ガスによって充填される。オレオ脚３０は、上部の六角形の形状のガイドシャフト部分１１６を備えた軸方向において中央の滑り軸受マウント１１２を有するが、様々なその他の非円形の形状を使用しても良い。オレオ脚３０の滑り軸受マウント１１２と内壁４２の間には、液圧流体チャンバ３２が画定されている。液圧流体４０が、着陸装置オレオ１２０内に密閉され、且つ、使用の際には、液圧流体チャンバ３２を充填する。

使用の際には、着陸装置オレオ１２０は、着陸装置列が、その作動のための下方のロック位置をとった際に、地面に向かって方向付けられる。この結果、液圧流体４０が液圧流体チャンバ３２内に貯留し、充填ガスがコネクタ構成１２近傍のピストンチャンバ１４の上部部分内に集まる。液圧流体４０が液圧流体チャンバ３２とピストンチャンバ１４の間を流れることができるように、半径方向に離隔した第１及び第２チャネル１６、１８がオレオピストン１０の下部部分内に設けられる。第１チャネル１６は、運動の末端近傍において大きな減衰力を提供するために、自身を通過する可変直径のアクチュエータシャフト（図示なし）の位置に応じて、可変断面を備える。第２チャネル１８は、固定された断面積を有する。液圧流体チャンバ３２とピストンチャンバ１４の間の流体の流れは、着陸装置オレオ１２０が軸方向に圧縮される際に長手方向の減衰動作を提供する。

オレオ脚３０の内壁４２とオレオピストン１０の下部部分は、オレオピストン１０が上方の完全に伸長した位置３６と下方の完全に圧縮された位置３８にある際に停止位置を提供するように、協働するよう成形されている。これらの停止位置により、着陸装置オレオ１２０は、これら２つの末端の位置３６、３８の間において動作可能であり、且つ、過伸長又は過圧縮による自身に対する損傷を防止できる。

着陸装置オレオ１２０内には、シミーダンパ１００も設けられる。シミーダンパ１００のハウジングは、第１及び第２チャネル１６、１８の近傍においてオレオピストン１０の下部部分に固定される。更には、シミーダンパ１００は、オレオピストン１０と共に長手の軸方向において自由に運動する一方で、オレオ脚部３０とオレオピストン１０の間の相対的な回転運動によってガイドシャフト部分１１６がシミーダンパ１００を駆動させるように、ガイドシャフト部分１１６を中心としたキー係合状態において同軸状に配設される。

図示の実施形態においては、着陸装置オレオ１２０は、密閉ユニットであり、且つ、シミーダンパ１００は、着陸装置オレオ１２０の液圧流体チャンバ３２からの液圧流体４０によって充填される。従って、シミーダンパ１００が動作するために、別個の又は外部の液圧流体供給源は不要である。

図２は、本発明の一実施形態によるシミーダンパ１００の水平断面を示す。シミーダンパ１００は、航空機の着陸装置内で使用される。例えば、シミーダンパ１００は、図１の着陸装置オレオ１２０内で使用される。このシミーダンパ１００は、小型であるだけでなく、動作の信頼性も高い。

シミーダンパ１００は、ハウジング１０８と、ハウジング１０８内に設けられたベーン１０４を有するロータ１０２と、制御オリフィス１１０によって接続された第１及び第２流体チャンバ１２４、１２６とを備える。また、第１及び第２流体チャンバ１２４、１２６は、ベーン１０４によって相互に分離されており、且つ、液圧流体４０によって充填される。ベーン１０４には、好ましくは、シール溝１０６と、シール溝１０６内に設けられた弾性シール材とが提供され、第１及び第２流体チャンバ１２４、１２６の分離を促進する。また、ロータ１０２上に位置する回転シール材１２２も、ハウジング１０８内において制御オリフィス１１０に隣接して設けられる。

液圧流体４０は、航空機着陸装置オレオ１２０内において供給され、或いは、別個のシミーダンパ固有のリザーバから供給することも可能であろう。従来のオレオ液圧流体供給源を使用する場合には、本発明の様々な実施形態は、別個の液圧流体供給源及びその関連するリザーバやパイプなどが不要であり、これにより、結果的に重量及び信頼性の改善が得られるという利点を提供する。

図示の実施形態においては、液圧流体４０が、２つの流体チャンバ内において、ハウジング１０８とロータ１０２及びベーン１０４の間に収容されるように、ロータ１０２の正反対の部分を使用して個別の第１及び第２流体チャンバ１２４、１２６の一部分を形成する。但し、当業者であれば、ハウジング１０８の延長部分を使用し、このような流体チャンバを部分的に画定することも可能であることに気付くであろう。

制御オリフィス１１０は、液圧流体リザーバに結合された第１通路１１１及び第２通路１１３を有する。例えば、図２に概略的に輪郭線によって示されるように、このような液圧流体リザーバは、オレオ脚の内壁４２によって少なくとも部分的に画定された液圧流体チャンバ３２によって供給される。

第１通路１１１及び第２通路１１３は、第１一方向絞り弁１１５によって第１流体チャンバ１２４に、そして、第２一方向絞り弁１１７によって第２流体チャンバ１２６に更に接続されている。これらの一方向絞り弁１１５、１１７は、標準的な従来の逆止弁を使用して提供され、且つ、これらは、設置後のシミーダンパ１００の自己充填を可能にする。この結果、このようなシミーダンパ１００の製造、搬送、設置が容易になることから、これは有利である。

第１通路１１１、第２通路１１３、及び第１及び第２一方向絞り弁１１５、１１７は、協働して、液圧流体４０が第１流体チャンバ１２４からチャネルを通じて第２流体チャンバ１２６内に、そして、その逆にも、流れることができる略Ｘ字形状のチャネルを画定している。この実施形態のチャネルの直径は固定されている。但し、様々な代替実施形態においては、例えば、サーボ弁を使用することにより、可変断面のチャネルを提供できる。この結果、完全に動力を喪失した際にも十分な制御を維持しつつ、入力パラメータの広い範囲にわたる減衰性能の最適化が可能になる。

滑り軸受１１８の一部分を形成する滑り軸受インターフェイス１１４が、ロータ１０２内に同心状に取り付けられる。滑り軸受インターフェイス１１４は、別個の構成要素として提供されるか、或いは、ロータ１０２と一体で形成することも可能である。滑り軸受インターフェイス１１４は、六角形の形状の穴を有し、この内部には、六角形の形状のガイドシャフト部分１１６が設けられる。これらの協働する六角形の形状は、滑り軸受インターフェイス１１４が固定されるロータ１０２と穴に設けられるガイドシャフト部分１１６の間のスリップの防止に有用である。また、ガイドシャフト部分１１６上のシミー振動も、滑り軸受１１８を通じてシミーダンパに伝達される。

図３は、ラインＡ−Ａに沿った図２のシミーダンパ１００の垂直断面を示す。このシミーダンパ１００は、図１に示されているものと反転された位置で示されていることに留意されたい。

例えば、アルミニウム−青銅合金材料から製造されるロータ１０２は、ハウジング１０８内に形成された空洞１４０内に挿入される。ロータ１０２の下部部分には、ロータ１０２とハウジング１０８の間の流体密のシーリングを形成する第１環状回転シール材１３０が設けられる。

空洞１４０内においてロータ１２０を保持するため、環状のハウジング結合フランジ１４２が設けられる。ハウジング結合フランジ１４２は、ボルト１３４、１３８を使用してハウジング１０８に固定される。尚、これら２つのボルト１３４、１３８のみが図示されているが、当業者であれば、このようなボルトをさらに使用しても良いことが分かるであろう。ハウジング結合フランジ１４２には、そのネック部分の周りに環状固定シール材１２８を設ける。固定シール材１２８は、流体密のシーリングをハウジング結合フランジ１４２とハウジング１０８の上部部分の間に設ける。

ロータ１０２の上部部分には、ロータ１０２とハウジング結合フランジ１４２の間に流体密のシーリングを形成する第２環状回転シール材１３２を設ける。この結果、第１及び第２流体チャンバ１２４、１２６は空洞１４０から隔離され、液圧流体の漏洩を防止する。

挿入された際に、滑り軸受インターフェイス１１４とガイドシャフト部分１１６の間に滑り軸受１１８が形成される。これにより、ガイドシャフト部分１１６は、長手方向１５０に、空洞１４０内で、シミーダンパ１００と自由に運動可能である。

この結果、摺動する着陸装置部品は、その中心軸に対して略平行な方向において（例えば、その内部に設置された際に航空機と垂直の方向において）実質的に妨げられることなく、シミーダンパ１００と運動可能である。

但し、滑り軸受１１８を通じて接続された摺動する着陸装置部品のシミーダンパ１００に対する（例えば、矢印１５２の方向における）回転は、ロータ１０２をハウジング１０８内において回転させ、これにより、流体チャンバ１２４、１２６の一方から制御オリフィス１１０を介して他方へ流体を押し出すことになる。この強制的な流体の運動は、シミーによって誘発された振動に対して減衰力を供給する。

以上、本発明の様々な態様及び実施形態について説明したが、当業者であれば、シミーダンパの多くの様々な実施形態が可能であることに気付くであろう。

例えば、本発明の様々な態様及び実施形態の１つの利点は、様々な液圧システム及び構成要素の除去又は低減と、関連する重量の低減及び動作信頼性の改善が可能であるという点にある。特定の実施形態においては、ある航空機着陸装置のオレオ内のダンパ要素を除いて、様々な外部流体パイプ接続の使用を回避することにより、恐らくは腐食性を有する液圧流体の漏洩のリスクを低減しつつ、重量を低減できる。

例えば、オレオなどの着陸装置の構成要素内に同心状に取り付けられた構成により、本発明の様々な実施形態を提供できる。当業者であれば、このような構成は、例えば、溶接、ボルト締結、リベット締結、相互に協働する／相互に係合する非円形の断面プロファイルを伴うキー締結などの中の１つ又は複数のものを使用することにより、その間の回転が実質的に除去されるようにシミーダンパハウジングの一部分を着陸装置オレオ部品に結合することにより、提供可能であることが分かるであろう。

有利には、本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な実施形態によるシミーダンパを既存の航空機着陸装置部品に後から取り付けることにより、提供しても良い。例えば、ハウジングの外側表面を着陸装置オレオの内側表面に適合するように成形し、非円筒形の個別の内側及び外側協働表面形状を提供し、その間の相対的な回転運動を防止するために、ハウジングと着陸装置オレオの間にキー嵌めを設ける。

更には、本明細書に示されるように、その間の回転による振動を減衰させつつ、部品の相対的な長手方向の運動を可能にする本発明の様々な態様及び実施形態を提供することも可能である。

以上の説明においては、記述されている主題を当業者が実施及び使用できるように、最良の形態を含む実施例を使用している。上述では、様々な特定の実施形態を開示しているが、当業者であれば、請求項の精神及び範囲は、等しく有効な変更をも包含することを認識するであろう。特に、前述の実施形態の相互に非排他的な特徴は、相互に組合せ可能である。特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、且つ、当業者が想到するそれらの変更及びその他の実施例をも包含する。このようなその他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、或いは、特許請求の範囲の文言と僅かに異なるだけの等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲に属するものと解釈されたい。

Claims (11)

1. 航空機着陸装置用のシミーダンパであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、
   制御オリフィスによって接続されると共に前記ベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備えるシミーダンパ。
2. 前記制御オリフィスは固定断面のチャネルを有する、請求項１に記載のシミーダンパ。
3. 前記制御オリフィスは可変断面のチャネルを有する、請求項１に記載のシミーダンパ。
4. 前記可変断面のチャネルは１つ又は複数のサーボ弁によって設けられる、請求項３に記載のシミーダンパ。
5. 前記制御オリフィスは１つ又は複数の一方向絞り弁を更に備える、請求項１に記載のシミーダンパ。
6. 着陸装置部品が、その間の大きな減衰動作を伴うことなく相互に略平行に運動することを可能にする少なくとも１つの滑り軸受を更に備える、請求項１に記載のシミーダンパ。
7. 着陸装置オレオ内に装着されたシミーダンパを備える、航空機用の操向可能な着陸装置歯車列ユニットであって、
   前記シミーダンパは、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、
   制御オリフィスによって接続されると共に前記ベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える、操向可能な着陸装置歯車列ユニット。
8. 前記着陸装置オレオ内の液圧流体を使用して前記シミーダンパに供給する、請求項７に記載の操向可能な着陸装置歯車列ユニット。
9. 前記ハウジングは、その間の回転が実質的に除去されるように前記着陸装置オレオ内に装着されるよう成形される、請求項７に記載の操向可能な着陸装置歯車列ユニット。
10. 航空機着陸装置にシミーダンパを装着する方法であって、前記シミーダンパは、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられたベーンを有するロータと、制御オリフィスによって接続されると共に前記ベーンによって相互に分離された第１及び第２流体チャンバとを備える方法であって、
    着陸装置オレオ内に完全に位置するように前記シミーダンパを設けるステップを有する方法。
11. 前記シミーダンパの前記ハウジングの外側表面に適合するように、前記着陸装置オレオの内部表面を成形するステップと、
    前記シミーダンパがその内部に完全に位置するように前記着陸装置オレオ内に前記シミーダンパを固定するステップとを更に有する、請求項１０に記載の方法。