JP2016161063A - アクチュエータの冗長回転支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、同軸構造のインナーシャフトとアウターシャフトを回転自在に保持する保持構造に冗長系を持たせることにより、航空機用のアクチュエータの信頼性を向上させることである。
【解決手段】本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造は、インナーシャフト(1)を有するアウターシャフト(20)の外周に輪状ブッシュ(30)を介して設けられたインナーフランジ(40)及びアウターフランジ(41)を別々に独立して設けられた第１、第２構造体(61,63)によって支持されることにより、第１、第２構造体(61,63)の何れか、又は、前記インナーフランジ(40)及びアウターフランジ(41)の何れかが破損した場合でも冗長系を維持できる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータの冗長回転支持構造に関し、特に、シャフトを回転自在に支持するフランジを冗長構造とすることにより、一方のフランジが破損した場合でも、シャフトの回転を維持できるようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の回転支持構造としては、例えば、特許文献１に開示されている構造を、図２及び図３として開示することができる。
すなわち、符号７は回転軸１を支持する一対のスリーブ軸受であって、この実施例では第２図示のように径方向に二分割７ａ，７ｂされている。そして、回転軸１とスリーブ軸受７との間には通常、適当な隙間８ができるようになっている。９は上記スリーブ軸受７を保持するハウジングで、このハウジング９とスリーブ軸受７との間には隙間部１０が設けられている。１１は上記スリーブ軸受７の穴部１２に挿入固着された回り止め用のピンで、このピン１１の突出端１０ａは第２図示のように上記ハウジング９の案内溝１３に挿入係合されている。１４は上記ハウジング９と上記スリーブ軸受７との間の隙間部１０に弾発装着された箔状（極めて薄いステンレス板状）のスプリング等の弾性体で、この弾性体１４は内巻きにカール形成されていて、このため弾性体１４はスリーブ軸受７の外周上にほぼ全周にわたって巻き付けられていて、この弾性力によってスリーブ軸受７を回転軸１に巻き付いている。第３図は第１図の実施例の構成部分である弾性体１４の展開図であり、この弾性体１４には主に弾性力を発生する凸部１４ａおよび上記ピン１１装入用の穴１４ｂが設けられている。

次に動作について説明する。スリーブ軸受７は二分割７ａおよび７ｂされており、かつスリーブ軸受７とハウジング９との間に弾性体１４が介装される隙間１０およびスリーブ軸受７と回転軸１との間に隙間８が設けてあるので、これらの隙間８,１０の範囲内で回転軸１はその径方向の移動あるいは傾きに対して自由に追従できるようにしてある。一方、ハウジング９とスリーブ軸受７との間の隙間１０に弾性装着された箔状の弾性体１４の弾発力により、スリーブ軸受７が回転軸１へ所定の圧力で押圧されるので、スリーブ軸受７の軸心は常に回転軸１の軸心に自動的に調心され、また振動も抑制され、異常摩耗や焼き付きを起すことのない安定した回転軸１の支持ができる。しかも、弾性体１４がスリーブ軸受７の外周上にほぼ前週にわたって巻き付けられているために、二分割されたスリーブ軸受７には全周から均等な弾発力が作用するので、スリーブ軸受７が摩耗した場合でも常時、回転軸１の軸心を一定に保持できる。さらに、スリーブ軸受７の穴部１２にはピン１１が挿着固定されており、ピン１１の突出端１１ａがハウジング９の案内溝１３に挿入係合されているため回転軸１が回転してもスリーブ軸受７が回転することはない。

平５−４５８４４号公報

従来、用いられていた軸の支持装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、航空機においては信頼性の観点より構造及び機能に対しての冗長化が必須であるが、図２及び図３の従来構成では強固な軸受構造に構成されてはいるが、冗長系ではないため航空機用のアクチュエータ用としては用いることができなかった。

また、前述の図２及び図３で示される軸の支持装置の他に、航空機のアクチュエータ用軸受として、文献名を開示していないが、種々開発され採用されている。
前述の冗長系の軸受構造においては、支持構造は冗長系を構成していても、回転支持部の部品が同じ固定部材に固定されているため、この固定部材が破壊された場合には冗長性がなくなり、航空機のアクチュエータとしては、重大な機能障害となることもあった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、シャフトを回転自在に支持するフランジを冗長構造とすることにより、一方のフランジが破損した場合でも、シャフトの回転を維持できるようにしたアクチュエータの冗長回転支持構造を提供することを目的とする。

本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、インナーハウジングに回転自在に設けられたインナーシャフトと、前記インナーシャフトの外周に同軸配置され筒状をなすアウタ―シャフトと、前記インナーハウジングの外側に設けられ前記アウターシャフトを回転自在に支持するためのアウターハウジングと、前記アウターシャフトの外周に輪状ブッシュを介して設けられたインナーフランジ及びアウターフランジと、前記インナーフランジを固定するための第１構造体と、前記アウターフランジを固定するため前記第１構造体とは別体として独立した第２構造体と、を備え、前記インナーフランジ及びアウターフランジの何れか一方、又は、前記第１構造体及び第２構造体の何れか一方が破損した場合でも、前記インナーシャフト及びアウターシャフトは、回転機能を維持できるようにした構成であり、また、前記インナーフランジ及びアウターフランジは、互いに接触した状態で設けられている構成であり、また、前記インナーシャフトの先端に設けられた第１フランジと、前記アウターシャフトの先端に設けられた第２フランジと、を備え、前記第１フランジと第２フランジとは、軸方向に沿って互いに重合している構成であり、また、前記輪状ブッシュは、軸方向断面でＬ字型をなす第１断面Ｌ字型部及び第２断面Ｌ字型部を前記軸方向Ａに沿って並設することにより断面コ字型部を形成し、前記インナーフランジに形成された第１孔の第１孔内面と前記アウターフランジに形成された第２孔の第２孔内面とは、前記輪状ブッシュの外周面に接している構成である。

本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、インナーハウジングに回転自在に設けられたインナーシャフトと、前記インナーシャフトの外周に同軸配置され筒状をなすアウタ―シャフトと、前記インナーハウジングの外側に設けられ前記アウターシャフトを回転自在に支持するためのアウターハウジングと、前記アウターシャフトの外周に輪状ブッシュを介して設けられたインナーフランジ及びアウターフランジと、前記インナーフランジを固定するための第１構造体と、前記アウターフランジを固定するため前記第１構造体とは別体として独立した第２構造体と、を備え、前記インナーフランジ及びアウターフランジの何れか一方、又は、前記第１構造体及び第２構造体の何れか一方が破損した場合でも、前記インナーシャフト及びアウターシャフトは、回転機能を維持できるように構成されていることにより、例えば、フランジ側の一方が構造体と共に破損した場合でも、冗長機能を維持することができるため、安全性に大きく寄与することができる。
また、前記インナーフランジ及びアウターフランジは、互いに接触した状態で設けられていることにより、各フランジは正常時における剛性を向上させることができる。
また、前記インナーシャフトの先端に設けられた第１フランジと、前記アウターシャフトの先端に設けられた第２フランジと、を備え、前記第１フランジと第２フランジとは、軸方向に沿って互いに重合していることにより、各シャフトの回転剛性を向上できる。
また、前記輪状ブッシュは、軸方向断面でＬ字型をなす第１断面Ｌ字型部及び第２断面Ｌ字型部を前記軸方向Ａに沿って並設することにより断面コ字型部を形成し、前記インナーフランジに形成された第１孔の第１孔内面と前記アウターフランジに形成された第２孔の第２孔内面とは、前記輪状ブッシュの外周面に接していることにより、インナーフランジ及びアウターフランジの各孔内に輪状ブッシュを構成する各断面Ｌ字型部が収まり、インナーフランジとアウターフランジによる各シャフトの支持を完全に得ることができる。

本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造を示す断面構成図である。 従来の軸の支持構造を示す断面図である。 図２の横断面図である。

本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造は、シャフトを回転自在に支持するフランジを冗長構造とすることにより、一方のフランジが破損した場合でも、シャフトの回転を維持できるようにすることである。

以下、図面と共に本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号９で示されるものは、アウターハウジングであり、このアウターハウジング９の第１保持孔９ａ内には第２フランジ２０ａを有する筒状のアウターシャフト２０が回転自在に内設されている。

前記アウターハウジング９の前記第１保持孔９ａの内側には筒状をなすインナーハウジング２０が内設され、前記アウターシャフト２０内に同軸状に挿入して内設されたインナーシャフト１の一端１ａは前記インナーハウジング２１内に挿入されている。

前記インナーシャフト１の第１フランジ１ｂと前記アウターシャフト２０の第２フランジ２０ａとは、互いに接触していると共に、軸方向Ａに沿って互いに重合している。
前記アウターシャフト２０の外周には、前記第２フランジ２０ａ及び前記アウターハウジング９によって挟持された状態で、断面コ字型をなす輪状ブッシュ３０が設けられている。

前記輪状ブッシュ(30)は、全体の断面形状がコ字型をなす断面コ字型部３１で構成されていると共に、この輪状ブッシュ３０は、ステンレス等の金属で形成されている。
前記輪状ブッシュ３０の前記断面コ字型部３１は、第１断面Ｌ字型部３０Ａ及び第２断面Ｌ字型部３０Ｂから構成され、前記輪状ブッシュ３０の断面凹状をなす外周面３１ａは、インナーフランジ４０及びアウターフランジ４１の第１孔４０ａ及び第２孔４１ａに挿入されて位置している。

前記インナーフランジ４０の第１孔４０ａの第１孔内面４０ａＡは、前記第２断面Ｌ字型部３０Ｂの外周面３１ａに摺接しており、前記アウターフランジ４１の第２孔４１ａの第２孔内面４１ａＡは、前記第１断面Ｌ字型部３０Ａの外周面３１ａに摺接していることにより、前記インナーシャフト１、アウターシャフト２０及び輪状ブッシュ３０は、前記インナーフランジ４０及びアウターフランジ４１に対して回転することができ、前記インナーシャフト１に形成された孔５０により、図示しない被駆動部材と前記インナーシャフト１とを結合させて前記被駆動部材の回転駆動を行うことができるように構成されている。

前記インナーフランジ４０は、本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造６０を取付ける飛行機等の独立した第１構造体６１に複数のインナーボルト６２によって固定され、前記アウターフランジ４０は、前記アクチュエータの冗長回転支持構造６０を取付ける飛行機等の独立した第２構造体６３に複数のアウターボルト６４によって固定されている。

前述のインナーフランジ４０及びアウターフランジ４１を前記輪状ブッシュ３０の外周面３１ａに摺接自在に装着する場合、前記輪状ブッシュ３０が断面コ字型部３１の状態では前記インナーフランジ４０及びアウターフランジ４１を前記外周面３１ａに挿入することは不可能であるため、まず、前記インナーフランジ４０とアウターフランジ４１が図１のように互いに接触して一体状に形成された状態で、前記インナーフランジ４０の第１孔４０ａ内に輪状ブッシュ３０の第２断面Ｌ字型部３０Ｂを嵌め込むと共に、前記アウターフランジ４１の第２孔４１ａ内に輪状ブッシュ３０の第１断面Ｌ字型部３０Ａを嵌め込むと、前記各フランジ４０,４１と輪状ブッシュ３０とが互いに摺動回転自在な構成となる。

前述の構成において、前記インナーシャフト１と同軸で一体状に構成された前記アウターシャフト２０を、前記輪状ブッシュ３０のブッシュ孔３０Ｃ内に挿入することにより、前記インナー及びアウターフランジ４０，４１に対して、前記インナーシャフト１及びアウターシャフト２０は、前記インナー及びアウターフランジ４１に対し前記輪状ブッシュ３０を介して回転できるように構成されている。

尚、前述の本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、インナーハウジング２１に回転自在に設けられたインナーシャフト１と、前記インナーシャフト１の外周に同軸配置され筒状をなすアウタ―シャフト２０と、前記インナーハウジング２１の外側に設けられ前記アウターシャフト２０を回転自在に支持するためのアウターハウジング９と、前記アウターシャフト２０の外周に輪状ブッシュ３０を介して設けられたインナーフランジ４０及びアウターフランジ４１と、前記インナーフランジ４０を固定するための第１構造体６１と、前記アウターフランジ４１を固定するため前記第１構造体６１とは別体として独立した第２構造体６３と、を備え、前記インナーフランジ４０及びアウターフランジ４１の何れか一方、又は、前記第１構造体６１及び第２構造体６３の何れか一方が破損した場合でも、前記インナーシャフト１及びアウターシャフト２０は、回転機能を維持できるようにした構成であり、また、前記インナーフランジ４０及びアウターフランジ４１は、互いに接触した状態で設けられている構成であり、また、前記インナーシャフト１の先端に設けられた第１フランジ１ｂと、前記アウターシャフト２０の先端に設けられた第２フランジ２０ａと、を備え、前記第１フランジ１ｂと第２フランジ２０ａとは、軸方向Ａに沿って互いに重合している構成であり、また、前記輪状ブッシュ３０は、軸方向断面でＬ字型をなす第１断面Ｌ字型部３０Ａ及び第２断面Ｌ字型部３０Ｂを前記軸方向Ａに沿って並設することにより断面コ字型部３１を形成し、前記インナーフランジ４０に形成された第１孔４０ａの第１孔内面４０ａＡと前記アウターフランジ４１に形成された第２孔４１ａの第２孔内面４１ａＡとは、前記輪状ブッシュ３０の外周面３１ａに接している構成である。

本発明によるアクチュエータの冗長回転支持構造は、インナーシャフト及びアウターシャフトをブッシュを介して支持する冗長系のインナーフランジ及びアウターフランジを別々の互いに独立した第１構造体及び第２構造体に設けているため、一方の破損に対して他方によって正常回転を維持することができ、冗長系の信頼性を大幅に向上させることができる。

１ インナーシャフト
１ａ 一端
１ｂ 第１フランジ
９ アウターハウジング
９ａ 第１保持孔
２０ アウターシャフト
２０ａ 第２フランジ
２１ インナーハウジング
３０ 輪状ブッシュ
３０Ａ 第１断面Ｌ字型部
３０Ｂ 第２断面Ｌ字型部
３０Ｃ ブッシュ孔
３１ 断面コ字型部
３１ａ 外周面
４０ インナーフランジ
４０ａ 第１孔
４０ａＡ 第１孔内面
４１ アウターフランジ
４１ａ 第２孔
４１ａＡ 第２孔内面
５０ 孔
６０ アクチュエータの冗長回転支持構造
６１ 第１構造体
６２ インナーボルト
６３ 第２構造体
６４ アウターボルト

Claims (4)

1. インナーハウジング(21)に回転自在に設けられたインナーシャフト(1)と、前記インナーシャフト(1)の外周に同軸配置され筒状をなすアウタ―シャフト(20)と、前記インナーハウジング(21)の外側に設けられ前記アウターシャフト(20)を回転自在に支持するためのアウターハウジング(9)と、前記アウターシャフト(20)の外周に輪状ブッシュ(30)を介して設けられたインナーフランジ(40)及びアウターフランジ(41)と、前記インナーフランジ(40)を固定するための第１構造体(61)と、前記アウターフランジ(41)を固定するため前記第１構造体とは別体として独立した第２構造体と、を備え、
   前記インナーフランジ(40)及びアウターフランジ(41)の何れか一方、又は、前記第１構造体(61)及び第２構造体(63)の何れか一方が破損した場合でも、前記インナーシャフト(1)及びアウターシャフト(20)は、回転機能を維持できるように構成されていることを特徴とするアクチュエータの冗長回転支持構造。
2. 前記インナーフランジ(40)及びアウターフランジ(41)は、互いに接触した状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータの冗長回転支持構造。
3. 前記インナーシャフト(1)の先端に設けられた第１フランジ(1b)と、前記アウターシャフト(20)の先端に設けられた第２フランジ(20a)と、を備え、
   前記第１フランジ(1b)と第２フランジ(20a)とは、軸方向(A)に沿って互いに重合していることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータの冗長回転支持構造。
4. 前記輪状ブッシュ(30)は、軸方向断面でＬ字型をなす第１断面Ｌ字型部(30A)及び第２断面Ｌ字型部(30B)を前記軸方向Ａに沿って並設することにより断面コ字型部(31)を形成し、前記インナーフランジ(40)に形成された第１孔(40a)の第１孔内面(40aA)と前記アウターフランジ(41)に形成された第２孔(41a)の第２孔内面(41aA)とは、前記輪状ブッシュ(30)の外周面(31a)に接していることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のアクチュエータの冗長回転支持構造。

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