JP2017207197A

JP2017207197A - 電気機械的デカップラ

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Publication number: JP2017207197A
Application number: JP2017017357A
Authority: JP
Inventors: トッド・ワーラマア; Waaramaa Todd
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: CN107380461A; US10093409B2; ES2719230T3; US20170334551A1; EP3251951B1; JP6912211B2; CN107380461B; EP3251951A1

Abstract

【課題】飛行中、アクチュエータが稼働していない場合、航空機の特定の操作が、アクチュエータから操縦桿およびフットペダルに慣性力を引き起こす。時には、操縦桿およびフットペダルに戻される慣性力は、パイロットがアクチュエータをバックドライブするには大き過ぎるため、航空機が制御できなくなり、パイロットを負傷させる可能性がある。
【解決手段】小型の電気機械的デカップラデバイスは、航空機の手動制御デバイスと航空機のフライトモードを制御する電気機械的アクチュエータとの間で動作可能に接続される。電気機械的デカップラデバイスは、電気機械的デカップラデバイスに電力を供給しないことにより、手動制御デバイスと電気機械的アクチュエータとの間の動作接続を分離するように動作可能である。電気機械的デカップラデバイスは、電気機械的デカップラデバイスに電力を再供給し、機械的制御デバイスと電気機械的アクチュエータとの間の適切な回転アライメントまたはインデックス化を手動で達成することで、手動制御デバイスと電気機械的アクチュエータとの間の動作接続を再結合することができる。
【選択図】なし

Description

本開示は、航空機の手動制御デバイスと航空機のフライトモードを制御するアクチュエータとの間で動作可能に接続される小型の電気機械的デバイスに関する。電気機械的デバイスは、電気機械的デバイスに電力を供給しない状態に、手動制御デバイスとアクチュエータとの間の動作接続を分離するように動作可能である。電気機械的デバイスは、電気機械的デバイスに電力を再供給し、手動制御デバイスとアクチュエータとの間の適切な回転アライメントまたはインデックス化を手動で達成することで、手動制御デバイスとアクチュエータとの間の動作接続を再結合することができる。

航空機の制御システムは、手動操作式の操縦桿およびフットペダル等の手動制御部を含む。パイロットによる操縦桿およびフットペダルの手動操作は、航空機の飛行を制御する。

航空機によっては、操縦桿およびフットペダルの手動操作が、一連のアクチュエータによって補助される。アクチュエータは、航空機の操縦桿およびフットペダルと、航空機の操縦翼面、例えば、ローターブレード、補助翼、トリムタブ等との間で動作可能に接続される。アクチュエータは、操縦桿およびフットペダルの手動操作に応じて航空機の操縦翼面を操作する。アクチュエータが稼働していない場合、アクチュエータのバックドライブが必要である。

飛行中、アクチュエータが稼働していない場合、航空機の特定の操作が、アクチュエータから操縦桿およびフットペダルに慣性力を引き起こす。時には、操縦桿およびフットペダルに戻される慣性力は、パイロットがアクチュエータをバックドライブするには大き過ぎるため、航空機が制御できなくなり、パイロットを負傷させる可能性がある。

本開示の電気機械的デカップラは、航空機のアクチュエータから手動制御部に戻される過剰な慣性力から航空機のパイロットを隔離するように動作可能である。電気機械的デカップラは、操縦装置のアクチュエータが故障した場合、またはアクチュエータが受動モードにあり、その結果、許容されるよりも高い操縦力がパイロットに戻される場合、パイロットが航空機の機械的操縦装置の制御を維持することを可能にする。

電気機械的デカップラは、小型の筐体を含む。筐体は、円筒形の外壁を有する。円筒形の外壁は、筐体に対する相互に垂直な軸方向および半径方向を定義する中心軸を有する。

複数の筐体突起が、外壁の内面に提供される。筐体突起は、筐体の壁の内面から半径方向内側に延在する。突起は、外壁の内面にリングギアを形成する平歯車の歯として構成される。

筐体はまた、外壁の一方の側に接続されたベースプレートを含む。ベースプレートは、ベースプレートを通って延在する中心孔を有する。中心孔は、筐体中心軸と同軸である。

筐体はまた、ベースプレートから外壁の反対側に接続されたエンドプレートを含む。エンドプレートもまた、エンドプレートを通る中心孔を有する。エンドプレートの中心孔は、中心軸と同軸である。さらに、エンドプレートを通る中心孔は、ベースプレートを通る中心孔と整列し、ベースプレートを通る中心孔と同じ直径寸法を有する。

ベースプレートベアリングアセンブリは、ベースプレートの中心孔内に装着され、エンドプレートベアリングアセンブリは、エンドプレートの中心孔内に装着される。

３つのアライメントピンは、エンドプレートに接続され、筐体の内部容積内に軸方向に延在する。アライメントピンは、平行であり、中心軸の周囲に空間的に円周方向に配置される。

シャフトは、筐体の内部容積を通って延在する。シャフトは、中心軸と同軸である。シャフトは、筐体内でシャフトを回転させるために、ベースプレートベアリングアセンブリおよびエンドプレートベアリングアセンブリに装着される。シャフトは、筐体内での軸方向移動に対して固定される。

複数の幅が狭く細長いガイドは、シャフト上に位置する。ガイドは、シャフトの周囲に空間的に円周方向に配置される。ガイドは、シャフトの長さの一部に沿って延在する直線的な軸方向の長さを有する。さらに、各々のガイドは、シャフトから半径方向外側に延在する高さ寸法を有する。

デカップラプレートは、シャフト上に装着される。デカップラプレートは、円形構成を有する。複数のプレート突起は、デカップラプレートの外縁部から半径方向外側に延在する。プレート突起は、筐体突起に相補的である。デカップラプレートは、中心孔を有し、中心孔内には複数の軸方向溝が形成される。溝は、中心孔の周囲に空間的に円周方向に配置される。シャフト上の複数のガイドは、デカップラプレートの中心孔内の複数の溝と係合し、デカップラプレートをシャフトに対する回転に対して固定するが、シャフトにわたるデカップラプレートの軸方向移動はできるようにする。デカップラプレートは、シャフトに対するデカップラプレートの第１の位置とシャフトに対するデカップラプレートの第２の位置との間で、反対の第１の軸方向および第２の軸方向にシャフト上で軸方向に移動可能である。シャフトに対するデカップラプレートの第１の位置において、デカップラプレートのプレート突起は、筐体の筐体突起と噛合し、その結果、デカップラプレートを筐体に接続し、またシャフトを筐体に接続する。筐体に対するデカップラプレートの第２の位置において、デカップラプレート上のプレート突起は、筐体の筐体突起との噛合から離脱し、その結果、プレートを筐体から切り離し、プレートがシャフトと共に筐体に対して回転できるようにする。デカップラプレートはまた、デカップラプレートを通る複数のピンホールを備える。ピンホールは、エンドプレート上のアライメントピンと軸方向に整列するように、デカップラプレート上に空間的に円周方向に配置される。

コイルばねは、シャフト上に装着される。コイルばねは、シャフトの一方の端部にある環状ばね受けとデカップラプレートとの間に係合する。ばねは、シャフト上のデカップラプレートの第２の位置まで第２の軸方向にデカップラプレートを付勢する付勢力をデカップラプレートに働かせる。

電気機械的デカップラには５つの電磁石が用いられる。各々の電磁石は、筐体の内部容積内で筐体のエンドプレートに固定される。複数の電磁石は、コイルばねの周囲に空間的に円周方向に配置される。電磁石は、作動させると、電磁石とデカップラプレートとの間に磁場を生成するように動作可能である。生成された磁場は、シャフト上のデカップラプレートの第２の位置からシャフト上のデカップラプレートの第１の位置までコイルばねの付勢力に対してデカップラプレートを引っ張る。デカップラプレートは、作動させた電磁石によって生成される磁場によって電磁石に対して保持される。シャフトおよび筐体に対するデカップラプレートの第２の位置において、アライメントピンは、ピンホールを通って延在し、プレート突起は、筐体突起と噛合する。このデカップラプレートの位置によって、デカップラプレートが筐体に接続される。

電磁石を停止させると、電磁石とデカップラプレートとの間の磁場が消滅する。磁場が消滅すると、コイルばねが、シャフト上のデカップラプレートの第１の位置からシャフトに対するデカップラプレートの第２の位置まで、第２の軸方向にデカップラプレートを押す。これにより、デカップラプレートおよび筐体がシャフトから切り離される。

手動制御デバイスは、筐体に接続される。手動制御デバイスは、航空機の操縦装置、例えば、操縦桿およびフットペダルと動作可能に接続される。

電気機械的デカップラの使用において、電磁石を作動させ、電磁石１３２とデカップラプレートとの間に磁場を生成する。これにより、デカップラプレートが、そのシャフト上の第２の位置からそのシャフト上の第１の位置まで引き寄せられる。アライメントピンがデカップラプレートのピンホールと整列していない場合、手動制御デバイスは、アライメントピンがピンホールと整列するまで、中心軸の周りで筐体の移動を引き起こすように操作される。この移動はまた、筐体に接続された手動制御デバイスが、シャフトに対して適切にインデックス化されていること、または位置付けられていることを確実にする。アライメントピンがピンホールと整列すると、デカップラプレートは、そのシャフト上の第１の位置までシャフト上で第１の軸方向に移動する。これにより、デカップラプレート上のプレート突起が筐体外壁の内部にある筐体突起と噛合する。これにより、次に、筐体がデカップラプレートおよびシャフトと接続される。またこれにより、手動制御デバイスがアクチュエータに連結される。手動制御デバイスの手動操作は、筐体をデカップラプレートおよびシャフトとともに移動させ、シャフトの回転運動を引き起こす。

飛行操作中、アクチュエータから機械的デカップラを通して手動制御デバイスに伝達される過剰な慣性力からパイロットを隔離する必要がある場合、電磁石を停止させる。これにより、コイルばねが、デカップラプレートをそのシャフト上の第１の位置からそのシャフト上の第２の位置まで押す。これにより、デカップラプレート上のプレート突起が筐体上の筐体突起との噛合係合から離脱する。これにより、筐体がデカップラプレートおよびシャフトから切り離される。これにより、次に、手動制御デバイスおよびそれらのデバイスを操作しているパイロットが、アクチュエータからシャフトに伝達される過剰な慣性力から隔離される。また、これにより、パイロットは、手動制御デバイスの操作により、アクチュエータの補助なしに、航空機の操縦翼面を制御することができる。

航空機の操縦翼面にかかる過剰な慣性力が途絶えると、電磁石を再び作動させることができる。電磁石の作動は、電磁石とデカップラプレートとの間に磁場を生成する。磁場は、シャフト上のデカップラプレートの第２の位置からシャフト上のデカップラプレートの第１の位置まで、デカップラプレートを第１の軸方向に再び移動させる。手動制御デバイスの手動操作により、アライメントピンがデカップラプレートのピンホールと整列し、デカップラプレートがそのシャフト上の第１の位置まで移動することが可能となる。また、これにより、手動制御デバイスがアクチュエータのシャフトと適切にインデックス化される。デカップラプレートがそのシャフト上の第１の位置に移動することにより、デカップラプレート上のプレート突起が筐体上の筐体突起と噛合し、その結果、筐体をデカップラプレートおよびシャフトに接続する。また、これにより、手動制御デバイスとアクチュエータのシャフトとの間の動作接続が再接続される。

これまで記載した特徴、機能、よび利点は、種々の実施形態において独立して達成されてもよいか、またはさらにほかの実施形態と組み合わされてもよく、素のさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照することにより理解され得る。

以下のデカップラの説明および図面において、電気機械的デカップラのさらなる特徴を記載する。

航空機の制御システムを示す図である。航空機制御システムの電気機械的アクチュエータに接続された電気機械的デカップラの斜視図である。電気機械的デカップラの断面図である。図３に示すデカップラの内部の左側の斜視図である。図３に示すデカップラの内部の右側の斜視図である。デカップラの変形例の断面図である。デカップラの構成要素の変形例の断面図である。デカップラの断面図である。デカップラの変形例の内部の左側の斜視図である。電磁石式デカップラを使用する方法のフローチャート図である。

図１は、航空機の制御システムを示す。図１の表示では、航空機は回転翼航空機である。ローターブレード（図示せず）が取り付けられる航空機のローター１２が、図１に示される。ローターブレードは、航空機のコックピット内の一連の手動制御部と動作可能に接続される。

手動制御部は、手動操作式の操縦桿１４およびフットペダル１６を含む。操縦桿１４およびフットペダル１６の操作は、航空機の飛行を制御する。パイロットによる操縦桿１４およびフットペダル１６の手動操作は、一連のアクチュエータ２２によって補助される。

アクチュエータ２２は、操縦桿１４およびフットペダル１６と動作可能に接続される。アクチュエータは、操縦桿１４およびフットペダル１６の手動操作に応じて、ローター１２のローターブレードおよび航空機の他の操縦翼面を操作する。

図１に示されるのは、航空機のアクチュエータ２２と操縦桿１４およびフットペダル１６との間で動作可能に接続された電気機械的デカップラ２６である。ローターブレードまたは航空機の他の飛行面に働く過剰な慣性力に応じて、電気機械的デカップラ２６は、操縦桿１４およびフットペダル１６をアクチュエータ２２から分離するように直ちに起動することができ、その結果、パイロットを過剰な慣性力から分離する。

図２は、アクチュエータ２２に接続された電気機械的デカップラ２６のうちの１つの斜視図を示す。図３は、連結されていない状態の電気機械的デカップラ２６の断面図である。図４は、図３に示すデカップラの内部の左側の斜視図である。図５は、図３に示すデカップラの内部の右側の斜視図である。

記載されるデカップラ２６の構成部品は、デカップラの意図される機能のために十分な強度を構成部品に提供する材料から構成される。構成部品は、金属、または他の均等な材料から構成されてもよい。

電気機械的デカップラ２６は、筐体３２内に収容される。筐体３２は、円筒形構成の外壁３４を有する。外壁３４の円筒形構成は、中心軸３６を有する。中心軸３６は、筐体３２に対する相互に垂直な軸方向および半径方向を定義する。外壁３４は、外面３８および直径方向に反対側の内面４２を有する。内面４２は、筐体の内部容積４４を取り囲む。筐体３２は、図３で見た場合に外壁３４の右側の円形ベース側縁部４６から図３で見た場合に外壁の左側の円形エンド側縁部４８まで延在する軸方向の長さを有する。

複数の筐体突起５２が、外壁３４の内面４２に設けられる。複数の筐体突起５２は、内面４２から半径方向内側に延在し、内部容積４４の周囲に円形に配置される。筐体突起５２の円は、中心軸３６と同軸である。図３および図４に示すように、突起５２は、筐体３２の内面４２にリングギアを形成する平歯車の歯として構成される。筐体突起５２の他の均等な構成が、電気機械的デカップラ２６に用いられてもよい。

ベースプレート５４は、外壁３４のベース側縁部４６に接続される。ベースプレート５４は、実質的に平坦であり、ベースプレート５４の円形構成を画定する円形外縁部５６を有する。図３に示すように、外縁部５６は、筐体外壁３４の外面３８と共に延在する。中心孔５８は、ベースプレート５４を通って延在する。中心孔５８は、筐体中心軸３６と同軸である。

エンドプレート６２は、筐体外壁３４のエンド側縁部４８に接続される。エンドプレート６２は、実質的に平坦であり、エンドプレートの円形構成を画定する円形外縁部６４を有する。エンドプレート６２の外縁部６４は、筐体外壁３４の外面と共に延在する。エンドプレート６２は、エンドプレートを通る中心孔６６を有する。エンドプレート６２の中心孔６６は、中心軸３６と同軸である。さらに、エンドプレート６２を通る中心孔６６は、ベースプレート５４を通る中心孔５８と軸方向に整列し、また実質的に同じ直径寸法を有する。

複数のアライメントピン６８は、エンドプレート６２に接続される。図３に示すように、アライメントピン６８は、エンドプレート６２の孔を通って筐体３２の内部容積４４内に延在する。アライメントピン６８は、他の均等な様式でエンドプレート６２に取り付けられてもよい。アライメントピン６８は、平行であり、中心軸３６の周囲に空間的に円周方向に配置される。アライメントピン６８はまた、エンドプレート６２の中心孔６６とエンドプレートの外縁部６４との間で半径方向に位置付けられる。図面に示すように、中心軸３６の周囲に空間的に等しく配置された３つのアライメントピン６８が存在する。３つよりも多いかまたは少ないアライメントピン６８が、電気機械的デカップラ２６用いられてもよい。

ベースプレートベアリングアセンブリ７２は、ベースプレート５４の中心孔５８内に装着される。エンドプレートベアリングアセンブリ７４は、エンドプレート６２の中心孔６６内に装着される。図３に示すベアリングアセンブリ７２、７４は、ボールベアリングアセンブリである。他の均等な種類のベアリングアセンブリが、電気機械的デカップラ２６に用いられてもよい。

シャフト７６は、筐体３２の内部容積４４を通って延在する。シャフト７６は、中心軸３６と同軸である。シャフト７６は、筐体３２の中心軸３６の周りでシャフト７６を回転させるために、ベースプレートベアリングアセンブリ７２およびエンドプレートベアリングアセンブリ７４に装着される。図３に示すように、シャフト７６は、シャフトの右側端部７８からシャフトの左側端部８２まで筐体３２を完全に通って延在する。シャフト７６は、図３において中空であるように示されているが、シャフトは中実であってもよい。シャフト７６は、円筒形の外面８４を有する。環状の肩面８６は、シャフトの右側端部７８に隣接するシャフトの外面８４に形成される。肩面８６は、ベースプレートベアリングアセンブリ７２に対して係合し、筐体３２の内部容積４４内でシャフトを軸方向移動に対して保持する。ねじ山８８は、シャフトの左側端部８２に隣接するシャフト７６の外面８４に形成される。保持リング９２は、ねじ山８８に螺合され、エンドプレートベアリングアセンブリ７４に対して係合する。肩面８６および保持リング９２は共に、シャフト７６を筐体３２に対するその軸方向に保持する。シャフト７６はまた、シャフトの外面８４に形成される複数の軸方向溝９４を有する。軸方向溝９４は、シャフト７６の周囲に空間的に円周方向に配置される。

複数の幅が狭く細長いガイド９６は、シャフト７６の軸方向溝９４内に位置する。ガイド９６は、各々、シャフト７６の外面８４の一部を横切って延在する直線的な軸方向の長さを有する。さらに、各々のガイド９６は、軸方向溝９４から半径方向に、かつシャフト７６の外面８４から外側に延在する高さ寸法を有する。シャフトの溝９４内にガイド９６が位置することにより、中心軸３６の周囲に、空間的に円周方向にガイド９６が配置される。図３に示す電気機械的デカップラ２６の表示では、ガイド９６は、軸方向溝９４内に位置するキー溝として形成される。他の均等な種類のガイド９６が、キー溝の代わりに用いられてもよい。例えば、図６に示すように、キー溝９６は、軸方向に連なるボールベアリング９８によって置き換えられてもよい。

デカップラプレート１０２は、シャフト７６上に装着される。デカップラプレート１０２は、実質的に平坦であり、デカップラプレート１０２に円形構成を付与する円形外縁部１０４を有する。デカップラプレートの外縁部１０４は、外縁部から半径方向外側に延在する複数のプレート突起１０６で形成される。プレート突起１０６は、筐体突起５２に相補的である。プレート突起１０６および筐体突起５２の相補的構成により、デカップラプレート１０２が筐体突起５２と同じ平面内に位置することが可能となる。図３に示す電気機械的デカップラ２６において、プレート突起１０６は、平歯車の歯の構成を有する。プレート突起１０６の他の構成も、電気機械的デカップラ２６に用いられ得る。例えば、デカップラプレートは、図７に示すような軸方向に突出する歯１０８を有することができる。デカップラプレート１０２は、中心軸３６と同軸の中心孔１１０を有する。中心孔１１０は、中心孔内でシャフト７６の外面８４を受容するような寸法である。複数の軸方向溝１１２は、デカップラプレート１０２の中心孔１１０内に形成される。溝１１２は、中心孔１１０の周囲に空間的に円周方向に配置される。溝１１２の位置は、シャフト７６の軸方向溝９４内におけるガイド９６の位置に対応する。デカップラプレート１０２の中心孔１１０の溝１１２におけるガイド９６の係合は、デカップラプレート１０２をシャフト７６に装着し、デカップラプレート１０２をシャフト７６に対する回転に対して固定するが、シャフト７６にわたるデカップラプレート１０２の軸方向移動はできるようにする。デカップラプレート１０２は、図８に示す筐体３２に対するデカップラプレート１０２の第１の位置と図３に示す筐体３２に対するデカップラプレート１０２の第２の位置との間における、反対の第１および第２の軸方向へのデカップラプレート１０２の移動のために、ガイド９６によってシャフト７６に装着される。筐体３２に対するデカップラプレート１０２の第１の位置において、デカップラプレート１０２のプレート突起１０６は、図８に示すように筐体３２の筐体突起５２に噛合し、その結果、デカップラプレート１０２を筐体３２に接続する。図３に示す筐体３２に対するデカップラプレート１０２の第２の位置において、デカップラプレート１０２上のプレート突起１０６は、筐体３２の筐体突起５２との噛合から離脱し、その結果、デカップラプレート１０２を筐体から切り離し、デカップラプレート１０２がシャフト７６と共に筐体３２に対して回転できるようにする。デカップラプレート１０２はまた、デカップラプレートを通る複数のピンホール１１４を備える。ピンホール１１４は、デカップラプレート１０２の中心孔１１０の周囲に、空間的に円周方向に配置される。ピンホール１１４はまた、エンドプレート６２上のアライメントピン６８と整列するように、デカップラプレート１０２上に半径方向に位置する。デカップラプレート１０２は、ピンホール１１４より半径方向内側にばね溝１１６を有する。ばね溝１１６は、環状であり、シャフト７６および中心軸３６の全周にわたって延在する。

コイルばね１１８等の付勢デバイスは、筐体３２の内部容積４４内でシャフト７６上に装着される。図３に示すように、コイルばね１１８は、エンドプレートベアリングアセンブリ７４に対して係合する環状ばね受け１２２と、デカップラプレート１０２のばね溝１１６との間に延在する。ばね受け１２２とデカップラプレート１０２のばね溝１１６との間に係合するコイルばね１１８は、デカップラプレートを図３に示す筐体３２に対するデカップラプレート１０２の第２の位置まで第２の軸方向に付勢する付勢力をデカップラプレート１０２に働かせる。図３において、コイルばね１１８は付勢デバイスとして示されているが、他の均等な種類の付勢デバイスが、デカップラプレート１０２に付勢力を働かせ、デカップラプレートを筐体３２に対するその第２の位置まで付勢する電気機械的デカップラ２６に用いられてもよい。例えば、図９に示すように、コイルばね１１８は、シャフト７６の周囲に空間的に円周方向に配置された複数のコイルばね１２４によって置き換えられてもよい。

複数の電磁石１３２は、筐体３２の内部容積４４内に提供される。各々の電磁石１３２は、筐体の内部容積４４内で筐体３２のエンドプレート６２に固定される。図４に示すように、コイルばね１１８の周囲に空間的に円周方向に配置された５つの電磁石１３２が存在する。他の数の電磁石１３２が電気機械的デカップラ２６に用いられてもよい。各々の電磁石１３２は、円筒形構成を有する。各々の電磁石１３２は、電磁石１３２の端部１３６が筐体突起５２のリングよりやや短くなるように間隔を空けた距離だけ、エンドプレート６２から筐体内に軸方向に延在する。電磁石１３２は、作動させたときにエンド側の面１３４とデカップラプレート１０２との間に磁場を生成するように動作可能である。生成された磁場は、図３に示すシャフト７６上のデカップラプレート１０２の第２の位置から図８に示すシャフト７６上のデカップラプレート１０２の第１の位置まで、コイルばね１１８の付勢力に対してデカップラプレート１０２を引っ張る。図８に示すように、デカップラプレート１０２は、作動させられた電磁石１３２によって生成された磁場によって電磁石１３２のエンド側の面１３４に対して保持される。シャフト７６および筐体３２に対するデカップラプレート１０２の位置において、アライメントピン６８はピンホール１１４を通って延在し、プレート突起１０６は筐体突起５２と噛合する。このデカップラプレート１０２の位置付けにより、デカップラプレートを筐体３２に接続する。

電磁石１３２を停止させると、電磁石１３２とデカップラプレート１０２との間の磁場が消滅する。磁場が消滅すると、コイルばね１１８が、図８に示すシャフト７６上のデカップラプレート１０２の第１の位置から図３に示すシャフト７６に対するデカップラプレート１０２の第２の位置まで、第２の軸方向にデカップラプレート１０２を押す。これにより、デカップラプレート１０２およびシャフト７６が筐体３２から切り離される。

手動制御デバイス１４２、１４４は、図２に示すように筐体３２に接続される。手動制御デバイス１４２は、航空機の操縦装置、例えば、図１に示すように操縦桿１４およびフットペダル１６と動作可能に接続に接続される。

本開示の電気機械的デカップラ２６の使用方法によれば、電気機械的デカップラ２６は、制御システムの並列な電気機械的アクチュエータが故障した場合、または受動モードにあるときに電気機械的アクチュエータがバックドライブされ、その結果、許容されるよりも高い操縦力が機械的操縦装置によってパイロットに伝達された場合、パイロットが航空機の制御システムの機械的操縦装置の制御を維持することを可能にする。

図１を参照すると、航空機の制御システムが示される。制御システムは、制御システムのアクチュエータ２２と、並列な機械的操縦装置、例えば、手動操作式の操縦桿１４およびフットペダル１６との間で動作可能に接続される電気機械的デカップラ２６のうちのいくつかを利用する。アクチュエータ２２の電源が入った状態での航空機の飛行中、アクチュエータ２２は、操縦桿１４およびフットペダル１６の手動操作においてパイロットを補助し、操縦桿１４およびフットペダル１６を通して、航空機の操縦翼面に働く負荷に関するフィードバックをパイロットに提供する。フィードバックは、アクチュエータ２２から電気機械的デカップラ２６を通って操縦桿１４およびフットペダル１６に伝達される。

操縦桿１４およびフットペダル１６を、それらが関連付けられたアクチュエータ２２と並列に動作可能に接続するための電気機械的デカップラ２６の使用において、電磁石１３２を作動させて、電磁石１３２とデカップラプレート１０２との間に磁場を生成する。これにより、図３に示すそのシャフト７６上の第２の位置から図８に示すそのシャフト７６上の第１の位置までデカップラプレート１０２が引き寄せられる。アライメントピン６８がデカップラプレート１０２のピンホール１１４と整列していない場合、手動制御デバイス１４２、１４４は、操縦桿１４およびフットペダル１６を手動で操作することにより、アライメントピン６８がピンホール１１４と整列するまで中心軸３６の周りで筐体３２の移動を引き起こすように操作される。また、この移動により、筐体３２に接続された手動制御デバイス１４２、１４４が、シャフト７６に対して適切にインデックス化されていること、または位置付けられていることを確実にする。アライメントピン６８がピンホール１１４と整列すると、デカップラプレート１０２は、図８に示すそのシャフト上の第１の位置までシャフト７６上で第１の軸方向に移動する。これにより、デカップラプレート１０２上のプレート突起１０６が筐体外壁３４の内部にある筐体突起５２と噛合する。これにより、次に、筐体３２がデカップラプレート１０２およびシャフト７６と接続される。また、これにより、手動制御デバイス１４２、１４４がアクチュエータ２２に連結される。このようにして、図１に示す航空機制御システムの操縦桿１４およびフットペダル１６の各々が、電気機械的デカップラ２６を通してその関連するアクチュエータ２２と動作可能に接続され、操縦桿１４およびフットペダル１６の動きが、それらの関連する手動制御デバイス１４２、１４４を通して伝達され、制御デバイス１４２、１４４に接続された筐体３２をデカップラプレート１０２およびシャフト７６とともに移動させ、シャフト７６の回転運動を引き起こす。

本開示の電磁石式デカップラ２６の使用方法によれば、デカップラ２６は、並列なアクチュエータ２２が故障した場合、または航空機の操縦翼面上の過剰な力が、受動モードにあるアクチュエータ２２をバックドライブし、その結果、許容されるよりも高い操縦力がパイロットに伝達される場合、パイロットが、機械的操縦装置、例えば、操縦桿１４およびフットペダル１６の制御を維持することを可能にする。飛行操作中、アクチュエータ２２から電気機械的デカップラ２６を通して手動制御デバイス１４２、１４４に、またそれらの関連する操縦桿１４またはフットペダル１６から航空機のパイロットに伝達される過剰な慣性力からパイロットを隔離する必要がある場合、電磁石１３２を停止させる。電磁石１３２の停止は、航空機の操縦翼面からアクチュエータ２２に伝達される過剰なバックドライブ力を検出する、アクチュエータ２２に関連するセンサによって生成された信号に応答するものであり得る。電磁石１３２の停止は、図８に示すそのシャフト上の第１の位置７６から図３に示すそのシャフト上の第２の位置７６まで、コイルばね１１８にデカップラプレート１０２を押させる。これにより、デカップラプレート１０２上のプレート突起１０６が筐体３２上の筐体突起５２との噛合係合から離脱する。これにより、筐体３２がデカップラプレート１０２およびシャフト７６から切り離される。これにより、次に、手動制御デバイス１４２、１４４ならびにそれらの関連する操縦桿１４およびフットペダル１６、そしてそれらのデバイスを操作しているパイロットが、アクチュエータ２２からシャフト７６に伝達される過剰な慣性力から隔離される。また、これにより、パイロットは、手動の操縦桿１４およびフットペダル１６ならびにそれらの関連する制御デバイス１４２、１４４の操作により、アクチュエータ２２の補助なしに、航空機の操縦翼面を制御することができる。

航空機の操縦翼面にかかる過剰な慣性力が途絶えると、電磁石１３２を再び作動させることができる。電磁石１３２の作動は、電磁石１３２とデカップラプレート１０２との間に磁場を生成する。磁場は、図３に示すシャフト７６上のデカップラプレート１０２の第２の位置から図８に示すシャフト７６上のデカップラプレート１０２の第１の位置まで、デカップラプレート１０２を第１の軸方向に再び移動させる。手動制御デバイス１４２、１４４の手動操作により、アライメントピン６８がデカップラプレート１０２のピンホール１１４と整列し、デカップラプレート１０２が、そのシャフト７６上の第１の位置まで移動することが可能となる。また、これにより、手動制御デバイス１４２、１４４がアクチュエータ２２のシャフト７６と適切にインデックス化される。デカップラプレート１０２が、そのシャフト７６上の第１の位置に移動することにより、デカップラプレート１０２上のプレート突起１０６が筐体３２上の筐体突起５２と噛合し、その結果、筐体３２をデカップラプレート１０２およびシャフト７６に接続する。また、これにより、手動制御デバイス１４２、１４４とアクチュエータ２２のシャフト７６との間の動作接続が再接続される。

項１．
電気機械的デカップラであって、
筐体の内部容積を囲む筐体と、
内部容積を通って延在するシャフトであって、筐体に対する相互に垂直な軸方向および半径方向を定義する回転の中心軸を有し、筐体に対して中心軸の周りで回転可能である、シャフトと、
内部容積内のデカップラプレートであって、デカップラプレートは、シャフトの回転を用いてデカップラプレートを回転させるためにシャフトに接続され、デカップラプレートは、シャフト上のデカップラプレートの第１の位置まで第１の軸方向に、およびシャフト上のデカップラプレートの第２の位置まで反対の第２の軸方向にシャフト上で移動可能であり、デカップラプレートを通るピンホールを有する、デカップラプレートと、
内部容積内の付勢デバイスであって、付勢デバイスは、デカップラプレートに付勢力を働かせるように動作可能であり、付勢力は、シャフト上のデカップラプレートの第２の位置まで第２の軸方向にデカップラプレートを付勢する、付勢デバイスと、
内部容積内のアライメントピンであって、デカップラプレートがシャフト上の第２の位置から第１の位置まで移動されたときに、アライメントピンがデカップラプレートのピンホール内に移動して筐体をデカップラプレートに接続する位置で筐体に接続される、アライメントピンと、
内部容積内の電磁石であって、電磁石は、電磁石を作動させたときに磁場を生成するように動作可能であり、磁場は、シャフト上のデカップラプレートの第２の位置から、アライメントピンがデカップラプレートのピンホール内に移動して筐体をデカップラプレートおよびシャフトに接続するシャフト上のデカップラプレートの第１の位置まで、付勢デバイスの付勢力に対して第１の軸方向にデカップラプレートを引っ張り、電磁石は、電磁石を停止させたときに磁場を消滅させるように動作可能であり、筐体とデカップラプレートとが接続されていないシャフト上のデカップラプレートの第２の位置まで第２の軸方向に付勢デバイスデカップラプレートを押すことを可能にする、電磁石と、を備える、電気機械的デカップラ。

項２．
筐体に動作可能に接続された手動制御デバイスであって、手動制御デバイスの手による移動に応じて中心軸の周りで筐体を回転させるように手動で動作可能である、手動制御デバイスをさらに備える、項１に記載の電気機械的デカップラ。

項３．
外壁を有する筐体であって、外壁は、内部容積を取り囲む円筒形構成を有する、筐体と、
ベースプレートを有する筐体であって、ベースプレートは、円形構成を有し、ベースプレートは、外壁の片側にある、筐体と、
エンドプレートを有する筐体であって、エンドプレートは、円形構成を有し、エンドプレートは、ベースプレートから外壁の反対側にある、筐体と、
共に内部容積を囲む、外壁、ベースプレートおよびエンドプレートと、をさらに備える、項１に記載の電気機械的デカップラ。

項４．
シャフト上の複数のガイドであって、複数のガイドは、シャフトから半径方向外側に延在し、複数のガイドは、シャフトに沿って軸方向に延在し、中心軸の周りでシャフトとともにデカップラプレートを回転させるため、およびシャフト上でデカップラプレートを軸方向移動させるために、デカップラプレートに係合してデカップラプレートをシャフトに接続する、複数のガイドをさらに備える、項１に記載の電気機械的デカップラ。

項５．
複数のキー溝である、シャフト上の複数のガイドであって、複数のキー溝の各キー溝は、シャフトに沿って軸方向に延在する軸方向の長さおよびシャフトから半径方向に延在する半径方向の高さを有する、複数のガイドをさらに備える、項４に記載の電気機械的デカップラ。

項６．
シャフト上に軸線方向に配置された複数のボールベアリングである、シャフト上の複数のガイドであって、複数のボールベアリングの軸線は、シャフトの周囲に空間的に円周方向に配置される、複数のガイドをさらに備える、項４に記載の電気機械的デカップラ。

項７．
デカップラプレートを通る複数のピンホールのうちの１つのピンホールである、デカップラプレートを通るピンホールであって、複数のピンホールは、中心軸の周囲に空間的に円周方向に配置される、ピンホールと、
内部容積内の複数のアライメントピンのうちの１つであるアライメントピンであって、複数のアライメントピンは、中心軸の周囲に空間的に円周方向に配置される、アライメントピンと、をさらに備える、項１に記載の電気機械的デカップラ。

本明細書に記載および例示される装置の構造およびその操作方法において、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更例を作製することができるため、上記の説明に含まれるかまたは添付の図面に示される全ての事項は、限定的ではなく、むしろ実例として解釈されることが意図される。従って、本発明の幅および範囲は、上記の例示的な実施態様のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ定義されるべきである。

１２ローター
１４操縦桿
１６フットペダル
２２アクチュエータ
２６電気機械的デカップラ
３２筐体
３４外壁
３６中心軸
３８外面
４２内面
４４内部容積
４６ベース側縁部
４８エンド側縁部
５２筐体突起
５４ベースプレート
５６円形外縁部
５８中心孔
６２エンドプレート
６４円形外縁部
６６中心孔
６８アライメントピン
７２ベースプレートベアリングアセンブリ
７４エンドプレートベアリングアセンブリ
７６シャフト
７８右側端部
８２左側端部
８４外面
８６肩面
８８ねじ山
９２保持リング
９４軸方向溝、溝
９６ガイド
９８ボールベアリング
１０２デカップラプレート
１０４円形外縁部、外縁部
１０６プレート突起
１０８歯
１１０中心孔
１１２軸方向溝、溝
１１４ピンホール
１１６ばね溝
１１８コイルばね
１２２ばね受け
１２４コイルばね
１３２電磁石
１３４エンド側の面
１３６端部
１４２手動制御デバイス
１４４手動制御デバイス

Claims

電気機械的デカップラであって、
筐体（３２）の内部容積（４４）を囲む、筐体（３２）と、
前記内部容積（４４）を通って延在するシャフト（７６）であって、前記筐体（３２）に対する相互に垂直な軸方向および半径方向を定義する回転の中心軸を有し、前記筐体（３２）に対して前記中心軸の周りに回転可能である、シャフト（７６）と、
前記内部容積（４４）内のデカップラプレート（１０２）であって、前記デカップラプレート（１０２）は、前記シャフト（７６）の回転を用いて前記デカップラプレート（１０２）を回転させるために前記シャフト（７６）に接続され、前記デカップラプレート（１０２）は、前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の第１の位置まで第１の軸方向に、および前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の第２の位置まで反対の第２の軸方向に前記シャフト（７６）上で移動可能であり、前記デカップラプレート（１０２）は、前記デカップラプレート（１０２）上に複数のプレート突起（１０６）を有し、前記複数のプレート突起は、前記デカップラプレート（１０２）から半径方向外側に延在する、デカップラプレート（１０２）と、
前記内部容積（４４）内の付勢デバイスであって、前記付勢デバイスは、前記デカップラプレート（１０２）に付勢力を働かせるように動作可能であり、前記付勢力は、前記デカップラプレート（１０２）の前記第２の位置まで前記第２の軸方向に移動するように前記デカップラプレート（１０２）を付勢する、付勢デバイスと、
前記内部容積（４４）内の複数の筐体突起（５２）であって、前記複数の筐体突起（５２）は、前記筐体（３２）に接続され、前記複数の筐体突起（５２）は、半径方向内側に延在し、前記デカップラプレート（１０２）が、前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の前記第１の位置にある場合、前記複数の筐体突起（５２）が前記複数のプレート突起（１０６）と係合するように構成され、前記複数の筐体突起（５２）が前記複数のプレート突起（１０６）と係合して、前記中心軸の周りで前記デカップラプレート（１０２）と共に前記筐体（３２）を回転させるために前記筐体（３２）を前記デカップラプレート（１０２）に接続し、前記デカップラプレート（１０２）が前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の前記第２の位置にある場合、前記複数の筐体突起（５２）が前記プレート突起（１０６）から係脱し、前記筐体（３２）および前記デカップラプレート（１０２）が前記中心軸の周りで独立して回転できるようにする、複数の筐体突起（５２）と、
前記内部容積（４４）内の電磁石（１３２）であって、前記電磁石（１３２）は、前記電磁石（１３２）を作動させたときに磁場を生成するように動作可能であり、前記磁場は、前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の前記第１の位置まで、前記付勢力に対して前記第１の軸方向に前記デカップラプレート（１０２）を引っ張り、前記電磁石（１３２）は、前記電磁石（１３２）を停止させたときに前記磁場を消滅させるように動作可能であり、前記筐体（３２）に対する前記デカップラプレート（１０２）の前記第２の位置まで前記第２の軸方向に前記付勢デバイスが前記デカップラプレート（１０２）を押すことを可能にし、前記筐体突起（５２）を前記プレート突起（１０６）から係脱させる、電磁石（１３２）と、
を備える、電気機械的デカップラ。
前記筐体（３２）に動作可能に接続された手動制御デバイスであって、前記手動制御デバイスの手による移動に応じて前記中心軸の周りで前記筐体（３２）を回転させるように手動で動作可能である、手動制御デバイスをさらに備える、請求項１に記載の電気機械的デカップラ。
外壁（３４）を有する前記筐体（３２）であって、前記外壁（３４）は、前記内部容積（４４）を取り囲む円筒形構成を有する、筐体（３２）と、
ベースプレート（５４）を有する前記筐体（３２）であって、前記ベースプレート（５４）は、円形構成を有し、前記ベースプレート（５４）は、前記外壁（３４）の片側にある、筐体（３２）と、
エンドプレート（６２）を有する前記筐体（３２）であって、前記エンドプレート（６２）は、円形構成を有し、前記エンドプレート（６２）は、前記ベースプレート（５４）から前記外壁（３４）の反対側にある、筐体（３２）と、
共に内部容積（４４）を囲む前記外壁（３４）、前記ベースプレート（５４）および前記エンドプレート（６２）と
をさらに備える、請求項１または２に記載の電気機械的デカップラ。
前記シャフト（７６）上の複数のガイド（９６）であって、前記複数のガイド（９６）は、前記シャフト（７６）から半径方向外側に延在し、前記複数のガイド（９６）は、前記シャフト（７６）に沿って軸方向に延在し、前記中心軸の周りで前記シャフト（７６）とともに前記デカップラプレート（１０２）を回転させるために、前記複数のガイド（９６）は、前記デカップラプレート（１０２）と係合して前記デカップラプレート（１０２）を前記シャフト（７６）に接続し、前記シャフト（７６）上で前記デカップラプレート（１０２）を軸方向移動させるために、前記複数のガイド（９６）は、前記デカップラプレート（１０２）を前記シャフト（７６）に接続する、複数のガイド（９６）をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気機械的デカップラ。
複数のキー溝である、前記シャフト（７６）上の前記複数のガイド（９６）であって、前記複数のキー溝の各キー溝は、前記シャフト（７６）に沿って軸方向に延在する軸方向の長さおよび前記シャフト（７６）から半径方向に延在する半径方向の高さを有する、複数のガイド（９６）をさらに備える、請求項４に記載の電気機械的デカップラ。
前記シャフト（７６）上に軸線方向に配置された複数のボールベアリングである、前記シャフト（７６）上の前記複数のガイド（９６）であって、前記複数のボールベアリングの軸線は、前記シャフト（７６）の周囲に空間的に円周方向に配置される、複数のガイド（９６）をさらに備える、請求項４に記載の電気機械的デカップラ。
前記デカップラプレート（１０２）の外周の周囲に延在する平歯車の歯である、前記デカップラプレート（１０２）上の前記複数のプレート突起（１０６）と、
前記筐体（３２）の円筒形内面の周囲に配置された平歯車の歯である、前記筐体（３２）上の前記複数の筐体突起（５２）と、をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械的デカップラ。
前記内部容積（４４）内の複数の電磁石（１３２）のうちの１つである前記電磁石（１３２）であって、前記複数の電磁石は、前記中心軸の周囲に空間的に円周方向に配置される、電磁石（１３２）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気機械的デカップラ。
前記内部容積（４４）内のコイルばねである前記付勢デバイスであって、前記コイルばねは、前記シャフト（７６）の周囲および前記中心軸の周囲に巻かれている、付勢デバイスをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気機械的デカップラ。
前記内部容積（４４）内の複数のコイルばねである前記付勢デバイスであって、前記複数のコイルばねは、前記シャフト（７６）の周囲および前記中心軸の周囲に空間的に円周方向に配置される、付勢デバイスをさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気機械的デカップラ。
航空機の操縦翼面に働く過剰な負荷力からパイロットを遮蔽する方法であって、
前記航空機の制御システムの手動制御部と前記操縦翼面との間のデカップラ（２６）を動作可能に接続するステップと、
前記操縦翼面に働く過剰な負荷力に応じて、前記航空機の前記制御システムの前記手動制御部を前記操縦翼面から切り離すように前記デカップラを制御するステップと、を含む、方法。
前記航空機の前記制御システムの前記手動制御部を前記操縦翼面と動作可能に接続するように前記デカップラ（２６）の電磁石（１３２）を作動させるステップと、
前記航空機の前記制御システムの前記手動制御部と前記操縦翼面とを切り離すように前記デカップラの前記電磁石（１３２）を停止させるステップと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記航空機の前記制御システムの前記手動制御部と前記操縦翼面とを動作可能に接続するように前記デカップラ（２６）の複数の電磁石（１３２）を作動させるステップと、
前記航空機の前記制御システムの前記手動制御部と前記操縦翼面とを切り離すように前記デカップラの前記複数の電磁石（１３２）を停止させるステップと、をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。