JP4430339B2 - ドア開閉機構のセーフティロック装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機のドアを開閉するためのドア開閉機構のセーフティロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、航空機の不審な搭乗客が、飛行中に機外へ跳び出そうとして、航空機のドアを開けにかかるという事件が起きている。もし、そのような搭乗客によって、実際にドアが開けられてしまったならば、大惨事となりかねない。その理由は、１つには、ドアが開くと航空機に装備した緊急脱出シュートが膨張を開始する可能性があり、それによって墜落に至るおそれがあるからであり、もう１つには、ドアが開くことで客室内圧力が急激に低下するため、それによって乗務員や搭乗客が機外へ吸い出されるおそれがあるからである。
【０００３】
かかる事情から、不審者によって航空機のドアが開けられてしまうのを防止するための、セーフティロック装置が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、航空機のドアにセーフティロックを施すための装置であって、構造が簡明で、低コストで容易に製造することができ、例えば緊急時などのように、ロック解除が必要なときには、ドアのロック解除が可能である、航空機のドアを開閉するためのドア開閉機構のセーフティロック装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えたセーフティロック装置によって達成される。尚、従属請求項は、本発明の優れた実施の形態の特徴を記載したものである。
【０００６】
本発明に係るセーフティロック装置は、制御ユニットと、ロック機構を作動させるアクチュエータと、自動復元機構とを備えている。更に、このセーフティロック装置は、前記制御ユニットが、所定信号が送出されることに応じて前記アクチュエータを作動させることで、前記ロック機構をロック位置へ移動させるようにしてある。また、例えば緊急時などのようにロック解除が必要なときには、前記復元機構が、前記ロック機構を自動的にロック解除位置へ移動させるようにしてあり、それによって、航空機のドアを機内側から開けることが可能になる。更に、例えば、このセーフティロック装置の構成部品のいずれかが故障ないし破損した場合にも、前記自動復元機構の作用により、このセーフティロック装置は確実にロック解除状態へ移動し、それによって、前記ドア開閉機構を操作してドアを開けることが可能になる。
【０００７】
このセーフティロック装置に使用するアクチュエータは、回転型アクチュエータとするとよい。回転型アクチュエータを使用することで、装置全体を小型化できるとともに、例えば飛行中のロック状態の維持などに関して高い信頼性を達成することが可能となる。また、その回転型アクチュエータは、直流ブラシレスモータを使用したものとすることが望ましい。直流ブラシレスモータは、コンパクトな構造であるため、占有容積が小さく、しかも軽量である。更に、直流ブラシレスモータは、高度のメンテナンスフリー性と、高い信頼性とを備えている。回転型アクチュエータ以外の種々のアクチュエータも使用可能であり、それらのうちには、例えば、ソレノイドを組込んだ駆動機構などがある。ソレノイドを組込んだ駆動機構を使用した場合には、直流ブラシレスモータを使用した場合と比べて、調達コストを低減することができるが、ただし、重量及び占有容積は増大する。
【０００８】
その信号が送出されることに応じて前記制御ユニットが前記アクチュエータを作動させるところの前記所定信号は、航空機の「フライト信号」とすることが望ましい。そうすれば確実に、航空機の飛行中には常にセーフティロック装置がドア開閉機構を自動的にロック状態にするようになる。
【０００９】
前記所定信号を得るためのもう１つの望ましい方法は、例えばコックピットなどにスイッチを設け、そのスイッチを操作することで前記所定信号が発生されるようにするというものであり、こうして前記所定信号が発生されたときに、このセーフティロック装置がドア開閉機構をロック状態にする。このようなスイッチは、例えば、地上でセーフティロック装置の整備や機能点検などを行う際にも、利用することができる。
【００１０】
アクチュエータの駆動回転数を減速することできるように、例えば遊星歯車機構などの伝動機構を、このセーフティロック装置に更に備えるようにすることが好ましい。
【００１１】
前記自動復元機構は、ばね部材を用いて構成することが好ましく、そうすることで、特にコスト面において有利なセーフティロック装置を提供することが可能になる。更に、前記自動復元機構が、少なくとも２個のばね部材を含んでいるようにし、それらばね部材を、各々単独でも、前記ロック機構をロック位置からロック解除位置へ復元させることができるように配設することが好ましい。それにより、前記自動復元機構を、冗長性を備えた復元機構とすることができ、一方のばね部材が故障した場合でも機能を維持することができる。またそれによって、緊急時に必要とされるロック機構の復元動作がより確実に行われるようになる。前記ばね部材は、前記ロック機構がロック位置へ移動されるときに、巻き締められるようにしておくことが好ましい。そうしておけば、前記ドア開閉機構がロックされるときには、常に、前記復元機構も自動的に巻き締められた状態にされることになる。
【００１２】
前記ばね部材の復元力の大きさを、前記ロック機構をロック位置からロック解除位置へ瞬時にして移動させることができる大きさに設定しておくことが好ましい。
【００１３】
ロック解除時における作動速度に対して制動をかける制動機構を備えることが好ましい。また、前記回転型アクチュエータを、電流の供給が断たれた状態では制動機構として機能するように構成しておき、前記ロック機構がロック位置からロック解除位置へ復元する際に制動機能を発揮するようにしておいてもよい。そうしておけば、前記ロック機構の復元動作に対して緩衝作用を働かせることが可能になる。
【００１４】
前記ロック機構が、係合爪部材と、係合凹部を設けたブラケット部材とを備えており、ロック状態においては、前記係合爪部材が前記係合凹部と係合することで前記ドア開閉機構を作動不能にするようにするとよい。また、ロック状態にある間、前記ロック機構に機械的荷重が作用するのを防止するために、係合爪部材に荷重を作用させることなく作動始点位置及び／または作動終点位置を定める独立したストッパ部材を更に装備するとよい。
【００１５】
また、前記ストッパへ接近する際の速度を減速させて衝突の衝撃を和らげるように、前記制御ユニットが前記アクチュエータを制御するようにすることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の好適な実施の形態として、適当な信号が発生した際に前記ロック機構を強制的にロック解除状態へ駆動するように、前記制御ユニットが前記アクチュエータを制御するような実施の形態としてもよい。
【００１７】
本発明に係るセーフティロック装置は、既存の航空機に合わせて設計することも容易であり、そうすることで、既存の航空機に後付けにより装備することができる。また、本発明に係るセーフティロック装置は、極めて軽量かつコンパクトに構成されるため、多くの場合、ドアの２本のリブの間に何ら問題なく組み込むことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照しつつ、好適な実施の形態に即して、本発明について更に詳細に説明して行く。
【００１９】
図１〜図５は、本発明の１つの実施の形態に係るセーフティロック装置を示した図である。それら図のうち、図１及び図２は、セーフティロック装置がロック状態にあるところを示しており、図３及び図４は、セーフティロック装置がロック解除状態にあるところを示している。
【００２０】
特に図１から明らかなように、本発明に係るセーフティロック装置は、制御ユニット１０を備えており、この制御ユニット１０は、配線ケーブル１４を介してアクチュエータ１に接続されている。アクチュエータ１は、直流ブラシレスモータ２を含んで成る回転型アクチュエータであり、駆動軸１７を回転駆動するように構成されている。直流ブラシレスモータ２は、駆動回転数を減速する減速用遊星歯車機構３を介してロック機構１８に連結されており、このロック機構１８は、アクチュエータレバー５と、連結リンク６と、係合爪部材７と、自動復元機構として２個のねじりコイルばね８ａ、８ｂと、ブラケット９とを備えている（図２及び図４参照）。係合爪部材７は、部材の中心部から放射状に３つの突出部を有しており、該突出部の１つはブラケット９の係合凹部１６に係合する係合爪部と、ねじりコイルばね８ａ，８ｂの一端の夫々を固定する２つの脚部とからなる。ロック状態にあるときには、係合爪部材７が、ブラケット９に形成された係合凹部１６に係合するようにしてあり、この係合凹部１６は背後が開口している（図１参照）。また、ブラケット９は、機内側ドアレバー１５に取付けられている（図には模式的にのみ示した）。機内側ドアレバー１５は、グリップローラ１２を握って操作する手動レバーであり、その操作によって、航空機のドアが公知の開閉方式で開閉されるものである。
【００２１】
このセーフティロック装置は更に、ストッパ機構を備えており、このストッパ機構は、第１ストッパ１１ａ、第２ストッパ１１ｂ、及び揺動アーム４で構成されている（図３参照）。揺動アーム４は、伝動機構（遊星歯車機構）３の駆動軸１７に連結されており、第１ストッパ１１ａ及び第２ストッパ１１ｂ間を回動可能となっている。この揺動アーム４と第１ストッパ１１ａ及び第２ストッパ１１ｂとにより、係合爪部材７の移動可能範囲に限度が与えられている。万一、係合爪部材７それ自体に大きな荷重が作用してブラケット９へ押付けられるようなことがあると、それによって係合爪部材７が破損するおそれがあるため、以上のストッパ機構によって、係合爪部材７にそのような大荷重が作用することを防止できる。
【００２２】
２個のねじりコイルばね８ａ、８ｂは、自動復元手段として装備されているものであり、ばね８ａ，８ｂの一端は上述の通り係合爪部材７の夫々の脚部に固定され、他端は図示されない他の固定部にボルト等により固定されている。これら２個のばね部材８ａ及び８ｂは、ロック機構がロック状態へ移行する際に巻き締められる。こうして巻き締められた状態を示したのが図２である。一方、ロック解除状態にあるときには、ばね部材８ａ、８ｂは緩められており、この状態にあるとき、該ばね部材８ａ、８ｂに作用している荷重の大きさは、設計時に設定した予荷重の大きさにまで低下している。更に、それらばね部材８ａ、８ｂの復元力の大きさは、一方のばね部材の復元力だけでも、ロック機構を任意の位置からロック解除位置へ復元させることができる大きさに設定してある。これは、冗長性を備えた自動復元機構が装備されているということに他ならない。
【００２３】
特に図１から明らかなように、本発明のこの実施の形態に係るセーフティロック装置は、航空機のドアの２本のリブ１３の間に取付けられている。
【００２４】
本発明のこの実施の形態に係るセーフティロック装置の作用は以下の通りである。航空機が離陸したならば、いわゆる「フライト信号」が自動的に送出され、この信号によって航空機が飛行状態にあることが表示される。この「フライト信号」が制御ユニット１０へ供給されると、制御ユニット１０はセーフティロック装置を作動させる。即ち、制御ユニット１０は、この「フライト信号」に基づいてアクチュエータ１を制御し、その際に、制御ユニット１０が配線ケーブル１４上に送出する電気信号により制御が行われる。この制御は、モータ供給電圧を制限する方式で直流ブラシレスモータ２を制御することで行われ、それに応答して直流ブラシレスモータ２が出力軸１７を回転駆動する。この出力軸１７の回転は、遊星歯車機構３によって減速される。遊星歯車機構３の出力軸１７は、噛合結合手段によりアクチュエータレバー５に固定連結されている。このアクチュエータレバー５と連結リンク６とを介して、係合爪部材７が、図３及び図４に示した位置から上方へ、即ち係合凹部１６へ接近する方向へ回動させられる。図３に示したように、このセーフティロック装置が作動始点位置にあるときには、揺動アーム４は、第２ストッパ１１ｂに当接している。係合爪部材７が上方へ回動できるのは、この揺動アーム４が第１ストッパ１１ａに当接するまでの間だけであり、揺動アーム４が第１ストッパ１１ａに当接したならば、係合爪部材７の回動は停止される（図１参照）。この状態になったとき、係合爪部材７は、ブラケット９に形成された係合凹部１６の内部に位置しているが、ただしこのとき、係合爪部材７とブラケット９とは互いに接触していない。以上によって、このセーフティロック装置の、ロック位置への移動動作が完了する。
【００２５】
この状態で、航空機の搭乗客がグリップローラ１２を握って機内側ドアレバー１５を引き、ドアを開けようとしても、係合爪部材７の働きによって、ドア開閉機構のセーフティロックを外すことができず、従ってドア開閉機構のラッチ解除が阻止される。
【００２６】
係合爪部材７が回動限度位置まで回動したならば（即ち、揺動アーム４が第１ストッパ１１ａに当接したならば）、その時点で制御ユニット１０は、モータ供給電流の急増を検出することになる。この電流の急増を検出したならば、制御ユニット１０は、アクチュエータを回転させるために必要な整流機能を停止させ、それ以後は、直流ブラシレスモータ２へ定電流を供給させるようにする。これによって、ストッパに当接して回転が停止した際の直流ブラシレスモータ２の加熱を防止するとともに、最小限の消費電力で係合爪部材７をロック状態に維持できるようにしている。更に、ここでは、ストッパに当接する位置をもってアクチュエータによる移動の終点位置とするための自動調節を、電流の急増を検出する方式で実現している。そのため、移動終点位置センサを設けずに済んでいる。
【００２７】
例えば航空機が着陸したために「フライト信号」の送出が停止されたときや、緊急事態によって停電状態が発生したときなどには、直流ブラシレスモータ２へ供給されていた電流が断たれる。電流の供給が絶たれると、係合爪部材７は、２個のばね部材８ａ、８ｂの復元力によって、作動始点位置へ復元させられる。これによって、機内側ドアレバー１５は解放された状態となるため、この機内側ドアレバー１５を操作してドアを開けることができるようになる。即ち、機内側ドアレバー１５を、図４の矢印の方向へ回動させる操作が可能になる。更に、このとき、直流ブラシレスモータ２の電機子コイルを、制動用抵抗器を介して短絡させるようにしており、これによって、直流ブラシレスモータ２が制動機構として機能するようになり、ロック解除時における作動速度に対して制動を作用させ、ストッパに激しく衝突することが防止される。このように、アクチュエータ、即ち回転型アクチュエータを、電流供給が立たれた際に制動機構として機能するように構成しておき、ロック解除時に制動機能を作用させるようにしておくことが好ましい。
【００２８】
また、図５に詳細な模式図で示したように、係合爪部材７と係合凹部１６とが接触する部分である、係合爪部材７の接触面と係合凹部１６の接触面とは、それら接触面全体を接触させるのではなく、それら接触面の間に角度αを設けてある。そのため、モータへの供給電流さえ断たれていれば、たとえロック機構１８が正常に動作しなくなった場合でも、グリップローラ１２を握って手動で操作力を加えれば、係合爪部材７に対して、ドアを開ける方向の回転モーメントを作用させることができるようになっている。一方、モータに電流が供給されている間は、アクチュエータが発生させている保持モーメントの大きさが、手動操作によって係合爪部材７に作用させることのできるドアを開ける方向の回転モーメントの大きさを上回るため、手動操作による回転モーメントは無力なものとなっている。
【００２９】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明に係るセーフティロック装置は、このセーフティロック装置の構成部品のいずれかが故障ないし破損した場合（例えば、モータが故障したり、その他の構成部品が破損した場合など）には、このセーフティロック装置の復元機構によって、自動的にロック解除が行われるように構成されているため、緊急時には、手動操作によってドアを確実に開けることができる。そして、セーフティロック装置の構成部品が故障ないし破損したときに、より安全な方の状態（ロック解除状態）へ移行するというこの特性は、アクチュエータとして回転型アクチュエータを選択して用いることによって、更に高い信頼性を備えたものとなり得る。また、エレクトロメカニカル装置として構成したこのセーフティロック装置は、ロック状態の保持という点でも非常に高い信頼性を備えたものであり、しかもそれを、軽量で、製作コスト及び組付コストが低廉な構成によって達成している。更に、本発明に係るセーフティロック装置は、コンパクトな構成であるため、後付けにより既存の航空機に装備するのも容易に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るセーフティロック装置の機内側から見た模式的な斜視図であり、同装置がロック状態にあるところを示した図である。
【図２】図１のセーフティロック装置を図１と反対側から見た模式的な斜視図であり、同装置がロック状態にあるところを示した図である。
【図３】図１のセーフティロック装置の模式的な斜視図であり、同装置がロック解除状態にあるところを示した図である。
【図４】図１のセーフティロック装置を図３と反対側から見た模式的な斜視図であり、同装置がロック解除状態にあるところを示した図である。
【図５】図１のセーフティロック装置のドアを開ける際の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
２ 直流ブラシレスモータ
３ 伝動機構
４ 揺動アーム
５ アクチュエータレバー
６ 連結リンク
７ 係合爪部材
８ａ、８ｂ ねじりコイルばね
９ ブラケット部材
１０ 制御ユニット
１１ａ、１１ｂ ストッパ部材
１２ グリップローラ
１３ ドアのリブ
１４ 配線ケーブル
１５ 機内側ドアレバー
１６ 係合凹部
１７ 駆動軸
１８ ロック機構

Claims (12)

1. 航空機のドアを開閉するためのドア開閉機構（１２、１５）のセーフティロック装置において、
   制御ユニット（１０）と、ロック機構（１８）を作動させるアクチュエータ（１）と、自動復元機構（８ａ、８ｂ）とを備え、
   前記アクチュエータ（１）はモータを含んでおり、前記制御ユニット（１０）が、所定信号が送出されることに応じて前記アクチュエータ（１）を作動させることで、前記アクチュエータ（１）が前記ロック機構（１８）をロック位置へ移動させると共に該ロック位置に維持するようにしてあり、
   前記復元機構（８ａ、８ｂ）が、ロック解除が必要なときに前記ロック機構を自動的にロック解除位置へ移動可能であり、
   前記ロック位置を定める第１ストッパ（１１ａ）と、前記ロック解除位置を定める第２ストッパ（１１ｂ）とを有するストッパ機構（１１ａ、１１ｂ、４）を更に備え、
   前記ロック機構（１８）がロック位置に達して、前記ストッパ機構によってロック機構の移動が制限されたときに、前記制御ユニット（１０）が、アクチュエータ（１）へのモータ供給電流の急増を検出して、アクチュエータ（１）に定電流を供給して、ロック機構（１８）をロック位置に維持する、
   ことを特徴とするセーフティロック装置。
2. 前記アクチュエータ（１）が、直流ブラシレスモータ（２）を含んでいることを特徴とする請求項１記載のセーフティロック装置。
3. 前記所定信号が、航空機の「フライト信号」であることを特徴とする請求項１又は２記載のセーフティロック装置。
4. 前記アクチュエータ（１）の駆動回転数を減速するための伝動機構（３）を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のセーフティロック装置。
5. 前記自動復元機構（８ａ、８ｂ）が、ばね部材として構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のセーフティロック装置。
6. 前記自動復元機構（８ａ、８ｂ）が、少なくとも２個のばね部材を含んでおり、該ばね部材が、各々単独でも、前記ロック機構（１８）をロック位置からロック解除位置へ移動させることができるように配設されていることを特徴とする請求項５記載のセーフティロック装置。
7. 前記ロック機構（１８）がロック位置へ移動されるときに、前記ばね部材が巻き締められるようにしたことを特徴とする請求項５又は６記載のセーフティロック装置。
8. 前記ばね部材の復元力の大きさを、前記ロック機構（１８）を任意の位置のロック位置からロック解除位置へ移行させることができる大きさにしてあることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載のセーフティロック装置。
9. 前記セーフティロック装置のロック解除時における作動速度に対して制動をかける制動機構（２）を備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のセーフティロック装置。
10. 前記ロック機構（１８）が、係合爪部材（７）と、係合凹部（１６）を設けたブラケット部材（９）とを備えており、ロック状態においては、前記係合爪部材（７）が前記係合凹部（１６）と係合することで前記ドア開閉機構（１２、１５）を作動不能にするようにしたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載のセーフティロック装置。
11. 前記ストッパ機構（１１ａ）へ接近する際の速度を減速させるように、前記制御ユニット（１０）が前記アクチュエータ（１）を制御することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のセーフティロック装置。
12. 第２の所定信号が発生した際に前記ロック機構（１８）を強制的にロック解除状態へ駆動するように、前記制御ユニット（１０）が前記アクチュエータ（１）を制御することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載のセーフティロック装置。

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