JP5094747B2

JP5094747B2 - ストラットアセンブリの試験方法およびシステム

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Publication number: JP5094747B2
Application number: JP2008558900A
Authority: JP
Inventors: エドワードジョーンズマーティン
Original assignee: Airbus Operations Ltd
Current assignee: Airbus Operations Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: GB0605345D0; US20090056431A1; RU2008136731A; CN101405589B; JP2009530154A; EP1994391A1; BRPI0709550A2; RU2424498C2; CA2644366A1; CN101405589A; US7942046B2; CA2644366C; WO2007104995A1

Description

本発明は，衝撃吸収ストラットを組み込んだアセンブリにおいて，特に衝撃吸収ストラットを組み込んだ操舵可能な車輪アセンブリの試験方法およびシステムに関するものである。

航空機前輪のランディングギア・アセンブリは，衝撃吸収ストラットの端部に設置されており，航空機が地上にあるときには操舵可能である。自己センタリング機構は，特に離陸から着陸までの間のようにストラットが伸び，無荷重であるとき，車輪を真直状態に維持する操作をし，また航空機が地上にあり，ストラットが荷重を受けて収縮しているときは，操舵のために車輪を解放操作するように設置される。

前輪のランディングギア・アセンブリは，操舵時に及ぼされるトルクおよび荷重への耐久性を保証できるように，開発段階において試験する必要がある。それゆえ，試験装置は操舵時の複雑なトルクをシミュレートする必要がある。トルクアクチュエータは，トルクセル経由でランディングギア・アセンブリの下部に結合しているため，ランディングギア・アセンブリに操舵トルクを伝達可能である。しかし，操舵トルクがアセンブリに与えられる以前に，衝撃吸収ストラットを収縮させ，車輪センタリング機構を解除することで操舵を可能とする必要がある。これはストラットの圧抜きと，ウィンチを用いたアセンブリ下端部の持上げとによって達成される。次に，トルクアクチュエータは，ストラットが圧抜きされて作業荷重状態になる前に，トルクセルを介してストラット下端部に結合される。これにより，トルクアクチュエータは，試験目的に要求されるトルクレベルで，アセンブリにトルクを与えることが可能となる。

本発明の目的の一つは，航空機の機首部におけるランディングギアを試験するためための，改良された試験方法および試験システムを提案することである。

本発明の一形態に係る，衝撃吸収ストラットを含む航空機用の操舵可能な車輪アセンブリの試験方法は，アクチュエータを準備し，車輪アセンブリの下端をアクチュエータに係合させ，アクチュエータの直動作用線を整列させてストラットに荷重を負荷可能とし，アクチュエータを作動させてストラットに加重を負荷する試験方法において，アクチュエータを直動・回転複合型アクチュエータで構成し，かつ，荷重結合手段を介して車輪アセンブリと係合させ，荷重結合手段を，アクチュエータおよび車輪アセンブリにそれぞれ関連させて設けた連動部で構成して，アクチュエータから車輪アセンブリに対して直動方向および回転方向に力を伝達可能とし，アクチュエータを直動モードで作動させ，連動部を互いに係合させてストラットを圧縮し，アクチュエータを回転モードで作動させて車輪アセンブリにトルクを伝達することにより，操舵トルクに対する車輪アセンブリの使用時における作動状態をシミュレートするものである。

本発明の第２形態に係る，衝撃吸収ストラットを含む航空機用の操舵可能な車輪アセンブリの試験システムは，アクチュエータを具え，車輪アセンブリの下端をアクチュエータに係合させ，アクチュエータの直動作用線を整列させてストラットに荷重を負荷可能とした試験システムにおいて，アクチュエータを直動・回転複合型アクチュエータで構成し，荷重結合手段をアクチュエータと車輪アセンブリとの間に配置し，荷重結合手段を，アクチュエータおよび車輪アセンブリにそれぞれ関連させて設けた連動部で構成し，アクチュエータから車輪アセンブリに対して直動方向および回転方向に力を伝達可能とし，アクチュエータを直動モードで作動させ，連動部を互いに係合させてストラットを圧縮し，アクチュエータを回転モードで作動させて車輪アセンブリにトルクを伝達することにより，操舵トルクに対する車輪アセンブリの使用時における作動状態をシミュレートするものである。

より好適には，上記２つの連動部分のうちの一方はテーパ溝形状部を，他方は，テーパ溝形状部に結合可能なテーパ突起形状部を有する。これにより，アクチュエータの直動運動により生じる垂直荷重が，荷重結合手段における２部分の相互作用を通じて，アクチュエータの角度を調節してアセンブリと整列させる働きを確保できる。アセンブリにおける荷重結合手段の２番目の部分は，アセンブリ下端部の永続的な固定具としたり，または試験目的によって特別にアセンブリ下端部に取り付けられるものとしたりできる。荷重結合手段の２番目の部分は，テーパ溝形状部を具えることが好適である。

アクチュエータは，フィードバック制御ループで制御されることが好適である。フィードバック荷重信号を発する荷重センサが，操舵可能な車輪アセンブリに与えられる直動の垂直荷重を感知し，またフィードバック・トルク信号を発するトルクセンサが，操舵中アセンブリに与えられるトルクを感知する。荷重センサおよびトルクセンサは，センサ・セルに組み込まれることが好適であり，そのセンサ・セルはアクチュエータと荷重結合手段との間に位置する。直線及び角度位置センサは，それぞれ，直線及び角度位置フィードバック制御ループに設けることも可能である。

前記アセンブリが車輪センタリング機構を具える場合，操舵シミュレーション試験のための該機構の解除は，フィードバック制御ループにおける荷重または直線位置センサのいずれかを用いて感知できる。

アクチュエータの直動荷重作動は，前輪が地上にあるときの垂直荷重環境，すなわち，位置または荷重フィードバック制御によって制御される荷重の変化を，シミュレートする。アクチュエータの回転動作は，車輪アセンブリにトルクを与えて，操舵トルク環境をシミュレートする働きをし，トルク変化は，位置またはトルクフィードバック制御により制御される。飛行時のコンディションは，真直状態での車輪の位置調整と，荷重を減らして荷重結合手段をはずすためのアクチュエータの収縮とによってシミュレートされる。その後，前輪のランディングギアが可動となり，飛行中の車輪アセンブリの収納をシミュレート可能となる。従って，本試験システムは，滑走路における地上走行時，離陸時，または着陸時を含む，全ての車輪アセンブリの作動環境をシミュレートすることが可能である。実物の航空機のモニタリングデータを使用して，アクチュエータを作動させたり，コンピュータによるシミュレーションを使用して，試験したりできる。加えて，第３形態に係る試験システムは，固定型前輪の回転トルクに対する耐久試験用に使用可能である。

試験装置に設置された航空機前輪のランディングギア・アセンブリの一部分を図１に示す。そのアセンブリは，下端において前輪４の車軸台３を支えるオイルユニット２と結合した，衝撃吸収ストラット１を含む。一対のアラインメントリンク５は，ストラット１の外筒部と車軸台３との間に設置される。直動・回転複合型アクチュエータ６は，ストラット１の下方に位置し，オイルユニット２およびストラット１と垂直軸方向に整列する直動アクチュエータ８のピストンロッド７を有する試験装置内にある。さらにアクチュエータ６はその下端部において，ピストンロッド７の回転を司るトルクモーター形の回転式アクチュエータ９を有する。アクチュエータの内部配置は図２に示すとおりであり，シリンダ１１内でピストン１０と連結されたピストンロッド７，および，ピストンロッド７の下端部と回転アクチュエータ９の上向きに突出するドライブシャフト１３との間に設置されたスプライン結合部１２を示している。シリンダ１１の外部に位置するサーボ制御バルブ１４は，ポート１５，１６を経由する作動流体の直動アクチュエータへの流れを制御し，回転アクチュエータ９の外部に位置するサーボ制御バルブ１７は，ポート１８，１９を経由する作動流体の回転アクチュエータへの流れを制御する。それぞれのフィードバック制御ループは，後述するように，サーボ制御バルブ１４，１７を個別に制御する。

図３に示すように，ピストンロッド７の上端は，荷重センサ２２およびトルクセンサ２３を有するトルク・荷重複合セル２１と結合した土台フランジ２０を支える。セル２１の上端は，２つの部分からなる荷重結合手段の第１部分２４と結合し，部分２４は車軸台ブロック３の下面に結合した第２部分２５と組み合う。荷重結合手段の両部分２４，２５は図１において組み合って見えるが，これらは軸方向において可分と見なされる。

図４に詳細に示したとおり，セル２１に結合した荷重結合手段の下部部分２４は，先細りのテーパ側壁２７を有する直径方向伸長棒状の上向き突起２６を持ち，また荷重結合手段の上部部分２５は，下部部分２４における壁２７の形状に合う末広のテーパ側壁２９を有し，直径方向に伸長した溝２８を持つ。直動アクチュエータ８がこのアセンブリにおける２つの部分を連動および連結するよう作動するとき，荷重結合手段の第１および第２部分２４，２５におけるそれぞれの壁２７，２９は，組み合って自己整合作用を生じる。このアセンブリに生じた軸方向荷重および回転トルクは，組み合った壁２７，２９を通じて伝わる。

セル２１内の荷重センサ２２およびトルクセンサ２３は，サーボ制御バルブ１４，１７を含むそれぞれのフィードバック制御ループに接続される。図１は，３２において増幅されサーボ制御バルブ１４へのフィードバック荷重制御信号SCとして適用された出力信号を生むために，加算器３１内で指令装置３０からの荷重指令信号SMと合流する感知荷重信号を発する，荷重センサ２２を含む，荷重フィードバック制御ループを示す。トルクフィードバック制御ループは図に示さないが，トルクセンサ２３と荷重センサ２２，トルク指令装置と荷重指令装置３０，およびサーボ制御バルブ１７とサーボ制御バルブ１４との対応を以って，荷重フィードバック制御ループと相似である。使用時，直動アクチュエータ８は，セル２１および荷重結合手段２４，２５を通じて車輪アセンブリに荷重を与える，さらに与えられた荷重は，荷重センサからの荷重フィードバック制御信号によって制御される。これと同様に，回転アクチュエータ９は，セル２１および荷重結合手段２４，２５を通じて車輪アセンブリに回転トルクを与え，そのトルクは，トルクセンサからのトルクフィードバック制御信号によって制御される。

車輪アセンブリは，離着陸に際して衝撃吸収ストラット１およびオイル部２が伸びた状態にあるとき，車輪の真直性を保つ働きをする，例として自己センタリングカムのような，既知のいずれかの型の自己センタリング機構（図なし）を有する。しかし，車輪が滑走路における作動下にあり，衝撃吸収ストラット１およびオイル部２が荷重下において収縮しているときは，操舵のため，機構が回転できるように，自己センタリング機構は解除される。位置センサ３３は，車輪が操舵可能なストラット１およびオイル部２の収縮位置を，検出するために設けられる。図１に示すように位置センサ３３は，アクチュエータ６と，荷重結合手段の下部部分２４から直径方向に伸び，軸方向に固定されているが，前記の下部部分２４に対して自由に回転できるアーム３４との間に，接続したLVDT装置を有する。位置センサ３３からの出力信号は，試験中に，車輪アセンブリを軸方向に作動させるアクチュエータ６の制御のために，サーボ制御ループに送られる。サーボ制御ループは，位置センサ３３とポジション指令装置が違うという点を除いて，荷重・トルク制御ループと相似であると言える。

簡易装置において，車輪センタリング機構が解除される位置まで直動アクチュエータ８が車軸台３を挙上操作し，その後，操舵荷重をシミュレートするため，回転アクチュエータ９がアセンブリにトルクを与えている間，車輪をこの位置に保つようにアクチュエータ６は制御される。次に直動アクチュエータ８は，航空機の離陸状態に対応した車輪固定位置まで車輪を下降操作する。車輪を操舵位置まで挙上し，そこから滑走路走行時の荷重変動シミュレートのため，アセンブリにかかる垂直荷重を変えるように，直動アクチュエータ８を制御することも可能である。

また，この装置は回転式ポテンショメータで構成された角度位置センサ３５を有する。図１に見られるように，角度センサはトルクアクチュエータ９のドライブシャフト１３の下端に接続されている。これは，サーボ制御ループにおいて角度位置指令信号に従って試験用車輪の角度位置を制御するために使用される，角度位置信号を発生させる。

本発明によって，操舵荷重および垂直荷重の両者の測定において，いずれも試験装置の再構成をすることなく，前輪のランディングギアの試験が容易にできることは評価に値する。これにより，試験は簡易かつ迅速になる。直動・回転複合型アクチュエータ６と，アクチュエータおよび車輪アセンブリ間の可分である荷重結合手段２４，２５と，さらにトルク・荷重複合セルとを使用することは，いずれも操業に重大な利益をもたらす本発明の重要な利点である。

本発明の他の実施例として，荷重結合手段の上部部分２５を，試験目的のために設置する必要がある可分部分としてよりも，車軸台３における不可分部分として使用することができる。

本発明の第３形態は，衝撃吸収ストラットを有し，トルク試験のために再構成／取り付けの必要がある全てのアセンブリに応用可能である。例えば，自動車の懸架装置である。

この発明の試験システムにおける，航空機前輪のランディングギアの線図である。図１における直動・回転複合型アクチュエータの断面図である。図１における荷重結合手段の線図的な断面図である。図１における荷重結合手段の詳細図である。

１衝撃吸収ストラット
２オイルユニット
３車軸台
４前輪
５アラインメントリンク
６直動・回転複合型アクチュエータ
７ピストンロッド
８直動アクチュエータ
９回転アクチュエータ
１０ピストン
１１シリンダ
１２スプライン結合部
１３ドライブシャフト
１４サーボ制御バルブ
１５ポート
１６ポート
１７サーボ制御バルブ
１８ポート
１９ポート
２０土台フランジ
２１トルク・荷重複合セル
２２荷重センサ
２３トルクセンサ
２４荷重結合手段の下部部分
２５荷重結合手段の上部部分
２６テーパ突起
２７テーパ突起の側壁
２８テーパ溝
２９テーパ溝の側壁
３０荷重指令ユニット
３１加算器
３２増幅器
３３位置センサ
３４アーム
３５角度位置センサ

Claims

衝撃吸収ストラット（１）を含む航空機用の操舵可能な車輪アセンブリの試験方法であって，アクチュエータ（６）を準備し，車輪アセンブリの下端（３）をアクチュエータ（６）に係合させ，アクチュエータ（６）の直動作用線を整列させてストラット（１）に荷重を負荷可能とし，アクチュエータ（６）を作動させてストラット（１）に加重を負荷する試験方法において，
アクチュエータ（６）を直動・回転複合型アクチュエータで構成し，かつ，荷重結合手段を介して車輪アセンブリ（３）と係合させ，荷重結合手段を，アクチュエータ（６）および車輪アセンブリ（３）にそれぞれ関連させて設けた連動部（２４，２５）で構成して，アクチュエータ（６）から車輪アセンブリ（３）に対して直動方向および回転方向に力を伝達可能とし，アクチュエータ（６）を直動モードで作動させ，連動部を互いに係合させてストラット（１）を圧縮し，アクチュエータ（６）を回転モードで作動させて車輪アセンブリ（３）にトルクを伝達することにより，操舵トルクに対する車輪アセンブリの使用時における作動状態をシミュレートすることを特徴とする試験方法。
請求項１に記載の方法において，アクチュエータ（６）が直動モードで作動し，衝撃吸収ストラットに所定の解除レベルに達するまで荷重を負荷することによって，車輪の直進性を保持する車輪センタリング機構を解除して車輪を操舵可能とする試験方法。
請求項１または２に記載の方法において，連動部（２４，２５）を，車輪アセンブリおよびアクチュエータの一方に設けられたテーパ溝形状部（２８）と，車輪アセンブリおよびアクチュエータの他方に設けられたテーパ突起形状部（２６）とを有するものとし，アクチュエータが直動モードで作動するとき，テーパ突起形状部（２６）をテーパ溝形状部（２８）に係合させて自己整合作用を生じさせる試験方法。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において，アクチュエータ（６）によるストラット（１）への荷重を感知するための第１センサ（２２）を設置し，該第１センサから発せられる第１制御信号を荷重フィードバック制御ループで使用することにより，ストラットに荷重を負荷するアクチュエータ（６）の作動を制御する試験方法。
請求項４に記載の方法において，第１センサ（２２）が，位置センサまたは荷重センサである試験方法。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において，アクチュエータ（６）が車輪アセンブリに与える操舵トルクを感知するための第２センサ（２３）を設置し，該第２センサ（２３）から発せられる第２制御信号をトルクフィードバック制御ループで使用することにより，車輪アセンブリにトルクを伝達するアクチュエータ（６）の作動を制御するものとした試験方法。
請求項６に記載の方法において，第２センサ（２３）が，位置センサまたはトルクセンサである試験方法。
請求項４または５に従属する場合の請求項６または７に記載の方法において，荷重・トルク複合型センサ（２１）により前記第１および第２制御信号を発生させ，該複合型センサをアクチュエータ（６）と車輪アセンブリ（３）との間に接続する試験方法。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法において，前記アクチュエータ（６）を制御し，作動時におけるストラット荷重に対する車輪アセンブリの使用時における作動状態をシミュレートする試験方法。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法において，操舵可能な航空機の前輪を試験するための試験方法。
衝撃吸収ストラット（１）を含む航空機用の操舵可能な車輪アセンブリの試験システムであって，アクチュエータ（６）を具え，車輪アセンブリの下端（３）をアクチュエータ（６）に係合させ，アクチュエータ（６）の直動作用線を整列させてストラット（１）に荷重を負荷可能とした試験システムにおいて，
アクチュエータ（６）を直動・回転複合型アクチュエータで構成し，荷重結合手段をアクチュエータ（６）と車輪アセンブリ（３）との間に配置し，荷重結合手段を，アクチュエータ（６）および車輪アセンブリ（３）にそれぞれ関連させて設けた連動部（２４，２５）で構成し，アクチュエータ（６）から車輪アセンブリ（３）に対して直動方向および回転方向に力を伝達可能とし，アクチュエータ（６）を直動モードで作動させ，連動部を互いに係合させてストラット（１）を圧縮し，アクチュエータ（６）を回転モードで作動させて車輪アセンブリ（３）にトルクを伝達することにより，操舵トルクに対する車輪アセンブリの作動時における作動状態をシミュレートすることを特徴とする試験システム。
請求項１１に記載のシステムにおいて，連動部（２４，２５）を，車輪アセンブリおよびアクチュエータの一方に設けられたテーパ溝形状部（２８）と，車輪アセンブリおよびアクチュエータの他方に設けられたテーパ突起形状部（２６）とを有するものとし，アクチュエータが直動モードで作動するとき，テーパ突起形状部（２６）をテーパ溝形状部（２８）に係合させて自己整合作用を生じさせる試験システム。
請求項１２に記載のシステムにおいて，テーパ溝形状部（２８）をアセンブリ下端部（３）に設け，テーパ突起形状部（２６）をアクチュエータ（６）に設けた試験システム。
請求項１１〜１３のいずれかに記載のシステムにおいて，荷重結合手段（２４，２５）が，アセンブリ下端部（３）に結合した結合要素（２５）を有する試験システム。
請求項１１〜１４のいずれかに記載のシステムにおいて，アクチュエータ（６）によるストラット（１）への荷重を感知するための第１センサ（２２）を具え，該第１センサ（２２）から発せられる第１制御信号を荷重フィードバック制御ループで使用することにより，ストラットに荷重を負荷するアクチュエータ（６）の作動を制御する試験システム。
請求項１５に記載のシステムにおいて，第１センサ（２２）を，位置センサまたは加重センサとした試験システム。
請求項１１〜１６に記載のシステムにおいて，アクチュエータ（６）がアセンブリに与える操舵トルクを感知するための第２センサ（２３）を具え，該第２センサ（２３）から発せられる第２制御信号をトルクフィードバック制御ループで使用することにより，車輪アセンブリ（３）にトルクを伝達するアクチュエータ（６）の作動を制御する試験システム。
請求項１７に記載のシステムにおいて，第２センサ（２３）を位置センサまたはトルクセンサとした試験システム。
請求項１５または１６に従属する場合の請求項１７または１８に記載のシステムにおいて，荷重・トルク複合型センサ（２１）により前記第１および第２制御信号を発生させ，該複合型センサをアクチュエータ（６）と車輪アセンブリ（３）との間に接続した試験システム。
請求項１１〜１９のいずれか一項に記載のシステムにおいて，アクチュエータ（６）を制御して，作動時におけるストラット荷重に対する車輪アセンブリの使用時における作動状態をシミュレートする試験システム。