JP5352668B2 - 支持アセンブリ - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、航空機の翼からフラップを配備する際に、翼上でフラップを案内するための支持アセンブリに関する。本アセンブリは、広い移動範囲で、フラップを案内および支持することができるベアリングを含む。

背景
航空機のフラップは、フラップの各端部において翼に接続される。フラップ端部の支持部は、移動の際フラップを支持しながら、フラップの移動に対して複数の自由度を可能にしなければならない。配備および収容の際のフラップの主要移動方向は、アーチ状の経路を辿ることを必要とするかもしれない。しかし、主要移動方向に加えて、他の方向の二次的移動も起こり得る。これはたとえば、翼の湾曲によって引起される不整合により起こり、翼アセンブリの長さについて軸方向の変動を引起し、すべてはフラップの支持部において対応しなければならない。

より大型の航空機では、フラップは配備の際にさらに独特かつ常に変化する三次元の円弧状の運動を辿る必要があるかもしれず、フラップは完全に配備された場合に、フラップを横切る空気流の方向に対して本質的に垂直である横方向（すなわち、翼に沿って延在する方向）に延在し、一般に「流れ方向」の位置を取る。これは、胴体から離れる方向に、翼の機体外側端部に向かって位置付けられるフラップであって、収容された場合には、空気流の方向と垂直である、翼に沿った横方向に延在しないフラップの場合に当てはまる。これはフラップが取付けられる翼の後縁の先細りの性質によるものである。この問題は、胴体により近く、翼の機体内側端部に向かって位置付けられるフラップでは少ない。なぜなら、このフラップは、収容された場合には翼に沿って横方向に、かつ翼の空気流方向に対して垂直に延在するからである。

したがって、流れ方向の位置を維持するために、機体内側フラップは配備の際には二次元の経路を辿ることがあり得る。

今まで、フラップの端部を支持するために用いられる従来の構造は、スインギングアームアセンブリを用いる複雑なトラックおよびキャレッジからなる。これはフラップの移動に対して複数の自由度を可能にするが、より多くのパーツを必要とするので複雑である。さらに、その嵩は電気系統の配線を困難にし、重量を増やす。

トラックに沿って動くキャレッジが三次元において指向性性成分を有する経路を辿ることができるよう形作られているトラックを設けることが提案されている。トラックは、翼構造内の仮構リブ上に、またはフラップ自体の端部に取付けることができる。これにより構成部品の数を減らすことができるが、キャレッジが三次元でトラックを辿ることを可能にするよう形作られているトラックは複雑でありかつ製造するのは高価であり、特定の寸法に対して正確に作られたかを確認する検査は難しい。さらに、三次元のトラックを辿るマルチローラベアリングはより高い負荷を受け、故障しやすく、ベアリングがトラックの面に対して擦られる、および／またはベアリングがトラック面を滑ることにより、より高い摩耗率となり、これは独特のロードパターンによりフラップの不整合が起こる場合に見られる。

主要コンポーネントが故障しても、続けて動作できることを確実にする適切なフェールセーフ機能を設けることは、上記の技術において問題となる。

本発明は上記の問題および不利点を実質的に解消または緩和し、複雑性、物理的サイズおよび重量の減少の面で、既存の解決法に対して著しい利点を提供する、支持アセンブリを設けることを目指す。

発明の概要
本発明に従い、フラップの配備の際に、航空機の翼上のフラップを案内するための支持アセンブリが設けられる。アセンブリは、二次元の経路を規定するガイドトラック、フラップ配備の際に前記経路を辿るよう抑制された長手軸を有する円筒形ベアリング従動部、ベアリング従動部から延在するシャフト、トラックに沿って移動する際、ベアリング従動部がその長手軸を中心にシャフトに対して回転可能であるよう、シャフトの一端をベアリング従動部に結合する球面ベアリングを備える。球面ベアリングは、シャフトが球面ベアリングの中央を中心とする角回転を可能にし、それにより前記アセンブリによって支持されるフラップは複数の方向に自由に動くことができる。

本発明の支持アセンブリは、航空機のフラップを配備する際に係わる必要な自由度すべてに対応する。これは円弧状の移動、翼湾曲不整合、および流れ方向の移動を行なうのに必要な独自のフラップ配備方法を含む。

ベアリング従動部は好ましくは円筒形のベアリングハウジングを含む。好ましい実施例において、ベアリング従動部およびガイドトラックは、ベアリング従動部が配備の際トラックに沿って自由に回転するよう大きさが決められており、それにより従動部がガイドトラックの表面に対して滑ったり擦れたりすることを抑え、摩耗率を上げることができる。理想的には、ベアリングハウジングの直径は、側壁の内側面の間の距離よりもわずかに小さい。ベアリング従動部によってガイドトラックに与えられる負荷は、ベアリングハウジングを前記側壁の一方と接するよう押出し、ベアリング従動部は前記側壁の面に沿って回転する。しかし、ベアリングハウジングと他方の側壁との間にクリアランスがなければ、ハウジングはその他方の側壁に対して擦られ、摩擦および摩耗率を増加させる。クリアランスはほぼ０．５ｍｍ程度である。

好ましい実施例において、ベアリングハウジングおよびガイドトラックは、ベアリングハウジングをガイドトラック内に位置付けるよう、互いに協働する主要ガイドエレメントを含む。

主要ガイドエレメントは、理想的には１対の離れている平行レールと、対応する１対の離れている平行な溝とをそれぞれ含む。溝およびレールは、回転の際にベアリング従動部がトラックに沿って案内されるよう、互いに一致する。レールは好ましくはベアリングハウジングの外面に形成され、溝はガイドトラックの表面に切込まれる。しかし、レールはガイドトラック内に形成することもでき、この場合、溝はベアリングハウジングの表面に形成される。

好ましい実施例において、レールの高さは溝の深さよりも小さい。これは、ベアリングハウジングとガイドトラックとの間の主要接触面が、溝／隆起部から離れて、ベアリングハウジングの外面によることを確実にする。それにより負荷は、トラックに沿って移動するベアリング従動部を案内するための手段としてのみ意図される隆起部と溝との間だけでなく、ベアリングハウジングの幅に沿って広がることを確実にする。隆起部の故障の可能性を減らすために、隆起部と溝との間には負荷はほとんどまたは全くかからないことが意図されている。

ある好ましい実施例において、ガイドトラックは後壁および１対の対向側壁を含む。ベアリングハウジングはこれら側壁間で制限されて、その間に規定される経路に沿ってのみ移動するようになる。

有利に、ガイドトラックは両端において開口している。ベアリングハウジングまたはレールの一部が破損した場合、離れた部分はこの開口端部を通ってガイドトラックから出ることになり、それによりベアリングハウジングがガイドトラックに沿って続けて移動することが妨げられないようにする。

別の実施例において、ガイドトラックは後壁および前記後壁から延在する１つの側壁を含む。これは第１の実施例のトラック半分のバージョンを表わす。保持エレメントが設けられて、ベアリングハウジングを前記側壁に対して保持または係留して、前記側壁によって規定される経路を辿ることになり、飛行の際に与えられるかもしれない衝撃、激しい着陸、または一時的な重い負荷の際に、ベアリングハウジングが脱線することを防ぐ。

２つの側壁を有する実施例では、ガイドトラックは好ましくは対向する側壁に向かって、各側壁から延在するリップを有する。各リップは二次的ガイドエレメントとして働き、主要ガイドエレメントが悪くなった場合に、ガイドトラック内のベアリング従動部の移動を案内する。通常の使用では、ベアリングハウジングは二次的ガイドエレメントから離れており、溝およびレールは互いに協働するので、ベアリングハウジングとガイドトラックとの間に摩擦は増えない。

好ましくは、ベアリング従動部はベアリングハウジング内で動かないように受入れられる円筒状のフェールセーフローラ体を含む。理想的には、フェールセーフローラ体は、ベアリングハウジング内の締まりばめである。

フェールセーフローラ体は好都合に、一方端が閉じられており、ベアリングアセンブリがガイドトラック内に受入れられた場合に、ガイドトラックの後壁に隣接して位置付けられる、ベアリングハウジングを終端させる。

好ましい実施例において、ガイドトラックの対向する側壁の各リップ間の距離は、ベアリングハウジング内のフェールセーフローラ体の直径より小さい。これにより、レールおよび溝が離れたり破損した場合に、ベアリングハウジングがガイドトラックから外れないことを確実にする。

ベアリング従動部は好ましくはベアリングハウジング内に位置付けられるベアリングシェルを含む。ベアリングシェルは雌型ベアリング要素を規定し、部分的に球状の凹型ベアリング面を有する。ベアリングシェルはベアリングハウジング内に収容された場合に、互いに当接する２つのベアリング軌道輪部を含んでもよい。

好ましい実施例において、ベアリングシェルは前記フェールセーフローラ体内に受入れられる。

支持アセンブリは好ましくはベアリングシェルをフェールセーフローラ体内に保持するためのクランピングリングを含む。

好ましくは、半径方向内側に延在するリムは、ベアリングハウジングの湾曲した表面の前縁から垂下して、フェールセーフローラ体によって閉じられる端部と反対側のベアリングハウジングの端部にアパーチャを規定する。リムの先端は、好ましくはアパーチャが部分的に円錐形であるように形作られて、軸方向においてハウジングの内側に向かって徐々に狭くなっている。

一実施例において、リムの内側に面する表面は、フェールセーフローラ体の閉じた端部から離れた、フェールセーフローラ体の前端部を受入れるよう、形成されている。

ベアリングハウジングのリムの内側に向かう表面は、フェールセーフローラ体内のクランピングリングと一致するよう形作られてもよい。

好ましくは、シャフトは主要外側シャフト部、および外側シャフト部によって取囲まれる副内側シャフト部を含む。有利に、主要シャフト部および副シャフト部の間に小さなクリアランスがあり、主要の外側シャフト部が悪くならない限り、副シャフト部には負荷がかからない。

一実施例において、ベアリング従動部から離れた、シャフトの一方端部にあるロッキングリングは、外側シャフトおよび内側シャフトを互いに留める。

外側シャフトは好ましくはベアリングハウジング内の部分的に球状の凸面ベアリング面によって規定される雄型ベアリング部を有する。

一実施例において、部分的に球状の凸面ベアリング面は、ベアリングシェルによって設けられる部分的に球状の凹面ベアリング面に対向するよう配置されている。

ベアリング面は好ましくは互いに間隔が空けられており、ローラベアリング要素がベアリング面の間の前記空間内に配置される。

ローラベアリング要素は好ましくはベアリング保持器内で回転可能に受入れられる複数の球面ローラベアリングを含む。前記球面ローラベアリングは対向するベアリング面間の距離と実質的に等しい直径を有し、トラックに沿って移動する際、ベアリング従動部の長手軸を中心にシャフトに対してベアリング従動部が回転した場合に、およびャフトが球面ベアリングの中心に対して角度回転する場合に、両方のベアリング面に接触し、その上を転がる。

一実施例において、ベアリングシェルは凹所を含み、ベアリング保持器は凹所内に凸縁を含み、ベアリング保持器をベアリング面間の前記空間に位置付けて保持する。

一実施例において、線形ベアリング要素はシャフト上に取付けられて、シャフトに沿って延在する軸方向でのフラップの端部とベアリング従動部との相対的な移動を可能にする。

好ましい実施例において線形ベアリング要素は、航空機の翼上のフラップに装着するよう構成されており、ガイドトラックは航空機翼の構造コンポーネントに取付けられるよう構成されている。

本発明に従い、支持アセンブリによって支持されるフラップを有する航空機翼が提供され、ガイドトラックは翼に取付けられ、シャフト上の線形ベアリング要素はフラップに取付けられる。

本発明の代替の局面に従い、支持アセンブリによって支持されるフラップを有する航空機翼が提供され、ガイドトラックはフラップに取付けられ、シャフト上の線形ベアリング要素は翼に取付けられる。

本発明の実施例は例示によって、かつ添付の図面を参照して、以下に記載される。

ガイドトラック、ガイドトラック内のベアリング従動部、およびベアリング従動部からの延在する線形ベアリングを支えるシャフトを含む、本発明の実施例の斜視図である。 図１に示される、ガイドトラック、ベアリング従動部、およびシャフトの断面側面図である。 図２の断面側面図であって、シャフトが図面に対してＸ点を中心として回転された図である。 図１および図２に示される、ベアリング従動部およびシャフトアセンブリの分解斜視図である。 変形されたＬ字型のガイドトラックを有する、代替の実施例の第１の斜視図である。 図５に示される代替の実施例の第２の斜視図である。 トラックが部分的に回転した掃引プロファイルを規定する、さらに別の代替のガイドトラックの実施例の斜視図である。 図８の代替のガイドトラックの実施例の端面図である。 ガイドトラックが航空機翼の構造をなす仮構リブに接続され、線形ベアリングが航空機翼のエンドフラップに接続される延長アームに取付けられている図である。

詳細な説明
図面を参照して、図１は支持アセンブリ１の斜視図であり、フラップ４２の配備の際、航空機翼４１上でフラップ４２の端部を案内する（図９参照）。支持アセンブリ１はアーチ状のガイドトラック２を有し、ガイドトラック２は両端において開口しており、後壁３と互いに平行でありかつ後壁３の前方に延在する２つの湾曲した側壁４，５とによって規定される略Ｃ字型の断面プロファイルを有する。各側壁４，５の前端縁はリップ６で終端し、リップ６は対向する側壁４，５に向かって内側に延在する。一連のフランジ１０は上部側壁４の後端縁から直立し、ガイドトラック２が仮構リブもしくは航空機翼４１の内部翼構造体４０（図９参照）に対して、または各フランジ１０の穴１１を通るたとえばボルト（図示されない）を用いて、フラップまたはフラップの延長部に動かないように取付けられる。

１対の間隔が空けられている平行な溝８，９も各側壁４，５の内側面に形成され、ガイドトラック２の全長にわたって延在する。ガイドトラック２は各側壁４，５のリップ６間に、開口している前部または口７を有する。

ガイドトラック２は二次元的にのみ延在するアーチ状の経路を規定し、三次元の経路を規定するトラックと比較して、実質的な機械加工の問題や許容差検査問題を引起さない。

ベアリングハウジング１３を有する円筒ベアリング従動部１２はガイドトラック２にあり、図２の長手軸Ａ−Ａに沿って自由に回転可能にサイズ決めされており、通常の使用では滑ることなくガイドトラック２に沿って転がる。なぜなら、ベアリング従動部１２は、配備されるフラップの移動の際、トラックの形状によって規定される二次元の経路を辿るからである。

ベアリングハウジング１３は１対の外周に沿って延在する間隔が空けられている平行隆起部またはレール１４が外側面に形成され、各隆起部１４は、ガイドトラック２の側壁４，５の各々に形成される対応する溝８，９と一致する。隆起部１４および溝８，９の係合は、ベアリング従動部１２の主要ガイドエレメントとして働く。隆起部１４が溝８，９内で係合することにより、ベアリング従動部１２はガイドトラック２内に保持され、ガイドトラック２によって規定される二次元経路に沿って転がるよう制約される。したがって、ベアリング従動部１２はガイドトラック２において係留され、その開口端部の一方からのみガイドトラック２から外すことができる。ベアリング従動部１２が通常の使用の際に前記開口端部を介してトラック２から外れないことを確実にするために、トラックの長さは選択される。すなわち、フラップ４２の配備の際、トラック２に沿ったベアリング従動部１２の両方向における最大の移動の程度よりも長くなるよう、選択される。

隆起部１４の高さは溝８，９の深さよりも小さい。これにより、ベアリングハウジング１３とガイドトラック２との間の主要接触面が、溝／隆起部８，９；１４から離れたベアリングハウジング１３の外面によることを確実にする。それにより負荷は、トラック２に沿って移動するベアリング従動部１２を案内するための手段としてのみ意図される隆起部１４と溝８，９との間だけでなく、ベアリングハウジング１３の幅に沿って広がることを確実にする。隆起部１４の故障の可能性を減らすために、隆起部１４と溝８，９との間には負荷はほとんどまたは全くかからないことが意図されている。溝およびレールは、すべての軸方向の移動が線形ベアリング要素を介して対応できるよう、軸方向の負荷に耐えるよう設計されている。

隆起部１４および対応する溝８，９のプロファイルは、多くの異なる形を取り得ることは理解できるであろう。隆起部１４および溝８，９の側面は傾斜し得ることが想定される。たとえば角度α（図２参照）は、ほぼ１５度程度の範囲にあり得る。しかし、この角度は０度から４５度の間で変わり得ることが想定される。

図示される実施例では、隆起部１４がベアリングハウジング１３内に形成され、対応する溝８，９はガイドトラック２に形成されることを示すが、隆起部１４がベアリングハウジング１３の外面に形成され、溝８，９がガイドトラック２内に形成されることも想定される。さらに、協働する溝８，９および隆起部１４は１つだけ、または３つ以上であってもよい。しかし、２個の場合に、ベアリング従動部がガイドトラック２に沿って移動する際の異常振動またはシム影響による不安定性を最小限にするので、２個が好ましい。

組立てる前に、ベアリングハウジング１３はその内側端部において開口している。すなわち、ベアリング従動部１２がガイドトラック２に受入れられている場合に、ガイドトラック２の後壁３に最も近い端部において開口している。ベアリングハウジング１３の他方の外側端部も開口１７を有するが、この開口はベアリングハウジング１３の内側端部の開口よりも小さい直径を有する。なぜなら、ベアリングハウジング１３の壁は半径方向内側に延在するリム１８を有するからである。リムの端部面１７ａは、アパーチャが部分的に円錐形であるよう好ましくは成形され、軸方向においてハウジングの内側に向かって先細りとなるよう形成されている。その理由は以下で説明する。

組立ての際、フェールセーフローラ体１９はベアリングハウジングの開口内側端部を通って挿入されるので、ベアリングハウジング１３内に取囲まれる。フェールセーフローラ体１９はカップ状であり、その底面壁１９ａはトラック２の後壁３に隣接するベアリングハウジング１３の内側端部を閉じる。窪み１９ｂは以下で明らかとなる理由のために、底面壁１９ａの内側面に形成される。フェールセーフローラ体１９はベアリングハウジング１３内においてきつく締められた摩擦または締まりばめであり、互いに対して動かないように結合される。フェールセーフローラ体１９は、ベアリング従動部１２が確実にガイドトラック２内に係留するよう機能し、ベアリングハウジング１３が悪くなってもその機能を果たし続けるようにする。これは以下の記載により明らかとなる。

図２および図３からわかるように、ベアリングハウジング１３は、フェールセーフローラ体１９内に受入れられる第１のベアリング軌道輪部２０ａ、第２のベアリング軌道輪部２０ｂを含む。ベアリング軌道輪部２０ａ，２０ｂはともにベアリングシェル２０を形成し、ベアリングシェル２０の内側面は部分的に球状の凹形状または雌型のベアリング面２１となる。ベアリング軌道輪部２０ａ，２０ｂはクランピングリング２２によってフェールセーフローラ体１９内に保持され、クランピングリング２２は軌道輪部２０ａ，２０ｂがフェールセーフローラ体１９内に一旦挿入されると、フェールセーフローラ体１９の内側面と係合するようになっている。

ベアリングハウジングのリム１８は、クランピングリング２２の形状と一致するよう形作られている内側に面する表面１８ａを有し、フェールセーフローラ体１９がベアリングハウジング１３内に受入れられると、クランピングリング２２が構造体１８ａに対して載る。

シャフト２３の一方端部はベアリングハウジング１３内に受入れられ、そこからクランピングリング２２、開口１７、およびガイドトラック２の口７を通って延在する。シャフト２３は硬い筒状の外側または主軸部２４と、外側部２４によって取囲まれる、より柔軟な内側フェールセーフ部２５とを有する。内側軸部２５は、通常の動作の際、軸方向に延在する導管２６を担う役割以外はあまりない。潤滑流体は内側シャフト２５に沿ってベアリングハウジング１３内に入り、ベアリングハウジング１３から離れた内側軸２５の端部においてグリースニプル２７を介して導管２６に供給される。外側シャフト２４が悪くなった場合、内側シャフト２５は負荷を支え、外側シャフト２４の取換えが可能となるまで、アセンブリが適切に機能することを確実にする。内側シャフト部２５および外側シャフト部２４は、シャフト２４，２５の長さに沿って延在するクリアランスギャップ２４ａによって好ましくは分離されている。

内側フェールセーフシャフト２５の外面は、シャフト２５の長さにわたって延在する平坦領域２８（図４参照）を有し、外側シャフト２４の壁は対応する平坦な領域２９を有する。平坦な領域２８および２９は、内側シャフト２５が外側シャフト２４内に挿入された場合に互いに協働して、主要シャフト２４およびフェールセーフシャフト２５の相対的回転を防ぐ。

フェールセーフシャフト２５は主軸２４より長く、各端部において外側シャフト２４を越えて延在するよう位置付けられている。ベアリングハウジング１３において、フェールセーフシャフト２５の端部は一体的に形成されるフランジ２５ａを有し、フランジ２５ａは外側軸２４の端部上を半径方向に延在して、外側軸２４が内側シャフト２５の端部を越えて摺動しないようにする。他方端部において、環状ロッキングナット２７ａは主要シャフト２４およびフェールセーフシャフト２５を互いに固定してこれらシャフト間の相対的軸方向の移動を防ぐ。

外側シャフト２４の壁はより大きい直径の球頭部３０をベアリングハウジング１３内に有し、ベアリングシェル２０によって規定される、部分的に球状の凹形状の雌型外側ベアリング面２１に対応する、部分的に球状の凸形状のまたは雄型の外側ベアリング面３１を有する。外側シャフト２４のより大きい直径の頭部３０の部分的に球状の外面３１と、ベアリングシェル２０の内側の部分的に球状の面２１との間に空間３２が形成され、ボールベアリングアレイ３３が空間３２内に受入れられる。ボールベアリング３２は支持保持器３４内に保持される。

支持保持器３４およびボールベアリングアレイ３３は、頭部３０とベアリングシェル２０との間の空間３２において浮動するが、支持保持器３４は外周に沿って延在するリブ３５（図２で見られるが、図４において最もはっきり示される）が設けられ、ベアリングシェル２０の各ベアリング軌道輪部２０ａ，２０ｂ間に形成される対応する形状のスロット３６内で係合して、支持保持器自体は静止するよう、支持保持器３３を係留する。

ベアリングハウジング１３、フェールセーフローラ体１９、ベアリングシェル２０および保持リング２２を含むベアリング従動部１２は、主軸２４上の頭部３０、ボールベアリングアレイ３２および支持保持器３３とともに、球面ベアリングアセンブリを形成する。この球面ベアリングアセンブリは配備の際フラップが半径方向に移動することを可能にするが、シャフト２４の配向と無関係に、ベアリング従動部１２が軸に対して長手軸Ａ−Ａで回転することを可能にし、それにより通常の動作の際ガイドトラック２に沿って転がる。球面の軸アセンブリは制限されない自由度、すなわち球面ベアリングアセンブリの中央に対してどの次元でも軸２４の角度回転を可能にし、その移動は軸２４がベアリングハウジング１３にぶつかる最大角度によってのみ制限される。さらに、ベアリングハウジングに対してその長手軸を中心とするシャフトの回転も可能であり、この回転はフラップの配備経路に応じて必要となるかもしれない。

シャフト２３およびベアリングハウジング１３は図２においてＸで示されるある点を中心に互いに相対して、すべての方向（たとえば図２において矢印Ｙによって、および図３に示されるように）回転できる。点Ｘはベアリング従動部１２の長手軸Ａ−Ａ上にあり、主軸２４の頭部３０の部分的に球状の外側面とベアリングシェル２０の部分的に球状の内側面２１との外形によって形成される理論的な球体の中心である。図２において、軸２４は、ベアリング従動部１２の長手軸Ａ−Ａおよび軸２４の長手軸が同軸であるよう、位置付けられる。しかし、図３を参照するとわかるように、ベアリング従動部の軸Ａ−Ａは、シャフト２４の長手軸Ａ′−Ａ′に対して角度が付けられている。これらの軸が互いに対して同軸または角度が付けられているか否かと無関係に、ベアリング従動部１２は球面ベアリングアセンブリにより、その中央軸Ａ−Ａを中心としてシャフト２４に相対して回転することができる。ガイドトラック２およびブーツ３５は明瞭にするために、図３から省略されている。

シャフト２３の角度移動限界は、ベアリングハウジング１３のリム１８の端面１７ａ間の開口の直径に対する主軸２４の直径によって定められる。なぜなら、主軸２４は移動限界に達すると、ベアリングハウジング１３の端縁１７ａとぶつかるからである。シャフト２４の直径が大きくなればなるほど、シャフト２４の円弧状の運動は小さくなる。シャフト２４は端縁１８等に当たる前に、すべての面において約±２３度の角度移動に対応しなければならず、そのためシャフト２４は３０度の円錐の円弧状の運動にわたって回転可能となる。アセンブリの中で最も応力を受けるコンポーネントはシャフト２４であるので、シャフト２４の曲げモーメントは、所与の用途で要求される球面ベアリングアセンブリの全体の設計およびサイズを支配する。上記のように、端面１７ａはアパーチャが部分的に円錐形であるよう好ましくは形作られているので、軸方向においてハウジングの内側に向かって細くなり、シャフト２４と端縁１８とが接触すると、その接触は面１７ａの円錐状の面にわたり、シャフト２４とベアリングハウジング１３との間の点接触はない。通常の動作において、面１７ａとシャフト２４とは接触せず、設計上１度以上のクリアランス角が組み込まれる。すなわち、移動の限界は、支持アセンブリではなく、フラップのジオメトリによって規制される。シャフト２４は図３において最も傾斜している角度で示され、シャフト２４はリム１８の角度の付いた面１７ａとちょうど接触する場合である。

ベアリング従動部１２がその長手軸を中心として回転し、シャフト２４が球面ベアリングの中央Ｘを中心として回転できることに加え、球面ベアリングアセンブリはシャフト２４がベアリング従動部１２に対して長手軸を中心に回転できることを可能にし、それにより支持アセンブリに取付けられるフラップに対して複数の運動自由度を可能にする。

すべての力（転がり、回転、および軸方向）は球面ベアリングアセンブリの理論的に中央である点Ｘを通って働くので、起こるすべての不整合は自己補正され、ベアリングハウジング１２がガイドトラック２で動かなくなることはない。なぜならベアリングアセンブリの球状／転がり機能はすべてのジャミング負荷を補い、移動の際に続けて自己解放するからである。同じ自己整合および補償機能は、特に負荷が与えられる場合に、水平面および縦面にみられる。

上記のように、中央点Ｘに対するシャフト２４の角度移動に加えて、上記の構成により、ベアリング従動部１２はガイドトラック２に沿って転がると、その長手軸Ａ−Ａに対して回転可能にする。

上記の球面ベアリングアセンブリは、ベアリング面間の内部摩擦を減らし、応答性を上げ、ガイドトラック２に沿って移動する際のベアリングハウジング１３の滑りを最小にする。上記のように、内側フェールセーフシャフト２５に導管２６が設けられて潤滑流体が球面ベアリングアセンブリのボールベアリングアレイ３２に与えられるようになっている。フェールセーフローラ体１９の端部壁は窪み１９ｂを有し、これによりフェールセーフシャフト２５の端部とフェールセーフローラ体１９の端部壁との間に空間が設けられ、潤滑流体がベアリングハウジング１３内に流れ込んで、ボールベアリングアレイ３２とベアリング面２１，３１とを潤滑する。空間１９ｂはシャフト２４，２５の端部間に十分なクリアランスを提供するので、シャフトはフェールセーフローラ体１９の端部壁１９ａと接触することなく点Ｘを中心として回転することができる。半径方向に延在するグリースギャラリー２６ａは導管２６から線形ベアリング要素３８（以下参照）に延在して、線形ベアリング要素３８に潤滑を与える。

潤滑導管２６およびグリースギャラリー２６ａは流し潤滑システムを構成するので、新しいグリースが使用の後自己密封するグリースニプル２７を介して導管２６に入ると、古いグリースはベアリング運動により、分割しているスリップリング３６の周りから主に押出される。この潤滑方法によるこの正圧流れにより、ベアリングハウジング内への汚れの侵入をなくす。

ローリングエレメントベアリングが好ましいと考えられるが、たとえば潤滑がない滑りＰＴＦＥ軸受のような滑り軸受も使用できると考えられる。滑り軸受は、潤滑されるベアリングで起こり得るゴミや汚れの侵入のおそれを減らす。しかし、このようなベアリングの動作は制限される。なぜなら、負荷がかけられていない状態や負荷がかけられている状態のどちらでもみられる高いトルクの要件により、ベアリング従動部がガイドトラックに沿って滑ってしまう傾向が高まり、摩擦およびコンポーネントの摩耗を増やすからである。

滑りベアリングを使用するのなら、ガイドトラック２に歯付きラックエレメントとベアリングハウジング１３の外面に対応する歯とを設けて、ガイドトラック２とベアリングハウジング１３との間に確動機構を提供することにより、ベアリング従動部の滑りを減らすことができると考えられる。しかし、これはベアリングハウジング１３がガイドトラック２内で滑ることをなくすようにするが、複雑性が増し、実用的ではない。なぜなら、ベアリングハウジング１３がトラック２に沿って滑ることは、球面ベアリングアセンブリ自体が悪くなった場合のフェールセーフモードでは所望されるかもしれないからである。

柔軟なゴムブーツ３５がベアリングハウジング１３内の開口１７上に、かつシャフト２４の周りに延在して、球面ベアリングアセンブリに汚れや異物が侵入することを防ぐ。ゴムブーツ３５は、分割したスリップリング３６を用いてシャフト２４に取付けられ、フラップ４２の配備の際にシャフト２４が回転することによるゴムブーツ３５の捩れを防ぐ。ゴムブーツ３５は、ベアリングハウジング１３の半径方向内側に延在するリム１８の外面１８ｂ上のフック形状の構造体３７に取付けられる。

線形ベアリング要素１３は、ベアリングハウジング１３から延在する主軸２４の部分上に取付けられる。線形ベアリング要素３８は好ましくは再循環ボールリニアベアリングであるが、滑りローリングエレメントベアリングや他の種類のローリングエレメントベアリングであってもよい。線形ベアリング要素１８は、シャフト２４の長さに沿った軸方向において、シャフト２４と、線形ベアリング要素１８が取付けられる航空機の部分（フラップまたは翼構造体のどちらであれ）との間の相対的動きを可能にし、翼アセンブリにおける翼の湾曲によって引起される長さの変動および不整合に対応することが意図されている。線形ベアリング３８は、外側シャフト２４の平坦な壁部分２９と一致する平坦な内側面３９を有するので、線形ベアリングは外側軸２４に対して回転せず、すべての回転力は球面ベアリングアセンブリによって受入れられる。

代替の実施例において、線形ベアリングは内側シャフトと外側シャフトとの間に配置し、それにより内側シャフトと外側シャフトは互いに摺動して、フラップと航空機翼との間の軸方向の距離の変動を可能にする。たとえば、外側シャフトは球面ベアリングアセンブリの一部をなすまたはその中においてのみ延在し、線形ベアリング要素は球面ベアリングアセンブリ内で外側シャフトと内側シャフトとの間に配置されて、内側シャフトが外側シャフトに対して、球面ベアリングアセンブリの軸方向を摺動するようにしてもよい。内側シャフトの端部とフェールセーフローラ体１９の端部壁との間にさらなるクリアランスを設けて、シャフトの端部が、軸方向の内側シャフトの相対する移動の際に、球面ベアリングアセンブリからさらに突出することを可能にする。しかし、内側シャフトおよび外側シャフトが固定した相対関係にあることが好ましく、内側シャフトは外側シャフトが悪くなった場合においてのみ使用されて、フェールセーフを与えることが望ましい。

線形ベアリング３８の軸は、球面ベアリングアセンブリの理論的に中央点であるＸを通って延在するシャフト２４の軸と同軸であることは理解されるであろう。線形ベアリング要素３８は２０ＫＮの力、および±２３ｍｍの翼湾曲拡大／縮小に対応する必要があると考えられるので、ベアリングの設計内において横方向の移動が４６ｍｍとなるが、より大きい負荷および移動範囲も考えられることは理解されるであろう。

ガイドトラックのさらなる代替の形状が、図７および図８に示される。この実施例において、ガイドトラック２は概して掃引または回転したプロファイルを有する。しかし、トラック２が三次元方向に延在するという思い込みにかかわらず、二次元の経路しか規定しない。これは図８により容易に理解できる。図８はトラック２の一方端を見た図、すなわち図７のＸ矢印の方向の図である。さらに図７および図８でわかるように、フラップ端部に取付けられる線形ベアリング要素３８に装着される４５度の延長アーム４９がある。

主要コンポーネントのいずれかが壊れたり働かなくなった場合でも、サポートアセンブリがその機能を行ない続けることを確実にするために、さまざまなフェールセーフ構造が設計に組込まれたことは既に述べたとおりである。たとえば、ガイドトラック２はその両端において開口したままであるので、ベアリングハウジング１３が悪くなってばらばらになったとしても、離れた部分はガイドトラック２のアーチ状の形状により、ガイドトラック２の開口端部から出る。したがって、残りのアセンブリがトラック２に沿って移動することは妨げられないまたは防止されない。

既に述べたように、フェールセーフローラ体１９は、ベアリングハウジング１３が悪くなった場合には、フェールセーフローラ体１９がベアリングハウジング１３の機能を実行し続け、溝８，９および隆起部１４の協働がなくても、ガイドトラック２に沿って摺動または滑る。しかし、フェールセーフローラ体１９は任意であり、ベアリング軌道輪部２０ａ，２０ｂは直接ベアリングハウジング１３内に受入れられてもよい。

隆起部１４および溝８，９との間に協働がなくても、ベアリングハウジング１３はガイドトラック２に沿って動くことは理解され、ある程度の滑りは隆起部１４が壊れた場合のフェールセーフとして意図される。さらに、ガイドトラック２の後壁３は案内面として働き、各側壁４，５から延在するリップ６は二次的ガイドエレメントとして働いて、隆起部１４が壊れた場合に、ベアリングハウジング１３がガイドトラック２内に案内および保持されるようにする。図２からわかるように、ベアリングハウジング１３の幅は、後壁３およびリップ６の間の距離よりも小さく、隆起部１４が溝８，９内にある通常の動作の場合、ベアリングハウジング１３は後壁３やガイドトラック２の各側壁４，５から垂下するリップ６のどちらとも接触しない。

ベアリングハウジング１３の各側壁４，５のリップ６は、側壁４，５の前縁から互いに内側方向に延在し、ベアリングハウジング１３が壊れて離れたとしても、フェールセーフ保持エレメント１９はガイドトラックから出ることはない。なぜなら、フェールセーフ保持エレメント１９はその端部を越えて延在するリップ６によってガイドトラック２内に保持されるからである。

線形ベアリング要素３８は好ましくは内側線形ベアリングハウジングおよび外側線形ベアリングハウジングを有し、一方のハウジングが悪くなると、他方のハウジングが負荷を支える。さらに、上記のように、主軸２４が悪くなった場合、内側のフェールセーフシャフト２５が代わりに負荷を支える。しかし、主軸２４はフェールセーフを有さない場合もあるので、一方のシャフトが他方のシャフトを取囲むのではなく、１つのシャフトであり得ることは理解されるであろう。

代替の実施例において、ガイドトラック２は、図５および図６に示されるように、Ｌ字型であってもよい。この実施例において、外側側壁５はない。なぜなら、これはベアリングハウジング１３がガイドトラック２内に留まる役割を果たすだけであり、ベアリング従動部１２によってガイドトラック２に与えられるすべての負荷は、上部側壁４を通るからである。ベアリングハウジング１３がトラック２から落ちないように、アーチ状のスロット４５が後壁３に形成され、係留エレメント４６はスロット４５を通って延在し、シャフト２３の端部に接続される。係留エレメント４６はスロット４５内に摺動可能であり、ベアリング従動部１２を上部側壁４に形成されるガイドトラック２に対して保持する。

好ましい実施例において、ガイドトラック２は、仮構リブのような、翼４１の内部構造体４０（図９参照）に取付けられ、シャフト２４によって支えられる線形ベアリング要素３８は端部フラップに、またはフラップ端部４２ａの延長である延長アーム４８に取付けられる。しかし、ガイドトラック２はフラップ４２に取付けることも考えられ、この場合、シャフト２４の自由端は翼の構造コンポーネント４０に取付けられる。

上記の内容により、本発明の支持アセンブリの球面ベアリングアセンブリは、二次元のトラックとともに、フラップ４２が配備の際に三次元の経路を辿る場合に案内されることを可能にする。線形ベアリングアセンブリ３８とともに、円弧状の移動、翼湾曲不整合、および流れ方向の移動を行なうのに必要な独自のフラップ配備方法といった、航空機でフラップ４２を配備する際にかかわるすべての自由度が、容易になる。

本発明は、大型の亜音波旅客機の翼の機体外側フラップの端部を支持する用途が主に意図されているが、他のフラップ配備システムや可変翼用途を含む翼備品器具移動部、さらに前縁高揚力装置またはスラットおよびＤノーズの機体内側または外側の端部支持部にも使用できると想定される。

ここに開示されている内容はすべて例示であって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明の支持アセンブリに変形を行なうことは理解されるであろう。

Claims (32)

1. フラップの配備の際に、航空機の翼上でフラップを案内するための支持アセンブリであって、アセンブリは、二次元経路を規定するガイドトラックと、フラップの配備の際に前記経路を辿るよう制限される、長手軸を有する円筒形のベアリング従動部と、ベアリング従動部から延在するシャフトと、ベアリング従動部がトラックに沿って移動する際に、ベアリング従動部がその長手方向の軸を中心に、シャフトに対して回転可能であるよう、シャフトの端部をベアリング従動部に結合する球面ベアリングとを備え、球面ベアリングはその中央点を中心として、シャフトが角回転することを可能にし、それにより前記アセンブリによって支持されるフラップは複数の方向に自由に移動する、支持アセンブリ。
2. ベアリング従動部は円筒形のベアリングハウジングを含む、請求項１に記載の支持アセンブリ。
3. ベアリングハウジングおよびガイドトラックは、互いに協働してベアリングハウジングをガイドトラック内に位置付ける主要ガイドエレメントを含む、請求項２に記載の支持アセンブリ。
4. ガイドエレメントは、１対の間隔が空けられている平行レールと、１対の対応する間隔が空けられている平行溝とをそれぞれ含む、請求項３に記載の支持アセンブリ。
5. ベアリングハウジングが実質的にその長さの部分に沿ってガイドトラックと接触するよう、レールの高さは溝の深さよりも小さい、請求項４に記載の支持アセンブリ。
6. ガイドトラックは後壁および１対の対向する側壁を含み、ベアリングハウジングは前記側壁間に規定される経路に沿ってのみ移動するよう制限される、請求項３から５のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
7. ガイドトラックは両端において開口している、請求項６に記載の支持アセンブリ。
8. ガイドトラックは、後壁、前記後壁から延在する単一の側壁、および保持要素を含み、ベアリングハウジングが前記側壁によって規定される経路を辿るよう、ベアリングハウジングを前記側壁に対して保持する、請求項２から５のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
9. ガイドトラックは、各側壁から対向する側壁に延在するリップを有し、各リップは二次的ガイドエレメントとして働いて、主要ガイドエレメントが悪くなった場合に、ガイドトラック内のベアリング従動部の移動を案内する、請求項６または７に記載の支持アセンブリ。
10. ベアリング従動部は、ベアリングハウジング内に動かないように受入れられる円筒形のフェールセーフローラ体を含む、請求項９に記載の支持アセンブリ。
11. フェールセーフローラ体は一方端が閉じられている、請求項１０に記載の支持アセンブリ。
12. ガイドトラックの対向する側壁の各リップ間の距離は、ベアリングハウジング内で受入れられるフェールセーフローラ体の直径よりも小さい、請求項１０または１１に記載の支持アセンブリ。
13. ベアリング従動部は、ベアリングハウジング内に位置付けられ、部分的に球状の凹形状の雌型ベアリング面を規定するベアリングシェルを含む、請求項２から１２のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
14. 請求項１０から１２のいずれかに従属する場合、ベアリングシェルは前記フェールセーフローラ体内に受入れられる、請求項１３に記載の支持アセンブリ。
15. ベアリングシェルをフェールセーフローラ体内に保持するためのクランピングリングを含む、請求項１４に記載の支持アセンブリ。
16. ベアリングハウジングは、前縁から垂下して半径方向内側に延在するリムを有して、ベアリングハウジングの一方端であって、フェールセーフローラ体によって閉じられている端部の反対側において開口を規定する、請求項１５に記載の支持アセンブリ。
17. リムは内側に面する表面を有し、その閉じた端部から離れたフェールセーフローラ体の前縁を受入れるよう形作られている、請求項１６に記載の支持アセンブリ。
18. ベアリングハウジングのリムの内側に面する表面は、フェールセーフローラ体のクランピングリングと一致するよう形作られている、請求項１７に記載の支持アセンブリ。
19. ベアリングハウジングの端部における開口は、部分的に円錐形である、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
20. シャフトは、主要外側シャフト部と、外側シャフト部に取囲まれる二次的内側シャフト部とを含む、請求項１から１９のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
21. 内側シャフトおよび外側シャフトは互いに対して固定される、請求項２０に記載の支持アセンブリ。
22. シャフトの、ベアリング従動部から離れた方の一方端においてロッキングリングを含み、外側シャフトおよび内側シャフトを互いに係留する、請求項２１に記載の支持アセンブリ。
23. シャフトはベアリングハウジング内において、部分的に球状の凸形状の雄型ベアリング面を有する、請求項１から２２のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
24. 請求項１３から１８のいずれかに従属する場合、前記部分的に球状の凸形状の雄型ベアリング面は、ベアリングシェルによって与えられる部分的に球状の凹形状の雌型ベアリング面に対向するよう配置される、請求項２３に記載の支持アセンブリ。
25. ベアリング面の間には空間がある、請求項２４に記載の支持アセンブリ。
26. ベアリング面の前記空間にローラベアリング要素が配置される、請求項２５に記載の支持アセンブリ。
27. ローラベアリング要素は、ベアリング保持器内に回転可能に受入れられる複数の球面ローラベアリングを含み、前記球面ローラベアリングの直径は、対向するベアリング面間の距離と実質的に等しく、ベアリング従動部がトラックに沿って移動する際に、ベアリング従動部がその長手軸を中心に、シャフトに対して回転する場合に、シャフトがベアリング従動部に対してその長手軸を中心に回転する場合に、およびシャフトが球面ベアリングの
    中央に対して回転する場合に、球面ローラベアリングは両方のベアリング面に接触しかつ両方の面上を転がる、請求項２６に記載の支持アセンブリ。
28. ベアリングシェルは凹所を含み、ベアリング保持器は凹所内に凸縁を含み、ベアリング保持器をベアリング面間の前記空間内に適所に保持する、請求項２７に記載の支持アセンブリ。
29. シャフトに取付けられる線形ベアリング要素を含み、シャフトに沿って延在する軸方向において、フラップの端部とベアリング従動部との間の相対的移動を可能にする、請求項１から２８のいずれか１項に記載の支持アセンブリ。
30. 線形ベアリング要素は、航空機翼のフラップに取付けられるよう構成されており、ガイドトラックは航空機翼の構造的コンポーネントに取付けられるよう構成されている、請求項２９に記載の支持アセンブリ。
31. 請求項３０に記載の支持アセンブリによって支持されるフラップを要する航空機翼であって、ガイドトラックは航空機翼の構造的コンポーネントに取付けられ、シャフト上の線形ベアリング要素はフラップに取付けられる、航空機翼。
32. 請求項２９に記載の支持アセンブリによって支持されるフラップを有する航空機翼であって、ガイドトラックはフラップに取付けられ、シャフト上の線形ベアリング要素は翼に取付けられる、航空機翼。

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