JP5469374B2 - ロック装置および航空機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば航空機の引き込み式着陸装置又はドアなどの引き込み可能な構成要素を引き込み位置にロックするためのロックに関する。使用されていない場合、引き込み式着陸装置は、航空機の適切な形状に形成された格納ゾーンに引き込み「アップロック」状態で固定保持されることが必要とされる。

引き込み式着陸装置をアップロック状態に保持するためのロックは、一般に、航空機に回動自在に取り付けられたフック又はそれに類似する部材を含み、フックは、引き込み式着陸装置の一部に装着されたピンなどと協働可能である。着陸装置が引き込まれた時点で、フックは自動的にピンにロックされる。その後、着陸装置を再び引き出すためにピンを解放する場合、流体圧力により動作可能な適切なアクチュエータ又は電気的に動作可能な適切な高出力アクチュエータにより、フックはラッチを介して回動取り付け軸に関して回転される。

英国特許第Ａ‐２１６１２０２号公報（特許文献１）は、航空機に取り付けられ、解除可能な着陸装置に取り付けられたピンと協働可能である上記のようなロックを説明する。ロックは、ピンと係合する回動自在のフックを含む。ピンのロックを解除するために、加圧された流体の圧力を加えることにより油圧ジャッキが延出され、ジャッキのピストンロッドがラッチを時計回り方向に運動させることにより、ローラと凹部との係合が解除される。その結果、回動自在のフックは、解除可能な着陸装置の重量がピンに加わることによって回転するので、ピンはフックから解放され、着陸装置のロックは解除される。

解除可能な着陸装置の重量によってフックに加わるピンの圧力が大きいため、ロックを解除するためには相対的にハイパワーの油圧ジャッキが必要である。しかし、油圧ジャッキを使用する場合、航空機のエンジンにより流体圧力を生成しなければならず、そのためエンジンの効率が低下するので、油圧系統の使用を回避することが一般に望ましい。更に、油圧系統は定期的な保守を必要とし、漏れを起こす場合がある。

あるいは、ピンによりフックに加えられた圧力を解放するために、着陸装置を再度延出する前に着陸装置を引き上げることも可能である。しかし、このピンの事前引き上げにより、ピンは更なる疲労サイクルにさらされることになるため、より強力で重いピン及び着陸装置が必要となる。更に、事前引き上げは着陸装置の解放を遅延させる。

英国特許第Ａ‐２１６１２０２号公報

本発明の第１の面によれば、引き込み式航空機着陸装置を引き込み位置にロックするロックが提供される。ロックは、ロックされた場合に捕捉ピンを所定の位置に維持するように構成されたフック部分を有する回動自在に取り付けられたフック部材を含む。回動自在に取り付けられたフック部材の対応する部分と係合するように構成された部分を有する回動自在に取り付けられた第１段ラッチ構体が設けられる。第１段ラッチ構体及びフック部材を所定のロック位置に維持するために第１段ラッチ構体の対応する部分と係合するように構成された部分を有する回動自在に取り付けられた第２段ラッチ構体が更に設けられる。ロック解除装置は、第２段ラッチ構体が第１段ラッチ構体と係合しなくなり、それにより第１段ラッチ構体及びフック部材が回動軸に関してロック解除位置まで回転して捕捉ピンを解放するように、第２段ラッチ構体を回動軸に関して回転させるように構成される。

２つのラッチ部材を使用することにより、フック部材に加えられた荷重を解放するために着陸装置を引き上げる必要なく、相当に低いパワーしか必要としないロック解除装置を使用できる。従って、ロック解除装置としてソレノイドのようなローパワーの装置が使用されてもよいので、アクチュエータを小型化し、使用中に消費されるパワーを減少し且つ装置の費用を低減することが可能である。油圧アクチュエータ、電気機械式アクチュエータなどの従来のロック解除装置も使用できるが、従来のロックと比較してはるかに小型であり且つ使用されるパワーの量がはるかに少なくなるようにアクチュエータを設計できる。ロック解除装置により第２段ラッチ構体が回動軸に関して回転された後、フック部材は、捕捉ピンにより加えられる下向きの力及び／又はフック部材に対する弾性部材の作用により回転されてもよい。

図１は航空機の引き込み式着陸装置及び着陸装置を引き込み状態に保持するための関連するアップロックを示した図である。 図２は本発明を実現するロックの一例を示した図である。 図３はロック位置にあるロックの更に詳細な一例を示した図である。 図４はロック解除中のロックを示した図である。 図５はロック解除状態にあるロックを示した図である。 図６はロックの協働する構成要素の間の力の方向を示した図である。

添付の図面を参照することにより、本発明の実施形態を単なる例示として説明する。

図１に示される引き込み式着陸装置は、車輪２を支持し且つ固定航空機構造４に回動自在に取り付けられた脚１を具備する。着陸装置は、流体圧力により動作可能な適切な引き込みジャック６により回動自在の取り付け軸３に関して回転され、格納ゾーン５に引き込まれる。引き込まれた場合、着陸装置は格納ゾーン５の中に格納された状態となり、その時点で、脚１に装着されたピン７は、固定航空機構造に装着され且つ格納ゾーン５内部に配置されたアップロック８と係合する。

図２は、ロック８の主要な部品を示す。ロック８は、ピン７と接触するロック位置にあるフック１１を有するフック部材１０を含む。図２に示されるようなロック位置にある場合、フック１１はピン７から加えられる下向き荷重に対して反動する。フック部材１０は回動軸１２に関して回転するように構成される。第１段ラッチ構体２０は、回動自在に取り付けられたフック部材１０の部分１３と係合するように構成される部分２１を有する。第１段ラッチ構体２０は回動軸２２に関して回転するように構成される。第２段ラッチ構体３０は、第１段ラッチ構体２０の部分２３と係合するように構成された部分３１を有する。第２段ラッチ構体３０と第１段ラッチ構体２０との係合は、第１段ラッチ構体２０及びフック部材１０を所定のロック位置に維持する。第２段ラッチ構体３０は回動軸３２に関して回転するように構成される。ロック解除装置４０は、第１段ラッチ構体２０及びフック部材１０が各々の回動軸２２、１２に関してロック解除位置まで回転してピン７を解放するように、第２段ラッチ構体３０を図２に示すように回動軸３２に関して時計回り方向に回転させるように構成される。本例において、ピン７により加えられる下向き荷重はフック部材の回動軸１２から位置がずれているので、フック部材１０は、図２に示されるように回動軸１２に関して時計回り方向に回転してピン７を解放しようとする。本例において、第１段ラッチ構体２０が第２段ラッチ構体３０により所定の場所にロックされなくなった時点で、第１段ラッチ構体２０は、フック部材１０の時計回り方向の回転により回動軸２２に関して図２に示されるように反時計回り方向に回転される。

２つのラッチ構体２０、３０が設けられているため、ロック解除装置４０により非常に小さな力でロック８のロックを解除できる。更に、従来のロックと比較して、ロック解除装置４０により必要とされるストロークの長さはかなり短くなる。

図３〜図５は、ロック８の更に詳細な例を示す。図３〜図５に示される例において、ロックはフレーム構造１００に設けられ、フレーム構造１００は、固定航空機構造４にフレーム構造１００を結合可能な多くのボルト穴１０１を有する。使用中、回動軸１２、２２及び３２を形成するために、カバープレート（図示せず）はロック８を覆うようにかぶせられ、フレーム構造１００に結合される。図３〜図５に示される例において、着陸装置の引き込み中にピン７をロック８の中まで案内するために、オプションである２つのガイド部材１０２が設けられる。本例において、ピン７がロック８の中に挿入される際のピン７又はガイド部材１０２に対する損傷を防止するために、ガイド部材１０２は保護層１０３を有する。

図３に示されるロック位置にある場合、フック部材１０は、フック部材１０の内面１４を押圧するピン７から加えられた下向き荷重に対して反動する。ピン７からの下向き荷重はフック部材の回動軸１２に対して水平方向にずれた位置で加えられるので、フック部材１０は、図２〜図５に示されるようにフック部材の回動軸１２に関して時計回り方向に回転しようとする。

ピン７によりフック部材１０に加えられる下向き荷重は、フック部材の接触部分１３を第１段ラッチ構体２０の部分２１と接触させる。本例において、フック部材１０と接触するように構成された第１段ラッチ構体の部分は、その接触を更に確実にするためのローラ２４である。フック部材１０と第１段ラッチ構体のローラ２４との接触点１３において、フック部材１０は、解放された場合に第１段ラッチ構体２０が第１段ラッチ構体の回動軸２２に関してフック部材１０から離間する方向に回転しようとするような形状に構成される。

第１段ラッチ構体２０は、第２段ラッチ構体３０の部分３１と接触するまで回動軸２２に関して反時計回り方向に回転される。本例において、第１段ラッチ構体２０と係合する第２段ラッチ構体３０の部分３１はローラ３３である。第１段ラッチ構体２０と第２段ラッチ構体のローラ３３との接触点２３において、第１段ラッチ構体２０は、この構造をロック状態に維持するために第２段ラッチ構体３０が回動軸３２に関して第１段ラッチ構体２０に向かって反時計回り方向に確実に回転しようとするような特定の形状に構成される。

以上説明した構成を有する図３に示されるようなロックによって、ピン７から加えられる荷重は、第２段ラッチ構体３０を第１段ラッチ構体２０と係合した状態に保持し、それによりフック部材１０をロック位置にロックしようとする。

図３〜図５に示される例において、ばね１５のようなオプションの１つ以上のフック引っ張り部材又は弾性部材が設けられる。１つ以上の引っ張り部材は、フック部材１０を時計回り方向に回転させようとすることにより、フック部材１０に下向き荷重が加えられていない場合であっても第２段ラッチ構体３０に荷重を与え且つロック８をロック状態に維持する力を加える。更に、引っ張り部材１５は、以下に図５を参照して説明するように第２段ラッチ構体がロック位置にない場合に引き込み中の着陸装置のピン７を受け入れ可能な開放位置までフック部材１０を回転させようとする力を加え、それにより、フック部材１０に外力が加えられなくてもロック８をロック解除位置に維持できるようにする。

図３〜図５に示される例において、ばね１６のようなオプションの１つ以上のラッチ構体引っ張り部材又は弾性部材が設けられる。それらの引っ張り部材は、第２段ラッチ構体３０を第１段ラッチ構体２０と接触する状態に保持し且つ第２段ラッチ構体３０をロック位置に維持するための力を加える。

次にロック８のロック解除を説明する。

図３に示されるようにピン７がフック部材１０に下向き荷重を加えている状態で、ロック解除装置４０は、制御装置により引き込みを命令される。アクチュエータ４１が第２段ラッチ構体３０に設けられたピン３４と接触するまで、ロック解除装置４０はアクチュエータ４１を引き込む。通常、この時点で、ロック解除装置は、加えられた荷重並びにフック部材１０、第１段ラッチ構体２０及び第２段ラッチ構体３０から成る構造により生成されている力を十分に上回る力を生成するまで一時的に動作を停止する。いくつかの状況において、ピン７を介してフック部材１０に下向き荷重が加えられている間はフック部材１０、第１段ラッチ構体２０及び第２段ラッチ構体３０のロックを解除するのに十分な力を生成できないようにロック解除装置４０は構成される。そのような状況において、引き込み式着陸装置は、ロック解除装置が動作命令を受け取る前にピン７が上向き荷重を確実に生成するように構成される。

ロック解除装置４０が十分な力を生成した時点で、ロック解除装置４０は、図４に示されるように第２段ラッチ構体のローラ３３が第１段ラッチ構体２０から離脱するまで第２段ラッチ構体３０を回動軸３２に関して時計回り方向に回転させ始める。

第２段ラッチ構体３０が離脱した後、ピン７により加えられる下向き荷重からの力又はフック部材引っ張り部材１５からの力のいずれか、あるいは双方の力は、図５に示されるように、フック部材１０を回動軸１２に関して時計回り方向に回転させ且つ第１段ラッチ構体２０を回動軸に関して反時計回り方向に回転させる。

この時点でロック８はロック解除状態となり、フック部材１０は、フックストップピン１７と接触するまで回転する。

本発明の実施形態において、ロック解除装置４０に要求される出力の力は相当に小さくなり、従来のロックシステムと比較して運動ストロークをかなり短縮できることが判明している。従って、航空機のエンジンにより生成される高圧流体を必要とし、その結果、エンジン効率を低下する強力な油圧装置は不要である。そのような油圧装置の代わりに、例えばソレノイドなどの低出力アクチュエータ又は電気機械式アクチュエータがロック解除装置４０として使用されてもよい。

第１段ラッチ構体２０と接触する場所のフック部材１０の形状を適切に選択することにより、第２段ラッチ構体３０へ伝達される荷重の量が影響を受け、必然的に、ロック８を解除するためにロック解除装置が必要とする荷重の量も影響を受けることが判明している。

図６に示すように、第２段ラッチ構体３０へ伝達される荷重のベクトルは、図６の矢印Ａにより示されるように接触点においてフック部材の接触面１３に対して垂直であり且つ第１段ラッチ構体のローラの中心点２５を通ることがわかっている。矢印Ａと回動軸２２及び第１段ラッチ構体のローラの中心点２５を結ぶ線Ｂとが成す図６に示される角度aを小さくすることにより、第１段ラッチ構体２０を回転しようとする力（図６に示される力Ｃ）は減少される。従って、ロック解除装置４０により要求されるパワーも減少される。

特定の用途に応じて、角度aは例えば５°〜８０°の範囲の任意の適切な角度に設定されてもよい。

２段階ラッチ構体を有するこのロック８の更なる利点は、特定の構成で必要とされる荷重の大きさに応じて可能な限り小さな荷重又は可能な限り大きな荷重を伝達するように、フック部材１０と第１段ラッチ構体２０との接触点における構造を構成できることである。第２段ラッチ構体３０に荷重のごく一部のみが伝達されるようにロックの構造を構成した場合、必要とされるロック解除装置は、動作に際して低出力を使用するより小型の装置である。

２段階ラッチ構体を有するロックの更なる利点は、第２段ラッチ構体３０へ伝達される荷重が小さくなるため、第２段ラッチ構体の部品を小型化できることである。第２段ラッチ構体の部品が小型になることにより、ロック位置からロック解除位置へ（及びロック解除位置からロック位置へ）移動するために必要な移動距離が短縮され、その結果ストロークが短縮される。

同等の大きさの従来の単段ロックと比較して、ロック解除装置に要求される力は３００ｌｂｓを超える値から約１８０ｌｂｓまで減少し且つ要求されるストロークは０．３１０インチから０．０６０〜０．０８０インチまで短縮されることがわかっている。

本発明の範囲から逸脱することなく、以上説明された実施例に対して多くの変形が実施されてもよい。例えば、フック部材１０、第１段ラッチ構体及び第２段ラッチ構体は、ロック中又はロック解除中にいずれかの方向に適宜回動するように構成されてもよい。更に、ロックは任意の適切な用途において使用されてもよい。

７ ピン
８ ロック
１０ フック部材
１１ フック
１２ 回動軸
１５ ばね
１６ ばね
２０ 第１段ラッチ構体
２２ 回動軸
２４ ローラ
３０ 第２段ラッチ構体
３２ 回動軸
３３ ローラ
４０ ロック解除装置

Claims (9)

1. 引き込み可能な航空機構成要素を引き込み位置にロックするロック装置において、
   ロックされた場合に捕捉ピンを所定の位置に維持するように構成されたフック部分を有する回動自在に取り付けられたフック部材と、
   前記回動自在に取り付けられたフック部材の一部分と係合するように構成された部分を有する回動自在に取り付けられた第１段ラッチ構体と、
   前記第１段ラッチ構体及び前記フック部材を所定のロック位置に維持するために前記第１段ラッチ構体の一部分と係合するように構成された部分を有する回動自在に取り付けられた第２段ラッチ構体と、
   前記第１段ラッチ構体及び前記フック部材が回動軸に関してロック解除位置まで回転して前記捕捉ピンを解放するように、前記第２段ラッチ構体を回動軸に関して回転させるように構成されたロック解除装置と、
   を具備し、
   前記第２段ラッチ構体は、前記第１段ラッチ構体の対応する部分と係合するように構成されたローラを有する、
   ロック装置。
2. ロックを解除された場合に、前記捕捉ピンにより加えられる下向き荷重が前記フック部材を回動軸に関して前記ロック解除位置まで回転して前記捕捉ピンを解放するように、使用中、前記フック部材の前記回動軸は、前記ロック位置にある場合に前記フック部材と係合した前記捕捉ピンにより加えられる前記下向き荷重から水平方向に位置がずれている請求項１に記載のロック装置。
3. １つ以上のフック引っ張り部材は、前記フック部材をロック解除位置まで回転しようとする力を加える請求項１又は２に記載のロック装置。
4. 前記第１段ラッチ構体は、前記回動自在に取り付けられたフック部材の対応する部分と係合するように構成されたローラを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のロック装置。
5. 前記フック部材と前記第１段ラッチ構体の前記ローラとの接触点において荷重は伝達され、前記フック部材及び前記第１段ラッチ構体の前記ローラの中心点（Ａ）の接触面に対する垂線と、前記第１段ラッチ構体の前記回動軸及び前記ローラの中心点を結ぶ線とが成す角度は５°から８０°である請求項４に記載のロック装置。
6. 前記第１段ラッチ構体及び前記第２段ラッチ構体をロック位置に維持するように前記第２段ラッチ構体を前記第１段ラッチ構体に圧接するために１つ以上の引っ張り部材が設けられる請求項１から５のいずれか１項に記載のロック装置。
7. 前記ロック解除装置はソレノイドである請求項１から６のいずれか１項に記載のロック装置。
8. 前記ロック解除装置は電気機械式アクチュエータ又は油圧アクチュエータである請求項１から６のいずれか１項に記載のロック装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のロック装置を含む航空機。
   

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