JP6869164B2 - ３つのバネを具備するラムエアタービンアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ラムエアタービン（ＲＡＴ）に関し、より詳細には、ＲＡＴアクチュエータに関する。

ラムエアタービン（ＲＡＴ）アクチュエータは、飛行エンベロープ内のあらゆる条件での展開の際のドアの負荷及び慣性負荷を克服するように設計されている。従来のアクチュエータは、最悪のケースのシナリオで、この目的のために適切な力を与えるように設計されており、それ以上のものではない。

しかし、既存のシステムでは、ＲＡＴがプログラムにより解放されるまで又は手動解放されるまでＲＡＴを格納位置に保持するアップロックシステムのアップロックフックに振動衝撃が作用する。この振動衝撃は、アップロックフックに損傷を与え得る。ＲＡＴシステムが航空機で利用されると仮定すると、より大きな力を提供するためにアクチュエータを単に拡大することは、重量制限及びＲＡＴの展開速度の性能要件の両方を考えると、適切ではない。

そのような従来の方法及びシステムは、一般に、意図する目的において満足のいくものと考えられてきた。しかし、ＲＡＴアクチュエータを改良することは、当分野でなお必要である。本発明は、この必要性に対する解決策を提供する。

本発明の少なくとも１つの態様によると、ラムエアタービン（ＲＡＴ）アクチュエータは、アクチュエータハウジングと、アクチュエータハウジングに対して数か所を介して移動するように構成されたアクチュエータロッドと、アクチュエータロッドをアクチュエータハウジングに対して付勢するように配置され構成された第１の付勢部材、第２の付勢部材及び第３の付勢部材とを含み得る。第１の付勢部材は、アクチュエータロッドを第１の位置から第２の位置へ付勢し、第２の付勢部材は、アクチュエータロッドを第１の位置から第３の位置へ付勢し、第３の付勢部材は、アクチュエータロッドを第１の位置から第４の位置へ付勢する。アクチュエータロッドは、第１の位置から第２の位置、第３の位置、そして第４の位置へと移動する際、アクチュエータハウジングに対して同一方向に移動し得る。３つの付勢部材は、ラムエアタービンをアップロックフックに対して、第１の位置のときのアップロックフックへの振動損傷を発生させないような十分な力で付勢するように構成することができ、ここで、振動損傷を発生させないことは、第１の位置のときのＲＡＴとフックの間の相対的な移動を妨げることによるものである。

本発明の少なくとも１つの態様によると、ラムエアタービン（ＲＡＴ）アクチュエータは、アクチュエータハウジングと、ハウジング内に配設されハウジングに対して移動するように構成されたアクチュエータロッドと、アクチュエータハウジングに配設された第１の付勢部材、第２の付勢部材及び第３の付勢部材とを含み得る。第１の付勢部材は、アクチュエータロッドに、格納位置から第１の段階を通して第１の力を与えるように作用し、第２の付勢部材は、アクチュエータロッドに、格納位置から第２の段階を通して第２の力を与えるように作用し、第３の付勢部材は、アクチュエータロッドに、格納位置から完全展開位置に至るまで第３の力を与えるように作用する。格納位置で３つの付勢部材すべてによって与えられる合力は、ＲＡＴをアップロックフックに対して保持して、アップロックフックへの振動損傷を発生させないように設計されている。

第２の付勢部材は、第１の付勢部材の径方向外方に配設し得る。第３の付勢部材は、第２の付勢部材の径方向外方に配設し得る。ある特定の実施形態では、第１の付勢部材は、積層された皿バネの場合があり、第２の付勢部材は螺旋バネの場合があり、第３の付勢部材は、螺旋バネの場合がある。

ある特定の実施形態では、第１の付勢部材は、非平坦な、金属（例えば、鋼及び／又は任意の他の適切な金属を含む）の積層皿からなり得る。第２の付勢部材は、チタン又は任意の他の適切な材料からなり得る。第３の付勢部材は、チタン又は任意の他の適切な材料からなり得る。

ある特定の実施形態では、第１の付勢部材は、第１のベース及び第１のベースに対して摺動する第１の摺動部材を包含する第１のカップ内に捕捉し得る。第１の摺動部材は、アクチュエータハウジングを第１の段階の終了まで押すように、第１の段階の終了に相当する第１のカップの最大限度まで到達することができ、第１の段階後、ハウジングから分離する。

第２の付勢部材は、主要ピストン及び主要ピストンに対して摺動する第２の摺動部材を包含する第２のカップ内に捕捉し得る。第２の摺動部材は、アクチュエータハウジングを第２の段階の終了まで押すように、第２の段階の終了に相当する第２のカップの最大限度まで到達することができ、第２の段階後、ハウジングから分離する。第１のカップは、第２の摺動部材によって画定されるポケット内に配設し得る。

本発明の少なくとも１つの態様によると、ラムエアタービン（ＲＡＴ）システムは、上記のようなＲＡＴアクチュエータを含み得る。本システムは、さらに、アクチュエータに動作可能に接続されたＲＡＴ及びＲＡＴを格納位置に保持するアップロックシステムを含み得る。

本発明によると、航空機のＲＡＴシステムのアップロックフックへの損傷を防止する方法は、第１の位置のＲＡＴシステムを振動負荷下のアップロックフックに接触させて保持するのに十分な力を、ＲＡＴアクチュエータを通して与えることを含み得る。

本発明に係るシステム及び方法の当該特徴及び他の特徴は、図面と併せて以下の詳細な説明から当業者にとってより容易に明らかとなるであろう。

本発明に関連する当業者が過度の実験を行うことなしに、本発明に係る装置及び方法の作成且つ使用方法を容易に理解するように、本明細書内の以下に、いくつかの図を参照して実施形態を詳しく説明する。

格納位置において示す、本発明によるアクチュエータの実施形態の部分的断面図である。 格納位置において示す、図１の実施形態の断面図である。 アクチュエータのストロークの第１段階の終了において示す、図１の実施形態の断面図である。 アクチュエータのストロークの第２段階の終了において示す、図１の実施形態の断面図である。 展開位置に完全に作動された状態において示す、図１の実施形態の断面図である。 アクチュエータのストロークの関数としてのアクチュエータの力の実施形態を示すグラフである。 格納位置且つロック位置において示す、本発明によるシステムの実施形態の側面図である。

ここで図面を参照する。図面では、同様の参照符号は、本発明に係る同様の構造的特徴又は態様を特定している。説明及び例示の目的のために、限定するものではないが、本発明によるアクチュエータの実施形態の実例図を図１に示し、全体を参照文字１００で示す。本発明の他の実施形態及び／又は態様を図２〜図７に示す。本明細書内に記載するシステム及び方法は、ラムエアタービン（ＲＡＴ）の保持力を改良して、大きさ及び重量についての制約及び性能の制約を満たしつつ、アップロックシステムへの振動損傷を発生させないために用いることができる。

図１を参照して、ラムエアタービン（ＲＡＴ）アクチュエータ１００は、アクチュエータハウジング１０１及びハウジング１０１に対して移動するように構成されたアクチュエータロッド１０３（例えば、ハウジング１０１内に少なくとも部分的に配設されている）を含む。アクチュエータ１００は、アクチュエータハウジング１０１に配設された第１の付勢部材１０５、第２の付勢部材１０７及び第３の付勢部材１０９も含む。第１の付勢部材１０５、第２の付勢部材１０７、及び第３の付勢部材１０９は、第１の位置から第４の位置へのＲＡＴの移動に対して作用する所定負荷に逆らってＲＡＴにそのような移動を起こさせるのに十分な力をＲＡＴに与えるような大きさ及び構成にされ得る。

さらに図２〜図５を参照して、第１の付勢部材１０５は、アクチュエータロッド１０３に対して、格納位置（例えば図１及び図２に示すような）から第１の段階（例えば、その場合のその終了を図３に示す）を通して第１の力を与えるように作用する。第２の付勢部材１０７は、アクチュエータロッド１０３に対して、格納位置から第２の段階（例えば、その場合のその終了を図４に示す）を通して第２の力を与えるように作用する。第３の付勢部材１０９は、アクチュエータロッド１０３に対して、格納位置から完全展開位置（例えば、図５に示すような）に至るまで第３の力を与えるように作用する。格納位置で３つの付勢部材すべてによって付与される合力は、ＲＡＴをアップロックフックに対して保持して、アップロックフックへの振動損傷を発生させないように設計されている。

示すように、第２の付勢部材１０７は、第１の付勢部材１０５の径方向外方に配設し得る。第３の付勢部材１０９は、第２の付勢部材１０７の径方向外方に配設し得る。上記の段階設定を提供するハウジング１０１内の任意の他の適切な配置が本明細書内で検討される。

ある特定の実施形態では、第１の付勢部材１０５は、積層された皿バネとされる場合があり、第２の付勢部材１０７は、螺旋バネの場合があり、第３の付勢部材は、螺旋バネ１０９の場合がある。大きさの（例えば、ハウジング１０１の内径３．５インチ）、重量の及び性能の要件（例えば、以下で説明するように）を維持しながら、適切な力を生成することが可能な任意の他の適切な付勢部材の種類が本明細書内で検討される。

ある特定の実施形態では、第１の付勢部材１０５は、非平坦な、金属（例えば、鋼及び／又は任意の他の適切な金属を含む）の積層皿からなり得る。第２の付勢部材１０７は、チタン又は任意の他の適切な材料からなり得る。第３の付勢部材１０９は、チタン又は任意の他の適切な材料からなり得る。

ある特定の実施形態では、第１の付勢部材１０５は、第１のベース１１１ａ及び第１のベース１１１ａに対して摺動する第１の摺動部材１１１ｂを包含する第１のカップ１１１内に捕捉し得る。第１の摺動部材１１１ｂは、アクチュエータハウジング１０１を第１の段階の終了まで押すように、第１の段階の終了に相当する第１のカップの最大限度まで到達することができ（例えば、図３に示すように）、第１の段階後、ハウジング１０１から分離する（例えば、図４及び図５に示すように分離する）。第１のカップの最大限は、第１のベース１１１ａとともにロッド１０３に搭載され、及び／又は、第１のベース１１１ａから形成又は延在するフランジ１１１ｃによって画定され得る。

第２の付勢部材１０７は、主要ピストン１１３ａ及び主要ピストン１１３ａに対して摺動する第２の摺動部材１１３ｂを包含する第２のカップ１１３内に捕捉し得る。第２の摺動部材１１３ｂは、アクチュエータハウジング１０１を第２の段階の終了まで押すように、第２の段階の終了に相当する第２のカップの最大限度まで到達することができ（例えば、図４に示すように）、第２の段階後、ハウジング１０１から分離する（例えば、図５に示すように分離する）。示すように、第１のカップ１１１は、第２の摺動部材１１３ｂによって画定されるポケット１１３ｃ内に配設され得る。ある特定の実施形態では、例として示すように、第１のベース１１１ａは、第２の摺動部材１１３ｂが第１のベース１１１ａを通過して進むことを妨げることによって、第２のカップの最大限を画定し得る。

さらに図６を参照すると、グラフ６００は、上記のようなアクチュエータ１００の実施形態に対するアクチュエータのストロークの関数としてのアクチュエータの力の実施形態を示す。最小値、ノミナル値及び最大値（この値を超えるとアップロックシステムを損傷するであろう）をグラフ化して示す。把握し得るように、垂線セクション６０１は、第１の段階と第２の段階の移行点（例えば、図３で表した位置）を示す。垂線セクション６０３は、第２の段階と第３の段階の移行点（例えば、図４で表した位置）を示す。

点６０５は、例えば図７に示すように、アップロックフックから外れることを克服する、格納位置で要する最小の力を示す。格納位置（例えば、図１及び図２に示すような）で、アクチュエータ１００によって与えられる力は、最小の力の点６０５よりも大きくなければならない（例えば、示すようなグラフの点６０５を下回る）。また、ストローク全体を通してアクチュエータ１００によって与えられる力は、対向負荷（例えば、グラフ６００に示すような対向負荷線６０７未満）より必ず大きくなければならない。

作動の長さ及び段階ごとの最小の力、ノミナル力、最大の力に対するワーク値（すなわち、例えば図７に示すように、段階の長さにわたって付勢部材によってなされるワーク）の値の例は、以下を含み得る。第１の段階は、０．０’’〜０．１９６’’の作動ストローク、最小のワーク２３．１ｆｔ・ｌｂ、ノミナルワーク２５．０ｆｔ・ｌｂ及び最大のワーク２８．３ｆｔ・ｌｂを含み得る。第２の段階は、０．１９６’’〜１．２９９’’の作動ストローク、最小のワーク３０．７ｆｔ・ｌｂ、ノミナルワーク３３．４ｆｔ・ｌｂ及び最大のワーク３６．０ｆｔ・ｌｂを含み得る。第３の段階は、１．２９９’’〜６．６６４’’の作動ストローク、最小のワーク３．３ｆｔ・ｌｂ、ノミナルワーク３．６ｆｔ・ｌｂ及び最大のワーク３．９ｆｔ・ｌｂを含み得る。任意の他の適切な値が本明細書内で検討される。

本発明の少なくとも１つの態様により、図７を参照して、ラムエアタービン（ＲＡＴ）システム７００は、上記のようにＲＡＴアクチュエータ１００を含み得る。システム７００は、さらに、アクチュエータ１００に動作可能に接続されたＲＡＴ７０１及びＲＡＴ７０１を格納位置に保持するアップロックシステム７０３を含み得る。アップロックシステム７０３は、ＲＡＴ７０１のロック機構７０７を保持するように構成されたアップロックフック７０５を含み得る。当業者が理解するように、Ｆ_ｈｏｏｋが振動力よりも常に大きい場合、ＲＡＴ７０１のロック機構７０７は、アップロックフック７０５に常に押し付けられたままとなる。

上記のように、実施形態は、アクチュエータ１００のストロークにわたって特定の点で機能する３つの用途特定付勢部材を含む。ある特定の実施形態は、３つの付勢部材を並行して用い、アクチュエータ１００のストロークにわたってそのうち２つの付勢部材が捕捉されている構成を含む。付勢部材は、ＲＡＴ７００がアップロックフック７０５から外れることを防止するのに十分である高い負荷を達成するような大きさにされ選択されるが、アップロックフック７０５を破壊するほどの大きさではない。実施形態は、従来のドアの負荷／対向力に対して、アクチュエータ１００のストローク全体にわたって必要な展開力を作用させる。

以前の技術は、あらゆる状況においてドアの全負荷のもとＲＡＴを展開するのに必要な力を提供するものではなく、さらに、格納された状態で繰り返しＲＡＴ７０１をアップロックフック７０５から外すのに振動負荷を与えるものであった。既存のシステムの付勢部材のサイズを大きくすることは、アクチュエータ１００内の液量の増加を必要とし、タイミングの問題により実行可能ではない。例えば、ＲＡＴは、温度−４０°Ｆで、１０秒以内に展開され、電源を供給可能であることが求められる。既存のシステムで液量を拡大させるということは、アクチュエータが展開できず時間的な要件を満たすことができないということを意味する。さらに、アクチュエータハウジングの直径は、実用的な目的のために制限される。したがって、上記のような実施形態は、アクチュエータの大きさを増大させず又は性能を低下させず、優れた解決策を提案する。

上述すると共に図示したような本発明の方法及びシステムは、優れた性質を有するＲＡＴアクチュエータを提供する。本発明に係る装置及び方法は実施形態を参照して示され記載されてきたが、当業者は、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、それらに変更及び／又は改変を成し得ることを容易に理解されよう。

１００ ラムエアタービン（ＲＡＴ）アクチュエータ
１０１ アクチュエータハウジング
１０３ アクチュエータロッド
１０５ 第１の付勢部材
１０７ 第２の付勢部材
１０９ 第３の付勢部材
１１１ 第１のカップ
１１１ａ 第１のベース
１１１ｂ 第１の摺動部材
１１１ｃ フランジ
１１３ 第２のカップ
１１３ａ 主要ピストン
１１３ｂ 第２の摺動部材
１１３ｃ ポケット
６００ グラフ
６０１ 垂線セクション
６０３ 垂線セクション
６０５ 点
６０７ 対向負荷線
７００ ラムエアタービン（ＲＡＴ）システム
７０１ ＲＡＴ
７０３ アップロックシステム
７０５ アップロックフック
７０７ ロック機構

Claims (20)

1. ラムエアタービン（ＲＡＴ）のためのアクチュエータであって、
   アクチュエータハウジングと、
   前記アクチュエータハウジングに対して数か所を介して移動するように構成されたアクチュエータロッドと、
   前記アクチュエータロッドを前記アクチュエータハウジングに対して付勢するように配置され構成された第１の付勢部材、第２の付勢部材及び第３の付勢部材とを備え、
   前記第１の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを第１の位置から第２の位置へ付勢し、前記第２の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを前記第１の位置から第３の位置へ付勢し、前記第３の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを前記第１の位置から第４の位置へ付勢し、前記アクチュエータロッドは、前記第１の位置から前記第２の位置、前記第３の位置、そして前記第４の位置へと移動する際、前記アクチュエータハウジングに対して同一方向に移動するものであり、
   前記第１の付勢部材、前記第２の付勢部材、及び前記第３の付勢部材は、ラムエアタービンをアップロックフックに対して、前記第１の位置のときの前記アップロックフックへの振動損傷を発生させないような十分な力で付勢するように構成されており、前記振動損傷を発生させないことは、前記第１の位置のときの前記ＲＡＴと前記アップロックフックの間の相対的な移動を妨げることによるものである、アクチュエータ。
2. 前記第２の付勢部材が前記第１の付勢部材の径方向外方に配設された、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記第３の付勢部材が前記第２の付勢部材の径方向外方に配設された、請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記第１の付勢部材が積層された皿バネであり、前記第２の付勢部材が螺旋バネであり、前記第３の付勢部材が螺旋バネである、請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記第１の付勢部材が、第１のベース及び前記第１のベースに対して摺動する第１の摺動部材を包含する第１のカップ内に捕捉されており、前記第１の摺動部材は、前記アクチュエータハウジングを第１の段階の終了まで押すように、前記第１の段階の前記終了に相当する第１のカップの最大限度まで到達することができ、前記第１の段階の後に、前記アクチュエータハウジングから分離する、請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記第２の付勢部材が、主要ピストン及び前記主要ピストンに対して摺動する第２の摺動部材を包含する第２のカップ内に捕捉されており、前記第２の摺動部材は、前記アクチュエータハウジングを第２の段階の終了まで押すように、前記第２の段階の前記終了に相当する第２のカップの最大限度まで到達することができ、前記第２の段階の後に、前記アクチュエータハウジングから分離する、請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記第１のカップが、前記第２の摺動部材によって画定されるポケット内に配設された、請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記第２の付勢部材がチタンからなる、請求項４に記載のアクチュエータ。
9. 前記第３の付勢部材がチタンからなる、請求項４に記載のアクチュエータ。
10. 前記第１の付勢部材が非平坦な、金属の積層皿からなる、請求項４に記載のアクチュエータ。
11. ラムエアタービン（ＲＡＴ）システムであって、
    ＲＡＴアクチュエータを備え、
    前記ＲＡＴアクチュエータは、
    アクチュエータハウジングと、
    前記アクチュエータハウジングに対して数か所を介して移動するように構成されたアクチュエータロッドと、
    前記アクチュエータロッドを前記アクチュエータハウジングに対して付勢するように配置され構成された第１の付勢部材、第２の付勢部材及び第３の付勢部材とを含み、
    前記第１の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを第１の位置から第２の位置へ付勢し、前記第２の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを前記第１の位置から第３の位置へ付勢し、前記第３の付勢部材は、前記アクチュエータロッドを前記第１の位置から第４の位置へ付勢し、前記アクチュエータロッドは、前記第１の位置から前記第２の位置、前記第３の位置、そして前記第４の位置へと移動する際、前記アクチュエータハウジングに対して同一方向に移動するものであり、
    前記第１の付勢部材、前記第２の付勢部材、及び前記第３の付勢部材は、ラムエアタービンをアップロックフックに対して、前記第１の位置のときの前記アップロックフックへの振動損傷を発生させないような十分な力で付勢するように構成されており、前記振動損傷を発生させないことは、前記第１の位置のときの前記ＲＡＴと前記アップロックフックの間の相対的な移動を妨げることによるものである、ラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
12. 前記第２の付勢部材が前記第１の付勢部材の径方向外方に配設された、請求項１１に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
13. 前記第３の付勢部材が前記第２の付勢部材の径方向外方に配設された、請求項１２に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
14. 前記第１の付勢部材が積層された皿バネであり、前記第２の付勢部材が螺旋バネであり、前記第３の付勢部材が螺旋バネである、請求項１３に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
15. 前記第１の付勢部材が、第１のベース及び前記第１のベースに対して摺動する第１の摺動部材を包含する第１のカップ内に捕捉されており、前記第１の摺動部材は、前記アクチュエータハウジングを第１の段階の終了まで押すように、前記第１の段階の前記終了に相当する第１のカップの最大限度まで到達することができ、前記第１の段階の後に、前記アクチュエータハウジングから分離する、請求項１４に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
16. 前記第２の付勢部材が、主要ピストン及び前記主要ピストンに対して摺動する第２の摺動部材を包含する第２のカップ内に捕捉されており、前記第２の摺動部材は、前記アクチュエータハウジングを第２の段階の終了まで押すように、前記第２の段階の前記終了に相当する第２のカップの最大限度まで到達することができ、前記第２の段階の後に、前記アクチュエータハウジングから分離する、請求項１５に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
17. 前記第１のカップが前記第２の摺動部材によって画定されるポケット内に配設された、請求項１６に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
18. 前記第２の付勢部材がチタンからなる、請求項１４に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
19. 前記第３の付勢部材がチタンからなる、請求項１４に記載のラムエアタービン（ＲＡＴ）システム。
20. 航空機のＲＡＴシステムのアップロックフックへの損傷を防止する方法であって、
    第１の位置の前記ＲＡＴシステムを振動負荷下の前記アップロックフックに接触させて保持するのに十分な力を、ＲＡＴアクチュエータを通して与えることを含む、方法。

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