JPH0143647Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えば小型航空機に適用するのに最適
な航空機用加速度計であつて、鉛直線方向に移動
自在の重錘と、その重錘の重量をバランスさせる
スプリングと、その重錘の移動に伴い回転駆動さ
れる回転軸を有する荷重倍数指示機構と、その回
転軸に取付けられた振動制動機構とを具備するも
のに関する。

周知の如く航空機にとつて加速度計による荷重
倍数Ｇの指示は非常に重要な意味を持つている。
即ち航空機には事故防止の為、夫々の機種により
制限荷重倍数が設定されていて、これをオーバー
した場合には、外見上異状がなくても、その都度
多くの工数をかけて精密点検を実施した上でなけ
れば、次の飛行が出来ないように厳しく規定され
ている。

換言すれば、加速度計は飛行中に機体が受ける
荷重倍数をモニターするものであり、荷重倍数指
示機構は飛行中に機体が受ける荷重倍数をメータ
ー指針によつて刻々指示する一方、置針機構等に
よつて飛行中に機体が受けた最大荷重倍数（＋
Ｇ，−Ｇ）を記憶させるように構成されている。

ところで、加速度計の基本的な構成として、そ
の荷重倍数Ｇの指示は次の(1)式で表わされる。

Ｇ＝ａ×ω²＝ａ×（2πf）² …(1) 但し、ａ＝重錘の振巾（変位量）、ｆ＝重錘の
振動数である。

即ち同じ振巾ａは比較すると、例えば１Hzの機
体の運動加速度と、10Hzの振動加速度とでは、
100倍、振動加速度の方が大きいことになる。
こゝで機体の運動加速度が前述の荷重倍数を代表
し、振動加速度は、空力的、機械的に発生し得る
主として部分的な振動である。

この為従来から航空機用加速度計では、前述し
た振動分が極力表示されないように、系統の固有
振動数を低く（例えば２〜７Hz）設定する一方、
荷重倍数指示機構の回転軸に振動制動機構を設け
て、周波数の高い振動分に対してはその都度回転
力に制動力を与えて、その高い振動分を除去する
ように計つている。

なお前記固有振動数frは次の(2)式で表わされ
る。

fr＝√ …(2) 但し、Ｋ＝スプリングのバネ定数、Ｗ＝重錘の
質量である。

従つて上記(2)式から固有振動数frとは、主とし
て重錘の質量Ｗとスプリングのバネ定数Ｋとによ
つて定まる共振振動数のことである。

しかしながら従来の加速度計では、前記振動制
動機構として、オイルダンパー（荷重倍数指示機
構の回転軸に固着した回転外筒と、ケース等に固
定された固定内筒との周面間に0.1〜0.2mmの隙間
を形成して、その隙間内に粘性の高いシリコンオ
イルを封入し、そのシリコンオイルによる流体摩
擦によつて回転軸に振動に対する制動力を与える
ようにしたもの。）を使用しているが、充分な振
動制動力が得られなかつた。

即ち加速度計では固有振動数frを低くしている
が、前記(2)式から明らかなように、固有振動数fr
を低くする為には重錘の質量Ｗを大きくする必要
があつて、その為同じ加速度レベルにおける重錘
の慣性力はその質量Ｗが大きければ大きい程大と
なる。従つてその重錘の慣性力による前記回転軸
の回転駆動トルクは大であるから、オイルダンパ
ーによる振動制動力には当然大きな力が必要とな
る。しかしながら従来のオイルダンパーでは充分
な振動制動力が得られなかつた為に、加速度計が
機体の振動の影響を受け易くて、往々にして誤動
作して、実際に機体が受けている荷重倍数Ｇは制
限荷重倍数に達していないにも拘わらず、加速度
計は制限荷重倍数を越えた数値（オーバーＧ）を
指示してしまい易かつた。この為従来はその都度
多くの工数をかけて無駄な精密点検を実施してい
るのが実状である。

本考案は上述の如き欠陥を是正することが出来
る航空機用加速度計を提供しようとするものであ
る。

以下本考案を適用した航空機用加速度計の実施
例を図面に基き説明する。

先づ第１図は加速度計の全体を示したものであ
つて、重錘１は一対のガイド軸２により案内され
て鉛直線方向に移動自在に構成されている。そし
て重錘１の上下に両端が固着されたワイヤー３が
上下一対のガイドプーリ４，５に巻掛けられてお
り、更にそのワイヤー３の上下中間部はもう１つ
のプーリ６に巻掛けられている。荷重倍数指示機
構８は回転軸９を有していて、その回転軸９の先
端に前記プーリ６が固着されている。また重錘１
の重量をバランスさせるスプリング１０としては
ツル巻バネが用いられており、そのスプリング１
０の一端はケース１７等に固定され、他端は回転
軸９に固定されている。更にまた回転軸９には振
動制動機構１１が取付けられている。

そして航空機の飛行中、機体が加速度を受ける
と、それに応じて重錘１がスプリング１０に抗し
て上方及び下方に移動し、その移動に伴いワイヤ
ー３及びプーリ６を介して回転軸９が＋方向及び
−方向に回転駆動されて、その荷重倍数Ｇが荷重
倍数指示機構８にて指示されるように構成されて
いる。なお荷重倍数指示機構８は回転軸９の回転
に伴いメーター指針１２によつて荷重倍数Ｇを
刻々指示すると共に、置針機構１３の＋Ｇ置針１
４と−Ｇ置針１５とによつて最大荷重倍数（＋
Ｇ，−Ｇ）を記憶させるように動作される。なお
＋Ｇ置針１４及び−Ｇ置針１５はリセツト機構１
６によつて自由にリセツト出来るようになされて
いる。

次に回転軸９に振動制動力を与える振動制動機
構１１の詳細を第２図〜第４図によつて説明す
る。

先づ円筒状をなす外筒１９は回転軸９と同一軸
線状態に配置されてケース１７等に固定されてい
る。そして外筒１９の内で回転軸９の外周には例
えば円形状をなす回転板２０が止ネジ２７等によ
つて固着されている。また外筒１９内には、その
外筒１９の内周面１９ａに圧着−離間自在の一対
の制動体２１ａ，２１ｂが対称状に配置されてい
る。なおこれら両制動体２１ａ，２１ｂは共に円
弧状をなしていて、これらの外周面２２ａ，２２
ｂは外筒１９の内周面１９ａと同一の曲率半径を
有する円弧面に形成されている。そしてこれら両
制動体２１ａ，２１ｂの夫々の一端２３ａ，２３
ｂは回転軸９と平行な一対のピン２５ａ，２５ｂ
を介して回転板２０に回動自在に枢支され、かつ
夫々の他端２４ａ，２４ｂ側には一対の小重錘２
６ａ，２６ｂが設けられている。また外筒１９内
で回転軸９の外周にはベアリング２８を介して回
転アーム２９が回転自在に枢支されている。なお
この回転アーム２９はその長手方向の中央部で回
転軸９に枢支されている。そして一対の連結アー
ム３０ａ，３０ｂの一端が回転アーム２９の両端
に夫々ピン３１ａ，３１ｂを介して回動自在に連
結され、また両連結アーム３０ａ，３０ｂの他端
が両制動体２１ａ，２１ｂの他端２４ａ，２４ｂ
に夫々ピン３２ａ，３２ｂを介して回動自在に連
結されている。なお上記ピン３１ａ〜３２ｂは
夫々回転軸９と平行である。また両制動体２１
ａ，２１ｂの他端２４ａ，２４ｂ側を外筒１９の
内側方向に附勢する一対のスプリング３３ａ，３
３ｂが設けられている。なおここでは両スプリン
グ３３ａ，３３ｂの内側端を回転軸９の外周でリ
ング３４により連結し、両スプリング３３ａ，３
３ｂの外側端を両制動体２１ａ，２１ｂの他端２
４ａ，２４ｂに係止させた構造を採用している。

以上の如く構成された振動制動機構１１によれ
ば、先づ回転軸９が静止（非回転）している時に
は、第３Ａ図に示す如く両小重錘２６ａ，２６ｂ
の重量と両スプリング３３ａ，３３ｂのバネ力と
がバランスして、両制動体２１ａ，２１ｂの外周
面２２ａ，２２ｂと外筒１９の内周面１９ａとの
間には夫々隙間３５が生じている。

次に前述した如く機体が受ける加速度によつて
重錘１が移動されて、これに伴い回転軸９が回転
されると、次の(3)式で表わされる遠心力Ｆが生じ
る。

Ｆ≒Ｇ×Ｍ≒ｒ×ω²×2M …(3) 但し、ω＝回転角速度、Ｍ＝小重錘の重量、ｒ
＝回転軸中心より小重錘迄の距離である。

そして上記遠心力Ｆにより、第３Ｂ図に示す如
く両制動体２１ａ，２１ｂの他端２４ａ，２４ｂ
側が両スプリング３３ａ，３３ｂに抗して外側に
開き、両制動体２１ａ，２１ｂがその外周面２２
ａ，２２ｂによつて外筒１９の内周面１９ａに圧
着されて、回転軸９に制動力が与えられる。

即ち、振動制動機構１１の設計上の変数、両小
重錘２６ａ，２６ｂの重量Ｍ、回転軸９の中心よ
り小重錘２６ａ，２６ｂ迄の距離ｒ及び両スプリ
ング３３ａ，３３ｂのバネ定数を任意に設定する
ことにより、設定振動数に相当する回転角速度ω
により急激で強力な非線形制動力を得ることが出
来る。

つまり、本考案の振動制動機構１１はカバナー
構造を呈している為に、或る設定した回転角速度
ω迄は、両制動体２６ａ，２６ｂが外筒１９には
圧着されず、回転軸９には制動力を与えられない
が、回転角速度ωが設定値に達すると、その瞬間
に両制動体２６ａ，２６ｂが外筒１９に圧着さ
れ、その時の摩擦抵抗により回転軸９に制動力が
発生する。しかもその圧着力は回転角速度ωの二
乗（ω²）に比例して増加する為に、その制動力
は第５図にＡで示す如く急激で強力な非線形制動
力となる。なお第５図にＢで示した制動力は前述
した従来のオイルダンパーによる制動力であり、
その制動力は回転角速度ωに比例して徐々に増加
する直線形制動力となつている。

従つて本考案の振動制動機構１１によれば、荷
重倍数Ｇを代表する速度の遅い振動加速度に対し
ては、制動力が殆んど零であるが、速度の速い不
必要な振動加速度に対しては充分な制動力を得る
ことが出来るので、周波数の高い振動分を確実に
除去することが出来る。なお外筒１９及び両制動
体２１ａ，２１ｂはアルミニウム等の摩擦係数の
高い金属等にて形成するのが好ましい。

ところで本考案の振動制動機構１１における回
転アーム２９及び両連結アーム３０ａ，３０ｂに
よるリンク機構は、ガバナー構造が、垂直面加速
度に対して受感することを効果的に防止して、垂
直面加速度に対しては両小重錘２６ａ，２６ｂに
よる重量を相互に打消し合わせて、回転軸９の回
転による遠心力Ｆのみに作用するように構成した
ものである。

即ち第３Ａ図において、垂直面加速度G₁を受
けた場合、両制動体２１ａ，２１ｂは両小重錘２
６ａ，２６ｂの重量Ｍにより、G₁×Ｍ＝F₁＝F₂
なる慣性力を発生して、夫々ピン２５ａ，２５ｂ
を中心に矢印ａ及びｂ方向に回転しようとする。
しかしながらこの慣性力F₁，F₂は夫々連結アー
ム３０ａ，３０ｂを介して回転アーム２９に伝え
られて、その回転アーム２９の両端２９ａ，２９
ｂを互に反対方向である矢印ｃ及びｄ方向に回転
させようとする。従つて回転アーム２９はその矢
印ｃ及びｄ方向の何れにも回転することが出来
ず、この結果慣性力F₁とF₂とは相互に打消し合
わされてしまい、垂直面加速度G₁に対しては受
感することが効果的に防止される。

一方第３Ｂ図において、回転軸９と一体に回転
板２０が回転した場合には、その回転角速度ωに
よる遠心力Ｆは、両制動体２１ａ，２１ｂを夫々
ピン２５ａ，２５ｂを中心に外側（矢印ｅ及びｆ
方向）に回転させる。そしてこの時には両連結ア
ーム３０ａ，３０ｂを介して回転アーム２９の両
端２９ａ，２９ｂに作用される力力の方向が矢印
ｇ及びｈ方向で示されたように互に同一方向とな
る為に、回転アーム２９は両制動体２１ａ，２１
ｂの矢印ｅ及びｆ方向の回転に追従してスムーズ
に回転される。この結果本考案の振動制動機構１
１は回転軸９の回転に伴う遠心力のみに作用し
て、回転軸９の振動を効果的に制動することが出
来る。

以上本考案の実施例に付き述べたが、本考案の
技術的思想に基き各種の有効な変形が可能であ
る。

本考案は上述した如く、鉛直線方向に移動自在
の重錘と、その重錘の重量をバランスさせるスプ
リングと、その重錘の移動に伴い回転駆動される
回転軸を有する荷重倍数指示機構と、その回転軸
に取付けられた振動制動機構とを具備する航空機
用加速度計において、上記振動制動機構を、上記
回転軸と同一軸線状態で固定された外筒と、上記
回転軸に固着された回転板と、上記外筒の内周面
に圧着−離間自在であつて夫々の一端が上記回転
板の両端に回動自在に枢支され、かつ夫々の他端
側に小重錘が設けられた一対の制動体と、長手方
向の中央部が上記回転軸の外周に回転自在に枢支
された回転アームと、夫々の両端が上記両制動体
の他端と上記回転アームの両端とに回転自在に連
結された一対の連結アームと、上記両制動体の他
端側を上記外筒の内側方向に附勢するスプリング
とによつて構成したことを特徴とする航空機用加
速度計であるから、速度の速い振動加速度に対し
ては急激で強力な非直線形制動力を発揮する上
に、垂直面加速度に対しては受感しない制動体構
造を呈していて、機体の振動の影響を受け難い。
従つて機体の振動の影響による荷重倍数の誤指示
を極力防止することが出来て、航空機の運用上の
信頼性向上及び無駄な精密点検を実施しなくて済
むことによる省力化を達成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案を適用した航空機用加速度計の実
施例を示したものであつて、第１図は加速度計全
体の斜視図、第２図は振動制動機構の斜視図、第
３Ａ図及び第３Ｂ図は振動制動機構の動作を説明
する正面図、第４図は第３Ａ図−線断面図、
第５図は制動力の説明図である。 また図面に用いられた符号において、１……重
錘、２……ガイド軸、３……ワイヤー、４，５，
６……ガイドプーリ、８……荷重倍数指示機構、
９……回転軸、１０……スプリング、１１……振
動制動機構、１９……外筒、２０……回転板、２
１ａ，２１ｂ……制動体、２３ａ，２３ｂ……制
動体の一端、２４ａ，２４ｂ……制動体の他端、
２５ａ，２５ｂ……ピン、２６ａ，２６ｂ……小
重錘、２８……ベアリング、２９……回転アー
ム、３０ａ，３０ｂ……連結アーム、３１ａ，３
１ｂ，３２ａ，３２ｂ……ピン、３３ａ，３３ｂ
……スプリング、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鉛直線方向に移動自在の重錘と、その重錘の重
   量をバランスさせるスプリングと、その重錘の移
   動に伴い回転駆動される回転軸を有する荷重倍数
   指示機構と、その回転軸に取付けられた振動制動
   機構とを具備する航空機用加速度計において、上
   記振動制動機構を、上記回転軸と同一軸線状態で
   固定された外筒と、上記回転軸に固着された回転
   板と、上記外筒の内周面に圧着−離間自在であつ
   て夫々の一端が上記回転板の両端に回動自在に枢
   支され、かつ夫々の他端側に小重錘が設けられた
   一対の制動体と、長手方向の中央部が上記回転軸
   の外周に回転自在に枢支された回転アームと、
   夫々の両端が上記両制動体の他端と上記回転アー
   ムの両端とに回転自在に連結された一対の連結ア
   ームと、上記両制動体の他端側を上記外筒の内側
   方向に附勢するスプリングとによつて構成したこ
   とを特徴とする航空機用加速度計。