JPH0322360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、指示計器、特に、航空機のフライト
デイレクタ計器のような航空機用指示計器に関す
る。

従来の技術 航空機を所定の飛行経路又は姿勢に導くのに必
要な制御を操縦士に指示する可視コマンドを与え
るフライトデイレクタ計器は、周知である。一般
に使用されているフライトデイレクタ計器は、
「航法計器用指示機構」と題する本出願人の米国
特許第3691987号に記載された単一指示キユー式
である。

単一指示キユー式のフライトデイレクタ計器
は、可視コマンドに応じて操縦士に必要な航空機
用の制御を指示するピツチコマンド動作とロール
コマンド動作の両方を表示する単一の指示素子を
使用することを可能にする。上記米国特許第
3691987号の単一指示キユー式フライトデイレク
タ計器は、互いに対して、かつ計器のハウジング
に対して回転しうるように第１歯車部材と第２歯
車部材を有する駆動機構を備えている。そして、
ロールコマンド信号に応答して第１歯車部材と第
２歯車部材を計器ハウジングに対して互いに同じ
方向に同じ角速度で回転させ、ピツチコマンド信
号に応答して第１歯車部材と第２歯車部材を互い
に反対方向に回転させるための駆動手段又はサー
ボモータが設けられている。第１歯車部材と第２
歯車部材に指示素子が連結されており、第１歯車
部材と第２歯車部材が同じ方向に同じ角速度で回
転したときは指示素子に計器のロール軸線を中心
とする第１の動作が付与され、第１歯車部材と第
２歯車部材の一方が他方に対して反対方向に回転
したときは指示素子に計器のピツチ軸線を中心と
する第２の動作が付与される。

上記米国特許第3691987号の単一指示キユー式
フライトデイレクタ計器にそのロール軸線を中心
として回転自在のプラツトホームを組入れること
によつて変型の単一指示キユー式フライトデイレ
クタ計器が得られる。このプラツトホームに取付
けられた本出願人の米国特許第3577195号に開示
された型式のメータムーブメント、又はサーボ機
構は、それに連結された指示素子にピツチ動作を
付与する。かくして、プラツトホームを回転させ
ることによつて、従つて指示素子にロール動作を
付与することによつて可視ロールコマンドを提供
する。プラツトホームに取付けられた上記メータ
ムーブメント、又はサーボ機構は、指示素子に所
要のピツチ動作を与える。しかし、この従来技術
のフライトデイレクタ計器は、ロールサーボモー
タの動力所要量を少なくするためにプラツトホー
ムの枢動円弧の径を大きくしなければならないば
かりでなく、メータムーブメントのための釣り合
い錘りを必要とし、従つて計器を収容するための
ハウジングの寸法を大きくしなければならない。

従つて、上述した従来技術の単一指示キユー式
フライトデイレクタ計器は、多数の歯車を必要と
するか、あるいは、大きな枢動円弧を要する重い
釣り合い錘りを必要とする。例えば、上記米国特
許第3691987号の単一指示キユー式フライトデイ
レクタ計器は、多数の平歯車と、２個の輪歯車
と、１つの差動機構を必要とする。又、ロール軸
線を中心とする大きなトルクを与える重いメータ
ムーブメント又はサーボ機構を有する上記型式の
フライトデイレクタ計器の場合は、釣り合い錘り
を設けない限り、計器の応答性（レスポンス）と
精度がトルクによつて阻害される。このように従
来技術に必要とされる釣り合い錘り、精密歯車及
び差動機構は、フライトデイレクタ計器の重量を
重くするのみならず、製造コストを増大させる。

発明が解決しようとする課題 總重量の軽量化、機構の簡略化並びにコストの
削減は、航空機用の指示計器においては特に望ま
しいので、上術の従来技術におけるように多数の
歯車、又は釣り合い錘りを有する指示計器を用い
ることは航空機においては特に望ましくない。従
つて、信頼性が高く、コンパクトとで、しかも比
較的安価な指示キユー駆動機構を有する単一指示
キユー式フライトデイレクタ計器、即ち航空機用
指示計器を求める要望がある。

本発明は、このような課題を解決することを企
図したものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明は、ロール
コマンド信号とピツチコマンド信号に応答して単
一の指示キユー即ち指示素子を駆動するための駆
動機構を有するフライトデイレクタ計器即ち航空
機用指示計器を提供する。指示キユーは、姿勢指
示部材の前に置かれ、固定の基準指標即ちゼロ指
標の正確に整列させるように微調整をするアーム
手段に連結する。このアーム手段は、該アーム手
段と指示素子が垂直即ちピツチ方向に変位される
ようにウオーム歯車を含む歯車列を有する第２駆
動手段即ちピツチサーボモータ機構に連結する。
第２駆動手段は、該第２駆動手段に平行に取付け
られた第１駆動手段即ちロールサーボモータ機構
に連結された扇形歯車手段を有する回転自在のベ
ースプレートを含み、更に、第１駆動手段に対し
て90゜の角度をなして該ベースプレートに取付け
られ、上記扇形歯車手段と協同する歯車手段を含
み、第２駆動手段と、アーム手段と指示素子がロ
ール方向に変位されるようにする。第１駆動手段
及び第２駆動手段にそれぞれ与えられるピツチコ
マンド信号及びロールコマンド信号は、フライト
デイレクタ装置のコンピユータによつて供給さ
れ、かくして、指示素子のピツチ変位とロール変
位が、航空機の操縦士に可視コマンドを与え、操
縦士はピツチコマンド信号及びロールコマンド信
号に応答して指示素子を基準位置へ「ゼロ合せ」
（戻す）ことによつて航空機を所定の飛行経路又
は姿勢に戻すことができる。

実施例 第１図を参照すると、本発明の指示キユー駆動
手段を組入れた姿勢指示球型の単一指示キユー式
フライトデイレクタ計器（ここでは、単に「指示
計器」又は「計器」とも称する）１０が示されて
いる。計器１０は、例えば姿勢指示球１１のよう
な姿勢指示部材と、本出願の米国特許第2782395
号に記載されているような態様で計器支持ハウジ
ング（図にはハウジング全体は示されていない）
の固定の支持壁１２，１２′を有する。指示キユ
ー（「指示素子」又は単に「キユー」とも称する）
１４のためのゼロコマンド基準として、かつ、姿
勢指示球１１のためのゼロピツチ基準及びゼロロ
ール基準として用いられる固定のゼロ指標即ち基
準指標１３が、目視できるように計器面の中心近
くに配置され、ハウジングの壁１２に固定されて
いる。

計器１０の長手軸線即ちロール軸線１５は、航
空機のロール軸線即ちＸ軸線に平行に配置するこ
とが好ましい。軸線１５に対して垂直な横断軸線
即ち計器のピツチ軸線１６は、航空機の横断方向
のＹ軸線に平行に配置することが好ましい。本発
明の指示計器は、目視しうるように姿勢指示球１
１の前に配置された指示素子即ち指示キユー１４
を有する。キユー１４は、細長い支持アーム手段
（以下、単に「アーム手段」と称する）２０の自
由端に連結されている。アーム手段２０は、互い
に堅く連結されたアーム部材２１，２２，２３か
ら成る。アーム部材２１，２２，２３は、後に詳
述するようにキユー１４を支持し、かつ、キユー
の位置を調整するためのキユー微調整手段２４を
構成する。アーム手段２０は、後に詳述するよう
にはすば歯車４０とウオーム歯車４１を含む直角
駆動手段３１を介して第２駆動手段即ちピツチサ
ーボモータ機構３０に連結されている。ピツチサ
ーボモータ機構３０は、平歯車３９を有する扇形
歯車手段の形としたベースプレート又は取付手段
３２に固定されている（第２図）。ベースプレー
ト（「扇形歯車手段」とも称する）３２は、ピツ
チサーボモータ機構３０の後述する円弧運動を可
能にするために支持ハウジングの壁１２′に穿設
された孔にボールベアリング５０（第３図参照）
を介して回転自在に即ち枢動自在に支持されてい
る。軸又はトラニオン５１の一端が、扇形歯車手
段３２に穿設された孔にボールベアリング５２を
介して回転自在に支持されており、軸５１の他端
は、支持ハウジングの壁１２に穿設された孔にボ
ールベアリング５３を介して回転自在に支持され
ている。軸５１は、ジンバル５４を支持する役割
を果し、ジンバル５４は、姿勢指示球１１を慣用
の態様でピツチ軸線１６及びロール軸線１５を中
心として自在に回転しうるように支持する。扇形
歯車手段３２は、第１駆動手段即ちロールサーボ
モータ機構６２によつて駆動される歯車手段６０
の平歯車歯６１と整合し噛合する。歯車手段６０
は、ハウジングの壁１２に取付けられており、該
歯車手段６０の回転を所定の範囲内に制限するた
めの機械的ストツパ６３を備えている。ロールサ
ーボモータ機構６２は、その歯車手段６０の平歯
車歯６１を扇形歯車手段３２の平歯車歯３９と噛
合させるようにロール軸線１５に平行に配置され
ている。支持ハウジングの壁１２に取付けられた
固定の第１電気ブラシ担持ブロツク（単に「電気
ブラシ部材」又は「ブラシ部材」とも称する）５
５と、扇形歯車手段３２にそれと共に回転するよ
うに取付けられた可動の第２電気ブラシ担持ブロ
ツク（単に「電気ブラシ部材」又は「ブラシ部
材」とも称する）５５′とから成る２部材構成の
電気ブラシ手段が設けられている。この電気ブラ
シ手段は、軸５１に装着された慣用のスリツプリ
ング手段（２組のスリツプリング４８，４８′か
ら成る）と協同して電気信号を軸５１とハウジン
グの壁１２と扇形歯車手段３２によつて構成され
る回転継手を介して伝送する。従つて、この電気
ブラシ手段５５，５５′とスリツプリング手段４
８，４８′とで導電手段を構成する。かくして、
指示計器１０のコンピユータ又は制御エレクトロ
ニクス（図示せず）によつて創生される２つの主
要な信号、即ち、ピツチ姿勢信号とピツチコマン
ド信号がスリツプリング手段を介して送られる。
ピツチ姿勢信号は、姿勢指示球１１をピツチ軸線
１６の周りに位置ぎめするための信号であり、ピ
ツチコマンド信号は、単一の指示キユー１４をピ
ツチサーボモータ機構３０の作動によつて位置ぎ
めするための信号である。

第１ａ図を参照すると、指示キユー微調整手段
（単に「キユー微調整手段」又は「微調整手段」
とも称する）２４の拡大図が示されている。キユ
ー微調整手段２４は、基準指標１３に対する指示
素子１４の正確な校正即ち整合を行うためのもの
であり、アーム部材２１の、アーム部材２２との
連結端部分に穿設されたスロツト２５と、スロツ
ト２５を貫通してアーム部材２２に螺入する調節
ねじ２６とで構成される長手方向調整手段と、ス
ロツト２２′と調節ねじ２２″とで構成される角度
調整手段とから成る。この長手方向調整手段は、
第１ａ図に矢印で示さるようにアーム部材２１に
対するアーム部材２２の正確な長手方向の位置ぎ
め、従つて基準指標１３に対する指示キユー１４
の正確な長手方向の位置ぎめを可能にする。角度
調整手段は、第１ａ図に矢印で示さるようにアー
ム部材２３の角度位置を調節することによつて指
示キユー１４の両側縁を基準指標１３の両側縁に
正確に整合させることができる。

次に、第２図を参照すると、ピツチサーボモー
タ機構即ち第２駆動手段３０を構成する各動作部
材が概略的に示されている。ピツチサーボモータ
機構３０は、直流電気サーボモータ３３と、減速
歯車列３４と、ポテンシヨメータ即ち信号発生器
３５と、をれらを全部収納する一体ケーシング３
６とから成る小型のコンパクトな軽量ピツチサー
ボユニツトである。ポテンシヨメータ３５は、当
該技術分野において周知の態様で閉ループ位置ぎ
めサーボを構成するのに必要なフイードバツク信
号を発生する。このピツチサーボユニツトは、ね
じ３７，３８によつて扇形歯車手段３２に締着さ
れ、ジンバル５４のためのトラニオン５１から半
径方向に僅かに離隔されて該トラニオンに平行に
延設されている。はすば歯車４０及びウオーム歯
車４１を含む直角駆動手段３１は、ピツチサーボ
機構３０の端部に直接支持されており、指示キユ
ー１４のための支持体及び駆動手段を構成する。

ロールサーボモータ機構即ち第１駆動手段６２
も、その出力部材が簡単な平歯車歯６１を有する
手段であることを除いては、ピツチサーボモータ
機構３０と実質的に同じである。

第２ａ図を参照すると、ピツチサーボモータ機
構３０と、その直角駆動手段３１及びストツパ機
構４２の端面図が示されている。直角駆動手段３
１は、はすば歯車４０と、ウオーム歯車４１と、
後述するブツシユブロツク４６と、短軸４７とか
ら成る。機械的ストツパ機構４２と、はすば歯車
４０とは、ピツチサーボモータ３３の出力軸４５
に装着された一体の成形部品で構成されている。
ストツパ機構４２は、出力軸４５の回転を当接ピ
ン４３，４４によつて所定の範囲に制限する。本
発明によれば、単一の指示キユー１４とその支持
アーム手段２０が、ピツチサーボモータ機構３０
上に支持され、該ピツチサーボモータ機構によつ
て駆動される。この構成は、ピツチサーボモータ
機構３０の端面に相当な厚みを有するブツシユブ
ロツク４６を固定するか、あるいは直接成形する
ことによつて得られる。ブツシユブロツク４６
は、好ましくはボールベアリングを介して短軸４
７を受容する孔を有している。軸４７の一端は、
はすば歯車４０と噛合するウオーム歯車４１に固
定され、軸４７の他端は、アーム手段２０のアー
ム部材２１の端部にピン止めされる。ブツシユブ
ロツク４６と短軸４７とで、アーム手段２０をピ
ツチサーボモータ機構３０上に支持するための支
持手段段を構成する。かくして、アーム手段２０
は、ピツチサーボモータ機構３０によつて直接的
に、そして、扇形歯車手段３２を介してロールサ
ーボモータ機構３０によつて間接的に位置ぎめさ
れる。

第３図を参照すると、第１図に透視図で示され
た機構の一部分の、一部断面による拡大図が示さ
れている。この図は、特に、スリツプリングと、
本発明の指示計器の構成のコンパクト性を示す。
軸５１には、それぞれ対応する第１電気ブラシ部
材５５及び第２電気ブラシ部材５５′と整列し協
同する２組のスリツプリング４８，４８′が装着
されている。支持ハウジングの壁１２に固定さ
れ、第２電気ブラシ部材５５′は、扇形歯車手段
にそれと共に回転するように取付けられている。
スリツプリング４８と４８′とは、非導電性ワツ
シヤによつて慣用の態様で分離されており、ブラ
シ部材５５，５５′のブラシを接触した状態に保
持するための溝を有している。かくして、固定の
ブラシ担持ブロツク５５に整合したスリツプリン
グ４８を可動のブラシ担持ブロツク５５′に整合
したスリツプリング４８′に電気的に接続するこ
とによつてピツチサーボモータ機構３０へピツチ
コマンド信号が供給される。固定のブラシ担持ブ
ロツク５５に整合したスリツプリング４８は、慣
用の態様で航空機のピツチ姿勢に応じて姿勢指示
球１１を駆動するために電気ピツチ姿勢信号を供
給するのに使用される。又、第３図から分るよう
に、ロールサーボモータ機構６２は、指示キユー
１４のロールによる変位を所定の範囲内に制限す
るために、ピツチサーボモータ機構３０の機械的
ストツパ４２と同様の機械的ストツパ６３を有し
ている。

第１図を参照して、まず、単一指示キユー１４
のための駆動機構の作動をピツチコマンド信号だ
けが供給された場合について説明する。フライト
デイレクタのコンピユータシステム（図示せず）
からのロールコマンド信号がないときは、ロール
サーボモータ機構６２は、附勢されず、静止状態
に維持され、従つて扇形歯車手段３２及びピツチ
サーボモータ機構３０を静止状態に保持する。フ
ライトデイレクタのコンピユータシステムからピ
ツチコマンド信号が送られると、スリツプリング
４８′及び第２電気ブラシ部材５５′を介してピツ
チサーボモータ機構３０が附勢され、はすば歯車
４０を回転させ、はすば歯車４０はをウオーム歯
車４１を回転させ、それによつて軸４７の回転を
介してアーム手段２０を実質的に垂直方向に枢動
させる。アーム手段２０の垂直方向の枢動と共
に、単一指示キユー１４が垂直方向に変位され、
それによつて航空機のピツチ操縦を指示（コマン
ド）する。

次に、単一指示キユー１４のための駆動機構の
作動をロールコマンド信号だけが供給された場合
について説明する。フライトデイレクタのコンピ
ユータシステム（図示せず）からのピツチコマン
ド信号がないときは、ピツチサーボモータ機構３
０は附勢されず、従つてアーム手段２０のピツチ
運動は生じない。フライトデイレクタのコンピユ
ータシステムからロールコマンド信号が送られる
と、ロールサーボモータ機構６２が附勢され、歯
車手段６０（平歯車）を介して扇形歯車手段３２
をロール軸線１６を中心として円弧運動即ち枢動
させ、それによつてピツチサーボモータ機構３０
及びアーム手段２０を回転即ち枢動させ、それに
応じて指示キユー１４を基準指標１３に対して傾
斜させる。もちろん、ピツチサーボモータ機構３
０とロールピツチサーボモータ機構６２とが同時
に附勢されると、単一のキユー１４を基準指標１
３に対して実質的に斜め方向に変位させる。

発明の効果 以上の説明から分るように、本発明によれば、
単一の指示キユー１４が、フライトデイレクタの
コンピユータからのロールコマンド信号とピツチ
コマンド信号に応答して固定の基準指標１３に対
して複合運動をするようになされている。しか
も、このような複合運動は、所要運動スペースを
最少限にするようにコンパクトにされた比較的簡
単で安価な機構によつて実現される。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、
本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態
に限定されるものではなく、本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が
可能であり、いろいろな変更及び改変を加えるこ
とができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例による指示
計器の一部切除された透視図である。第１ａ図
は、第１図に示された単一指示キユー駆動機構の
アーム手段に設けられた微調節手段の一部の側面
図及び平面図である。第２図は、第１図の駆動機
構に使用されるピツチサーボモータ機構の側面図
である。第２ａ図は、第２図のピツチサーボモー
タ機構の正面図である。第３図は、第１図の駆動
機構の部分平面図である。 図中、１０は指示計器、１１は姿勢指示部材、
１２，１２′は支持ハウジングの壁、１３は基準
指標、１４は指示素子即ち指示キユー、１５はロ
ール軸線、１６はピツチ軸線、２０はアーム手
段、２４はキユー微調整手段、３０は第２駆動手
段（ピツチサーボモータ機構）、３１は直角駆動
手段、３２は扇形歯車手段又はベースプレート、
３３はサーボモータ、３４は減速歯車列、３５は
信号発生器（ポテンシヨメータ）、３６はモータ
ケーシング、３９は平歯車歯、４０ははすば歯
車、４１はウオーム歯車、４２はストツパ機構、
４５は出力軸、４６はブツシユブロツク、４７は
単軸、４８，４８′はスリツプリング、５１は軸
又はトラニオン、５４ハジンバル、５５，５５′
は電気ブラシ部材、６０は歯車手段、６１は平歯
車歯、６２は第１駆動手段（ロールサーボモータ
機構）、６３は機械的ストツパである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持ハウジングと、ロールコマンド信号とピ
   ツチコマンド信号に応答して基準指標１３に対し
   てロール軸線１５及びピツチ軸線１６を中心とし
   て変位されるようになされた単一の指示素子１４
   を有する航空機用指示計器であつて、 前記ロール軸線を中心として回転しうるように
   前記支持ハウジングに支持された扇形歯車手段３
   ２、及び該支持ハウジングに支持されており、該
   扇形歯車手段を前記ロールコマンド信号に応答し
   て該ロール軸線を中心として回転させるための出
   力部材を有するロールサーボモータ機構６２と、 前記扇形歯車手段に取付けられており、前記ロ
   ール軸線から半径方向に離隔した位置で該ロール
   軸線に実質的に平行な方向に延長した出力軸４５
   を有し、前記ピツチコマンド信号に応答して作動
   するピツチサーボモータ機構３０と、 前記指示素子を支持する細長いアーム手段２０
   と、 前記ピツチサーボモータ機構の出力軸４５と前
   記アーム手段との間に連結された直角駆動手段３
   １を有し、該アーム手段を前記ピツチ軸線を中心
   として枢動しうるように該ピツチサーボモータ機
   構上に支持するための支持手段４６，４７と、 から成る航空機用指示計器。 ２ 前記ピツチサーボモータ機構は、サーボモー
   タ３３と、減速歯車列３４と、該歯車列と前記出
   力軸４５の間に連結された信号発生器３５と、該
   サーボモータ、減速歯車列及び信号発生器を収容
   したモータケーシング３６とから成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の航空機用指示
   計器。 ３ 前記基準指標１３及び指示素子１４と協同す
   る姿勢指示部材１１と、該姿勢指示部材を前記ロ
   ール軸線を中心として回転しうるように支持する
   細長いトラニオン５１を備え、前記扇形歯車手段
   は、前記ピツチサーボモータ機構と該トラニオン
   のための共通の回転自在の支持体を構成するよう
   になされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の航空機用指示計器。 ４ 前記支持ハウジングは、１対の互いに離隔し
   た壁１２，１２′を有し、前記扇形歯車手段と前
   記トラニオンの一端とが、該壁のうちの一方の壁
   １２′に回転自在に支持され、該トラニオンの他
   端は他方の壁１２に回転自在に支持されており、
   前記ロールサーボモータ機構は、該他方の壁１２
   に取付けられ、前記トラニオンの軸線にほぼ平行
   に該１対の壁１２，１２′の間に延設されており、
   前記ピツチサーボモータ機構は、前記扇形歯車手
   段に取付けられ、該トラニオンの軸線にほぼ平行
   に該１対の壁１２，１２′の間に延設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の航
   空機用指示計器。 ５ 前記ピツチサーボモータ機構にピツチ姿勢コ
   マンド信号及びピツチコマンド信号を導くための
   導電手段を有し、該導電手段は、前記支持ハウジ
   ングに固定された第１電気ブラシ部材５５と、前
   記扇形歯車手段に固定された第２電気ブラシ部材
   ５５′と、該第１及び第２電気ブラシ部材に接触
   するように前記トラニオン上に配設され互いに電
   気的に接続されたスリツプリング４８，４８′か
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の航空機用指示計器。