(57)【要約】  角度変位センサ。入力軸は、ハウジングによって支持されておりかつ主ギアに固定されている。複数の二次ギアは、主ギアの周りに配置されてそれに係合されている。複数の変位センサは、二次ギアと一体に結合されている。有利的には、主ギアには、剪断切欠部が形成されている。さらに、故障停止が起こったときに切り離しを可能にするように各二次ギアが角度変位センサの軸に結合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と結合された主ギアと、
前記主ギアの周りに配置されてそれに結合された複数の二次ギアと、
前記二次ギアと一体的に結合された複数の変位センサとを備えている角度変位センサ。
【請求項２】
入力軸に形成された剪断切欠部をさらに備えている請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
故障停止が起こったときに切り離しを可能にするように各二次ギアが角度変位センサの軸に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
対象とする負荷に一端が結合されるようになっている入力軸と、
前記入力軸の他方の端に固定された主ギアと、
前記主ギアとかみ合うように配置され、かつ複数の変位センサに各々が固定された複数の二次ギアとを備えている変位センサ。
【請求項５】
前記入力軸に形成された剪断切欠部をさらに備えている請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
故障停止が起こったときに切り離しを可能にするように各二次ギアがセンサに結合されていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項７】
シリンダ状の主ハウジングであって、前記主ハウジング内には軸ハウジングが同軸的に形成されている、主ハウジングと、
前記主ハウジングの一端を囲って中央開口と前記中央開口の周りに配置された複数の二次開口を有するカバープレートとをさらに備え、
前記軸ハウジングが前記中央開口の近くに固定され、前記入力軸が前記中央開口を通って延び、前記主ギアが前記主ハウジングの外で前記入力軸に固定され、前記角度変位センサが対応する二次開口に固定されて前記センサ軸が前記開口を通って延び、前記二次ギアが前記主ハウジングの外で対応するセンサ軸に固定されている、請求項４に記載のセンサ。
【請求項８】
各前記二次ギアが制御された貫通レーザー溶接によって対応するセンサ軸に固定されることを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記主ギアに結合された自動ゼロ化機構をさらに備えている請求項４に記載のセンサ。
【請求項１０】
対象とする負荷に一端が結合されるようになっている入力軸と、
前記入力軸を支持する軸受を含む軸ハウジングと、
前記入力軸の他方の端に固定された主ギアと、
前記主ギアとかみ合うように取り付けられた複数の二次ギアと、
各々が軸を有し、かつ各二次ギアが対応する軸に固定されている、複数の角度変位センサとを備えている角度変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に測定デバイスに関し、詳しくは多チャンネルを有する角度変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転可変差動変圧器（“ＲＶＤＴ”）のテクノロジーを用いる従来の角度変位センサでは、主軸が折損したときにＲＶＤＴ’sはひとりでに回転を開始する。さらに、各ＲＶＤＴが、又は主軸が引っかかって停止すると、機構全体が停止する。これらの問題を回避し、このような問題が発生した場合に自動的にゼロ化する機構、及び代替的な負荷経路を設けることが有益である。
【発明の開示】
【０００３】
好ましい実施形態では、多数のＲＶＤＴが、入力軸に対する結合部を有する主ハウジングを含むパッケージに収められ、入力軸はさらに対象とする負荷に結合されている。入力軸は主ギアに結合され、それがさらに複数の二次ギアに結合される。各二次ギアはＲＶＤＴの回転軸と結合され、対象とする負荷が多チャンネルでモニターされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明は添付図面を参照することによってさらに容易に理解される。
【０００５】
いくつかの図面で同様の部分は同じ参照番号で表される。
【０００６】
本発明は、回転可変変圧器（“ＲＶＤＴ”）テクノロジーを用いる実施形態によって例示される力及び変位センサの改良に向けられる。最も一般的な意味で、ここに記載されるセンサの好ましい実施形態は、入力軸に対する結合部を有する主ハウジングを含むパッケージに収容され、入力軸はさらに対象とする負荷、例えば航空機のフライトコントロールに結合されている。主ハウジングの内部で、入力軸は精密ベアリングによって支持され、好ましくは、軸は入力スプラインカプリングの近くに剪断切欠部を含む。主ハウジングの後方端で入力軸は主ギアに結合され、主ギアはさらに複数の二次ギアに結合されており、各二次ギアはハウジングの後部に取り付けられ、角度変位を検出するためのＲＶＤＴセンサが二次ギアに結合されている。
【０００７】
以下で説明する好ましい実施形態で記載される寸法や許容誤差は近似的なものであり、材料及び寸法はこの好ましい実施形態に関して示唆されたものであることを認識しなければならない。異なる材料、異なる寸法、及び異なる許容誤差を用いる他の実施形態も用途によっては考えられる。そのような変更は本発明の範囲内にあると見なされる。以下の説明は、例示的なものであり、制限的なものではない。
【０００８】
図１は、例えば、航空機のフライトコントロールで使用するためのセンサ・パッケージ１０の好ましい実施形態を示す。入力軸２０は主ハウジング３０に受け入れられ、主ハウジングの後部にはハウジング・カバー４０（透明なものとして図示）が取り付けられる。ハウジング３０とカバー４０は、以下で説明するように、一連のギア及びセンサを取り付けて入力軸に結合するための収容及び支持構造となっている。好ましくは、主ギアが入力軸に結合され、複数の二次ギアが主ギアに結合され、角度変位センサが二次ギアと一体的に結合されている。
【０００９】
図１と２に見られるように、主ハウジング３０は、カバープレート３１，第一のシリンダ部分３２，第二のシリンダ部分３３，フランジ３４，及び軸ハウジング３５を含む。好ましくは、主ハウジング３０は、航空機等級のステンレス鋼、例えば３０４Ｌ等級のステンレス鋼の単一ピースから機械加工されるが、複数のピースを個別に機械加工して、必要に応じて溶接又はろう付けすることもできる。フランジ３４は、外径が10.2cm(4.00インチ)、内径が7.0cm(2.75インチ)、厚さが0.4cm(0.158インチ)である。一連の細長い開口３４aがフランジに設けられ、センサ１０を標準的な固定具を用いてフライトコントロール（図示せず）に剛体的に固定できるようになっている。
【００１０】
第二のシリンダ部分３３は、外径が3.10インチ、内径が6.9cm(2.70インチ)、厚さが5.1cm(2.00インチ)である。一連の開口３３aが第二のシリンダ部分３３の側面に、ケーブル３８（図８参照）をハウジング３０の内側から引き出すために設けられている。
【００１１】
第一のシリンダ部分３２は、外径が7.6cm(2.98インチ)、内径が6.9cm(2.70インチ)、厚さが6.4mm(0.250インチ)である。第一及び第二のシリンダ部分の外径の差によって、カバー４０を受け入れる円環領域３５が生成される。幅が1.5mm(0.06インチ)で深さが1.3mm(0.05)インチの凹み３６が第一のシリンダ部分３２の外側表面に機械加工され、この凹みに標準ガスケット３６が嵌合されてカバー４０とベース３０の間を封止する。
【００１２】
カバー４０も、航空機等級のステンレス鋼から単一の一体ピースとして又は個別ピースでシリンダ部分４１とトップ部分４２を含んで機械加工される。一連のスペーサ・カラム４３がカバートップ部分４２と主ハウジング・カバープレート３１の間に嵌合され、標準的な固定具、例えばねじ溝つきボルトとナットを用いてこれらの部分が固定される。ワッシャ４５を用いて、固定具とカバーの間が封止される。
【００１３】
再び図２を参照して説明すると、ハウジング・カバープレート３１に、直径が1.6cm(0.625インチ)の開口３７がＲＶＤＴユニットを受け入れるために設けられる。図３Ａと３Ｂに示されるように、各ＲＶＤＴユニット５０は主ハウジング内のハウジング・カバープレート３１に標準的な固定具、例えばワッシャ５２を有する二つのねじ５１によって取り付けられ、ＲＶＤＴの軸５０aがハウジングを通って延びる。また、主軸２０もハウジングを通って延びる。
【００１４】
図４に示されるように、固体の主ギア６０が主軸２０に、例えば溶接によって結合される。主ギア６０の寸法は、直径が2.4cm(0.958インチ)で、90の歯が直径ピッチ96で設けられ、ステンレス鋼から作られる。ギア６０の上に、金属ゼロ・プレート６１、トーション・スプリング６１，トーション・スプリング６２，及びリテーナプレート６３が取り付けられている。金属ゼロ・プレート６１は、幅2.8mm(0.11インチ)、深さ3.2mm(0.125インチ)という寸法の側方の凹み６１aと直径3.2mm(0.125インチ)という寸法の孔６１bを含む。一対の金属ポスト６４a、６４bがハウジング・カバープレート３１に、ポスト６４bが孔６１b内に保持されポスト６４aが側方の凹み６１a内に位置づけられるように固定される。トーション・スプリング６２の端はポスト６４a、６４bの反対側に位置する。好ましくは、この配置によって自動ゼロ化機構が得られ、主軸が破損又は分離したときに、すべてのＲＶＤＴ’sが強制的にゼロ位置に戻される。
【００１５】
一連のバックラッシュ防止ギア６５，又は二次ギアが、図５に示されるように、例えば制御された貫通レーザー溶接６６によって、主ハウジング・カバープレート３１の上でＲＶＤＴ軸５０aの各々に剛体的に結合される。これらの二次ギア６５の各々は、直径が2.1cm(0.844インチ)で、79の歯が直径ピッチ96で設けられ、主ギア６０とかみ合うように位置している。ＲＶＤＴ５０の一つが噛んで停止したときに、溶接６６がはがれて二次ギア６５が自由に回転することが好ましい。このような設計は、バックラッシュ防止ギア６５が離れてメカニズム全体が故障停止することを防止する。ＲＶＤＴ５０aの軸が折損した場合、二次ギア６５はカバーのトップ部分に組み込まれたブッシングで支持され、それによってギアがギアボックス内でばらばらになることが防がれる。
【００１６】
次に図６と７を参照して説明すると、主軸２０が軸ハウジング内で一対の精密ベアリング２２によって支持されている。さらに、主軸２０は剪断切欠部２４を有するように形成され、ＲＶＤＴ内部又はギアボックスで故障による停止が起こった場合にはそこから折損するように設計されている。図８に示されているように、前面カバー３９は主軸２０にかぶさるようにフランジ３４内に嵌合され、航空機等級のステンレス鋼から作られる。
【００１７】
前述の好ましい実施形態には、添付される特許請求の範囲で明確にされる本発明の精神から逸脱することなくいろいろな変更を加えることができることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係わる角度変位センサの好ましい実施形態を示す斜視図であり、センサの一部を透明にして示している。
【図２】図２は、図１のセンサの一部を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のセンサの一部を示す底面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同じ部分を示す側面図である。
【図４】図４は、図１のセンサの一部を示す上方からの斜視図であり、主ギアと二次ギアの配置を示している。
【図５】図５は、図１のセンサの一部を示す側方からの斜視図であり、ＲＶＤＴに溶接された二次ギアを示す。
【図６】図６は、主ハウジングに取り付けられた主軸を示す側方からの斜視図である。
【図７】図７は、主軸の側方からの斜視図である。
【図８】図８は、前面及び背面に取り付けられた保護カバーを含む図１のセンサを示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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