(57)【要約】【課題】      低温においても操縦桿等が重くなり過ぎず、高温でも軽くなり過ぎることがなく振動が起きたりしない操縦桿等用の粘性ダンパ装置を提供する。【解決手段】  コネクティングロッド１３を介して操縦桿１１に連結され、円板状をし、円板シャフト１回りに回動可能なプレート７からなる可動部材、およびプレートを包みこむ円筒状のケース４からなり、航空機の機体に設けられダンパ用粘性流体を介して可動部材を可動状態で支承する固定部材からなり、可動部材の少なくともダンパ用粘性流体に暴される箇所の表面に固定部材よりも熱膨脹係数の大きい材料でつくられた被覆部材が接着されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクティングロッドを介して被緩衝部材に連結された可動部材、および航空機の機体に設けられダンパ用粘性流体を介して該可動部材を可動状態で支承する固定部材からなり、該可動部材および該固定部材の少なくとも一方の前記ダンパ用粘性流体に暴される箇所の表面に該固定部材よりも熱膨脹係数の大きい材料でつくられた被覆部材が設けられていることを特徴とする航空機の粘性ダンパ装置。
【請求項２】
前記被覆部材がプラスチック製であることを特徴とする請求項１に記載の航空機の粘性ダンパ装置。
【請求項３】
前記被緩衝部材が操縦桿、または舵面の何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の航空機の粘性ダンパ装置。
【請求項４】
前記可動部材がコネクティングロッドに連結された円板シャフト回りに回動可能な円板状をしたプレートからなり、前記固定部材が該プレートを包みこむようになっている円筒部材であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の航空機の粘性ダンパ装置。
【請求項５】
前記固定部材が対向した一対の板部材からなり、該固定部材の対向した板部材の間の隙間に前記可動部材が摺動するようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の航空機の粘性ダンパ装置。
【請求項６】
前記固定部材がシリンダであり、前記可動部材が該シリンダからなる固定部材に対し摺動可能に設けられたピストンであり、該ピストンに連結したピストンロッドが前記コネクティングロッドに連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の航空機の粘性ダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の操縦桿または昇降舵もしくは方向舵等の舵面の被緩衝部材の粘性ダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機においては操縦桿により舵面を操作し、航空機の飛行状態を制御している。操縦桿または昇降舵もしくは方向舵等の舵面の被緩衝部材の振動を防止するため、従来から操縦桿等の被緩衝部材をコネクティングロッドを介してダンパ装置に連結している。従来の操縦桿等の被緩衝部材に連結されたダンパ装置においては、固定部材と可動部材の間にダンパ用の粘性流体を充填した粘性ダンパ装置を用いている。
【０００３】
一方、従来のダンパ装置における温度補償方法として、特許文献１（特開２００１−２４８６７９号公報）には、熱膨張係数の大きいプッシュロッドでニードルバルブの開度を変えることが、特許文献２（特開平８−８２３３３公報）には、粘性流体の熱膨張でサブハウジングを移動させ、プレートの隙間を変えることが、また、特許文献３（特開平１１−２１０８００公報）には、温度補償部材の外径方向の熱膨張を軸方向の変位に変換し、プレートの隙間を変えることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４８６７９号公報
【特許文献２】特開平８−８２３３３公報
【特許文献３】特開平１１−２１０８００公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に航空機は地上における温度（４０〜７０℃）と高空飛行時の低温領域（−４０〜−５５℃に達する）との間を飛行するために、この間に８０〜１２５℃にも達する大幅な温度変化を受けている。このため上述のように大幅な温度変化を受けた場合には、粘性ダンパ装置の減衰係数が大幅に変化し、すなわち、航空機の飛行高度によって大幅な減衰係数の変化が生じ粘性ダンパ装置の特性が変化してしまう。
【０００６】
このため、航空機が高空を飛行する低温時においては操縦桿等の被緩衝部材が重くなり過ぎ、一方、航空機が低空を飛行する高温（すなわち、常温）時では操縦桿等の被緩衝部材が軽くなり過ぎて振動が起きたりする。
【０００７】
この対策として、上述の特許文献１〜３に開示された技術を操縦システムのダンパ装置として適用しようとした場合には、飛行安全面から操縦システムに求められる高い信頼性が達成できない。すなわち、特許文献１〜３に開示されたいずれも構造が複雑で部品点数も多く、その分信頼性が低下し故障率が増加し易い。また、部品点数が多い分コストも高くなる。従って、航空機への適用は困難である。特に、引用文献１の技術では粘性ダンパに比べて温度の影響を受けにくいが、ガスケット及び流体の圧縮性が影響して微小振幅域で所要の減衰係数が得られにくいため航空機の操縦システムへの採用は不向きである。
【０００８】
他の対策として、温度変化の影響の少ないオリフィスダンパを用いることも考えられる。しかし、オリフィスダンパは微小振幅の防振効果がなく実用的でない。
【０００９】
また、温度によるダンパの特性の変化を機械的または電気的に補償するようなことも考えられる。しかし、このようにした場合には、装置が非常に複雑化し価格が高いものとなり、また、できるだけ軽量部材が要求される航空機の部材として好ましくないものとなってしまう。
【００１０】
そのため、従来の操縦桿等の被緩衝部材の粘性ダンパ装置は、このような温度変化に対する対応がされていなかった。本発明はこのような点に鑑みて、航空機の操縦桿等の被緩衝部材の振動吸収に使用する粘性ダンパが低温においても操縦桿等の被緩衝部材のが重くなり過ぎず、高温でも軽くなり過ぎることがなく、振動が起きたりしない航空機用の粘性ダンパ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上述した目的を、コネクティングロッドを介して被緩衝部材に連結された可動部材、および航空機の機体に設けられダンパ用粘性流体を介して該可動部材を可動状態で支承する固定部材からなり、該可動部材および該固定部材の少なくとも一方の前記ダンパ用粘性流体に暴される箇所の表面に該固定部材よりも熱膨脹係数の大きい材料でつくられた被覆部材が設けられていることを特徴とする航空機の粘性ダンパ装置により達成する。
【００１２】
この場合に、前記被覆部材がプラスチック製であることが好ましい。本発明に用いるプラスチックとしては適度の耐熱性並びに耐油性があるとともに熱膨脹係数が大きいものが好ましい。具体的には、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：熱膨脹係数１０×１０−５／℃）等のふっ化樹脂；ポリエチレン（熱膨脹係数１０〜２２×１０−５／℃）およびポリプロピレン（熱膨脹係数１５×１０−５／℃）等のオレフィン系およびＡＢＳ樹脂（熱膨脹係数９．５〜１１×１０−５／℃）等のスチレン系を含むビニル系樹脂；ナイロン１２（熱膨脹係数１０×１０−５／℃）に代表されるポリアミドおよびアイオノマー樹脂（熱膨脹係数１２×１０−５／℃）等を含むＯ，Ｎ、Ｓを主鎖に持つ樹脂；並びにセルロース樹脂（熱膨脹係数８〜２０×１０−５／℃）を含む繊維系樹脂などを用いることができる。また、温度変化に感応して粘性流体の通過する隙間を自動的に調節するために、プラスチック製被覆部材の厚さは５〜２０ｍｍ程度とすることが好ましく、特に好ましくは６〜１２ｍｍとする。また、本発明の被覆部材を可動部材または固定部材のダンパ用粘性流体に暴される箇所の表面に設ける方法は、接着、焼付け、ねじ止めなどが採用できるが、特に接着による固定が好ましい。
【００１３】
また、本発明の前記被緩衝部材としては、操縦桿、または昇降舵もしくは方向舵の舵面の何れかとすることができる。
【００１４】
本発明に用いるダンパ装置は軸回りに回動可能な円板状をしたプレートと、その円板状をしたプレートを収納する円筒状容器からなる所謂円板形ダンパ装置でもよいし、一対の固定した平行板の間の隙間に他の１枚の板が摺動するようにした平行板方式でもよいし、または摺動可能なピストンと、そのピストンを収納するシリンダとからなるピストン方式でもよい。特にピストン方式の場合には、ピストンに小さな粘性流体が移動可能な小さな孔（ピストン流孔）を設けたものでもよいし、またはピストンの側面とシリンダの側面との間に微小隙間を形成して、その隙間によって隙間を粘性流体が移動するようにしたピストン半径側面隙間方式の何れでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
粘性流体は低温では粘度が増し、高温では粘度が下がる。このために従来のダンパ装置では航空機が高空を飛行する低温時には操縦桿が重くなり、逆に航空機が低空を飛行する高温（常温）時では軽くなり過ぎるという問題があった。これに対し本発明においては、熱膨張係数の大きい被覆部材の伸び縮みで直接隙間を変えるので、飛行安全に影響する操縦システムに採用した場合に高い信頼性が得られる。すなわち、粘性流体に暴される可動部材または固定部材に固定部材よりも熱膨脹係数の大きい材料で製作した被覆部材を設けているために、粘性流体の温度に応じて粘性流体が低温の場合には被覆部材の厚みが減少し、これにより固定部材との間の隙間が増す傾向になり、それによりダンパの減衰係数が小さくなる。一方、粘性流体の温度が高くなると被覆部材の厚みが増加し、これにより可動部材と固定部材の間の隙間が減少し、ダンパ装置の減衰係数が増す傾向となる。これらにより地上における高温域と高空における低温域の間の広範な使用環境温度範囲で使用した場合にも、減衰係数の変化が従来のダンパ装置よりも大幅に減少し、低温から高温において操縦桿の振動を効率よく吸収することができる。
【００１６】
また、本発明においては、可動部材または固定部材の粘性流体に暴される箇所に、固定部材よりも熱膨脹係数の大きい材料で製作した被覆部材を設けているために、粘性流体の温度変化が可動部材に効率よく伝達され、しかも、可動部材は固定部材を介してダンパ装置の外部と遮断されているために、粘性流体に温度変化を生じさせていない外部の熱変化に影響されることが少ない。
【００１７】
しかも、本発明においては、可動部材または固定部材の粘性流体に暴される部分に熱膨脹係数の大きい材料製の被覆部材を設けるだけでよく、従来のダンパ装置に比べても追加する部品が少なく、しかも構造が単純なため安価な粘性ダンパが提供される。しかもこのように追加する部品が少ないダンパ装置により操縦系統全体の高い信頼性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明に係る操縦桿ダンパ装置１２を具備した操縦桿１１の概略斜視図を示しており、操縦桿１１の下端部とダンパ装置１２の可動部材とはコネクティングロッド１３により連結されている。
【００１９】
図２は本発明に用いるダンパ装置１２の断面図であり、円筒形状をしたケース４内部に円板状をしたプレート７が円板シャフト１とともに回動可能にベアリング２によって支承されている。ケース４とプレート７との間には、粘性流体のオイルが充填されている。３はシールであり、ケース４の内部は密封状となっている。５は粘性流体６をケース４内に出し入れするためのプラグである。円板シャフト１の上端に上述のコネクティングロッド１３が連結されるものである。
【００２０】
この実施例においては、プレート７の上下面にケース４よりも熱膨脹係数の大きいプラスチック材料からなる被覆部材７ａを貼合わせにより一体的に取付けられている。
【００２１】
図２に示す本発明のダンパ装置１２を用いた場合と、プレート７またはケース４に本発明のような被覆部材が設けられていない従来品との比較データを図３に示す。図３においては横軸に粘性流体の温度を示しており、縦軸に減衰係数を示している。すなわち、本発明の実施例として、図２に示すダンパ装置１２をプレートをステンレス鋼（熱膨脹係数：１．１１６×１０−５／℃）、円筒形ケース４をジュラルミン（熱膨脹係数：２．３５８×１０−５／℃）により製作するとともに、プレートの上下面にテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）、熱膨脹係数：１０×１０−５／℃）製の厚さ１２ｍｍの被覆部材を接着により一体的に取着した。粘性流体としてシリコンオイル（２５℃において粘度、１７３００ｃｓ）を用いた。なお、従来装置のプレートおよび円筒形ケースは、上記実施例と同様に、それぞれステンレス鋼（熱膨脹係数：１．１１６×１０−５／℃）およびジュラルミン（熱膨脹係数：２．３５８×１０−５／℃）により製作した。
【００２２】
なお、粘性ダンパー装置の減衰係数は、オイルの粘度に比例し、隙間の大きさに反比例する。２５℃時の粘度１７３００ｃｓ、隙間が０．１ｍｍの場合に、１００℃では粘度が５１００ｃｓと２５℃時の３０％に低下する。このため、１００℃時に２５℃時と同一減衰係数とするには、１００℃時の隙間を２５℃時の隙間の３０％である０．０３ｍｍになるようにすればよい。そこで、実施例では、被覆部材の肉厚を温度差７５℃で隙間が０．０７ｍｍ減少するように設定した。
【００２３】
図３に破線で示されるように、粘性流体の温度変化によって従来装置においては、ダンパ装置１２は常温状態（低空飛行時）では減衰係数が小さく、低温（高空飛行時）になるほど迅速に減衰係数が高まって操縦桿１１が重くなっている。このため、低温域における操縦桿１１にとって適正な減衰係数とした場合には、常温においては減衰係数が小さくなり過ぎ操縦桿１１が振動することが生じる。
【００２４】
これに対して、図３に実線で示す本発明の実施品においては、減衰係数の変化が温度の変化に比べて従来品よりも大幅に減少させることができる。このため常温においても、また低温においても、操縦桿に振動が生じない適正な減衰係数とすることができる。
【００２５】
図４は別の実施例であり、上述した図２に示す実施例においては通常のプレート材料からなるプレート７の表面に、熱膨脹係数の大きい材料からなる被覆部材７ａを貼合わせた構造となっているのに対し、図４においては通常の固定部材材料からなる固定部材（ケース）４の内表面に、熱膨脹係数の大きい材料からなる被覆部材４ａを貼り合わせた構造となっている。
【００２６】
上述の実施例においては円板形ダンパ装置１２を用いていたが、本発明においては一対の固定平行板の間の隙間に可動平板が移動するようにした所謂平行板タイプのダンパ装置や、固定設置したシリンダ内部をピストンが移動可能としたピストンタイプのダンパ装置とすることもできる。またピストンタイプの場合には、ピストンに粘性流体が流れる小孔を開けたピストン流孔タイプまたはピストンとシリンダの間の隙間でダンパ装置をセットして作動するピストン−側面隙間タイプの何れとしてもよい。何れの場合においても可動部材側の粘性流体に少なくとも暴される部材を熱膨脹係数の大きい材料とする。
【００２７】
図５（ａ）は水平尾翼に本発明に係る昇降舵ダンパ装置１２′を具備した航空機の概略斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、昇降舵１１′の下端部とダンパ装置１２′の可動部材とはコネクティングロッド１３′により連結されている。なお、ダンパ装置１２′の構造は上述した実施例のダンパ装置と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るダンパ装置を装着した操縦桿の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施例の断面図である。
【図３】本発明のダンパ装置の減衰係数と温度の関係を示す線図である。
【図４】本発明の他の実施例の断面図である。
【図５】本発明に係るダンパ装置を装着した昇降舵を示し、（ａ）は航空機における昇降舵の位置を示す概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  円板シャフト
４  ケース（固定部材）
４ａ  被覆部材
７  プレート（可動部材）
７ａ  被覆部材
１１  操縦桿
１１′  昇降舵
１２  操縦桿ダンパ装置
１２′昇降舵ダンパ装置
１３、１３′  コネクティングロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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