(57)【要約】  ２つの構造の間で可撓性ケーブルを案内するリンク機構。リンク機構は、基端側アームを２つの構造のうちの第１の構造に結合する基端側ピボット・ジョイントを有する基端側アーム、および１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって基端側アームに結合される先端側アームを備える。先端側アームは、その長さの大部分に沿って三次元曲線に従うような形状である。先端側アームをその長さの大部分に沿って三次元曲線を形成するような形状にすることによって、リンク機構がその引込み位置と伸展位置との間で調節されるとき、先端側アームが比較的小さい開口を通ることができるようになる。さらに、それによって、基端側アームが、他のシステム構成要素を妨げない移動位置に移動することができるようになる。リンク機構は、例えば航空機固定翼とスラットである、任意の２つの構造の間で可撓性ケーブルを案内するのに使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造と前記第１の構造に対して移動可能な第２の構造との間で可撓性ケーブルを案内し保護するリンク機構であって、基端側アームと、前記基端側アームを前記第１の構造に結合する基端側ピボット・ジョイントと、１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって前記基端側アームに結合される先端側アームとを備え、前記先端側アームはその長さの大部分に亘って三次元曲線状に形成されている、リンク機構。
【請求項２】
前記中間ピボット・ジョイントは、前記先端側アームを、前記基端側アームに対して２つ以上の回転軸まわりに回転可能とするものである、請求項１に記載のリンク機構。
【請求項３】
前記先端側アームが、ボール・ジョイントによって前記基端側アームに結合されている、請求項２に記載のリンク機構。
【請求項４】
前記ボール・ジョイントは、前記先端側アームを、前記基端側アームに対して３つの回転軸まわりに回転可能とするものである、請求項３に記載のリンク機構。
【請求項５】
前記先端側アームを前記第２の構造に結合する先端側ピボット・ジョイントをさらに備える、請求項１乃至４のいずれかに記載のリンク機構。
【請求項６】
前記先端側ピボット・ジョイントは、前記先端側アームを、前記第２の構造に対して少なくとも２つの回転軸まわりに回転可能とするものである、請求項５に記載のリンク機構。
【請求項７】
前記先端側ピボット・ジョイントが、コネクタによって互いに接続される一対の単一軸ジョイントを備える、請求項６に記載のリンク機構。
【請求項８】
前記先端側アームは管状である、請求項１乃至７のいずれかに記載のリンク機構。
【請求項９】
前記先端側アームが、その長さの大部分に亘って三次元曲線の形状の中心線を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載のリンク機構。
【請求項１０】
１または複数の巻回の前記可撓性ケーブルを案内するらせん状の経路をさらに備える、請求項１乃至９のいずれかに記載のリンク機構。
【請求項１１】
前記らせん状の経路の軸は、前記基端側アームを前記先端側アームに結合する前記ピボット・ジョイントと実質的に同軸である、請求項１０に記載のリンク機構。
【請求項１２】
外表面を有する固定翼と、
引込み位置と伸展位置との間で前記固定翼に対して移動可能なコントロール面と、
前記固定翼と前記コントロール面との間に延在する可撓性ケーブルと、
請求項１乃至１２のいずれかに記載のリンク機構であって、前記可撓性ケーブルを案内し、前記コントロール面がその引込み位置にあるときの引込み位置と前記コントロール面がその伸展位置にあるときの伸展位置との間で移動可能であり、さらに、基端側ピボット・ジョイントによって前記固定翼に結合される基端側アームと、１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって前記基端側アームに結合され先端側ピボット・ジョイントによって前記コントロール面に結合される先端側アームとを備えるものである、前記リンク機構と
を備え、
前記リンク機構の前記先端側アームは、前記固定翼の前記外表面の開口を挿通していると共に、三次元曲線状に形状されている、航空機の翼。
【請求項１３】
前記先端側アームは、前記開口を挿通するところで、前記固定翼の前記外表面と係合する、請求項１２に記載の航空機の翼。
【請求項１４】
前記コントロール面が前縁スラットである、請求項１２または１３に記載の航空機の翼。
【請求項１５】
請求項１２、１３または１４の航空機の翼のコントロール面を展開する方法であって、
前記コントロール面を、前記固定翼に対して、引込み位置と伸展位置との間で移動させるステップと、
前記リンク機構を、前記コントロール面がその引込み位置にあるときの引込み位置と前記コントロール面がその伸展位置にあるときの伸展位置との間で移動させるステップと
を含み、
前記コントロール面の移動の各位置において、前記先端側アームの断面の一部が前記開口内の同じ点を通る、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の構造と第１の構造に対して移動可能な第２の構造との間で可撓性ケーブルを案内し保護するリンク機構に関する。該リンク機構は、基端側アームであって、前記２つの構造のうちの第１の構造に結合する基端側ピボット・ジョイントを有する前記基端側アームと、１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって前記基端側アームに結合される先端側アームとを備える。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、固定翼、および固定翼に対して引込み位置と伸展位置との間で移動可能なスラットを備える航空機の翼が開示されている。電気ケーブルは、固定翼とスラットの電気システムとの間に延在し、リンク機構は２つの構造の間で電気ケーブルを案内する。リンク機構は、スラットがその引込み位置にあるときの引込み位置と、スラットがその伸展位置にあるときの伸展位置との間で調節可能である。リンク機構は、２つのピボット・ジョイントによって互いに接続される３つのリンクを備える。リンク機構は、ロータリ・ジョイントによって固定翼に結合され、ジンバル・ジョイント（ｇｉｍｂａｌ  ｊｏｉｎｔ）によってスラットに結合される。リンクは、全体的に直線のプロファイルを有するが、必要な場合および／または適切な場合、曲線状のリンクまたは角度がついたリンクも使用可能である。
【０００３】
リンク機構は、伸展すると、ロータリ・ジョイントまわりに下に回転する。その結果、リンクの移動に対応できるように、大きな開口を固定翼の前縁外表面に設けなければならない。そうした大きな開口はいくつかの問題を引き起こす。第一に、開口によって、空気が前縁内部に入ることが可能になり、したがって望ましくない空力学的作用を生じる。第二に、開口によって、異物が前縁内部に入ることが可能になり、それによって桁、油圧ケーブルまたは電気ケーブルなどの構造が損傷を受ける恐れがある。第三に、開口によって固定翼の前縁外表面が脆弱になる。これは、外表面が複合材料から形成される場合に格別の問題である。
【０００４】
リンク機構のロータリ・ジョイントまわりの下方回転に関するさらに他の問題は、リンク機構が、翼に沿って翼長方向に延びる油圧または電気のケーブル（または他のシステム構成要素）を妨げる傾向があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００３８０８８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、第１の構造と第１の構造に対して移動可能な第２の構造との間で可撓性ケーブルを案内し保護するリンク機構を提供する。リンク機構は、基端側アームと、基端側アームを第１の構造に結合する基端側ピボット・ジョイントと、１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって基端側アームに結合されている先端側アームとを備える。先端側アームは、その長さの大部分に亘って三次元曲線状に形成されている。
【０００７】
先端側アームをその長さの大部分に沿って三次元曲線状に形成することによって、リンク機構がその引込み位置と伸展位置との間で調節されるとき、先端側アームが比較的小さい開口を通ることができるようになる。さらに、それによって、基端側アームが、その移動のとき、他のシステム構成要素を妨げない走査容積を占めるようにすることが可能になる。
【０００８】
リンク機構は、任意の２つの構造の間で可撓性ケーブルを案内し保護するのに使用可能である。例えば、ケーブルは、航空機スラットにある翼を氷から保護するシステム、航空機スラットにある前縁故障検出装置、または後縁航空機フラップにある装置に電力を供給することができる。あるいは、ケーブルは、航空機の着陸装置のハーネスの一部であってもよい。あるいは、ケーブルは、ドアの構成要素に電力を供給することもできる。
【０００９】
ケーブルは、電気ケーブル、油圧流体もしくは空気圧流体を運搬する油圧ケーブルもしくは空気圧ケーブル、または任意の他の可撓性ケーブルであってよい。
【００１０】
典型的には、基端側ピボット・ジョイントは、基端側アームについて、前記２つの構造のうちの前記第１の構造に対して単一の回転軸まわりの回転だけを許容する。
【００１１】
好ましくは、（１つまたは複数の）中間ピボット・ジョイントは、先端側アームを、基端側アームに対して２つ以上の回転軸まわりに回転可能とするものである。例えば、中間ピボット・ジョイントは、一連の単一軸のピボット・ジョイントまたはボール・ジョイントを備えることができる。好ましくは、（１つまたは複数の）中間ピボット・ジョイントは、先端側アームを、基端側アームに対してさらに３つの回転軸まわりに回転可能とするものである。最も好ましくは、（１つまたは複数の）中間ピボット・ジョイントは、先端側アームを基端側アームに対して３つの回転軸まわりに回転可能にするボール・ジョイントを備える。
【００１２】
典型的には、リンク機構は、先端側アームを２つの構造のうちの第２の構造に結合する先端側ピボット・ジョイントをさらに備える。好ましくは、先端側ピボット・ジョイントは、先端側アームを、諸構造のうちの第２の構造に対して少なくとも２つの回転軸まわりに回転可能とするものである。先端側ピボット・ジョイントは、コネクタによって互いに接続される一対の単一軸のジョイントを備えることができる。先端側ピボット・ジョイントは、先端側アームを、前記２つの構造のうちの前記第２の構造に対して２つ以下の回転軸まわりに回転可能とするものであることが好ましい。というのは、それによって、リンク機構の移動が静的に定まるもの（ｓｔａｔｉｃａｌｌｙ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ）になり得るからである。
【００１３】
典型的には、先端側アームは管状である。管状形状によって、可撓性ケーブルが管の内部に案内され得るようになり、可撓性ケーブルを電磁妨害から保護する。
【００１４】
典型的には、先端側アームは、その長さの大部分に亘って三次元曲線の形状の中心線を有する。
【００１５】
典型的には、リンク機構は、１つまたは複数のコイル内に可撓性ケーブルを案内するらせん状の経路（チャンネル）をさらに備える。好ましくは、らせん状の経路（チャンネル）の軸は、基端側アームを先端側アームに結合するピボット・ジョイントと実質的に同軸である。
【００１６】
典型的には、先端側アームは、断面が実質的に円形または楕円形である外周を有する。円形または楕円形の断面は、他の構造との間の封止提供するように平滑面を形成するので好ましい。さらに、それは低い抵抗力の空力学的プロファイルを形成する。
【００１７】
本発明の第２の態様は、航空機の翼であって、外表面を有する固定翼と、引込み位置と伸展位置との間で固定翼に対して移動可能なコントロール面と、固定翼とコントロール面との間に延在する可撓性ケーブルと、本発明の第１の態様によるリンク機構であり、可撓性ケーブルを案内かつ保護し、コントロール面がその引込み位置にあるときの引込み位置とコントロール面がその伸展位置にあるときの伸展位置との間で移動可能であり、基端側ピボット・ジョイントによって固定翼に結合される基端側アーム、および１つまたは複数の中間ピボット・ジョイントによって基端側アームに結合され先端側ピボット・ジョイントによってコントロール面に結合される先端側アームを備える、リンク機構とを備え、リンク機構の先端側アームが、固定翼の外表面の開口を通り三次元曲線状に形成されている、航空機の翼を提供する。
【００１８】
コントロール面は、翼の前縁のスラット、翼の後縁のフラップまたは任意の他の可動コントロール面であってよい。
【００１９】
先端側アームを、開口を通るとき、典型的には、ブラシまたはゴムシールなどの可撓性の弾性シーリング部材を介して、固定翼の外表面と係合させることができる。
【００２０】
本発明のさらに他の態様は、本発明の第２の態様による航空機の翼のコントロール面を展開する方法であって、コントロール面を、固定翼に対して引込み位置と伸展位置との間で移動するステップと、リンク機構を、コントロール面がその引込み位置にあるときの引込み位置とスラットがその伸展位置にあるときの伸展位置との間で移動するステップとを含み、コントロール面の移動の各位置において、先端側アームの断面の一部が開口の同じ点を通る、方法を提供する。
【００２１】
次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】断面で見た、航空機の翼の前縁の概略図である。
【図２】翼の前縁の断面図である。
【図３】リンク機構の斜視図である。
【図４】リンク機構の正面図である。
【図５】リンク機構の平面図である。
【図６】基端側ピボット・ジョイントの断面図である。
【図７】中間ボール・ジョイントの断面図である。
【図８】先端側ピボット・ジョイントの斜視図である。
【図９】先端側ピボット・ジョイントの側面図である。
【図１０】先端側ピボット・ジョイントの断面図である。
【図１１】先端側アームの中心線の三次元曲線の計算方法を示す概略図である。
【図１２】外表面および先端側アームの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、断面で見た、航空機の翼の前縁の概略図である。翼は、前縁外表面２に固定されるＤ字形ノーズを有する固定翼部１、および引込み上方位置と伸展下方位置（４’、７’で示される）との間において固定翼に対して移動可能なスラット４を備える。スラット４は、ドラフト・シャフト（ｄｒａｆｔ  ｓｈａｆｔ）５５および図示されないアクチュエーション機構によって２つの位置の間で移動される。典型的には、アクチュエーション機構は、スラットの後方に延在し一組の従動ローラによって湾曲経路に沿って駆動されるスラット・トラックを備える。
【００２４】
スラット３は、スラット４の前縁３を加熱し、氷の蓄積を防ぐ除氷システム（図示せず）を装着する。可撓性ケーブル（図１には示されない）は、除氷システムに電力を運ぶために、固定翼とスラットとの間に延在する。
【００２５】
リンク機構システムは、可撓性ケーブルを案内し、スラットがその引込み位置にあるときの引込み位置（実線で示される）とスラットがその伸展位置にあるときの伸展位置（破線で示される）との間で調節可能である。リンク機構は、基端側ピボット・ジョイント６によって固定翼に結合された基端側アーム５、および中間ボール・ジョイント８によって基端側アーム５に結合され先端側ピボット・ジョイント９によってスラット３に結合された先端側アーム７を備える。リンク機構システム５〜９は、スラット４をその２つの位置の間で移動させるのではなく、むしろアクチュエーション機構（図示せず）によって引っ張られ押されるので、受動的である。
【００２６】
図２〜９は、図１のシステムの様々な部分を詳細に示す機械製図である。図２は、翼の前縁に亘る断面図であり、基端側ピボット・ジョイント６がブラケット１１によって取り付けられている前縁リブ１０が示されている。前縁リブ１０は、固定翼部の一部であり、前縁の桁（ｓｐａｒ）（図示せず）から前方に延在する。
【００２７】
図３は、リンク機構システムの斜視図であり、図４は、正面図であり、図５は、（図４に対して直角の）平面図である。図４、５には先端側アーム７の中心線１３が示されている。前縁の外表面を単一点で通るために、中心線１３は、三次元曲線の形状をしており、すなわち、単一面にはなく、全ての方向から見て曲がっているように見える（例えば、図４、５）。また、線１３は、直線部分がほとんどない、または全くない滑らかな曲線を形成することに留意されたい。さらに、線１３は、その長さの大部分に亘って、三次元曲線の形状であり、言い換えれば、単一平面に存在する純粋な二次元の円弧を形成する曲線がほとんどない、または全くない。
【００２８】
先端側アーム７は、管状であり、断面が実質的に円形の外周を有する。したがって、先端側アーム７の面も、中心線１３と同じ三次元曲線をたどる。図２に見られるように、リンク機構の先端側アーム７は、前縁外表面２の開口１２を挿通する。三次元曲線は、スラットの各移動位置において、先端側アーム７の中心線１３が開口１２のほぼ同じ点を通るように設計される。これによって、外表面２の開口を小さくすることができるようになり、以下に挙げるいくつもの利益をもたらす。
−  外表面２の強度を高め、それによって鳥の衝突による衝撃により耐えられるようになる。
−  異物が入るのを最小限に抑える。
−  空気が入るのを最小限に抑え、したがって翼の空力学的性能が向上する。
【００２９】
適宜、先端側アーム７の外周は、外表面２と相まってシールを形成することができ、それによって、実質的に、異物および空気が入らないようになる。例えば、先端側アームは、前記開口内に取り付けられるシール部材（例えばブラシ）と係合することができる。
【００３０】
リンク機構の移動は、静的に定まるものであり、言い換えれば、スラットの各位置について、リンク機構が取ることができる位置は１つだけしかない。この確定的な移動は、リンク機構をその移動において首尾一貫としたものとしかつ反復可能にするのに重要である。
【００３１】
図３に戻ると、可撓性ケーブル１４は、一連のＰ字形クリップ１５によって基端側アーム５に取り付けられ、管状先端側アーム７内を挿通する。ケーブル１４は、Ｐ字形クリップなしに先端側アーム７内を固定されずに延びる。先端側アーム７の内部は、ケーブル１４の擦り切れを防ぐようにＰＴＦＥなどの低摩擦材料で被覆され得る。結合リード５０は、静電気の蓄積を防ぐようにリンク機構システムの様々な部分と接続している。
【００３２】
図６は、基端側ピボット・ジョイント６の断面図である。ピボット・ジョイント６は、ピボット・ピン２０、２１を有する一対のＵ字型のジョイント（クレビス・ジョイント）６ａ、６ｂを備える。ピボット・ピン２０、２１は同軸であり、ブラケット１１および前記桁（図示せず）と平行にある。したがって、アーム５は、Ｕ字型のジョイント（クレビス・ジョイント６ａ、６ｂ）上である単一の垂直ピボット軸まわりに回転することができる。アーム５が、結果的に純粋に水平方向運動をすることにより、翼に沿って翼長方向に延びる油圧または電気のケーブル（または他のシステム構成要素）と干渉することを防止する。
【００３３】
可撓性ケーブル１４は、ピボット軸と一致する巻き軸（ｗｉｎｄｉｎｇ  ａｘｉｓ）を有する図６に示されるらせん状に巻かれた部分を有する。各ケーブル・プロテクタ・ディスク２２、２３は、それぞれ巻かれた部分のうち自らに近い側の端部を押さえるように、ピボット軸に沿って、巻かれた部分の各端部に設けられる。ケーブル・プロテクタ・ディスクの一方は、ブラケット１１に係合され、それによってスラットが展開されるとき静止状態となり、他方のケーブル・プロテクタ・ディスクは、アーム５に係合され、それによってスラットが展開されるとアーム５とともに回転する。ケーブル・プロテクタ・ディスクのさらなる詳細は国際公開第ＷＯ２００９１３０４７３号パンフレットにおいて見出すことができ、その参照により前記文献の開示を本明細書に組み込む。
【００３４】
図７は、ボール・ジョイント８の断面図である。基端側アーム５は、ピボット・ピン３２を支持する一対の突出部３０、３１を有する。先端側アーム７は、ピボット・ピンが通る突出部３５を有する。ピボット・ピンは、前記突出部３５の開口の相補的な球面軸受面３４と係合する球面軸受面３３を含むボールを有する。したがって、ボール・ジョイント８によって、先端側アーム７は、基端側アーム５に対してピボット・ピン３２の軸を含む３つの直交軸まわりに回転できるようになる。
【００３５】
可撓性ケーブル１４は、ピボット・ピン３２と一致する巻き軸を有する図７に示されるらせん状に巻かれた部分を有する。各ケーブル・プロテクタ・ディスク２２、２３は、それぞれ巻かれた部分のうち自らに近い側の端部を押さえるように、ピボット軸に沿って、巻かれた部分の各端部に設けられる。ケーブル・プロテクタ・ディスクの一方は、基端側アーム５に係合され、他方のケーブル・プロテクタ・ディスクは、先端側アーム７に係合されてそれによりスラットが展開されるとアーム７とともに回転するようになる。ケーブル・プロテクタ・ディスクのさらなる詳細は国際公開第２００９／１３０４７３号パンフレットにおいて見出すことができ、その参照により前記文献の開示を本明細書に組み込む。
【００３６】
図８〜１０には、先端側ピボット・ジョイント９の詳細が示されている。ジョイントは、前記スラットにボルト締めされる一対の翼４０と、一対の突出部４１とを有するブラケットを備える。コネクタ４２の先端側の端は、ラグ４１の間に配置され、ピボット・ピン４３と相まってＵ字型のジョイント（クレビス・ジョイント）を形成する。先端側アーム７は、一対の突起部４４を有する。コネクタ４２の基端側の端は、前記突起部４４の間に配置され、ピボット・ピン４５と相まって、ピボット・ピン４３に対して直角であるＵ字型のジョイント（クレビス・ジョイント）を形成する。したがって、先端側ピボット・ジョイント９によって、スラットに対して、先端側アーム７が、２つの直交回転軸（すなわちピボット・ピン４３、４５の軸）まわりだけしか回転できないようになる。
【００３７】
ケーブル１４は、先端側アーム７から出て、コネクタ４２の孔を挿通する。
【００３８】
先端側アーム７の中心線１３の三次元曲線は、以下に説明し図１１に概略的に示されるプロセスによって設計され製造される。
１．基端側アームの端部にあるボール・ジョイント８の中心の移動円弧５１を、第１の曲線として端点ａ（１）、ａ（２）とともにプロットする。基端側アーム５は、単一軸のピボット・ジョイント６上に取り付けられるので、この移動円弧５１は、曲率が一定の二次元曲線である。
２．アーム７の先端側の端の移動円弧５２を、第２の一連の曲線として端点ｂ（１）、ｂ（２）とともにプロットする。この曲線は、二次元または三次元の曲線であってよいが、長さは曲線５１と同じでなければならない。
３．移動の各点において、先端側アーム７の両端は、点ａ（１）、ｂ（１）などになければならない。また中心線１３は、前記外表面の前記開口の中心にある点Ｘを通って（またはそれに近接して）いなければならない。これによって、三次元の中心線１３の形状が計算可能になる。
４．その三次元曲線を形成するような形状の中心線１３を有する先端側アーム７を製造する。その管は、最初は直線状の管を圧縮機で変形することによって、または最初は直線状の管を、その機械を通る際に管を曲げる３Ｄ−ＣＮＣパイプ曲げ機械に通すことによって、形成することができる。
【００３９】
図１２は、先端側アームが通過する点における前縁外表面２の断面図である。外表面２は、アーム７が挿通する開口５３を有する。図１２は非常に概略的であることに留意されたい。例えば、先端側アームを通るケーブルは、見やすくするために図示されていない。やはりまた開口５３の形状も、対称的な形状として図示されているが、実際は、より複雑な形状であってよい。
【００４０】
移動の開始にある先端側アーム７の断面は、実線で図示されており、開口の中心点Ｘ上に中心が配置されている。スラットが展開する際、先端側アーム断面と開口との間にわずかな相対移動が起きる。例えば、その移動における他の位置における先端側アーム７が破線で示されている。この位置では、断面は、（アーム７が外表面を直角に通っていないので）楕円形になる。さらに、断面は、開口の縁に向かって若干移動している。しかし、移動の程度は比較的小さく、したがってスラットの移動の各位置において、先端側アーム断面の一部は、開口５３の中心点Ｘと一致する。
【００４１】
中心線１３と開口の中心点Ｘとの間の移動量を比較的小さくすることができるので、（一連の３つの単一軸のジョイントではなく）三軸のボール・ジョイントを使用するのが好ましい。
【００４２】
本発明を１つまたは複数の好ましい実施形態を参照して上記で説明してきたが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更または修正を加えることができると理解されたい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2013529578.tif 000015
2013529578.tif 000016