(57)【要約】  航空機の着陸装置（１）における荷重を測定するピンベアリング配置構造（１０）であって、航空機の車輪（３）の少なくとも１つに接続されたトレーリングアーム（２）と、航空機に接続されたショックアブソーバ（４）とを備え、荷重（１１）が、トレーリングアーム（２）からショックアブソーバ（４）に伝達されるようになっており、トレーリングアーム（２）が、ショックアブソーバ（４）に対して回転可能である、ピンベアリング配置構造（１０）において、所定の位置においてピンベアリング配置構造（１０）に取り付けられた少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）を備え、トレーリングアーム（２）がとるショックアブソーバ（４）に対する角度（５）がどのような値であっても、伝達される荷重（１１）が第１閾値を超えるとひずみ測定素子（１２）が少なくとも最小検出可能信号を与えるように、上記位置は選択されるピンベアリング配置構造（１０）。また本発明は、上述のようなピンベアリング配置構造（１０）を使用する、航空機の着地状態を示すための方法と、そのようなピンベアリング配置構造（１０）において少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）の位置を決めるための方法とに関する。
2013542111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の着陸装置（１）における荷重を測定するためのピンベアリング配置構造（１０）であって、前記航空機の車輪（３）の少なくとも１つに接続されたトレーリングアーム（２）と、前記航空機に接続されたショックアブソーバ（４）とを備え、荷重（１１）が、前記トレーリングアーム（２）から前記ショックアブソーバ（４）に伝達されるようになっており、前記トレーリングアーム（２）が前記ショックアブソーバ（４）に対して回転可能である、ピンベアリング配置構造（１０）において、
所定の位置において前記ピンベアリング配置構造（１０）に取り付けられた少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）を備え、
前記トレーリングアーム（２）がとる前記ショックアブソーバ（４）に対する角度（５）がどのような値であっても、伝達される前記荷重（１１）が第１閾値を超えると前記ひずみ測定素子（１２）が少なくとも最小検出可能信号を与えるように、前記位置が選択されることを特徴とするピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項２】
前記所定の位置は、前記ひずみ測定素子（１２）が、前記トレーリングアーム（２）がとる前記ショックアブソーバ（４）に対する前記角度（５）がどのような値であっても、常に前記ひずみ測定素子（１２）の動作範囲内の作用応力の最大値未満となるように選択される、請求項１に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項３】
前記最大値は、前記ひずみ測定素子（１２）の疲労寿命が航空機の運用寿命よりも長くなるような値である、請求項２に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項４】
前記ひずみ測定素子（１２）が、少なくとも２つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項５】
前記所定の位置は、互いに対して少なくとも９０°周方向に離間している、請求項４に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項６】
前記所定の位置は、前記ピンベアリング配置構造（１０）の軸線（１４）を挟んで略直径方向に対向している、請求項５に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項７】
前記ひずみ測定素子（１２）は、ひずみゲージ又はひずみゲージブリッジである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のピンベアリング配置構造（１０）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のピンベアリング配置構造（１０）を備える航空機の着陸装置（１）。
【請求項９】
前記トレーリングアーム（２）は、前記トレーリングアーム（２）に対する前記荷重（１１）が第２閾値を超えると、前記ショックアブソーバ（４）に対して回転し始める、請求項８に記載の航空機の着陸装置（１）。
【請求項１０】
前記ひずみ測定素子（１２）によって与えられる信号が、単独で又は他の信号と組み合わせて使用されて、前記航空機の着地状態、又は、前記航空機の飛行状態を示す、請求項８又は９に記載の航空機の着陸装置（１）。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の着陸装置（１）を備える航空機。
【請求項１２】
航空機の車輪（３）の少なくとも１つに接続されたトレーリングアーム（２）と、前記航空機に接続されたショックアブソーバ（４）とを回転可能に接続して、荷重（１１）が前記トレーリングアーム（２）から前記ショックアブソーバ（４）に伝達されるようにしたピンベアリング配置構造（１０）を使用する航空機の着地状態を示すための方法であって、
ａ）所定の位置において前記ピンベアリング配置構造（１０）に取り付けられた少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）からの信号を取得する工程と、
ｂ）該信号を、単独で又は他の信号と組み合わせて使用して、前記航空機の着地状態又は前記航空機の飛行状態を示す工程と
を含む方法。
【請求項１３】
前記ひずみ測定素子が、ひずみゲージ、ひずみゲージブリッジ、又は単一のゲージをブリッジと組み合わせたものであり、
前記工程ａ）が、
ａ１）所定の位置において前記ピンベアリング配置構造（１０）に取り付けられた前記少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）からの抵抗型の信号を取得する工程と、
ａ２）前記抵抗型信号を、既存の航空機システムで解釈且つ使用可能な誘導型信号に調整処理する工程と
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のピンベアリング配置構造（１０）において、少なくとも１つのひずみ測定素子（１２）の位置を決めるための方法であって、
ａ）信頼できる前記ひずみ測定素子（１２）によって与えられる信号の最小検出可能値であって、前記ピンベアリング配置構造（１０）における前記荷重（１１）の前記第１閾値に対応している値を決定する工程と、
ｂ）前記ひずみ測定素子（１２）の疲労寿命が前記航空機の運用寿命よりも長くなるように、前記ひずみ測定素子（１２）の最大作用応力を決定する工程と、
ｃ）ａ）を超えるがｂ）未満の値を与える前記ひずみ測定素子（１２）の位置の最適範囲を決定するように、前記ピンベアリング配置構造（１０）によって伝達される前記荷重（１１）のモジュール及び方向におけるベクトルの全範囲に亘って、前記ひずみ測定素子（１２）の異なる位置を計算及び／又は試験する工程と
を含む方法。
【請求項１５】
前記工程ｃ）における前記最適範囲は、計算モデル、実験的測定、又はそれらの組み合わせによって得られる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の着陸装置におけるピンベアリング配置構造と、該ピンベアリング配置構造における測定装置の位置を決定するための方法と、航空機の着地状態を示すための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機が着陸して地上にある時、該航空機の着陸装置には、地上荷重がかかる。着陸装置は、航空機の車輪の少なくとも１つに接続されたトレーリングアームと、航空機が接地した時に地上荷重からの運動エネルギーの大部分を分散するショックアブソーバとを備え、トレーリングアームは通常、ショックアブソーバに対して回転可能である。着陸装置のトレーリングアームは、通常、トレーリングアームに固定されるとともにトレーリングアームとショックアブソーバとの間に位置付けられるピンベアリング配置構造を備える。
【０００３】
航空機の着陸装置は、通常、航空機が地上にあるかまだ飛行中かを判断するための情報を提供する測定素子を備える。
【０００４】
ある特定の場合、航空機の着陸装置の実装形態によっては、航空機が接地した時に、トレーリングアームとピンベアリング配置構造とで形成される組立体の角度が所定の地上荷重レベルまで全く回転しない。従って、測定素子は、トレーリングアームが回転していないためそれを測定することが不可能である。このため、マイクロスイッチ及び近接センサのいずれも、着陸装置のピンベアリングにおいて有効な測定装置として使用できない。
【０００５】
ショックアブソーバの内部に位置付けうる圧力センサも、有効な測定装置としては使用できない。何故なら、ショックアブソーバの内部の機械的構造構成によって、このような圧力センサを正しく設置することが不可能なためである。
【０００６】
これまで述べたことから、航空機が地上にあるかまだ飛行中かを確実に判断することが可能な測定装置を有するピンベアリングを提供することが望ましい。
【０００７】
そして、その解決手段は、ピンベアリング配置構造に位置付けられたひずみゲージの使用に見出されている。特許文献１により、ひずみゲージがピンベアリングの所定の領域にかかる一定のせん断力を検出できるように該ゲージをピンベアリング内に位置付けることが技術水準において知られている。しかしながら、この文献は、着地状態を示すためのその使用については全く言及していない。また、これらゲージの正確な位置付けは実際のところ非常に複雑であり、この文献では、地上荷重のテストにおける使用に焦点を合わせている。
【０００８】
航空機が早期に接地した時でも、トレーリングアームとピンベアリング配置構造とによって形成される組立体の角度が所定の地上荷重レベルまで全く回転しない場合の、航空機の着陸装置のピンベアリングに対する実装におけるひずみゲージの問題の一つは、それらのゲージが、航空機がすでに接地している状態の非常に低い閾値荷重レベルを検出するのに十分な感度を有する必要があるということである。従って、このような場合に正確に動作させるためには、ゲージを、より低い荷重を検出できるように位置付けなければならない。しかし、ここで問題になるのは、航空機がすでに接地している時に、該航空機が飛行中であるとゲージが示すおそれがあるということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第１１４７３８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ゲージをピンベアリング配置構造内のより高い荷重を検出できる位置に位置付けると、一定時間連続的にゲージに高い応力がかかることによってそれらゲージに強い疲労問題が生じるため、ゲージの寿命が短くなってしまう。また別の問題として、トレーリングアームのショックアブソーバに対する回転によって、ピン内のゲージの測定条件が非常に変化し易くなるということがある。
【００１１】
従って、上記問題に対する適切な解決手段を提供するために、ピンベアリング配置構造における測定素子の位置決めを決定するための方法、及び、ピンベアリング配置構造を使用した航空機の着地状態を示すための方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一目的は、航空機の着陸装置において荷重を測定するためのピンベアリング配置構造である。着陸装置は、航空機の車輪の少なくとも１つに接続されたトレーリングアームと、航空機に接続されたショックアブソーバとを備え、トレーリングアームはショックアブソーバに対して回転可能である。航空機が接地すると、航空機が受ける地上荷重が、トレーリングアームからショックアブソーバに伝達される。ピンベアリング配置構造は、所定の位置において少なくとも１つのひずみ測定素子を備え、トレーリングアームがとるショックアブソーバに対する角度の全範囲において、トレーリングアームにかかる荷重が第１閾値を超えると測定素子が少なくとも最小検出可能信号を与えるように、上記位置が選択される。この第１閾値は、航空機は接地したがトレーリングアームはまだショックアブソーバに対して回転し始めていないことを示す。
【００１３】
本発明のピンベアリング配置構造における上記所定の位置は、ひずみ測定素子が、トレーリングアームがとるショックアブソーバに対する角度がどのような値であっても、常に該ひずみ測定素子の動作範囲内の作用応力の最大値未満となるように選択される。また、該最大値は、ひずみ測定素子の疲労寿命が、航空機の運用寿命よりも長くなるような値である。
【００１４】
本発明の他の目的は、上述のようなピンベアリング配置構造を備える航空機の着陸装置である。
【００１５】
航空機の着地状態を示すための方法が本発明の他の目的であり、この方法は、少なくとも１つのひずみ測定素子が取り付けられたピンベアリング配置構造であって、トレーリングアームとショックアブソーバとを回転可能に接続するピンベアリング配置構造を使用する。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、ピンベアリング配置構造においてひずみ測定素子の位置を決めるための方法を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、上述のようなピンベアリング配置構造を備える着陸装置を備える航空機である。
【００１８】
本発明の他の目的は、上述のようなピンベアリング配置構造を備える航空機である。
【００１９】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面と関連する以下の詳細な説明から理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】本発明に係るピンベアリング配置構造を備える航空機の着陸装置を示す。
【図１ｂ】本発明に係るピンベアリング配置構造を備える航空機の着陸装置を示す。
【図２ａ】航空機が着陸する過程の異なる時点における、本発明に係る航空機の着陸装置のピンベアリング配置構造にかかる荷重を示す。
【図２ｂ】航空機が着陸する過程の異なる時点における、本発明に係る航空機の着陸装置のピンベアリング配置構造にかかる荷重を示す。
【図２ｃ】航空機が着陸する過程の異なる時点における、本発明に係る航空機の着陸装置のピンベアリング配置構造にかかる荷重を示す。
【図３】本発明に係る航空機の着陸装置のピンベアリング配置構造において、測定装置を位置決めするための最適な角度を示す。
【実施例】
【００２１】
本発明の好適な実施例を、航空機の着陸装置１との関連で説明する。航空機の着陸装置１は、航空機の車輪３の少なくとも１つに接続されたトレーリングアーム２と、航空機が接地した時に地上荷重からの運動エネルギーの大部分を分散するショックアブソーバ４とを備える。着陸装置１のトレーリングアーム２は、トレーリングアーム２に固定されるとともにトレーリングアーム２とショックアブソーバ４との間に位置するピンベアリング配置構造１０を備える。トレーリングアーム２は、ショックアブソーバ４に対して回転可能である。このピンベアリング配置構造１０は、航空機の車輪３からショックアブソーバ４に伝達された地上荷重の結果として生じる荷重１１を受け、ピンベアリング配置構造１０において荷重１１の大きさを測定して、航空機がすでに地上にあるか否かを判断することができる。
【００２２】
地上荷重から生じてショックアブソーバ４に伝達される荷重を測定するための最良の位置は、トレーリングアーム２とショックアブソーバ４との間に位置するピンベアリング配置構造１０の位置である。この位置において、地上荷重は、車輪３からショックアブソーバ４に伝達され、非定値で増幅される。この値は、着陸装置１の回転角度５に応じて決まり、この角度５は、トレーリングアーム２がとるショックアブソーバ４に対する角度である。
【００２３】
地上荷重２０が航空機の車輪３の１つ以上にかかると、この荷重２０の一部が、荷重１１としてピンベアリング配置構造１０を通じて伝達される。航空機の着陸装置１におけるピンベアリング配置構造１０の好適な実施例において、地上荷重２０が所定値に達するまで、トレーリングアーム２はショックアブソーバ４に対して回転しないため、トレーリングアーム２がとるショックアブソーバ４に対する角度５は一定の値を有する。これが起こると、トレーリングアーム２は、ショックアブソーバ４に対して回転し始め、そして、ピンベアリング配置構造１０にかかる荷重１１が、第２閾値を超える（図２ｂにおける荷重１１の値）。しかしながら、地上荷重２０が上記所定値未満で、ピンベアリング配置構造における荷重１１が上記所定の第２閾値未満（図２ａにおける荷重１１の値）の時でも、航空機はすでに接地している。従って、航空機がすでに接地していることを示す、ピンベアリング配置構造１０によって検出すべき荷重１１は、図２ｂのその第２閾値未満であり、設定される第１閾値よりも高い。
【００２４】
本発明に係るピンベアリング配置構造１０は、少なくとも１つのひずみ測定素子１２を備える。ひずみ測定素子１２によって、ピンベアリング配置構造１０にかかる荷重１１を、該ひずみ測定素子１２が受ける伸びに応じて測定することができる。従って、すでに述べたように、ひずみ測定素子１２は、第２閾値未満且つ第１閾値を超えるピンベアリング配置構造にかかる荷重１１を検出可能な感度を有して、航空機がすでに接地しているということを正確に示すことができるように、較正する必要がある。
【００２５】
ひずみ測定素子１２は、好ましくは、ホイートストンブリッジ配置構造を形成する４つ以上のゲージを有するひずみゲージブリッジであるが、単一のひずみゲージでも、あるいは複数の単一のゲージをブリッジと組み合わせたものでもよい。
【００２６】
本発明に係るピンベアリング配置構造１０において、ひずみ測定素子１２は、所定の位置に取り付けられる。これらの位置は、トレーリングアーム２がとるショックアブソーバ４に対する角度５がどのような値であってもひずみ測定素子１２が常に、該ひずみ測定素子１２の動作範囲内の作用応力の最大値未満となるように選択される。本発明の好適な実施例において、該最大値は、ひずみ測定素子１２の疲労寿命が、航空機の運用寿命よりも長くなるような値である。他の好適な実施例において、この最大値は、ひずみ測定素子１２の疲労寿命が、航空機の運用寿命の５倍よりも長くなるような値である。５倍の定義は、米国ＦＡＲの規定に従ってなされる。航空機の運用寿命は、少なくとも１０，０００フライト（軍用機の現在の基準）であり、これにより、ひずみ測定素子１２の測定サイクルは少なくとも１０００万（１０７）回となり、場合によってはその測定サイクルは８０００万（８×１０７）回となりうる。
【００２７】
トレーリングアーム２がショックアブソーバ４に対して回転し始めると、一定に維持されていた角度５が減少し始めるにつれて、ピンベアリング配置構造１０における荷重１１の大きさは増加し始める。図２ａ，２ｂ，及び２ｃにこの傾向を示す。この場合、ピンベアリング配置構造１０におけるひずみ測定素子１２にはより高い値の荷重１１がかかり、この値は回転角度５が減少するにつれて増加する。ひずみ測定素子１２における疲労の制約から、寿命のより長いひずみ測定素子１２を提供するためには、ピンベアリング１０にかかる荷重１１の最大値を制限する必要がある。
【００２８】
ひずみ測定素子１２は、典型的に３０年間と計算される航空機の寿命全体に亘って信頼できるとともに動作可能である必要がある。ひずみ測定素子１２は、非常に苛烈な動作条件下で動作する必要があり、制限荷重下で確実に故障せず、静的荷重１１がピンベアリング配置構造１０にかかった時に最小の感度、典型的には０．３ｍｖ／Ｖ／９０ＫＮの感度が得られなければならない。ひずみ測定素子１２に対する疲労荷重に関しては、航空機の総寿命において素子１２が疲労荷重によって故障しないことを確実にすべきである。さらに、素子１２は、−５４℃から＋８０℃まで変化する苛烈な温度条件下で動作可能である必要がある。
【００２９】
本発明の好適な実施例によれば、ひずみ測定素子１２の数は、少なくとも２つであり、これらの素子１２を、ピンベアリング配置構造１０において、互いに対して少なくとも９０°周方向に離間させる。別の好適な実施例では、ひずみ測定素子１２を、ピンベアリング配置構造１０の軸線１４を挟んで略直径方向に対向するように位置付ける。
【００３０】
ひずみ測定素子１２によって与えられる信号は、単独で又は他の信号と組み合わせて使用されて、本発明において説明しているもののようにピンベアリング配置構造１０を備える航空機の着地状態、又は、そのような航空機の飛行状態を示す。
【００３１】
本発明はまた、航空機の車輪３の少なくとも１つに接続されたトレーリングアーム２と、航空機に接続されたショックアブソーバ４とを回転可能に接続することによって、荷重１１がトレーリングアーム２からショックアブソーバ４に伝達されるようにしたピンベアリング配置構造１０を使用する航空機の着地状態を示すための方法を説明する。この方法は、
ａ）所定の位置においてピンベアリング配置構造１０に取り付けられた少なくとも１つのひずみ測定素子１２からの信号を取得する工程と、
ｂ）該信号を、単独で又は他の信号と組み合わせて使用して、当該航空機の着地状態又は飛行状態を示す工程と
を含む。
【００３２】
また、本発明に係る上記方法の工程ａ）は、
ａ１）所定の位置においてピンベアリング配置構造１０に取り付けられた少なくとも２つのひずみ測定素子１２からの抵抗型の信号を取得する工程と、
ａ２）上記抵抗型信号を、既存の航空機システムで解釈且つ使用可能な誘導型信号に調整処理する工程と
を含む。
【００３３】
さらに、本発明は、航空機の着陸装置１のピンベアリング配置構造１０において少なくとも１つのひずみ測定素子１２の位置を決定するための方法を説明する。この方法は、
ａ）信頼できるひずみ測定素子１２によって与えられる信号の最小検出可能値であって、ピンベアリング配置構造１０における荷重１１の第１閾値に対応している値を決定する工程と、
ｂ）ひずみ測定素子１２の疲労寿命が航空機の運用寿命よりも長くなるように、ひずみ測定素子１２の最大作用応力を決定する工程と、
ｃ）ａ）を超えるがｂ）未満の値を与えるひずみ測定素子１２の位置の最適範囲を決定するように、ピンベアリング配置構造１０によって伝達される荷重１１のモジュール及び方向におけるベクトルの全範囲に亘って、ひずみ測定素子１２の異なる位置を計算及び／又は試験する工程と
を含む。
【００３４】
好ましくは、工程ｃ）における最適範囲は、計算モデル、実験的測定、又はそれらの組み合わせによって得られる。
【００３５】
上記説明の結果、少なくとも２つのひずみ測定素子１２を備える本発明の好適な実施例において、ピンベアリング配置構造１０におけるひずみ測定素子１２の最適な位置決めが実現される。ひずみ測定素子１２は、ピンベアリング配置構造１０の領域１５に最適に位置付けられる。領域１５は、好ましくは、ひずみ測定素子１２がピンベアリング１０の軸線１４を挟んで略直径方向に対向するように位置するように（図３）、該軸線１４に対して角度１３を形成する。角度１３は、ショックアブソーバ４に進入する荷重方向に対して測定される。ひずみ測定素子１２の位置決めは、それらが、ピンベアリング配置構造１０において、互いに対して少なくとも９０°周方向に離間するようになされる。
【００３６】
ピンベアリング配置構造１０におけるひずみ測定素子１２の最適な位置を提供する角度１３は、ひずみ測定素子１２について述べた検討事項及び要件を実現するように、有限要素解析及び試験結果の両方によって決められる。
【００３７】
本発明の好適な実施例において、ひずみ測定素子１２を位置決めするための角度１３は、１０°〜２５°の値を有する。より好ましくは、角度１３の値は２０°である。
【００３８】
すでに述べたように、ピンベアリング配置構造１０におけるひずみ測定素子１２の位置を計算するために考慮すべき主な検討事項は以下のとおりである。
・ピンベアリング１０に作用する荷重１１によって、応力の非常に高い領域が形成される。この領域ではより信頼性の高い測定を行なうことができるため、素子１２は通常この領域に配置される。その理由は、ピンベアリング１０の材料が高い降伏応力限界を有し、ピンベアリング１０の設計が、このピンベアリング１０が高い応力レベルで動作するようになされるからである。
・その高応力作用値では、ひずみ測定素子の位置は明らかではない。何故なら、ひずみ測定素子１２は、少なくとも１０−７回の信頼性を得るためのその動作疲労範囲（一般的に３５０〜４００ＭＰａ）外で動作していると、航空機の着陸回数がまだ非常に少ないうちに故障しうるからである。
・ひずみ測定素子の位置は、所望の荷重検出レベル及び角度で検出可能信号を提供する必要があるが、ピンベアリング配置構造１０にかかる荷重１１が軸線１４周りを回転すると、この信号を弱めることができない。
・ひずみ測定素子１２の高応力作用値を考慮すると、それらは、正確に一体化させるために、ピンベアリング配置構造１０の既存の軸方向長さに対して適切な寸法を有している必要がある。
【００３９】
本発明を、好適な実施例との関連で十分に説明してきたが、その範囲は、これらの実施例によってではなく以下の特許請求の範囲の内容によって限定されるものとみなされ、その範囲内において変更を導入してもよいことは明らかである。
【図１ａ】
2013542111.tif 000003
【図１ｂ】
2013542111.tif 000004
【図２ａ】
2013542111.tif 000005
【図２ｂ】
2013542111.tif 000006
【図２ｃ】
2013542111.tif 000007
【図３】
2013542111.tif 000008
【国際調査報告】
2013542111.tif 000009
2013542111.tif 000010
2013542111.tif 000011
2013542111.tif 000012