(57)【要約】  第１の壁および第２の壁を有するボディと、ボディの端部から延在する少なくとも１つの付加構造と、第１の壁と第２の壁との間に位置決めされる少なくとも１つのアクチュエータとを含む装置を提供する。アクチュエータは、ボディの一部に結合される第１の端部と、付加構造の一部に結合される第２の端部とを含む。少なくとも１つの形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤは、アクチュエータの第１の端部および第２の端部に接続され、アクチュエータの第１の端部と第２の端部との間に延在する。ＳＭＡワイヤは、熱によって活性化されると制御可能に収縮するように適合され、それによって、この収縮は付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる。
2008519939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の壁および第２の壁を含むボディと、
前記ボディの端部から延在する少なくとも１つの付加構造と、
前記第１の壁と前記第２の壁との間に位置決めされる少なくとも１つのアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、活性化されると収縮するように適合されて、前記付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる少なくとも１つの形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤを備える、装置。
【請求項２】
前記付加構造は、前記第１の壁と前記第２の壁との間に可動に位置決めされる近位端を有する第１の外板と、近位端において前記第２の壁の端縁部分に結合される第２の外板とを備え、前記第１の外板の遠位端は前記第２の外板の遠位端に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２の外板の前記遠位端は固定して接続される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２の外板の前記遠位端は、リベット、溶接および拡散接合のうちの少なくとも１つを利用して固定して接続される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２の外板の前記遠位端は蝶番式に接続される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１の壁と前記第２の壁との間で前記第１の壁の内側に結合される固定された牽引ブラケットをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは、前記第１の壁と前記第２の壁との間で第１の外板の近位端から延在するタブに接続される摺動する牽引ブラケットをさらに備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ＳＭＡワイヤは、第１の端部において、前記固定された牽引ブラケットに結合され、第２の端部において、前記摺動する牽引ブラケットに結合されるため、前記ＳＭＡワイヤが収縮すると、前記摺動する牽引ブラケットおよび前記第１の外板は前記固定された牽引ブラケットの方に引張られて、前記付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ＳＭＡワイヤは、前記ＳＭＡワイヤを前記固定された牽引ブラケットおよび前記摺動する牽引ブラケットに結合するために、スエージ加工された取付具を前記第１および第２の端部に備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＳＭＡワイヤは、前記ボディの前記第１の壁および前記付加構造の接続された第１の外板に隣接して流れる空気の温度の増大によって活性化される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ＳＭＡワイヤは、前記空気のフローの温度の減少によって不活性化される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＳＭＡワイヤは、電流が前記ＳＭＡワイヤを通って流れるように前記ＳＭＡワイヤを電流源に接続することによって活性化される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＳＭＡワイヤは、前記電流がもはや前記ＳＭＡワイヤを通って流れないように前記ＳＭＡワイヤを前記電流源から切離すことによって不活性化される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、活性化されると前記電流がすべての前記ＳＭＡワイヤを通って流れるようにジャンパによって電気的に接続される複数のＳＭＡワイヤを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
第２の外板は、前記ＳＭＡワイヤが不活性化されると前記付加構造を前記第１の位置に戻すための付勢機器の役割を果たす、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ボディはジェットエンジンナセルを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記付加構造は、前記ナセルからの排気を前記ナセルに隣接して流れる周囲の空気と混ぜ合わせるように適合される排気混合タブを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
ジェットエンジンナセルノズルの端部から延在する排気混合構造の形状を変更するための方法であって、
少なくとも１つのアクチュエータの第１の端部を前記ナセルノズルに取付けることと、
前記アクチュエータの第２の端部を前記排気混合構造に取付けることと、
形状記憶合金（ＳＭＡ）テンドンが長手方向に収縮して、前記排気混合構造の一部を前記第１の端部の方に引張り、前記排気混合構造の前記形状を変更するように、前記アクチュエータの第１および第２の端部に接続される少なくとも１つのＳＭＡテンドンを活性化することとを備える、方法。
【請求項１９】
前記アクチュエータの前記第１の端部を前記ナセルノズルに取付けることは、ナセルの内壁と外壁との間で、前記ナセルノズルの前記内壁の内側にアクチュエータの固定された牽引ブラケットを結合することを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アクチュエータの第２の端部を前記ナセルに取付けることは、前記排気混合構造の内側外板の近位端から延在するタブにアクチュエータの摺動する牽引ブラケットを接続することを備え、前記内側外板は前記ナセルノズルの前記内壁と前記外壁との間に移動して位置決めされ、前記排気混合構造の外側外板の近位端は前記ナセルの前記外壁の端部部分に固定して結合され、前記内側外板の遠位端は前記外側外板の遠位端に接続される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＳＭＡテンドンを活性化することは、
前記ＳＭＡテンドンの第１の端部を前記固定された牽引ブラケットに結合することと、
前記ＳＭＡテンドンの第２の端部を前記摺動する牽引ブラケットに結合することと、
前記排気混合構造の前記形状が第１の形態から第２の形態に変更されるように長手方向に収縮し、前記摺動する牽引ブラケットおよび前記内側外板を前記固定された牽引ブラケットの方に引張るように前記ＳＭＡテンドンを活性化することとを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＳＭＡテンドンの前記第１の端部を前記固定された牽引ブラケットに結合することは、前記第１の端部に接続されるスエージ加工された取付具を前記固定された牽引ブラケット内に保持することを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＳＭＡテンドンの前記第２の端部を前記摺動する牽引ブラケットに結合することは
、前記第２の端部に接続されるスエージ加工された取付具を前記摺動する牽引ブラケット内に保持することを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記方法は、前記ＳＭＡテンドンを不活性化して、前記ＳＭＡテンドンを弛緩させ、前記排気混合構造の付勢構成要素が前記排気混合構造を第２の形態から第１の形態に戻すことができるようにすることをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
ＳＭＡテンドンを活性化することは、ナセルノズルの内壁および前記排気混合構造の内側外板に隣接して流れる前記ナセルノズルの排気の温度を増大させて、前記ＳＭＡテンドンを長手方向に収縮させ、前記排気混合構造の前記形状を前記第１の形態から前記第２の形態に変更させることを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＳＭＡテンドンを不活性化することは、前記ナセルノズルの外壁および前記排気混合構造の外側外板に隣接して流れる周囲の空気の温度を減少させて、前記ＳＭＡテンドンを弛緩させ、前記付勢構成要素が前記排気混合構造の前記形状を前記第１の形態に戻すことができるようにすることを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ＳＭＡテンドンを活性化することは、前記ＳＭＡテンドンを加熱するために電流が前記ＳＭＡテンドンを通って流れるように前記ＳＭＡテンドンを電流源に接続して、前記ＳＭＡテンドンを長手方向に収縮させ、前記排気混合構造の前記形状を前記第１の形態から前記第２の形態に変更させることを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＳＭＡテンドンを不活性化することは、前記ＳＭＡテンドンを前記電流源から切離して、前記ＳＭＡテンドンを弛緩させ、前記付勢構成要素が前記排気混合構造を前記第１の形態に戻すことができるようにすることを備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＳＭＡテンドンを不活性化することは、前記排気混合構造の外側外板を前記付勢構成要素として利用することを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
ナセルから出る排気のフローを制御可能に変更するように適合されるジェットエンジンナセルであって、
内壁および外壁を含むボディを有するナセルノズルと、
前記ボディの端部から延在する複数のフロー変更構造とを備え、各々のフロー変更構造は、前記内壁と前記外壁との間に可動に位置決めされる近位端を有する内側外板と、近位端において前記外壁の端縁部分に固定して結合される外側外板とを有し、前記内側外板の遠位端は前記外側外板の遠位端に接続され、前記ナセルはさらに、
前記内壁と前記外壁との間に位置決めされる複数のアクチュエータを備え、各々のフロー変更構造はそこに接続される複数のアクチュエータを有し、各々のアクチュエータは、
前記内壁の内側に結合される固定された牽引ブラケットと、
前記内側外板の前記近位端から延在するタブの内側に接続される摺動する牽引ブラケットと、
第１の端部において、前記固定された牽引ブラケットに結合され、第２の端部において、前記摺動する牽引ブラケットに結合される複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）ケーブルとを備え、前記ＳＭＡケーブルは活性化されると各々のそれぞれのＳＭＡケーブルの長手方向の中心線に沿って一次元に収縮するように適合され、前記収縮は前記摺動する牽引ブラケットおよび前記内側外板を前記固定された牽引ブラケットの方に引張り、各々のフロー変更構造を第１の位置から第２の位置に移動させる、ナセル。
【請求項３１】
前記内側外板および外側外板の前記遠位端は固定して接続される、請求項３０に記載のナセル。
【請求項３２】
第１および第２の外板の前記遠位端は蝶番式に接続される、請求項３０に記載のナセル。
【請求項３３】
各々のＳＭＡケーブルは、各々のＳＭＡケーブルを前記それぞれの固定された牽引ブラケットおよび前記それぞれの摺動する牽引ブラケットに結合するために、スエージ加工された取付具を前記第１および第２の端部に備える、請求項３０に記載のナセル。
【請求項３４】
各々のＳＭＡケーブルは電流源に接続され、それによって、各々のＳＭＡケーブルは、電流が前記ＳＭＡケーブルを通って流れるように前記電流源をオンにすることによって活性化される、請求項３０に記載のナセル。
【請求項３５】
各々のフロー変更構造の前記外側外板は、前記ＳＭＡケーブルが不活性化されると前記フロー変更構造を前記第１の位置に戻すための付勢構成要素の役割を果たすように適合される、請求項３０に記載のナセルノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、操作上の目的で形状または位置を変化させるように適合される構造に関する。より詳細には、この発明は、蝶番式構成要素を旋回可能に回転させるために電気式アクチュエータまたは油圧アクチュエータを使用することなく形状または位置を変更するよう構成される構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
さまざまな構造の設計の際に、嵩張る機械機器を使用することなく形状または位置を変化させることができる構造を有したいという要望が高まりつつある。たとえば、移動式プラットフォームの設計、たとえば航空機、自動車、電車および船において、移動式プラットフォームの動作中に形状または位置を変化させることができる構造を有したいという要望である。このような形状または位置の変化はしばしば、移動式プラットフォームが移動する期間全体を通じて変動する空気力学的必要性を満たすために望ましい。典型的には、このような動的な成形は、フラップ、スポイラー、補助翼、昇降舵、舵などの特定の制御構造を介して行なわれる。これらの構造は通常、蝶番で留められ、嵩張る電気式アクチュエータまたは油圧アクチュエータによって駆動される複雑な運動学的機構を利用して旋回可能に動かされる剛構造である。典型的には、このような運動学的機構およびアクチュエータは、構造の外面上にまたは構造の内部空洞内に位置する。
【０００３】
しかしながら、このような運動学的機構および運動学的機構を駆動するアクチュエータを内部にまたは外部に収容できない構造の形状または位置を動的に変更することがしばしば望ましい。たとえば、現在のジェット機では、ジェットエンジンによって発生するノイズの抑制を助けるために、典型的には「シェブロン」として業界で公知の構造が使用されてきた。シェブロンは従来、出ていくフローの流れの中に突出しかつ出ていくフローの流れと相互作用するようにジェットエンジンバイパスおよび／またはコアナセルの後縁に沿って配置される、固定された（すなわち、不動の）、三角形の、タブのような要素であった。ノイズを減衰させるためにシェブロンが有用であることは証明されてきたが、シェブロンは、エンジンによって発生するフローの流れと直接に相互作用するので、抗力および推力のロスも発生させる。その結果、ノイズの低減が関心事であるときにシェブロンをフローの流れの中に配備させ、次いで、抗力の低減が関心事であるときに非配備位置に戻すまたは移動させることが望ましいであろう。空気力学的必要性ならびにエンジンナセルおよびシェブロンに関連付けられる極端な動作条件のために、シェブロンを配備するのに必要とされるであろう運動学的機構および関連するアクチュエータは、ナセルおよびシェブロンの外面上に位置することができない。さらに、ナセル構造もシェブロン構造も、このような運動学的機構およびアクチュエータを収容するのに十分な内部空間をもたらさない。
【０００４】
したがって、複雑な運動学的機構なしにまたは嵩張るアクチュエータを使用することなく、移動式プラットフォーム制御構造などの構造の形状または位置を動的に変更するためのシステムおよび方法が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の簡単な概要
上の制約は、この発明の好ましい実施例に従って、複雑な運動学的機構なしにまたは嵩
張るアクチュエータを使用することなく構造の形状または位置を動的に変更するためのシステムおよび方法によって克服される。
【０００６】
１つの好ましい実施例では、第１の壁および第２の壁を有するボディと、ボディの端部から延在する少なくとも１つの付加構造と、第１の壁と第２の壁との間に位置決めされる少なくとも１つのアクチュエータとを含む装置を提供する。アクチュエータは、ボディの一部に結合される第１の端部と、付加構造の一部に結合される第２の端部とを含む。少なくとも１つの形状記憶合金（shape memory alloy）（ＳＭＡ）テンドンは、アクチュエータの第１の端部および第２の端部に接続され、アクチュエータの第１の端部と第２の端部との間に延在する。ＳＭＡテンドンは、熱によって活性化されると制御可能に収縮するように適合され、それによって、この収縮は付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる。
【０００７】
別の好ましい実施例では、ナセルから出るフローの流れを制御可能に変更するように適合されるジェットエンジンナセルを提供する。ナセルは、内壁および外壁を有するボディと、ボディの周方向の端部から延在する複数のフロー変更構造とを含む。フロー変更構造の各々は、ナセルボディの内壁と外壁との間に可動に位置決めされる近位端を有する内側外板を含む。さらに、フロー変更構造の各々は、近位端においてナセルボディの外壁の端縁部分に固定して結合される外側外板を含む。フロー変更構造の内側外板の遠位端は、フロー変更構造の外側外板の遠位端に接続される。ナセルはさらに、ナセルボディの内壁と外壁との間に位置決めされる複数のアクチュエータを含む。
【０００８】
アクチュエータの各々は、ナセルボディの内壁の内側に結合される、固定された牽引ブラケットを含む。さらに、各アクチュエータは、フロー変更構造の内側外板の近位端から延在するタブの内側に接続される、摺動する牽引ブラケットを含む。複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）ケーブルは、第１の端部において、固定された牽引ブラケットに結合され、第２の端部において、摺動する牽引ブラケットに結合される。活性化されると、ＳＭＡケーブルは各々のそれぞれのＳＭＡケーブルの長手方向の中心線に沿って一次元に収縮するように適合される。この収縮は、摺動する牽引ブラケットおよびフロー変更構造の内側外板を、固定された牽引ブラケットの方に引張る。これは各フロー変更構造を第１の位置、すなわち非配備位置から第２の位置、すなわち配備位置に移動させる。より詳細には、フロー変更構造の内側外板を、固定された牽引ブラケットの方に引張ることによって、フロー変更構造の形状を第１の形態から第２の形態に変更させる。
【０００９】
この発明の利用可能性のさらなる分野は、以下に与えられる詳細な説明から明白になるであろう。詳細な説明および具体的な例は、この発明の好ましい実施例を示すが、単に例示の目的で意図され、この発明の範囲を限定するように意図されるものではないことを理解すべきである。さらに、この発明の特徴、機能および利点は、この発明のさまざまな実施例において独立して達成されることができ、またはさらに他の実施例において組合せられてもよい。
【００１０】
この発明は、詳細な説明および添付の図面からより十分に理解されることになる。
対応する参照数字は、図面のいくつかの図全体を通して対応する部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
好ましい実施例の以下の説明は、実際は単に例示的なものであり、この発明、その用途または使用を決して限定するように意図されない。さらに、以下に記載される好ましい実施例によってもたらされる利点は実際は例示的なものであり、すべての好ましい実施例が同一の利点または同一の程度の利点をもたらすとは限らない。
【００１２】
図１は、この発明の好ましい実施例に従う、ジェットエンジンナセルとして示される例示的な構造１０を示す。構造１０ならびに関連付けられる特徴および構成要素は本明細書においてジェットエンジンナセルに関して記載されるが、この発明は形状、形態または位置を変化させるよう構成されるいずれの構造にも適用可能であり、本明細書におけるジェットエンジンナセルへの具体的な言及は単に例示的なものであることを理解すべきである。たとえば、この発明は、環境制御システムの空気フロー構造、自動車用燃料およびドライブチェーン構造、または移動式プラットフォーム用の制御構造、たとえばフラップ、スポイラー、補助翼、昇降舵および舵に適用可能であろう。
【００１３】
ナセル１０は、ジェットエンジン１４を格納し、当該技術分野においてコア排気ノズルとも称される第１のフローノズル１８を含む。第１のフローノズル１８は、エンジン１４のタービン（図示せず）からの排気フローをナセル１０の機尾端部の外に運ぶ。ナセル１０はさらに、エンジンバイパスファン（図示せず）からの排気フローをナセル１０の機尾端部から外へ向ける、当該技術分野においてバイパスファン排気ノズルとも称される第２のフローノズル２２を含む。プラグ２４はナセル１０内に配置される。好ましい実施例では、第２のフローノズル２２は、メインボディ２６と、複数の付加構造２８とを含む。付加構造２８は、メインボディ２６の周方向のリップエリア３０、すなわち端部部分から延在するように配備可能である。当該技術分野において「シェブロン」と通常称される付加構造２８は、排気フローを変更するために第２のフローノズル２２から出るフローの流れ、すなわちバイパスファン排気フローの中に延在する。したがって、付加構造２８も本明細書において排気混合構造および／またはフロー変更構造と称されてもよい。排気フローを変更することによって、付加構造２８は、ナセル１０および付加構造２８に隣接して流れる周囲の空気と排気フローとの混ざり合いを作り出す。排気フローおよび周囲の空気のフローを混ぜ合わせることによって、エンジン１４によって発生するノイズが減衰される。
【００１４】
図２を参照して、ナセルの第２のフローノズルのボディ２６のリップエリア３０に取付けられた付加構造２８のうちの１つを有するナセルの第２のフローノズルのボディ２６の一部が示される。より具体的には、各々の付加構造２８は、内側外板３４と外側外板３８とを含む。好ましくは、付加構造の外側外板は、アルミニウムまたは炭素繊維などのジェットエンジンナセルの構成に好適な任意の金属材料または複合材料から構築される。第２のフローノズルのメインボディ２６は、空洞または空隙５０によって分離される内壁４２および外壁４６を含む。付加構造の内側外板３４の近位端５４は、空洞５０内でボディの内壁４２と外壁４６との間に可動に位置決めされる。付加構造の外側外板３８の近位端５８は、ボディの外壁４６のリップ部分３０に固定して結合される。付加構造の内側外板３４の遠位端部分６２は、付加構造の外側外板３８の遠位端部分６６に連結される。遠位端部分６２および６６は、ねじ、リベット、溶接または拡散接合などの任意の好適な留め手段を使用してともに連結されることができる。
【００１５】
ここで図３および図４を参照して、複数のアクチュエータ７０が、空洞５０内に位置し、付加構造２８および第２のフローノズル２２のメインボディ２６に取付けられる。各々の付加構造２８は、そこに取付けられる少なくとも１つのアクチュエータ７０、好ましくは複数のアクチュエータ７０を有する。より具体的には、各々のアクチュエータ７０は、メインボディの内壁４２の内側、すなわち空洞５０に隣接しかつ空洞５０に面する側に付着された、固定された牽引ブラケット７４を含む。固定された牽引ブラケットは、任意の好適な留め手段、たとえばリベットを使用して、溶接によって、または他の好適な固定手段によって、内壁４２の内側に固定して取付けられることができる。
【００１６】
各々のアクチュエータはさらに、付加構造の内側外板３４の近位端５４から延在するタ
ブ８２の内側に付着された、摺動する牽引ブラケット７８を含む。したがって、２つ以上のアクチュエータ７０が各々の付加構造の内側外板３４に付着される場合、各々の摺動するブラケット７８が別個の独立したタブ８２に付着されるように各々の内側外板３４は複数のタブ８２を含むであろう。
【００１７】
さらに、各々のアクチュエータ７０は、固定された牽引ブラケット７４および摺動する牽引ブラケット７８に接続され、固定された牽引ブラケット７４と摺動する牽引ブラケット７８との間に延在する少なくとも１つの形状記憶合金（ＳＭＡ）テンドン８６を含む。好ましい実施例では、各々のアクチュエータは複数のＳＭＡテンドン８６を含む。利用されるアクチュエータ７０およびＳＭＡテンドン８６の数は、特定の用途、たとえば、付加構造の上部外板の撓みの所望の量およびＳＭＡテンドンが活性化されると発生する力の所望の量に基づいている。好ましい形態では、ＳＭＡテンドン８６は、任意の好適なＳＭＡ金属、たとえばＮＩＴＩＮＯＬ．ＲＴＭ形状記憶合金などのニッケルチタン合金から構築されるワイヤまたはケーブルである。しかしながら、ＳＭＡテンドン８６は、活性化される、すなわち加熱されると各ＳＭＡテンドン８６がそれぞれのＳＭＡテンドン８６の長手方向の中心線または軸Ｘに沿って一次元の方向に収縮するように好適な任意の形態を有し得るであろう。たとえば、ＳＭＡテンドン８６は、ＳＭＡ金属からなる長く狭い平坦なストリップであり得るだろう。
【００１８】
ここで図５も参照して、各々のＳＭＡテンドン８６は、第１の端部９０において、固定された牽引ブラケット７４に結合され、第２の端部９４において、摺動する牽引ブラケット７８に結合される。上述のように、各々のＳＭＡテンドン８６は、熱によって活性化されると長手方向の中心線Ｘに沿って一次元に収縮するよう構成される。ＳＭＡテンドン８６の収縮は、摺動する牽引ブラケット７８および摺動する牽引ブラケット７８に接続される付加構造の内側外板３４を、固定された牽引ブラケット７４の方に引張る。すなわち、付加構造の内側外板３４の近位端５４は空洞５０の中にさらに引張られる。付加構造２８の内側外板３４および外側外板３８がそのそれぞれの遠位端部分６２および６６においてともに連結または結合されているので、内側外板４２が空洞５０の中にさらに引張られると、外側外板３８はナセルの第１のフローノズル１８の方に下方に曲げられるまたは湾曲される。このように、内側外板３４は、空洞５０の中に摺動し、基本的には平坦なままである。しかしながら、外側外板３８は第２のフローノズル２２のリップエリア３０に固定されており、したがって、付加構造の外側外板の遠位端部分６６が下方に引張られ、付加構造２８を排気フローの中に撓ませる。すなわち、ＳＭＡテンドン８６の収縮によって、付加構造２８が第１の位置から、第２のフローノズル２２からの排気フローの中に突出する第２の位置に移動するように付加構造２８を配備させる。より具体的には、ＳＭＡテンドン８６の収縮によって、第１の形態から第２の形態に形状を変化させることによって付加構造２８を配備させる。配備されると、付加構造２８は排気フローの中に延在し、それによって排気フローを変更し、外壁４６の外側に隣接して流れる周囲の空気と排気フローを混ぜ合わせる。
【００１９】
したがって、加熱されると、ＳＭＡテンドン８６は一次元の線形の方向に収縮し、それによって、第２のフローノズル２２から出る排ガスのフロー経路の中に少なくとも部分的に付加構造２８を延在（すなわち、「配備」）させる。好ましい実施例では、すべての付加構造２８が、上述のように、実質的に一斉の態様で、実質的に同時に配備されるように付加構造２８はすべて包括的に制御される。したがって、付加構造２８が配備されると、すべての付加構造は全体として、周辺で収縮した状態に変化する。代替的には、付加構造２８を互いに独立して、異なるときにおよび／または配備のさまざまな程度に配備されるように調整し得るように各々の付加構造２８は独立して制御されることができるであろう。すなわち、いくつかの付加構造２８は他の付加構造２８よりもさらに排気フローの中に配備され得るであろう。
【００２０】
ＳＭＡテンドン８６は、固定された牽引ブラケット７４と摺動する牽引ブラケット７８との間に固定されると、予め定められた長さを有する。ＳＭＡテンドン８６が加熱されていないときには、付加構造の外側外板３８の弾性係数はＳＭＡテンドン８６の弾性係数よりも大きいため、固定された牽引ブラケット７４と摺動する牽引ブラケット７８との間でＳＭＡテンドン８６はピンと張った状態に保持される。これは、ＳＭＡテンドン８６の「マルテンサイト」状態（すなわち、「冷たい」状態）とも称され得る。上述のように、ＳＭＡテンドン８６は熱によって活性化される。
【００２１】
ＳＭＡテンドン８６が熱を経験すると、ＳＭＡテンドン８６の弾性係数は大幅に増大する。すなわち、これはその「オーステナイト」状態としても公知である。弾性係数の増大によって、ＳＭＡテンドン８６は収縮し、すなわち長さが短くなり、これは次に付加構造２８を配備させる、すなわち排ガスフローの中に湾曲または変形させる。加熱された状態では、ＳＭＡテンドン８６の弾性係数は付加構造の外側外板３８の弾性係数に打勝ち、したがって、付加構造２８を配備させる。一旦熱源が除去されると、ＳＭＡテンドン８６が冷えるにつれて外側外板３８の弾性係数は次第にＳＭＡテンドン８６の弾性係数に打勝つ。これは事実上ＳＭＡテンドン８６をその元の長さに戻すように「引張り」、付加構造２８をその非配備位置に戻す。このように、好ましい実施例では、各々の付加構造２８の外側外板３８は、各々の付加構造２８をその非配備位置に戻すための付勢機器、すなわち「伸縮ばね」の役割を果たす。非配備位置とは、付加構造が排気フロー経路に隣接して位置決めされ、排気フロー経路の中に延在するようにＳＭＡテンドン８６の収縮によって変形されていないときであることを理解すべきである。
【００２２】
一実現例では、付加構造の外側外板３８は、ＮＩＴＩＮＯＬ．ＲＴＭ形状記憶合金などの形状記憶合金から構築される。超弾性合金を利用する利点は、超弾性合金が非常に耐食性があり、排ガスフローに隣接して経験される過酷な環境に理想的に適していることである。超弾性合金は変形された形状に必要な大量の歪みを吸収できることも非常に重要である。
【００２３】
好ましい実施例では、ＳＭＡテンドン８６は、制御可能な電流源（図示せず）に接続される電気ワイヤ９８の対にＳＭＡテンドン８６を接続することによって加熱される。ＳＭＡテンドン８６を加熱するために電流源がオンにされ、そのため電流がワイヤ９８を通ってＳＭＡテンドン８６に流れる。ＳＭＡテンドン８６の電気抵抗によってＳＭＡテンドン８６に熱を発生させ、これによって、次に、ＳＭＡテンドン８６の弾性係数を大幅に増大させる。上述のように、弾性係数の増大によってＳＭＡテンドン８６は収縮し、付加構造２８を排ガスフローの中に配備させる。付加構造２８がもはや配備されないことが望ましいときには、電流源はオフにされる。これによって、ＳＭＡテンドン８６は冷えることが可能であるため、付加構造の外側外板３８の弾性係数は次第にＳＭＡテンドン８６の弾性係数に打勝ち、それによって付加構造２８をその非配備位置に戻す。
【００２４】
代替的な好ましい実施例では、ＳＭＡテンドン８６は、第２の排ガスフローノズル２２からの排ガスを使用して加熱される。実際の動作時には、第２のフローノズル２２から出る排ガスによってもたらされる熱の温度は典型的には、ＳＭＡテンドン８６の必要な収縮を引起すのに十分である（約華氏１３０度）。変形の実際の程度は、使用される特定のタイプの形状記憶合金、およびＳＭＡテンドン８６のゲージまたは直径に応じて大幅に異なる可能性がある。構造１０がジェットエンジンナセルである例示的な実施例では、航空機がその巡航高度に到達すると、周囲温度の大幅な降下は事実上、ＳＭＡテンドン８６を冷却するように働く。ＳＭＡテンドン８６の冷却によって、付加構造の外側外板３８はＳＭＡテンドン８６を引伸ばして、活性化されていない長さに戻すことができ、付加構造２８はその非配備位置に戻ることができる。
【００２５】
ここで具体的に図５を参照して、アクチュエータ７０の分解図がこの発明の好ましい実施例に従って示される。固定された牽引ブラケット７４は、ベース１０２と、固定された牽引ブラケットのベース１０２の槽１０８内に収まる保持装置１０６とを含む。好ましい実施例では、ベース１０２はステンレス鋼などの金属から構築される。保持装置１０６は、電気絶縁層をもたらすためにアセタールなどのポリマーから構築される。代替的には、保持装置１０６はセラミック材料から構築される。各々のＳＭＡテンドン８６の第１の端部９０は、保持装置１０６によって保持される。第１の端部９０は任意の好適な態様で保持されることができ、たとえば第１の端部９０はねじで留められるか、リベットで留められるか、溶接されるか、またはそうでなければ保持装置１０６に接合され得る。好ましい実施例では、図５に示されるように、スエージ加工された取付具１１０が各々のＳＭＡテンドン８６の第１の端部９０上に押込まれる。スエージ加工された取付具１１０は次いで、示されるように、保持装置１０６内に保持される。一旦ＳＭＡテンドン８６が保持装置１０６によって保持され、保持装置１０６が槽１０８内に置かれると、カバー１１２が留め具１１４を使用してベース１０２に留められる。好ましくは、カバー１１２は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはテフロン（登録商標）などのポリマーから構築される。留め具１１４は、ねじ、リベットまたはナットおよびボルトなどの任意の好適な留め具であり得る。
【００２６】
同様に、摺動する牽引ブラケット７８は、ベース１１８と、摺動する牽引ブラケットのベース１１８の槽１２６内に収まる保持装置１２２とを含む。好ましい実施例では、ベース１１８はステンレス鋼などの金属から構築される。保持装置１２２は、電気絶縁層をもたらすためにアセタールなどのポリマーから構築される。各々のＳＭＡテンドン８６の第２の端部９４は、保持装置１２２によって保持される。第２の端部９４は任意の好適な態様で保持されることができ、たとえば第２の端部９４はねじで留められるか、リベットで留められるか、溶接されるか、またはそうでなければ保持装置１２２に接合され得る。好ましい実施例では、図５に示されるように、スエージ加工された取付具１２８が各々のＳＭＡテンドン８６の第２の端部９４上に押込まれる。スエージ加工された取付具１２８は次いで、示されるように、保持装置１２２内に保持される。一旦ＳＭＡテンドン８６が保持装置１２２によって保持され、保持装置１２２が槽１２６内に置かれると、カバー１３０が留め具１３４を使用してベース１１８に留められる。好ましくは、カバー１３０は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはテフロン（登録商標）などのポリマーから構築される。留め具１３４は、ねじ、リベットまたはナットおよびボルトなどの任意の好適な留め具であり得る。
【００２７】
さらに、電流源を利用してＳＭＡテンドン８６が加熱される実施例では、ワイヤ９８の一方はあるＳＭＡテンドン８６の第１の端部に接続され、他方のワイヤ９８は同一のアクチュエータ７０内の別個のＳＭＡテンドン８６の第１の端部に接続される。ワイヤ９８に接続された２つのＳＭＡテンドン８６および同一のアクチュエータ７０内の他のＳＭＡテンドン８６は、ジャンパ１３８を使用してともに電気的に結合される。したがって、電流源によって与えられる電流は、アクチュエータ７０に含まれる各々のＳＭＡテンドン８６を通って伝わることになり、それによって、上述のように各々のＳＭＡテンドン８６を活性化させる。アクチュエータ７０がＳＭＡテンドン８６を１つしか含まない場合には、ワイヤ９８の一方はＳＭＡテンドン８６の第１の端部９０に接続され、他方のワイヤ９８はＳＭＡテンドン８６の対向する第２の端部９４に接続されるであろう。
【００２８】
ここで図６を参照して、メインボディ２６の外壁４６および付加構造２８の外側外板３８が除去された状態の、図２に示されるナセルの第２のノズルのメインボディ２６および付加構造２８の一部の部分図が示される。アクチュエータガイド板１４２は、ねじ、リベット、溶接または拡散接合などの任意の好適な留め手段を使用してメインボディの内壁４
２に付着される。アクチュエータガイド板１４２は、ＳＭＡテンドン８６が活性化されると摺動する牽引ブラケット７８を誘導するように適合されるガイド溝１４６を含む。アクチュエータ７０は、ガイド溝１４６内に「滑り嵌め」の態様で位置決めされ、収められる。これによって、摺動する牽引ブラケット７８は、固定された牽引ブラケットの方に実質的に直線状に付加構造の内側外板３４が移動されるように摺動する牽引ブラケット７８の動きを誘導しながら固定された牽引ブラケット７４の方に摺動できる。したがって、摺動する牽引ブラケット７８はその動きを変えることができず、付加構造２８は正確におよび一貫して配備される。
【００２９】
図７は、蝶番機器１５０を使用してそれぞれの遠位部分６２および６６に連結された付加構造の内側外板３４ならびに外側外板３８を示す。上述のように、付加構造の内側外板３４の遠位端部分６２および外側外板３８の遠位端部分６６はともに連結される。したがって、アクチュエータ７０が活性化されると、内側外板３４は空洞５０の中にさらに引張られ、これは外側外板３８を下方に曲げるまたは湾曲させ、より詳細には、付加構造２８を配備させる。好ましい実施例では、遠位部分６２および６６は蝶番機器１５０を介して蝶番式に結合される。蝶番機器１５０は、ナセルの第２のノズルのメインボディ２２の、図２に示される機尾端縁１５２に実質的に平行な線Ｙに沿って旋回する任意の好適な蝶番式機器であり得る。
【００３０】
図８を参照して、構造１０がジェットエンジンナセルである例示的な実施例のさらなる説明で、第１のフローノズル１８が複数の付加構造１５４を含む別の好ましい実施例について説明する。付加構造１５４は第１のフローノズル１８のリップエリア１５８から延在する。上述のＳＭＡアクチュエータ７０と実質的に同一のＳＭＡアクチュエータ（図示せず）が、ナセルの第２のノズル２２に関して上述したのと同一の態様で付加構造１５４に取付けられる。したがって、付加構造１５４および関連付けられるＳＭＡアクチュエータおよび付加構造１５４を配備するために利用されるＳＭＡテンドン（図示せず）は、図１〜図７を参照して上述した付加構造１５４および関連付けられるＳＭＡアクチュエータ７０およびＳＭＡテンドン８６と形態および機能の点で基本的に同じである。
【００３１】
しかしながら、付加構造１５４は、コア排気、すなわちタービン排気の、周囲の空気および／またはバイパスファン排気との混合を増加させるように配備する。したがって、付加構造１５４はチタンなどの高温材料から構築される。したがって、付加構造２８に関するこの発明の上の説明は付加構造１５４に関して繰返されないが、付加構造１５４は付加構造２８に関して上述したのと基本的に同一の態様でＳＭＡアクチュエータおよびテンドンを利用して配備されることを理解すべきである。さらに、図１〜図７および上に示した関連する説明は、付加構造１５４が第１のフローノズル１８に関連付けられるのに対して、付加構造２８が第２のフローノズル２２に関連付けられることを理解した上で、付加構造２８および１５４の両方に関してこの発明を説明するために使用され得ることを理解すべきである。
【００３２】
このように、本明細書に記載される好ましい実施例は、第１の壁および第２の壁を有するボディと、ボディの端部から延在する少なくとも１つの付加構造とを含む構造を提供する。少なくとも１つのＳＭＡアクチュエータは、第１の壁と第２の壁との間に位置決めされる。ＳＭＡアクチュエータは、ボディの一部に結合される第１の端部と、付加構造の一部に結合される第２の端部とを含む。少なくとも１つのＳＭＡテンドンは、ＳＭＡアクチュエータの第１の端部および第２の端部に接続され、ＳＭＡアクチュエータの第１の端部と第２の端部との間に延在する。ＳＭＡテンドンは熱によって活性化されると制御可能に収縮するように適合されて、付加構造を第１の位置または形態から第２の位置または形態に移動させる。したがって、付加構造の形状または位置は、過度の空間を占めかつ相当なコストおよび重量を加える複雑な運動学的機構なしにまたは嵩張るアクチュエータを使用
することなく動的に変更される。
【００３３】
この発明の幅広い教示がさまざまな形態で実現され得ることを当業者はここで先の説明から認識できる。したがって、この発明はその特定の例に関連して記載されてきたが、図面、明細書および特許請求の範囲を検討すると他の修正例が当業者に明白になるので、この発明の真の範囲はそのように限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ナセルの第２のフローノズルの周方向の後縁リップ部分に沿って、ナセルがこの発明の複数の付加構造を組入れる、航空機のジェットエンジンを格納するためのナセルの略側面図である。
【図２】この発明の好ましい実施例に従って、リップ部分に取付けられた複数の付加構造のうちの１つを有する、図１に示されるナセルの第２のノズルのメインボディの一部の等大図である。
【図３】この発明の好ましい実施例に従って、少なくとも１つのアクチュエータを示すために外側外板のセクションを切り取った、図１に示される複数の付加構造のうちの１つの等大図である。
【図４】図３に示されるアクチュエータの等大図である。
【図５】図４に示されるアクチュエータの分解図である。
【図６】この発明の好ましい実施例に従って、アクチュエータガイドを示すためにメインボディの外壁および付加構造の外側外板が除去された、図２に示されるナセルの第２のノズルのメインボディおよび付加構造の一部の部分図である。
【図７】遠位端が蝶番機器を利用して連結される、付加構造の内側外板および外側外板の遠位端の代替的な好ましい実施例の図である。
【図８】この発明の別の好ましい実施例に従う、図１に示されるナセルの略側面図である。
【図１】
2008519939.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月12日(2007.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の壁および第２の壁を含むボディと、
前記ボディの端部から延在する少なくとも１つの付加構造と、
前記第１の壁と前記第２の壁との間に位置決めされる少なくとも１つのアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、活性化されると収縮するように適合されて、前記付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる少なくとも１つの形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤを備える、装置。
【請求項２】
前記付加構造は、前記第１の壁と前記第２の壁との間に可動に位置決めされる近位端を有する第１の外板と、近位端において前記第２の壁の端縁部分に結合される第２の外板とを備え、前記第１の外板の遠位端は前記第２の外板の遠位端に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２の外板の前記遠位端は固定して接続される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２の外板の前記遠位端は蝶番式に接続される、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、前記第１の壁と前記第２の壁との間で前記第１の壁の内側に結合される固定された牽引ブラケットをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１の壁と前記第２の壁との間で第１の外板の近位端から延在するタブに接続される摺動する牽引ブラケットをさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ＳＭＡワイヤは、第１の端部において、前記固定された牽引ブラケットに結合され、第２の端部において、前記摺動する牽引ブラケットに結合されるため、前記ＳＭＡワイ
ヤが収縮すると、前記摺動する牽引ブラケットおよび前記第１の外板は前記固定された牽引ブラケットの方に引張られて、前記付加構造を第１の位置から第２の位置に移動させる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ＳＭＡワイヤは、前記ボディの前記第１の壁および前記付加構造の接続された第１の外板に隣接して流れる空気の温度の増大によって活性化される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ＳＭＡワイヤは、電流が前記ＳＭＡワイヤを通って流れるように前記ＳＭＡワイヤを電流源に接続することによって活性化される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ボディはジェットエンジンナセルを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記付加構造は、前記ナセルからの排気を前記ナセルに隣接して流れる周囲の空気と混ぜ合わせるように適合される排気混合タブを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ジェットエンジンナセルノズルの端部から延在する排気混合構造の形状を変更するための方法であって、
少なくとも１つのアクチュエータの第１の端部を前記ナセルノズルに取付けることと、
前記アクチュエータの第２の端部を前記排気混合構造に取付けることと、
形状記憶合金（ＳＭＡ）テンドンが長手方向に収縮して、前記排気混合構造の一部を前記第１の端部の方に引張り、前記排気混合構造の前記形状を変更するように、前記アクチュエータの第１および第２の端部に接続される少なくとも１つのＳＭＡテンドンを活性化することとを備える、方法。
【請求項１３】
前記アクチュエータの前記第１の端部を前記ナセルノズルに取付けることは、ナセルの内壁と外壁との間で、前記ナセルノズルの前記内壁の内側にアクチュエータの固定された牽引ブラケットを結合することを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アクチュエータの第２の端部を前記ナセルに取付けることは、前記排気混合構造の内側外板の近位端から延在するタブにアクチュエータの摺動する牽引ブラケットを接続することを備え、前記内側外板は前記ナセルノズルの前記内壁と前記外壁との間に移動して位置決めされ、前記排気混合構造の外側外板の近位端は前記ナセルの前記外壁の端部部分に固定して結合され、前記内側外板の遠位端は前記外側外板の遠位端に接続される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＳＭＡテンドンを活性化することは、
前記ＳＭＡテンドンの第１の端部を前記固定された牽引ブラケットに結合することと、
前記ＳＭＡテンドンの第２の端部を前記摺動する牽引ブラケットに結合することと、
前記排気混合構造の前記形状が第１の形態から第２の形態に変更されるように長手方向に収縮し、前記摺動する牽引ブラケットおよび前記内側外板を前記固定された牽引ブラケットの方に引張るように前記ＳＭＡテンドンを活性化することとを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記ＳＭＡテンドンを不活性化して、前記ＳＭＡテンドンを弛緩させ、前記排気混合構造の付勢構成要素が前記排気混合構造を第２の形態から第１の形態に戻すことができるようにすることをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2008519939.tif 000011
2008519939.tif 000012
2008519939.tif 000013