(57)【要約】      （修正有）【課題】フライトコントロールアクチュエーターのフェールセーフ構造に関し、動力の引き継ぎを二次経路が一次経路から引き継いだことをパイロットに知らせるための検出法を提供する。【解決手段】フライトコントロールアクチュエーターの二次経路の先端連結の取付のための、フライトコントロールアクチュエーターの二次経路負荷を検出するための手段１４，１５を有している、または、前記手段を有するブッシュに関連付けられている、少なくとも１つの取付スクリュー１２の使用。【選択図】図３ａ
2008239146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次経路と、
前記一次経路の故障の際に前記一次経路の動力を引き継ぐように構成された二次経路と、
前記二次経路の負荷を検出するための手段とを備え、
前記一次経路は、スクリューを有し、前記スクリューの末端は、前記一次経路の連結部品によって構成されており、
前記二次経路は、前記スクリューを通り抜けるフェールセーフ動力引き継ぎ棒を有し、前記棒の末端は、雄型によって構成されており、前記雄型は、前記一次経路が動力を伝えている場合は機能的な間隔をおいて、前記二次経路の連結部品の雌型にはめ込まれており、前記棒を終了する前記雄型、および、前記連結部品の前記雌型は、球形または回転体であり、前記二次経路の先端連結は、前記連結部品と、航空機の取付ヨークと、ナットおよびボルトのタイプの取付手段とによって提供される、フライトコントロールアクチュエーターであって、
前記二次経路の負荷を検出するための前記手段は、前記二次経路の前記先端連結を行なう前記部品（８，１１，１２）の少なくとも１つにかかる動力を検出するように構成されており、且つ、前記二次経路に応力が加えられていることを検出するように構成されている少なくとも１つのセンサー（１４，１５，１７ａ，１７ｂ，２０）を有する
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
請求項１のアクチュエーターにおいて、
動力を検出するように構成されたセンサーは、前記二次経路の前記先端連結を行なう少なくとも１つの取付スクリュー（１２）上、および／または、前記取付スクリュー（１２）に取り付けられたブッシュ（１９）上に位置している
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項３】
請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
動力を検出するように構成されたセンサーは、１つ以上のひずみゲージ（１４，１５）を有している
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項４】
総合した請求項２および３に記載のアクチュエーターにおいて、
取付スクリューによって提供された窪みに、前記取付スクリューが収容されている前記二次経路の前記連結部品（８）のヨークの孔に対向して設けられた、少なくとも１つのひずみゲージブレード（１４，１５）を備え、
前記ヨークは、前記孔に、少なくともある負荷状態において前記ブレードに負荷をかけるように構成された突出した構成要素（１６）を有する
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に記載のアクチュエーターにおいて、
前記スクリューの周囲に均一に分散された少なくとも３つのひずみゲージブレード（１４，１５）を有している
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項６】
請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
動力を検出するように構成されたセンサーは、
前記二次経路の前記先端連結の前記取付スクリュー（１２）の振動を励起する手段（１７ａ）、および／または、前記取付スクリュー（１２）に取り付けられたブッシュと、
前記部品に前記のように生成された前記振動を読み取る手段（１７ｂ）と、
前記励起された部品の周波数応答における変化を検出するための処理手段とを有する
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項７】
請求項６に記載のアクチュエーターにおいて、
前記励起手段（１７ａ）および前記振動を読み取る前記手段（１７ｂ）は、圧電性タイプである
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項８】
請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
前記二次経路の前記連結部品（８）のヨークの少なくとも１つは、
前記取付スクリューに取り付けられた、または、取り付けられていない、変形可能なブッシュ（１９）と、
少なくとも１つの圧力センサー（２０）とを有する
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項９】
請求項８に記載のアクチュエーターにおいて、
前記変形可能なブッシュ（１９）は、
例えばシリコンオイルタイプの材料で満たされた覆いと、
シリコン架橋タイプの圧力センサー（２０）とを有する
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項１０】
請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
測定の冗長性または追加の測定を提供するために、前記二次経路の前記先端連結の取付を行なう１つ以上の前記部品上に位置する複数の検出手段（１７ａ，１７ｂ）を備えている
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項１１】
アクチュエーター連結の取付のための、
動力を検出するように構成されたセンサー（１４，１５，１７ａ，１７ｂ，２０）を形成している手段を備えた少なくとも１つの取付スクリュー（１２）、または、
前記手段を有する取付スクリューおよびブッシュを備えた組立部品
の使用方法。
【請求項１２】
フライトコントロールアクチュエーターの二次経路の先端連結の取付のための、
動力を検出するように構成されたセンサー（１４，１５，１７ａ，１７ｂ，２０）を形成している手段を備えた少なくとも１つの取付スクリュー（１２）、または、
前記手段を有する取付スクリューおよびブッシュを備えた組立部品
の使用方法。
【請求項１３】
前記請求項のいずれかに記載の使用方法において、
アクチュエーター連結部品の取付スクリューの代替としての、動力を検出するように構成されたセンサー（１４，１５，１７ａ，１７ｂ，２０）を形成している手段を備えた少なくとも１つの取付スクリュー（１２）の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライトコントロールアクチュエーターにおける動力の検出に関するものである。
【０００２】
特に、本発明は、航空機フライトコントロールアクチュエーターの二次経路による動力の引き継ぎの検出に関し、特に有利には、「トリマブル水平安定板アクチュエーター」（Trimmable Horizontal Stabiliser Actuator；ＴＨＳＡ）タイプのアクチュエーターに応用されるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
従来より、このようなアクチュエーターは、２つの機械的な経路を有し、一方が一次であり、他方が二次であり、二次経路は、一次経路が一旦故障したら動力を引き継ぐようになっていることが知られている。
【０００４】
一次経路における動作中は、力は空洞のボールまたはローラースクリューを介して通過する。この特徴を使用して、（「フェールセーフ」棒として知られている）安全棒を組み込む。安全棒は、その端部に溝が彫られており、機能的な間隔をおいてスクリューと接続されている。この構造は、（スクリュー自体の破損の際に、スクリューの構成要素の軸方向における分離を回避することにより）力の伝送と、組立部品の回転とに対して連続性を提供する。スクリューは、その端部の一方では、スクリューを航空機に接続する連結部品が末端をなしている（一次先端連結）。この端部が破損した場合、力はフェールセーフ棒によって引き継がれる。フェールセーフ棒の端部は、二次経路の連結部品の雌型に取り付けられた雄型（例えば球）である（二次先端連結）。この二次連結は、一次経路を支持するために使用される航空機連結部品とは異なる航空機連結部品によって航空機にそれ自体が接続されている。
【０００５】
「通常」動作において、一次経路が動力を伝えている場合、フェールセーフ棒の末端をなす雄型と二次経路の連結部品の雌型との間に機能的な間隔があり、したがって、二次航空機連結部品は、ＴＨＳＡの雌二次連結部品の重み以外の動力を支持しない。
【０００６】
一次経路が故障した場合、スクリューの末端をなす雄型が二次経路の連結部品の雌型に接触し、これにより、二次航空機取付ヨークによって動力が引き継がれることとなる。
【０００７】
例えば特許文献１または特許文献２により、二次経路による動力の引き継ぎの検索のための装置が既に知られている。
【０００８】
しかしながら、現在までに提案された解決法は、一般的に、異なる部品の動きまたは異なる部品間の距離の検出に基づいている。
【０００９】
二次経路負荷検出の信頼性をよりいっそう改善する解決法を提供できることが望ましい。
【００１０】
さらに、動きまたは距離検出センサーによる上述の解決法よりも簡単な一体化解決法を提供できることが望ましい。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８５８０３５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１５５７５８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、動力の引き継ぎを、特に二次経路が一次経路から引き継いだことをパイロットへ知らせるために検出するための解決法を提案することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、特に、この検出問題を簡単且つ効果的に解決することである。
【００１３】
本発明のさらなる他の目的は、たとえアクチュエーターが特に機械的、化学的、気候的、または電気的な性質の厳しい外部環境にさらされるのに適しているに違いないとしても、何らかの不測の検出を回避する解決法を提案することである。
【００１４】
本発明のさらなる他の目的は、一体化を簡単にする解決法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
より具体的には、本発明は、一次経路と、一次経路の故障の際に一次経路の動力を引き継ぐように構成された二次経路と、二次経路の負荷を検出するための手段とを備え、一次経路は、スクリューを有し、このスクリューでは一次経路の連結部品が末端をなしており、二次経路は、スクリューを通り抜けるフェールセーフ動力引き継ぎ棒を有し、この棒は、雄型によって終了されており、この雄型は、一次経路が動力を伝えている場合は機能的な間隔をおいて、二次経路の連結部品の雌型に取り付けられており、棒を終了する雄型および前記連結部品の雌型は、球形または回転体であり、二次経路の先端連結は、前記連結部品と、航空機の取付ヨークと、取付ナットおよび取付ボルトのタイプの手段とによって提供される、フライトコントロールアクチュエーターであって、二次経路の負荷を検出するための手段は、二次経路の先端連結を行なう部品の少なくとも１つにかかる動力を検出するように構成されており、且つ、二次経路に応力が加えられていることを検出するように構成されている少なくとも１つのセンサーを有するアクチュエーターを提案する。
【００１６】
このようにして、二次経路による動力の引き継ぎを明確にするため、二次経路の先端連結を行なう部品における応力を検出する。
【００１７】
このような解決法は、信頼でき、実施するのにあまり複雑ではないという利点を有している。
【００１８】
さらに、制限を意図するものではない一形態において、動力を検出するように構成されたセンサーは、前記二次経路の前記先端連結を行なう少なくとも１つの取付スクリュー上、および／または、取付スクリューに取り付けられたブッシュ上に位置している。なお、この解決法の１つの重要な利点は、既存の装置に本質的な補正を行なう必要なく（スクリュー、または、スクリュー／ブッシュ組立部品を変更すれば事実上充分であり）、特に、航空機およびアクチュエーターの取付ヨークを補正せずに、センサーを簡単に既存の装置に組み込めることである。
【００１９】
動力を検出するように構成されたセンサーは、１つ以上のひずみゲージを有していてもよく、これらゲージは、二次経路が負荷をかけられて動力を引き継いだ場合に生成される応力の影響により変形するように構成されている。
【００２０】
特に、それぞれ１８０°または１２０°でスクリューの外径に配置された少なくとも２つまたは３つのひずみゲージ膜が、スクリューが収容されている連結部品のヨークの孔に対向して設けられていてもよく、前記組立部品は、ヨークの孔に、少なくともある負荷状態において１つまたは複数の膜に負荷をかけるように構成された突出した構成要素を有するブッシュタイプの部品を備えている。
【００２１】
あるいは、膜は、少なくともある負荷状態において、１つまたは複数の膜に対して、ヨークによって接触させられるように構成された突出する構成要素を備えている。
【００２２】
組立プロセス中にスクリューにかかる締付回転動力によって膜に負荷がかからないように、バネユニットタイプの装置をスクリューに加えてもよい。
【００２３】
２つの装備されたスクリューを有するセットにおいては、測定の適合性を信頼できるものにするために、電子ユニットを用いて、１つまたは２つの信号を量的且つ相対的に処理できる。
【００２４】
他の代替の形態では、ひずみゲージ装置の替わりに、二次経路の先端連結の取付スクリューを振動によって励起するための手段、および／または、取付スクリューに取り付けられたブッシュと、このようにして生成された振動を読み取る手段と、励起された部品の周波数応答の変化を検出するための手段とが設けられている。
【００２５】
さらに、軸に取り付けられた、または、取り付けられていない変形可能なブッシュを有し、ひずみゲージ装置を置換するための少なくとも１つの圧力センサーを有する連結部品が備えられていてもよい。
【００２６】
本発明は、フライトコントロールアクチュエーターの二次経路の先端連結の取付のための、動力を検出するように構成されたセンサーを形成している手段を備えた少なくとも１つの取付スクリューの使用方法、または、前記手段を有する取付スクリューおよびブッシュからなる組立部品の使用も説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、単に例示的であり、非限定的であり、添付の図を参照して読むほうがよい以下の説明から明らかになるであろう。
【００２８】
−アクチュエーターの一般的な構造−
図１は、一次経路と二次経路とを有するフライトコントロールアクチュエーター１を概略的に示す。
【００２９】
アクチュエーター１は、可変水平航空機表面２の制御のための、例えばＴＨＳＡタイプのジャッキであってもよい。
【００３０】
アクチュエーター１は、空洞のスクリュー３を有する一次経路を備え、空洞のスクリュー３は、一方の端部において、自在継手システム４によって、航空機の構造物Ｓ１に接続されている。一次経路は、ナット５をさらに有し、ナット５はスクリュー３にはまり、スクリュー３に取り付けられており、制御される表面２に、例えば他の自在継手システム６によって接続されている。
【００３１】
フェールセーフ棒９は、空洞のスクリュー３の内側にある。この棒９では、球形の頭部７が末端をなしている。球形の頭部７は、機能的な間隔をおいて、二次経路の連結部品８の雌球形の型１０の内側に位置している。この連結部品８自体は、航空機の構造物Ｓ２に取り付けられている。
【００３２】
このアクチュエーターを、例えば液圧または電気によるモーターＭにより制御できる。モーターＭは、スクリュー３を回転駆動し、ナット５を並進駆動する。このために、ナット５は回転しないようにされている。したがって、ナット５の並進移動により、可変水平フライト表面２へ伝えようとする角度付け動作を制御する。
【００３３】
−二次先端連結の取付−
図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは、航空機の構造物Ｓ２における上部取付ヨーク１１に対する二次経路の連結部品８の取付を示す。
【００３４】
これらの図から分かるように、部品８は、ヨーク１１を間に挟む２つのヨークからなるスターラップである。２つの並列スクリュー１２が、部品８，１１のヨークを貫通しており、この組立部品は、スクリュー１２を一方の末端となる頭部１２ａと、スクリュー１２の他方の端部におけるネジ山に適合するネジ山を有するナット１３との間を締め付けることにより固定されている。
【００３５】
−負荷の検出−
動力を検出するように構成された検出手段は、二次経路による動力の引き継ぎを検出するために、スクリュー１２の少なくとも１つ、または、部品８の２つのヨークの少なくとも１つに配置されている。
【００３６】
図３ａおよび図３ｂは、連結部品８のヨークの１つに対向して、スクリュー１２の１つが、複数の切欠溝１４を有し、これら切欠溝１４に、柔軟なブレード１５、すなわち軸受ひずみゲージが取り付けられている解決法を示す。
【００３７】
これに関し、連結部品８の対応するヨークは、ある特定の数の突出したポンチ１６を備え、動力が二次経路および連結部品８だけで支持されている場合、ヨーク１１およびスクリュー１２は圧縮または牽引されて負荷がかけられ、ポンチ１６がスクリューに押し当たってひずみゲージブレード１５を変形させる。
【００３８】
ひずみゲージブレードは、例えば、スクリュー１２の周囲に均一に分散されていてもよい。ひずみゲージブレードは、全部で２つであり、スクリュー１２の任意の周囲において互いに対して正反対に、つまり１８０°で分散されていてもよい。ひずみゲージブレードは、全部で３つであって（スクリュー上において互いに対して１２０°で分散されていて）もよい。または、ひずみゲージブレードは、圧縮または牽引の力であってもよいだけでなく主な牽引／圧縮方向に対してある角度で方向付けられていている可能性のある力を検出できるように、数がより大きくてもよい。なお、特に、３つ以上のひずみゲージを有する構成により、負荷が起こる方向に関係なく負荷信号を取得できるようになる。
【００３９】
これに関し、ポンチ１６は、ひずみゲージブレードと同じように分散されている。
【００４０】
ひずみゲージブレードは、ひずみゲージが貼り付けられた、または、埋め込まれた、例えばステンレス鋼の薄片の形態の柔軟な部材であってもよい。
【００４１】
図４ａ、図４ｂおよび図５は、スクリュー１２の周囲に互いに対して１２０°で分散された膜タイプの３つのゲージ１５が設けられている他の実施形態を示す。この実施形態では、連結部品８のヨークは、ポンチを有していない。しかし、ヨークの孔において、ヨークとスクリューとの間に、リング２１が備えられており、リング２１は、ゲージ１５を形成する膜に対向する３つのボール２２を有している。
【００４２】
二次先端連結における力の検出のための他の解決法も考えられる。
【００４３】
特に、一変形例では、ひずみゲージブレードが、スクリューにではなく、スクリューとヨークおよび／またはナットとの間に挿入されたブッシュに一体化されていてもよい。
【００４４】
他の代替としては、膜が、少なくともある負荷状態において、１つまたは複数の膜に対して、ヨークによって接触させられるように構成された突出した構成要素を有していることである。
【００４５】
図６は、動力検出のためのさらに他の解決法を示す。
【００４６】
２つの圧電性ブレード１７ａ，１７ｂがスクリュー１２の一方に配置されているこの変形例では、ブレード１７ａを使用して、スクリュー１２をその１つまたは複数の共振周波数のあたりで振動させることにより励起する。ブレード１７ｂは、トランスデューサーの役割を果たし、スクリュー１２の振動を読み取る。
【００４７】
二次経路の先端連結に負荷がかかるかどうかに応じて、振動応答、および、特にスクリュー１２の共振周波数が変わるということが分かる。
【００４８】
ブレード１７ｂによって測定されたような周波数応答を処理することで、すなわち、スクリュー１２の共振周波数のあたりでのフィルタリングを例えばスクリュー１２に負荷がかかるかどうかに応じて実施することで、二次経路に負荷がかかっているかどうかを検出できようになる。
【００４９】
この処理は、例えばコンピュータ１８によって実施できる。コンピュータ１８は、これらフィルタリング操作を調節するために、他の外部パラメータ、特に温度をも考慮できる。
【００５０】
コンピュータ１８自体は、スイッチタイプの構成要素に接続されており、スイッチタイプの構成要素は、航空機フライトコントロールの故障を検出するための回路を開路または接地するために、コンピュータ１８を操作する。
【００５１】
一変形例では、圧電性ブレード１７ａ，１７ｂを、スクリューにではなく、スクリューとヨークおよび／またはナットとの間に挿入されたブッシュに一体化してもよい。
【００５２】
圧電性ブレードは、二次経路の先端連結に関与する他の部品（例えば、連結部品８またはヨーク１１など）にも位置していてもよい。
【００５３】
なお、直前に説明したタイプのひずみゲージ解決法により、１から数十キログラム程度の力の検出が依然として可能でありながら１から数十トンの力を支持するのに適している必要のある二次先端連結のアタッチメント組立部品が弱められないようになるという利点がある。
【００５４】
さらに、直前に説明した異なる変形例に加えて、図７に示すように、有利には、スクリュー１２に対応するナット２４と、それが締め付けている部品８のヨークとの間に、バネ組立部品またはバネユニット２３を挿入することもできる。このバネユニット２３を使用して、締付力を分散し、ゲージの負荷を組立時にスクリューにかかる締付回転動力から独立させる。したがって、組立条件に起因する誤検出の発生が回避される。
【００５５】
さらに他の変形例では、図８に示すように、連結部品８のヨークの１つに、シリコンを満たした覆いにより構成されるブッシュ１９を備えることができ、ブッシュ１９は、例えばシリコン架橋タイプの１つ以上の圧力センサー２０を含む。
【００５６】
二次経路の負荷中に、動力を支持するスクリュー１２は、ブッシュ１９に負荷をかける。その後、圧力変化が、リング１９に適したセンサー２０によって検出される。
【００５７】
多くの冗長性を有するシステムを有し、適切な場合には差動で動作するように、単独のスクリューもしくは２つのスクリュー１２のいずれか、または、実際にはヨーク１１もしくは連結部品８を備えること、そしてより一般的には、異なる検出手段によって行なわれる様々な測定を大いに増やすことも考えられる。
【００５８】
これに関し、図９は、前述の図において提案されたタイプのセンサーを有する２つの取付スクリュー１２を備えたある可能な組立部品を示す。
【００５９】
この組立部品において、スクリュー１２のセンサーは、（例えば図６を参照して既に説明されたコンピュータ１８を備えていてもよい）電子ユニット２５に接続されている。この電子ユニット２５は、ソース２６から供給される電力を受け取る。電子ユニット２５は、センサーからの測定に対して初期処理を行ない、航空機のコンピュータ２７へ、例えばデジタルの形態で、情報を送信する。
【００６０】
このユニット２５は、２つのスクリューにおける力センサーから受け取った信号に、例えば質的または量的な整合性試験を行なう。
【００６１】
上記のことから分かるように、直前に説明した解決法は、簡単で非常に信頼性があるという利点を有する。
【００６２】
さらに、取付スクリューまたは関連付けられたリングにおける動力を検出するように構成されたセンサーを用いた検出は、実施するのが非常に簡単だという利点を有する。
【００６３】
特に、センサーは、既存のアクチュエーターを本質的に補正する必要なく、既存のアクチュエーターに組み込むことができる。
【００６４】
なお、最後に、これらはゲージが取付スクリューによって支持されている解決法なので、取付スクリューは、既に稼動しているアクチュエーターに、特に装置改良の観点から簡単に組み込まれるという大きな利点を有している。なぜなら、そのことは、アクチュエーターの取付スクリューを、ゲージを取り付けたスクリューに交換するだけで達成できるからである。
【００６５】
最後に、ここでは、本発明を、フライトコントロールアクチュエーター、特にＴＨＳＡアクチュエーターの二次経路による動力の引き継ぎを検出する場合について説明してきた。
【００６６】
しかしながら、直前に説明したタイプの取付スクリューの使用は、どのような連結取付における動力の検出の観点においても広く応用されることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】アクチュエーターの原理を示す概略図である。
【図２ａ】二次経路の先端連結の取付を概略的に示す側面図である。
【図２ｂ】二次経路の先端連結の取付を概略的に示す側面図である。
【図２ｃ】二次経路の先端連結の取付を概略的に示す断面図である。
【図３ａ】図２ａから図２ｃに示したような、先端連結に関与する部品レベルに配置された検出手段の可能な一実施形態を示す図である。
【図３ｂ】図２ａから図２ｃに示したような、先端連結に関与する部品レベルに配置された検出手段の可能な一実施形態を示す図である。
【図４ａ】本発明の可能な他の実施形態を概略的に示す断面図である。
【図４ｂ】本発明の可能な他の実施形態を概略的に示す断面図である。
【図５】図４ａおよび図４ｂの実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図６】さらに他の可能な実施形態を概略的に示す断面図である。
【図７】さらに他の実施形態を示す図である。
【図８】さらに他の可能な変形例を示す図である。
【図９】最後に、電力供給ユニットと、前述の図を参照して説明したタイプの取り付けられた２つのスクリューに関連するセンサーが接続された処理ユニットとの構成を示す概略図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
2008239146.tif 000009
【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
2008239146.tif 000012
【図７】
2008239146.tif 000013
【図８】
2008239146.tif 000014
【図９】
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【外国語明細書】
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