(57)【要約】      （修正有）【課題】主駆動軸に破損が発生したことを即座に検出することができる水平尾翼駆動装置を提供する。【解決手段】ボールネジが外周に形成された筒状の主駆動軸と、主駆動軸に挿設された副駆動軸を有する。副駆動軸が主駆動軸の一端でスプラインにより結合され、他端の主駆動軸の駆動力入力側に副駆動軸とスプラインにより結合されたリングを設置する。主駆動軸とリングの互いに対向する面に設けられた円錐状凹穴にはめ込まれたボールから構成されるとともに主駆動軸が破損した場合に主駆動軸の回転運動によりリングを軸方向に変位させる変位機構と、リングの軸方向変位を検出する検出器を備える。【選択図】図１
0003179954.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ボールネジが外周に形成された筒状の主駆動軸と、前記主駆動軸にボールを介して螺合するナットと、前記主駆動軸に挿設されるとともに前記主駆動軸と一体で回転する副駆動軸を有し、前記主駆動軸の回転により前記ナットが直線運動をすることにより航空機の水平尾翼を駆動する水平尾翼駆動装置において、
前記副駆動軸が前記主駆動軸の一端でスプラインにより結合され、他端の前記主駆動軸の駆動力入力側で前記主駆動軸とトルク伝達可能に接続されるとともに前記副駆動軸とスプラインにより結合されたリングと、前記主駆動軸の駆動力入力側と前記ナットが存在する駆動力出力側との間で前記主駆動軸が破損した場合に前記主駆動軸の回転運動により前記リングを軸方向に変位させる変位機構と、前記リングの軸方向変位を検出する検出器を備え、前記検出器の出力により前記主駆動軸が破損したことを検知することを特徴とする水平尾翼駆動装置。
【請求項２】
前記変位機構が、前記主駆動軸の底面に凸部を、前記リングの上面に凹部をそれぞれ有し、それらが係合する部材と、前記凸部と前記凹部の互いに対向する面に設けられた円錐状凹穴にはめ込まれたボールからなることを特徴とする請求項１記載の水平尾翼駆動装置。
【請求項３】
前記変位機構が、前記主駆動軸の底面に凸部を、前記リングの上面に凹部をそれぞれ有し、それらが係合する部材と、前記凸部と前記凹部の互いに対向する面に設けられたＶ形山とＶ形溝が互いに嵌り込むことを特徴とする請求項１記載の水平尾翼駆動装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、航空機操縦系統に使用される水平尾翼駆動装置の故障時停止機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の縦断面を示したものである。水平尾翼駆動装置５１は、ボールネジが外周に形成された主駆動軸５２と、主駆動軸５２にボール６９を介して螺合されたナット５４と、主駆動軸５２に挿設され内面両端のスプライン６０、６１を介して主駆動軸５２と結合された副駆動軸５３と、主駆動軸５２をラジアル軸受５６、５７およびスラスト軸受５８を介して保持するボディ５５から構成される。
【０００３】
主駆動軸５２は、水平尾翼装置に具備される油圧モータ等の駆動源からの回転力を伝達するためのギア部５２ａを備える。さらに、主駆動軸５２と副駆動軸５３の軸方向相対位置を拘束するために抜け止め５９を備える。
【０００４】
水平尾翼駆動装置５１の作動を説明する。ギア部５２ａに伝達された回転力が、主駆動軸５２に伝達され、主駆動軸５２にボール６９を介して螺合したナット５４の直線力に変換される。その際、スプライン６０、６１を介して主駆動軸５２と結合された副駆動軸５３が共に回転する。
【０００５】
次に、水平尾翼駆動装置５１の取付状態を説明する。図１０は、従来の水平尾翼駆動装置を航空機の尾翼駆動装置として使用する場合の構成の概要を示したものである。尾翼の操縦系統においては、水平尾翼駆動装置５１のボディ５５は、継手３７を介して機体構造３１に固定されたヒンジブロック３３にヒンジ３５で保持され、水平尾翼駆動装置５１のナット５４は、ヒンジ３６に回転を拘束されて尾翼３２に保持されるとともに、尾翼３２は機体構造３１のヒンジ３４を中心に回転自在に保持される。
【０００６】
尾翼３２の駆動は、主駆動軸５２に加えられた回転力をナット５４の直線力に変換し、連動機構を介してヒンジ３４周りの回転力に変えて尾翼を制御するものである。
【０００７】
航空機操縦系統の構成装置およびシステムはより高い信頼性と飛行安全性が求められている。そのために航空機操縦系統は、構成装置またはシステムの一部に故障が生じても、その故障が飛行安全上重大な障害とならないよう安全側に働く二重または三重のバックアップ機能・機構が組み込まれる工夫がなされている。水平尾翼駆動装置５１においては、副駆動軸５３がそのバックアップ機能・機構の１つである。
【０００８】
図１１に、従来の水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時のバックアップ機構の構造の縦断面を示す。図１１は、平常時ナット５４を保持している主駆動軸５２が破断（破断個所図中表示）し、主駆動軸上部５２ｂと主駆動軸下部５２ｃに分離された状態を示したものである。破断して分離した主駆動軸下部５２ｃに入力された回転力は、スプライン６１を介して副駆動軸５３に伝達され、さらにスプライン６０を介して主駆動軸上部５２ｂに伝達され、主駆動軸上部５２ｂにボール６９を介して螺合したナット５４に直線力として伝達され、尾翼の駆動は継続される。
【０００９】
なお、特許文献１では、主駆動軸の破損を検出したのち、主駆動軸と副駆動軸を機械的に一体結合する拘束機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−７６５７３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
水平尾翼駆動装置において操舵力を伝える主駆動軸が機械的に破損する重大な故障が生じても、副駆動軸を介して駆動の継続が可能であるため、故障が発見がされないまま、破断時のバックアップ機構をもたない副駆動軸による駆動が継続され、致命的な障害に至る危険がある。またその致命的な障害を避けるため副駆動軸の耐久強度を主軸装置と同程度以上に増すことは、水平尾翼駆動装置そのものが大きくなり、製作コスト、ランニングコスト、重量および占有空間の面で著しく不利となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案は、前記課題を解決するために、ボールネジが外周に形成された筒状の主駆動軸と、前記主駆動軸にボールを介して螺合するナットと、前記主駆動軸に挿設されるとともに前記主駆動軸と一体で回転する副駆動軸を有し、前記主駆動軸の回転により前記ナットが直線運動をすることにより航空機の水平尾翼を駆動する水平尾翼駆動装置において、
前記副駆動軸が前記主駆動軸の一端でスプラインにより結合され、他端の前記主駆動軸の駆動力入力側で前記主駆動軸とトルク伝達可能に接続されるとともに前記副駆動軸とスプラインにより結合されたリングと、前記主駆動軸の駆動力入力側と前記ナットが存在する駆動力出力側との間で前記主駆動軸が破損した場合に前記主駆動軸の回転運動により前記リングを軸方向に変位させる変位機構と、前記リングの軸方向変位を検出する検出器を備え、前記検出器の出力により前記主駆動軸が破損したことを検知するものである。
【００１３】
本考案は、前記変位機構が、前記主駆動軸の底面に凸部を、前記リングの上面に凹部をそれぞれ有し、それらが係合する部材と、前記凸部と前記凹部の互いに対向する面に設けられた円錐状凹穴にはめ込まれたボールからなることが望ましい。
【００１４】
また、本考案は、前記変位機構が、前記主駆動軸の底面に凸部を、前記リングの上面に凹部をそれぞれ有し、それらが係合する部材と、前記凸部と前記凹部の互いに対向する面に設けられたＶ形山とＶ形溝が互いに嵌り込むものでもよい。
【考案の効果】
【００１５】
主駆動軸の破損状態を検出する検出器を備えることにより、即座に破損の発生を知ることができるため、適切な対応がとれるとともに、操縦の継続も可能である。また、即座に適切な対応がとれるため、副駆動軸に過剰な強度や耐久性を持たせることが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案における水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の縦断面を示す。
【図２】本考案における水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の上面図（Ａ−Ａ断面）を（ａ）に、Ｃ矢視を（ｂ）に示す。
【図３】本考案における水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時の構造の縦断面を示す。
【図４】本考案における水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時の構造の上面図（Ｂ−Ｂ断面）を（ａ）に、Ｄ矢視を（ｂ）に示す。
【図５】本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の正常作動時の構造の縦断面を示す。
【図６】本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の正常作動時の構造の上面図（Ｅ−Ｅ断面）を（ａ）に、Ｇ矢視を（ｂ）に示す。
【図７】本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の主駆動軸破断時の構造の縦断面を示す。
【図８】本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の主駆動軸破断時の構造の上面図（Ｆ−Ｆ断面）を（ａ）に、Ｈ矢視を（ｂ）に示す。
【図９】従来の水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の縦断面を示す。
【図１０】従来の水平尾翼駆動装置を航空機の尾翼駆動装置として使用する場合の構成の概要を示す。
【図１１】従来の水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時のバックアップ機構の構造の縦断面を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
図１に、本考案における水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の縦断面を示す。また、図２に、本考案における水平尾翼駆動装置の正常作動時の構造の上面図（Ａ−Ａ断面図）を（ａ）に、Ｃ矢視図を（ｂ）に示す。
【００１８】
水平尾翼駆動装置１は、ボールネジが外周に形成された主駆動軸２と、主駆動軸２にボール１９を介して螺合されたナット４と、主駆動軸２に挿設され内面上端のスプライン１０を介して主駆動軸２と結合された副駆動軸３と、主駆動軸２をラジアル軸受６、７およびスラスト軸受８を介して保持するボディ５から構成される。
【００１９】
主駆動軸２は、水平尾翼装置に具備される油圧モータ等の駆動源からの回転力を伝達するためのギア部２ａを備えるとともに、副駆動軸３との軸方向位置を拘束するために抜け止め９を備える。主駆動軸２の下側にスプライン１１を介して副駆動軸３に結合したリング１５が配置される。
【００２０】
向かい合う主駆動軸２とリング１５は、対面する面に設けられた対応する３対の円錐状凹穴１７、１８にボール１６が正確に係合し、さらにリング１５をスプリング１２で主駆動軸２の方向に付勢することにより、リング１５と主駆動軸２の位相関係が保持される。そのため、リング１５と主駆動軸２は共に回転する。なお、スプリング１２は、スラスト軸受１３を介してボディ５に取り付けられ、リング１５と一体に回転する。また、ボール１６は３個に限定するものではなく、３個以上であればよい。
【００２１】
主駆動軸２とリング１５の向かい合う面は、たがいに凹凸部を有し、主駆動軸２の凸部２ｄは、リング１５の凹部１５ｄに互いに嵌り合った状態に配置される。なお、凹部１５ｄの幅は凸部２ｄの幅より所定量大きくなっている。また、ボディ５には、リング１５が軸方向下方に移動したとき、リング１５の端部１５ｂの接近を検出する検出器１４が設置される。
【００２２】
水平尾翼駆動装置１の作動を説明する。ギア部２ａに伝達された回転力が、主駆動軸２に伝達され、主駆動軸２にボール１９を介して螺合したナット４の直線力に変換される。その際、スプライン１０を介して主駆動軸２より副駆動軸３に回転が伝達されると同時に、ボール１６を介して主駆動軸２の回転はリング１５に伝達され、さらにスプライン１１を介して副駆動軸３に伝達される。
【００２３】
図３に、本考案における水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時の構造の縦断面を示す。また、図４に本考案における水平尾翼駆動装置の主駆動軸破断時の構造の上面図（Ｂ−Ｂ断面図）を（ａ）に、Ｄ矢視図を（ｂ）に示す。
【００２４】
図３は、主駆動軸２が破断（破断個所図中表示）し、主駆動軸上部２ｂと主駆動軸下部２ｃに分離された状態を示したものである。正常作動時には、駆動力はギア部２ａから入力し、主駆動軸２に螺合したナット４を経て外部に出力される。したがって主駆動軸２の入出力部間にねじりトルクが働くため破損はギア部２ａとナット４の間で発生し、破損したときナット４は主駆動軸上部２ｂに存在する。
【００２５】
破断して分離した主駆動軸下部２ｃに入力された回転力は、正常時とは別の経路を経由して伝達される。尾翼を駆動するために伝達トルクが増加していく過程で、トルクがある値を超えた時点で主駆動軸下部２ｃがリング１５に対して相対的に円周方向に移動し、そのときスプリング１２を押し縮めながら、主駆動軸２とリング１５に設けられた円錐状凹穴１７、１８に嵌り込んだボール１６が円錐状凹穴１７、１８を乗り上げる。（図４（ｂ）参照）
【００２６】
さらに主駆動軸下部２ｃの円周方向移動が進むと、図４（ａ）に示すごとく主駆動軸下部２ｃの凸部２ｄはリング１５の凹部１５ｄの側面に当接し、主駆動軸下部２ｃの回転力はリング１５に伝達される。リング１５に伝達された回転力は、スプライン１１を介して副駆動軸３に伝達され、さらにスプライン１０を介して主駆動軸上部２ｂに伝達される。さらに回転力は主駆動軸上部２ｂにボール１９を介して螺合したナット４に伝達され操縦機能は維持される。
【００２７】
なお、破断した主駆動軸上部２ｂは抜け止め９により、副駆動軸３との軸方向位置関係が保持されている。このとき、図４（ｂ）に示す通り、リング１５は、スプリング１２を押し縮める方向に変位し、ボール１６が円錐状凹穴１７、１８を乗り上げた量に対応した所定量だけリング１５が変位し、その状態が「主駆動軸２の破断発生」として検出器１４で検出し、認識される。なお、リング１５の端部１５ｂの接近を検出する検出器１４として、とくに種類は問わないが光、磁気または静電方式の近接スイッチまたは接触式のリミットスイッチを用いる。
【００２８】
図５に、本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の正常作動時の構造の縦断面を示す。また、図６に、本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の正常作動時の構造の上面図（Ｅ−Ｅ断面図）を（ａ）に、Ｇ矢視図を（ｂ）に示す。
【００２９】
水平尾翼駆動装置２１は、ボールネジが外周に形成された主駆動軸２２と、主駆動軸２２にボール４９を介して螺合されたナット２４と、主駆動軸２２に挿設され内面上端のスプライン４０を介して主駆動軸２２と結合された副駆動軸２３と、主駆動軸２２をラジアル軸受２６、２７およびスラスト軸受２８を介して保持するボディ２５から構成される。
【００３０】
主駆動軸２２は、外部から入力される回転力を伝達するためのギア部２２ａを備えるとともに、副駆動軸２３との軸方向位置を拘束するために抜け止め２９を備える。主駆動軸２２の下側にスプライン４１を介して副駆動軸２３に結合したリング４５が配置される。
【００３１】
向かい合う主駆動軸２２とリング４５は、対面する面に設けられた対応する３対のＶ形山３８とＶ形溝３９が嵌り合い、さらにリング４５をスプリング４２で主駆動軸２２の方向に付勢することにより、リング４５と主駆動軸２２の位相関係が保持される。そのため、リング４５と主駆動軸２２は共に回転する。なお、スプリング４２は、スラスト軸受４３を介してボディ２５に取り付けられ、リング４５と一体に回転する。また、Ｖ形山３８とＶ形溝３９は３箇所に限定するものではなく、３箇所以上であればよい。
【００３２】
主駆動軸２２とリング４５の向かい合う面は、たがいに凹凸部を有し、主駆動軸２２の凸部２２ｄは、リング４５の凹部４５ｄに係合した状態に配置される。なお、凹部４５ｄの幅は凸部２２ｄの幅より所定量大きくなっている。また、ボディ２５には、リング４５が軸方向下方に移動したとき、リング４５の端部４５ｂの接近を検出する検出器４４が設置される。
【００３３】
水平尾翼駆動装置２１の作動を説明する。ギア部２２ａに伝達された回転力が、主駆動軸２２に伝達され、主駆動軸２２にボール４９を介して螺合したナット２４の直線力に変換される。その際、スプライン４０を介して主駆動軸２２より副駆動軸２３に回転が伝達されると同時に、互いに嵌り合ったＶ形山３８とＶ形溝３９を介して主駆動軸２２の回転はリング４５に伝達され、さらにスプライン４１を介して副駆動軸２３に伝達される。
【００３４】
図７に、本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の主駆動軸破断時の構造の縦断面を示す。また、図８に本考案における水平尾翼駆動装置の変形例の主駆動軸破断時の構造の上面図（Ｆ−Ｆ断面図）を（ａ）に、Ｈ矢視図を（ｂ）に示す。
【００３５】
図７は、主駆動軸２２が破断（破断個所図中表示）し、主駆動軸上部２２ｂと主駆動軸下部２２ｃに分離された状態を示したものである。正常作動時には、駆動力はギア部２２ａから入力し、主駆動軸２２に螺合したナット２４を経て外部に出力される。したがって主駆動軸２２の入出力部間にねじりトルクが働くため破損はギア部２２ａとナット２４の間で発生し、破損したときナット２４は主駆動軸上部２２ｂに存在する。
【００３６】
破断して分離した主駆動軸下部２２ｃに入力された回転力は、正常時とは別の経路を経由して伝達される。尾翼を駆動するために伝達トルクが増加していく過程で、トルクがある値を超えた時点で主駆動軸下部２２ｃがリング４５に対して相対的に円周方向に移動し、そのときスプリング４２を押し縮めながら、主駆動軸２２に設けられたＶ形山３８がリング４５に設けられたＶ形溝３９を乗り上げる。（図８（ｂ）参照）
【００３７】
さらに主駆動軸下部２２ｃの円周方向移動が進むと、図８（ａ）に示すごとく主駆動軸下部２２ｃの凸部２２ｄはリング４５の凹部４５ｄの側面に当接し、主駆動軸下部２２ｃの回転力はリング４５に伝達される。リング４５に伝達された回転力は、スプライン４１を介して副駆動軸２３に伝達され、さらにスプライン４０を介して主駆動軸上部２２ｂに伝達される。さらに回転力は主駆動軸上部２２ｂにボール４９を介して螺合したナット２４に伝達され操縦機能は維持される。
【００３８】
なお、破断した主駆動軸上部２２ｂは抜け止め２９により、副駆動軸２３との軸方向位置関係が保持されている。このとき、図８（ｂ）に示す通り、リング４５は、スプリング４２を押し縮める方向に変位し、Ｖ形山３８がＶ形溝３９を乗り上げた量に対応した所定量だけリング４５が変位し、その状態が「主駆動軸２２の破断発生」として検出器４４で検出し、認識される。なお、リング４５の端部４５ｂの接近を検出する検出器４４として、とくに種類は問わないが光、磁気または静電方式の近接スイッチまたは接触式のリミットスイッチを用いる。
【００３９】
なお、図１から図１１において、同一符号で示したものは、同一物を表わし、同じ機能を有するものである。
【符号の説明】
【００４０】
１、２１、５１  水平尾翼駆動装置
２、２２、５２  主駆動軸
２ａ、２２ａ、５２ａ  ギア部
２ｂ、２２ｂ、５２ｂ  主駆動軸上部
２ｃ、２２ｃ、５２ｃ  主駆動軸下部
２ｄ、２２ｄ  凸部
３、２３、５３  副駆動軸
４、２４、５４  ナット
５、２５、５５  ボディ
６、７、２６、２７、５６、５７  ラジアル軸受
８、１３、２８、４３、５８  スラスト軸受
９、２９、５９  抜け止め
１０、１１、４０、４１、６０、６１  スプライン
１２、４２  スプリング
１４、４４  検出器
１５、４５  リング
１５ｂ、４５ｂ  端部
１５ｄ、４５ｄ  凹部
１６、１９、４９、６９  ボール
１７、１８  円錐状凹穴
３１  機体構造
３２  尾翼
３３  ヒンジブロック
３４、３５、３６  ヒンジ
３７  継手
３８  Ｖ形山
３９  Ｖ形溝
【図１】
0003179954.tif 000003
【図２】
0003179954.tif 000004
【図３】
0003179954.tif 000005
【図４】
0003179954.tif 000006
【図５】
0003179954.tif 000007
【図６】
0003179954.tif 000008
【図７】
0003179954.tif 000009
【図８】
0003179954.tif 000010
【図９】
0003179954.tif 000011
【図１０】
0003179954.tif 000012
【図１１】
0003179954.tif 000013