(57)【要約】【課題】操縦桿レバー入力時に一定の摩擦トルク発生のみで操作でき、モータ入力時に回転を妨げる摩擦トルクが発生しない操縦装置を提供する。【解決手段】操縦桿レバー１を操作すると、歯車２が回転し、角度センサ３がその角度情報を電気信号に変換して出力する。歯車２はフリクション機構２０内の歯車６とかみ合い、歯車８との間にフリクション発生部７が設けられ、圧縮ばね１２により圧力Ｆで押し部１１、スラストベアリング１０を介して、歯車８が軸４の方向に押され、回転時に歯車６、歯車２に摩擦トルクの負荷がかけられる。一方、モータ１６が回転するときは、歯車１７を介して歯車８、歯車６、歯車２が回転し、角度センサ３がその角度情報を電気信号に変換して出力する。圧力調整は一つの操作レバー１９によって歯車１５を介して行われる。【選択図】          図１
2004243954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操縦桿レバーを手動により操縦させることにより回転体を回転させる手動操縦系と、モータにて前記回転体を回転させる自動操縦系を備え、前記回転体の回転角度に応じて操縦のための信号を出力する操縦系を複数個並設すると共に、各操縦系の回転体を弾性体の弾力によるフリクション力にて制動させて回転角度位置を機械的に保持させるようにしたフリクション機構を各操縦系に設けた操縦装置において、前記各フリクション機構のフリクション力を連動して調整するフリクション力調整機構と、各操縦系における回転体を１個のモータにて連動して回転駆動させる回転体駆動機構を設けたことを特徴とする操縦装置。
【請求項２】
回転体に対し弾性体の弾力により摺動盤を接触させてフリクション力を作用させるフリクション機構において、摺動盤と回転体との間にスラストベアリングを介在させたことを特徴とする請求項１記載の操縦装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機などの操縦装置に係わり、特に、オートパイロット制御下にあるモータ駆動による操作力と、操縦桿レバーの操作力に、所望の負荷を与えるフリクション機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートパイロット制御下にある航空機では、主フライトコンピュータとオートパイロットフライトコンピュータとの間に置かれるシステムに、フライトデッキ操縦装置、例えば、操縦桿、操縦輪、ペダルなどに、機械的または電気的に位置を検出する位置トランスデューサが取り付けられ、その位置を感知し主フライトコンピュータを介して、オートパイロットフライトコンピュータにその信号を送り、バックドライブシステムでコマンドされた位置に、アクチュエータやモータなどを用いてフライトデッキ操縦装置が位置決めされる。
【０００３】
さらに、操縦士が、予め定められた期間にわたって、予め定められた変位分だけ、バックドライブシステムでコマンドされた位置から、フライトデッキ操縦装置を動かし制御することによって、オートパイロットの使用を円滑に停止し、航空機の操縦を操縦士に渡すことが行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図２に、操縦桿レバー２１と角度センサ２３とフリクション機構４０とオートパイロット制御下にあるモータ３６を備えたフライトデッキの４台の操縦装置を示す。
【０００５】
操縦装置は、手動操作による操縦桿レバー２１と、操縦桿レバー２１により回転する歯車２２と、その歯車２２の回転角度位置を検出し電気信号に変換する角度センサ２３と、操縦桿レバー２１の操作力に負荷を与えるために歯車２２が連結され摩擦力を発生するフリクション機構４０と、オートパイロット制御下のモータ３６と、そのモータ３６の駆動力を連結伝達する電磁クラッチ３８と歯車３７とから構成される。
【０００６】
フリクション機構４０は、内部の軸２４上に歯車ブロック２６が設けられ、フリクション機構４０のケースに固定された固定台３３に、圧縮ばね３２がセットされ、接触盤３１を介して、軸２４の方向に接触部２７で接して一定の圧力Ｆで歯車ブロック２６を押さえている。
【０００７】
操縦装置は、手動操作によって操縦桿レバー２１を操作すると、歯車２２がフリクション機構４０内の歯車ブロック２６の歯車２６ａにかみ合い、歯車ブロック２６が圧力Ｆで押えられ、接触部２７で摩擦トルクを発生し、その負荷が歯車２２を介して操縦桿レバー２１に伝わる。それによって歯車２２の回転角度位置が保持される。そして、角度センサ２３が回転角度位置を検出し電気信号に変換して、主フライトコンピュータを介して、オートパイロットフライトコンピュータにその信号が送られる。
【０００８】
また、オートパイロット制御による信号によって電磁クラッチ３８が作動し、バックドライブシステムでコマンドされた信号によってモータ３６が回転し、歯車３７によってフリクション機構４０内の歯車ブロック２６が摩擦力にうちかって回転し、歯車２２を回転させる。角度センサ２３は回転角度位置を検出し、主フライトコンピュータを介して、オートパイロットフライトコンピュータにその信号が送られ、バックドライブシステムでコマンドされた位置に、モータ３６を介して、フライトデッキの操縦装置が位置決めされる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３１０４９４号公報  （第４図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の操縦装置は以上のように構成されているが、操縦桿レバー２１による手動操作時には、歯車２２、歯車ブロック２６、歯車３７列により、接続されたモータ３６のコギング力（電源ＯＦＦ時にモータ軸を回転させる力）が加算されるという問題がある。
【００１１】
また、通常、モータ３６の出力軸にギアボックスを用いており、電磁クラッチ３８などを必要としている。また、コギング力が小さくても、モータ３６が故障した場合、電磁クラッチ３８が必要になる。
そして、複数本の操縦桿レバー２１を設けて、独立して操縦する場合、複数個の電磁クラッチ３８が必要になるという問題がある。
一方、モータ３６からの入力時には、フリクション機構４０で発生させた摩擦トルク相当分の余分なエネルギーを必要とするという問題がある。
また、複数個の操縦装置を設けて操作する場合、モータ３６もその数だけ必要とし、大型、重量化しており問題になる。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、操縦桿レバー入力時に、モータのコギング力が関係せず、一定の摩擦トルクの発生のみによって操縦でき、モータ入力時に、電磁クラッチを必要とせず、回転を妨げる摩擦トルクが発生しない操縦装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の操縦装置は、操縦桿レバーを手動により操縦させることにより回転体を回転させる手動操縦系と、モータにて前記回転体を回転させる自動操縦系を備え、前記回転体の回転角度に応じて操縦のための信号を出力する操縦系を複数個並設すると共に、各操縦系の回転体を弾性体の弾力によるフリクション力にて制動させて回転角度位置を機械的に保持させるようにしたフリクション機構を各操縦系に設けた操縦装置において、前記各フリクション機構のフリクション力を連動して調整するフリクション力調整機構と、各操縦系における回転体を１個のモータにて連動して回転駆動させる回転体駆動機構を設けたものである。
【００１４】
また、本発明の操縦装置は、回転体に対し弾性体の弾力により摺動盤を接触させてフリクション力を作用させるフリクション機構において、摺動盤と回転体との間にスラストベアリングを介在させたものである。
【００１５】
本発明の操縦装置は上記のように構成されており、一つの回転体、例えば歯車を、手動操縦系の操縦桿レバー、または、自動操縦系のモータで回転させ、その回転体の回転角度に応じて航空機などを操縦する複数台の操縦系を設け、各操縦系の回転体を弾性体の弾力によるフリクション力にて制動させ、回転角度位置を機械的に保持させるフリクション機構を設ける。そして、各フリクション機構のフリクション力を連動して調整するフリクション力調整機構と、各操縦系における回転体を１個のモータにて連動して回転駆動させる回転体駆動機構を設ける。
また、フリクション機構において回転体に対し弾性体の弾力により摺動盤を接触させフリクション力を作用させ、摺動盤と回転体との間にスラストベアリングを介在させる。
これにより、手動操縦系の操縦桿レバーによって、回転体をフリクション機構で発生する一定のフリクション力に逆らって回転し、または、自動操縦系のモータの回転力によって、フリクション機構の回転体がスラストベアリングによって負荷トルクを発生することなく回転する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の操縦装置の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の操縦装置の４連の断面を示す図である。本発明の操縦装置は、手動操作による操縦桿レバー１と、操縦桿レバー１によって回転しフリクション機構２０内の歯車６にかみ合った歯車２と、歯車２の回転角度位置を検出し電気信号を出力する角度センサ３と、歯車２に一定の摩擦トルクを与えモータ１６からの回転信号を伝達するフリクション機構２０と、オートパイロット制御信号によって回転するモータ１６と、モータ１６の回転力を駆動軸１６ａを介してフリクション機構２０に伝達する歯車１７と、軸１８、歯車１５および扇形歯車１４を介してフリクション機構２０に所定の摩擦トルクを発生させ圧縮調整する操作レバー１９とから構成される。
【００１７】
フリクション機構２０は、軸４にベアリング５を介して取り付けられた歯車６と、軸４にベアリング９を介して取り付けられた歯車８と、歯車６と歯車８の間に設けられ所定の圧力Ｆで押さえられて摩擦トルクを発生するフリクション発生部７と、歯車８を軸４の方向にスラストベアリング１０を介して押し部１１によって所定の圧力Ｆで押さえつける圧縮ばね１２と、圧縮ばね１２の強さを調整するめねじ１３ａとおねじ１３ｂからなるアクメスクリュ１３とから構成される。
【００１８】
本発明の操縦装置と従来の装置との異なるところは、従来の装置では、図２に示すように、モータ３６と歯車３７の間に電磁クラッチ３８を設け、操縦桿レバー２１による操作のときは、電磁クラッチ３８をＯＦＦし、歯車３７および歯車ブロック２６の接触部２７での摩擦トルクに逆らって歯車２２を回転し、一方、モータ入力のときは、歯車３７を介し歯車ブロック２６の接触部２７の摩擦トルクに逆らって歯車２２を回転しているが、本装置では、モータ１６に電磁クラッチ３８を用いずに、直接、モータ１６の駆動軸１６ａに歯車１７を取り付け、フリクション機構２０内の歯車８にかみ合わせているので、操縦桿レバー１による操作のときは、モータ１６および歯車８は静止した状態で、歯車６のフリクション発生部７だけの摩擦トルクに逆らって歯車２を回転させることができる。一方、モータ入力のときは、歯車１７を介し、スラストベアリング１０によって押さえられた歯車８とフリクション発生部７および歯車６を介して歯車２を摩擦トルクなしに回転させることができる。
【００１９】
次に、本操縦装置の動作について説明する。まず、操作レバー１９を操作し、軸１８を介し歯車１５を駆動し、扇形歯車１４を介してアクメスクリュ１３のおねじ１３ｂを回転させると、おねじ１３ｂが軸心方向に変位する。この変位で圧縮ばね１２の弾力が調整される。図１では４連形であり、同時に、すべて作動する。アクメスクリュ１３は、インチ式の２９度台形ねじで、フリクション調整用ねじとして非可逆性であり、おねじ１３ｂの変位位置を軸心方向に確実に設定することができる。これにより圧縮ばね１２の弾力が調整され、押し部１１、スラストベアリング１０を介して、歯車８が軸心方向に圧力Ｆで押し付けられ、歯車６との間に設けられたフリクション発生部７で、歯車６が回転するときに、摩擦トルクをほぼ一定に保つことができる。
【００２０】
そして、操縦士が手動操作で操縦桿レバー１を操作すると、その操作によって歯車２が回転する。そのとき、歯車２には歯車６と歯車８間に設けられたフリクション発生部７で回転時に発生する摩擦トルクにより、歯車２を介して操縦桿レバー１に負荷がかかる。操縦桿レバー１の操作力の負荷の大きさは、歯車８を押さえている圧縮ばね１２の弾力による圧力Ｆと、歯車６と歯車２の減速比により変化するため、圧力Ｆを調節することで変化させることができる。また、操縦桿レバー１による入力時は、ブレーキ１６ｂ付きのモータ１６のコギング力（電源ＯＦＦ時にモータ軸を回転させる力）により、歯車８およびモータ１６は回転せず、フリクション発生部７に発生する摩擦トルクのみが操縦桿レバー１の負荷となる。それによって歯車２の回転角度位置が保持される。そして、角度センサ３が回転角度位置を検出し電気信号に変換して、主フライトコンピュータを介して、オートパイロットフライトコンピュータにその信号が送られる。
【００２１】
また、オートパイロット制御信号によって回転するモータ１６からの入力の時は、ブレーキ１６ｂが解除され、駆動軸１６ａ、歯車１７を介して、モータ１６の回転力が歯車８に伝達され、スラストベアリング１０で押さえられた歯車８が回転し、フリクション発生部７を介して歯車６が同速度で回転し、歯車２にモータ１６の回転力が伝達される。このときモータ１６の駆動力は、摩擦力の非常に少ない歯車列（歯車１７、８、６、２）によって伝達され、摩擦トルクは影響しない。図２に示す従来の装置のように、接触部２７のような摩擦トルクを発生する箇所がないので、モータ１６の電力を少なくすることができる。このようにして歯車２が回転され、そして、角度センサ３が回転角度位置を検出し電気信号に変換して、主フライトコンピュータを介して、オートパイロットフライトコンピュータにその信号が送られる。
【００２２】
複数の操縦桿レバー１を備えて、複数台の操縦装置を同時に連系して操作する場合は、まず、操作レバー１９を操作し、軸１８、歯車１５、扇形歯車１４を介して各フリクション機構２０のおねじ１３ｂを回転し、おねじ１３ｂを軸心方向に移動させ、圧縮ばね１２の弾力を調整し、フリクション発生部７で歯車６が回転したときに発生する摩擦トルクを調整する。
そして、操縦桿レバー１をそれぞれ独立して操作する場合は、それぞれのフリクション機構２０のフリクション発生部７で摺動することにより、モータ１６と切り離され独立して操作することができる。
【００２３】
また、オートパイロット制御下でのモータ１６からの入力のときは、各フリクション機構２０の歯車８に、各歯車１７がかみ合わられ、一台のモータ１６と一本の駆動軸１６ａによって、モータ１６からの回転力が各フリクション機構２０を介して各歯車２に伝達される。
また、実施例のフリクション機構２０は、一つのカートリッジに収納されて、フリクションカートリッジ式として、操縦装置ごとに用いることができる。
なお、図示例は各操縦系が並配列した形にとなっているが、実際には前後に入り組んだレイアウトとなり、小型化が図られ、図示例に限定されない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の操縦装置は上記のように構成されており、手動操作による操縦桿レバーからの入力の場合、従来の装置では電磁クラッチをＯＦＦしていたが、本装置では電磁クラッチを必要とせず、モータは回転することなく、フリクション発生部で発生する摩擦力だけで操縦桿レバーの操作力の負荷とすることができる。また、複数台の操縦装置をセットする場合、電磁クラッチを必要とせずに、独立に操縦桿レバーを操作することができる。
【００２５】
また、オートパイロット制御下のモータ入力の場合、摩擦トルクが影響しないため、モータにかかる負荷は小さくなる。そのためモータは大きなトルクを必要とせず、モータの小型化が可能であり、また、消費電流も下げることができる。
さらに、モータが故障した場合、操縦桿レバーをフリクション発生部で摺動することにより操縦することができ、モータの電磁クラッチを必要としない。
また、複数の操縦装置を備えた場合、一つのモータによって複数の歯車を同時に駆動するように構成し、小型、軽量化を図ることができる。また、各フリクション発生部の圧力調整を、一つの操作レバーによって、同時作動できるように構成できるので、調整の煩雑さを無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の操縦装置の４連の一実施例を示す図である。
【図２】従来の操縦装置を４台設置した状態を示す図である。
【符号の説明】
１  操縦桿レバー
２  歯車
３  角度センサ
４  軸
５  ベアリング
６  歯車
７  フリクション発生部
８  歯車
９  ベアリング
１０  スラストベアリング
１１  押し部
１２  圧縮ばね
１３  アクメスクリュ
１３ａ  めねじ
１３ｂ  おねじ
１４  扇形歯車
１５  歯車
１６  モータ
１６ａ  駆動軸
１６ｂ  ブレーキ
１７  歯車
１８  軸
１９  操作レバー
２０  フリクション機構
２１  操縦桿レバー
２２  歯車
２３  角度センサ
２４  軸
２６  歯車ブロック
２６ａ  歯車
２７  接触部
３１  接触盤
３２  圧縮ばね
３３  固定台
３６  モータ
３７  歯車
３８  電磁クラッチ
４０  フリクション機構
【図１】
2004243954.tif 000003
【図２】
2004243954.tif 000004