(57)【要約】      （修正有）【課題】機械式アクチュエータユニットを利用した上で、アクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を容易に行うことが可能な航空機用操舵機構を実現する。【解決手段】航空機の姿勢制御用舵面１を駆動するための動力を供給する主モータ３と、この主モータ３から前記姿勢制御用舵面１に動力を伝達する動力伝達機構４と、前記動力伝達機構４による前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を許可するアクティブモード、前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面１の自由な移動を許可するパイパスモード及び前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面１の移動を禁止するブロックモードのいずれかを選択的にとるクラッチ機構５とを備えたアクチュエータユニット２を具備させる。【選択図】図１
2013139213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の姿勢制御用舵面を駆動するための動力を供給する主モータと、この主モータから前記姿勢制御用舵面に動力を伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構による前記姿勢制御用舵面への動力伝達を許可するアクティブモード、前記動力伝達機構から前記姿勢制御用舵面への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面の自由な移動を許可するパイパスモード及び前記動力伝達機構から前記姿勢制御用舵面への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面の移動を禁止するブロックモードのいずれかを選択的にとるクラッチ機構とを備えたアクチュエータユニットを具備することを特徴とする航空機用操舵機構。
【請求項２】
前記姿勢制御用舵面１つに対して前記アクチュエータユニットを複数接続してなる請求項１記載の航空機用操舵機構。
【請求項３】
前記アクチュエータユニットが、故障位置を特定可能にするための位置センサをさらに備えている請求項１又は２記載の航空機用操舵機構。
【請求項４】
前記クラッチ機構が、駆動力の供給を受け付ける入力軸と、この入力軸からのトルクを感知するボール及びこのボールを収めるボールランプを有するボールランプ部と、前記入力軸に駆動力を供給する補助モータとを備えている請求項１、２又は３記載の航空機用操舵機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の姿勢を制御するための舵面を制御するための航空機用操舵機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機の姿勢を制御するための航空機用操舵機構として、油圧アクチュエータを利用したものが広く用いられている。すなわち、このような航空機用操舵機構として、油圧供給源と、この油圧供給源から操舵機構に備えたシリンダに油圧を供給するとともに前記シリンダから排出される作動油をタンクに戻すための配管と、この配管中に設けられ、油圧供給源及びタンクとシリンダとを接続し油圧による前記姿勢制御用舵面の制御を許可するアクティブモード、油圧供給源及びタンクとシリンダとの間を遮断し前記姿勢制御用舵面の自由な移動を許可するパイパスモード及び油圧供給源及びタンクとシリンダとの間を遮断し前記姿勢制御用舵面の移動を禁止するブロックモードのいずれかを選択的にとるセレクタバルブを備えた油圧アクチュエータユニットを利用したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような油圧アクチュエータユニットにおいては、セレクタバルブの状態を変更することによりアクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を行えるので、故障発生時のモードの切替を容易に行うことができる。
【０００３】
ところで、このような航空機用操舵機構として、配管を省略して設計の自由度の向上を図るべく、油圧アクチュエータユニットに替えて駆動源たるモータからの動力により作動する機械式アクチュエータユニットを利用することが考えられているが、機械式アクチュエータユニットを使用する場合、モータと姿勢制御用舵面との間の動力伝達機構のうち１箇所が固着すると少なくとも機械式アクチュエータユニットの全体が固着することになり、アクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を行うことが不可能になるという不具合が発生しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４０１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の点に着目し、機械式アクチュエータユニットを利用した上で、アクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を容易に行うことが可能な航空機用操舵機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る航空機用操舵装置は、航空機の姿勢制御用舵面を駆動するための動力を供給する主モータと、この主モータから前記姿勢制御用舵面に動力を伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構による前記姿勢制御用舵面への動力伝達を許可するアクティブモード、前記動力伝達機構から前記姿勢制御用舵面への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面の自由な移動を許可するパイパスモード及び前記動力伝達機構から前記姿勢制御用舵面への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面の移動を禁止するブロックモードのいずれかを選択的にとるクラッチ機構とを備えたアクチュエータユニットを具備することを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、動力伝達機構が固着した際に前記クラッチ機構をアクティブモードからバイパスモードに切り替えることにより姿勢制御用舵面を動力伝達機構から切り離して自由な移動を許可することや、動力伝達機構が切断して姿勢制御用舵面が自由移動可能な状態となった際に前記クラッチ機構をアクティブモードからブロックモードに切り替えて姿勢制御用舵面の移動を禁止する等、故障時における対応を容易に行うことができる。
【０００８】
このような航空機用操舵機構の信頼性をさらに向上させるための構成として、前記姿勢制御用舵面１つに対して前記アクチュエータユニットを複数接続してなるものが挙げられる。このようなものであれば、いずれか１つのアクチュエータユニットも動力伝達機構が故障し、故障したアクチュエータユニットのクラッチ機構がバイパスモードやブロックモードとなっても、他のアクチュエータユニットにより姿勢制御用舵面を制御することが可能であるからである。
【０００９】
このような航空機用操舵機構において故障時における対応をより的確に行える用にするための構成として、前記アクチュエータユニットが、故障位置を特定可能にするための位置センサをさらに備えているものが挙げられる。このようなものであれば、位置センサの出力を参照することにより動力伝達機構の固着又は切断を推定することができるからである。
【００１０】
このような航空機用操舵機構の構成の一例として、前記クラッチ機構が、ボールランプと、このボールランプに駆動力を供給する補助モータとを備えているものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、機械式アクチュエータユニットを利用した上で、アクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を容易に行うことが可能な航空機用操舵機構を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る航空機用操舵機構を概略的に示す図。
【図２】同実施形態に係るアクチュエータユニットを概略的に示す図。
【図３】同実施形態に係るアクチュエータユニットのボールランプを示す図。
【図４】同実施形態に係るアクチュエータユニットの作動説明図。
【図５】同実施形態に係るアクチュエータユニットを作動説明図。
【図６】同実施形態に係るアクチュエータユニットの作動説明図。
【図７】同実施形態に係るアクチュエータユニットを作動説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について図１〜図７を参照しつつ以下に述べる。
【００１４】
本実施形態に係る航空機用操舵機構は、姿勢制御用舵面１を制御するものであって、２つのアクチュエータユニット２を具備する。
【００１５】
姿勢制御用舵面１は、面板状をなす舵面本体１１と、この舵面本体１１の長手方向両端からそれぞれ延出し前記アクチュエータユニット２の出力端４７にそれぞれ接続され駆動力を受け付ける入力端１２とを具備する。
【００１６】
前記アクチュエータユニット２は、姿勢制御用舵面１を駆動するための動力を供給する主モータ３と、この主モータ３から前記姿勢制御用舵面１に動力を伝達する出力端４７及びこの出力端４７と前記主モータ３との間に介在する減速機４１を備えた動力伝達機構４と、前記動力伝達機構４と前記姿勢制御用舵面１との間に介在し、第１のボールランプ部５３、第２のボールランプ部５４、及びこれら第１及び第２のボールランプ部５３、５４に駆動力を供給する補助モータ５２を備えているクラッチ機構５と、前記主モータ３の回転軸の位相を検知する第１の位置センサ６と、前記補助モータ５２の回転軸の位相を検知する第２の位置センサ７と、前記動力伝達機構４の出力端４７の位相を検知する第３の位置センサ８と、これら第１〜第３の位置センサ６〜８から出力される信号を受け付けて前記主モータ３及び前記補助モータ５２の制御を行う制御装置９とを具備する。そして、前記動力伝達機構４の全体と、クラッチ機構５のうち補助モータ５２及び後述する入力軸５１の基端部以外の部位は、ハウジング２０に収納している。
【００１７】
前記動力伝達機構４は、複数、具体的には３つの遊星歯車機構を直列に接続してなる減速機４１と、前記減速機４１に接続した駆動歯車４２と、この駆動歯車４２に噛合している従動歯車４３と、前記減速機４１、駆動歯車４２及び従動歯車４３を経て主モータ３から回転力の伝達を受け、この回転力を姿勢制御用舵面１に伝達する出力端４７とを具備する。ここで、前記従動歯車４３から出力端４７への動力の伝達は、前記クラッチ機構５をそれぞれ構成する第１の駆動側歯クラッチ５０ａと第１の従動側歯クラッチ５０ｂとが噛み合った場合にのみ行われる。
【００１８】
前記クラッチ機構５は、駆動力の供給を受け付ける入力軸５１と、前記入力軸５１に駆動力を供給する補助モータ５２と、前記動力伝達機構４の従動歯車４３に共通の回転軸４４を介して一体的に回転可能に接続された第１の駆動側歯クラッチ５０ａと、この第１の駆動側歯クラッチ５０ａに噛み合うことが可能でありクラッチ支持部材５０ｅに支持させてなる第１の従動側歯クラッチ５０ｂと、前記入力軸５１からのトルクを感知する第１のボール５３ａ及び前記第１のボール５３ａを収める第１のボールランプ５３ｂを有する第１のボールランプ部５３と、前記第１のボール５３ａが入力軸５１からのトルクを感知した際に第１のボールランプ５３ｂにより押圧されるとともに前記クラッチ支持部材５０ｅを前記出力端４７側に駆動する第１の駆動部材５５と、前記入力軸５１からのトルクを感知する第２のボール５４ａ及び前記第２のボール５４ａを収める第２のボールランプ５４ｂを有する第２のボールランプ部５４と、前記クラッチ支持部材５０ｅの前記第１の従動側歯クラッチ４６と反対側に設けてなる第２の駆動側歯クラッチ５０ｃと、第２の駆動側歯クラッチ５０ｃと噛み合うことが可能な第２の従動側歯クラッチ５０ｄと、第２の従動側歯クラッチ５０ｄと一体に設けられ該第２の従動側歯クラッチ５０ｄと第２の駆動側歯クラッチ５０ｃが噛み合った際に出力端４７から伝達される回転力をアースする第２の駆動部材５６とを備えている。詳述すると、第１の前記入力軸５１は、補助モータ５２に接続されこの補助モータ５２の軸心上に位置する基部５１ａと、この基部５１ａの延出端から径方向に延出する接続部５１ｂと、この接続部５１ｂの延出端から前記補助モータ５２の軸心方向に延出する先端部５１ｃとを備えている。前記第１のボールランプ部５３は、上述したように、前記入力軸５１からのトルクを感知する第１のボール５３ａ及び前記第１のボール５３ａを収める第１のボールランプ５３ｂを有する。前記第１のボールランプ５３ｂは、前記第１の駆動部材５５に形成してなりハウジングにスプライン結合された出力プレート５８、及びこの出力プレート５８と前記入力軸５１の接続部との間に設けた第１の入力プレート５７に形成している。なお、前記出力プレート５８は、前記ハウジング２０にスプライン結合されている。また、第１のボールランプ部５３は、前記入力軸５１が図２における矢印Ｘ方向に回転した際に、図３に示すように出力プレート５８を第１の入力プレート５７から離間する方向に押圧するように構成している。すなわち、第１のボールランプ部５３は、補助モータ５２の回転力を出力プレート５８に対する押圧力に変換する第１のトルク変換機構として機能する。ここで、第１のボールランプ部５３が作動している際には、後述するように第１の駆動側歯クラッチ４５と前記第１の従動側歯クラッチ４６とが噛み合い、このクラッチ機構５がアクティブモードをとる。第２のボールランプ部５４は、上述したように、前記入力軸５１からのトルクを感知する第２のボール５４ａ及び前記第２のボール５４ａを収める第２のボールランプ５４ｂを有する。前記第２のボールランプ５４ｂは、前記出力プレート５８、及び前記出力プレート５８を挟んで前記第１の入力プレート５７と反対側に位置し前記第２の駆動部材５６に形成した第２の入力プレート５９に形成している。また、第２のボールランプ部５４は、前記入力軸５１が図６における矢印Ｙ方向に回転した際に、図７に示すように第２の入力プレート５９を出力プレート５８から離間する方向に押圧するように構成している。すなわち、第２のボールランプ部５４は、補助モータ５２の回転力を第２の入力プレート５９に対する押圧力に変換する第２のトルク変換機構として機能する。ここで、第２のボールランプ部５４が作動している際には、後述するように第２の駆動側歯クラッチ５０ｃと前記第２の従動側歯クラッチ５０ｄとが噛み合い、このクラッチ機構５がブロックモードをとる。そして、第１及び第２のボールランプ部５３、５４がいずれも作動していない場合には、後述するようにこのクラッチ機構５がバイパスモードをとる。また、前記クラッチ支持部材５０ｅは、前記動力伝達機構４の出力端４７をスプライン結合させてなり、第１の従動側歯クラッチ５０ｂに伝達された回転力を前記出力端４７に伝達させる機能、及び前記出力端４７に伝達された回転力を前記第２の駆動側歯クラッチ５０ｃを経て第２の駆動部材５６に伝達する機能を有する。また、前記第２の駆動部材５６は、前記ハウジング２０にスプライン結合されている。
【００１９】
前記制御装置９は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、第１〜第３の位置センサ８から出力され主モータ３の回転位相、補助モータ５２の回転位相又は出力端４７の回転位相をそれぞれ示す位置信号ｃが入力される。出力インタフェースからは、主モータ３及び補助モータ５２に対して運転の開始や終了を示す運転信号ａや回転の向きを示す位相信号ｂ等を出力する。そして、この制御装置９のメモリには、プロセッサが実行することにより主モータ３及び補助モータ５２がそれぞれ操縦者が意図する回転位相をとるようにするためのプログラムが内蔵されている。
【００２０】
ここで、通常時は、補助モータ５２を図２及び図３におけるＸ方向に回転させるよう制御が行われる。この制御により第１のボールランプ部５３が作動し、出力プレート５８が第１の入力プレート５７から離間させる方向に押圧される。このとき、出力プレート５８と第２の入力プレート５９とは第２のボール５４ａを挟んで接しており、第２のボールランプ部５４は作動していないので、出力プレート５８と第２の入力プレート５９とが一体的に第１の入力プレート５７から離間する方向に移動する。さらに、出力端４７は出力プレート５８から第１の駆動部材５５を介して押圧力の伝達を受けて第１の入力プレート５７から離間する方向に移動する。これにより、第１の従動側歯クラッチ５０ｂが駆動端４７の軸心方向に該駆動端４７と一体的に移動し、第１の駆動側歯クラッチ５０ａと噛み合う。このとき、このクラッチ機構５は、前記動力伝達機構４による前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を許可するアクティブモードをとる。
【００２１】
また、一方のアクチュエータユニット２の動力伝達機構４のいずれかの部位が固着し、主モータ３から前記姿勢制御用舵面１へ動力が伝達されなくなった際には、補助モータ５２の回転を停止し、図４及び図５に示すように第１及び第２のボールランプ部５４が作動しない状態とする制御がおこなわれる。このとき、入力プレートと第１の出力プレート５８との間に設けた第１の圧縮コイルばねＳ１に蓄積された弾性復帰力により出力プレート５８は第１の入力プレート５７に接近する方向に移動し、さらに出力端４７も出力プレート５８から前記第１の駆動部材５５を経て押圧力の伝達を受けることにより第１の入力プレート５７に接近する方向に移動する。これにより、第１の従動側歯クラッチ５０ｂが駆動端４７の軸心方向に該駆動端４７と一体的に移動し、第１の駆動側歯クラッチ５０ａと噛み合った状態が解除される。また、出力プレート５８が第１の入力プレート５７に接近すると、出力プレート５８と第２の入力プレート５９との間に設けた第２の圧縮コイルばねＳ２に弾性復帰力が蓄積され、この弾性復帰力により第２の出力プレート５８及び第２の駆動部材５６も第１の入力プレート５７に接近する方向に移動する。すなわち、出力端４７と第２の駆動部材５６は離間した状態を保つ。このとき、このクラッチ機構５は、前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し、前記姿勢制御用舵面１の自由な移動を許可するバイパスモードをとる。ここで、動力伝達機構４のいずれかの部位が固着したことの検知は、２つのアクチュエータユニット２の主モータ３にそれぞれ接続した第１の位置センサ６から出力される位置信号ｃを制御装置９が受け取り、いずれかの位置信号ｃが示す主モータ３の回転位相が予め設定した目標値から外れていることをこの制御装置９が確認することにより行われる。また、前記姿勢制御用舵面１の制御は、他方のアクチュエータユニット２のクラッチ機構５をアクティブモードとした状態で行う。
【００２２】
さらに、一方のアクチュエータユニット２の動力伝達機構４のいずれかの部位が切断した際には、補助モータ５２を図６及び図７におけるＹ方向に回転させる制御が行われる。この制御により第２のボールランプ部５４を作動し、第２の入力プレート５９が第１の入力プレート５７及び出力プレート５８から離間する方向に押圧される。このとき、第１のボールランプ部５３は作動していないので出力端４７は移動せず、従って第２の駆動部材５６に設けたブロック歯クラッチ５０と出力端４７に設けたブロック歯クラッチ４８とが噛み合う一方、出力端４７の駆動側歯クラッチ４５と動力伝達機構４の駆動側歯クラッチ４５とは離間した状態を保つ。これにより、前記姿勢制御用舵面１から出力端４７に伝達される回転力は第２の駆動部材５６に伝達されるので、前記姿勢制御用舵面１の移動は禁止される。すなわち、このクラッチ機構５は前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面１の移動を禁止するブロックモードをとる。ここで、動力伝達機構４のいずれかの部位が切断したことの検知は、切断した動力伝達機構４に接続した主モータ３にさらに接続された第１の位置センサ６から、主モータ３の回転位相が異常であることを示す位置信号ｃが出力され、制御装置９がこの位置信号ｃを受け取ることにより行われる。また、前記姿勢制御用舵面１の制御は、他方のアクチュエータユニット２のクラッチ機構５をアクティブモードとした状態で行う。
【００２３】
なお、制御機構は、双方のアクチュエータユニット２の動力伝達機構４のいずれかの部位が切断した際には双方のアクチュエータユニット２のクラッチ機構５をいずれもブロックモードとするなど、アクチュエータユニット２に異常が発生したことを検知した場合には、アクチュエータユニット２のクラッチ機構５に対して適宜制御を行う。
【００２４】
以上に述べたように、本実施形態によれば、姿勢制御用舵面１を駆動するための動力を供給する主モータ３と、この主モータ３から前記姿勢制御用舵面１に動力を伝達する動力伝達機構４とを備えたアクチュエータユニット２に、動力伝達機構４による前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を許可するアクティブモード、前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面１の自由な移動を許可するパイパスモード及び前記動力伝達機構４から前記姿勢制御用舵面１への動力伝達を遮断し前記姿勢制御用舵面１の移動を禁止するブロックモードのいずれかを選択的にとるクラッチ機構５を設けることにより、故障時においてアクティブモードからパイパスモード又はブロックモードへの切替を容易に行うことが可能になる。
【００２５】
また、１つの前記姿勢制御用舵面１に対して前記アクチュエータユニット２を２つ接続しているので、一方のアクチュエータユニット２の動力伝達機構４が故障しクラッチ機構５をパイパスモード又はブロックモードとした場合であっても、動力伝達機構４が故障していない他方のアクチュエータユニット２のクラッチ機構５をアクティブモードとし、このアクチュエータユニット２のみを利用して姿勢制御用舵面１の制御を続行することができる。
【００２６】
さらに、前記アクチュエータユニット２が、故障位置を特定可能にするための第１〜第３の位置センサ６〜８を備えているので、この位置センサの出力に基づきクラッチ機構５をパイパスモード又はブロックモードのいずれに切り替えるべきかの判断を適切に行うことができる。
【００２７】
加えて、前記クラッチ機構５が、駆動力の供給を受け付ける入力軸５１と、この入力軸５１からのトルクを感知するボール５３ａ、５４ａ及びこのボール５３ａ、５４ａを収めるボールランプ５３ｂ、５４ｂをそれぞれ有する第１及び第２のボールランプ部５３、５４と、前記入力軸５１に駆動力を供給する補助モータ５２とを備えているので、上述した機能を備えたクラッチ機構５をより簡単な構成で実現できるとともに、クラッチ機構５の信頼性を高めることができる。
【００２８】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２９】
例えば、上述した実施形態においては、ボールランプ部を利用してクラッチ機構を形成しているが、電磁クラッチ等、ボールランプ部を利用しない他の構成のクラッチ機構を採用してももちろんよい。
【００３０】
また、上述した実施形態においては、姿勢制御用舵面１つに対して前記アクチュエータユニットを２つ接続しているが、姿勢制御用舵面１つに対して前記アクチュエータユニットを３つ以上接続してももちろんよい。また、姿勢制御用舵面を複数、より望ましくは片翼ごとに３つ以上設ける場合、姿勢制御用舵面１つに対して前記アクチュエータユニットを１つだけ接続するようにしてももちろんよい。
【００３１】
さらに、位置センサ以外の方法によってアクチュエータユニットの故障位置を特定するようにしてももちろんよい。
【００３２】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…姿勢制御用舵面
２…アクチュエータユニット
３…主モータ
４…動力伝達機構
５…クラッチ機構
【図１】
2013139213.tif 000003
【図２】
2013139213.tif 000004
【図３】
2013139213.tif 000005
【図４】
2013139213.tif 000006
【図５】
2013139213.tif 000007
【図６】
2013139213.tif 000008
【図７】
2013139213.tif 000009