(57)【要約】  本発明は、測定されるトルクを表す軸方向推進力（３１）の効果の下で長手方向に並進可能であるロッド（３０）と、流体（３８）が中に流れる油圧回路（４０）とを備える、油圧式トルク計に関する。本発明はまた、圧力カプセル（４６）であって、前記油圧回路（４０）によって流体が供給される圧力チャンバ（３６）と、シールされた可撓性膜（３２）であって、圧力チャンバ（３６）の流体（３８）と接触し、前記ロッド（３０）に対してほぼ垂直である平面内に延び、ロッド（３０）の長手方向移動が膜（３２）の変形を引き起こすようにロッド（３０）の一方の端部に堅く連結される、シールされた可撓性膜（３２）と、前記圧力チャンバ（３６）内の流体（３８）用の排出ポート（４４）と、前記圧力チャンバ（３６）内の流体（３８）の圧力を前記膜（３２）の変形にしたがって調整するように設計された弁（４８）と、を備える、圧力カプセル（４６）も備える。
2017527805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧式トルク計にして、
測定されるトルクを表す軸方向推進力（３１）の効果の下で長手方向に並進可能であるロッド（３０）と、
流体（３８）が中に流れる油圧回路（４０）と、
を備える、油圧式トルク計であって、
前記トルク計が、圧力カプセル（４６）であって、
前記油圧回路（４０）によって流体が供給される圧力チャンバ（３６）と、
シールされた可撓性膜（３２）であって、圧力チャンバ（３６）内の流体（３８）と接触し、前記ロッド（３０）に対してほぼ垂直である平面内に延び、ロッド（３０）の長手方向移動が膜（３２）を変形させるようにしてロッド（３０）に堅く連結される、シールされた可撓性膜（３２）と、
弁（４８）に接合された、前記圧力チャンバ（３６）内の流体（３８）のための排出ポート（４４）であって、弁（４８）は、前記圧力チャンバ（３６）内の流体（３８）の圧力を前記膜（３２）の変形にしたがって調整するように前記ロッド（３０）の一方の端部上に支持される、排出ポート（４４）と、
を備える、圧力カプセル（４６）を備えることを特徴とする、
油圧式トルク計。
【請求項２】
前記ロッドが、中空であり、前記油圧回路（４０）の一部を形成することを特徴とする、請求項１に記載のトルク計。
【請求項３】
前記中空ロッドが、前記可撓性膜（３２）を通過し、流体（３８）用の前記排出ポート（４４）が、前記中空ロッド（３０）の端部上に設けられることを特徴とする、請求項２に記載のトルク計。
【請求項４】
前記膜（３２）が、保持カラー（５４）を用いることによって圧力チャンバ（３６）のショルダ（５２）と接触して保持されるリング（５０）によって取り囲まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルク計。
【請求項５】
測定されるトルクを表す軸方向推進力（３１）をロッド（３０）にかけるのに適した変換手段を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルク計。
【請求項６】
トルクを前記流体（３８）の圧力にしたがって決定するための手段を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトルク計。
【請求項７】
回転シャフトを備えるターボシャフトエンジンであって、シャフトのトルクを測定するのに適した、請求項１〜６のいずれか一項に記載の油圧式トルク計（２８）を備えることを特徴とする、ターボシャフトエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式トルク計に関する。詳細には、本発明は、航空機のターボシャフトエンジンの回転シャフトのトルクを測定するための油圧式トルク計に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク計は、用途の分野、トルクを測定する必要がある装置、および所望の精度に応じて、数多くの異なる形態で提供される、トルクを測定するためのデバイスである。油圧式トルク計は、航空学の分野で頻繁に使用されている。これらのトルク計は、たとえば、中間ピニオンを用いることによって作動し、中間ピニオンは、らせん歯部を有し、その回転は、測定されるトルクに比例する軸方向推進力をもたらす。この軸方向推進力は、中間ピニオンに連結されたピストンにかけられる。
【０００３】
測定されたトルクに応じた方法で移動するピストンは、ピストンによって油上にもたらされた圧力と、油によってピストン上に及ぼされた圧力とが釣り合わせられるまで、油圧回路によって供給される測定チャンバ内の油上に圧力を及ぼす。この釣り合いが達成されたときの圧力を測定する圧力センサにより、測定されたトルクを推測することが可能になる。
【０００４】
すべての油圧システムの場合のように、適切に機能させるために、このタイプの油圧式トルク計は、油圧回路とシステムの他の部分との間にシーリングが存在することを必要とする。一般の形では、このシーリングは、特に移動式ピストンに、通常はエラストマーから作製される１つまたは複数のＯリングシールを加えることによって生み出される。シーリングを確実にするために、ピストンとチャンバの壁と間のＯリングは、最低限度まで圧縮される必要がある。しかし、この圧縮は、前記圧縮に比例する摩擦を作り出し、この結果、不正確性を生じさせ、測定が行われているときにヒステリシス現象をもたらし得る。この結果、効果的なシーリングと、ピストンがチャンバ内で自由に移動することを可能にするための抵抗力の欠如との間に相反する状況を生じさせる。
【０００５】
この問題を解決するために、ピストンとチャンバの間の摩擦の量を低減することを可能にする、ポリテトラフルオロエチレン（頭字語  ＰＴＦＥとしてよりよく知られている）などのさまざまな材料から作製されたシールを使用することが、提案されている。しかし、シールに対してさまざまな材料を使用することは、ヒステリシス現象を完全には消去せず、特にシーリングの長期損失などの他の問題を作り出すことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、知られているトルク計の欠点の少なくとも一部を克服することを目的とする。
【０００７】
特に、本発明は、本発明の少なくとも１つの実施形態において、シーリング手段によって引き起こされる摩擦を解消することを可能にする、トルク計を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、ヒステリシス現象を作り出さない、トルク計を提供することも目的とする。
【０００９】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、シーリングを確実にし、長期作動段階中に作り出される摩擦の量を低減することを可能にする、トルク計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これを行うために、本発明は、油圧式トルク計にして、
測定されるトルクを表す軸方向推進力の効果の下で長手方向に並進可能であるロッドと、
流体が中に流れる油圧回路と、を備える、トルク計であって、
前記トルク計が、圧力カプセルであって、
前記油圧回路によって流体が供給される圧力チャンバと、
シールされた可撓性膜であって、圧力チャンバ内の流体と接触し、前記ロッドに対してほぼ垂直である平面内に延び、ロッドの長手方向移動が膜を変形させるようにして前記ロッドに堅く連結される、シールされた可撓性膜と、
弁に接合された、前記圧力チャンバ内の流体のための排出ポートであって、弁は、前記圧力チャンバ内の流体圧力を前記膜の変形にしたがって調整するように前記移動可能なロッドの一方の端部上に支持される、排出ポートと、を備える、圧力カプセルを備えることを特徴とする、油圧式トルク計に関する。
【００１１】
したがって、移動可能なロッドの並進移動の結果変形する膜により、本発明によるトルク計は、相対動作してその摩擦によって測定誤差（ヒステリシス）をもたらす可能性がある部分に頼ることなく、流体を含む圧力チャンバがシールされることを確実にすることを可能にする。シーリングは、この場合は静的なものであり、膜だけが、膜に連結されたロッドの移動の運動量下で変形するものである。ロッドは、その端部によって、膜を通過する前記ロッドの縁によって、または前記ロッドと膜の間の連結部を用いることによって膜に堅く連結させることができる。排出ポートは、ロッド上に支持された弁に接合される。これは、弁が、排出ポートと相補的である構造を有することを意味する。換言すれば、ポートおよび弁は、一緒に作動することができるように設計される。実際、弁は、排出ポートを覆うことができ、したがって、移動することによって圧力チャンバ内の流体の圧力を調整することができるように設計される。
【００１２】
有利には、また本発明によれば、膜は、前記移動可能なロッドの並進移動の結果生じる膜の変形が弾性変形となるように、弾性材料から作製される。
【００１３】
有利には、また本発明によれば、前記ロッドは、中空であり、前記油圧回路の一部を形成する。
【００１４】
本発明のこの態様によれば、トルク計のサイズは、低減される。
【００１５】
有利には、また本発明によれば、前記中空ロッドは、前記可撓性膜を通過し、流体用の前記排出ポートは、前記中空ロッドの端部上に設けられる。
【００１６】
本発明のこの態様によれば、トルク計のサイズは、低減される。
【００１７】
有利には、また本発明によれば、トルク計は、測定されるトルクを表す軸方向推進力をロッドにかけるのに適した変換手段を備える。
【００１８】
本発明のこの態様によれば、軸方向推進力は、移動可能なロッドを移動させることを可能にするようにして、測定されるトルクに比例するように変換手段によって生み出される。
【００１９】
有利には、また本発明によれば、トルク計は、トルクを前記流体の圧力にしたがって決定するための手段を備える。
【００２０】
本発明のこの態様によれば、流体の圧力は、たとえば、圧力値を測定し、次いで、これを変換することによって、または圧力値を直接的に測定することなく、圧力をトルクに関連する情報に直接的に変換することによって、測定されるトルクを推測することを可能にする。
【００２１】
有利には、また本発明によれば、膜は、保持カラーを用いることによって圧力チャンバのショルダと接触して保持されるリングによって取り囲まれる。
【００２２】
本発明のこの態様によれば、リング、ショルダおよびカラーは、前記要素を移動させることなく、膜を適所に静的な方法で保持することを可能にし、これは、摩擦またはヒステリシスに関連する問題を有さずに効果的なシーリングをもたらす。
【００２３】
本発明はまた、回転シャフトを備えるターボシャフトエンジンであって、シャフトのトルクを測定するのに適した本発明による油圧式トルク計を備えることを特徴とする、ターボシャフトエンジンにも関する。
【００２４】
本発明はまた、以上または以下で述べる特徴のすべてまたは一部を組み合わせて特徴とする、トルク計およびターボシャフトエンジンにも関する。
【００２５】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、非限定的な例としてのみ与えられ、添付の図に関連する以下の説明を読み取ることによって、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術による油圧式トルク計の概略図である。
【図２】本発明の実施形態による油圧式トルク計の作動の概略図である。
【図３】本発明の実施形態による油圧式トルク計の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の実施形態は例である。本説明は、１つまたは複数の実施形態を参照しているが、これは、必ずしも、各々の参照が同じ実施形態に関連すること、または特徴が単一の実施形態のみに適用することを意味するものではない。種々の実施形態の個々の特徴はまた、他の実施形態を提供するために組み合わせることもできる。
【００２８】
図１は、従来技術による油圧式トルク計１０を示す。前記油圧式トルク計は、特に、測定されるトルクを表す軸方向推進力の効果の下で長手方向に並進可能であるピストン１２を備える。軸方向推進力は、ピストンの上側部分１４に伝えられ、ピストンのピン１６によって円筒状ピストンヘッド１８に伝えられ、円筒状ピストンヘッド１８は、流体２０と接触し、中空シリンダ２２内で移動し、中空シリンダ２２は、ピストンヘッド１８のものよりわずかに大きい直径を有し、それにより、前記ピストンが最小量のあそびで移動することを可能にする。供給油圧回路２４は流体２０を循環させる。軸方向推進力の効果の下で、ロッドの端部上に支持された弁１９の領域内の排出セグメントを閉じることにより、軸方向推進力が釣り合わせられるまで（測定されるトルクを表す推進力およびピストンのヘッド１８上の流体２０の油圧推進力が完全に等しくなるとき）、シリンダ２２内の流体２０の圧力が増大される。この釣り合いが達成されたときの流体２０の圧力は、したがって、測定されるトルクに極めて比例的である。
【００２９】
流体２０が、油圧回路２４の外側に進行する、特に、ピストンのピン１６が移動する部分に入ることを防止するために、ピストンのヘッド１８には、Ｏリングシール２６が設けられ、Ｏリングシール２６は、ピストンのヘッド１８を取り囲み、ピストンのヘッド１８と中空シリンダ２２の間のあそびを解消することを可能にし、それによって流体２０が通過することを、ピストンのヘッド１８と中空シリンダ２２の間のシールを圧縮することによって防止する。さらに、ＰＴＦＥ製のカラーが、Ｏリング２６とシリンダ２２の間に置かれる。圧縮されるシール２６は、摩擦を作り出し、この摩擦は、トルク測定の品質に有害な影響を与え、その結果ヒステリシス現象を生じさせる。
【００３０】
本発明は、これらの問題を解決することを可能にする。
【００３１】
したがって、図２に示すような本発明の実施形態によれば、トルク計２８は、測定されるトルクを表す軸方向推進力３１の効果の下で長手方向に並進可能であるロッド３０を備える。移動可能なロッド３０は、可撓性膜３２に堅く連結される。可撓性膜３２は、ロッド３０に対してほぼ垂直である平面内に延びる。さらに、前記膜は、圧力チャンバ３６の側面壁３４にシール式に固定される。この圧力チャンバ３６には、流体回路４０から流体３８が供給される。膜３２は、圧力チャンバ３６を、移動可能なロッド３０が中で移動する空間４２から分離する。
【００３２】
軸方向推進力３１は、測定されるトルクを表す。この軸方向推進力３１をもたらすために、トルク計２８は、たとえば、測定されるトルクに応じた方法でこの軸方向推進力３１をかけるのに適した変換手段を備える。たとえば、これらの変換手段は、中間ピニオンを備えることができ、中間ピニオンは、らせん歯部を有し、トルクが測定されるシャフトのライン上に位置する。中間ピニオンによって伝えられたトルクは、らせん歯部を用いることにより、このトルクに比例する回転軸内の成分を有する推進力を生み出し、この法線成分は、移動可能なロッド３０に伝えられた軸方向推進力３１である。
【００３３】
軸方向推進力３１によって引き起こされた移動可能なロッド３０の移動は、ロッドに堅く連結された膜３２を変形させる。ロッド３０の端部上に支持された弁４８の領域内の排出セグメントを閉じることにより、チャンバ３６内の流体３８の圧力は、軸方向推進力が釣り合わせられるまで、増大される。換言すれば、流体３８の圧力は、ポート４４からの排出のためにセグメントを変化させる弁４８を用いることによって圧力チャンバ３６内で調整される。
【００３４】
圧力チャンバ３６、膜３２、および排出ポート４４は、圧力カプセル４６を形成する。
【００３５】
この種類のトルク計のアーキテクチャは、膜３２が並進可能であることを防止する。膜は、弾性的にのみ変形することができる。その結果、知られている油圧式トルク計における摩擦およびヒステリシスに関連する問題は、並進可能でない膜の結果、解消される。
【００３６】
流体３８の圧力は、たとえば、圧力センサによって測定される。測定された圧力に関する情報は、たとえば、ディスプレイユニットを用いることによってユーザに伝えることができる。この場合、ディスプレイユニットは、ユーザが知っている、または表示された圧力値に基づいてトルク値を容易に推測できる場合は、センサによって測定された圧力値を直接的に表示することができ、または測定された圧力に基づいてトルクを決定するための手段、たとえばコンピュータまたは別の変換システムによって算出されたトルク値を表示することができる。
【００３７】
あるいは、圧力値は、センサによって測定されず、圧力自体が、たとえば適切な機構を用いることによってディスプレイユニット上で移動する針によって、圧力値を直接測定することなく、トルク値をディスプレイユニット上に表示するようにする。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態による油圧式トルク計２８の概略図であり、図２に示される要素を再度示し、詳述する。移動可能なロッド３０は、その端部が押し込められるソケットを用いることによって膜３２に連結される。中心が穿孔されたソケットは、その全体周囲にわたって膜３２にシール式に取り付けられ、弁４８を形成し、この弁４８は、チャンバ３６内の圧力を釣り合わせるようにして油圧排出を調節する。膜３２は、圧力チャンバ３６の側面壁３４まで延びる。膜３２は、圧力チャンバ３６の側面壁３４のショルダ５２と接触するリング５０によって取り囲まれる。リング５０は、保持カラー５４を用いることによってショルダ５２と接触して保持される。リング５０、ショルダ５２、およびカラー５４は、システムがシールされることを確実にする。従来技術からのピストンおよびシールとは異なり、リング５０、ショルダ５２、およびカラー５４は、シールすることを確実にするが、静的なものであり、流体３８の圧力を調節する役割は果たさない。したがって、前記要素は、従来技術からのピストンシールシステムのような同じ欠点を有さない。
【００３９】
本発明は、航空機のターボシャフトエンジン内に装着されるのに特に適する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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