(57)【要約】  トルク制限器は、入力シャフトと出力シャフトとの間でのトルクの伝達を制限する。トルク制限器は、航空機制御面を作動させるための歯車付回転アクチュエータに内蔵され得る。トルク制限器は、入力シャフトに関連する入力トルクの代わりに、出力シャフトに関連する出力トルクに反応可能である。トルク制限器は、構造的基礎と、入力シャフトの回転運動を出力シャフトに伝達するための歯車アセンブリと、を含む。歯車アセンブリは、構造的基礎に連結された基準歯車であって、基準歯車の構造的基礎に対する移動は、出力シャフトにおける出力トルクに依存する、基準歯車を含む。出力トルクが出力トルク制限値よりも小さいとき、基準歯車は構造的基礎に対して相対的に静止し、出力トルクが出力トルク制限値を超えたとき、基準歯車は構造的基礎に対して移動する。【選択図】図３
2016524111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の周りを回転可能な入力シャフトと出力軸の周りを回転可能な出力シャフトとの間でのトルクの伝達を制限するためのトルク制限器であって、
構造的基礎と、
前記入力シャフトの回転運動を前記出力シャフトに伝達するための歯車アセンブリと、を備え、前記歯車アセンブリは、
（ｉ）前記入力シャフトの回転に応じて前記構造的基礎に対して回転される入力歯車と、
（ｉｉ）トルク制限値が超えられない限り前記構造的基礎に対して移動することがないように前記構造的基礎に連結された基準歯車と、
（ｉｉｉ）前記出力シャフトに関連する被動歯車であって、前記出力シャフトは前記被動歯車の回転に応じて回転される、被動歯車と、
（ｉｖ）前記入力歯車と係合する少なくとも１つの伝達歯車と、を含み、前記基準歯車および前記被動歯車は、前記トルク制限値が超えられない限り前記基準歯車の前記構造的基礎に対する移動を生じさせることなく、前記入力シャフトの回転が前記出力シャフトの回転を生じさせるように構成され、前記基準歯車は、前記トルク制限値が超えられたとき、前記構造的基礎に対して移動する、トルク制限器。
【請求項２】
前記歯車アセンブリは、遊星歯車アセンブリであり、前記入力歯車は、太陽歯車として前記入力シャフトに配置され、前記基準歯車は、前記入力歯車の周りに輪歯車として配置され、前記少なくとも１つの伝達歯車は、前記入力歯車と前記基準歯車との間に配置された複数の遊星歯車を含む、請求項１に記載のトルク制限器。
【請求項３】
前記入力歯車および前記被動歯車は、主軸に沿って互いに対して同軸に配置される、請求項２に記載のトルク制限器。
【請求項４】
前記複数の遊星歯車は、前記主軸と平行に軸方向に延在する、請求項３に記載のトルク制限器。
【請求項５】
前記基準歯車は、前記主軸に沿って、前記入力歯車および前記被動歯車に対して同軸に配置される、請求項３に記載のトルク制限器。
【請求項６】
前記構造的基礎は、前記歯車アセンブリを収容する筐体を含む、請求項１に記載のトルク制限器。
【請求項７】
前記基準歯車は、摩擦接触によって前記筐体に連結される、請求項６に記載のトルク制限器。
【請求項８】
前記摩擦接触は、前記基準歯車の環状端面と前記筐体の半径方向段面との間の摩擦接触を含む、請求項７に記載のトルク制限器。
【請求項９】
前記基準歯車の前記端面と前記筐体の前記半径方向段面との間の前記摩擦接触は、ばねによる荷重を受ける、請求項８に記載のトルク制限器。
【請求項１０】
前記トルク制限値が超えられた後、前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間でのトルクの伝達を防止するロックアウト機構をさらに備える、請求項１に記載のトルク制限器。
【請求項１１】
前記トルク制限値が超えられた後、前記ロックアウト機構は、前記入力シャフトからのトルクを前記構造的基礎へと方向転換させる、請求項１０に記載のトルク制限器。
【請求項１２】
前記入力歯車および前記基準歯車は、主軸に沿って、互いに対して同軸に配置され、前記トルク制限値が超えられたとき、前記基準歯車は、前記主軸の周りを前記構造的基礎に対して回転する、請求項１に記載のトルク制限器。
【請求項１３】
前記トルク制限値が超えられた後、前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間でのトルクの伝達を防止するロックアウト機構をさらに備え、前記トルク制限値が超えられた後、前記ロックアウト機構は、前記入力シャフトからのトルクを前記構造的基礎へと方向転換させる、請求項１２に記載のトルク制限器。
【請求項１４】
前記ロックアウト機構は、
前記入力シャフトとともに回転するように配置された爪支持体と、
前記爪支持体に枢動可能に連結された少なくとも１つの爪部材と、
半径方向内側に向かって延在する少なくとも１つのストッパを含むロックアウトリングであって、前記主軸に沿って配置され、前記ストッパの各々が半径方向に前記各爪部材と非接触な非ロックアウト位置から、前記ストッパの各々が前記各爪部材と半径方向に干渉するロックアウト位置へと、軸方向に変位可能である、ロックアウトリングと、
前記ロックアウトリングを前記非ロックアウト位置へと付勢するように配置されるばねと、
前記ロックアウトリングと前記基準歯車との間に設置された複数の玉軸受であって、（ａ）前記ロックアウトリングと前記基準歯車とが、前記主軸周りに互いに対して所定の角度方向にあるときに、前記ロックアウトリングを前記非ロックアウト位置に維持し、（ｂ）前記基準歯車が前記主軸の周りを前記ロックアウトリングに対して回転するとき、前記ロックアウトリングを前記ロックアウト位置へと変位させるようにする、複数の玉軸受と
を備える、請求項１３に記載のトルク制限器。
【請求項１５】
前記複数の玉軸受は、前記ロックアウトリングの対応するポケットの組と前記基準歯車の別の対応するポケットの組との中に設置される、請求項１４に記載のトルク制限器。
【請求項１６】
前記ロックアウトリングの前記ポケットおよび前記基準歯車の前記ポケットは、前記主軸周りの第１の角度方向と関連する第１の斜面と、前記第１の角度方向とは反対方向の前記主軸周りの第２の角度方向と関連する第２の斜面とを有し、前記第１の斜面は前記第２の斜面とは異なる、請求項１５に記載のトルク制限器。
【請求項１７】
入力軸の周りを回転可能な入力シャフトと出力軸の周りを回転可能な出力シャフトとの間でのトルクの伝達を制限するためのトルク制限器であって、
構造的基礎と、
前記入力シャフトの回転運動を前記出力シャフトに伝達するための歯車アセンブリと
を備え、前記歯車アセンブリは、前記構造的基礎に連結された基準歯車であって、前記基準歯車の前記構造的基礎に対する移動は、前記出力シャフトにおける出力トルクに依存する、基準歯車を含み、
前記出力トルクが出力トルク制限値よりも小さいとき、前記基準歯車は前記構造的基礎に対して静止し、前記出力トルクが前記出力トルク制限値を超えたとき、前記基準歯車は前記構造的基礎に対して移動する、トルク制限器。
【請求項１８】
前記歯車アセンブリは、前記入力シャフトとともに回転するように配置された入力歯車と、前記入力歯車および前記基準歯車と噛み合う複数の伝達歯車とをさらに含む、請求項１７に記載のトルク制限器。
【請求項１９】
前記歯車アセンブリは、回転が前記出力歯車にそれによって伝達される被動歯車をさらに含み、前記複数の伝達歯車は前記被動歯車とも噛み合う、請求項１８に記載のトルク制限器。
【請求項２０】
前記トルク制限値が超えられた後、前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間でのトルクの伝達を防止するロックアウト機構をさらに備える、請求項１７に記載のトルク制限器。
【請求項２１】
前記トルク制限値が超えられた後、前記ロックアウト機構は、前記入力シャフトからのトルクを前記構造的基礎へと方向転換させる、請求項２０に記載のトルク制限器。
【請求項２２】
前記ロックアウト機構は、前記基準歯車の前記構造的基礎に対する回転運動によって作動する、請求項２１に記載のトルク制限器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、トルク制限機構に関し、特には、航空機制御面を作動させるための歯車付回転アクチュエータ（「ＧＲＡ」）において使用されるトルク制限機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ＧＲＡは、例えば、航空機においてフラップ、スラット、および他の空力操縦面を作動させるために使用される。ＧＲＡは、典型的には、動作不良の際に、ＧＲＡの入力シャフトと出力シャフトとの間でのトルクの伝達を制限するためのトルク制限器を内蔵する。従来のトルク制限装置は、トルク伝達の制限のために隣接するディスクの間の摩擦接触を利用する複数のブレーキディスクを有するディスクブレーキパックを含む。このようなトルク制限装置は、いくつかの固有の問題を有する。摩擦係数は潤滑に対して非常に敏感なので、潤滑環境の変化が、摩擦係数を、確実なトルク制限を提供するために必要な限界値よりも低下させてしまう恐れがある。これにより、トルク制限器が最大トルク制限設定を超えてしまう可能性がある。もしもディスクブレーキパック内に存在する潤滑が少なすぎかつ水分が存在すると、ディスクブレーキパックは凍結する可能性があり、面倒なロックアップを引き起こす。ディスクブレーキパックに十分な潤滑が提供されるときは、無視できない粘性抗力が存在する。粘性抗力は、正確に予測され、トルク制限器設定および電力制御装置（「ＰＣＵ」）のサイズ選択において考慮される限りは問題とならないが、このような粘性抗力はシステムに非効率性をもたらし、トルク制限器の下流の構成部材により高い制限荷重を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]既知のトルク制限機構は、ＧＲＡの出力トルクよりも、むしろＧＲＡへの入力トルクに反応する。従って、ロックアップトルク制限設定は、ＧＲＡの最大動作トルクよりも著しく大きくなければならず、従って、ＧＲＡは比較的大きな制限出力トルクを有するように設計される。結果として、各ＧＲＡはそれに付随するより大きな重量を有し、ＧＲＡよりも下流の構造は増加される。航空機が多くの、例えば３０個以上のＧＲＡを有するとすると、累積的な重量コストが航空機設計に課されることになる。
【０００４】
[0004]上述した課題を解決するトルク制限器が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明は、入力軸の周りを回転可能な入力シャフトと出力軸の周りを回転可能な出力シャフトとの間でのトルクの伝達を制限するとともに、この制限を上で論じた課題を解決するような方法で行うトルク制限器を提供する。本発明の例示的な実施形態において、トルク制限器は、固定された翼に対して移動可能な航空機制御面、例えば、フラップまたはスラット、を作動させるためのＧＲＡに内蔵される。本発明のトルク制限器は、入力シャフトに関連する入力トルクの代わりに、出力シャフトに関連する出力トルクに反応可能であることを特徴とする。
【０００６】
[0006]本発明のトルク制限器は、概して、構造的基礎と、入力シャフトの回転運動を出力シャフトに伝達するための歯車アセンブリと、を備える。歯車アセンブリは、構造的基礎に連結された基準歯車であって、基準歯車の構造的基礎に対する移動は、出力シャフトにおける出力トルクに依存する、基準歯車を含む。出力トルクが出力トルク制限値よりも小さいとき、基準歯車は構造的基礎に対して的に静止し、出力トルクが出力トルク制限値を超えたとき、基準歯車は構造的基礎に対して移動する。
【０００７】
[0007]本発明の特定の実施形態によれば、歯車アセンブリは、入力シャフトの回転に応じて構造的基礎に対して回転される入力歯車と、出力シャフトに関連する被動歯車であって、出力シャフトは被動歯車の回転に応じて回転される、被動歯車と、入力歯車と係合する少なくとも１つの伝達歯車と、をも含み得、基準歯車および被動歯車は、トルク制限値が超えられない限り基準歯車の構造的基礎に対する移動を生じさせることなく、入力シャフトの回転が出力シャフトの回転を生じさせるように構成される。基準歯車は、トルク制限値が超えられたとき、構造的基礎に対して移動し、例えば、基準歯車は、その軸の周りを構造的基礎に対して回転し得る。歯車アセンブリは、遊星歯車アセンブリとして構成され得、入力歯車は、太陽歯車として入力シャフトに配置され、基準歯車は、入力歯車の周りに輪歯車として配置され、少なくとも１つの伝達歯車は、入力歯車と基準歯車との間に配置された複数の遊星歯車を含む。入力歯車、基準歯車、および被動歯車は、主軸に沿って同軸に配置され得、遊星歯車は、アセンブリの主軸と平行に軸方向に延在し得る。
【０００８】
[0008]本発明の更なる態様において、トルク制限器は、トルク制限値が超えられた後、入力シャフトと出力シャフトとの間でのトルクの伝達を防止するロックアウト機構を備え得、トルク制限値が超えられた後、ロックアウト機構は、入力シャフトからのトルクを構造的基礎へと方向転換する。ロックアウト機構は、入力シャフトとともに回転するように配置された爪支持体と、爪支持体に枢動可能に連結された少なくとも１つの爪部材と、を備え得る。ロックアウト機構は、半径方向内側に向かって延在する少なくとも１つのストッパを含むロックアウトリングをさらに備え得、ロックアウトリングは、主軸に沿って配置され、各ストッパが半径方向において各爪部材と非接触な非ロックアウト位置から、各ストッパが各爪部材と半径方向において干渉するロックアウト位置へと、軸方向に変位可能である。ロックアウトリングを非ロックアウト位置へと付勢するようにばねが配置され得、複数の玉軸受が、ロックアウトリングと基準歯車との間に設置され得る。玉軸受は、ロックアウトリングと基準歯車とが主軸周りに互いに対して所定の角度方向にあるときに、ロックアウトリングを非ロックアウト位置に維持し、基準歯車が主軸の周りをロックアウトリングに対して回転するとき、ロックアウトリングをロックアウト位置へと変位させる。基準歯車の回転によって作動させられたとき、ロックアウト機構は、ロックアウトリングを通じて入力トルクを構造的基礎へと方向転換させ得る。
【０００９】
[0009]以下において、本発明は添付の図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]本発明の一実施形態に従って形成されたＧＲＡの透視図である。
【図２】[0011]図１のＧＲＡを示す断面透視図である。
【図３】[0012]図１のＧＲＡを示す別の断面透視図である。
【図４】[0013]図１に示されるＧＲＡの長手方向断面図である。
【図５】[0014]図４の線Ａ−Ａに概ね沿ったＧＲＡの横方向断面図である。
【図６】[0015]図４の線Ｂ−Ｂに概ね沿ったＧＲＡの横方向断面図である。
【図７】[0016]図４の線Ｃ−Ｃに概ね沿ったＧＲＡの横方向断面図である。
【図８】[0017]図４の線Ｄ−Ｄに概ね沿ったＧＲＡの横方向断面図である。
【図９】[0018]本発明の一実施形態によるＧＲＡのロックアウト機構を示す透視図である。
【図１０】[0019]図１０Ａは、トルク制限値が超えられたときの非ロックアウト位置からロックアウト位置への、ロックアウト機構のロックアウトリングの軸方向変位を示す拡大断面図である。図１０Ｂは、トルク制限値が超えられたときの非ロックアウト位置からロックアウト位置への、ロックアウト機構のロックアウトリングの軸方向変位を示す拡大断面図である。
【図１１】[0020]図１１Ａは、トルク制限値が超えられたときのロックアウト機構の動作を示す一連の横方向断面図の１つである。図１１Ｂは、トルク制限値が超えられたときのロックアウト機構の動作を示す一連の横方向断面図の１つである。図１１Ｃは、トルク制限値が超えられたときのロックアウト機構の動作を示す一連の横方向断面図の１つである。図１１Ｄは、トルク制限値が超えられたときのロックアウト機構の動作を示す一連の横方向断面図の１つである。図１１Ｅは、トルク制限値が超えられたときのロックアウト機構の動作を示す一連の横方向断面図の１つである。
【図１２】[0021]図１２Ａは、ロックアウト機構の爪支持体の逆方向回転による、ロックアウト機構のリセットを示す一連の横方向断面図の１つである。図１２Ｂは、ロックアウト機構の爪支持体の逆方向回転による、ロックアウト機構のリセットを示す一連の横方向断面図の１つである。図１２Ｃは、ロックアウト機構の爪支持体の逆方向回転による、ロックアウト機構のリセットを示す一連の横方向断面図の１つである。図１２Ｄは、ロックアウト機構の爪支持体の逆方向回転による、ロックアウト機構のリセットを示す一連の横方向断面図の１つである。図１２Ｅは、ロックアウト機構の爪支持体の逆方向回転による、ロックアウト機構のリセットを示す一連の横方向断面図の１つである。
【図１３】[0022]本発明の一実施形態による非対称的玉ポケットを示す詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0023]図１から図７は、本発明を具現化するＧＲＡ１０を図示する。ＧＲＡ１０は、航空機制御面作動システムにおいてまたはトルク伝達を伴う他の用途において使用され得る。ＧＲＡ１０は、入力軸の周りを回転可能な入力シャフト１２と出力軸の周りを回転可能な出力シャフト１４との間でトルクを伝達するように構成される。現在の実施形態において、入力軸と出力軸とは主軸１１に沿って互いに一致する。
【００１２】
[0024]ＧＲＡ１０は、構造的基礎を外側筐体１６の形態で備え、外側筐体１６は、筐体シェル１８と、筐体シェル１８の端部の筐体端板２０と、筐体端板２０に隣接する軸方向に固定された位置に保持されるスペーサリング２２と、を備え得る。スペーサリング２２は、リング状の半径方向段面２４を画定し得る。入力シャフト１２は、筐体１６の入力端部に回転軸受１３によって回転可能に支持され得る。出力シャフト１４は、入力シャフト１２の端部に別の回転軸受１５によって回転可能に支持され得る。
【００１３】
[0025]ＧＲＡ１０は、入力シャフト１２の回転運動を出力シャフト１４に伝達するための歯車アセンブリをも備える。図示された実施形態に示されるように、歯車アセンブリは、入力歯車２６と、基準歯車２８と、被動歯車３０と、少なくとも１つの伝達歯車３２と、を含み得る。入力歯車２６は、入力シャフトの回転に応じて筐体１６に対して回転するように、入力シャフト１２に固定的に取り付けら得、または入力シャフトと一体的に形成され得る。基準歯車２８は、トルク制限値が超えられない限り筐体１６に対して移動することがないように筐体１６に連結される。例えば、基準歯車２８は、トルク制限値を超える主軸１１周りのトルクを受けない限り、主軸１１の周りを筐体１６に対して回転することがないように筐体１６内に保持された、内側に歯の付いた輪歯車の形態であり得る。被動歯車３０は、例えば、被動歯車を固定的に出力シャフト１４に接続することで、または被動歯車を出力シャフト１４と一体的に形成することで、出力シャフト１４と関連付けられ、出力シャフト１４は被動歯車３０の回転に応じて回転される。図示された実施形態に示されるように、被動歯車３０は内側に歯の付いた輪歯車であり得る。
【００１４】
[0026]少なくとも１つの伝達歯車３２は、トルク制限値が超えられない限り、筐体１６によって提供される構造的基礎に対する基準歯車２８の移動を生じさせることなく、入力シャフト１２の回転が出力シャフト１４の回転を生じさせるように、入力歯車２６、基準歯車２８、および被動歯車３０と係合する。トルク制限値が超えられたとき、基準歯車２８は、主軸１１の周りを筐体１６に対して回転することで、構造的基礎（すなわち、筐体１６）に対して移動する。
【００１５】
[0027]図に示されるように、歯車アセンブリは、遊星歯車アセンブリであり得、入力歯車２６は、太陽歯車として入力シャフト１２に配置され、基準歯車２８は、入力歯車の周りに輪歯車として配置され、少なくとも１つの伝達歯車３２は、入力歯車２６と基準歯車２８との間に配置された複数の遊星歯車を含む。図示された実施形態において、複数の遊星歯車（すなわち、伝達歯車３２）は、主軸１１と平行に軸方向に延在する。入力歯車２６および被動歯車３０は、主軸１１に沿って互いに対して同軸に配置され得る。さらに、基準歯車２８は、主軸１１に沿って、入力歯車２６および被動歯車３０に対して同軸に配置され得る。伝達歯車３２は、入力ギア２６の周りに配置され得、各伝達歯車は、入力歯車２６および基準歯車３０と噛み合う第１の歯状部３２Ａと、基準歯車２８とだけ噛み合う第２の歯状部３２Ｂと、被動歯車３０とだけと噛み合う第３の歯状部３２Ｃとを含み得る。
【００１６】
[0028]上述のように、基準歯車２８は、トルク限界値が超えられたときに、筐体１６に対して移動する。基準歯車２８は、摩擦接触によって筐体１６に連結され得、トルク限界値はその摩擦接触に関連する静止摩擦に打ち克つのに必要なトルクに相当する。この摩擦接触は、基準歯車２８の筒状外面と筐体シェル１８の筒状内面との間の摩擦接触を含み得る。この摩擦接触は、基準歯車２８の環状端面２８Ａと、筐体１６の半径方向段面２４と、をも含み得る。端面２８Ａと半径方向段面２４との間の摩擦接触は、ばね荷重、例えば、軸方向に荷重がかけられるばねまたはばねパック３６による荷重を受け得る。ばね３６は、例えば、皿ばねでよい。
【００１７】
[0029]次に、図８から図１２Ｅを追加して参照する。ＧＲＡ１０は、全体として参照番号４０で識別されるロックアウト機構を、トルク制限値が超えられた後、入力シャフト１２と出力シャフト１４との間でのトルクの伝達を防止するために、さらに備え得る。ロックアウト機構４０は、トルク制限値が超えられた後、入力シャフト１２からのトルクを筐体１６によって提供される構造的基礎へと方向転換させることによって動作し得る。
【００１８】
[0030]ロックアウト機構４０は、入力シャフト１２とともに回転するように配置された爪支持体４２と、爪支持体４２に枢動可能に連結された少なくとも１つの爪部材４４と、を備え得る。ロックアウト機構４０は、半径方向内側に向かって延在する少なくとも１つのストッパ４８を含むロックアウトリング４６をも備え得、ロックアウトリングは、主軸１１に沿って配置される。説明されている実施形態においては、ロックアウトリング４６は、ロックアウトリング４６の各ストッパ４８が半径方向において各爪部材４４と非接触な非ロックアウト位置（図１０Ａ参照）からロックアウトリング４６の各ストッパ４８が各爪部材４４と半径方向において干渉するロックアウト位置（図１０Ｂ参照）へと、軸方向に変位可能である。ロックアウトリング４６は、対応するロックアウトリング４６の外側軸方向溝および筐体シェル１８内の内側軸方向溝に収容される軸方向スライドピン４９によって、筐体シェル１８内に取り付けられ得、それにより、ロックアウトリング４６は、ある範囲にわたって軸方向に移動自在だが、主軸１１周りを筐体１６に対して回転することは妨げられる。ちょうど２つの爪部材４４、または異なる数の爪部材４４が設けられ得る。２つ以上の爪部材４４が設けられる場合は、爪部材４４は主軸１１の周りに一定の角度間隔で配置され得る。ちょうど４つのストッパ４８、または異なる数のストッパ４８が設けられ得る。２つ以上のストッパ４８が設けられる場合は、ストッパ４８は主軸１１の周りに一定の角度間隔で配置され得る。
【００１９】
[0031]図８、図９および図１０Ａから最もよく分かるように、各爪部材４４は、枢軸ピン５０によって爪支持体４２に枢動可能に取り付けられ得、爪支持体４２に設置された、半径方向に向けられたばね荷重を受ける玉プランジャ５２によって、図８に示されるように、ニュートラル軸位置に解放可能に保持され得る。爪部材４４がそのニュートラル位置にあるとき、玉プランジャ５２は爪部材の中央凹部５４と係合する。各爪部材４４は、後ほど説明されるように、中央凹部５４の両側に、爪部材４４が枢軸ピン５０によって画定される軸の周りを枢動するときに玉プランジャ５２が係合する側方凹部５６をも含み得る。各爪部材４４は、枢軸ピン５０に対して横向きに反対方向に延在する一対の留め部材５８と、玉プランジャ５２と半径方向に整列する外側タブ６０と、を有し得る。図示された実施形態において、タブ６０は、主軸１１方向において、半径方向隙間面６２と隣接する。理解されようが、爪部材４４の半径方向隙間面６２は、ロックアウトリング４６が非ロックアウト軸方向位置にあるとき、ロックアウトリング４６のストッパ４８と軸方向に整列し、爪支持体４２は、いずれかの爪部材４４がいずれかのストッパと係合することなく、ロックアウトリング４６に対して自由に回転する。従って、正常な動作状態において、爪支持体４２は入力シャフト１２とともに、主軸１１の周りを自由に回転する。
【００２０】
[0032]ロックアウト機構４０は、ロックアウトリング４６を非ロックアウト位置へと付勢するように配置されるばね３６と、ロックアウトリング４６と基準歯車２８との間に設置された複数の玉軸受６４と、をも備え得る。玉軸受６４は、ロックアウトリング４６と基準歯車２８とが、主軸１１周りに互いに対して所定の角度方向にあるときに、ロックアウトリング４６を非ロックアウト位置に維持し、基準歯車２８が主軸１１の周りをロックアウトリング４６に対して回転するとき、ロックアウトリング４６をロックアウト位置へと変位させるように設置される。例えば、玉軸受６４は、ロックアウトリング４６の対応するポケット６６の組と基準歯車２８の別の対応するポケット６８の組との中に設置され得、玉軸受６４は、ロックアウトリング４６に対する基準歯車２８の回転に伴って、それぞれのポケット６６および６８から転がり出る。
【００２１】
[0033]次に、ＧＲＡ１０およびロックアウト機構４０の動作について説明する。正常な動作状態において、入力シャフト１２に与えられたトルクは、入力シャフトを主軸１１の周りを回転させ、その結果、入力歯車２６を主軸１１の周りを回転させる。入力歯車２６の回転は、伝達歯車３２の逆方向回転を生じさせる。伝達歯車３２は、正常な負荷状態においては静止したままである基準歯車２８と噛み合い、伝達歯車３２は、入力歯車２６の周りを軌道を描いて回る。伝達歯車３２の回転は出力歯車３０を回転させ、ひいては出力歯車３０の回転は出力シャフト１４を回転させて、負荷を変位させ、例えば航空機制御面を動かす。
【００２２】
[0034]制御面パネルの動作不良または故障など、何らかの異常なまたは予期されない動作状態では、出力シャフト１４の回転は妨げられる一方入力トルクの印加は続き、出力シャフトにおける突然のトルク増加が発生する。その結果、伝達歯車３２は、トルク負荷の増加を受け、従って、追加的なトルクを基準歯車２８に伝達する。図示された実施形態において、設計トルク制限値が超えられたとき、静止摩擦は乗り越えられ、基準歯車２８は、主軸１１の周りを回転することにより、筐体１６に対して移動する。ＧＲＡ１０内でのこの滑りは、出力シャフト１４および下流の構成部材への構造的な損傷の防止に寄与する。
【００２３】
[0035]トルク制限値が超えられた後、ロックアウト機構４０は、入力シャフト１２と出力シャフト１４との間でのトルクの伝達を防止するために作動させられる。基準歯車２８が筐体１６に対して移動するにつれて、基準歯車２８は、スライドピン４９によって筐体１６に対する回転が阻止されているロックアウトリング４６に対しても移動する。この相対角度変位は、玉軸受６４を、それぞれのロックアウトリング４６のポケット６６および基準歯車２８のポケット６８から転がり出させて、ロックアウトリング４６を、ばね３６の付勢に抗してそのロックアウト位置へと、軸方向に変位させる。
【００２４】
[0036]次に、ロックアウトリング４６がそのロックアウト位置に位置したときに起きることと、入力シャフト１２とについて図示する図１１Ａから図１１Ｅを参照する。図１１Ａにおいては、ロックアウトリング４６は、いまだその非ロックアウト位置にあり、これに対し図１１Ｂにおいては、ロックアウトリングはそのロックアウト位置へと軸方向に変位している。ロックアウトリング４６がそのロックアウト位置にあるとき、ストッパ４８は、爪部材４４のタブ６０の円形の移動経路と半径方向において干渉する。爪支持体４２が回転するにつれ、図１１Ｂに図示されるように、爪部材４４のタブ６０はストッパ４８と係合する。図１１Ｃに図示されるように、この係合は、爪部材４４を、枢軸ピン５０によって画定される軸の周りを枢動させ、その結果、玉プランジャが爪部材の中央凹部５４から転がり出たときに玉プランジャ５２を圧縮する。爪支持体４２の回転は、爪部材４４の更なる枢動を伴いつつ継続し、図１１Ｄに示されるように、玉プランジャ５２は弾性的に伸長して爪部材４４の側方凹部５６に収容される。この段階で、爪部材４４は、ロックアウト軸位置にセットされ、そこでは、その留め部材５８の１つはストッパ４８と半径方向において干渉し、他の留め部材５８は爪支持体４２と係合することにより枢動に対する筋交いとなる。爪支持体４２が主軸１１の周りの回転を継続すると、傾けられた爪部材４４は、図１１Ｅに示されるように、次のストッパ４８と係合する。従って、入力シャフト１２と出力シャフト１４と間でのトルクの伝達は防止される。本明細書で説明される実施形態において、入力シャフト１２からのトルクは、ロックアウト機構４０によって、筐体１６によって提供される構造的基礎へと方向転換される。
【００２５】
[0037]図１２Ａから図１２Ｅは、入力シャフト１２の逆方向回転を命令し、それによって爪支持体４２を逆方向回転させることによって、ロックアウト機構４０が、どのようにリセットされ得るかを示す。初めに、玉軸受６４は既にポケット６６および６８と再び整列し、ばね３６の付勢がロックアウトリング４６をその非ロックアウト軸方向位置に戻していることが理解されよう。爪支持体４２および爪部材４４は、図１２Ａに図示される完全なロックアウト状態から始まる（これは図１１Ｅに図示される状態と同じ状態である）。図１２Ｂに図示されるように、爪支持体４２は逆方向回転し、その後、後縁の半径方向外側の留め部材５８が以前のストッパに係合する。図１２Ｃから理解され得るように、これにより、爪部材４２は枢軸ピン５０の軸の周りを枢動し、その結果、爪支持体４２が逆方向回転を継続するにつれて、玉プランジャ５２を圧縮する。図１２Ｄに進むと、爪支持体４２の更なる逆方向回転が、爪部材４４の枢動を継続させ、その後玉プランジャが弾性的に伸長して中央凹部５４に収容されることが分かる。従って、図１２Ｅに図示されるように、ここで爪部材４４は、ロックアウトリング４６のストッパ４８に対して半径方向の隙間を有してリセットされる。
【００２６】
[0038]図１３から最もよく分かるように、ロックアウトリング４６のポケット６６および基準歯車２８のポケット６８は、主軸１１周りの第１の角度方向と関連する第１の斜面７０と、第１の角度方向とは反対方向の主軸１１周りの第２の角度方向と関連する第２の斜面７２とを有し得、第１の斜面は第２の斜面とは異なる。このように、ロックアウト機構４０を作動させるために必要なトルクは、一回転方向、例えばフラップまたはスラットの伸長と関連する回転方向において、反対回転方向、例えばフラップまたはスラットの収縮と関連する回転方向におけるよりも大きくされ得る。
【００２７】
[0039]ＧＲＡ１０のトルク制限機構は入力トルクの代わりに出力トルクに反応するので、ロックアップトルク制限値は、最大動作トルクの近くに設定され得、結果として各ＧＲＡの出力における制限トルクがより低くなる。これにより、ＧＲＡ自体の重量を大幅に減少させるだけでなく、より重要なことに、それが保護する下流の構造の重量を大幅に減少させることができる。
【００２８】
[0040]本明細書で説明された出力トルク感知ＧＲＡは、先行技術のディスクブレーキパックに関連する問題も解決する。第１に、本発明は、摩擦ディスクブレーキパックを廃し、それに代わって爪ロックアウト機構を使用する。この変更は、ブレーキプレートによって生じる粘性抗力トルクを大幅に減少させ、確実なトルク制限のために摩擦に頼ることがなくなる。航空機制御面システムには３０個ものＧＲＡがあるので、この変更はＰＣＵによって必要とされる電力をも大いに減少する。駆動システム全体における重量の著しい減少が達成できる。第２に、本発明は、一部の航空機制御面（例えば、フラップおよびスラット）作動システムにおけるスキュー検出システムの必要を無くす可能性を有し、コスト、重量およびシステムの信頼性において劇的な向上をもたらす。
【００２９】
[0041]本明細書において、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、当業者は、変更がなされ得ることを理解するであろう。一例として、電機子２６または対向板１４のどちらかにただ１つの傾斜面が設けられる代替的な構成が可能であることに留意されたい。このような変更は、添付の特許請求の範囲に定義されたような本発明の趣旨および範囲から逸脱するものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１０  歯車付回転アクチュエータ（「ＧＲＡ」）
１１  主軸
１２  入力シャフト
１３  回転軸受
１４  出力シャフト
１５  回転軸受
１６  筐体（構造的基礎）
１８  筐体シェル
２０  筐体端板
２２  スペーサリング
２４  半径方向段面
２６  入力歯車
２８  基準歯車
３０  被動歯車
３２  伝達歯車
３６  ばね
４０  ロックアウト機構
４２  爪支持体
４４  爪部材
４６  ロックアウトリング
４８  ロックアウトリングのストッパ
４９  スライドピン
５０  枢軸ピン
５２  玉プランジャ
５４  爪部材の中央凹部
５６  爪部材の側方凹部
５８  爪部材の留め部材
６０  爪部材のタブ
６２  爪部材の半径方向隙間面
６４  玉軸受
６６  ロックアウトリングの玉ポケット
６８  基準歯車の玉ポケット
７０  玉ポケットの第１の斜面
７２  玉ポケットの第２の斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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