| 【発明の名称】 |
動力伝達装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】蓮見 学
【氏名】石井 岳
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| 【要約】 |
【課題】有効な耐ジャミング機能を備えかつジャミングが生じた状態でも舵面を駆動する速度および駆動力が大きく変動しないで被駆動部を駆動できる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動源１の動力を差動歯車機構３により二つに分岐し、それぞれの駆動軸５と駆動軸６の回転を遊星歯車機構１１、１２を内蔵する減速機構８、減速機構９に入力し、かつ減速機構８の固定太陽歯車部１７を固定部７に固定し、回転出力部１４を減速機構９の固定太陽歯車部１８に連接部１０により連接し、減速機構９の回転出力部１５に舵面１６を連接して駆動できるようにする。かかる構成において、正常な状態においては二つの伝達経路の駆動力が加算されて負荷を駆動し、一つの伝達経路の機構に固着が生じても、残りの伝達経路が固着した伝達経路を固着した状態で動力伝達経路となすように固着部を含めて負荷を駆動することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】動力源の回転または直線運動の動力を増速または減速して負荷側に伝達し負荷を駆動する動力伝達装置において、前記動力を増速または減速し伝達する伝達経路を２個以上並設し、正常時は前記全ての伝達経路からの駆動力が加算されて負荷を駆動し、１個の伝達経路が不正常のときは、残りの伝達経路が不正常伝達経路をそのままの状態で動力伝達経路となすように構成したことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】動力源の回転または直線運動の動力を増速または減速して負荷側に伝達し負荷を駆動する動力伝達装置において、前記動力源と増速または減速し伝達する伝達経路からなる駆動系を２個以上並設し、正常時は１個の駆動系により負荷を駆動し、１個の駆動系が不正常のときは、他の駆動系に切り替えるとともに、不正常の駆動系における伝達経路をそのままの状態で動力伝達経路に含めるように構成したことを特徴とする動力伝達装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば航空機の操縦系統の舵面の駆動系において、有効な耐ジャミング機構を備えた動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機の操縦は、飛行中機体の一部の形状を変えて空力的な力（揚力や抗力など）を発生させ、機体に姿勢を変えるモーメントを発生させて上昇、下降、方位転換などを行っている。機体の形状を変える部位を舵面と称する。通常、これらの舵面は、水平尾翼、垂直尾翼、主翼に複数設けられていて、パイロットの操縦操作に応じて制御器を介して関係する舵面に操作信号が伝達され、その信号に追従して舵面を変位させる動力伝達装置が駆動され、舵面が操作信号に対応する角度まで変位し、前記空力が発生して機体の姿勢が変わり、上昇、下降、方位転換などの操縦が行われる。舵面を変位させるためには通常サーボアクチュエータが使用され、アクチュエータは舵面に作用する空力に抗して前記制御器の信号に応答性良く追従する必要があるため、大きな出力が発生でき、かつ応答性に優れる油圧サーボアクチュエータが用いられてきた。しかし、油圧を使用することで油圧源が必要になることと、作動油の配管が必要になることなど重量が嵩む。
【０００３】一方、近時小形軽量高出力の高性能電動機が開発され、油圧を使用しない電動サーボアクチュエータにより前記油圧サーボアクチュエータを置き換える検討が進んでいる。この種の電動サーボアクチュエータは、電動機の動力を減速機を介して舵面に作用させるように構成するのが通例であるが、その伝達径路上で固着（ジャミング）が生じると舵角変更不能となり、航空機の致命的な事故に直結する恐れがある。このような不具合に鑑みて、従来、ジャミングによる操縦不能を防止すべく、駆動源を複数とし、一部がジャミングしても他の系統で作動が継続できるようにしたものが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のジャミング対策としては、動力伝達経路を分割するか、分離する方法がとられている。ジャミング部を分離するいわゆるクラッチ方式あるいはシアーセクション方式と呼ばれるものか、動力伝達経路を分割する遊星歯車機構あるいは差動歯車機構の何れかが採用されているのが通例である。しかるに、前者の方式は、リリーストルクの設定が困難であるという不都合がある。また後者の方式では、通常作動時に比べジャミング時に出力（速度や駆動力）が大きく変化する欠点がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、有効な耐ジャミング機能を備えかつ出力の変動の少ない動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】上記の課題を解決するために本発明の動力伝達装置は、動力源の回転または直線運動の動力を増速または減速して負荷側に伝達し負荷を駆動する動力伝達装置において、前記動力を増速または減速し伝達する伝達経路を２個以上並設し、正常時は前記全ての伝達経路からの駆動力が加算されて負荷を駆動し、１個の伝達経路が不正常のときは、残りの伝達経路が不正常伝達経路をそのままの状態で動力伝達経路となすように構成する。さらに、本発明の動力伝達装置は、動力源の回転または直線運動の動力を増速または減速して負荷を駆動する動力伝達装置において、前記動力源と増速または減速し伝達する伝達経路からなる駆動系を２個以上並設し、正常時は１個の駆動系により負荷を駆動し、１個の駆動系が不正常のときは、他の動力源に切り替えるとともに、不正常の駆動系における伝達経路をそのままの状態で動力伝達経路に含めるように構成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の構成を図１および図２を使用して説明する。図１は、本発明が提供する動力伝達装置（以下本装置と称する）の一例の構成を示し、図２は本発明の概念構成を示す斜視図である。図１において、本装置は駆動源（電動機などの原動機）１と従動伝達機構２と従動伝達機構２の二つの出力軸である駆動軸５と駆動軸６にそれぞれ連接されている減速機構８と減速機構９とからなる。さらに、減速機構８は本装置と被駆動部１６を固定部７に固定する二つのアーム１３ａ、１３ｂを具備する。さらに、減速機構８と減速機構９はそれぞれの出力が加算されるように連接部１０により連接されている。減速機構９の回転出力部１５に被駆動部１６が連接される。
【０００７】駆動源１の軸１９は、差動歯車機構３および伝達歯車４ａおよび４ｂからなる従動伝達機構２の前記差動歯車機構３の入力軸となる。入力された駆動力は、差動歯車機構３により動力伝達経路が二つに分岐され、その一方は伝達歯車４ａを介して減速機構８の入力軸である駆動軸５に伝達され、駆動太陽歯車１１ａ、遊星歯車１１ｂ、１１ｄ、固定太陽歯車１１ｃ、被駆動太陽歯車１１ｅからなる遊星歯車機構１１で減速されて被駆動太陽歯車１１ｅに連接されている回転出力部１４に出力され、連接部１０を介して減速機構９の固定太陽歯車部１８に連接されている。また、減速機構８の固定太陽歯車部１７は図２に示すアーム１３ａ、１３ｂで本装置外の固定部７例えば航空機の機体構造部材に固定される。他方、伝達歯車４ｂを介して減速機構９の入力軸である駆動軸６に伝達された駆動力は、駆動太陽歯車１２ａ、遊星歯車１２ｂ、１２ｄ、固定太陽歯車１２ｃ、被駆動太陽歯車１２ｅからなる遊星歯車機構１２で減速され被駆動太陽歯車１２ｅに連接されている回転出力部１５から、前記減速機構８の回転出力部１４から連接部１０を介して減速機構９の固定太陽歯車部１８に入力された変位に加算されて出力され、連接されている被駆動部（舵面）１６を駆動する構成をとる。
【０００８】上記した本装置の形状について概念斜視図を図２に示す。駆動源１の駆動力は従動伝達機構２に加わり駆動軸５と駆動軸６に分岐される。駆動軸５から減速機構８に入力された駆動力は、減速機構８で減速され回転出力部１４に出力され、連接部１０を介して減速機構９に連接される。駆動軸６から減速機構９に入力された駆動力は減速機構９で減速され減速機構８の出力に加算されて回転出力部１５に出力され、連接されている本装置外の被駆動部（舵面）１６を駆動する。
【０００９】つぎに図３から図７を使用して本装置の作動について説明する。図３に上記の本装置の駆動力の伝達の経路を、図４に図３に示す軸１７、駆動軸５、駆動軸６、回転出力部１４、回転出力部１５の各部の回転Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを示す。正常作動時には軸１７の回転（Ａ）は、二つの経路に分岐して減速比を取らない場合にはそのままの回転が駆動軸５（Ｂ）と駆動軸６（Ｃ）に伝達され、減速機構８で減速された回転（Ｄ）は、減速機構８の回転出力部１４に出力され、減速機構９に入力される。減速機構９の回転入力（Ｃ）は減速機構９で減速され前記（Ｄ）と加算されて回転出力部１５に（Ｅ）として出力され被駆動部１６を駆動する。
【００１０】減速機構８と減速機構９の減速比はｂ／ａであり、正常作動時には減速機構８の回転出力ｂに減速機構９の回転出力ｂが加算されて減速機構９の回転出力部１４には約２ｂまたは２ｂの回転出力が出力される。つぎに、減速機構８の経路でジャミング（固着）が発生した場合、駆動軸５の回転（Ｂ）はゼロとなり、したがって回転出力部１４の回転（Ｄ）もゼロとなる。この場合、図１の従動歯車機構２内の差動歯車機構３において伝達歯車４ａが停止した状態では、駆動軸６の回転（Ｃ）は２倍の２ａとなり、減速機構９の回転出力（Ｅ）は２ｂとなる。つぎに、減速機構９の経路でジャミング（固着）が発生した場合、駆動軸６の回転（Ｃ）はゼロとなる。この場合、図１の従動歯車機構２内の差動歯車機構３において伝達歯車４ｂが停止した状態では、駆動軸５の回転（Ｂ）は２倍の２ａとなり、減速機構８の回転出力部１４の回転（Ｄ）は２ｂとなり、駆動軸の回転の無い減速機構９はそのままで減速機構８と共に駆動され回転出力部１５の回転（Ｅ）も２ｂとなる。
【００１１】つぎに、図１、図５、図６、図７を使用して前記図４の状態に対応する被駆動部（舵面）１６の回転変位の状態を説明する。図５は本装置が正常な状態で、図１の駆動源１の軸１９の回転変位がａの時、固定部７に対する減速機構８の回転変位はｂとなり、減速機構８の変位の軸上に回転中心がある減速機構９の回転変位もｂとなる。したがって、減速機構８の回転中心（固定部７に対する回転中心）に対する被駆動部（舵面）１６の回転変位は２ｂより小さいが、Ｘに対してＹの大きさが十分大きければ限りなく２ｂに近づく。図６は減速機構８の系統がジャミングした場合で、減速機構９の回転中心に対する回転出力部１５すなわち舵面１６の回転変位は２ｂであるが、固定部７に対する減速機構８の回転中心からの回転変位は２ｂより小さいが、Ｘに対してＹの大きさが十分大きければ限りなく２ｂに近づく。図７は減速機構９の系統がジャミングした場合で、固定部７に対する減速機構８の回転変位２ｂがそのまま舵面１６の回転変位となる。
【００１２】前記のごとく、本装置においては、通常Ｘに対してＹは十分大きいので減速機構８および減速機構９のいずれかの系統にジャミングが発生しても、舵面１６の回転変位は大きく変わらない動力伝達機構が実現できる。また、減速機構８および減速機構９のいずれかの系統にジャミングが発生しても、駆動力の変動も生じない動力伝達機構が実現できる。以上の説明は、減速機構８と減速機構９がＸ離れて構成されている例であるが、Ｘを限りなくゼロとした同軸配置にすることにより一系統がジャミングしても被駆動部１６の回転速度、変位ともに変動無く駆動できる動力伝達装置が実現できる。さらに、減速機構のジャミングに対して冗長度をあげるために、駆動軸５の後に差動歯車機構３と同様な作動歯車機構をを介在させて駆動軸を二つに分岐し、各軸に図１の例と同様に減速機構を並置し出力を連接して被駆動部を駆動するように構成することもできる。
【００１３】次に、本発明が第２に提供する動力伝達装置（以下本装置と称する）の構成例を、図８および図９を用いて説明する。図８に本装置の構成をブロック図で示す。本装置は、駆動源２１と減速機構２３からなる第１の動力伝達機構と駆動源２２と減速機構２４からなる第２の動力伝達系統を有し、減速機構２３と減速機構２４は連接部２９により連接されており、駆動源２１と駆動源２２の何れが選択されても被駆動部２８を等しく駆動できるように構成されている。前記第１の動力伝達系統と第２の動力伝達系統の選択は制御器２５により行われる。
【００１４】つぎに、図９、図１０、図１１を用いて構成と作動を説明する。図９において、第１の動力伝達系統の駆動源（原動機）２１から入力された駆動力は、駆動軸３０から固定部２６に対して回転支持された減速機構２３に伝達され、駆動太陽歯車２７ａ、遊星歯車２７ｂ、２７ｄ、固定太陽歯車２７ｃ、被駆動太陽歯車２７ｅからなる遊星歯車機構２７で減速されて被駆動太陽歯車２７ｅに連接されている回転出力部３１に出力され、被駆動部（舵面）２８を駆動する。第２の動力伝達系統は、駆動源（原動機）２２の駆動入力が減速され、駆動端３４が固定部３３に対して直線運動をする機構を内蔵するリニアアクチュエータを構成し、駆動源２２の入力に応じて直線運動する駆動端３４を、連接部２９を介して減速機構２３の固定太陽歯車部３２に連接する。また、減速機構２４の駆動端３４の他端は、駆動端３４が直線運動をして連接部２９を介して減速機構２３の固定太陽歯車部３２を回転させるときに、減速機構２４が動揺し得るように固定部３３に対してピボット３５で支持されている。かくして、駆動端３４の直線運動により、減速機構２３が固定部２６に対して回転して被駆動部（舵面）２８が駆動される。
【００１５】第１の動力伝達系統と第２の動力伝達機構の選択は前記したように制御器２５により実行される。例えば、通常は第１の動力伝達系統により被駆動部（舵面）２８を駆動するが、減速機構２３にジャミングが発生した場合には制御器２５が駆動源２１をオフにし、駆動源２２をオンにすることにより駆動源２２に加わる制御信号に追従して減速機構２４の駆動端３４が固定部３３に対して伸縮し、連接部２９を介して固定太陽歯車部３２を回転させることにより、固定部２６に対し回転支持された減速機構２３がジャミングにより固着した状態で、回転支持部に対して回転し、前記したように減速機構２３をジャミングしたままで動力伝達経路とし被駆動部（舵面）２８を駆動する。図１０に第１の動力伝達機構が選択された時の作動の状態を示す。減速機構２４の駆動端３４は固定で、減速機構２３の駆動軸３０の回転は、減速機構２３で減速され、舵面２８をｂだけ回転させる。図１１は、第２の動力伝達機構が選択された時の作動の状態を示す。固定部２６に対して回転支持された減速機構２３は一体となり、駆動端３４が下方に移動することにより連接部２９がｂだけ回転し、舵面２８もｂだけ回転変位するように作動する。かくして第２の動力伝達系統が選択されても第１の動力動力伝達系統と同様な駆動が得られる。以上の説明では、駆動源２２に出力端が直線変位するリニアアクチュエータを用いているが、減速機構２３と同様な回転変位機構を用いても同様な動力伝達装置が実現できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明が、第１に提供する動力伝達装置は、上記のように構成されており一つの駆動源の回転を作動歯車機構により二つの回転軸に分岐させ、それぞれの回転軸に遊星歯車機構を内蔵する減速機構を連接し、かつ二つの減速機構の内の一方の遊星歯車機構の固定太陽歯車部を固定端に固定し、その減速機構の回転出力部を他方の減速機構の固定太陽歯車部に連接しその回転出力部に被駆動部を連設することにより、通常は二つの減速機構の回転出力が加算されて被駆動部を駆動し、いずれかの減速機構にジャミングが生じた場合、残りの減速機構への回転入力が２倍となり、ジャミングが発生している減速機構を含めて被駆動部を駆動するため、いずれかの系統にジャミングが発生しても、舵面の回転変位（速度）は大きく変わらず、かつ駆動力の変動も生じない動力伝達装置が実現できる。さらに、本発明が、第２に提供する動力伝達装置は、動力伝達系統を二つにし、制御器で切り替えて被駆動部を駆動するようにし、第１の動力伝達系統の減速機構に遊星歯車機構を内蔵し、減速して被駆動部を駆動することができ、その固定太陽歯車部と第２の動力伝達系統の減速機構を連接し、第２の動力伝達機構の減速機構の出力で第１の動力伝達系統の前記固定太陽歯車部を回転し得るように連接することにより、第１の動力伝達系統にジャミングが生じていても第２の動力伝達系統からも全く同様に被駆動部を駆動でき、かつ、駆動速度と駆動力の変動も生じない動力伝達装置が実現できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１９９３
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２日（１９９９．９．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７８９２
【弁理士】
【氏名又は名称】西岡 義明
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４１２１（Ｐ２００１−７４１２１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４８５７４ |
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