JP5111506B2 - ヒンジ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、動力ヒンジ又は駆動ヒンジに関し、より詳細には、ヒンジ部の許容可能な相対角変位の両端において自動ロック機能を有する改良された動力ヒンジに関する。

別のヒンジ部に対して、あるヒンジ部の運動を駆動しその運動に動力を供給するための駆動ヒンジを提供することが必要な場合がある。

例えば、一定の航空機は、飛行中、また翼を折り畳んだ状態の整備中にも定位置にロックしなければならない折り畳み式翼端が必要になる。Ｆ−１８及びＦ−３５などのキャリアベースの航空機は、航空機格納庫に必要とされる空間を最小にするように折り畳み式翼端が必要な場合がある。

現在のＦ−１８の翼折り畳みは、ヒンジ・ロックを形成するように複合遊星ヒンジ回転アクチュエータを利用している。この１つの実施例が米国特許第６７８３４７８号に開示されている。この装置は、展開位置及び折り畳み位置において負荷を処理するという固有の能力を有するが、比較的大きく、重く、かつ製造に費用がかかる。より薄肉の翼を有するＦ−３５は、小さくなったエンベロープのためにこのタイプのヒンジ設計を収容することができない。したがって、米国特許第６０３２４１８号に示されるような、駆動ヒンジについてのスプライン・ロック（ｓｐｌｉｎｅ ｌｏｃｋ）の概念が展開されている。これは、より小さな外形のヒンジ・ロック、及びより軽量な全体の設計を提供するものである。しかし、これはまた、ヒンジ・アクチュエータ部品、並びに嵌まり合う航空機構造体のより緊密な公差及び困難な機械加工が必要になる。

したがって、一般に、ヒンジ部の許容可能な相対角変位のいずれかの末端において自動ロック機能を有し、重量が軽くなり、製造費が安くなる、改良された動力ヒンジを提供することが望ましいであろう。

限定のためではなく単に例示の目的として、開示された実施例の対応する部品、部分、又は表面を挿入句的に参照して、本発明は、２つのヒンジ部の許容可能な相対角変位の末端の近くで自動ロック機能を有する改良された動力ヒンジ（２０）を広く提供するものである。

この改良されたヒンジは、広く、枢動軸（ｘ−ｘ）を有しかつ両端の間に延在する第１のスロット（３１）を有する静止部材（２３）と、静止部材に対して枢動軸の周りに回転できるように取り付けられ、両端の間に延在する第２のスロット（３４）を有する可動部材（２４）と、ある角度位置から別の角度位置まで静止部材に対して枢動軸の周りに回転されるように構成され、両端の間に延在する第３のスロット（３６）を有する駆動部材（２８）と、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットを通り抜け、枢動軸に実質的に平行に移動できるように拘束される細長いピン（２９）であって、駆動部材が一方の角度位置から他方の角度位置まで回転されると、上記ピンが実質的にスロットのおのおのの一方の端部から実質的にスロットのおのおのの他方の端部まで移動されることになり、可動部材が静止部材に対して枢動軸の周りに回転されることになるように、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットが構成され配置される細長いピン（２９）と、を含む。

可動部材の角移動対駆動部材の角移動の比は、１：１よりも大きくてもよい。

ヒンジは、静止部材に対して駆動部材を選択的に回転させるための駆動手段（２１）をさらに含むことができる。

部材のそれぞれは、板状の要素であってもよい。ヒンジは、交互に入れ替わるシリーズ(series)に配置される複数の静止部材及び可動部材を含むことができる。ピンは、二重剪断でトルクを伝達するように配置することができる。好ましい実施例には、駆動部材のうちの少なくとも２つがある。軸（３５）は、駆動部材のそれぞれを連結することができる。

好ましい形態では、静止部材には複数の第１のスロットが設けられ、可動部材には複数の第２のスロットが設けられ、駆動部材には複数の第３のスロットが設けられ、改良されたヒンジは同じ複数のピンをさらに含む。

貫通ピン部分が実質的にこのようなスロット端部のところにある場合に、スロットのうちの１つは、ピンの貫通部分が枢動軸に対して半径方向に動くことを防止するディテントとして機能するようにそれの端部の近くで窪みを有することが好ましい。第１のスロット及び第３のスロットのそれぞれはこの窪みを有することができ、第２のスロットは半径方向に延在することができる。

さらに有利なことに、貫通ピン部分が実質的にスロットのいずれかの端部のところにある場合に、１つのスロットは、ピンの貫通部分が枢動軸に対して半径方向に動くことを防止するディテントとして機能するようにそれの各端部の近くで窪みを有することができる。

したがって、一般的な目的は、動力ヒンジを提供することである。

もう１つの目的は、２つのヒンジ部の間の許容可能な相対変位の末端の近くで自動ロック機能を有する動力ヒンジを提供することである。

もう１つの目的は、製造及び生産するためにより費用がかからないこの種の自動ロック機能を有する動力ヒンジを提供することである。

これらの、並びに他の目的及び利点は、上述のもの、進行中の明細書、図面、及び添付の特許請求の範囲によって明らかになるであろう。

２つのヒンジ部の中間に配置された駆動ユニットを有する、改良された動力ヒンジのアイソメ図である。 改良された駆動ヒンジの一部についての大きく拡大したアイソメ図であり、静止部材、可動部材、駆動部材、及びピンを示す図である。 図２に示される駆動部材及びピンについてのアイソメ図である。 図２に示される静止部材及びピンについてのアイソメ図である。 図２に示される可動部材及びピンを示すアイソメ図である。 静止部材に対する可動部材のいくつかの角度位置における、静止部材、可動部材、及び駆動部材についてのそれぞれ第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットの輪郭を示す、いくつかの部材の概略端面図である。 第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットの輪郭を概略的に示す、動力ヒンジの端面図である。 駆動手段のない、改良されたヒンジの頂平面図である。 全体として図８の線９−９による動力ヒンジの部分縦断面図であり、主として、いくつかの駆動部材を連結する場合の入力軸を示す図である。

最初に、同じ符号は、いくつかある図面を通じて一貫して同じ構造要素、部分、又は表面を識別するように意図されることを明確に理解すべきであり、なぜならば、このような要素、部分、又は表面は、この詳細な説明がその中の一構成部分である明細書全体によってさらに記述し、又は説明できるからである。特に指示しない限り、図面（例えば、クロスハッチング、部品の配置、割合、程度等）は、本明細書と一緒に読み取られるように意図され、本発明の明細書全体の一部として考慮されるべきである。次に述べる説明で使用されるように、用語「水平な」、「垂直な」、「左の」、「右の」、「上の」、「下方の」、並びにそれの形容詞派生語及び副詞派生語（例えば、「水平に」、「右方に」、「上方に」等）は、単に、特定の図面が読者の前に現われる際に例示される構造体の向きを指すに過ぎない。同様に、用語「内側に」及び「外側に」は、適切であるように、その延長軸又は回転軸に対して面の向きを全体として指すものである。

本発明は、そのヒンジ部の許容可能な相対角変位のいずれかの末端の近くで自動ロック機能を有する改良された動力ヒンジを広く提供するものである。本発明は、航空機の翼折り畳みに使用することができる。しかし、本発明は、この１つの特定の用途よりもはるかに広い有用性を有する。したがって、本発明は、この特定の最終用途に限定されるものとみなされるべきではない。

次いで、図面を参照して、改良された動力ヒンジは、全体として２０で示されている。図１に最もよく示されるように、ヒンジは、別々に２２で示される２つのヒンジ部の中間に作動的(operatively)に配置される、駆動手段２１を有するように示される。各ヒンジ部は、別々に２３で示される軸方向に間隔配置される複数の静止部材、及び別々に２４で示される可動部材を有する。駆動手段２１は、軸を選択的に回転させるように作動的に配置され（下記で説明される）、それによって、いくつかの可動ヒンジ部材２２は、下記で説明されるように、いくつかの静止ヒンジ部材２３に対して枢動軸（ｘ−ｘ）の周りに選択的に回転することができる。

図２は、ヒンジ部品のうちの１つの一部のアイソメ図である。ここでもやはり、静止部材は２３で示され、可動部材は２４で示される。図で見ることができるように、動力ヒンジは枢動軸ｘ−ｘを有する。複数の静止ヒンジ部２３が軸ｘ−ｘに沿って間隔を置いて配置され、複数の可動ヒンジ部２４がいくつかの静止部の間に配置される。静止部及び可動部のそれぞれは、別々に２５で示される適切なアイを有するように示され、それによって、関連するヒンジ部は、他の構造体に取り付けることができる。図２では、静止ヒンジは、全体として２６で示される適切な支持体に取り付けられるように示されている。

図２及び図３で最もよく示されるように、改良されたヒンジはまた、別々に２８で示される複数の駆動部材、及び別々に２９で示される円筒形のピンをさらに含むように示される。

図４は、いくつかの静止部材２３及びピン２９を示すアイソメ図である。換言すれば、駆動部材２８及び可動部材２４は、静止部材及びピンをより明確に示すために図５から取り除かれている。

図５は、可動部材２４及びピンを示すアイソメ図である。換言すれば、静止部材２３及び駆動部材２８は、可動部材及びピンの構造をより明確に示すために図５から取り除かれている。

次いで、図４に注意を向けると、各静止部材２３は幾分板状の部材であるように示され、この板状の部材は、中央の軸方向開口３０を有し、３つの環状に間隔配置された特別に構成される第１のスロット（別々に３１で示されている）を有する。図６の高所でより明確に示されているこれらのスロットは、幾分Ｓ字形の外観を有し、それのいずれかの末端の近くで窪み３２を有する。これらの窪みは、静止ヒンジ部材及び駆動ヒンジ部材の許容可能な角変位の末端において、いくつかのピンを受け入れるディテントとして機能する。

次いで図５を参照すると、いくつかの可動部材２４は、中央の軸方向貫通開口３３を有し、３つの半径方向に配置される第２のスロット（別々に３４で示される）を有する板状の要素の形で示されている。

次いで図３を参照すると、各駆動部材２８は、中央の軸方向開口３５を有するように示され、３つの環状に間隔配置された第３のスロット（別々に３６で示されている）が設けられる。静止部材の場合のように、スロット３６は、いずれかの末端の近くに３８で示される窪みを有し、この窪みは、それらの許容可能な角変位の末端の近くで、ピン２９を受け入れ保持するディテントとして機能する。

別々に２９で示される３つのピンがあり、これらのピンは、静止部材、可動部材、及び駆動部材に関して位置合わせをしたそれぞれ第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットを通り抜けている。これらのいくつかのピンは、いくつかのスロット内を移動して枢動軸ｘ−ｘ、及びそれのすべての許容可能な位置に実質的に平行なままでいるように拘束される。

図６は、静止部材に対する可動部材の動きの両極端の位置並びに中間位置において、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロット、並びにその中のピンの位置を示す概略図である。１２時の位置において、ピン２９は、第１のスロットの上端部に隣接する窪み内に配置されながら、また第２のスロットの上端部のところにあると同時に、第３のスロットの上端部に隣接する窪み内にある状態に配置される。

次いで、駆動手段２１は、静止部材に対して駆動部材を選択的に回転させるように作動することができる。図６の３時の位置において、ピンは、第３のスロットの他端の内端部、第２のスロットの内端部、及び第１のスロットの内端部まで移動しているように示される。より詳細には、３時の位置において、ピンは、第１のスロット及び第３のスロットの窪み内にあるように示される。１時３０分の位置において、ピンは、それぞれ、１２時の位置及び３時の位置で示される２つの両極端の間の中間位置にあるように示される。

第１のスロット及び第３のスロットの末端の近くの窪みの第１の機能は、ヒンジ部がその極端な許容可能な角位置にある場合にピンが半径方向に（すなわち、内側又は外側のいずれかに）移動することを防止するディテントを提供することである。これは、それらの極端な位置において２つのヒンジ部を実際にロックする機構を有する。

図７は、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットの輪郭、並びにその中のピンの位置をさらに示す動力ヒンジの図である。図７に示されるピンの位置は、図６の１２時の位置で示されるピンの位置に対応する。

図８は、静止部材及び可動部材を示す駆動ヒンジ部２２の頂平面図である。

図９は、枢動軸ｘ−ｘと同心であるように入力軸３５を示している部分縦断面図であり、交互に入れ替わる静止部材及び可動部材の重なり内部に離間して配置される複数の駆動部材を作動的に連結しており、この図もまた、ピンのうちの１つを示している。

したがって、本発明は、広く、枢動軸を有しかつ両端の間に延在する第１のスロットを有する静止部材と、静止部材に対して枢動軸の周りに回転できるように取り付けられ、両端の間に延在する第２のスロットを有する可動部材と、ある角度位置から別の角度位置まで静止部材に対して枢動軸の周りに回転されるように構成され、両端の間に延在する第３のスロットを有する駆動部材と、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットを通り抜け、枢動軸に実質的に平行に移動できるように拘束される細長いピンであって、駆動部材が一方の角度位置から他方の角度位置まで回転されると、上記ピンが実質的にスロットのおのおののある端部から実質的にスロットのおのおのの別の端部まで移動されることになり、可動部材が静止部材に対して枢動軸の周りに回転されることになるように、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットが構成され配置される細長いピンと、を含む改良された動力ヒンジを提供する。

開示された実施例では、可動部材の角移動対駆動部材の角移動の比は、１：１よりも大きい。

「改造」
本発明は、さまざまな変更や改造を施すことができることを明白に意図している。例えば、さまざまな静止部材、可動部材、及び駆動部材は板状の要素であることができ、したがってこれらは図面に示されるように重ねることができることが現在は好ましいが、この配置は変更することができる。また、第１のスロット、第２のスロット、及び第３のスロットの形状及び構成も変更することができる。本明細書において使用されるように、文言スロットとは、ピンの移動の通路を画定する細長い開口を単に画定することが意図されている。いくつかのスロットはいずれの端部に窪みを有しても有しなくてもよく、この窪みは、ヒンジ部の許容可能な移動の先端部において、半径方向の移動に抗してピンをロックするディテントとして機能する。

したがって、改良された動力ヒンジの現在好まれている形態が示され説明されており、それのいくつかの改造が論じられたが、本発明の趣旨から逸脱することなく、かつ添付の特許請求の範囲によって規定され識別されるようにさまざまな変更や改造を施すことができることが当業者には容易に理解されよう。

２０ 改良された動力ヒンジ
２１ 駆動手段
２２ 可動ヒンジ部材
２３ 静止ヒンジ部材
２４ 可動部材
２５ アイ
２６ 支持体
２８ 駆動部材
２９ ピン
３０ 軸方向開口
３１ 第１のスロット
３２ 窪み
３３ 軸方向貫通開口
３４ 第２のスロット
３５ 軸
３６ 第３のスロット
３８ 窪み

Claims (15)

1. 枢動軸を有し、両端の間に延在する第１のスロットを有する静止部材と、
   前記静止部材に対して前記枢動軸の周りに回転できるように取り付けられ、両端の間に延在する第２のスロットを有する可動部材と、
   ある角度位置から別の角度位置まで前記静止部材に対して前記枢動軸の周りに回転されるように構成され、両端の間に延在する第３のスロットを有する駆動部材と、
   前記第１のスロット、前記第２のスロット、及び前記第３のスロットを通り抜け、前記枢動軸に実質的に平行に移動できるように拘束される細長いピンと、
   を備え、
   前記駆動部材が一方の角度位置から他方の角度位置まで回転されると、前記ピンが実質的に前記スロットの前記おのおのの一方の端部から実質的に前記スロットのおのおのの他方の端部まで移動されることになり、前記可動部材が前記静止部材に対して前記枢動軸の周りに回転されることになるように、前記第１のスロット、前記第２のスロット、及び前記第３のスロットが構成され配置される、
   ヒンジ。
2. 前記可動部材の角移動に対する前記駆動部材の角移動の比が、１よりも大きい、請求項１に記載のヒンジ。
3. 前記静止部材に対して前記駆動部材を選択的に回転させるための駆動手段をさらに備える、請求項１に記載のヒンジ。
4. 前記部材のそれぞれが、板状の要素である、請求項１に記載のヒンジ。
5. 交互に入れ替わるシリーズに配置される複数の前記静止部材及び前記可動部材をさらに備える、請求項４に記載のヒンジ。
6. 前記ピンが、二重剪断でトルクを伝達するように配置される、請求項５に記載のヒンジ。
7. 前記駆動部材のうちの少なくとも２つをさらに備える、請求項５に記載のヒンジ。
8. 前記駆動部材のそれぞれを連結する軸をさらに備える、請求項７に記載のヒンジ。
9. 前記静止部材には複数の前記第１のスロットが設けられ、前記可動部材には複数の第２のスロットが設けられ、前記駆動部材には複数の第３のスロットが設けられ、同じ複数の前記ピンをさらに備える、請求項１に記載のヒンジ。
10. 貫通ピン部分が実質的にこのようなスロット端部にある場合に、前記ピンの前記貫通部分が前記枢動軸に対して半径方向に動くことを防止するディテントとして機能するように、前記スロットのうちの１つはそれの端部の近くで窪みを有する、請求項１に記載のヒンジ。
11. 前記第１のスロット及び前記第３のスロットのそれぞれが前記窪みを有する、請求項１０に記載のヒンジ。
12. 前記第２のスロットが半径方向に延在する、請求項１１に記載のヒンジ。
13. 前記貫通ピン部分が実質的に前記スロットのいずれかの端部にある場合に、前記ピンの前記貫通部分が前記枢動軸に対して半径方向に動くことを防止するディテントとして機能するように、前記１つのスロットはそれの各端部の近くで窪みを有する、請求項１０に記載のヒンジ。
14. 前記第１のスロット及び前記第３のスロットのそれぞれが、それぞれの各端部の近くで前記窪みを有する、請求項１３に記載のヒンジ。
15. 前記第２のスロットが半径方向に延在する、請求項１４に記載のヒンジ。

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