JPH07506893A - 航空機油圧式アクチュエータに用いる複合シリンダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 航空機油圧式アクチュエータに用いる複合シリンダー発明の背景 １、発明の分野 本発明は一般に流体アクチュエータに関し、さらに詳細には航空機の飛行制御の ために意図された油圧式アクチュエータに用いる複合シリンダーに関する。

２、従来の技術 航空機の飛行制御と他の高圧の適用面において用いられる型の流体アクチュエー タは長期の時間にわたって衰えることなく高い衝撃圧力に耐えることが要求され る。従来の技術においては、このアクチュエータが必要な強度を有することを保 証するために、普通の方法では１枚の金属部材でアクチュエータのシリンダーを 構成するようにしていた。このような構造はアクチュエータの重量を著しく増大 させるものとなる。

１枚の金属部材で構成されたアクチュエータよりも軽量であるが同時に適当な強 度を有するアクチュエータを提供するため、複合シリンダーの使用が提案された 。このような複合シリンダーの典型例は従来技術の米国特許第４，６８５，３８ ４号、第４，６９７，４９９号、第４．８０２，４０４号及び第４，７７３，３ ０６号に記載されているアクチュエータである。これらの特許に開示された複合 シリンダーは適当な樹脂が含浸された黒鉛フィラメントのような適当な合成繊維 で作られた輪状巻きつけ部の巻かれた金属ライナーを含んでいる。このフィラメ ントは輪状に巻かれるほかにらせん状に巻かれ、またある例では長手方向の巻き つけ形式で配設されている０輪とらせんと長手方向の重に反瘍する能力を与える 。

このような複合シリンダーは意図された目的に対してかなり王台良く作動するが 、巻き付は部が全ての場合に受ける荷重を支えることができないという困難があ る。このような困難性は、巻かれたフィラメントをライナーにおいて、また特に 油圧式アクチュエータの正しい作動に必要なピストンロッド又はＵリンク取付は 部材を受ける端部プレートを受け入れるのに必要な金属の端部パツキン押えにお いて、保持する方式のために生じる。

発明の概要 油圧式アクチュエータに用いる複合シリンダーは各端部に近接して形成されたド ーム形の外側表面を有する円筒状ライナーを具備している。樹脂が含浸されたカ ーボンフィラメントの複数の層がこのライナーの外側表面上にドーム形状の部分 にわたって巻かれる。少な（とも２つの複数の層が円筒状ライナーの軸線に対し である角度をもってらせん状に巻かれそれによりアクチュエータ作動中に加えら れた半径方向の応力がライナーのドーム形状の部分のらせん状に巻かれたフィラ メントを変位させることがないようにする。

図面の簡単な記載 図１は本発明の原理により構成された複合シリンダーを示す斜面図である。

図２は図１の２−２線に沿った図１の複合シリンダーの端部部分を示ず破截切断 部分図である。

詳細な記載 本発明の原理によって構成された複合シリンダーは航空機の飛行制御表面のため に用いられる油圧式アクチュエータの一体部分として用いるようになっている。

このアクチュエータは従来の技術において周知のような単一の又は複式の直列ア クチェエータとして用いることができる。このようなアクチュエータはピストン とピストンロッドを受け入れるシリンダーを含み、このシリンダーの端部は典型 的にはシリンダーの反対側の端部に螺入される心押し台とパツキン押えとによっ て閉じられている。適当な流体入口及び出口通路と取付は手段とが、リニア可変 差動トランスフォーマ−（ＬＶＤＴ　）のような位置表示装置となるようにして 設けられる。この装置全体は図示されずまたこの技術においては当業者に良く知 られているのでここでは詳細に記載されない、完全の理解のために、米国特許第 ４．６８５，３８４号、第４，６９７，４９９号、第４，７７３，３０６号、及 び第４，８０３．４０４号が参照例としてここに記載されている。

本発明の複合シリンダーは、各端部がねじ付き端部部分で終わりねし付きの心押 し台とパツキン押えを受け入れるようになっている一体の薄い壁のライナーを含 んでいる。この一体のライナーは各端部にドーム形状の外側表面を有し複数層の 含浸カーボン繊維で巻かれ、航空機飛行制御装置を位置決めするのに用いられる 油圧式アクチュエータに必要な全体の付加的強度を提供しまたこれと同時に実質 的な重量の減少をもたらすようにする９本発明の原理により構成された複合シリ ンダーの利用を通して、金属のアクチェエータに比べ、約１５パーセント（１５ ％）の全アクチュエータ重量の減少が達成された。

金属のライナーは好ましくはステンレスＩＩ　（１５−５ＰＨ）で構成されそし て巻きつけのための合軸の上に組立てられる別体の端部取付は部を有する中心筒 を含むことができる。巻きつけに用いられるフィラメントは好ましくは当該技術 において当業者にとって周知のような適当な硬化剤と硬化促進剤を含むエポキシ 樹脂が含浸されたカーボン繊維である。これらの巻きつけ部は一体のライナーの 外側表面上に置かれまた好ましくはらせん状に巻かれるがさらにらせん状に巻か れた層の間に配された輪状に巻かれたフィラメントの層を含むことができる。ら せん状に巻かれた層は、°アクチュエータ作動中に加えられた半径方向の応力が ライナーのドーム形状部分上のらせん状に巻かれたフィラメントを変位させない ように、円筒状ライナーのドーム形状の部分の上に特に配設される。好ましくは 、フィラメントの層はフィラメントを切断したりばらばらにしたりすることなく 連続して巻かれる。

本発明により構成された複合シリンダーは、図面には１０で示されドーム形状の 外側表面１８をもたらす拡大部分１６を含むねじ付き端部部分を有するライナー １２を含んでいる。ねじ２０がライナーの外端部分に形成され心押し台と端部パ ツキン押えとを螺合により受け入れに一対の端部取付は部２４と組合わされた中 心筒体２２を含むことができる。また図２に詳細に示されるように、複合シリン ダーは全体が３０で示される複数の巻きつけ部を含んでいる。これらの巻きつけ 部は好ましくはらせん状でありそしてフィラメントがシリンダーの長手方向軸線 に対して比較的浅い角度となるように巻きつけ中に配置される。？３１数層３０ は好ましくはらせん状に巻かれるが、必要があればらせん状の層の間に配された 輪状の巻かれた層を含むこともできる。

上記のように、らせん状の巻きつけ部はドーム形状の外側表面１８上に配置され それによりアクチュエータの作動中に加えられた時の半径方向の応力がらせん状 の巻きつけフィラメントをドーム形状の部分の上で変位させることがないように する。これはフィラメントをドーム形状の外側表面１８の上に測地線状に巻きつ けることにより達成される０巻きつけ開始時のシリンダーの長手方向軸線に対す るフィラメントの好ましい角度は、ドーム形状の部分１８の外側表面がライナー の残部の外側表面と比較して中心線３２から変位されている距離によって決まる ０図２に示されるように、長手方向軸線３２からドーム部分の頂端３４までの半 径が３６で示されるように大きな半径である。３８で示される小さな半径は、長 手方向軸線３２からドーム形状の部分を除きライナーの残部の最大の厚さの４０ で示されるドーム形状部分１６の直ぐ近くのライナーの外側表面までの距離であ る。フィラメントが点４２で巻きつけを開始するよう配置される角度は次の式に よって決定される。

ここでＷ＝巻きつけ角度 「＝小半径 Ｒ＝大半径　である。

当該技術に習熟した者にとって、フィラメントの層がライナーの外側表面の上に 巻かれるにつれて、ライナーの全体の直径が連続的に増加することが認識される であろう、らせん状に巻かれたフィラメントが巻かれる角度は上記のように各層 が巻きつけ開始角度を設定することにより長手方向軸線から遠くに変位されるに つれて減少するようになる。このらせん状に巻かれたフィラメントは、測地線状 にドーム形状部分の上に配置されまたそのためその位置を飛行中にアクチェエー タに加えられた作動応力に関係なくドーム形状部分上に保持するようになる。

この技術に習熟した者にとって周知のように、エポキシの含浸されたカーボンフ ィラメントが、それ自体が巻き取り６軸上に位置していたシリンダーライナーの 外側表面上に巻かれると、合軸を含む全体のユニットがオーブンの中で上昇され た温度で硬化される。この硬化温度はアクチュエータが受けることになる最高の 作動温度よりも高くなければならない、硬化工程の後、シリンダーは合軸から離 され、それから使用のため又はこのほかに場合によって用いる最終組立体の準備 としてのさらなる操作のために、準備される。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成６年１１月１１日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．油圧式アクチュエータに用いるための複合シリンダーであって、 １）長手方向の軸線を有しまた ａ）内側及び外側の表面と第１及び第２の端部とを区画形成する本体と、 ｂ）前記各端部に近接してドーム形状とされた前記外側表面とを有する円筒状ラ イナーと、 ２）前記外側表面上に前記ドーム形状の部分にわたって巻かれた樹脂の含浸され た複数の層であって、該層の少なくとも２つが前記軸線に対しある角度をもって らせん状に巻かれ、アクチュエータの作動中に加えられた半径方向の応力が前記 ドーム形状の部分上の前記らせん状に巻かれたフィラメントを変位させることが ないようにする、樹脂含浸のカーボンフィラメントの複数の層、とを具備してい る油圧式アクチュエータに用いる複合シリンダー。
2. ２．前記らせん状に巻かれたフィラメントが巻かれる角度が、前記層が前記軸線 からさらに遠く変位されるにつれて減少する請求項１に記載の複合シリンダー。
3. ３．前記らせん状に巻かれたフィラメントが前記ドーム形状部分に測地線式に配 置されている請求項２に記載の複合シリンダー。
4. ４．前記複数の層の全てが連続したフィラメントで巻かれる請求項３に記載の複 合シリンダー。
5. ５．フィラメントの前記層が前記らせん状に巻かれた層と共に配置された輪状の 巻かれた層を含んでいる請求項４に記載の複合シリンダー。
6. ６．前記ライナーが、中心の筒体部材と前記ドーム形状の表面を有する第１及び 第２のねじ付きの端部取付け具とを含んでいる請求項１に記載の複合シリンダー 。
7. ７．前記中心筒体部材と前記端部取付け具とが別体で金属である請求項６に記載 の複合シリンダー。
8. ８．前記らせん状に巻かれたフィラメントが巻かれる角度が、前記層が前記軸線 から遠くに変位されるにつれて減少する請求項７に記載の複合シリンダー。
9. ９．前記らせん状に巻かれたフィラメントが前記ドーム形状の部分上に測地線状 に配置されている請求項８に記載の複合シリンダー。
10. １０．前記複数の層の全てが連続したフィラメントで巻かれている請求項９に記 載の複合シリンダー。
11. １１．前記フィラメントの属が前記らせん状に巻かれた層と共に配された輪状の 巻かれた層を含んでいる請求項１０に記載の複合シリンダー。
12. １２．前記中心筒体部材と前記端部取付け具が別体がありかつ前記中心筒体部材 が非金属である請求項６に記載の複合シリンダー。
13. １３．前記らせん状に巻かれたフィラメントが巻かれる角皮が、前記層が前記軸 線から遠く変位されるにつれて減少する請求項１２に記載の複合シリンダー。
14. １４．前記らせん状に巻かれたフィラメントが前記ドーム形状の部分に測地線状 に配置されている請求項１３に記載の複合シリンダー。
15. １５．前記複数の層の全てが連続したフィラメントと共に巻かれている請求項１ ４に記載の複合シリンダー。
16. １６．前記フィラメントの層が前記らせん状に巻かれた層と共に配された輪状の 巻かれた層を含んでいる請求項１５に記載の複合シリンダー。
17. １７．前記ドームの頂点が前記ライナーの大きな半径を区画形成し、前記ドーム と端部との間の前記外側表面が前記ライナーの小さな半径を区画形成し、前記ラ イナーの一端における前記らせん状に巻かれたフィラメントの巻きつけ開始時の 前記角度が、Ｗ＝ｓｉｎ−１（ｒ／Ｒ） ここでＷ＝巻きつけ角度 ｒ＝小半径 Ｒ＝大半径 なる式によって決定される請求項１に記載の複合シリンダー。