非常用酸素容器配備用の高度なラッチ

関連出願の相互参照 本出願は、2013年6月14日に出願された米国仮特許出願第61/835,155号、及び、2014年6月12日に出願された米国非仮特許出願第14/302,720号の優先権を主張し、それらの内容を参照により組み込む。

本発明は、一般的に、航空機上の非常時の減圧状況において使用される酸素を生成及び供給する個人供給ユニット及びシステムに関し、特に、ドアを閉鎖位置に掛止させる、中間検査位置に移動させる、または、開放位置に移動させることができる非常用酸素容器のドアの改善されたラッチに関する。

民間航空機及び軍用機には、通常、一般的に10,000フィートより高い高度における、突然の減圧に備えて、低酸素症に付随する危険からユーザを保護するように設計された非常用酸素システムが装備されている。このような非常用酸素システムは、一般的に、補給酸素の供給源を有する非常用酸素容器と、航空機が補給酸素が必要ない高度に降下するまで、ユーザが酸素補給を受けるための1つ以上の酸素マスクとを備える。

従来の酸素生成装置及びマスクシステムは、酸素マスクを完全に配備することで検査することができるが、酸素マスクを再収納するという面倒な作業が必要であり、不適切な包装及び不適切な配備につながり得る。非常用酸素容器ドアを掛止及び解放するための現在の設計は、偶発的な解放、漏出及び固着の問題、外部流体の影響、不完全なマスク包装の掛止信頼性への影響を抱えていることが分かっており、保守検査を定型化または自動化することができないことが多い。

酸素マスクを実際に完全に配備することなく、適切な機能の検査を可能にする非常用酸素容器のドアの改善されたラッチを提供することが望ましい。また、保守チェックを定型化または自動化することができる非常用酸素容器のドアの改善されたラッチを提供することが望ましい。本発明は、これら及び他の要求を満たす。

簡潔に大まかに言うと、本発明は、航空機の非常用酸素容器の配備のための高度なラッチを提供する。ラッチは、外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバーを押すことで手動で解放させることができ、外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバーは、歯車機構を回転させることで、非常用酸素容器のメインドアを中間検査位置に移動させることができる中間位置に押すことができるとともに、手動解放アクチュエータピンをさらに押して、ラッチを完全に解放してメインドアを開放することができる。ラッチは、小型軽量モータまたは同等の空気圧式アクチュエータ機構を利用してラッチの歯車機構を回転させることで、自動的に操作できる。ラッチは、呼吸用補給酸素の供給源を提供する航空機の非常用酸素容器の不可欠な部分であり、容器のドアが開放して1つ以上の酸素マスクが配備されることで、酸素が放出される。

従って、本発明は、呼吸用酸素の供給源を有する航空機の非常用酸素容器の操作を制御する解放配備ラッチを提供する。解放配備ラッチは、閉鎖位置、中間検査位置及び開放位置間で移動可能な航空機の非常用酸素容器のメインドアと、非常用酸素容器の内部に取り付けられるように構成されたラッチ筐体と、ラッチ筐体に回転可能に取り付けられ、平歯車の外歯を有する平歯車と、平歯車に接続されたカムとを備える。カムは、カムの中心から異なる半径を有する複数の弓形に沿った複数の同一カム経路を規定する内部カム形状を有する内部チャネルを備え、複数のボールがカムの内部チャネル内に配置され、内部チャネル内の移動のために保持される。複数のボールは、内部チャネルの内部カム形状に沿って放射状に、内側及び外側に移動するように構成され、複数の同一カム経路が、カムが回転するのと同時に複数のボールを放射状に外側または内側に移動させるように構成される。プランジャーピンは、複数のボール内に配置され、移動のために保持され、メインドアの一部と係合するように構成された外端を有する。プランジャーピンは、プランジャーピンのシャフトの長さに沿って、異なる直径の外面を有するシャフトを備え、複数のボールが、ラッチプランジャーピンのシャフトの外面と係合及び外面に押圧される。複数のボールが放射状に、外側または内側に同時に移動することで、プランジャーピンが、それに応じて、メインドアに対して長手方向に外側または内側に移動し、プランジャーピンの長手方向の移動により、メインドアの閉鎖位置に対応する最内部から、メインドアの中間検査位置に対応する中間位置、メインドアの開放位置に対応する最外部にプランジャーピンを移動させることができる。

筐体に移動可能に取り付けられた線形ラック歯車は、第1及び第2面を有し、線形ラック歯車の第1及び第2面上にラック歯車の歯の対応する第1及び第2列をそれぞれ有し、ラック歯車の歯の第1列は、平歯車の外歯と操作的に係合し、手動解放歯車レバーは、ラック歯車の歯の第2列と操作的に係合する手動解放歯車の歯を備える。ラック歯車は、補助アームを備え、手動解放歯車レバーは、アーム部分を備える。

現在好適な態様において、メインドアは、メインドアを貫通する第1開口部を有し、ラッチ筐体は、ラッチ筐体を貫通する1つ以上の第2開口部を有する。外部手動解放アクチュエータピンは、メインドアの第1開口部を通って摺動可能に移動して延びるように移動可能に取り付けられ、外部手動解放アクチュエータピンが、ラッチ筐体の1つ以上の第2開口部を通って延び、メインドアの外側に配置された外端と、手動解放歯車レバーのアーム部分と係合するように構成された内端とを有する。外部手動解放アクチュエータピンは、メインドアの閉鎖位置、中間検査位置及び開放位置にそれぞれ対応する内側に延びる第1、第2及び第3位置間で移動可能であり、外部手動解放アクチュエータピンは、プランジャーピンの移動を制御し、メインドアを、閉鎖または係止位置から酸素補給システムの検査の配備のための中間検査位置、及び、酸素補給システムの配備のための完全に開放された位置に配置させるように動作する。外部手動解放アクチュエータピンは、手動解放歯車レバーのアーム端部を押して持ち上げて、手動解放歯車レバーを回転させて、それに応じて、平歯車を回転させ、メインドアのカムを手動で操作させるようにラック歯車を移動させる。別の現在好適な態様において、ラック歯車の補助アームと係合し、ラック歯車を移動させることで平歯車及びカムの回転を制御するように構成された動力付きアクチュエータも設けられる。

別の現在好適な態様において、複数のボールは、3つのボールを含み、複数の同一カム経路は、3つのボールに対して3つの同一カム経路を備える。別の現在好適な態様において、3つの同一カム経路は、120度離れて配置される。別の現在好適な態様において、複数のカム経路は、ボールを必要に応じて放射状に外側または内側に移動させるため、カムの中心から3つの異なる算出された半径を有する3つの短い弓形を含む。

別の現在好適な態様において、プランジャーピンの中間位置は、補給酸素の圧力検査を始動させる。別の現在好適な態様において、ばねがラック歯車のアームと筐体との間に接続されて、ラック歯車を通常の静止位置に付勢し、メインドアを閉鎖位置に付勢する。

別の現在好適な態様において、動力付きのアクチュエータは、例えば、小型軽量モータ、圧電式スクイグルモータ、または、空気圧式アクチュエータでもよい。別の現在好適な態様において、ラッチが中間検査位置にある時、非常用酸素システムまたは酸素補給システムが目的通り機能して動作しているかを検査するため、航空機の非常用酸素容器内のユーザに可視の位置に、指示器を随意的に設けてもよい。別の現在好適な態様において、非常用酸素システムまたは酸素補給システムを配備する必要がある時、航空機の高度の感知への自動応答の一部として、メインドアを開放するようにラッチを随意的に構成してもよい。

本発明の他の特徴および利点が、例として、本発明の作用を図示する添付の図面と合わせて以下の好適な実施形態の詳細な記載から明らかになるだろう。

本発明に係るラッチアセンブリの斜視図である。

図1のラッチアセンブリの断面図である。

図1のラッチアセンブリの歯車機構の拡大斜視図である。

図1のラッチアセンブリのドア及びラッチ機構の拡大斜視図である。

図1のラッチアセンブリの一部の底面斜視図である。

図1のラッチアセンブリの歯車機構の概略斜視図である。

図1のラッチアセンブリの外部手動解放アクチュエータピンの位置を示す概略図である。

図1のラッチアセンブリのメインドアの対応する位置と関連するプランジャーピンの位置を示す概略図である。

図1のラッチアセンブリによって操作された非常用酸素システムの対応する圧力検査に関連するプランジャーピンの位置を示す概略図である。

図1のラッチアセンブリによって制御されたメインドアの位置を示す概略図である。

図1のラッチアセンブリによって制御されたメインドアの位置の比高を示す概略図である。

例として図示の目的で提供されている図面を参照すると、本発明は、(図示しない)航空機用の呼吸用酸素の供給源を有するモジュール式非常用酸素容器のメインドア22の解放配備ラッチ20を提供する。解放配備ラッチは、図10及び11に示す、メインドアの閉鎖位置28、中間検査位置30及び開放位置32への配置を制御するラッチまたは歯車機構26を備える。

図1、2及び3を参照すると、解放配備ラッチは、一般的に、モジュール式非常用酸素容器の内部に取り付けられたラッチ筐体またはブラケット34と、カム38に接続された平歯車36と、平歯車の歯44に操作的に接続されたラック歯車の歯42の第1列を有するラック歯車40と、ラック歯車の歯50の第2列に操作的に接続された手動解放歯車の歯48を有する手動解放歯車レバーまたはクランク46とを備える。

外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバー52は、メインドアの開口部54を通って移動可能に取り付けられ、ラッチ筐体またはブラケットの1つ以上の開口部56を通って延びて手動解放歯車レバーまたはクランクのアーム部分58と係合する。手動解放アクチュエータピンまたはノブは、ドアの閉鎖位置、中間検査位置及び開放位置にそれぞれ対応する、図9に示す内側に延びた第1、第2及び第3位置間で移動可能である。以下に説明するように、外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバーは、プランジャーピンの移動を制御して、メインドアを、閉鎖または係止位置から、酸素補給システムの配備を検査するための中間検査位置、または、酸素補給システムの配備のための完全に開放された位置に配置させる。手動解放の際、外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバーは、手動解放歯車レバーまたはクランクのアーム端部を押して持ち上げる。アーム端部のこの移動により、手動解放歯車レバーまたはクランクは、回転軸に対して反時計回りに回転し、これにより、図3に示すように、ラック歯車が右に移動する。ラック歯車の線形移動により、平歯車及びカムが対応して回転する。

ラック歯車はまた、好ましくは、例えば、圧電式スクイグルモータや同等の空気圧式アクチュエータなどの小型軽量モータである、動力付きのアクチュエータ62と係合するアーム60を備え、ラッチが手動またはラック歯車の動力駆動によって制御され、これにより、平歯車及びカムの回転が制御される。手動解放の際は、外部手動解放アクチュエータピン、ロッド、ノブまたは検査レバーは、クランク歯車のアーム端部を押して持ち上げる。自動操作の際は、ラック小歯車の移動が、十分な動力を有するスクイグルモータまたは圧電式モータまたは十分な圧力を有する空気圧式手段のシャフトの押し出し力によって制御される。

図5に示すように、カムは、例えば、3つのボールなどの複数のボールまたは玉軸受64を含み、ボールまたは玉軸受64は、ボールを放射状に内側及び外側へ移動させることができる保持リング68によって内部カム形状66に沿ったカム内の移動のために保持される。内部カム形状は、3つのボールに対して3つの同一カム経路などの複数の同一カム経路70を備え、複数の同一カム経路70は120度離れて配置されており、カムが回転するのと同時に、複数のボールを放射状に外側または内側に移動させる。各カム経路は、カムの中心から3つの異なる算出された半径を有する3つの短い弓形72を有し、プランジャーピンの長さに沿ってプランジャーピン74の部分の対応する異なる直径と連動して、ボールを必要に応じて外側または内側へ放射状に移動させ、それに応じて、プランジャーピンを容器のメインドアに対して長手方向に外側または内側に移動させる。複数のボールまたは玉軸受は、メインドアの一部と係合する端部80を有するラッチプランジャーピンのシャフト78の外面76に係合して押圧され、プランジャーピンが長手方向に移動することで、図7に示すように、メインドアの閉鎖位置に対応する最内部から、メインドアの中間検査位置に対応する中間位置、メインドアの開放位置に対応する最外部にプランジャーピンを移動させることができる。プランジャーピンの位置は、図8に示すように、補給酸素の圧力検査を始動させるのに用いることもできる。十分な引張力を有するばね82が、ラック歯車のアームと筐体との間に接続されて、ラック歯車またはラック小歯車及び他の解放機構を通常の静止位置に戻すように付勢して、手動解放ピンまたは動力付きアクチュエータが起動されるまで、ドアを閉鎖位置に保持する。

図5において、ラッチを航空機における設置状態に対して逆に示しているが、図示されるボールは、ラッチが配備されていない状態である。平歯車の回転によって、カム筐体が中間位置に反時計回りに回転すると、ボールは、ラッチを部分的に解放する対応するくぼんだ中間位置に移動する。同じ方向への更なる回転により、ボールは、より深い空洞によって、さらにくぼんだ状態に落ち、これにより、プランジャーが完全に解放され、ラッチが完全に解放される。カム筐体が回転すると、その方向に応じて、重力によって促進されて、ドアが開放されるか(下へ落ちる)、または、開放位置から持ち上げられる。メインドアには、ばねも接続されて、動力なしでメインドアを解放及び開放する機構を提供し、メインドアの反対の閉鎖動作を促進してもよい。容器のドアが開放すると、1つ以上の酸素マスクの配備に伴って、酸素が放出される。

非常用酸素容器のドアの改善されたラッチは、非常用酸素容器配備システムの重要な要素である。ラッチが、容器のドアを解放して、開放位置に移動することで、酸素マスクがユーザの前に配備される。起動シーケンスの間、一般的に、電気または空気圧パルスがラッチ機構に提供されて、容認できる時間枠内にドアを解放して、確実に規定された時間枠内に補給酸素を利用可能にする。

このように、本発明に係る非常用酸素容器配備のための高度なラッチは、外部手動解放アクチュエータピン、ノブまたは検査レバーを押すことで達成される手動解放機能を有し、手動解放アクチュエータピンは、中間位置に押されると、ラッチの歯車機構を回転させることでラッチを中間位置に解放するとともに、手動解放アクチュエータピンが押されることでラッチはさらに完全に解放され、ドアが開放される。小型軽量モータまたは同等の空気圧式アクチュエータ機構を利用してラッチの歯車機構を回転させることによって同じ結果を自動的に得ることができる。ラッチは、呼吸用補給酸素の供給源を提供する航空機のモジュール式非常用酸素容器の不可欠な部分であり、容器のドアが開放して、1つ以上の酸素マスクが配備されると、酸素が放出される。

本発明に係る非常用酸素容器配備のための高度なラッチは、小型で、構成によっては、手動モード、及び、例えば、空気圧または電気動力起動による動力モードを含む複数のモードで動作可能である。本発明に係る非常用酸素容器配備のための高度なラッチは、ラッチが、例えば、スクイグルモータの使用や空気圧による、動力モードで起動されるように構成される場合、自動検査機能を備える。検査レバーは、外部手動アクチュエータピンを制御領域に押すまたは引くことで非常用酸素容器の視覚的検査を可能にし、一旦、そのような視覚的検査が完了すると、非常用酸素容器のドアを、遠隔から自動的に開放または閉鎖することができ、これにより、保守チェック時間を削減することができる。検査レバーも、十分な動力を有する電気モータまたは十分な圧力を有する空気圧アクチュエータを採用することで、自動的に起動することができる。

構造物の全ての材料は、ラッチが航空機内でさらされる可能性のある、例えば、洗浄剤や殺虫剤などの化学物質に対して耐性を有することが好ましい。

十分な動力を用いることで、装置は、不十分なマスク包装に関連する問題を克服することができる。さらに、カム及びボール機構により、容器のメインドアの固定をさらに制御することができ、容器のメインドアを手荷物または収納コンパートメントの輪郭にさらに合わせることができる。ドアがより輪郭に合わせられることによって、本設計では、一般的なラッチの固着がなくなり、非常用酸素容器アセンブリのずれの問題を克服する点で、実質的に非常用酸素システムのドアの操作をより堅固なものにする。

本発明に係る非常用酸素容器のドアの改善されたラッチは、ラッチが、非常用酸素システムまたは酸素補給システムが目的通り機能して動作しているかを検査するための中間検査位置にある時にユーザや他人から可視の場所にある指示器などの指示器を備えてもよいことを理解されたい。また、本発明に係る非常用酸素容器のドアの改善されたラッチは、非常用酸素システムまたは酸素補給システムの配備が必要な時に、航空機の高度の感知への自動応答の一部として、非常用酸素システムまたは酸素補給システムの配備のため、容器のメインドアを開放するように構成されてもよいことを理解されたい。

本発明の特定の形態について例示及び記載したが、種々の改良が、本発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で可能であることは、以上より明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲以外によって限定を受けることを意図されていない。