BR0212337B1

BR0212337B1 - mecanismo de suporte de roda de aeronave.

Info

Publication number: BR0212337B1
Application number: BRPI0212337-1A
Authority: BR
Inventors: Koji Yoshioka
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2011-09-06
Also published as: JP4050885B2; US7051977B2; WO2003022680A1; EP1424279A4; BR0212337A; CA2458607A1; US20040195442A1; JP2003072693A; WO2003022680A8; EP1424279A1; CA2458607C

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MECANISMO DE SUPORTE DE RODA DE AERONAVE".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um mecanismo de suporte para suportar uma roda em uma aeronave.

Fundamentos da Invenção

Recentemente, conforme mostrado na Figura 9, o mecanismo de suporte para uma roda em uma aeronave possui uma estrutura, na qual a energia cinética de uma fuselagem 1, provocada por uma velocidade des- cendente no momento de aterrissagem, é absorvida por meio do uso de um mecanismo de amortecimento 11 para amortecer os movimentos longitudi- nais, como, por exemplo, um dispositivo amortecedor do tipo óleo. Com esta estrutura, uma força de impacto Fg gerada em uma pista de decolagem 12 é enfraquecida à Fb e transmitida para a fuselagem 1.

Sumário da Invenção

Problemas Técnicos a serem Solucionados pela Invenção

Com relação à aeronave, a velocidade de aproximação a uma pista de decolagem às vezes chega a cerca de 300 km/hora no momento de aterrissagem, e um grande impacto na direção horizontal é imposto sobre os pneus das rodas 13 no momento de aterrissagem. Este impacto é referido como impacto de aceleração em termos dinâmicos. Por este motivo, confor- me mostrado na Figura 9, após aterrissagem, a superfície de um pneu de uma roda 13 às vezes se funde ao ponto de levantar fumaça 14. O material de pneu fundido 15 se adere à pista de decolagem 12.

O material de pneu 15 aderido sobre a pista de decolagem 12 resulta na degradação de operações seguras da aeronave. Em outras pala- vras, surgem os seguintes problemas:

(1) quando fica molhado por chuva ou coisa do gênero, o mate- rial de pneu 15 provoca o deslizamento das rodas de uma aeronave que trafega;

(2) a pista de decolagem 12 às vezes precisa ser fechada de modo a remover o material de pneu 15 da mesma, e o horário de operação fica mais estrito devido à pista fechada 12.

Além disso, a superfície de pneu fundido tende a esvaziar um pneu. O pneu vazio prejudica diretamente as operações seguras da aerona- ve. No caso de um pneu vazio, a pista de decolagem precisa ser temporari- amente fechada, tornando o horário de operação mais apertado ao ponto de provocar a degradação subseqüente das operações seguras da aeronave.

Ainda, recentemente, ocorreu um grande e trágico acidente com uma aeronave, no qual uma aeronave supersônica pegou fogo após aterris- sar e bateu. Considerou-se que a causa deste acidente tenha sido as rodas da aeronave ultra-sônica que colidiram com uma peça de metal que se en- contrava atravessada sobre a pista de decolagem a uma alta velocidade, ao ponto de fazer com que um pneu estourasse e uma peça quebrada atingisse um tanque de combustível ou um motor. Por este motivo, têm havido fortes demandas por mecanismos que possam evitar que um pneu estoure mesmo quando o mesmo colide com um obstáculo sobre a pista de decolagem.

O objetivo da presente invenção é prover um mecanismo de su- porte de roda de aeronave que possa aliviar um impacto imposto sobre o pneu no momento de aterrissagem, e também amenize um impacto imposto sobre o pneu mesmo quando este colide com um obstáculo que se encontra atravessado sobre a pista de decolagem.

Meios para Solucionar os Problemas

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, que refere-se a um mecanismo de suporte para suportar as rodas de uma aero- nave, o mecanismo de suporte é provido com um mecanismo de suspensão de modo a suportar rotativamente uma roda por meio da extremidade inferior de um membro de suporte conectado à fuselagem, e o mecanismo de sus- pensão possui uma montagem de eixo de manivela, e nesta disposição, a montagem de eixo de manivela inclui um eixo de suporte horizontal suporta- do de forma rotativa pela extremidade inferior do membro de suporte, um eixo para o suporte rotativo da roda, e um braço posicionado em ângulos retos com o eixo de suporte horizontal e um eixo para conectar uma extre- midade do eixo de suporte horizontal a uma extremidade do eixo. De acordo com um segundo aspecto da presente invenção que refere-se à invenção da primeira modalidade, o mecanismo de suspensão é provido com um meio de controle que controla as operações de rotação do eixo de suporte horizontal.

De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção que refere-se à invenção da segunda modalidade, antes de aterrissar, o meio de controle gira o eixo de suporte horizontal a fim de deslocar o eixo perpendi- cularmente abaixo do eixo de suporte horizontal de modo que o eixo de su- porte horizontal fique preso neste estado com a montagem de eixo de mani- vela permanecendo parada, e imediatamente antes da aterrissagem o esta- do preso é liberado.

De acordo com um quarto aspecto da presente invenção que refere-se à invenção da primeira modalidade, um mecanismo de frenagem, que realiza uma operação de frenagem sobre a roda, é preparado, e o me- canismo de frenagem realiza a operação de frenagem ao pressionar uma face de frenagem da roda com um membro de frenagem, e, nesta disposi- ção, o membro de frenagem é conectado ao membro de suporte através de um mecanismo de ligação, e o mecanismo de ligação é disposto de modo a manter uma relação posicionai paralela com a montagem de eixo de mani- vela.

Efeitos Superiores da Técnica Anterior

De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, após aterrissar, a montagem de eixo de manivela é ativada de modo que a roda comece a girar em torno do eixo, enquanto se submete a um deslocamento angular ascendente na direção traseira em torno do eixo de suporte hori- zontal de modo que, durante o deslocamento angular, o peso da fuselagem não seja diretamente imposto às rodas. Sendo assim, durante o desloca- mento angular, ou seja, durante a operação da montagem de eixo de mani- vela, é possível impedir, de uma forma eficaz, que o pneu da roda gere fu- maça. Além disso, quando o eixo é posicionado perpendicularmente acima do eixo de suporte horizontal para acabar com o deslocamento angular, o peso da fuselagem é diretamente imposto à roda; no entanto, neste mo- mérito, uma vez que a roda já fez contato com a pista de decolagem para girar sobre a mesma, a quantidade de deslizamento da roda correspondente neste momento é pequena. Sendo assim, é possível impedir que o pneu se funda neste momento. Em outras palavras, de acordo com a presente inven- ção da primeira modalidade, é possível impedir que o pneu da roda se funda após a aterrissagem, e, conseqüentemente, impedir a aderência do material de pneu fundido sobre a pista de decolagem, assim como prevenir a ocor- rência de um esvaziamento do pneu devido ao seu desgaste. Sendo assim, torna-se possível melhorar a segurança nas operações de aeronave.

Além disso, mesmo que uma roda colida com um obstáculo que encontra-se atravessado sobre a pista de decolagem ao rolar sobre a mes- ma, a montagem de eixo de manivela é ativada de modo que a roda se submeta a um deslocamento angular, e liberada para trás em torno do eixo de suporte horizontal; e, assim, torna-se possível aliviar o impacto a ser im- posto sobre a roda. Portanto, torna-se possível evitar que o pneu estoure mesmo quando a roda colide com um obstáculo ao correr sobre a pista de decolagem, e, conseqüentemente, aumentar a segurança nas operações de aeronave também a partir deste ponto de vista.

De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, du- rante as operações da montagem de eixo de manivela, o meio de controle impõe uma carga sobre a rotação do eixo de suporte horizontal de modo que se torne possível impedir que a montagem de eixo de manivela vibre exces- sivamente, centrada sobre o eixo de suporte horizontal ao correr sobre a pista de decolagem. Sendo assim, uma operação de rolagem estável sobre a pista de decolagem torna-se disponível.

De acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, a montagem de eixo de manivela pode ser presa por meios de controle antes de aterrissar, de modo que se torna possível impedir que a montagem de eixo de manivela vibre devido a um vento forte. Isto garante um vôo estável antes da aterrissagem.

De acordo com o quarto aspecto da presente invenção, mesmo quando a montagem de eixo de manivela é ativada no sentido de submeter a roda a um deslocamento angular em torno do eixo de suporte horizontal, o mecanismo de frenagem consegue sempre realizar as operações de frena- gem normalmente. Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1, que é uma vista em perspectiva que indica um me- canismo de suporte de roda de aeronave da presente invenção, mostra um estado antes da aterrissagem.

A Figura 2, que é uma vista em perspectiva que indica o meca- nismo de suporte de roda de aeronave da presente invenção, mostra um estado após a aterrissagem.

A Figura 3 é uma vista em seção transversal longitudinal que mostra o mecanismo de suporte no estado mostrado na Figura 1.

A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida que mostra o mecanismo de suporte de roda de aeronave da presente invenção.

A Figura 5 é uma vista lateral que mostra continuamente as ope- rações de aterrissagem do mecanismo de suporte de roda de aeronave da presente invenção.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva que mostra um estado normal do mecanismo de suporte de roda de aeronave ao rolar sobre a pista de decolagem.

A Figura 7 é uma vista em perspectiva que mostra um estado no qual o mecanismo de suporte de roda de aeronave colide com um obstáculo ao rolar sobre a pista de decolagem.

A Figura 8 é uma vista esquemática que mostra um exemplo modificado de uma montagem de eixo de manivela.

A Figura 9 é uma vista lateral que mostra continuamente as ope- rações de aterrissagem de um mecanismo de suporte de roda de aeronave convencional.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

As Figuras 1 e 2 são vistas em perspectiva que indicam um me- canismo de suporte de roda de aeronave da presente invenção e, a Figura 1 mostra um estado antes da aterrissagem e a Figura 2 mostra um estado após a aterrissagem. A Figura 3 é uma vista em seção transversal longitudi- nal que mostra o mecanismo de suporte no estado mostrado na Figura 1. A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida que mostra o mecanismo de suporte.

O mecanismo de suporte da presente invenção é provido com um mecanismo de suspensão 3 e um mecanismo de frenagem 4 na extremi- dade inferior de um membro de suporte 2. O mecanismo de suspensão 3 possui uma montagem de eixo de manivela 5 e um meio de controle 6.

O membro de suporte 2 se estende para baixo a partir da porção inferior de uma fuselagem (não mostrada). O membro de suporte 2 incorpora um mecanismo amortecedor para amortecer movimentos longitudinais, ou seja, por exemplo, um dispositivo amortecedor do tipo óleo 21. O dispositivo amortecedor do tipo óleo 21 é um dispositivo convencionalmente conhecido. Conforme mostrado na Figura 3, o dispositivo amortecedor do tipo óleo 21 possui uma disposição na qual uma força elástica é exercida por uma mola de espiral 211 quando a mesma é estendida ou comprimida, enquanto uma força de amortecimento é exercida quando o seu óleo selado 212 consegue passar por um orifício 213.

A montagem de eixo de manivela 5 do mecanismo de suspen- são 3 é provida com um eixo de suporte horizontal 51 que fica rotativamente suportado pela extremidade inferior do membro de suporte 2 através de um mancai de rolamento 31, um eixo 52 que suporta rotativamente uma roda 13 através do mancai de rolamento 31, e um braço 53 que conecta uma extre- midade do eixo de suporte horizontal 51 a uma extremidade do eixo 52. O braço 53 é posicionado em ângulos retos com relação ao eixo de suporte horizontal 51 e ao eixo 52. O eixo de suporte horizontal 51 e o eixo 52 se localizam no lado oposto ao braço 53. Na Figura 3, um mancai de rolamento é usado como o mancai de rolamento 31, e um mancai de esferas é usado como o mancai de rolamento 32.

O meio de controle 6 é constituído de um gerador de torque 61 e de uma unidade de controle 62 (Figura 4). Com relação ao gerador de torque 61, por exemplo, um motor, um gerador dínamo-elétrico ou coisa do gênero pode ser usado. O gerador de torque 61 controla o torque rotativo e o ângulo de rotação do eixo de suporte horizontal 51. A unidade de controle 62 con- trola as operações do gerador de torque 61. Além disso, um transmissor (não mostrado) é colocado entre o gerador de torque 61 e o eixo de suporte horizontal 51.

O mecanismo de frenagem 4 é provido com um freio de disco 41 que realiza uma operação de frenagem sobre a roda 13 por meio da inter- calação de um rotor de frenagem (face de frenagem) com os discos (mem- bros de frenagem). Os discos ficam presos em um compasso que é cons- truído em um suporte 411. O suporte 411, que fica rotativamente suportado pelo eixo 52 através do mancai de rolamento 33, é conectado a uma porção saliente 22 do membro de suporte 2 através de um mecanismo de ligação 42. O mecanismo de ligação 42 possui uma disposição na qual uma extre- midade de uma ligação 421 é rotativamente conectada à porção saliente 22 por meio de um pino 423, enquanto a outra extremidade da ligação 421 é rotativamente conectada à extremidade de topo de uma porção estendida 412 do suporte 411 por meio de um pino 422 de modo a manter uma relação posicionai paralela com a montagem de eixo de manivela 5. Aqui, conforme mostrado na Figura 4, o mecanismo de ligação 42 é constituído de dois conjuntos da ligação 421 e dos pinos 422 e 423.

Conforme mostrado nas Figuras 1 a 4, o membro de suporte 2 é formado por meio da conexão de um tubo superior 23 a um tubo de fundo 24. O numerai de referência 25 representa um braço de trava de rotação de longarina.

A descrição a seguir apresentará as operações do mecanismo de suporte tendo a disposição acima mencionada.

Antes de aterrissar, um sinal é enviado da unidade de controle 62 para o gerador de torque 61 de modo que a rotação do eixo de suporte horizontal 51 seja controlada pelo gerador de torque 61; sendo assim, a montagem de eixo de manipulo 5 é ajustada a uma orientação na qual o eixo 52 se posiciona perpendicularmente abaixo do eixo de suporte horizontal 51, ou seja, em um estado conforme mostrado na Figura 1, de modo que a montagem de eixo de manivela 5 se submeta a uma força de frenagem apli- cada ao eixo de suporte horizontal 51 e presa neste estado.

Em seguida, a unidade de controle 62 determina o estado imedi- atamente antes da aterrissagem com base em um sinal de um sensor de altitude. Imediatamente antes da aterrissagem, um sinal é enviado da unida- de de controle 62 para o gerador de torque 61 de modo que a operação de frenagem pelo gerador de torque 61 seja liberada, e desta maneira o estado preso da montagem de eixo de manivela 5 é liberado.

Conforme mostrado na Figura 5, a fuselagem 1 em seguida co- meça a aterrissagem. Ao aterrissar, o mecanismo de suporte tendo a dispo- sição acima mencionada realiza as operações a seguir.

A Figura 5(a) mostra o mecanismo de suporte imediatamente antes da aterrissagem. Aqui, durante o vôo, a roda 13 fica alojada dentro da fuselagem 1 em um estado mostrado na Figura 2. Conforme mostrado na Figura 5(b), quando a roda 13 faz contato com a pista de decolagem 12 no ponto A, uma força de impacto fa é gerada na direção traseira. Conforme mostrado nas Figuras 5(b) a 5(f), a roda 13 começa a girar em torno do eixo 52 em função desta força de impacto, ao mesmo tempo consegue girar em pivô em torno do eixo de suporte horizontal 51 a fim de começar um deslo- camento angular na direção traseira de modo que o deslocamento angular seja feito até 180 graus. Durante este período, o peso da fuselagem 1 não é diretamente aplicada sobre a roda 13. A quantidade de trabalho friccional W exercida pela roda 13, enquanto se encontra em contato de deslizamento com a pista de decolagem 12 é representada pelo produto entre a quantida- de de contato de deslizamento Sea carga M a ser aplicada sobre a roda 13. Ou seja, W = SxM. Conseqüentemente, uma vez que, durante o desloca- mento angular, o peso da fuselagem 1 não é diretamente aplicado sobre a roda 13, a carga M é extremamente pequena. Sendo assim, uma vez que a quantidade de trabalho friccional W é mantida em um valor muito pequeno, o pneu 131 da roda 13 raramente gera fumaça.

Quando a roda 13 produz um deslocamento angular a 180 graus em torno do eixo de suporte horizontal 51, o dispositivo amortecedor do tipo óleo 21 é ativado de modo que, conforme mostrado nas Figuras 5(f) a 5(i), a energia descendente da fuselagem 1 seja absorvida pelo dispositivo amorte- cedor 21; sendo assim, a força de impacto fg é enfraquecida para fb, e transmitida para a fuselagem 1. Neste momento, a carga da fuselagem 1 é diretamente aplicada sobre a roda 13; no entanto, uma vez que a roda 13 já fez contato com a pista de decolagem 12 para rolar sobre a mesma, o im- pacto na direção traseira é fortemente aplicado à roda 13. Conseqüente- mente, o pneu 131 da roda 13 gera muita fumaça durante estas operações. Além disso, o tempo do dispositivo amortecedor 21 é interrompido pela trava de óleo.

Após aterrissagem, a roda 13 consegue rolar ao longo da pista de decolagem 12 em um estado mostrado pela Figura 5(i), ou seja, em um estado mostrado na Figura 2. Durante a operação de rolagem, quando existe um obstáculo na pista de decolagem 12, o mecanismo de suporte tendo a disposição acima mencionada realiza as operações a seguir.

Conforme mostrado na Figura 6, no caso em que a roda 13 rola no estado conforme mostrado na Figura 2 com uma saliência 121 se proje- tando sobre a pista de decolagem 12, ao rolar sobre a saliência 121, a roda 13 consegue fazer um deslocamento angular em torno do eixo de suporte horizontal 51, conforme mostrado na Figura 7, e é liberada na direção trasei- ra, conforme indicado pela seta A. Sendo assim, um impacto aplicado sobre a roda 13 a partir da direção frontal é liberado na direção traseira e aliviado. Além disso, uma vez que a roda 13 é liberada na direção traseira a fim de tornar o tempo de duração do impacto sobre a roda 13 maior, a força de im- pacto instantânea se torna mais fraca. Portanto, mesmo quando, ao rolar sobre a pista de decolagem, a roda 13 colide com um obstáculo, o impacto aplicado à roda 13 se torna menor de modo a tornar possível impedir que o pneu 131 estoure.

Além disso, quando a roda 13 faz um deslocamento angular em torno do eixo de suporte horizontal 51, o mecanismo de ligação 42 do meca- nismo de frenagem 4 é operado da seguinte maneira.

Na Figura 2, o mecanismo de ligação 42 consegue manter uma relação posicionai paralela com a montagem de eixo de manivela 5; portan- to, quando a roda 13 faz um deslocamento angular em torno do eixo de su- porte horizontal 51, o mecanismo de ligação 42 é operado, enquanto man- tém a relação posicionai paralela com as operações da montagem de eixo de manivela 5. Quando, conforme mostrado na Figura 2, a montagem de eixo de manipulo 5 se desloca para uma posição na qual o eixo 52 se locali- za perpendicularmente acima do eixo de suporte horizontal 51, o mecanismo de ligação 42 se desloca para uma posição na qual o pino 423 se localiza perpendicularmente acima do pino 422. Portanto, mesmo quando a roda 13 faz um deslocamento angular em torno do eixo de suporte horizontal 51, o freio de disco 41 do mecanismo de frenagem 4 é sempre mantido em um estado que permite operações normais.

No mecanismo de suporte tendo a disposição acima menciona- da, os seguintes efeitos são obtidos:

(1) Uma vez que a roda 13 é suportada pelo mecanismo de sus- pensão 3 tendo a montagem de eixo de manivela 5 na extremidade inferior do membro de suporte 2 e, uma vez que, ao aterrissar, a montagem de eixo de manivela 5 é operada conforme mostrado na Figura 5, torna-se possível impedir, de uma forma eficaz, que o pneu 131 da roda 13 gere fumaça.

(2) Mesmo no caso em que, ao rolar, a roda 13 colide com um obstáculo (saliência 121) sobre a pista de decolagem 12, a montagem de eixo de manivela 5 opera conforme mostrado na Figura 7, torna-se possível diminuir um impacto sobre a roda 13, e, conseqüentemente, impedir que o pneu 131 estoure.

(3) Uma vez que o meio de controle 6, que controla a operação de rotação do eixo de suporte horizontal 51, pode aplicar uma carga sobre a rotação do eixo de suporte horizontal 51 durante o deslocamento angular e rolagem da roda 13, é possível impedir que a montagem de eixo de manivela 5 vibre no centro do eixo de suporte horizontal 51.

(4) Uma vez que, antes de aterrissar, a montagem de eixo de manivela 5 é presa pelo meio de controle 6 em um estado conforme mostra- do na Figura 1, é possível impedir que a montagem de eixo de manivela 5 vibre devido a um vento forte.

(5) O mecanismo de ligação 42 fica disposto de modo a manter uma relação posicionai paralela com a montagem de eixo de manivela 5; portanto, quando o eixo 13 faz um deslocamento angular em torno do eixo de suporte horizontal 51, é possível sempre manter o freio de disco 41 do mecanismo de frenagem 4 em um estado operável normal.

(6) Uma vez que uma transmissão é instalada entre o gerador de torque 61 e o eixo de suporte horizontal 51, o torque a ser aplicado ao eixo de suporte horizontal 51 é aumentado pela transmissão. Sendo assim, é possível produzir um gerador de torque 61 menor e mais leve.

(7) No caso em que a montagem de eixo de manivela 5 é fabri- cada usando fibras de carbono, é possível produzir uma montagem de eixo de manivela 5 mais leve e ainda aumentar a função de alívio ao impacto da montagem de eixo de manivela 5.

Além disso, a montagem de eixo de manivela 5 tendo a disposi- ção acima mencionada possui uma estrutura esquemática conforme mostra- da na Figura 8(a), e pode ter uma estrutura conforme mostrada na Figura 8(b) e 8(c). Na Figura 8(b), os eixos 52 se localizam em ambos os lados do eixo de suporte horizontal 51 por meio de um braço 53. Na Figura 8(c), os eixos de suporte horizontal 51 se localizam em ambos os lados do eixo 52.

Claims

1. Mecanismo de suporte de roda de aeronave caracterizado pelo fato de que compreende: um mecanismo de suspensão (3) para o suporte rotativo de uma roda (13) por meio da extremidade inferior de um membro de suporte (2) conectado a uma fuselagem, em que o mecanismo de suspensão possui uma montagem de eixo de manivela (5), e a montagem de eixo de manivela compreende um eixo de suporte horizontal (51) que é suportado de forma rotativa pela extremidade inferior do membro de suporte, um eixo (52) para o suporte rotativo da roda, e um braço (53) posicionado em ângulos retos com o eixo de suporte horizontal e um eixo para conectar uma extremidade do eixo de suporte horizontal a uma extremidade do eixo.

2. Mecanismo de suporte de roda de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de suspen- são compreende um meio de controle (6) que controla as operações de rota- ção do eixo de suporte horizontal.

3. Mecanismo de suporte de roda de aeronave, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o meio de controle, antes de aterrissar, gira o eixo de suporte horizontal a fim de deslocar o eixo per- pendicularmente abaixo do eixo de suporte horizontal de modo que o eixo de suporte horizontal fique preso neste estado com a montagem de eixo de manivela estacionária, e imediatamente antes da aterrissagem, o estado preso é liberado.

4. Mecanismo de suporte de roda de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um mecanismo de frenagem (4) que realiza uma operação de frenagem na roda, em que o mecanismo de frenagem realiza a operação de frenagem ao pressionar uma face de frenagem da roda com um membro de frenagem, e o membro de frenagem é conectado ao membro de superior por meio de um mecanismo de ligação (42) e o mecanismo de ligação é disposto de modo a manter uma relação posicionai paralela com a montagem de eixo de manivela.