CN102530246A - 用于制动/驱动飞机轮子的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制动/驱动飞机轮子的设备，该飞机轮子被安装成围绕起落架轴旋转，该设备包括：一叠圆盘(116)，包括强制性地与轮子一起旋转并且强制性地与转矩管(106)一起旋转的圆盘交替布置的圆盘；支撑构件(104)，安装成在轴上旋转，且强制性地与转矩管一起旋转；制动致动器(110)，由支撑构件承载以选择性地将圆盘挤压在一起；和驱动元件(130)，用于选择性地驱动支撑构件旋转；支撑构件承载变压器的副圈(120)，该变压器在静止时具有布置成面对支撑构件的主圈(121)，副圈电气连接到致动器，且主圈适于连接到非直流电压源。

Description

用于制动/驱动飞机轮子的设备

技术领域

本发明涉及一种用于制动/驱动飞机轮子的设备。

背景技术

文献US 3 977 631公开了一种用于制动/驱动飞机轮子的设备，该设备安装在起落架轴上。该设备包括：

·一叠圆盘，包括强制性地与轮子一起旋转的第一组圆盘和与第一组圆盘相互交替布置且强制性地与转矩管一起旋转的第二组圆盘；

·支撑构件，安装成在轴上旋转且强制性地与转矩管一起旋转；

·制动致动器，由支撑构件支撑以选择性地将圆盘挤压在一起；以及

·驱动电机，用于选择性地驱动支撑构件旋转。

在该文献所描述的实施例中，致动器是液压型的，并且它们由在该设备的静态部分终止的液压管道系统提供动力。布置在支撑构件中的通道首先通向致动器，再通向静态部分和支撑构件之间的空间，该空间被旋转垫圈紧密地密封起来，这样，无论包括支撑构件和转矩管的组件的角位置如何，致动器都通过液压提供动力。

为了制动轮子，最初要防止支撑构件旋转，而致动器通过压力提供动力，而将圆盘挤压在一起，从而在第一组圆盘和第二组圆盘之间产生摩擦力。由于第二组圆盘并未旋转，因此这就可以制动轮子。

相反，为了驱动轮子旋转，将压力供给到致动器，将圆盘挤压在一起，从而在第一组圆盘和第二组圆盘之间产生摩擦力。随后，支撑构件通过驱动电机而转动，藉此使得转矩管旋转，由此使得第二组圆盘旋转，从而驱动轮子旋转。

与使用旋转垫圈相关的缺点众所周知，尤其是垫圈的磨损以及圆盘之间摩擦产生的碳尘带来的污染。特别地，在所示的设备中，静态部分和面对的支撑构件之间的变形可能会很大，很难保证静态部分和支撑构件之间的空间确实是密封无泄漏的。

本发明提供了一种设备，其与上述设备类似，但采用的是电气机械式致动器。对文献US 3 977 631的主旨进行直接调换，就能想到在支撑构件上布置电气机械式致动器，所述致动器由电气连接器提供动力，电气连接器在静态部分和支撑构件之间提供旋转运动。然而，这样的运动使得以电气方式为致动器提供动力变得更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种借助电气机械式致动器来制动/驱动飞机轮子的设备，其中，以简单的方式为致动器提供动力。

为达到发明目的，本发明提供了一种用于制动/驱动飞机轮子的设备。该飞机轮子被安装成在起落架轴上旋转，该设备包括：

·一叠圆盘，包括强制性地与轮子一起旋转并且与强制性地与转矩管一起旋转的圆盘交替布置的圆盘；

·支撑构件，安装成在轴上旋转，且强制性地与转矩管一起旋转；

·制动致动器，由支撑构件承载以选择性地将圆盘挤压在一起；以及

·驱动构件，用于选择性地驱动支撑构件旋转。

根据本发明，制动致动器是电气机械式的致动器，并且支撑构件承载变压器的副圈，该变压器在静止时具有布置成面对支撑构件的主圈，副圈电气连接到致动器，且主圈适于连接到非直流(DC)电压源。

这样，即使支撑构件在旋转，电力也通过变压器传输到致动器上。这样就避免了与旋转式连接器相关的所有缺陷。这样还避免了能量通过可能已经被各种元件如转速表占领的轴内面传递。支撑构件可以放置在轮子内部，藉此使设备的结构更加简单。

在合适的情形，可以利用无接触式连接的优点给每个致动器分别传送独立指令，例如给通常安装到致动器的锁定构件传送指令，以将它们的推进件固定就位，藉此构成停车制动。

附图说明

根据下文中参照附图对本发明具体实施例进行的描述，可以更好地理解本发明，其中：

·图1是能够实施本发明方法的致动器电机及其电源的示意性视图；

·图2是与图1类似的设备的示意性视图，该设备用于为多个电机提供动力；以及

·图3是装配有本发明的用于制动/驱动轮子的设备的飞机起落架底部的剖面图。

具体实施方式

本说明一开始，描述了一种电气机械式的制动致动器和一种特别适合于实施本发明的为致动器提供动力的方法。但是，本发明并不仅限于使用该类型的致动器，也不仅限于使用这种动力供给方法。

电气机械式的制动致动器包括电机，该电机适于移动与本设备的堆叠圆盘对准的推进件，由此选择性地将圆盘挤压在一起。

通常利用静态变换器对这类电机进行控制，静态变换器与直流电源相连，并且借助例如功率晶体管将电压传输给电机的各相位，功率晶体管以这样的方式控制接通和断开，即，对电机转子的角位置进行伺服控制。为此目的，该电机通常装配有用于测量电机角位置的装置，该装置传送表征所述位置的信号，该信号被静态变换器用来控制功率晶体管的接通和断开，由此就能实现在电刷式电机中由整流器所实现的自动同步功能。

还合适的是，传输的电压适用于所需功率或转矩的水平。为此目的，静态变换器通常被控制用来改变传输给电机的电压，该电压是与电机传输的转矩或机械功率有关的函数。这样，响应于功率或转矩设定值，静态变换器发送适当的电压用以使电机输出所需的功率或转矩。为此目的，已知多种用于改变电压的方法，如脉宽调制(PWM)。

同样众所周知的控制结构包括与控制功率晶体管用的角位置传感器相关联的静态接触器，该静态接触器并不像静态变换器那样实现改变电压的功能，而是仅实现同步功能。通过将适当直流电压传输给静态接触器的上游DC/DC变换器对电压进行校准。

参照图1，该方法用于对无刷直流型电机1提供动力。根据本发明的一个具体方面，电机1与具有可控开关的静态接触器10相关联，该可控开关中断输入电压12，从而根据与由角位置传感器14所传送的电机角位置相关的信息将其传送给电机1的各相位。静态接触器10的唯一作用是中断输入电压以产生各相位的电压。可控开关可以是例如晶闸管。

根据本发明的一个具体方面，输入电压12是电压脉冲U_脉冲的形式，该电压脉冲由电压脉冲发生器20从直流电源中产生。电压脉冲发生器20优选地是具有可控开关的断路器，这些可控开关将直流电源转换成单相位的固定频率的电压脉冲(从附图的示意图中可以看到周期恒定的相等时间段Δt)，但其占空比是可控的，从而产生具有可控平均值的电压脉冲，例如，是关于传送到脉冲发生器20的力设定值的函数。

优选地对静态接触器10的输入提供滤波级，以便在输入电压施加到静态接触器的可控开关之前平滑该输入电压。

优选地，静态接触器10和传感器14紧邻电机布置，或是事实上结合入其中。以这种方式生产的组件，如图1中用虚线框示意性表示的那样，形成了集成致动器110，该集成式致动器只有两条用输入脉冲为其提供动力的输入线。

本发明的设备具有以下多个优点：

·与电机相关联的静态接触器十分简单，因为它仅用于将相位电压时序化，而并不改变它们。它可以紧邻电机布置，或事实上可以直接结合入其中，而且结合入其中的旋转角位置传感器提供直接被静态接触器所使用的信号。这样，静态接触器就替代了电刷式电机的整流器和电刷；

·输入电压发生器也十分简单，因为它以固定频率传送单相电压。只有脉冲的占空比是变化的，这在技术上非常容易实现；并且

·静态接触器和电压脉冲发生器可在物理上相互分离，通过适合以固定频率传输电压脉冲的装置连接在一起。特别地，可以通过变压器传送这些电压脉冲，藉此提供电绝缘。

如本文所示，可利用电缆15将电压脉冲从脉冲发生器20传送到静态接触器10。

如图2中所示，还可以利用在这两个元件之间绝缘的单相变压器30进行传送。给定输入电压12的频率(通常是大约100千赫兹(kHz))，变压器可以非常紧凑。

如图2中所示，利用变压器可以很容易地将电压脉冲输送到多个组件中，每个组件都包括电机、静态接触器和角位置传感器。

这种类型的致动器和为它提供动力的方法尤其适用于本发明的意图，即一种由飞机起落架承载的用于制动/驱动轮子的设备。

如图3中所示，起落架100承载具有制动器102的轮子101，制动器102装有由支撑构件104承载的电气机械式制动致动器110。在该示例中，支撑构件104被安装成围绕接纳轮子101的轴105上的轴线X旋转。在本示例中，每个致动器110装有与静态接触器10及角位置传感器14相关联的无电刷直流电机1，如上所述，这些元件都直接布置在致动器中。电机移动致动器的推进件20，其布置成与摩擦圆盘组116对准，从而选择性地使圆盘相互挤压，电机借助将电机的旋转运动转换成推进件的直线运动的转换构件而选择性地作用。组件形成可以作为一个单元从支撑构件104上移除的集成式致动器。

支撑构件104固定到与支撑构件104一起旋转的转矩管106。摩擦盘116包括强制性地与轮子101一起旋转且与强制性地与转矩管106一起旋转的盘交替布置的盘。

根据本发明，支撑构件104承载旋转式变压器的旋转副圈120，旋转式变压器的主圈121紧固到起落架并与其副圈对准。主圈121借助沿起落架穿越的电缆122连接到安装在机身上的电压脉冲发生器，在该示例中，副圈120以电气方式连接到致动器110，以便将从主圈接收的电压脉冲传输到其中。这样，变压器就将电压脉冲传输到集成式致动器110，而与支撑构件104相对于主圈121的位置无关。如上所述，这些电压脉冲被致动器的静态接触器所中断并时序化，以便根据电机转子的角位置为相关联的电机的相位为函数提供动力。

主圈和副圈121和120优选地包括总体呈圆形的线圈，这些线圈围绕轴线延伸从而产生相互的电磁感应。电能因而通过感应进行传输。通过该无接触式连接，当支撑构件旋转时可以为集成式致动器110提供动力，而不需要旋转式接触。

为选择性地控制支撑构件104的旋转，在起落架底部布置驱动支撑构件104旋转的驱动构件130，并且在该示例中通过伞形齿轮连接与支撑构件共同协作。

这样的方案有几种可能的运行模式：

·在第一种运行模式中，防止支撑构件104旋转，随后通过具有相对彼此静止的主圈121和副圈120的变压器对集成式致动器110提供动力，以将制动器的圆盘压在一起，从而降低轮子的旋转速度。这是传统的制动模式；

·在第二种运行模式中，支撑构件104由驱动构件130驱动旋转。为驱动轮子旋转，合适的是通过变压器为集成式致动器110提供动力，随后变压器的副圈120对准其主圈121旋转。这是独立的滑行模式，能使飞机在不使用其发动机的情况下运动；且

·在第三种运行模式中，支撑构件104由驱动构件130驱动旋转，但不对集成式致动器110提供动力。这种运行模式用于确定驱动构件130是否适当地运行。

本发明不仅限于上述说明，而是可以覆盖由权利要求所定义的范围内的全部变形。

特别地，尽管本文指出电气机械式致动器使用电压脉冲对无电刷直流电机提供动力，但也可以使用这样的电气机械式致动器，即，电机适合通过能够借助变压器进行传输的非直流电压提供动力，而与电机的性质及所传输的电压的形式无关。

尽管本文说明的变压器主圈由与轴集成在一起的套环直接承载，但该主圈也可以由固定到轴或更普遍地固定到起落架的该设备的静止部分所承载，从而与副圈以这样的方式对准，即，将非直流电压从主圈传输到副圈。

最后，尽管在本示例中所示的主线圈和副线圈沿轴线方向互相面对，以使气隙通常为平面，但主圈和副圈也可以沿径向互相面对，以使气隙大体为圆柱形。

Claims (3)

1.一种用于制动/驱动飞机轮子的设备，该飞机轮子被安装成围绕起落架轴旋转，该设备包括：

·一叠圆盘(116)，包括强制性地与轮子一起旋转并且与强制性地与转矩管(106)一起旋转的圆盘交替布置的圆盘；

·支撑构件(104)，安装成在轴上旋转，且强制性地与转矩管一起旋转；

·制动致动器(110)，由支撑构件承载以选择性地将圆盘挤压在一起；和

·驱动元件(130)，用于选择性地驱动支撑构件旋转；

该设备的特征在于制动致动器是电气机械式致动器，并且支撑构件承载变压器的副圈(120)，所述变压器在静止时具有布置成面对支撑构件的主圈(121)，副圈电气连接到致动器，且主圈适于连接到非直流电压源。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每个致动器(110)包括：

·无电刷直流电机(1)；

·直线可移动的推进件，所述推进件机械地连接到电机从而响应于电机的旋转而移动；

·静态接触器，通过根据有关电机转子的角位置信号的信息将输入的电压脉冲中断和时序化，从而将多相位电压提供给电机；以及

·传感器，用于感应转子的角位置并传送所述信息；

电压脉冲由与变压器的主圈相连的飞机电压脉冲源进行传送。

3.一种飞机起落架，包括至少一个接纳至少一个轮子的轴，所述轮子与根据前述任一项权利要求所述的制动/驱动轮子的设备相关联。

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