CN102656086B - 对连接至悬架的轮子进行机动化的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对连接到悬架的轮子（5）进行机动化的系统，该系统包括发动机组（3）和固定至轮子（5）的驱动器构件（4）。根据本发明，该发动机组固定至MacPherson支柱（2）的悬挂部分并且离合器装置（6）将发动机组（3）的输出轴（7）连接至驱动器构件（4）。

Description

对连接至悬架的轮子进行机动化的系统

技术领域

本发明涉及用于为轮子提供动力的机动化系统，该轮子与悬架相关联而用于使得航空器在地面周围运动。

背景技术

对航空器在地面上的运动进行机动化的概念意味着对航空器进行机动化，从而它们能自动地但以低速运动，类似于飞机在机场起飞前或着陆之后的行为；其为通常所知的“滑行”。因此，在此这并不意味着如现有技术所提出的那样，使轮子机动化是为了将轮子的速度提高到与着陆速度相一致。

已知的机动化系统（该机动化系统用于为与悬架相关联的轮子提供动力）是这样一种类型，其包括马达单元和固定至轮子的驱动器构件。

但是，这种系统对震动具有一定的敏感性，当沿着承载了机动化系统的交通工具的地面前行的速度很快并且该地面不平整时，该敏感性会特别巨大并且会带来破坏性。

另一种用于使与悬架相关联的轮子机动化的系统为人所熟知，并且该类型的机动化系统包括马达单元以及固定至轮子的驱动器构件，该马达单元由悬架支柱的簧载部分所承载。

该系统经常具有的缺点在于，该马达单元嵌留在被飞机腹部所覆盖的部分中，而不可能被周围空气所冷却。另外，传递到轮子的机械传动经常以传动齿轮装置的形式来实现，该传动齿轮装置经受相关联轴的角度的各种变化，这会不利地影响传动效率并且需要提高附着点的精度，从而保证传动齿轮装置的正确咬合。

发明内容

本发明力图制造一种机动化系统，该机动化系统明显减少了对震动的敏感，不会在航空器上添加任意附加的冷却限制并且给予了机械传动更好的效率。

根据本发明，在前述类型的机动化系统中，马达单元固定至悬架支柱的簧载部分，该机动化系统进一步包括离合器装置，该离合器装置将马达单元的输出轴连接至驱动器构件，马达单元和驱动器构件之间的传动是正传动。

因此，机动化系统的非簧载质量是最小的，并且被限制到了固定至轮子的驱动器构件。相对照而言，马达单元因此是簧载的。如果所涉及的交通工具是飞机，则机动化系统在簧载部分和非簧载部分之间的这种分配使得机动化系统在着陆时经历更少的震动。另外，因为只有驱动器构件固定至轮子，因此添加至非簧载部分的重量是最小化的，这就可以限制起落架被加固的程度。

根据第一可选形式，马达单元包括电动马达以及减速系统，该减速系统将马达的输出轴连接至驱动器构件上。

根据第二可选形式，减速系统固定至马达。

根据第三可选形式，该离合器装置被配置成以使得能够将马达单元运动至接合位置和脱离位置，在该接合位置中该单元连接至所述驱动器构件，在脱离位置中该单元从所述驱动器构件中分离。

根据第四可选形式，所述离合器装置被配置成使得：如果所述轮子和形成马达单元的一部分的至少一个马达之间的负载传动超过给定水平，则允许马达单元自动地脱离。

根据第五可选形式，所述离合器装置被配置成使得马达单元被安装成绕着水平轴线而相对于悬架支柱的簧载部分进行旋转。

根据第六可选形式，所述离合器装置包括两个连杆，所述连杆限定了马达单元的旋转的瞬时轴线。

根据第七可选形式，所述离合器装置包括运动系统，该运动系统允许马达单元从其接合位置和脱离位置中的一个位置运动至另一个位置中。

根据第八可选形式，该运动系统包括驱动元件。

根据第九可选形式，该驱动元件由致动千斤顶形成。

根据第十可选形式，该致动千斤顶是电动的致动千斤顶，该电动的致动千斤顶包括设置在千斤顶中的驱动器马达、安装以用于平移运动的螺母以及丝杠，该丝杠将驱动器马达的旋转运动转变成螺母的平移运动。

根据第十一可选形式，该运动系统包括复位元件，该复位元件被设计成使得马达单元在与驱动元件施加方向相反的方向上运动。

根据第十二可选形式，该复位元件由复位弹簧形成。

根据第十三可选形式，该致动千斤顶能够将马达单元运动至其咬合的位置，并且复位弹簧被设计成将马达单元驱动至其不相咬合位置。

根据第十四可选形式，该运动系统被设计成向马达单元施加的力大于使得该马达单元保持在接合位置中所必需的极限值。

根据第十五可选形式，该驱动器构件是环形齿轮，该环形齿轮由轮子的轮辋承载并且该环形齿轮被设计为：当马达单元在其接合位置时，该环形齿轮与马达单元的输出齿轮进行咬合。

根据第十六可选形式，该输出齿轮的咬合位置由两个滚动唇所限定，所述滚动唇由与两个逃离轨道相毗靠但并不在所述逃离轨道上滑动的环形齿轮所承载，所述逃离轨道由输出齿轮所承载。

根据第十七可选形式，该齿轮通过等速接头而被马达单元的输出轴所承载。

本发明还涉及一种根据本发明第一方面的两个机动化系统所构成的组件，该组件被设计成与同一个悬架支柱相关联，两个轮子是同轴的，并且两个马达单元彼此固定。

根据第一可选形式，这两个机动化系统的组件的该两个马达单元被设置在两个轮子之间。

根据第二可选形式，这两个机动化系统的组件的两个马达单元被设置在悬架支柱后面。

根据第三可选形式，该两个机动化系统所构成的组件仅包括两个系统公共的单一离合器装置，该单一离合器装置允许每个轮子的马达单元同时脱离。

根据第四可选形式，在两个机动化系统所构成的组件中，两个马达单元被设置为V形，V形的顶点对应于两个减速系统的两个输出齿轮的公共轴线，并且每个上端对应于马达的轴线。

根据具体情况，该机动化系统或两个机动化系统所构成的组件有利于用来对航空器主起落架进行机动化。

附图说明

本发明其它具体细节和优势将会从通过非限定的实例和以下附图中示例中所给出的实施方式中变得显而易见，其中：

图1是装配了根据本发明的两个机动化系统的组件的飞机起落架的立体图，该组件与轮子接合，并且最近的轮子没有描绘其轮胎；

图2是垂直于图1起落架轮子的轴线的平面的截面图，两个系统的组件位于接合位置；

图3是类似于图2的视图，两个系统的组件在脱离位置；

图4是用于两个系统的组件的离合器装置在垂直于轮子轴线的平面中的视图；

图5是离合器装置的运动系统的截面图；

图6是垂直于轴的轴线的平面的截面图，两个机动化系统的组件的两个马达单元绕着该轴进行旋转；

图7是穿过两个减速系统中的其中一个的三条旋转轴线的平面的截面图；

图8是显示了轮子和相对应的马达单元的输出轴之间的协作的视图；

图9是图8轮子/齿轮连接的立体图；并且

图10是类似于图9但没有齿轮的立体图。

具体实施方式

图1描绘了飞机的主起落架1，出于清晰的目的，该起落架的两个轮子5中的一个轮子没有描绘其轮胎。除了同轴的两个轮子5以及承载了该两个轮子5的悬架支柱2，起落架1还包括两个轮子机动化系统的组件，即，每个轮子5具有一个系统。每个轮子5具有一个机动化系统消除了加入差速器的需求并且允许轮子5的速度适应了转弯。其还允许在悬架和轮子机动化系统上的负载局部地得到平衡。另外，其将负载分配于所有轮胎并且因此使得轮胎磨损均匀并且得到了限制。

根据本发明的机动化系统包括了马达单元3（该马达单元3由悬架支柱2的簧载部分2a所承载）、驱动器构件4（该驱动器构件4固定至轮子5）以及离合器装置6，该离合器装置6允许齿轮9连接至驱动器构件4，该齿轮9固定至马达单元3的输出轴7。

如不同的图所显示的那样，在该实施方式中，固定至轮子5的驱动器构件4由环形齿轮4形成，该环形齿轮4由该轮子5的轮辋8所承载，当马达单元3在其接合位置时，该环形齿轮4与马达单元3的输出齿轮9进行咬合。环形齿轮4可以附接于轮辋或直接加工在其上。这种类型的齿和齿轮传动被分类为“正”传动，其与摩擦传动系统（例如涉及摩擦辊子的系统）相反。正传动不依赖于摩擦系数并且因此例如其对天气或对所涉及的元件摩擦程度并不敏感。涉及齿形带的系统因此也分类为正传动，然而平面（扁平或V形）带被分类为摩擦传动系统。

而且，在本实施方式中（参看图7），马达单元3包括马达10（更具体地为电动马达，在该例子中是无刷同步马达）和减速系统11，该减速系统11允许马达10的输出轴连接至驱动器构件4。此处，该减速系统11固定至马达10。

如图7所示，减速系统11包括串联的两个级。在此，每个级由简单的齿轮组形成。此外，机动化系统包括由马达单元3的输出齿轮9（更具体的是减速系统11的输出齿轮9）和轮子5承载的环形齿轮4所形成的第三减速级。

更加具体而言，减速系统11的第一级由第一驱动齿轮12的咬合（该第一驱动齿轮12由马达10的输出轴所承载）和第一齿轮轮子13的咬合而形成（减速比此处为3）。第二级由第一齿轮轮子13所承载的第二齿轮14的咬合和第二齿轮轮子15的咬合而形成（减速比此处为2.5）。第三级（马达单元外部）由马达单元3的输出齿轮9的咬合所形成，该马达单元3由固定至第二齿轮轮子15的输出轴7以及轮子5所承载的环形齿轮4所承载（减速比此处为6.8）。

在图1显示的两个机动化系统的组件中，两个马达单元3彼此固定（此处它们从外部被同一个的壳体16所保护）。出于紧凑的原因，两个马达单元3设置在两个轮子5之间。而且，为了限制与外部物体（或鸟）发生碰撞事件的风险，特别地在着陆和起飞的时候，两个马达单元3位于悬架支柱2的后面。

另外，为了限定马达单元3的咬合位置，环形齿轮4承载两个滚动唇17（参见图8），该滚动唇17被设计成接收两个逃离轨道18，该逃离轨道18由马达单元3的输出齿轮9所承载。因为滚动直径对应于齿轮的节距圆直径，所以这些滚动唇的滚动没有滑动并且因此没有摩擦力。

为了使两个机动化系统的组件跟随着轮子相对于减震器位置（该减震器的位置取决于飞机负载和是否在进行转弯）的竖直运动，两个马达单元3被布置成它们的输出轴7是同轴的。

在本实施方式中，为了能够在两个轮子5之间罩住两个马达单元3，并且在同一时间满足同时咬合的需要，除了使用具有两个简单级的减速系统11，还可以将两个马达单元3设置成V形。此外，该V形布局允许在降落时如果轮胎发生爆胎，则马达单元3并不接触到地面并且该V形布置保护第二马达免受冲击（鸟等）。V形的最低点对应两个减速系统11的两个输出轴7的公共轴线，V形的每个上端对应于马达10的轴线。另外，该减速齿轮的V形布置有利于齿轮润滑。在运行期间，齿轮使得油（剩余的油在位于V形的点的容器中）循环至第一级，并且其允许所有的齿轮副都被润滑。

并且，机动化系统的离合器装置6被配置成能够使得马达单元3在接合位置和脱离位置之间运动，在该接合位置中该单元3连接至驱动器构件4（如图2所示，减速系统11的输出齿轮9与轮子5的环形齿轮4相咬合），而在脱离位置中该单元3从驱动器构件4中分离（如图3所示，齿轮9与环形齿轮4脱离咬合）。在本实施方式中，为了两个马达单元3同时与两个轮子5相接合并且因为两个马达单元3连接在一起，两个机动化系统的组件仅包括一个离合器装置6。但是，环形齿轮4和齿轮9的速度独立于每个轮子5/马达单元3副而同步。

在本实施方式中，离合器装置6被配置成能使得：马达单元3被安装成绕着水平枢转轴线进行旋转（相对于悬架支柱2的簧载部分）。因此，离合器的接合对应马达单元3的向下和向前运动，并且离合器的脱离接合对应马达单元3的向上和向后运动（该运动在图4中通过不同的箭头进行了显示）。

另外，在没有描绘的可选形式中，为了在起落架发生变形的情况下允许减速齿轮具有一定自由度的相对水平运动，并且因此保证每个轮子上的承载力近似相等，减速单元通过基本竖直的旋转枢轴销而安装在离合器装置上。

电子控速匹配系统与离合器装置6相关联。该系统包括用于测定轮子5速度的传感器以及用于指挥马达10的对应的旋转速度的装置。

在本实施方式中，如图4所示，离合器装置6包括两个共同协作的连杆19、20，它们的交点限定了马达单元3旋转的瞬时轴线（更加具体的是，在此具有两对连杆）。每个连杆19、20通过其一个端部安装在马达单元3上而用于旋转，并且通过另一个端部安装在悬架支柱2的簧载部分上。

离合器装置6还包括运动系统21，该运动系统21允许马达单元3从其接合位置和脱离位置两者中的一个位置运动至另外一个位置。如图5所示，运动系统21包括致动千斤顶22，该致动千斤顶22与马达单元3和悬架支柱2的簧载部分相连接。更加具体的是，致动千斤顶（此处为千斤顶23）的一端被安装成在悬架支柱2的簧载部分上绕水平轴线进行旋转。另外一端（杆24）被安装成绕着两个水平轴线在两个连杆25、26上进行旋转，这些连杆中的一个连杆25也被安装成在悬架支柱2的簧载部分上绕水平轴线进行旋转，另一个连杆26对于其一部分被安装成在马达单元3上绕着水平轴线进行旋转。

这里，致动千斤顶22是电动致动千斤顶。更加具体的是，该致动千斤顶22包括驱动器马达27、螺母24和丝杠，该驱动器马达27被设置在千斤顶23的内部，该螺母24与两个连杆25、26相连接，并且丝杠（循环滚珠或滚柱丝杠）允许驱动器马达27的旋转运动转换为螺母24的平移运动。该滚珠丝杠被安装在行星式减速齿轮的输出部，该行星式减速齿轮被安装在驱动器马达27上。

离合器装置6（更加具体的是运动系统21）允许足够的力施加在马达单元3的输出齿轮9上以保证其与环形齿轮4咬合。

在本实例中，为了在切断提供给致动千斤顶22的驱动器马达27的电力时使马达单元3立即脱离，运动系统21包括复位弹簧28，在该例子中，该复位弹簧28包裹了致动千斤顶22。因此，致动千斤顶22用于驱动马达单元3进入其咬合位置，并且弹簧28用于驱动该马达单元3进入其不相咬合位置。弹簧28还保证在降落时齿轮9与环形齿轮4不相咬合，同时如果丝杠的旋转被释放的话，则该弹簧吸收航空器接触地面产生的震动。

运动系统21被设计成向马达单元3（向齿轮9）施加的力大于使得马达单元3保持在接合位置（使得齿轮9和环形齿轮保持为咬合）所必需的极限值。该力可以为恒定的，或者另一方面该力被设定为一定的值，其适应于允许驱动扭矩或制动扭矩的传输所必需的力。

如果其中一个轮子或其中一个马达发生锁死，而不考虑飞机行驶的方向，一旦齿牙组产生的负载超过接合系统的负载，则这还是一个自身脱离的系统。因此，当达到限定承受力时，在马达单元上的齿牙组的力的机械效应迫使脱离发生。其也可以跟随着由系统的某个其它元件所产生的警报（例如达到给定的马达扭矩级别）而被受到指挥。

最后，为了补偿马达单元3的输出齿轮9和轮子5的环形齿轮4之间的角度变化（该角度变化可以由起落架受到负载而导致的变形所产生），齿轮9通过等速接头29而由马达单元3的输出轴7所承载，该等速接头29接收角度变形，同时在不发生任何速度变化的情况下来传输驱动扭矩。该等速接头例如可以是滑动式三叉接头或伸缩球型接头。等速接头的这种使用不是司空见惯的。确实，等速接头的常规使用与万向接头的常规使用相同，这意味着它以纯扭转方式工作，径向负载和轴线负载通过支撑了轴的轴承而起作用。现在，在本使用中，等速接头用于传输径向力（离合器装置的承受力）和切向力（驱动力）。因此该接头能够吸收减速齿轮和轮子之间的任何角度误差。

另外，逃离轨道的使用补充了装置并且允许通过传动齿轮装置来实现传动，该逃离轨道限定了咬合中心的距离以及等速接头的位置，该传动齿轮装置在轮子相对于减速器严重变形，例如若干度的角度变形（例如大约为+/-5°）下进行工作。

在对于飞机的当前应用中，该机动化系统用于例如在飞机起飞之前的阶段、降落之后的阶段的期间，即穿过地面的任何运动，只要速度低于最大允许的滑行速度即可。在这些阶段期间，那么可以不使用飞机的主发动机，这意味着可以减少燃料消耗以及因此产生的花销以及污染物的排放和CO₂的排放。关闭飞机主发动机的另一个影响是其降低了噪声污染。

对于系统来说，其不可能一直接合直到航空器在地面上并且以低于最高许可滑行速度的速度运动。在所有其它情况下，该系统自身脱离。

该系统被设计成使飞机的轮子机动化，同时容忍起落架的变形。

因此，限定旋转的瞬时轴线的两个连杆可以是平行的。

同样地，该致动千斤顶可以使得马达单元运动至其咬合位置，如同进入其不相咬合位置。该致动千斤顶也可以是气动的或液压的。可以将弹簧替换为气缸。

尤其是根据飞机尺寸，该支柱可以承载不同数量的轮子（从一个轮子至八个）。每个轮子也可以有几个系统（几个马达驱动一个轮子）。还可以仅仅使得一部分轮子被机动化（或者甚至只是一个）。

本发明可以相似地应用于对飞机的前起落架进行机动化。

Claims (22)

1.一种机动化系统，用于为轮子(5)提供动力，所述轮子(5)与悬架相关联而用于使得航空器在地面周围运动，所述系统包括马达单元(3)以及固定至轮子(5)的驱动器构件(4)，其特征在于，所述马达单元固定到悬架支柱(2)的簧载部分，离合器装置(6)将所述马达单元(3)的输出轴(7)连接至所述驱动器构件(4)，并且所述马达单元和所述驱动器构件之间的传动是正传动；

所述驱动器构件(4)是环形齿轮(4)，该环形齿轮由所述轮子(5)的轮辋(8)承载并且该环形齿轮被设计为：当所述马达单元(3)在其接合位置时，该环形齿轮(4)与所述马达单元(3)的输出齿轮(9)进行咬合；

所述输出齿轮(9)的咬合位置由两个滚动唇(17)所限定，所述滚动唇由与两个逃离轨道(18)相毗靠但并不在所述逃离轨道(18)上滑动的所述环形齿轮(4)所承载，所述逃离轨道由所述输出齿轮(9)所承载。

2.根据权利要求1所述的机动化系统，其特征在于，所述马达单元(3)包括电动马达(10)以及减速系统(11)，该减速系统(11)将所述马达(10)的输出轴连接至所述驱动器构件(4)。

3.根据权利要求2所述的机动化系统，其特征在于，所述减速系统(11)固定至所述马达(10)。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的机动化系统，其特征在于，所述离合器装置(6)被配置成以使得能够将所述马达单元(3)运动至接合位置和脱离位置，在该接合位置中该单元(3)连接至所述驱动器构件(4)，在所述脱离位置中该单元(3)从所述驱动器构件(4)中分离。

5.根据权利要求4所述的机动化系统，其特征在于，所述离合器装置(6)被配置成使得：如果在所述轮子(5)和形成所述马达单元(3)的一部分的至少一个马达之间传递的负载超过给定水平，则允许所述马达单元(3)自动地脱离。

6.根据权利要求1所述的机动化系统，其特征在于，所述离合器装置(6)配置成使得所述马达单元(3)被安装成绕着水平轴线而相对于所述悬架支柱(2)的簧载部分进行旋转。

7.根据权利要求6所述的机动化系统，其特征在于，所述离合器装置(6)包括两个连杆(19、20)，所述连杆限定了所述马达单元(3)的旋转的瞬时轴线。

8.根据权利要求1所述的机动化系统，其特征在于，所述离合器装置(6)包括运动系统(21)，该运动系统(21)允许所述马达单元(3)从其接合位置和脱离位置两者中的一个位置运动至另一个位置中。

9.根据权利要求8所述的机动化系统，其特征在于，所述运动系统(21)包括驱动元件(22)。

10.根据权利要求9所述的机动化系统，其特征在于，所述驱动元件(22)由致动千斤顶(22)形成。

11.根据权利要求10所述的机动化系统，其特征在于，所述致动千斤顶(22)是电动的致动千斤顶，该电动的致动千斤顶包括设置在千斤顶(23)中的驱动器马达(27)、安装以用于平移运动的螺母(24)以及丝杠，该丝杠将所述驱动器马达(27)的旋转运动转变成所述螺母(24)的平移运动。

12.根据权利要求9至11中任意一项所述的机动化系统，其特征在于，所述运动系统(21)包括复位元件(28)，该复位元件(28)被设计成使得所述马达单元在与所述驱动元件(22)施加方向相反的方向上运动。

13.根据权利要求12所述的机动化系统，其特征在于，所述复位元件(28)由复位弹簧(28)形成。

14.根据从属于权利要求10的权利要求13所述的机动化系统，其特征在于，所述致动千斤顶(22)能够将所述马达单元(3)运动至其咬合的位置，并且所述复位弹簧(28)被设计成将所述马达单元(3)驱动至其不相咬合位置。

15.根据权利要求8所述的机动化系统，其特征在于，所述运动系统(21)被设计成向所述马达单元(3)施加的力大于使得该马达单元(3)保持在所述接合位置中所必需的极限值。

16.根据权利要求1所述的机动化系统，其特征在于，所述齿轮(9)通过等速接头(29)而被所述马达单元(3)的输出轴(7)所承载。

17.一种根据权利要求1至16中任意一项所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，该组件被设计为与同一个悬架支柱(2)相关联，两个轮子(5)是同轴的，并且所述两个马达单元(3)联结在一起。

18.根据权利要求17所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，所述两个马达单元(3)被设置在所述两个轮子(5)之间。

19.根据权利要求18所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，所述两个马达单元(3)被设置在所述悬架支柱(2)的后面。

20.根据权利要求18至19中的一项所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，每个机动化系统为根据权利要求16所述的机动化系统，并且所述组件包括两个系统公共的单一离合器装置(6)，该单一离合器装置(6)允许每个轮子(5)的所述马达单元(3)同时脱离，并且该单一离合器装置(6)为根据权利要求4至15中的一项所述的离合器装置。

21.根据权利要求20所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，所述两个马达单元(3)为根据权利要求2和3中的一项所述的马达单元，并且这两个马达单元被设置为V形，V形的顶点对应于所述两个减速系统(11)的所述两个输出齿轮(9)的公共轴线，并且每个上端对应于马达(10)的轴线。

22.根据权利要求20所述的两个机动化系统所构成的组件，其特征在于，所述马达单元(3)通过枢转连接而连接至所述公共的离合器装置(6)，从而允许所述马达单元(3)进行相对的水平运动，该相对的水平运动允许该马达单元(3)吸收所述轮子的变形。