CN104822590A

CN104822590A - 特别地用于航空器轮子的轮子机动化系统

Info

Publication number: CN104822590A
Application number: CN201380062967.6A
Authority: CN
Inventors: C·布朗; O·埃辛格
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: FR2998870A1; EP2925606A1; US9751622B2; FR2998870B1; CN104822590B; US20150314862A1; EP2925606B1; WO2014086670A1

Abstract

特别地用于沿着地面运行的航空器的轮子机动化系统，其包括电动机(5)、与轮子(2)的轮毂(7)整体形成的驱动构件(6)、经由减速装置(20)将电动机(5)的输出轴(5a)连接至驱动构件(6)的离合器设备(10)。所述离合器设备(10)包括飞轮设备(12)，当航空器向前行驶时，所述飞轮设备(12)允许旋转力矩仅在第一力矩传递方向上传递。

Description

特别地用于航空器轮子的轮子机动化系统

技术领域

本发明涉及航空器领域，特别地涉及在航空器沿着地面运行时的轮子机动化。

更特别地，本发明涉及直升机轮子的机动化。

背景技术

在起飞阶段之前或在着陆阶段之后，沿着地面运行的航空器的多个阶段之间通常存在差异：例如在小于5km/hr下极慢移动的阶段，其目前称为“调动阶段”，并旨在将航空器从停泊/储存点移动至装载区域；以及当航空器在低速下(例如大约20km/hr)向前行驶时的移动阶段，其目前称为“滑行”。调动阶段可包括反向运动以例如移出诸如储存机库的建筑物，和/或前向运动以到达装载区域。在调动阶段过程中的移动在极慢的速度下，并通常在航空器外部的地勤人员的协助下进行。

在极慢速度下的反向和/或前向调动阶段通常在使得航空器被操纵的机动车辆(例如拖轮)的协助下进行。

一种解决方法涉及将电动机连接至航空器轮子。然而，轮子与电动机之间的直接连接要求电动机在快速起飞的过程中快速达到高转速(例如120km/hr)，这要求使用能够承受此类速度的电动机。此外，轮子与电动机之间的永久连接意味着在电动机或传动装置应该锁定的情况下，轮子可能被锁定。

可参照文件WO 2011/073590，其提出了一种独立的航空器轮子机动化系统，其包括通过单个离合器系统附接至轮子，并由麦弗逊柱的非悬挂部分支撑的发动机体。所述离合器系统允许发动机体与轮子接合或从轮子脱离。发动机体可相对于轮子而在起飞和着陆过程中移动至脱离位置，并可在航空器在低速下在地面上行驶时在前向或反向运动过程中移动至接合位置。然而，此类系统实现复杂，并需要发动机体与轮子之间的物理连接和分离。

同样可参照文件US 3,034,748，其描述了用于在调动阶段过程中移动的直升机的轮子的机动化，其包括与直升机轮子中的每一个相关的驱动模块。所述驱动模块包括液压马达，并旨在被可移除地安装在轮子上以驱动轮子。每个驱动模块通过控制阀连接至液压泵，以管理相关轮子的旋转方向。此类轮子机动化意味着直升机旋翼桨叶不必用于移动航空器。然而，驱动模块仅在调动阶段过程中联接至轮子，然后从轮子上分离。这是关于直升机所提到的外部机动化系统。

发明内容

因此，本发明所解决的问题在于克服这些缺点。

更特别地，本发明旨在提供一种轮子机动化系统，其集成至传动系中，并允许在调动和滑行阶段过程中移动，且同时确保例如在高速下的航空器着陆、起飞或移动过程中对机动化系统的保护。

本发明的目的为一种特别地用于沿着地面运行的航空器的轮子机动化系统，其包括电动机、与轮毂整体形成的驱动构件、经由减速装置将所述电动机的输出轴连接至所述驱动构件的离合器设备。

所述离合器设备包括飞轮设备，当航空器向前行驶时，所述飞轮设备允许旋转力矩仅在第一力矩传递方向上传递。

“第一力矩传递方向”应理解为意指旋转力矩从电动机向轮子传递，“第二力矩传递方向”应理解为意指旋转力矩从轮子向电动机传递。

此类机动化系统与起落架整体形成，更精确地与轮子的轮毂架整体形成。因此其直接安装至航空器上。当航空器在高速下着陆时，确保了对机动化系统的保护。实际上，飞轮设备仅允许旋转力矩在单个方向上从电动机向航空器轮子传递，从而当航空器在高速下着陆或向前运行时，旋转力矩不从轮子向电动机传递。在此情况中，电动机不被由于飞轮设备而自由转动的轮子旋转。电动机通过飞轮设备而与轮子自动分离。

离合器设备有利地包括飞轮设备的飞轮功能的锁定装置。

因此，当飞轮设备被锁定时，在航空器的前向和反向运动中，旋转力矩在两个力矩传递方向上传递。

锁定装置可从地面手动致动。实际上，由于航空器调动阶段在航空器外部的工作人员的存在下接近建筑物实现，因此地面技术人员易于手动激活所述锁定装置。

或者，锁定装置可例如通过电气装置(如电螺纹致动器)而远程激活。在此情况中，可提供安全设备，当电压降至阈值以下时，所述安全设备允许锁定装置分离。

可通过位于航空器上的电源(如机载电池)或通过航空器的机载网络为机动化系统的电动机以及飞轮设备的锁定装置供电。或者，可使用在航空器外部的电源，如在调动阶段过程中由电气连接装置连接的电池。

减速装置有利地包括附接至电动机的输出轴，并与中间轴接合的驱动小齿轮。

减速装置包括例如至少两个减速阶段，飞轮设备可设置于两个减速阶段之间。或者，飞轮设备可设置于减速阶段的上游或下游。

根据一个实施方案，减速装置包括三个减速阶段。

例如，第一减速阶段由驱动小齿轮和附接至第一中间轴的第一齿轮的接合组成，第二减速阶段由附接至第一中间轴的第一减速小齿轮和附接至第二中间轴的第二齿轮的接合组成，第三减速阶段由附接至第二中间轴的第二减速小齿轮和驱动构件的接合组成。

离合器设备有利地设置于第二和第三减速阶段之间。

根据一个实施方案，锁定装置包括锁定钟(cloche de blocage)，所述锁定钟与所述飞轮设备共轴，并在其外周上显示轴向驱动爪，所述轴向驱动爪彼此间隔开，并旨在与第二齿轮上的类似形状的爪配合。

此外，中间轴平行于轮毂的轴线。或者，有可能预期特别地通过允许以45°或90°传动的齿轮的集成，使得中间轴不平行于轮毂轴线。

驱动构件为例如齿状齿圈。

根据一个实施方案，轮子机动化系统包括机械防止过转矩的装置，当由驱动构件传递至轮毂的力矩大于阈值时，所述装置能够分离轮毂的驱动构件。

根据第二方面，本发明涉及一种航空器，其包括安装有诸如上述的轮子机动化系统的至少一个轮子。实际上，有可能仅机动化包括单个轮子或一对轮子的前起落架(其通常称为机首)。可预期所述经机动化的轮子将使用例如电致动器的转向系统来转向，换言之，与所述转向系统关联而转向。在一对轮子的情况中，电致动器可与应用于轮子中的每一个的力矩的差异管理系统关联。因此，由于力矩的差异管理系统且当一对轮子安装于自由旋转的齿轮柱时，有可能通过将旋转力矩施加至经机动化的轮子中的仅一个而向前枢转起落架达180°。因此，当航空器反向时，旋转力矩由电动机向经机动化的轮子传递，而无对飞轮设备的锁定装置的任何需要。测量起落架支柱的角位置的装置是必要的，以实现所述调动。起落架支柱能够被锁定，以在航空器着陆过程中防止旋转。

可以提供的是，除了一对经机动化的轮子之外，航空器的前起落架包括两个双轮。

在另一实施方案中，航空器包括设置有至少两个轮子的至少一个起落架，所述至少两个轮子各自安装有诸如前述的轮子机动化系统。

对于包括至少一个不可操纵的主起落架和可操纵起落架的航空器，轮子的机动化优选在主起落架的轮子中的至少一个上实现。可操纵起落架可例如为尾轮，所述尾轮的操纵可例如在滑行阶段过程中被锁定。

航空器可为直升机。

附图说明

通过阅读如下描述，将显示本发明的其他目的、特性和优点，如下描述仅通过非限制性的示例的方式，并参照所附附图提供，其中：

-图1显示了配备轮子和根据本发明的轮子机动化系统的航空器的起落架的部分的透视图；

-图2显示了在无外壳的情况下表示的根据本发明的轮子机动化系统的透视图；

-图3显示了沿着图1中的轴线X₁-X₁的截面图；

-图3a显示了图3的细节；

-图4显示了沿着图1中的轴线X₂-X₂的截面图，其中未激活飞轮设备的锁定装置；

-图5详细显示了在无外壳的情况下显示的图4中的离合器设备，其中未激活飞轮设备的锁定装置；

-图6显示了在无外壳的情况下显示的图4中的离合器设备的细节，其中激活了飞轮设备的锁定装置；

-图7显示了根据另一实施方案的轮子机动化系统的截面图，其中未激活飞轮设备的锁定装置；且

-图8显示了图7中的视图，其中激活了飞轮设备的锁定装置。

具体实施方式

如图1所示，航空器(其可为例如直升机)的起落架的部分(在其组件中称为1)包括轮子2、支撑轮子2的起落架支柱3，和轮子2的机动化系统4以用于航空器在地面上运行。

轮子机动化系统4包括电动机5(如具有永磁体的三相同步电动机)和驱动构件6(例如齿圈)。齿圈6与轮子2的轮毂7整体形成，并经由离合器设备10和减速装置20附接至电动机5的输出轴5a。离合器设备10和减速装置20封装于可在图1中看见的减速外壳21中。如图1所示，轮子机动化系统4包括安装于减速外壳21上的制动系统30。在所示的实施例中，制动系统30为盘式制动器，所述盘式制动器包括固定于轮毂7上的盘30b和在盘30b的两侧上摩擦的制动垫(未显示)。制动垫保持在固定至减速外壳21的卡钳或制动盘30a中。通过简单地将制动卡钳30a固定至外壳21而容易地实现制动系统30在轮子机动化系统4中的整体形成。此类制动系统30是本领域已知的，且不进一步描述。

如图2详细所示，减速装置20包括通过轴线X₃-X₃附接至电动机5的输出轴5a的驱动小齿轮22，并通过三个减速阶段驱动驱动构件6。或者，可预期驱动小齿轮22与齿圈6之间更少数量或更多数量的减速阶段。

第一减速阶段包括驱动小齿轮22的齿轮和附接至轴线X₄-X₄的第一中间轴24的第一齿轮23的接合，第二减速阶段包括附接至第一中间轴24的第一减速链轮25的接合和附接至轴线X₂-X₂的第二中间轴27的第二齿轮26的接合，第三减速阶段包括附接至第二中间轴27的第二减速链轮28和附接至轮子2的轮毂7的齿轮6。

第一中间轴24、第二齿轮26和第二中间轴27旋转安装于外壳21中或通过轴承21e、21d和21c旋转安装。此外，第二齿轮26通过轴承26c安装于第二中间轴27上。

齿轮23、26和齿轮6在它们的周边上包括齿(未标出)，所述齿可为直的或倾斜的。链轮22、25、28同样设置有直的或倾斜的齿(未标出)。以非限制性的示例而言，总减速比为大约77。或者，可提供任何其他减速比。

中间轴24、27平行于轮子2的轮毂7的轴线X₁-X₁，并平行于电动机5的轴线X₃-X₃。或者，可预期特别地通过集成允许角传动的齿轮，中间轴和/或电动机的轴不平行于轮毂轴线。

如图2所示，离合器设备10包括锁定装置11，参照图4至6详细描述所述锁定装置11。

图3示出了通过轮子2的轴线X₁-X₁的截面图，轮子未显示。轮子2由轮毂7支撑，所述轮毂7通过轴承21a而旋转安装于轮毂载体8上或起落架支柱3的一体轮子支柱轴线上。显示于图2和3中的齿圈6通过固定套箍9而与轮毂7整体形成，并通过轴承6a、21b而可旋转地安装于轮毂载体8上和外壳21中。

如图3a中详细所示，固定套箍9包括允许固定套箍9脱离轮毂7的环状凹槽9a，特别是当通过驱动构件6传递至轮毂7的力矩过大(例如大于阈值)时。阈值可例如固定为可通过电动机传递至轮毂7的最大力矩的两倍。环状凹槽9a充当在过高力矩的情况下能够被切断的过转矩保护的装置，并由此允许保护航空器和机动化系统。实际上，在航空器着陆过程中在不存在所述保护的情况下，如果轮子机动化系统在飞轮设备的故障之后或在脱离锁定装置失败之后被锁定，则例如轮子轮胎可被迫使沿着地面滑动或施加显著的制动力矩，从而导致其劣化和失去对航空器的控制或损坏轮子机动化系统的风险。

应注意，包括充当对抗过转矩的保险丝或允许例如在过转矩的情况下滑动的部件的任意机械装置都可用作机械防止过转矩的装置。

图4至6示出了通过第二中间轴27的轴线X₂–X₂的截面图。

离合器设备10包括图4至6中所示的飞轮设备12，当航空器向前移动时，所述飞轮设备12允许在第一力矩传递方向上传递旋转力矩，而不允许在第二力矩传递方向上传递旋转力矩。第一力矩传递方向应理解为旋转力矩从电动机5向轮子2传递，第二力矩传递方向应理解为旋转力矩从轮子2向电动机5传递。

因此，当航空器向前移动时，飞轮设备12允许旋转力矩在第一力矩传递方向上(从电动机5向航空器轮子)的单向传递，使得旋转力矩不在第二传递方向上(换言之，从轮子2向电动机5)传递。由于轮子2随后脱离接合，其能够自由转动。当航空器由于其主要推进装置而着陆或运行时，轮子2的旋转力矩不传递至电动机5，因此所述电动机5由于飞轮设备12而不被轮子2旋转驱动。

当航空器在地面上反向时，飞轮设备12不允许旋转力矩在第一力矩传递方向上(从电动机5向轮子2)传递，而允许旋转力矩在第二力矩传递方向上(从轮子2向电动机5)传递。

飞轮设备应理解为意指安装于两个同心部件之间的元件，其通常包括安装于第一部件的轴上的内环和安装于第二部件的孔中的外环。这两个环之间设置有防止力矩在一个方向上传递的止回元件(例如捕获件、凸轮或辊)。

如图中所示，飞轮设备12包括安装于第二和第三减速阶段之间，特别是第二中间轴27和第二齿轮26的轮毂26a之间的止回元件12a。这些止回元件12a在航空器向前移动时防止旋转力矩在第二力矩传递方向上(从轮子向电动机)传递，并在航空器反向时防止旋转力矩在第一力矩传递方向上(从电动机向轮子)传递。

在所示的实施例中，第二齿轮26的轮毂26a充当止回元件12a的外环，第二中间轴27充当止回元件12a的内环。或者，可预期安装于减速装置中的独立的内环和外环。应注意飞轮设备可设置于两个减速阶段之间的任意点处，以及减速阶段的上游或下游。

如图4至6中详细所示，锁定装置11旨在锁定飞轮设备12的飞轮功能。因此，当飞轮设备12锁定时，当航空器前向和反向移动时，旋转力矩在两个力矩传递方向上传递。

可在图5和6中详细看出的锁定装置11包括爪机构13，所述爪机构13具有与飞轮设备12的轴线相同的轴线，并特别地与第二中间轴27和第二齿轮26共轴。爪机构13包括与第二齿轮26的轮毂26a配合的锁定钟13a。轴向护套14与锁定钟13a整体形成，并与在第二中间轴27中制造的轴向钻孔27a配合。

锁定钟13a在其周边上显示驱动爪13b。爪13b轴向设置，彼此间隔开，并与在第二齿轮26的轮毂26a的周边上制造的类似形状的凹部26b正面配合。换言之，驱动爪13b与飞轮设备12的外环配合。

类似的驱动爪13c存在于围绕轴向护套14的锁定钟13a的中心截面上。爪13c彼此间隔开，并与在第二中间轴27的端部处存在的类似形状的凹部27b正面配合。换言之，驱动爪13c与飞轮设备12的内环配合。或者，后一旋转连接可为永久的，护套14例如显示在其外表面上制造的肋，所述肋与在第二中间轴27的孔27a上制造的类似形状的凹槽配合。

致动器杆15旋转安装于轴向护套14中，并旨在沿着轴线X₂-X₂轴向位移，以将锁定钟13a移动至第二中间轴27与第二齿轮26的轮毂26a的分离的脱开位置中(其可在图4和5中看出)，或移动至第二中间轴27与第二齿轮26的轮毂26a的连接的联接位置中(其可在图6中看出)。锁定钟13a的动作允许第二中间轴27在航空器前向和反向移动时附接至第二齿轮26。

致动器杆15可由来自航空器外部的手柄16手动致动。实际上，由于航空器的调动阶段靠近建筑物进行，因此地勤人员易于介入以手动操作锁定装置11。

如图4所示，将致动器杆15保持在位置17中的装置与外壳21整体形成，并包括弹簧17a和球17b。保持在位置17中的装置允许锁定装置11保持在脱开位置中。应注意可设置将锁定装置11保持在位置中的任何其他装置。

图7和8(其中相同的元件具有相同的附图标记)中所示的实施方案与图1至6中所示的实施方案显著区别在于锁定装置11的致动器杆15的远程控制操作。

如图7和8所示，致动器杆15由电螺纹致动器35电操作。电螺纹致动器35包括保持转子(未显示)的致动器外壳35a，所述致动器外壳35a设置有与和致动器杆15整体形成的螺纹杆35b配合的轴向螺纹X₂-X₂。螺纹杆35b通过驱动护套14和致动器杆15将轴向移动传递至锁定钟13a，所述螺纹杆35b具有与在致动器外壳35a中转动的转子的螺旋连接。锁定钟13a因此沿着轴线X₂-X₂位移至第二中间轴27与第二齿轮26的轮毂26a的分离的脱开位置中(其可在图7中看出)，或位移至第二中间轴27与第二齿轮26的轮毂26a的连接的联接位置中(其可在图8中看出)。

当锁定装置11被致动时，第二中间轴27附接至第二齿轮26的轮毂26a，使得飞轮设备的止回元件12a的飞轮功能被锁定。

在调动阶段过程中，螺纹致动器35可由外部电源供应电能。或者，可预期来自机载电池或在航空器上的任意其他电源。

制动系统30在图7和8中详细显示，并包括固定于轮毂7上的盘30b和设置于盘30b的两侧上，并抵靠盘30b的每一侧摩擦的制动垫30c。制动垫30c保持在固定至减速外壳21的卡钳30a或制动盘中。

由于刚刚描述的本发明，航空器能够容易地沿着地面运行，且同时引入对轮子机动化系统的保护。

实际上，在前向运动阶段过程中，电动机将旋转力矩传递至轮子，以通过飞轮设备和减速装置驱动轮子。由于飞轮设备，当航空器在高速下着陆或向前移动时，旋转力矩不在从轮子向电动机的第二力矩传递方向上传递。因此电动机不被轮子旋转驱动。

此外，在一个实施方案中，在调动阶段过程中致动的锁定装置允许阻止飞轮现象，由此允许在前向和反向运动过程中电动机将旋转力矩传递至轮子。

最后，例如当飞轮设备不足时，在过转矩的情况下，轮子机动化系统可引入另外的保护系统。

Claims

1.特别地用于沿着地面运行的航空器的轮子机动化系统，其包括电动机(5)、与轮子(2)的轮毂(7)整体形成的驱动构件(6)、经由减速装置(20)将电动机(5)的输出轴(5a)连接至驱动构件(6)的离合器设备(10)，其特征在于，所述离合器设备(10)包括飞轮设备(12)，当航空器向前行驶时，所述飞轮设备(12)允许旋转力矩仅在第一力矩传递方向上传递。

2.根据权利要求1所述的轮子机动化系统，其中所述离合器设备(10)包括飞轮设备(12)的飞轮功能的锁定装置(11)。

3.根据权利要求2所述的轮子机动化系统，其中所述锁定装置(11)可手动致动或电致动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统，其中所述减速装置(20)包括驱动小齿轮(22)，所述驱动小齿轮(22)附接至电动机(5)的输出轴(5a)，并与中间轴(24)接合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统，其中所述减速装置(20)包括至少两个减速阶段。

6.根据权利要求5所述的轮子机动化系统，其中所述飞轮设备(12)设置于减速阶段之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统，其中所述减速装置(20)包括三个减速阶段。

8.根据权利要求7所述的轮子机动化系统，其中第一减速阶段由驱动小齿轮(22)和附接至第一中间轴(24)的第一齿轮(23)的接合组成，第二减速阶段由附接至第一中间轴(24)的第一减速小齿轮(25)和附接至第二中间轴(27)的第二齿轮(26)的接合组成，第三减速阶段由附接至第二中间轴(27)的第二减速小齿轮(28)和驱动构件(6)的接合组成。

9.根据权利要求8所述的轮子机动化系统，其中所述离合器设备(10)设置于第二和第三减速阶段之间。

10.根据权利要求9所述的轮子机动化系统，其中所述锁定装置(11)包括锁定钟(13a)，所述锁定钟(13a)具有与所述飞轮设备(12)相同的轴线，并在其外周上显示驱动爪(13b)，所述驱动爪(13b)彼此间隔开，并旨在与第二齿轮(26)上的类似形状的凹部(26b)配合。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的轮子机动化系统，其中所述中间轴(24、27)平行于轮子(2)的轮毂(7)的轴线(X1-X1)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统，其中所述驱动构件(6)为齿状齿圈。

13.根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统，其包括对抗过转矩的机械保护装置(9a)，当由驱动构件(6)传递至轮毂(7)的力矩大于阈值时，所述机械保护装置(9a)能够分离轮毂(7)的驱动构件(6)。

14.航空器，特别是直升机，其包括安装有根据前述权利要求中任一项所述的轮子机动化系统(4)的至少一个轮子。

15.根据权利要求14所述的航空器，特别是直升机，其包括设置有两个轮子的至少一个起落架，所述两个轮子各自安装有根据权利要求1至13中任一项所述的轮子机动化系统(4)。