CN104843174B - 航空器轮子驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空器轮子驱动系统。一种用于航空器的电滑行系统(ETS)可以包括：电动机，其位于航空器的起落架组件上；和一个或多个可选择性地操作的接合构件，其用于选择性地联接ETS与航空器的轮子。接合构件可以被可驱动地联接至电动机。接合构件可以各自具有基部构件和先导端部。在接合构件与轮子初始接合时，所述基部构件的轴线与所述先导端部的轴线可以处于直线对齐。响应于由所述轮子在航空器滑行期间的偏转引起的在所述先导端部上施加的横向作用力，所述先导端部和所述基部构件的轴线可以偏离直线对齐。

Description

航空器轮子驱动系统

技术领域

本发明主要涉及滑行驱动系统，并且更具体地涉及用于传递扭矩至航空器的轮子的系统。

背景技术

典型的航空器可以通过由其发动机生成的推力滑行去往和来自跑道。发动机可以在每次飞行前后在典型航空器滑行轮廓期间消耗大量的燃料。在许多情况下，主发动机可以提供多于所需的原动力来完成成功的滑行轮廓。在该方面，发动机推进的滑行可以被认为是低效率的，并且可能造成高燃料成本和地面水平的排放。

航空器设计者已寻求更有效的方法来在滑行期间推动航空器。电滑行系统(ETS)已经被提出来提供较高的效率。ETS可以被实施为通过使用电动机来提供用于航空器滑行的原动力。虽然这种总体ETS构思对于提高效率具有前景，但是在任何成功的ETS设计中存在有必要被处理的实际应用问题。例如，希望的是，ETS应该与航空器的轮子可选择性地接合，使得ETS不影响正常起飞和着陆过程或航空器性能。还希望的是，以紧凑和轻质的部件来构造ETS，其可以改装到现有航空器上，并且可以可靠地完成任务，即使是在暴露于不同环境条件时，所述不同环境条件可能会被航空器在各种机场遇到。

许多商用航空器的轮辋被设计成在航空器滑行和转向期间允许有限量的偏转。例如，在滑行期间，航空器的载荷可能导致轮子在每次旋转时椭圆化。另外，施加在轮子上的载荷可能导致轮辋相对于轮轴偏转。例如，转向期间在轮轴上的重量可能导致轮辋从驱动元件沿径向或沿轴向挠曲，这时驱动元件可能不想随载荷作用力挠曲。

可通过使航空器轮子更坚硬来降低这类偏转。但是，允许这类偏转的轮子设计已被发现不容易经历金属疲劳失效。然而，轮子偏转可能对ETS的设计者造成困难。由轮子侧向载荷条件和轮轴弯曲导致的轴向偏转和轮子椭圆化的组合可能危害ETS驱动器与轮子之间的界面的结构完整性。例如，作用力在驱动元件上的点式加载可能随时间推移而导致磨损问题，加快ETS与轮子之间的连接的失效。

发明内容

如可看出的，需要这样一种系统，其中ETS驱动器可以被可靠地联接至航空器轮子，以传递扭矩至轮子。更具体地，需要这样一种ETS联接系统，其中驱动元件的点式载荷不会造成驱动元件的非所需磨损。

在本发明的一个方面，一种用于航空器的电滑行系统(ETS)可以包括：电动机，其位于所述航空器的起落架组件上；和一个或多个可选择性地操作的接合构件，其用于选择性地联接所述电滑行系统与所述航空器的轮子，所述一个或多个接合构件被可驱动地联接至所述电动机，并且所述一个或多个可选择性地操作的接合构件各自具有基部构件和先导端部，其中，在所述接合构件与所述轮子初始接合时，所述基部构件的轴线与所述先导端部的轴线处于直线对齐，并且其中，响应于由所述轮子在航空器滑行期间的偏转引起的在所述先导端部上施加的横向作用力，所述先导端部和所述基部构件的轴线偏离直线对齐。

在本发明的另一方面，一种用于选择性地接合电滑行系统(ETS)与航空器的轮子的设备，所述设备所以包括：可驱动地联接至所述ETS的电动机的一个或多个接合构件，所述一个或多个接合构件具有锥形的先导端部；和附接至所述航空器的轮子的轮子驱动装置，所述轮子驱动装置包括锥形承窝，所述锥形承窝定位成能在所述接合构件向外伸出时与所述接合组件中的一个的接合构件的先导端部接合。

在本发明的再一方面，用于选择性地接合ETS与航空器的轮子的设备可以包括：环形的接合环，其定位在所述轮子的轮辋与制动活塞组件之间的环形空间中，所述接合环可旋转地联接至所述ETS的电动机；第一和第二弹簧偏压接合构件，其联接至所述接合环并定位在所述环形空间中，其中所述接合构件中的每个包括柔性地附接至彼此的先导端部和基部构件。

参考以下附图、描述和权利要求书，本发明的这些以及其它特征、方面和优点将被更好地理解。

附图说明

图1是依据本发明一示例性实施例的电滑行系统(ETS)的示意图；

图2是依据本发明一示例性实施例的图1的接合组件和输出齿轮箱的示意性截面图；

图3是依据本发明一示例性实施例的图1的输出齿轮箱的透视图；

图4是依据本发明一示例性实施例的图1的接合组件和输出齿轮的透视图；

图5是依据本发明一示例性实施例的图1的轮子驱动装置和接合组件的透视图；

图6是依据本发明一示例性实施例的图5的接合组件的一部分的截面图；

图7是依据本发明一示例性实施例的图6的接合组件的一部分的截面图；

图8是依据本发明一示例性实施例的图6的接合组件的一部分的详细截面透视图；

图9是依据本发明第二示例性实施例的接合组件的详细截面图；

图10是依据本发明第三示例性实施例的接合构件的先导端部的透视图；

图11是依据本发明第四示例性实施例的接合构件的先导端部的透视图；

图12是依据本发明第四示例性实施例的接合构件的组装部分的截面图；

图13是依据本发明第五示例性实施例的接合构件的组装部分的截面图；并且

图14是依据本发明第六示例性实施例的接合构件的组装部分的截面图。

具体实施方式

以下详细描述是实施本发明的当前想到的最佳模式。该描述不应以限制意义理解，而只是为了示出本发明的一般原理，因为本发明的范围由所附权利要求书最佳地限定出。

以下描述多种独创性特征，其可各自彼此独立地使用，也可与其它特征组合使用。

广义地，本发明的实施例总体上提供了一种设备和系统，用以可靠地传递扭矩至航空器轮子，同时适应轮子在轮轴上的偏转。本技术的各方面可以有利于航空器滑行期间的航空器起落架系统。

现在参考图1，其中以示意形式示出了一个示例性实施例的ETS 100，其可以安装在航空器的起落架组件101上。ETS 100可以包括电动机102、联接至电动机102的中间齿轮箱104、与齿轮箱104联接的输出齿轮箱106以及接合组件108和109。ETS 100可以安装在常规航空器起落架组件101上，其可以包括主撑杆112、轮轴110、轮子114、轮胎116和制动活塞组件118。有利地，ETS 100的部件可以在起落架组件101的部件有很少或没有修改的情况下安装到起落架组件101上。因此，ETS 100可以适合于改装到现有航空器的主起落架上。此外，ETS 100可以改装到可以装配有也可以未装配有制动组件的前起落架中。

现在参考图2、3和4，可以看出的是，输出齿轮箱106可以环绕制动活塞组件118。输出齿轮箱106可以包括壳体120，其可以环绕小齿轮驱动输出齿轮或环形齿轮122。接合环126可以与环形齿轮122联接。接合环126可以被支承在壳体120中处于密封轴承124上。接合组件108和109可以与接合环126联接。再次参考图1，可以看出的是，接合组件108和109可以位于轮子114的轮辋的径向内侧以及制动活塞组件118的径向外侧。换言之，接合组件108和109可以位于轮子114与制动活塞组件118之间的环形空间117内。

在图4中，接合组件之一108被示出为处于收藏或闭锁状态，并且接合组件之一109被示出为处于轴向伸出状态。接合组件108和109中的每个可以包括接合构件111和基部113。接合构件111可以通过球窝式(ball and socket)连接器115联接至基部113。

现在参考图5，可以看出的是，轮子114可以设置有驱动突耳128。轮子驱动装置130可以与突耳128联接。轮子驱动装置130可以设置有沿顺时针方向取向的锥形承窝132和沿逆时针方向取向的锥形承窝134。操作中，当轮子114与接合环126之间存在相对旋转运动时，处于伸出状态的接合组件之一108或109可以与锥形承窝之一132或134接合。在图5的构造中，每当接合环126沿逆时针方向旋转快于轮子114时，处于伸出状态的接合组件109的先导端部135可以与承窝132接合。在这种接合之后，轮子114可以以与接合环126相同的旋转速度受到驱动。相反地，当接合组件108处于伸出状态时，并且当接合环126沿顺时针方向旋转快于轮子114时，接合组件108的先导端部135可以与承窝134接合。因此，图1的输出齿轮箱106可以驱动轮子114以沿正向或逆向方向滑行航空器。

现在参考图6，可以看出的是，在一示例性实施例中，接合构件111可以包括基部构件138，先导端部135可以通过球窝式接头139柔性地联接到其上。基部构件138可以具有轴线140，并且锥形先导端部135可以具有轴线142。弹簧144可以环绕球窝式接头139和基部构件138的一些部分以及锥形先导端部135的一些部分。弹簧144可以具有维持直圆柱形状的自然趋势，除非它被迫使成为不同的构造。因此，在没有作用于先导端部135的横向作用力的情况下，弹簧144可以发挥作用，以维持轴线140和142处于直线对齐。

现在参考图7，可以看出的是，在轮子驱动装置130可能由于轮辋114或轮胎116(图1)的偏转而位移的情况下，先导端部135可以保持与承窝132完全接合。发生挠曲的轮子驱动装置130可以在先导端部135上施加横向作用力，并且这些作用力可以抵消由弹簧144施加的自然矫直作用。然而，先导端部135可以保持与驱动装置130接合。因此，先导端部135可以在球窝式接头139上回转。在该方面，基部构件138和先导端部135可以被视为柔性地附接至彼此。可看出的是，承窝132与基部构件113之间的任何相对运动可以隔离于球窝式接头139。与轴线140和142的对齐无关，锥形先导端部135可以相对于承窝132不经历任何运动。换言之，即使在轮子偏转可能在基部构件113上产生横向作用力的情况下，先导端部135的锥形形状和驱动装置130的锥形承窝132也可以致使这些构件保持彼此接合，而在它们之间没有任何相对运动。因此，可以不存在由于轮子或轮胎在滑行期间发生偏转而产生的承窝132或先导端部135的有害磨损。为了保证先导端部135不相对于承窝132移动，先导端部135的外表面148的夹角应该不大于大约120°。换言之，表面148可以被构造成使得其相对于轴线142具有的夹角不大于大约60°。类似地，承窝132应该形成为使得其内表面149可以具有不大于大约120°的夹角。换言之，承窝132可以设置有内表面，其成形为适应(容纳)先导端部135的外表面。

球窝式接头139可以被封装在波纹管(bellow)146内。波纹管146可以被密封并充注有润滑剂143。因此，在先导端部135与基部构件138可能相对于彼此移动时，球窝式接头139可以被连续地润滑。这种润滑可以减少球窝式接头139回转期间在球窝式接头139处的有害磨损。

在图8中，示出了接合构件111的更详细的视图。基部构件138可以设置有周向肩部150，并且先导端部135可以设置有周向肩部152。在一示例性实施例中，弹簧114可以是加工弹簧，例如，可以通过在圆柱形金属管中加工出螺旋形沟槽而制成的弹簧。弹簧144可以被焊接或销接至两个肩部150和152。在一示例性实施例中，波纹管148可以是金属性的，并且可以焊接至肩部150和152。在另一示例性实施例中，波纹管148可以由弹性体材料比如橡胶构造而成。在该情况下，波纹管148可以作为环境屏蔽物发挥功能，并且可以通过常规夹持器(未示出)被夹持到肩部150和152上。

在图9中，示出了另一示例性实施例的接合组件211。接合组件211可以被构造成使得只有金属波纹管248提供必要的矫直作用力。换言之，波纹管248可以发挥图8的弹簧144的矫直作用以及润滑剂密封作用。

现在参考图10，其中示出了另一示例性实施例的接合构件210，其中弹性体环境屏蔽物215可以环绕弹簧144。接合构件210可以设置有半球形衬里212，其介于先导端部135与球139之间。另一衬里213可以介于球139与基部构件138之间。衬里212和213可以浸渍有摩擦降低材料，比如聚四氟乙烯(PTFE)。

现在参考图11和12，其中示出了另一示例性实施例的接合构件311。先导端部335可以包括板弹簧344、半球形袋部314、周向肩部352和锥形外表面348。基部构件338可以包括周向肩部350、半球形端部345和弹簧接合切口346。操作中，板弹簧344可以对弹簧接合切口346施加矫直作用力，以便在没有航空器轮子偏转作用力的情况下，轴线354可以维持处于直线。在先导端部335可能与承窝132(见图6)接合的状况下，先导端部336可以响应于施加在锥形表面348上的轮子偏转作用力而在基部构件338上回转。换言之，半球形袋部314可以围绕半球形端部345回转。当这种回转可能发生时，板弹簧344可以挠曲以适应回转动作。波纹管356可以附接至肩部350和352，并且可以为接合构件311提供润滑剂密封系统。

现在参考图13，其中示出了另一实施例的接合构件411。先导端部435可以包括板弹簧444、球袋部414、周向肩部452和锥形表面448。基部构件438可以包括周向肩部450、球袋部445和弹簧接合切口446。操作中，板弹簧444可以对弹簧接合切口446施加矫直作用力，以便在没有航空器轮子偏转作用力的情况下，轴线454可以维持处于直线。在先导端部435可能与承窝132(见图6)接合的状况下，先导端部435可以响应于施加在锥形表面448上的轮子偏转作用力而在球456上回转。当这种回转可能发生时，板弹簧344的突起458可以被迫使离开弹簧接合切口446，以适应回转动作。波纹管460可以附接至肩部450和452，并且可以为接合构件411提供润滑剂密封系统。

现在参考图14，其中示出了再一示例性实施例的接合构件511，其中弹性体环境屏蔽物215可以环绕弹簧144。接合构件210可以设置有半球形衬里212，其介于先导端部536与基部构件538的半球形端部514之间。

当然，应该明白的是，前述内容涉及本发明的示例性实施例，并且可以在不背离如在后附权利要求书中给出的本发明的精神和范围的情况下进行修改。

Claims (18)

1.一种用于航空器的电滑行系统（ETS），包括：

电动机，其位于所述航空器的起落架组件上；和

可选择性地操作的接合构件，其用于选择性地联接所述ETS与所述航空器的轮子，所述接合构件被可驱动地联接至所述电动机，并且所述接合构件具有基部构件和先导端部，

其中，所述航空器的轮子包括轮子驱动装置，所述轮子驱动装置具有承窝，所述承窝的内表面成形为适应所述接合构件的所述先导端部的外表面，

其中，球窝式接头介于所述基部构件与所述先导端部之间，使得响应于由所述轮子在航空器滑行期间的偏转引起的在所述先导端部上施加的横向作用力，所述先导端部和所述基部构件的轴线能够偏离直线对齐。

2.如权利要求1所述的ETS，其中，所述承窝的内表面和所述接合构件的所述先导端部的外表面是锥形的。

3.如权利要求2所述的ETS，其中，所述承窝的表面的夹角不大于120°。

4.如权利要求1所述的ETS，进一步包括：

波纹管，其环绕所述球窝式接头；和

润滑剂，其环绕所述球窝式接头。

5.如权利要求1所述的ETS，进一步包括：介于所述球窝式接头中的半球形衬里，所述衬里浸渍有摩擦降低材料。

6.一种用于选择性地联接电滑行系统（ETS）与航空器的轮子的设备，所述设备包括：

可驱动地联接至所述ETS的电动机的接合组件，所述接合组件具有接合构件，所述接合构件具有锥形的先导端部；和

附接至所述航空器的轮子的轮子驱动装置，所述轮子驱动装置包括锥形承窝，所述锥形承窝定位成能够在所述接合构件向外伸出时与所述接合构件的先导端部接合。

7.如权利要求6所述的设备，其中，接合构件进一步包括：

基部构件；和

弹簧，该弹簧将所述基部构件和所述先导端部联接。

8.如权利要求7所述的设备，

其中，所述弹簧环绕所述基部构件的一部分以及所述先导端部的一部分，以及

其中，所述弹簧构造成在没有作用在先导端部上的横向力的情况下维持所述基部构件的轴线和所述先导端部的轴线处于直线对齐。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述弹簧是圆柱形加工弹簧，该圆柱形加工弹簧构造成中空金属管，该中空金属管具有加工在其中的螺旋形沟槽。

10.如权利要求9所述的设备，

其中，所述基部构件具有周向肩部；

其中，所述先导端部具有周向肩部；以及

其中，所述弹簧焊接至所述周向肩部两者。

11.如权利要求6所述的设备，

其中，所述接合组件包括基部；以及

其中，所述接合构件联接至所述基部，所述基部具有球窝式连接器。

12.一种用于选择性地接合ETS与航空器的轮子的设备，包括：

轮辋；

制动活塞组件；

环形的接合环，其定位在所述轮子的辋与制动活塞组件之间的环形空间中，所述接合环可旋转地联接至所述ETS的电动机；

弹簧偏压接合构件，其联接至所述接合环并定位在所述环形空间中，

其中，所述接合构件包括基部构件和柔性地附接至该基部构件的先导端部。

13.如权利要求12所述的设备，

其中，所述先导端部设置有板弹簧；以及

其中，所述板弹簧与所述基部构件的一部分接合。

14.如权利要求13所述的设备，其中，所述板弹簧与所述基部构件的弹簧接合切口接合。

15.如权利要求12所述的设备，

其中，所述先导端部设置有半球形袋部；

其中，所述基部构件设置有半球形端部；以及

其中，所述先导端部接合在一起，使得半球形袋部和半球形端部提供回转连接。

16.如权利要求15所述的设备，进一步包括波纹管，该波纹管环绕接合构件的半球形袋部、半球形端部以及板弹簧。

17.如权利要求12所述的设备，进一步包括球窝式接头，该球窝式接头介于所述先导端部与所述基部构件之间。

18.如权利要求17所述的设备，其中，所述先导端部设置有板弹簧，所述设备进一步包括：

波纹管，其环绕所述球窝式接头和所述板弹簧；和

润滑剂，其在所述波纹管内。