CN106151424A - 可压缩材料制成的辊 - Google Patents

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Abstract

一种驱动辊(1)，包括：·中心毂(4)；·主体(5)，其绕所述中心毂延伸，主体(5)由可变形材料制成；·可变形带(8)，其在驱动辊的圆周上延伸；以及·第一刚性翅片(17)和第二刚性翅片(18)，它们交替地排列并且在主体(5)内侧径向地延伸，每个第一翅片具有紧固到中心毂的近端(17a)，并且每个第二翅片具有靠近可变形带延伸的远端(18b)。

Description

可压缩材料制成的辊
技术领域
本发明涉及一种驱动辊，例如用于驱动交通工具(诸如飞行器)的轮旋转。
背景技术
多种原因造成飞行器制造商试图机动化飞行器轮，特别地通过使用具有电动马达的驱动致动器。这种机动化带来显著的环境和经济优点(燃料消耗减少、在滑行期间减少噪音等)，并且能执行新的功能：在其推进发动机不操作的同时移动飞行器，反向滑行，在飞行器在地面上的同时遥控飞行器等。
设计者和系统集成者已经研究了用来驱动飞行器起落架轮的致动器的许多架构。
在第一类型的架构中，用来驱动轮旋转的致动器包括：无刷电动马达；具有两个减速级的减速齿轮箱；离合器装置；以及第三减速级，其经由连杆驱动该轮在切向旋转。在那种类型的架构中，相对大量的零件永久地连接到轮并且经受与轮相同的机械应力(加速度、振动、冲击等)，从而增加了驱动致动器操作的可靠性的难度，并且更通常用于由致动器执行的驱动该轮的功能。
在第二类型的架构中，由连杆的作用替换离合器装置，连杆联接和分开减速齿轮箱和轮。那种类型的架构在机械上是复杂的并且不是很结实。而且，连杆的不准确定位，特别是当起落架和轮变形时以速度联接时，使得需要使用联接杆，联接杆体积较大并且因此难以集成在轮与起落架腿之间。
在第三类型的架构中，致动器包括：无刷电动马达；减速单元，其包括齿轮箱和连接到减速齿轮箱的出口的小齿轮；小齿轮与紧固到轮辋上的齿环啮合。通过在径向移动减速单元更靠近或更远离轮，使致动器相对于轮接合和脱离接合，从而能使小齿轮与齿环啮合或者与齿环分开。这种架构出现扭矩传输振荡，从而缩短传动系的寿命。
为了补救上述缺陷，已经提议使用驱动致动器架构，其涉及一个或多个摩擦辊，摩擦辊与用于将摩擦辊压靠到轮上或滑轨(或环)上的装置相关联，滑轨安装于轮辋上，以便造成轮转动。驱动致动器和驱动辊本身的设计需要符合适用于安装到起落架底部的设备的特别严格的要求，其中设备的集成必须结实，面对轮辋特别地要经受相对大量变形的情况，并且设备必须耐受着陆时相对高水平冲击和振动并且同时耐受在着陆后的制动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动辊，其适合于驱动飞行器轮旋转，尽管辊与轮辋经受相对移动，并且其在机械上是结实的以便得到足够长的寿命。
为了实现这个目的，本发明提出了一种驱动辊，包括：
中心毂；
主体，其绕中心毂延伸，主体由可变形材料制成；
可变形带，其在驱动辊的圆周上围绕主体延伸；以及
第一刚性翅片和第二刚性翅片，它们交替地排列并且在主体内侧在中心毂与可变形带之间径向地延伸，每个第一翅片具有紧固到中心毂的近端，并且每个第二翅片具有靠近可变形带延伸的远端。
驱动辊有利地用来与刚性运行轨道协作，刚性运行轨道具有起伏并且安装于飞行器起落架的轮辋上。
布置于驱动辊的圆周上的可变形带和可变形主体用来补偿由致动该系统的径向力将辊压靠在轨道上时在驱动辊与运行轨道之间的相对移动。
刚性翅片和由可变形材料制成的主体的组合使得扭矩的一部分能通过与运行轨道的起伏协作而传输，而其余扭矩通过在周围的可变形材料与运行轨道之间的摩擦而传输。这用来减小为了传输给定水平的扭矩将需要在驱动辊上形成的径向力。主体的变形也使得能增加在驱动辊与运行轨道之间的接触面积，并且进一步减小在驱动辊内部的局部应力。减小这些应力使得驱动辊更结实并且给予它更长的寿命。
本发明还提出了一种用于驱动轮旋转的驱动系统，驱动系统包括如上文所描述的驱动辊和安装于轮上的运行轨道，运行轨道具有呈起伏形式的障碍物。
附图说明
鉴于参考附图所给出的下文的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1示出了本发明的驱动辊的透视图，其中驱动辊处于与安装于轮辋上的运行轨道接合的位置，在图1中可以看到辊的第一侧腹面(flank)；
图2是图1的辊的面图，移除了第一侧腹面以便显露出驱动辊的内侧；以及
图3是处于接合位置的辊的内侧的片段面图，同时向辊施加径向力。
具体实施方式
参考图1至图3，本发明的驱动辊1在此示例中与刚性运行轨道2协作以形成用来驱动飞行器起落架轮旋转的系统。
刚性运行轨道2构成环，环与轮同轴地安装于轮辋的内侧面上，当轮安装于起落架底部时，轮辋的内侧面朝向飞行器起落架的腿。
驱动辊1，当如图1和图3所示定位于接合位置时，与形成于运行轨道2上的障碍物协作，在此示例中，这些障碍物由在运行轨道2的圆周上延伸的起伏3构成。
在闲置时，驱动辊1呈现大体上绕轴线X的闭合圆柱型式的外形，闭合圆柱具有高度h和外侧半径R。高度h优选地小于外径R，从而给予驱动辊1平坦形状。
驱动辊1具有中心毂4、主体5、侧腹面6(它们之一并未在附图中示出，因为其位于看不到的辊的相对面上)和薄可变形带8，薄可变形带8较强，对抗压缩和剪切应力(高切向刚度)。
中心毂4具有金属部分，金属部分具有绕轴线X的大体上管状形状，并且具有高度h。在中心毂4的主要部分9内侧，结合了带有沟槽的凹型插座11。这种带有沟槽的凹型插座11用来接纳驱动轴，驱动轴本身连接到减速齿轮装置12(在图1中可以看到)用来驱动该驱动辊1旋转，从而将驱动扭矩传输到轮，并且驱动该轮旋转。
由可变形材料制成的主体5绕中心毂4延伸。在此示例中，可变形材料为不可压缩的材料，适于经受高水平的压缩。在此示例中，可变形材料具体地为弹性体型材料。
侧腹面6为金属侧腹面，用来防止形成主体5的可变形材料沿着轴线X在轴向膨胀，并且用来增加驱动辊1在压缩时的刚性并且因此用来增加其不仅耐受压缩应力而且也耐受剪切应力(切向应力)的能力。侧腹面紧固到中心毂4。
可变形带8绕主体5在驱动辊1的圆周上延伸，或者换言之，其在构成驱动辊1外形的圆柱的外圆柱形表面上延伸。在此示例中，可变形带8由编织金属丝制成。
第一刚性翅片17和第二刚性翅片18在径向延伸并且以有规律的间隔排列并且在主体5中在中心毂4与可变形的带8之间交替排列。术语“交替排列”用来表示每个第一翅片17定位于两个第二翅片18之间，并且每个第二翅片18定位于两个第一翅片17之间。第一翅片17和第二翅片18嵌入于形成主体5的可变形材料中。
每个第一翅片17具有紧固到中心毂4的近端17a。在本示例中，第一翅片17与中心毂4一体地制成。每个第一翅片17具有比主体5厚度更小的第一长度(主体的所述厚度等于在第一半径R与第二半径r之间的差)，因此当可变形带8与运行轨道2接触同时径向力Er施加到驱动辊1和主体5的可变形材料时，能避免在第一翅片17与可变形带8之间的任何接触。
每个第二翅片18具有靠近可变形带8延伸的远端18b。可变形带8因此包含在向驱动辊1和因此主体5的可变形材料施加径向力Er时在每个翅片18之间的间距。因此驱动辊1的周向刚性在主体5的周围增加。每个第二翅片18具有小于主体5厚度的第二长度。当径向力Er施加到驱动辊1和因此主体5的可变形材料时，第二翅片18因此可以在径向移动，同时避免与中心毂4的任何干涉。
第一翅片17和第二翅片18与主体5的可变形材料的组合允许扭矩的一部分通过摩擦传递，并且一部分通过啮合来传递，其中由于在运行轨道2的起伏3与压缩于起伏3之间的主体5的可变形材料之间的干涉，径向力Er转变为切向力。在径向力下可变形材料的移动也用来增加在驱动辊1与运行轨道2之间的接触面积。第一翅片17和第二翅片18和主体5的可变形材料的组合也用来改进绕主体5的可变形材料的轴线X的扭转刚性并且因此通过主要以压缩而不是剪切来工作，改进了主体5传输扭矩(切向力或剪切力)的能力。
有利地，对应于第二翅片18之间的间距的有角度的节距对应于起伏3的节距。
第一可变形腔20在第一翅片17中每一个的远端17b附近延伸。更精确地，每个第一翅片17的远端17b通向相对应的第一腔20内。
在此示例中，每个第一腔20由紧固于第一翅片17的远端17b的金属插件21限定。在闲置时，第一腔20具有椭圆形状，其长方向在径向延伸。第一腔20被填充空气(或者填充刚度小于主体5的可变形材料刚度的材料)。在将径向力Er施加到驱动辊1和因此主体5的可变形材料上时它们变形，并且它们然后倾向于呈现圆形形状。第一腔20因此通过侧腹面6将压力施加在轴线X下方包含的主体5的可变形材料上，从而增加了施加到主体5的可变形材料上的压力并且因此在位于第二翅片18之间的区域中在切向方向(或扭转方向)和在侧腹面6之间在轴向方向(或压缩方向)上增加其刚度。
驱动辊1传输扭矩的能力因此得到改进并且增加了驱动辊1在扭转和压缩时的刚性。
第二可变形腔24在第二翅片18中每一个的近端18a处延伸。每个第二腔24由袋状结构25形成，袋状结构25布置于主体5的可变形材料中并且抵靠中心毂4在两个第一翅片17的近端17a之间延伸。第二腔24至少部分地被填充液压流体或者某些其它材料。液压歧管提供在第二腔24之间的流体流动连接，即，用来在相邻第二腔24之间分配液压流体。
在向驱动辊1施加径向力Er时，垂直于驱动辊1与运行轨道2之间的接触定位的第二翅片18在径向朝向中心毂4的中心缩回对应于主体5的可变形材料转移的距离。然后第二翅片18压缩位于其近端18a的第二腔24，从而具有经由液压歧管增加相邻第二可变形腔24中压力的效果。在相邻第二可变形腔24中的这种压力的升高具有以下不利效果：造成相邻的第二翅片18突出并且拉伸位于相邻第二翅片18的远端18b处的主体5的可变形材料直到它们接触可变形带8和因此接触运行轨道2。接触运行轨道2(经由可变形带8)的主体5的可变形材料面积因此增加，从而用来分配径向力Er，径向力Er在主体5的可变形材料的更大角度部分上传输并且减小在主体5的可变形材料内的局部应力。而且，与驱动辊1接触的运行轨道2的起伏3数量也增加，从而改进了起伏3的接触比例并且优化了通过干涉传输的扭矩的效果和分数。而且，在可变形材料带8与运行轨道之间的接触面积也增加，因此具有减小局部剪切应力(或者扭转应力)的有利效果，这归因于在可变形材料的薄带8中传输扭矩。
本发明并不限于上文所描述的特定实施例，而是相反涵盖属于权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
辊主体的可变形材料并非必需是弹性体。
指出了每个第二翅片具有在可变形带附近延伸的远端。应注意到第二翅片的远端可选地紧固到可变形带。它们可以特别地紧固到可变形带本身的加强件上或者实际上固定到位于构成主体5与带8的两种材料周围的任何其它加强件。
尽管指出了在此示例中可变形带由编织金属丝制成，可变形带也可以使用任何其它类型可变形材料制成，并且特别地其可以包括任何类型的加强件；编织或非编织、嵌入、由金属或陶瓷制成、包括任何类型的单向或多向加强材料等。
尽管陈述了侧腹面为金属侧腹面，它们也优选地使用一种或多种其它材料制成：复合材料、加强材料、纤维材料等。
尽管陈述了第二可变形腔中每一个由布置于可变形材料中的袋状结构形成，它们完全可以仅由第二翅片的第二端处的中空空间构成。
尽管陈述了运行轨道具有起伏，其可以完全是光滑的或者实际上是粗糙的但没有起伏。
尽管本文描述了包括一个辊和一个轨道的系统，本发明可以自然地通过使多个辊与多个轨道相关联而实施。
指出了第二腔经由液压歧管而彼此流体流动连接。应注意到并非所有第二腔彼此经由相同歧管流体流动连接并且多个歧管能使相应多个相邻第二腔互连。而且，流体流动连接并非必需经由液压歧管得到，而是可以经由校准的收缩系统或经由一个或多个喷嘴而得到。

Claims (16)

1.一种驱动辊(1)，包括：
中心毂(4)；
主体(5)，所述主体绕所述中心毂延伸，所述主体(5)由可变形材料制成；
可变形带(8)，所述可变形带绕所述主体在所述驱动辊(1)的圆周上延伸；以及
第一刚性翅片(17)和第二刚性翅片(18)，它们交替地排列并且在所述主体(5)内侧在所述中心毂与所述可变形带之间径向地延伸，每个第一翅片具有紧固到所述中心毂的近端(17a)，并且每个第二翅片具有靠近所述可变形带延伸的远端(18b)。
2.根据权利要求1所述的辊，其特征在于，所述主体(5)具有在每个第一翅片(17)的远端(17b)附近的相应第一腔(20)。
3.根据权利要求2所述的辊，其特征在于，每个第一翅片(17)的远端(17b)通向相对应的第一腔(20)。
4.根据权利要求2或3所述的辊，其特征在于，每个第一腔由金属插件(21)限定，所述金属插件(21)紧固到所述相对应第一翅片的所述远端。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的辊，其特征在于，所述第一腔(20)呈椭圆形，长方向在径向延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的辊，其特征在于，所述主体(5)包括第二腔(24)，每个在相对应第二翅片(18)的近端(18a)处延伸。
7.根据权利要求6所述的辊，其特征在于，每个第二腔(24)在所述中心毂与两个第一翅片(17)的近端(17a)之间延伸。
8.根据权利要求6或7所述的辊，其特征在于，所述第二腔被至少部分地填充液压流体。
9.根据权利要求8所述的辊，其特征在于，所述第二腔流体流动连接。
10.根据权利要求9所述的辊，其特征在于，经由液压歧管或者校准的收缩系统或喷嘴得到所述流体流动连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的辊，其特征在于，所述可变形带(8)包括加强件。
12.根据权利要求11所述的辊，其特征在于，所述加强件是编织物。
13.根据权利要求11或12所述的辊，其特征在于，所述加强件由金属或陶瓷制成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的辊，其特征在于，所述辊具有两个侧腹面(6)以防止形成所述主体(5)的可变形材料在轴向膨胀。
15.一种用于驱动轮旋转的驱动系统，所述驱动系统包括根据任何前述权利要求的至少一个驱动辊和安装于所述轮上的运行轨道，所述运行轨道(2)具有呈起伏形式(3)的障碍物。
16.根据权利要求15所述的驱动系统，其中，所述第二翅片(18)的节距对应于所述起伏(3)的节距。
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