CN111439243B - 刹车风扇的驱动装置和刹车风扇的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供刹车风扇的驱动装置和刹车风扇的驱动方法。驱动装置包括风扇驱动轴、电机驱动机构和机轮驱动机构。机轮驱动机构包括集风罩和刹车风扇随动装置。集风罩固定连接于起落架的轮毂。刹车风扇随动装置的一侧固定地连接于集风罩，另一侧固定地连接于风扇驱动轴，集风罩、刹车风扇随动装置和风扇驱动轴绕轴线同轴安装。刹车风扇随动装置构造成：当用轮毂驱动刹车风扇旋转时，刹车风扇随动装置将集风罩的旋转传递到风扇驱动轴，当用电机驱动刹车风扇旋转时，刹车风扇随动装置阻止将风扇驱动轴的旋转传递到集风罩。刹车风扇的驱动方法是轮毂旋转运行时电机驱动机构处于非工作状态，机轮驱动机构处于工作状态。由此节省能源。

Description

刹车风扇的驱动装置和刹车风扇的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种刹车风扇的驱动装置和刹车风扇的驱动方法，刹车风扇尤其用于飞机起落架上机轮的刹车，对产生热量的刹车进行降温。

背景技术

目前民用航空领域刹车风扇一般是按图1的方式进行布置设计。轮速传感器和刹车风扇驱动电机分别为单独设备，集中布置在起落架轮轴内。电机风扇驱动轴为空心轴，刹车风扇安装在空心轴上，电机旋转可以单独控制风扇转动。轮速传感器驱动轴为实心轴，穿过风扇驱动空心轴中心与集风罩相连，集风罩与轮毂相连，因此机轮旋转时可以带动轮速传感器转动。

目前以此种方式设计刹车风扇驱动装置，根据散热要求电机驱动最小转速一般在6000～7000RPM，最高时可达10000RPM以上。这一转速要求对电机功率，电机尺寸要求都比较大，且同轮速传感器布局在起落架轮轴内不利于电机本身散热。此外由于电机转速比较高，一般在机轮高速转动时不启动电机对刹车进行降温，此时由于风扇的存在反而影响刹车产生的热量散热。

发明内容

本发明的任务是改善上述刹车的散热。

根据本发明提供一种刹车风扇的驱动装置，所述刹车风扇用于飞机起落架上机轮的刹车散热，所述驱动装置包括风扇驱动轴、电机驱动机构和机轮驱动机构。所述风扇驱动轴安装在所述起落架的轮轴内并从所述轮轴伸出，使得所述刹车风扇能够安装在所述风扇驱动轴上。所述电机驱动机构包括电机，所述电机构造成能够驱动所述风扇驱动轴旋转，从而驱动所述刹车风扇旋转。所述机轮驱动机构包括集风罩和刹车风扇随动装置。集风罩固定连接于所述起落架的轮毂，使所述集风罩随轮毂一起旋转。所述刹车风扇随动装置的一侧固定地连接于所述集风罩，另一侧固定地连接于所述风扇驱动轴，所述集风罩、刹车风扇随动装置和所述风扇驱动轴绕轴线同轴安装。其中，所述刹车风扇随动装置构造成：当用所述轮毂驱动所述刹车风扇旋转时，所述刹车风扇随动装置将所述集风罩的旋转传递到所述风扇驱动轴，当用所述电机驱动所述刹车风扇旋转时，所述刹车风扇随动装置阻止将所述风扇驱动轴的旋转传递到所述集风罩。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述刹车风扇随动装置包括随动外轴、随动内轴、多个驱动爪和多个偏置装置。所述随动外轴在外周延伸，在所述随动外轴的内周形成多个棘齿。所述随动内轴径向间隔地设置在所述随动外轴的内部，使得所述随动内轴能够相对所述随动外轴绕所述轴线旋转。驱动爪的一端铰接在所述随动内轴，另一端形成棘爪与所述棘齿啮合，所述棘齿和所述棘爪构造成，当所述随动外轴沿一个方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪啮合以驱动所述随动内轴与所述随动外轴同步旋转，当所述随动内轴沿所述一个方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪能够脱离啮合使得所述棘爪相对所述棘齿滑动。偏置装置的数量对应于所述多个驱动爪，所述偏置装置使所述驱动爪朝所述随动外轴的所述内周偏置并抵靠于所述内周。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述棘齿包括啮合段和滑动段。啮合段与所述棘爪啮合，并构造成，当所述随动外轴沿所述一个方向主动旋转时，所述啮合段与所述棘爪啮合，并通过所述驱动爪驱动所述随动内轴沿所述一个方向旋转，当所述随动内轴沿所述一个方向主动旋转时，所述啮合段与所述棘爪脱离啮合。所述滑动段构造成，当所述随动内轴沿所述一个方向主动旋转时，所述棘爪能够相对所述滑动段滑动。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述啮合段包括在所述滑动段的起始端的一部分的阻挡片和从所述滑动段的起始端径向朝内延伸并结束于相邻滑动段的终端的推动片；所述滑动段沿所述随动外轴的所述内周延伸；所述偏置装置包括回复螺旋弹簧，所述回复螺旋弹簧设置在所述驱动爪与所述随动内轴之间，并产生偏置力，所述偏置力使得所述棘爪抵靠于所述随动外轴的所述内周。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述回复螺旋弹簧设置成当所述随动内轴沿所述一个方向主动旋转时，所述驱动爪在其转动惯性的作用下能够克服所述回复螺旋弹簧的所述偏置力朝所述轴线枢转并靠拢。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述电机和所述风扇驱动轴为中空结构，使得所述机轮的轮速传感器驱动轴能够穿过其中。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述轮速传感器驱动轴的一端固定于所述随动外轴或所述集风罩。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述棘齿和所述棘爪还构造成当所述随动外轴沿与所述一个方向相反的相反方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪脱离啮合使得所述棘齿能够相对所述棘爪滑动。

所述驱动爪、所述棘齿和所述回复螺旋弹簧的数量可以优选为分别为三。

所述一个方向为轮毂旋转方向，通常为顺时针方向。

本发明还提供一种刹车风扇的驱动方法，所述方法采用上述技术方案中的刹车风扇的驱动装置进行驱动，所述方法包括如下步骤：

a)在飞机起落架的机轮旋转运行时，电机处于非工作状态；

b)集风罩随飞机起落架的轮毂的旋转而旋转，所述集风罩的旋转通过刹车风扇随动装置传递到风扇驱动轴，由此驱动刹车风扇旋转；

c)在所述机轮停止旋转运行时，电机被启动；

e)所述电机驱动所述风扇驱动轴旋转，由此驱动所述刹车风扇旋转。

在飞机降落时机轮转速一般2000～3000RPM，滑行时机轮转速一般400～600RPM。本发明通过风扇随动装置(棘轮原理装置)将刹车风扇驱动轴与机轮轮毂相连，充分利用两个过程：机轮旋转带动风扇随机轮旋转给刹车降温而不需要打开电机驱动风扇；在飞机停止时可正常打开电机驱动刹车风扇对刹车降温。由于着陆过程中风扇已经随机轮旋转提前给刹车降温，所以电机设计选型时可以降低电机功率和转速，同时减少电机发热。

采用根据本发明的飞机刹车降温方法，可以通过电机和机轮两种方式驱动风扇转动，在机轮转动时，通过收集飞机机轮的动能驱动风扇给刹车降温，可以通过在风扇驱动轴和机轮轮毂之间增加风扇随动装置(棘轮原理装置)的方法实现；机轮停止时，可以通过电机的方式驱动风扇给刹车降温，而风扇随动装置此时不会带动机轮转动。

本发明的优点：

1、通过机轮转动直接驱动刹车风扇旋转给刹车降温，使机轮动能转换成刹车风扇动能，提高刹车降温效率；

2、降低风扇电机选装功率和转速，减少电机发热，减少能源消耗；

3、电机和机轮均可驱动风扇转动，减小风扇电机的尺寸和重量，提高飞机经济性。

附图说明

图1是传统刹车风扇的结构示意图；

图2是根据本发明改进的刹车风扇的结构示意图，其示出了根据本发明的刹车风扇的一个实施例；

图3是图2所示刹车风扇中的刹车风扇随动装置的结构示意图，其示出根据本发明的刹车风扇随动装置的一个实施例。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在附图和实施例中的列表：

1-轮毂；

2-集风罩；

3-刹车风扇随动装置；

4-刹车风扇；

5-电机；

6-轮速传感器驱动轴；

7-起落架轮轴；

8-轮速传感器；

9-风扇驱动轴；

10-驱动爪，包括：

100－棘爪；

11-随动内轴；

12-随动外轴，包括：

－棘齿，包括：

120－啮合段，包括：

120a－推动片，

120b－阻挡片，

121－滑动段；

13-回复螺旋弹簧。

具体实施方式

为描述本发明实施例方便起见而在本文中使用的术语说明如下。

两个构件的啮合：本文中的这种啮合导致啮合的两个构件之间没有相对运动。

主动旋转：在本文中，随动外轴和随动内轴两个构件之间，一个构件并非由另一个构件驱动的旋转称之为主动旋转。

下面结合附图和实施例来进一步描述本发明，从而更清楚地了解本发明的发明原理和有益的技术效果。

如图2所示，根据本发明，提供一种刹车风扇4的驱动装置，刹车风扇4用于飞机起落架上的机轮刹车散热，并安装在风扇驱动轴9上，风扇驱动轴9安装在起落架的轮轴7内并从轮轴7伸出，使得刹车风扇4能够安装在风扇驱动轴9上。本发明用来驱动刹车风扇4的驱动装置有两套，即，电机驱动机构和机轮驱动机构。

电机驱动机构包括电机5，电机5构造成能够驱动风扇驱动轴9旋转，从而驱动风扇旋转。机轮驱动机构包括集风罩2和刹车风扇随动装置3。集风罩2固定连接于起落架的轮毂1，使集风罩2随轮毂1一起旋转。刹车风扇随动装置3的一侧固定地连接于集风罩2，另一侧固定地连接于风扇驱动轴9，集风罩2、刹车风扇随动装置3和风扇驱动轴9绕中心轴线同轴安装。

图3示出了刹车风扇随动装置3的构造的一个实施例。刹车风扇随动装置3包括随动外轴12、随动内轴11、设置在随动外轴12与随动内轴11之间的多个驱动爪10和偏置驱动爪10的多个偏置装置。

随动外轴12在外周延伸呈环形，在随动外轴12的内周形成多个棘齿，在该实施例中，形成有三个周向平均分配的棘齿。每一棘齿包括彼此相邻的啮合段120和滑动段121。啮合段120包括在滑动段121的起始端的一部分的阻挡片120b和从滑动段121的起始端径向朝内延伸并结束于相邻滑动段121的终端的推动片120a。滑动段121沿随动外轴12的内周延伸，其起始端至中心轴线的径向距离大于其终端至中心轴线的距离。

随动内轴11径向间隔地设置在随动外轴12的内部，并与随动外轴12同轴安装，使得随动内轴11能够相对随动外轴12绕轴线旋转，随动内轴11也能够与随动外轴12绕轴线同步旋转，驱动爪10能够实现这种同步旋转。

驱动爪10的一端铰接在随动内轴11，使得驱动爪10能够相对随动内轴11枢转或摆动，驱动爪10的另一端形成棘爪100与棘齿啮合，棘齿和棘爪100构造成，当随动外轴12沿一个方向主动旋转时，在图示的实施例中，沿顺时针方向旋转，棘齿与棘爪100啮合以驱动随动内轴11与随动外轴12同步旋转，当随动内轴11沿顺时针方向主动旋转时，棘齿与棘爪100能够脱离啮合使得棘爪100相对棘齿滑动。具体地，棘爪100与棘齿的啮合段120啮合，为此，啮合段120构造成，当随动外轴12沿顺时针方向主动旋转时，啮合段120由于径向朝内延伸的推动片120a和在滑动段121的起始端的阻挡片120b而与棘爪100啮合，并同时阻挡驱动爪10相对随动内轴11枢转，由此，随动外轴12通过驱动爪10驱动随动内轴11沿相同方向一起旋转，当随动内轴11沿顺时针方向主动旋转时，啮合段120与棘爪100脱离啮合。具体地，棘爪100离开啮合段120的推动片120a，为此，滑动段121构造成，当随动内轴11沿顺时针方向主动旋转时，棘爪100能够脱开与啮合段120的啮合而相对滑动段121滑动。棘齿和棘爪100还构造成当随动外轴12沿与上述一个方向或顺时针方向相反的另一个方向或逆时针方向主动旋转时，棘齿与棘爪100脱离啮合使得棘齿能够相对棘爪100滑动，由此，随动外轴12沿另一个方向或逆时针方向主动旋转时，随动内轴11不随其同步旋转。

每个驱动爪10都设置有一个偏置装置，偏置装置的作用是使驱动爪10朝随动外轴12的内周偏置，从而使棘爪100抵靠于棘齿的滑动段121，以避免驱动爪10脱离随动外轴12。驱动爪10和偏置装置的数量与棘齿相同，如图2所示。在一个较佳实施例中，偏置装置包括回复螺旋弹簧13，回复螺旋弹簧13设置在驱动爪10与随动内轴11之间，并产生偏置力施加于驱动爪10，在该实施例中，产生顺时针方向的偏置力，偏置力使得棘爪100抵靠于随动外轴12的内周。进一步地，回复螺旋弹簧13设置成当随动内轴11沿顺时针方向主动旋转时，驱动爪10在其转动惯性的作用下能够克服回复螺旋弹簧13的偏置力往中心轴线靠拢，这样，避免了随动外轴12对随动内轴11的主动旋转产生阻力。

如此，根据本发明的刹车风扇随动装置3构造成：当用轮毂1驱动刹车风扇4旋转时，刹车风扇随动装置3将集风罩2的旋转传递到风扇驱动轴9，当用电机5驱动刹车风扇4旋转时，刹车风扇随动装置3阻止将风扇驱动轴9的旋转传递到集风罩2。

图2示出了采用刹车风扇随动装置3的驱动装置的一个具体应用。如图所示，电机5和风扇驱动轴9均为中空结构，使得机轮的轮速传感器驱动轴6能够穿过其中，并且其伸出的一端固定于随动外轴12或集风罩2，由此，将机轮的旋转运动传递到轮速传感器驱动轴6。

简而言之，本发明实现方式如图2所示，通过刹车风扇随动装置3实现风扇驱动轴9与集风罩2之间的相连，集风罩2安装在机轮轮毂1上，刹车风扇4安装在风扇驱动轴9上。刹车风扇随动装置3示意图如图3所示，主要由驱动爪10，随动内轴11，随动外轴12，回复螺旋弹簧13这几部分组成。随动内轴11安装在风扇驱动轴9上，随动外轴12安装在集风罩2上，上述各装置处于同一中心轴上。回复螺旋弹簧13有一定弹簧力将驱动爪10顶在随动外轴12内周上。

假设机轮顺时针旋转，随动外轴12跟随机轮顺时针旋转，驱动爪10由于回复螺旋弹簧13的弹簧偏置力抵靠在随动外轴12的内周上，因此可以带动随动内轴11也顺时针旋转，最终通过风扇驱动轴9带动刹车风扇4旋转给刹车降温。这一过程将机轮的动能转化为刹车风扇4动能，实现机轮转动过程中就可以给对产生热量的刹车降温。

假设当机轮静止不动，风扇的电机5启动后顺时针旋转，带动风扇驱动轴9旋转，风扇驱动轴9带动随动内轴11也顺时针旋转。此时驱动爪10不会受随动外轴12的内周限制可以随随动内轴11顺时针旋转。并且由于风扇的电机5转速比较大，高速旋转时驱动爪10受转动惯性作用可以克服回复螺旋弹簧13的弹簧力往随动内轴11中心靠拢，最终与随动外轴12内周脱离，使随动外轴12完全不影响随动内轴11的旋转。

采用本发明的刹车风扇4的驱动装置驱动刹车风扇4的步骤的一个实施例如下：

a)在飞机起落架的机轮旋转运行时，电机5处于非工作状态；

b)集风罩2随飞机起落架的轮毂1的旋转而旋转，集风罩2的旋转通过刹车风扇随动装置3传递到风扇驱动轴9，由此驱动刹车风扇4旋转；

c)在机轮停止旋转运行时，电机5被启动；

e)电机5驱动风扇驱动轴9旋转，由此驱动刹车风扇4旋转。

以上根据附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围，例如，实施例中沿顺时针方向的主动旋转也可以替换为沿逆时针方向的主动旋转。

Claims (11)

1.一种刹车风扇的驱动装置，所述刹车风扇(4)用于飞机起落架上机轮的刹车散热，所述驱动装置包括：

风扇驱动轴(9)，所述风扇驱动轴(9)安装在所述起落架的轮轴(7)内并从所述轮轴(7)伸出，使得所述刹车风扇(4)能够安装在所述风扇驱动轴(9)上；以及

电机驱动机构，所述电机驱动机构包括电机(5)，所述电机(5)构造成能够驱动所述风扇驱动轴(9)旋转，从而驱动所述刹车风扇(4)旋转；

其特征在于，所述驱动装置还包括：

机轮驱动机构，所述机轮驱动机构包括：

固定连接于所述起落架的轮毂(1)的集风罩(2)，使所述集风罩(2)随轮毂(1)一起旋转；以及

刹车风扇随动装置(3)，所述刹车风扇随动装置(3)的一侧固定地连接于所述集风罩(2)，另一侧固定地连接于所述风扇驱动轴(9)，所述集风罩(2)、刹车风扇随动装置(3)和所述风扇驱动轴(9)绕轴线同轴安装；

其中，所述刹车风扇随动装置(3)构造成：当用所述轮毂(1)驱动所述刹车风扇(4)旋转时，所述刹车风扇随动装置(3)将所述集风罩(2)的旋转传递到所述风扇驱动轴(9)，当用所述电机(5)驱动所述刹车风扇(4)旋转时，所述刹车风扇随动装置(3)阻止将所述风扇驱动轴(9)的旋转传递到所述集风罩(2)。

2.如权利要求1所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述刹车风扇随动装置(3)包括：

随动外轴(12)，所述随动外轴(12)在外周延伸，在所述随动外轴(12)的内周形成多个棘齿；

随动内轴(11)，所述随动内轴(11)径向间隔地设置在所述随动外轴(12)的内部，使得所述随动内轴(11)能够相对所述随动外轴(12)绕所述轴线旋转；

多个驱动爪(10)，一端铰接在所述随动内轴(11)，另一端形成棘爪(100)与所述棘齿啮合，所述棘齿和所述棘爪(100)构造成，当所述随动外轴(12)沿一个方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪(100)啮合以驱动所述随动内轴(11)与所述随动外轴(12)同步旋转，当所述随动内轴(11)沿所述一个方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪(100)能够脱离啮合使得所述棘爪(100)相对所述棘齿滑动；

多个偏置装置，其数量对应于所述多个驱动爪(10)，所述偏置装置使所述驱动爪(10)朝所述随动外轴(12)的所述内周偏置并抵靠于所述内周。

3.如权利要求2所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，所述棘齿包括：

与所述棘爪(100)啮合的啮合段(120)，所述啮合段(120)构造成，当所述随动外轴(12)沿所述一个方向主动旋转时，所述啮合段(120)与所述棘爪(100)啮合，并通过所述驱动爪(10)驱动所述随动内轴(11)沿所述一个方向旋转，当所述随动内轴(11)沿所述一个方向主动旋转时，所述啮合段(120)与所述棘爪(100)脱离啮合；

滑动段(121)，所述滑动段(121)构造成，当所述随动内轴(11)沿所述一个方向主动旋转时，所述棘爪(100)能够相对所述滑动段(121)滑动。

4.如权利要求3所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述啮合段(120)包括在所述滑动段(121)的起始端的一部分的阻挡片(120b)和从所述滑动段(121)的起始端径向朝内延伸并结束于相邻滑动段(121)的终端的推动片(120a)；

所述滑动段(121)沿所述随动外轴(12)的所述内周延伸；

所述偏置装置包括回复螺旋弹簧(13)，所述回复螺旋弹簧(13)设置在所述驱动爪(10)与所述随动内轴(11)之间，并产生偏置力，所述偏置力使得所述棘爪(100)抵靠于所述随动外轴(12)的所述内周。

5.如权利要求4所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述回复螺旋弹簧(13)设置成当所述随动内轴(11)沿所述一个方向主动旋转时，所述驱动爪(10)在其转动惯性的作用下能够克服所述回复螺旋弹簧(13)的所述偏置力朝所述轴线枢转并靠拢。

6.如权利要求5所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述电机(5)和所述风扇驱动轴(9)为中空结构，使得所述机轮的轮速传感器驱动轴(6)能够穿过其中。

7.如权利要求6所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述轮速传感器驱动轴(6)的一端固定于所述随动外轴(12)或所述集风罩(2)。

8.如权利要求7所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述棘齿和所述棘爪(100)还构造成当所述随动外轴(12)沿与所述一个方向相反的相反方向主动旋转时，所述棘齿与所述棘爪(100)脱离啮合使得所述棘齿能够相对所述棘爪(100)滑动。

9.如权利要求8所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述驱动爪(10)、所述棘齿和所述回复螺旋弹簧(13)的数量分别为三。

10.如权利要求2－9中任何一项所述的刹车风扇的驱动装置，其特征在于，

所述一个方向为顺时针方向。

11.一种刹车风扇的驱动方法，所述方法采用如权利要求1－10中的任何一项所述的刹车风扇的驱动装置进行驱动，所述方法包括如下步骤：

a)在飞机起落架的机轮旋转运行时，电机(5)处于非工作状态；

b)集风罩(2)随飞机起落架的轮毂(1)的旋转而旋转，所述集风罩(2)的旋转通过刹车风扇随动装置(3)传递到风扇驱动轴(9)，由此驱动刹车风扇(4)旋转；

c)在所述机轮停止旋转运行时，电机(5)被启动；

e)所述电机(5)驱动所述风扇驱动轴(9)旋转，由此驱动所述刹车风扇(4)旋转。

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