CN111907697A - 刹车冷却风扇装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刹车冷却风扇装置，刹车用于飞机起落架的机轮，刹车冷却风扇装置包括机械动力装置和冷却风扇组件，冷却风扇组件包括风扇转轴和固定地安装到风扇转轴上的冷却风扇，机械动力装置驱动冷却风扇组件运行，使冷却风扇随风扇转轴旋转。其中，机械动力装置包括飞机的机轮和变速传动组件，变速传动组件连接在机轮与冷却风扇组件之间，变速传动组件的输入端可传动地连接于机轮，变速传动组件的输出端可传动地连接于冷却风扇组件，以将机轮的旋转动力通过变速传动组件传递到冷却风扇组件。其中，变速传动组件的输出转速大于变速传动组件的输入转速。本发明的刹车冷却风扇装置使得飞机在运营阶段快速过站，能够提高飞机派遣效率。

Description

刹车冷却风扇装置

技术领域

本发明涉及一种用于飞机在地面滑行阶段给机轮刹车快速降温的冷却装置，用于飞机在运营阶段快速派遣过站，属于飞机机载刹车冷却风扇装置的领域。

背景技术

随着民航市场的发展，客流量日益增大，航空公司对于飞机过站派遣效率提出了越来越高的要求，而机轮刹车温度是限制飞机过站时间的一个重要因素。提高机轮刹车的降温效率，能极大缩短飞机在停机坪等待降温时间，从而提高飞机派遣效率。

目前，民用飞机或大型运输机实现快速过站的方法主要分为两种：

一种方法是在飞机主起落架轮轴和主机轮上加装由高速电机驱动的机载刹车冷却风扇，典型的例子是空客的A320、A350，飞机着陆后，在滑行阶段飞行员就可以手动开启机载刹车冷却风扇给刹车降温，在停机等待过站的阶段，只要飞机通电，也可以开启机载刹车冷却风扇给刹车降温。这种方法的好处是充分利用了滑行阶段的时间，并且无需地面辅助降温设备即可实现刹车快速降温，缺点主要有：一是给飞机额外增加了不小的重量和电源负载，有些飞机提供给风扇电机的变频电源可能还需要增加额外的调频降压控制器，这也会增加飞机的重量；二是刹车风扇的控制还需要额外增加相应的控制盒和信号引线，这增加了刹车控制系统的复杂性；三是风扇电机占据了起落架轮轴内的空间，对于机轮轮速传感器和胎压传感器的布置增加了难度。

另一种方法是使用地面辅助设备降温，比如空调车等，当飞机着陆滑行至停机坪并刹停后，地面维护人员将空调车拖至飞机主机轮位置，将空调车吹风口对准机轮轮辋实施降温。这种方法的好处是不必增加刹车系统的复杂性。缺点主要有：一是只有当飞机挺稳静止后才可以使用地面辅助设备实施降温，滑行阶段不能就使用地面辅助设备进行降温，降温效率不如机载刹车冷却风扇；二是增加了机场的运营成本，因为机场需要准备大量的空调车，空调车的储存、维护和调度都会花费很大成本。

发明内容

为此，本发明的目的是解决上述的技术问题。

本发明提供一种刹车冷却风扇装置，刹车用于飞机起落架的机轮，刹车冷却风扇装置包括机械动力装置和冷却风扇组件，冷却风扇组件包括风扇转轴和固定地安装到风扇转轴上的冷却风扇，机械动力装置驱动冷却风扇组件运行，使冷却风扇随风扇转轴旋转。其中，机械动力装置包括飞机的机轮和变速传动组件，变速传动组件连接在机轮与冷却风扇组件之间，变速传动组件的输入端可传动地连接于机轮，变速传动组件的输出端可传动地连接于冷却风扇组件，以将机轮的旋转动力通过变速传动组件传递到冷却风扇组件。其中，变速传动组件的输出转速大于变速传动组件的输入转速。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，变速传动组件为齿轮组变速传动组件，齿轮组变速传动组件包括：

在输入端的输入齿轮，输入齿轮可传动地连接于机轮，使得机轮驱动输入齿轮同步地旋转；以及

在输出端的输出齿轮，输出齿轮可传动地连接于输入齿轮，输入齿轮将其旋转动力通过增速传递到输出齿轮，使得输出齿轮的转速大于输入齿轮的转速。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，齿轮组变速传动组件为行星齿轮组变速传动组件，输入齿轮是齿圈，输出齿轮是太阳轮，行星齿轮组变速传动组件还包括多个行星轮。其中，齿圈包括在其内周的齿圈齿，太阳轮包括在其外缘的太阳轮齿，行星轮包括在其外缘的行星轮齿。行星齿轮组变速传动组件还包括：

在齿圈的中心的旋转轴线；

在太阳轮的中心的太阳轮转轴，太阳轮固定地安装在太阳轮转轴上；

在各行星轮的中心的行星轮固定轴，行星轮可旋转地安装在行星轮固定轴上。

其中，太阳轮同轴地位于齿圈的旋转轴线，行星轮啮合在齿圈与太阳轮之间，齿圈齿、行星轮齿和太阳轮齿构造成使得太阳轮的转速大于齿圈的转速。

在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，机轮可旋转地安装在相对飞机起落架固定安装的轮轴上。其中，齿圈同轴地固定于机轮，太阳轮转轴相对轮轴可旋转地固定，行星轮固定轴相对轮轴固定。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，行星齿轮组变速传动组件还包括：

行星架，行星架固定地连接于轮轴，行星轮固定轴的一端固定地连接于行星架；

轴承，轴承固定地安装在轮轴内，太阳轮转轴包括轴输出端和与轴输出端相对的轴安装端，太阳轮转轴的轴安装端支承于轴承，使得太阳轮转轴能够相对轮轴旋转，太阳轮转轴的轴输出端连接于风扇转轴，使太阳轮驱动冷却风扇旋转。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，齿圈通过键与机轮连接。行星架通过紧固件固定于轮轴的端面。优选地，紧固件包括多个螺栓。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，齿圈与机轮之间的接触面涂敷导热硅脂胶。

较佳地，在刹车冷却风扇装置的上述技术方案的基础上，齿圈连接于机轮的胎圈座。

针对本发明的刹车冷却风扇装置，变速传动组件的输出转速至少是变速传动组件的输入转速的10倍。

针对本发明的刹车冷却风扇装置，刹车冷却风扇装置还包括覆盖冷却风扇的风扇罩，冷却风扇为轴流冷却风扇。

优选地，针对本发明的刹车冷却风扇装置，风扇罩为聚风罩，并通过多个螺钉连接于齿圈，聚风罩与齿圈之间填充橡胶垫。

由此，本发明的技术效果是：提供一种用于飞机在地面滑行阶段给机轮刹车快速降温的无源降温装置，用于飞机在运营阶段快速过站，提高飞机派遣效率。通过本发明的刹车冷却风扇装置，可以将飞机减速滑跑和低速滑行时机轮转动的转速放大一定倍数，然后驱动轴流冷却风扇高速旋转，产生强风，从而实现给机轮刹车快速降温。

附图说明

图1是根据本发明的刹车冷却风扇装置的立体示意图；

图2是根据本发明的刹车冷却风扇装置中的聚风罩的立体示意图；

图3是根据本发明的刹车冷却风扇装置中的冷却风扇组件的立体示意图。

图中的附图标记在技术方案和实施例中的列表：

1-行星齿轮组变速传动组件(变速传动组件，齿轮组变速传动组件)，包括：

11-齿圈，包括齿圈齿；

12-行星轮，包括行星轮齿；

13-太阳轮，包括太阳轮齿；

14-行星架，

15-行星轮固定轴；

16-太阳轮转轴，包括轴输出端和轴安装端；

17-轴承；

2-冷却风扇组件，包括：

21-冷却风扇；

22-风扇转轴；

3-风扇罩，包括；

31-聚风罩。

具体实施方式

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

如图1所示，其示出了根据本发明的一个较佳实施例，一种刹车冷却风扇装置，其中的刹车用于飞机起落架的机轮(图中未示出)，机轮可旋转地安装在相对飞机起落架固定安装的轮轴(图中未示出)上。传统机载刹车冷却风扇装置包括机械动力装置和冷却风扇组件2，冷却风扇组件2包括风扇转轴22和固定地安装到风扇转轴22上的冷却风扇21，机械动力装置驱动冷却风扇组件2运行，使冷却风扇21随风扇转轴22旋转，从而给刹车降温。机械动力装置的动力为飞机的电源。而根据本发明，机械动力装置的动力为无源动力。该无源的机械动力装置包括飞机的机轮和变速传动组件，变速传动组件连接在机轮与冷却风扇组件2之间，变速传动组件的输入端连接于机轮，以将机轮的旋转运动传递到变速传动组件的输入端，变速传动组件的输出端连接于冷却风扇组件2，以将机轮的旋转动力通过输入端输入到变速传动组件内，变速传动组件通过增速将该输入的旋转运动传递到输出端，从而传递到冷却风扇组件2，由此，变速传动组件的输出转速大于变速传动组件的输入转速，即，使得冷却风扇组件2的冷却风扇21的旋转速度大于机轮的旋转速度。

在本发明中，变速传动组件采用齿轮组变速传动组件，齿轮组变速传动组件包括在输入端的输入齿轮和在输出端的输出齿轮。输入齿轮可传动地连接于机轮，使得机轮与输入齿轮同步地旋转，输入齿轮通过增速可传动地连接于输出齿轮，输入齿轮将其旋转动力通过增速传递到输出齿轮，使得输出齿轮的转速大于输入齿轮的转速。在图1所示的实施例中，齿轮组变速传动组件为行星齿轮组变速传动组件1，即齿轮组采用行星齿轮组，通过行星齿轮组，使得输入齿轮的转速通过增速后传递到输出齿轮。行星齿轮组变速传动组件1包括构成输入齿轮的齿圈11、构成输出齿轮的太阳轮13以及用来增速的多个行星轮12。

如图1所示，齿圈11是内齿圈，即在齿圈11的内周具有齿圈齿，太阳轮13为外齿轮，即在太阳轮13的外周上具有太阳轮齿，行星轮12有多个，在图1所示的实施例中为三个，行星轮12也是外齿轮，即在行星轮12的外周上具有行星轮齿。除了齿轮，行星齿轮组变速传动组件1还包括在齿圈11的中心的旋转轴线、在太阳轮13的中心的太阳轮转轴16和在各行星轮12的中心的行星轮固定轴15。齿圈11绕旋转轴线旋转；太阳轮13固定地安装在太阳轮转轴16上，使太阳轮13与太阳轮转轴16一起旋转；行星轮12可旋转地安装在行星轮固定轴15上，使得行星轮12绕行星轮固定轴15旋转。其中，太阳轮13与齿圈11同轴安装，行星轮12啮合在齿圈11与太阳轮13之间，齿圈齿与行星轮齿彼此啮合滚动，行星轮齿与太阳轮齿彼此啮合滚动，由此，齿圈齿、行星轮齿和太阳轮齿构造成使得太阳轮13的转速大于齿圈11的转速，尤其是，齿圈齿、行星轮齿和太阳轮齿的齿数构造使得太阳轮13的转速至少是齿圈11的转速的10倍。

齿圈11同轴地固定于机轮，使得齿圈11与机轮同步同轴旋转。齿圈11通过键与机轮连接；在一实施例中，齿圈11连接于机轮的胎圈座，并在齿圈11与胎圈座之间的接触面涂敷导热硅脂胶。

太阳轮转轴16相对轮轴可旋转地安装，使得太阳轮转轴16与太阳轮13一起旋转，太阳轮13的旋转动力通过太阳轮转轴16输出。在一实施例中，行星齿轮组变速传动组件1还包括轴承17，轴承17固定地安装在轮轴内，太阳轮转轴16包括轴输出端和与轴输出端相对的轴安装端，太阳轮转轴16的轴安装端安装在轴承17内，使得太阳轮转轴16能够相对轮轴旋转。而太阳轮13的旋转动力通过轴输出端输出。

行星轮固定轴15相对轮轴固定安装。行星齿轮组变速传动组件1还包括行星架14，行星架14固定地连接于轮轴，行星轮固定轴15的一端固定地连接于行星架14，而行星轮12可旋转地安装在行星轮固定轴15上，使得行星轮12能够相对行星轮固定轴15旋转。由此，机轮的旋转动力通过齿圈11输入到行星齿轮组变速传动组件1，并通过齿圈11、行星轮12和太阳轮13彼此间的啮合而从行星齿轮组变速传动组件1的太阳轮转轴16输出，而且，通过啮合在齿圈11与太阳轮13之间的一组行星轮12，使得太阳轮转轴16的转速大于齿圈11的转速。行星架14通过紧固件固定于轮轴的端面。在一实施例中，行星架14通过多个螺栓固定于起落架轮轴的端面。

如图1－3所示，刹车冷却风扇装置还包括覆盖冷却风扇21的风扇罩3。在一实施例中，该风扇罩3是一聚风罩31，以起到聚拢风的作用。聚风罩31通过多个螺钉连接于齿圈11，聚风罩31与齿圈11之间填充橡胶垫，以进行缓冲和密封。

具体的应用的示例

行星齿轮组变速传动组件1主要由齿圈11、行星轮12、太阳轮13和行星架14组成。行星架14通过螺栓与飞机起落架轮轴端面固接，在行星齿轮组变速传动组件1中为固定部分，行星轮12绕行星架14上的行星轮固定轴15作定轴转动。齿圈11通过键与机轮连接，齿圈11和机轮接触面涂敷导热硅脂胶，齿圈11在行星齿轮组变速传动组件1中为主动部分，跟随机轮转动。太阳轮13一端通过固接的太阳轮转轴16与起落架轮轴内的轴承17连接，轴承17固定于轮轴内。聚风罩31通过螺钉与齿圈11连接，聚风罩31与齿圈11之间通过橡胶垫而缓冲和密封。轴流冷却风扇组件2主要由冷却风扇21和风扇转轴22组成，风扇转轴22固接于太阳轮13中心位置，即固定地连接于太阳轮转轴16，由太阳轮13带动风扇转轴22旋转。

飞机在着陆滑跑时主机轮转速一般为2000～3000RPM，低速滑行时机轮转速一般为300RPM。若直接由机轮驱动冷却风扇21对机轮刹车进行降温，风扇转速太低，无法起到降温效果。刹车冷却风扇21需要转速达到3000RPM以上才能起到降温效果。

上述示例通过设计行星齿轮转速放大组件，将机轮转速放大数倍传递给轴流冷却风扇21，使得冷却风扇21高速旋转，产生轴向的高速高压强风，实现机轮刹车强制对流降温的效果。

行星齿轮组变速传动组件1的齿圈11与机轮固接，作为主动件，带动行星轮12转动。由于行星架14固定于起落架轮轴，因此行星架14为固定件，行星轮12此时作定轴转动，并带动太阳轮13转动。太阳轮转轴16通过其一端支承于轴承17作自由转动，另一端固结轴流冷却风扇21的风扇转轴22，太阳轮转轴16带动冷却风扇21高速旋转。

行星齿轮组变速传动组件1能实现转速放大一定倍数，能达到10倍以上，使得飞机在着陆滑跑时刹车冷却风扇21的转速高达14000RPM以上，低速滑行时风扇转速也可以到达3000RPM以上，满足刹车风扇的转速要求。

本发明的设计要点：

1、本发明相当于对当前的电机驱动刹车冷却风扇21结构的有源风扇，取消风扇电机及控制和配电系统而形成无源风扇，可实现单轮减重约5kg；

2、利用行星齿轮机构，放大机轮转速用于驱动冷却风扇21，达到与有源风扇相似的降温效果；

3、相较于有源风扇，本发明的无源风扇无需飞机提供电源和风扇控制系统，减少了电磁兼容、高强度辐射和雷击等风险；驾驶舱无需另外布置风扇控制开关，减小了飞行员操作难易度；

4、刹车冷却风扇装置的齿圈与机轮直接接触，可以通过金属导热，传导出胎圈座处的热量，变相的加大了机轮的散热面积。

本发明通过设计行星齿轮组变速传动组件1，可以将机轮转速放大若干倍，然后驱动轴流冷却风扇21高速旋转，产生轴向的强风，实现机轮刹车强制对流降温的效果。与常见的机载刹车风扇如A320、A350飞机的刹车风扇显著不同，本发明的刹车冷却风扇装置无需额外配备高速电机驱动风扇，因此没有电机本身产生热量的问题，也无需飞机提供电源和风扇控制系统。

由于行星齿轮组变速传动组件1中齿圈11直接与胎圈座下部相连，连接部位涂抹导热硅脂，行星齿轮组可以快速传导机轮胎圈座热量并帮助散热。

以上内容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。

以上实施例中的各个特征还可以根据本发明原理在合理范围内作任意组合，这种组合也落入本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种刹车冷却风扇装置，所述刹车用于飞机起落架的机轮，所述刹车冷却风扇装置包括机械动力装置和冷却风扇组件(2)，所述冷却风扇组件(2)包括风扇转轴(22)和固定地安装到所述风扇转轴(22)上的冷却风扇(21)，所述机械动力装置驱动冷却风扇组件(2)运行，使所述冷却风扇(21)随所述风扇转轴(22)旋转，其特征在于，

所述机械动力装置包括飞机的机轮和变速传动组件，所述变速传动组件连接在所述机轮与所述冷却风扇组件(2)之间，所述变速传动组件的输入端可传动地连接于所述机轮，所述变速传动组件的输出端可传动地连接于所述冷却风扇组件(2)，以将所述机轮的旋转动力通过所述变速传动组件传递到所述冷却风扇组件(2)，其中，所述变速传动组件的输出转速大于所述变速传动组件的输入转速。

2.如权利要求1所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述变速传动组件为齿轮组变速传动组件，所述齿轮组变速传动组件包括：

在所述输入端的输入齿轮，所述输入齿轮可传动地连接于所述机轮，使得所述机轮驱动所述输入齿轮同步地旋转；以及

在所述输出端的输出齿轮，所述输出齿轮可传动地连接于所述输入齿轮，所述输入齿轮将其旋转动力通过增速传递到所述输出齿轮，使得所述输出齿轮的转速大于所述输入齿轮的转速。

3.如权利要求2所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述齿轮组变速传动组件为行星齿轮组变速传动组件(1)，所述输入齿轮是齿圈(11)，所述输出齿轮是太阳轮(13)，所述行星齿轮组变速传动组件(1)还包括多个行星轮(12)；

其中，所述齿圈(11)包括在其内周的齿圈齿，所述太阳轮(13)包括在其外缘的太阳轮齿，所述行星轮(12)包括在其外缘的行星轮齿；

所述行星齿轮组变速传动组件(1)还包括：

在所述齿圈(11)的中心的旋转轴线；

在所述太阳轮(13)的中心的太阳轮转轴(16)，所述太阳轮(13)固定地安装在所述太阳轮转轴(16)上；

在各所述行星轮(12)的中心的行星轮固定轴(15)，所述行星轮(12)可旋转地安装在所述行星轮固定轴(15)上；

其中，所述太阳轮(13)同轴地位于所述齿圈(11)的所述旋转轴线，所述行星轮(12)啮合在所述齿圈(11)与所述太阳轮(13)之间，所述齿圈齿、所述行星轮齿和所述太阳轮齿构造成使得所述太阳轮(13)的转速大于所述齿圈(11)的转速。

4.如权利要求3所述的刹车冷却风扇装置，所述机轮可旋转地安装在相对所述飞机起落架固定安装的轮轴上，其特征在于，

所述齿圈(11)同轴地固定于所述机轮；

所述太阳轮转轴(16)相对所述轮轴可旋转地固定；

所述行星轮固定轴(15)相对所述轮轴固定。

5.如权利要求4所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述行星齿轮组变速传动组件(1)还包括：

行星架(14)，所述行星架(14)固定地连接于所述轮轴，所述行星轮固定轴(15)的一端固定地连接于所述行星架(14)；

轴承(17)，所述轴承(17)固定地安装在所述轮轴内，所述太阳轮转轴(16)包括轴输出端和与所述轴输出端相对的轴安装端，所述太阳轮转轴(16)的所述轴安装端支承于所述轴承(17)，使得所述太阳轮转轴(16)能够相对所述轮轴旋转，所述太阳轮转轴(16)的所述轴输出端连接于风扇转轴(22)，使太阳轮(13)驱动冷却风扇(21)旋转。

6.如权利要求5所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述齿圈(11)通过键与机轮连接；

所述行星架(14)通过紧固件固定于所述轮轴的端面。

7.如权利要求6所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述齿圈(11)与所述机轮之间的接触面涂敷导热硅脂胶。

8.如权利要求7所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述齿圈(11)连接于所述机轮的胎圈座。

9.如权利要求6所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述紧固件包括多个螺栓。

10.如权利要求1-9中的任何一项所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述变速传动组件的输出转速至少是所述变速传动组件的输入转速的10倍。

11.如权利要求1-9中的任何一项所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述刹车冷却风扇装置还包括覆盖所述冷却风扇(21)的风扇罩(3)，所述冷却风扇(21)为轴流冷却风扇。

12.如权利要求10所述的刹车冷却风扇装置，其特征在于，

所述风扇罩(3)为聚风罩(31)，并通过多个螺钉连接于齿圈(11)，所述聚风罩(31)与所述齿圈(11)之间填充橡胶垫。

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