CN1578882A - 多盘式制动器结构不对称性 - Google Patents

Abstract

一种多盘式制动器和轮子组件(11)，包括一悬臂式轮轴(13)，其带有一轴颈支承以便绕着轴转动的轮子(19)，以及多个沿径向环绕着轮轴的制动盘(31、33、35、37)。制动盘中的交替的盘沿角度方向固定于轮子上以便与其一起转动，并且盘叠沿轴向限定于位于一个轴端处的端盘(41)和位于叠的相对另一轴端处的压力板(43)之间。一关于轴不对称的减震扭矩管(39)沿径向环绕着轴并沿轴向跨越制动盘，制动盘中的插入盘沿角度方向固定于扭矩管上。扭矩管具有一置于两端中间用于增加固定构件对管的支承作用的沿径向向内延伸的环形支承凸缘(45)。支承凸缘(45)中的切口(47、49、51、53、55、57)使扭矩管具有动力不对称性并且使其弹性中心从制动盘的轴线上偏移开，从而减小制动器震动幅值。

Description

多盘式制动器结构不对称性

发明背景

根据35U.S.C.§119(e)的规定，本申请对2001年9月4日提交的美国临时专利申请No.60/317,012的优先权提出要求，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明总体涉及制动系统，尤其涉及多盘式制动系统和用于减小制动过程中发生于这种多盘式制动系统中的振动的技术。

背景技术

典型地，一种多盘式制动系统具有一制动盘叠，其具有键锁于轮子上并与轮子一起转动的交替的盘，而插入盘则键锁于固定的制动器箱上。多盘式制动系统常常用于飞行器中。不转动的盘由一扭矩管支承，该扭矩管固定于制动器箱上，并按照一种基本悬臂的方式绕着轮轴同轴地沿外侧方向延伸。位于扭矩管外端的端盘沿转动方向和沿轴线方向均固定于扭矩管上。当一个或更多的制动致动器受到激励时，相应的活塞推动制动压力板以便压缩压力板与端板之间的盘叠，从而使运载工具减速。不转动的制动结构通常具有与轴同心的强烈径向及扭转振动模式。振动导致乘客烦忧，并且可能造成制动控制反馈干涉。长时间的反复振动过程可能造成过度磨损、疲劳或最终结构失效。可以增加另外的结构特征来减少振动，但是会增加系统总重量。理想的是在不显著增加制动机构重量的情况下减小制动系统的振动。同样理想的是提供一种可以减小制动所产生的振动、扭矩震动、液压震动以及制动热量不必要地向轴传递的制动系统，所有这些对制动系统成本的增加都非常适度。

发明内容

在制动过程中，制动系统可能呈现一种不希望的旋转振动。本发明主要减少了由多盘式制动器所产生的造成结构磨损和疲劳或制动控制反馈干涉的旋转模式振动。扭矩管为制动器上的主要结构组件。当安装于轴上时，扭矩管具有强烈的径向及扭转振动模式，其与轴和激发环绕结构发生振动的制动盘同心。现有技术中的扭矩管设计成关于轴的轴线对称，具有的弹性中心位于该轴线上。弹性中心定义为结构弯曲的中性轴线。本发明例如通过在扭矩管的部分上使用切口或切除材料而减小或减弱振动模式来将扭矩管的弹性中心移动至偏离制动盘的轴线处，从而使得扭矩管振动模式不对称。通过有意增加扭矩管的不对称性，其振动模式减弱，并且不再与轴的轴线或制动盘同心。这就显著减小了制动所产生的振动的振幅和持续时间。

本发明的一种形式包括一扭矩管，其用于在多盘式制动组件中沿角度方向固定着交替的盘并限制交替的盘及插入盘的轴向运动，该扭矩管呈空心的基本为环形的构件形式，其具有一轴线、一个位于一端附近以便于沿轴向固定一端盘的沿径向向外扩张部分、一位于其另一端附近适于将扭矩管固定于一固定构件上的凸缘、以及一置于两端中间用于增加固定构件对管的支承作用的沿径向向内延伸的环形支承凸缘。这种扭矩管的弹性中心偏离开轴线，并且扭矩管呈现不对称刚性。

本发明的优点是，在不增加扭矩管质量的情况下，减小或避免了与扭矩管有关的不利振动。同样，减少了制动热向轴传导。

附图说明

图1为一种多盘式制动机构与轮子组件的剖面图，其示出了扭矩管相对于制动器的其它部分、连接轴和轮子的方位；

图2为图1中的扭矩管从其右侧观察时的端视图，其示出了扭矩管支承结构中用于提供不对称性的不对称切口；以及

图3为沿图2中的线3-3剖开的剖面图。

在这几个附图的视图中，相应的参考符号表示相应的组件。

具体实施方式

现在参看附图，尤其是图1，其示出了一种具有一固定于飞行器起落架上的悬臂轴13的飞行器轮子和制动组件11。轴13具有可转动地支承着一轮缘19的锥形滚柱轴承15和17。轮缘19轴颈支承着以便绕着轴13的轴线21转动。轮缘19具有用于容放轮胎胎圈(未示出)的常规型凸缘。一制动器箱23包括多个致动器，例如液压驱动活塞25和27。一制动盘叠29具有固定于轮缘19上且与其一起转动的交替的盘例如31和33，而插入盘例如35和37固定不动并且通过扭矩管39固定于箱体23上。扭矩管39可包括多个纵向肋以便提供键槽结构从而沿角度方向固定着交替的盘，而端盘41可以沿轴向并沿角度方向固定于扭矩管39上。当开始制动时，致动器25和27(可能与多个相似的环形安放的致动器一起)受到激励，并且其活塞伸出推动制动压力板43压缩盘叠29，从而对运载工具减速，这在多盘式制动组件中非常常见。

图2和3中更详细地示出了扭矩管39。扭矩管形成为绕着轴线59旋转的基本为圆柱形的体积，其具有一个在一端附近沿径向向外扩张的部分73，以便于沿轴向固定端盘41从而沿轴向限定盘组件。当扭矩管置于图1中的制动机构内时，轴线59与轴线21重合。由于管具有多个用于键锁交替的盘以便限制其转动的肋如61和63、多个位于一端附近用于沿角度方向并沿轴向固定端盘41的凸缘如65、67和69，以及多个位于相对的端部凸缘75中的用于容放将扭矩管固定于制动结构上的紧固件如71的孔，因而管对称地偏离旋转的体积。在制动过程中，凸缘65、67和69的功能是连接端盘并将扭矩从盘叠传递至扭矩管。扭矩管还不对称地偏离旋转体从而使得扭矩管的弹性中心并不位于轴线59上。这种不对称偏离情况减小了振动的振幅。在一个优选的形式中，不对称地偏离旋转体的情况只发生于一支承凸缘45内。

扭矩管包括沿径向向内延伸的环形支承凸缘或支座45，其通常约位于沿轴线59方向的中间。环形支承凸缘具有一用于与轮轴13按合的径向内表面77和一位于表面77径向外侧用于增强制动结构对管的支承作用的腹板部分79。支承凸缘包括多个孔47、49、51、53、55和57，其中49、51、53、55和57为圆形而47为一个弓形切口而非圆形。例如，孔47和49的面积不同。另外，例如，孔47与49之间的角间距与孔47和51之间的角间距不同。显然可以采用其它的不均匀孔分布模式。这些沿径向布置的不均匀的孔使得支承凸缘45和整个扭矩管39均不对称。结果是扭矩管具有不对称的径向刚性。

如果体积关于一个给定平面(一个对称平面)对称，则对于体积的每一个点P，就存在体积的一个第二点P以便使得线PP垂直于该平面并且通过该平面将其分成相等的两部分。当体积具有两个对称平面时，体积的质心一定位于那两个平面的交线上。如果体积密度均匀，重心(和质量中心)则位于质心上。常规型扭矩管通常为圆柱形并且对称，其具有若干均穿过圆柱轴线的对称平面，这条轴线与轮轴的轴线和叠的轴线一致。当这几个平面均穿过中心轴线时，管就轴向对称。最多具有一个对称平面的体积并不对称。如果有两个对称平面并且它们偏离轴线相交，即如果最多只有一个对称平面穿过轴线，则管沿轴向并不对称。由于开口47、49、51、53、55和57的呈不均匀分布的孔模式，所以扭矩管39关于轴不对称。

总之，本发明在扭矩管的支承凸缘区域中增加了不对称切口。这些切口造成了动态不对称，并且将扭矩管的弹性中心移动至一偏离轴线的位置，从而减少了制动振动的振幅。主要的扭矩管负载绕过有效结构。不对称性也可以通过改变扭矩管其它部分的厚度而获得。这些机加工特征并未增加机械复杂程度，也不一定要增加重量。

Claims (15)

1.一种多盘式制动器和轮子组件(11)，包括：

一悬臂式轮轴(13)；

一轴颈支承以便绕着轴转动的轮子(19)；

多个沿径向环绕着轮轴的制动盘(31、33、35、37)，其中制动盘中交替的盘沿角度方向固定于轮子上以便与其一起转动；

一位于制动盘的一轴端的端盘(41)；

一位于制动盘的相对另一轴端的压力板(43)；

一沿径向环绕着轴并沿轴向跨越制动盘的关于轴不对称的扭矩管(39)，制动盘中的插入盘沿角度方向固定于扭矩管上，扭矩管在一端固定而在另一端将端盘固定于其上，从而沿轴向将制动盘夹于端盘和压力板之间；以及

一制动致动机构(25、27)，可根据命令进行操作以便沿轴向将压力板推向端板，从而将制动盘压缩于其间。

2.根据权利要求1所述的多盘式制动器和轮子组件，其中扭矩管包括一沿径向向内延伸的环形支承凸缘(45)，其位于扭矩管两端的轴向中间，用于支承地接合轴(13)，支承凸缘包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中某些孔(49、51、53、55、57)为圆形而其它孔(47)为非圆形，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

3.根据权利要求1所述的多盘式制动器和轮子组件，其中扭矩管包括一沿径向向内延伸的环形支承凸缘(45)，其位于扭矩管两端的轴向中间，用于支承地接合轴，支承凸缘包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中至少两个孔(47、49)具有不同的面积，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

4.根据权利要求1所述的多盘式制动器和轮子组件，其中扭矩管包括一沿径向向内延伸的环形支承凸缘(45)，其位于扭矩管两端的轴向中间，用于支承地接合轴，支承凸缘包括多个沿角度方向非均匀置放的孔(47、49、51、53、55、57)，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

5.一种用于在多盘式制动组件中沿角度方向固定着交替的盘(35、37)并限制交替的盘及插入盘(31、33)的轴向运动的扭矩管(45)，包括一基本为圆柱形的环状构件，该环状构件形成绕着一轴线(59)旋转的体积，并且通过具有多个用于键锁交替的盘以便限制其转动的肋(61、63)、多个位于一端附近用于沿角度方向并沿轴向固定端盘(41)的凸缘(65、67、69)、以及多个在相对另一端附近用于将扭矩管固定于制动结构上的紧固件(71)容放孔，而对称地偏离旋转的体积，扭矩管还不对称地偏离旋转体以便使扭矩管具有不对称的径向刚性。

6.根据权利要求5所述的扭矩管，其中扭矩管重心位置偏离旋转轴线。

7.根据权利要求5所述的扭矩管，还包括一用于增加制动结构对管的支承作用的沿轴线定位的径向向内延伸的环形支承凸缘(45)，扭矩管只在支承凸缘内不对称地偏离旋转体。

8.根据权利要求7所述的扭矩管，其中支承凸缘包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中某些孔(49、51、53、55、57)为圆形而其它孔(47)为非圆形，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

9.根据权利要求7所述的扭矩管，其中支承凸缘包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中至少两个孔(47、49)具有不同的面积，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

10.根据权利要求7所述的扭矩管，其中支承凸缘包括多个沿角度方向非均匀置放的孔(47、49、51、53、55、57)，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

11.根据权利要求5所述的扭矩管，还包括一位于所述一端附近的沿径向向外扩张部分(73)以及多个位于沿径向向外扩张部分的径向最外边缘附近的凸缘(65、67、69)，以便于沿轴向固定所述端盘(41)并沿轴向限定盘组件。

12.一种用于在多盘式制动组件中沿角度方向固定着交替的盘(35、37)并限制交替的盘及插入盘(31、33)的轴向运动的扭矩管(45)，包括一空心的基本为环形的构件，其具有一轴线(59)、一位于一端附近以便于沿轴向固定端盘(41)的沿径向向外扩张部分(73)、一位于其另一端附近适于将扭矩管固定于一固定构件上的凸缘(75)、以及一置于一端和另一端中间用于增加固定构件对管的支承作用并使扭矩管的重心偏离轴线的沿径向向内延伸的环形支承凸缘(45)。

13.根据权利要求12所述的扭矩管，其中环形支承凸缘具有一用于与轮轴(13)接合的径向内表面(77)和一位于该表面径向外侧的腹板部分(79)，其包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中某些孔(49、51、53、55、57)为圆形而其它孔(47)为非圆形，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

14.根据权利要求12所述的扭矩管，其中环形支承凸缘具有一用于与轮轴接合的径向内表面(77)和一位于该表面径向外侧的腹板部分(79)，其包括多个孔(47、49、51、53、55、57)，其中至少两个孔(47、49)具有不同的面积，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

15.根据权利要求12所述的扭矩管，其中环形支承凸缘具有一用于与轮轴接合的径向内表面(77)和一位于该表面径向外侧的腹板部分(79)，其包括多个沿角度方向非均匀置放的孔(47、49、51、53、55、57)，从而使得支承凸缘和扭矩管具有不对称性。

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