JP2016037284A - 着陸装置駆動システム - Google Patents

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Abstract

【課題】航空機着陸装置の車輪を回転させるための駆動システムを提供する。
【解決手段】駆動システム50は、駆動ピニオン60を回転させるために操作可能なモーター52と、車輪に対して取り付けられるように適合された被駆動ギア20とを備える。駆動システムは、モーターにより被駆動ギア20を駆動可能にするために駆動ピニオンが被駆動ギアと噛合い可能である第1の配置と、駆動ピニオンが被駆動ギアと噛合い不可能である第2の配置とを有する。駆動システムは、駆動ピニオンを被駆動ギアに対して移動させるための線形位置決めアクチュエータを含む。位置決めアクチュエータは第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部は、被駆動ギアの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結しており、第2の端部は、駆動ピニオンの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結する。
【選択図】図2

Description

本発明は、地上タキシング及び/又は着陸前のスピンアップの目的で航空機の着陸装置の一つ又は複数の車輪を回転させるための駆動システムに関するものである。
航空機は飛行場内の複数の地点間で地上タキシングする必要がある。例えば、航空機は、滑走路と航空機の乗客が搭乗又は降機する地点(例えば、ターミナルゲート)との間をタキシングする。典型的には、そのようなタキシングは、航空機のエンジンからの、航空機を前進させるための推力を利用して行われ、かかる推力によって着陸装置の車輪が回転する。地上タキシングの速度は比較的低速である必要があるため、エンジンを非常に低出力で駆動させる必要がある。このような低出力では推進効率が悪いので、燃料消費が比較的多いことを意味する。このことは、空港近隣において空気汚染や騒音公害の程度が悪化することにつながる。さらに、エンジンが低出力で駆動されている場合であっても、地上タキシング速度を制限するために車輪ブレーキをかけることが必要となるため、ブレーキ磨耗の程度が大きくなる。
例えば、ターミナルゲートから離れる際などに、民間航空機が後退する際に、メインエンジンを使用することは禁止されている。そこで、後退することが必要となった場合や、メインエンジンの推力を介した地上タキシングが実行不可能なその他の状況では、レッカー車を用いて航空機を方向転換させている。このようなプロセスは労力と費用を要する。
従って、地上タキシング動作中に、飛行機の着陸装置の車輪に駆動力を与えるための駆動システムが必要とされてきた。さらに、そのような駆動システムを用いて、着陸前に車輪を予め回転させることが好ましく、及び/又は、回転している車輪に対して、駆動システムモーターを発電機として用いて、動的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによりブレーキトルクを付与することが好ましい。
近年、航空機が地上にある場合と着陸前との両方の場合において車輪を回転させるための、幾つかの自律性地上タキシングシステムが提案されてきた。例えば、米国特許出願第2006/0065779号には、前輪駆動式航空機システムであって、車輪が自由に回転可能であるモードと、電気モーターを介して車輪を駆動可能なモードとを切り替えるためにクラッチを用いたシステムが提案されている。クラッチは、モーターが着陸前に車輪を予備回転させることができるように操作することもできる。
前輪着陸装置に限定されない従来の構成は、国際特許出願公開第2011/023505号に開示されている。開示されたシステムは、アクチュエータを用いて、車輪ハブに設けられた被駆動ギアと駆動係合する/しない駆動ピニオンを動かす。国際公開第2014/023939号は、更なる従来構成を開示しており、かかる文献に開示された構成は、様々な点において国際公開第2011/023505号に開示された内容と同様である。国際公開第2011/023505号には、駆動ピニオン及び被駆動ギアのうちの一方がスプロケットを備え、他方がリングを形成するように配置された一連のローラーを備えており、これらのローラーは、それぞれ、駆動ピニオン又は被駆動ギアの回転軸から一定距離にあるローラー軸に関して回転可能である。
米国特許出願第2006/0065779号 国際公開第2014/023939号 国際公開第2011/023505号
本発明の第1の観点によれば、航空機着陸装置の車輪を回転させるための駆動システムであって、該駆動システムは、駆動ピニオンを回転させるために操作可能なモーターと、車輪に対して取り付けられるように適合された非駆動ギアとを備え、駆動システムは、モーターにより被駆動ギアを駆動可能にするために駆動ピニオンが被駆動ギアと噛合い可能である第1の配置と、駆動ピニオンが被駆動ギアと噛合い不可能である第2の配置とを有し、駆動システムは、駆動ピニオンを被駆動ギアに対して移動させるための線形位置決めアクチュエータをさらに備え、位置決めアクチュエータは第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部は、被駆動ギアの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結しており、第2の端部は、駆動ピニオンの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結する、駆動システムが提供される。
本明細書では、航空機着陸装置の「車輪」という用語は、通常の意味で用い、航空機が地面により支持されており、浮揚していない状態において、地表に接触する接地車輪を指す。本明細書における「モーター」という用語は、通常の意味において、それにより何らかのエネルギー源(例:電気、気圧、液圧など)が動力の付与に用いられるマシンを指す。モーターは、モーターとしての機能に加えて、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する発電機としても機能する、モーター発電機であっても良い。本明細書において、「駆動ピニオン」及び「被駆動ギア」という用語と関連して用いられる用語「駆動」及び「被駆動」は、モーターが航空機着陸装置の車輪を回転させるために操作可能である場合に動力伝達するということを意味する。当然、モーターがモーター発電機であり、発電機として作用する場合、「被駆動ギア」は、実際には「駆動ピニオン」を駆動する駆動素子であり、すなわち、発電機である。発電機は車輪に対してブレーキトルクを印加するために用いることができる。
位置決めアクチュエータは液圧シリンダーでありうる。
液圧シリンダーはデュアル作動でありうる。
あるいは、液圧シリンダーは単作動でありうる。例えば、液圧シリンダーはピストンの一端に環状部分を有し、ピストンの他端に円筒部分を有し、円筒部分は減圧されうる。かかる減圧された部分は、液密ガス透過性膜を介して排気可能である。
あるいは、液圧シリンダーは、第1ロッド及び第2ロッドを有し、該第1及び第2ロッドの間に2つの環状部分を形成し、かかる2つの環状部分は単独の液圧ポートに流体結合されていてもよい。また、2つの環状部分は、2つの不均一な領域を有しうる。
位置決めアクチュエータは、セルフロッキングアクチュエータでありうる。かかるセルフロッキングアクチュエータは、駆動システムを第2の配置でロックするように構成されていてもよい。
駆動システムは、位置決めアクチュエータに対して外付けされた、第2の配置にて駆動システムをロックするためのロック装置をさらに備えていても良い。
ロック装置を解放するように構成された解錠アクチュエータが取り付けられていても良い。解錠アクチュエータは、位置決めアクチュエータが駆動ピニオンを第2の配置から第1の配置に移動させるようにコマンドを受けると、ロック装置を解放するように構成されていても良い。解錠アクチュエータは、液圧シリンダーを含んでも良い。
解錠アクチュエータ及び位置決めアクチュエータが液圧式である場合には、これらは共通の液圧供給に結合されていても良い。
ロック装置は、機械ロックレバーを含んでも良い。
ロック装置は、航空機着陸装置に対して旋回可能に取り付けられたフックと、駆動ピニオンの回転軸から所定距離離間して配置されたピンとを備え、フックは、ピンがフックにより拘束されたロック位置と、ピンがフックに対して移動可能な解錠位置との間で移動可能であっても良い。
ロック位置及び解錠位置の間で移動可能なラッチをさらに含み、ロック位置におけるラッチはフックと係合し、フックが旋回動作できないようになっており、解錠位置におけるラッチはフックの旋回動作を許容するように構成しても良い。
解錠アクチュエータはラッチに結合して、フックからラッチを外すように構成しても良い。
位置決めアクチュエータはバックドライブ可能であっても良い。
駆動システムは、駆動システムを第2の配置に付勢するための付勢素子をさらに含んでも良い。付勢素子は、例えば、ねじりバネ、板バネ、圧縮バネなどの少なくとも一つのバネを含んでも良い。圧縮バネの場合、ガイドが設けられ、かかるガイドにより、バネが抑えられて、バネの座屈が予防されていることが好ましい。
駆動ピニオン及び被駆動ギアのうちの一方はスプロケットを含み、他方は、リングを形成するように構成された一連のローラーを含み、各ローラーが駆動ピニオン又は被駆動ギアの回転軸から所定距離にあるローラー軸に関して、それぞれ回転可能であっても良い。
車輪は航空機を地上タキシング及び/又は着陸前にスピンアップするために駆動可能であっても良い。
モーターはモーター/発電機であり、発電機として動作するときに、車輪に対してブレーキトルクを印加するように構成されていても良い。
被駆動ギアは、車輪のハブ、例えば、ハブの外側リムに取り付けられるように適合されていても良い。
本発明の他の観点によれば、上述したような駆動システムを有する航空機着陸装置が提供される。
添付の図面を参照して、本発明の実施形態について以下に説明する。
駆動システムを有する航空機の正面図である。 本発明の一実施形態に従う駆動システムの等軸測視図である。 図2に示す駆動システムの係合位置における側面図である。 図2に示す駆動システムの非係合位置における側面図である。 図2に示す駆動システムの上から見た等軸測視図である。 図2に示す駆動システムの下から見た等軸測視図である。 他の実施形態に従う駆動システムの等軸測視図である。 さらに他の実施形態に従う駆動システムの側面図である。 さらに他の実施形態に従う駆動システムの側面図である。 さらに他の実施形態に従う駆動システムの側面図である。 図10に示す駆動システムの外付けロック装置が開いた状態の側面図である。 図10に示す駆動システムの外付けロック装置が閉じた状態の側面図である。 駆動システム用の、代替的な単作動の液圧位置決めアクチュエータの等軸測視図である。 図13に示す位置決めアクチュエータの部分切断等軸測視図である。
本発明の第1実施形態を図1〜6に示す。図1に示すように、航空機1は左側及び右側メイン着陸装置2及び3と、前輪着陸装置4とを備える。着陸装置は、それぞれ2つの車輪(ディアブロ構造)を有するが、本実施形態の基本原理は、例えば、単一の車輪を有する着陸装置や、4輪以上の車輪を有する着陸装置など、車輪を幾つ有する着陸装置にも応用可能である。
航空機の地上タキシングの信頼性を高めることができるように、車輪と地面との間のトラクションが最適化されるようにメイン着陸装置によって支持される重量が考慮されているため、着陸装置駆動システムは、メイン着陸装置を駆動するように配置されている(すなわち、着陸装置は翼構造又は翼付近の胴体構造に取り付けられている)。しかし、これに代えて、駆動システムを前輪着陸装置(すなわち、航空機のノーズ付近の操縦可能な着陸装置)に適用しても良い。図示したメイン着陸装置は、単通路型旅客機(定員約150〜200名)に適用可能であるが、本発明は、民間機、軍用機、ヘリコプター、旅客機(定員50名未満、定員100〜150名、定員150〜250名、定員250〜450名、定員450名超)、貨物輸送機、ティルトローター機など、種々の型及び重量の航空機に対して広く適用可能である。以下、図面において、駆動システムを有する着陸装置については、参照符号10を付して図示する。
図2に示す着陸装置10は、上側伸縮部12a(メインフィッティング)と下部伸縮部12b(スライダー)とを含む伸縮性の衝撃吸収主脚12を供える。上側伸縮部12aは、上端が航空機翼5に対して取り付けられている。他の実施形態では上側伸縮部は航空機の胴体6に対して取り付けられているか、翼及び胴体に取り付けられていても良い。下部伸縮部12bは、主脚の両側に一つずつの一対の車輪16(明確のため図2では図示しない)を担持する心棒14を支持している。車輪16は、心棒14に関して回転するように配置されており、これにより航空機がタキシング又は着陸のような地上での移動が可能できるようになる。
各車輪16は、ハブ18により支持されるタイヤ17を備える。各車輪ハブ18は、タイヤを保持するためのリム19を有する。着陸装置車輪駆動システム50は、ハブ18に設けられた被駆動ギア20を含み、車輪16と共に回転可能である。図示した実施形態では、被駆動ギア20は、剛性の環状リング35と、かかる環状リング35の両側から突出する一連のピン(図示しない)の傍にローラーギア34を備える。ピンによって回転可能に支持された第1シリーズのローラー82Aは、環状リング35の片側に設けられており、ピンによって回転可能に支持された第2シリーズのローラー82Bは、環状リングの反対側に設けられている。各シリーズのローラー82A及び82Bは、環状リングに沿って延在し、連続的なトラックを形成している。第1及び第2の側方環状リング39A及び39Bは、第1及び第2のシリーズのローラー82A及び82Bをはさんでいる。第1シリーズのローラー82Aを支持するピンは、環状リング35及び第1側方環状リング39Aの間に延在し、第2シリーズのローラー82Bを支持するピンは環状リング35及び第2側方環状リング38Bの間に延在する。従って、環状リング35は、中心背骨を形成し、かかる中心背骨から一端が突出するピンを支持する。
第1側方環状リング39Aは、複数の接続延伸タブ37を備え、かかるタブ37により、ハブ18との剛性連結がもたらされる。代替的に、切り欠きの有無を問わず、環状リング39Aの内径から軸方向に突出する連続的な延伸リムを形成するフランジを、ハブ18に対する剛性連結を提供するために用いることができる。被駆動ギアからハブのインターフェースは、剛性の取り付けか、あるいは、例えば、ラバーブッシュのようなフレキシブルなインターフェースであってもよい。これにより、車輪ハブに対する被駆動ギアの角度歪みを許容することが可能となり、着陸装置構造の歪みを調整し、さらに、被駆動ギアに車輪変形負荷がかからないようにすることができる。
駆動システム50は、さらに、ギアボックス70を介して駆動ピニオン60を回転させるモーター52をさらに備える。図示にかかる実施形態では、駆動ピニオン60は、それぞれが放射状に延在する歯を有する複数の同軸スプロケット80A,80Bを備える車輪型スプロケットである。駆動ピニオン60の各同軸スプロケット80A,80Bは、被駆動ギア20のローラー82A,82Bの同軸リングとかみ合うことが可能である。スプロケット80A,80Bの間の溝は、ローラーギア34の中心背骨(環状リング35)の外径と回転接触しうる。かかる回転接触は、ローラーのピッチ円半径にて生じることが好ましい。
図示にかかる実施形態では、駆動システム50は、各着陸装置10の車輪16のうちの一つのみを駆動する。しかし、これに代えて、各車輪16につき一台の駆動システム50を設けることも可能である。4輪以上の車輪16を有する着陸装置については、各車輪16について駆動システム50を設けるか、あるいは2輪の車輪16についてのみ駆動システムを設けることができる。2輪の車輪16のみが駆動システム50を有する実施形態では、更なるモーター(図示しない)を設けて、着陸前に未駆動の車輪をスピンアップさせる必要があり、これにより、2台の駆動システム50により地上タキシングを実現する。他の実施形態では、2台の駆動システム50の間で一台のモーター52を共有することも可能である。すなわち、地上にて航空機をターンさせる場合に、被駆動車輪を異なる速度で回転させることができるように、各駆動システムの入力シャフト54を差動回転させるようにモーター52を構成することができる。
図示にかかる実施形態では、ギアボックス70は、モーター52及び駆動ピニオン60の間で駆動パスを生成するエピサイクリック減速ギアボックスである。モーターは、駆動パスの入力シャフトを駆動する電気モーターである。駆動パスの出力シャフト(又は駆動シャフト)は、入力シャフトと同軸であり、さらに、モーターの回転軸とも同軸である。駆動ピニオン60は、出力シャフトに搭載される。
図3に示すように、スライダー12bの基部に対して剛性連結されると共にピボット軸57に関して回転可能にモーター52に接続されるブラケット56により、駆動システム50が支持される。取り付けブラケット56は、心棒14の下に延在し、スライダー上の縦帆取り付け位置にてそれぞれ取り付けピンによって取り付けられている。取り付けピンにより、着陸装置からブラケットをすぐに取り外すことができる。これに代えて、駆動システム50は、上側伸縮部12a(メインフィッティング)又は心棒14に対して取り付けることもできる。図6に示すように、ブラケット56はスライダーの基部におけるジャッキ位置にアクセス可能とする開口84を含む。
ギアボックス70は、ハウジング(又はケーシング)84を有しており、かかるハウジング84の片側にモーター52が固定されており、反対側から駆動ピニオン60を有する出力シャフトが突き出している。ハウジング84は、57にて取り付けブラケット56に対して回転可能に取り付けられている突出部を有する。モーター52及びギアボックス70は、ハウジング内に収容されており、これらの内部の部品は、誤動作の原因となりうる塵等の外的な汚染から保護されている。
線形位置決めアクチュエータ58は、ブラケット56(の心棒14に最も近い端部)とモーター52との間に延在している。かかる位置決めアクチュエータは、第1端部30及び第2端部32を有する。第1端部30は、被駆動ギア20の回転軸38から所定距離離間したピボット軸34と回転接続しており、第2端部32は、駆動ピニオン60の回転軸40から所定距離離間したピボット軸36と回転接続している。従って、アクチュエータ58の線形動作は、駆動ピニオン60のピボット57に関する回転動作、さらに言えば、ピボット57に関する駆動ピニオンの回転軸の動作に変換される。従って、駆動ピニオン60は、駆動ピニオン(スプロケット)60が被駆動ギア(ローラーギア34)に係合する第1の配置(図3)と、駆動ピニオン60が被駆動ギアと係合しない第2の配置(図4)との間で回転する。
位置決めアクチュエータ58は、例えば、液圧アクチュエータ、電気機械アクチュエータ(EMA)、又は電気液圧アクチュエータ(EHA)であり得る。
図5及び6に好適例を示すように、駆動システム50は、第1に重力(航空機が反転していない場合)、第2に付勢部材(本例ではねじりバネ88)により、第2の配置(被係合状態)にある。ねじりバネ88は、実質的にピボット軸57に対して略中心が一致するように形成されている。ねじりバネ88は、ブラケット56から突出するピン90に対向する第1の開放端部(flying end)と駆動システム50から突出するピン92に対向する第2の開放端部とを有する。バネ及び重力の付勢力の下、駆動システム50上の端部止め94延部は、着陸装置の下部においてブラケット56に対向しており、ピボット軸57に関して駆動システム50が過剰に回転することを防止している。
線形アクチュエータ58は、駆動ピニオン60と被駆動ギア20との間で略一定の負荷を印加するように、力(又は電流)により制御可能であり、これにより、駆動システム50の種々の構成部品を若干変更することができると共に、不必要に分離することを防止することができる。振動及び衝撃負荷、並びにシステムの構造/動力学を考慮した定格荷重は、アクチュエータ及び/又はベアリングに対する更なる負荷を低減するように最適化することができる。
アクチュエータ58は、駆動ピニオン60及び被駆動ギア20の間における最終トランスミッションの歪み/変形に整合するように、モータートルク要求を用いて力により制御することが可能である。力のフィードバックを用いて、アクチュエータ位置を閉ループ制御することができる。力のフィードバックが不要であると共に、アクチュエータを開ループ制御することができれば、センサ要求が少なくなり、システムの信頼性が向上する。堅牢な噛合係合を確実にしながらも磨耗を抑えるために、モータートルクにマージンをプラスした値に応じて、負荷を設定することができる。アクチュエータが係合しているか否かを確認するためにアクチュエータ位置センサが必要である。可変差動変圧器のような回転位置センサ96、又は線形可変差動変圧器のような線形位置センサ(図示しない)をアクチュエータ内に植設して、係合中のアクチュエータの制御ループに用いることができる。
追加的又は代替的に、機械的止め部を用いて、被駆動ギア上の駆動ピニオンに過剰な負荷が印加されることを予防することができる。かかる止め部は、位置決めアクチュエータ内、あるいはモーター/ギアボックスとブラケットとの間に配設されうる。
係合中、駆動ピニオン60及び被駆動ギア20の慣性(速度)は、利用可能なモーター速度フィードバックにより(スプロケット速度に)合わせるが、この際、航空機の回転計(図示しない)又は、ローラーを対象とする誘導センサのような独立したローラーギア速度センサの何れかを用いることができる。
EHA又はEMAを用いた場合よりも、係合配置における駆動ピニオン60により被駆動ギア20に対して印加される負荷の適合性が高いため、液圧式位置決めアクチュエータが好ましい。この適合性は、負荷の制御や、制振を実現して、被駆動ギアとスプロケットとの係合に過剰な負荷を与えないようにすることができる。位置決めアクチュエータは、バックドライブ可能であることが好ましく、これにより、位置決めアクチュエータにおける失敗事象の際や、その制御において、駆動システムが第2の配置に戻ることができるようになる。さらに、アクチュエータ58はロックダウン装置を含んでおり、離着陸及び飛行中に駆動システムを第2(被係合)配置に保持することができる。位置決めアクチュエータ及びロックダウンについては、図8〜14を参照して以下にさらに詳細に説明する。
図2〜6の駆動システムでは、駆動ピニオン60を、2つの同軸縦列スプロケット歯として構成し、被駆動ギア20を2列の同軸ローラー列を有するローラーとして構成し、ギアボックス70をエピサイクリックギアボックスとして構成して例示するが、他の駆動システムを様々な態様で実装することが可能である。
例えば、図7に示す実施形態では、スプロケット(駆動ピニオン)60を2つの同軸ローラーリングを有するローラーギア駆動ピニオン64によって置き換え、ローラーギア34(被駆動ギア)を2つのスプロケット歯の同軸リングを有するスプロケット66によって置き換える。ローラーギア64は、ローラーギア34と同様に構成されていても良いが、もちろん、直径はローラーギア34よりも格段に小さく、ローラー数も少ない。いずれの実施形態においても、ローラーギアは、一列のスプロケット歯を有するスプロケット(図示しない)として形成される被駆動ギアと係合させるためのシングルのローラーリングを有するローラーチェーン又はローラーギアとして形成されることが可能である。さらに、駆動ピニオン及び駆動ギアは、位置決めアクチュエータ58により噛合係合状態と非係合状態との間を移動することが可能な平歯車又はその他のタイプの有歯のギアとして形成可能である。
図7に示す実施形態では、エピサイクリックギアボックス70は並軸ギアボックス70aにより置換されている。かかる実施形態では、ブラケット56aは、半月クランプを含む2つのラグを含んでおり、これにより、ブラケット56aを心棒14に対して迅速に着脱可能である。モーター52は、例えば、ボルト接続により、ブラケット56aに対して固定的に連結されている。ギアボックス70aは、各減速段階にて噛合係合する平歯車を有する2段階の並軸ギアボックスである。
2段階並軸ギアボックス70aは、ブラケット56aに関してピボット回転可能に取り付けられているハウジング84a内に収容されている。このようにして、モーター52をブラケット56aに対して固定するとともに、ギアボックス70aがブラケット56aに関して回転できるようにする。従って、位置決めアクチュエータ58により動かされる体積は、図2〜6に示した、モーター及びエピサイクリックギアボックス70が両方とも位置決めアクチュエータ58により動かされる実施形態よりも小さくなる。当然、図7に係る実施形態における並軸ギアボックスに代えて、エピサイクリックギアボックスを使用したり、図2〜6の実施形態におけるエピサイクリックギアボックスに代えて並軸ギアボックスを使用したりすることが可能である。エピサイクリックギアボックスは設計上整っているが、並軸ギアボックスは回転のピニオン軸とピボット軸57との角度調節のための設計自由度がより高い。
図示した実施形態では、被駆動ギア及び駆動ピニオンは複数の同軸ローラー/スプロケット列を有するとしたが、1つ又は3つ以上の同軸ローラー/スプロケット列を設けることが可能である。ローラー/スプロケット列の数を増やすことで、各ローラー/スプロケット列に対する負荷を軽減することができる。
図13に示す構成と同様に、第3実施形態の被駆動ギア20を、例えば、ラバーブッシュのような弾性インターフェースを介して車輪に固定して、車輪を変形させる負荷を被駆動ギアに入力されることを遮断することもできる。
図示した実施形態では、着陸装置10は2つの車輪を有し、これらのうちの1つのみを駆動するとしたが、航空機の中心ラインに関して、2つの着陸ギアの外側の車輪を航空機の駆動車輪としても良い。また、内側の車輪を駆動しても良い。当然、可能性として、一方を外側車輪駆動として、他方を内側車輪駆動とすることも想定されうるが、稀である。外側車輪だけ、内側車輪だけを駆動させる場合、駆動システムをマニュアルで取り付ける(be handed)必要があるため、コスト上の問題がある。駆動システム50の共通性を最大化するために、駆動システム50は、アクチュエータ58に対する取り付けラグをエピサイクリックギアボックスの両端に備えることができ、端部止め部94も両側に設けることができる。これらのマイナーな変更により、駆動システム50を航空機の両側に取り付けることができる。かかる目的のためには、並軸ギアボックスよりもエピサイクリックギアボックスを使用することが好ましい。
図8は、付勢素子が図5に示したようなねじりバネ88ではなく、板バネ89として構成されている変形例を示す図である板バネ89は、一端がブラケット56に対して回転可能に連結されており、他端がモーター/ギアボックスハウジングに対して回転可能に連結されている。板バネ89は、ピボット57の上を横切って延在する。モーター/ギアボックスに関して固定された止め部94Aは、ブラケット56上の対応する止め部94Bに対向しており、駆動システム50が第2の配置(非係合状態)にシフトするときに、モーター/ギアボックスがピボット57に関して過剰に回転しないようにする。
図9は、付勢素子が圧縮バネ87として構成されている変形例を示す図である。圧縮バネは、一端がブラケット56に対して回転可能に連結されており、他端が駆動システム50のモーター/ギアボックスハウジングに対して回転可能に連結されている。圧縮バネは、駆動システムが第1の(係合)配置にシフトする際に座屈(bucking)しないように、伸縮ガイド91により抑えられている。
図9に示す実施形態では、位置決めアクチュエータはセルフロッキングアクチュエータ58Aとして構成されている。セルフロッキングアクチュエータは、上述した位置決めアクチュエータ58と同様に、液圧アクチュエータ、電気機械アクチュエータ(EMA)、又は電気液圧アクチュエータ(EHA)でありうる。セルフロッキングアクチュエータ58Aは、アクチュエータ58とは、駆動システム50の非係合状態の第2の配置に対応する伸長位置においてセルフロックする点で異なる。セルフロッキングアクチュエータは、収縮コマンドを受けると、アンロックする。様々なセルフロッキングアクチュエータが本技術分野において既知であり、本目的のために使用することができる。セルフロッキングアクチュエータが液圧アクチュエータであれば、ロッキングのための機構は、例えば、Helm Jら著、「ロッキングアクチュエータの現在とこれから(Locking actuators today and beyond)」、SAE Technical Paper 881434、1988年に記載されているような、ボールロック、フィンガーロック、一段階セグメントロック、又はリングロックを備えうる。液圧セルフロッキングアクチュエータの場合、ロッキング機構は、液圧がアクチュエータに対して印加された際に解錠する。類似のタイプのセルフロッキング機構を電気液圧アクチュエータ又は電気機械アクチュエータと組み合わせて使用することができる。電気機械アクチュエータが当該アクチュエータ内のセルフロッキング機構を解錠する場合、液圧によることなく、機械的に解錠を行う。
セルフロッキングアクチュエータにより、駆動システム50のモーター/ギアボックスを、非係合状態の第2の配置で確実にロックすることができる。圧縮バネ87(又は変形例にて使用可能な、板バネ89及びねじりバネ88)のリターンバネ負荷、及び位置決めアクチュエータ58Aに対する負荷は、ピボット軸57に関するこれらの部品の方向により達成される機械的な利点に起因して、有利に低い。しかし、セルフロッキングアクチュエータには、ロッキング機構を即座に検査することができないという欠点があるため、欠陥モニタリング及び検出システムが必要となり、重量及びコストが増加し、また、システムが複雑化する。使用されるロッキング機構に応じて、全ての可能性のある欠陥をモニタリング及び検出することができないので、冗長系も備えることが必要となる。
図8及び9に図示したように、液圧アクチュエータ58、58Aは、ピストンの両端部に、それぞれ、端部30に最も近い円筒部分と、端部32に最も近い環状部分とを有する。駆動システム50の係合は、アクチュエータの環状部分を加圧して液圧アクチュエータ58、58Aを引っ込ませることにより実現する。結果的に、液圧アクチュエータは、円筒部分又は環状部分の何れかをアクチュエータの伸長又は収縮のために加圧するように、デュアル作動する。デュアル作動する液圧アクチュエータは、2つの液圧ラインを必要とするので、単作動の液圧アクチュエータよりも、高重量化すると共に制御が複雑化する。典型的に、一方の部分を加圧すると他方の部分は低圧の戻りラインに接続されることで減圧される。
セルフロッキング位置決めアクチュエータ58Aに代えて、(非セルフロキング)位置決めアクチュエータ58に対して外付けロック機構を設けることができる。図10は、セルフラッチフック及びピンロック機構として構成されている外付けロック装置93が設けられている変形例を示す図である。当然、外付けロック装置93は、セルフロッキングアクチュエータ58Aと組み合わせて使用して、更なるレベルの冗長系を構成しても良い。
外付けロック装置93を、図11及び12にさらに詳細に示す。セルフラッチフック及びピンロック機構は、ピボット102について回転可能に搭載されたフック100を備える。フック100は、モーター/ギアボックスと共に、ピボット57に関して移動するために、レバーアームに対して固定されているピン104と係合する顎を有している。図11は、外付けロック装置93が開いた状態を図示し、図12は外付けロック装置が閉じた状態を図示する。開いた状態は、駆動システム50の係合状態に対応し、閉じた状態は、駆動システムの非係合状態に対応する。
開いた状態では、引張ばね106はフック100をフック止め108に対して付勢する。外付けロック装置93は、一端112を旋回軸とするとともに、他端にローラー114を有する回転ロックレバー110をさらに含む。開いた状態では、ローラー114はフックのカム部分116の外にて止まっている。ピン104がフック100の顎内に移動するときには、ロックレバー110の端部のローラー114が引張ばね106により引っ張られ、フック100のカム部分116と係合するまで、フックがピボット102に関して回転する。ロックレバー110により、フック100を一旦係合させると、ピン104はフック100により拘束された状態に保持され、ロックレバー110が解放されるまでフック100の顎の外に移動することができない。
解錠アクチュエータ118は、伸長してロックレバーと係合するように構成されており、かかる係合によりロックレバー110が図12に示すようにローラー114がフックのカム部分116の外に出るまでピボット軸112に関して反時計回りし、フック100がピボット102に関して回転して図12に示すような開いた状態として、これにより、ピン104がフック100の顎の外に出る動きが可能となる。ロック装置93は、さらに近接センサ120及び対象122を含み、ロックレバー110の位置をモニタリングする。
セルフロッキングアクチュエータに関しては上述したが、外付けロック装置93は、位置決めアクチュエータにおける失敗事象に鈍感であるため、ロック機構は視覚的に検査されうる。さらに、外付けロック装置93は比較的ロバストであるため、セルフロッキングアクチュエータ58Aよりもより信頼性が高い。外付けロック装置93は、非係合状態(第2の配置)で駆動システム50をロックするという性能の点でセルフロッキングアクチュエータと同様の利点を有する。それにもかかわらず、外付けロック装置の装着により、セルフロッキングアクチュエータよりも重量が増す。
図10〜12に示す実施形態では、位置決めアクチュエータ58及びロック装置93の解錠アクチュエータ118は液圧作動するものとした。有利には、解錠アクチュエータ118は、位置決めアクチュエータに供給する液圧ライン95に対して直接接続可能であることが好ましく、これにより解錠アクチュエータ118を追加で制御する必要が無くなる。位置決めアクチュエータ58が駆動システム50と係合するようにコマンドを受けると、解錠アクチュエータ118は駆動ピニオン60を解放してピボット軸57に関して旋回させる。
図10に示す実施形態では、図8に示す実施形態における板バネ89又は図2〜6に示す実施形態におけるねじりバネを、圧縮バネ87に代えて用いることができる。さらに、アクチュエータ58は、バックドライブ可能である電気液圧アクチュエータ又は電気機械アクチュエータを、図示した液圧アクチュエータに代えて使用することも可能である。同様に、解錠アクチュエータ118は、上述の液圧アクチュエータではなく、電気液圧アクチュエータ又は電気機械アクチュエータであっても良い。
デュアル作動の液圧位置決めアクチュエータに代えて、位置決めアクチュエータの全断面側を残して、液密ガス透過性膜によりアクチュエータの全断面を大気に排気可能とすると共に水及び汚染物質の浸入を回避することで、単作動のアクチュエータ(単独液圧供給)を使用可能である。それにも関わらず、湿った空気がアクチュエータ内に進入しうるため、腐食を避けるとともに、湿った空気が濃縮されることにより飛行中に氷が形成されることに対処するために、材料を慎重に選択する必要がある。
更なる変形例にかかる位置決めアクチュエータを図13及び14に示すが、かかるアクチュエータは、アクチュエータが単独の液圧供給ライン(単作動)で収縮可能となるように構成されている断面積が不均一な2つの環状部分を有する。
アクチュエータ58Bは、2つのロッド150、151を含み、これにより、ピストンが2つの環状部分152、153を有することができる。かかるピストンは、液圧路154がピストンの両側を単独の液圧ポート155を用いて加圧可能であることを特徴とする。ロッド150、151は直径が異なり、圧力が印加されたときにアクチュエータの環状部分が効率的に収縮できるように調節されている。追加のロッドが存在するため、シリンダーは、2つの気密ヘッド及び2セットの気密部材を備えることを特徴とする。
位置決めアクチュエータ58Bは、上述した位置決めアクチュエータ58、58Aのいずれに代えても用いることができる。
本発明について1又は複数の好適実施形態を参照して説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変更又は改変を加えることができる。

Claims (30)

  1. 航空機着陸装置の車輪を回転させるための駆動システムであって、該駆動システムは、駆動ピニオンを回転させるために操作可能なモーターと、前記車輪に対して取り付けられるように適合された非駆動ギアとを備え、
    前記駆動システムは、前記モーターにより被駆動ギアを駆動可能にするために前記駆動ピニオンが被駆動ギアと噛合い可能である第1の配置と、前記駆動ピニオンが前記被駆動ギアと噛合い不可能である第2の配置とを有し、
    前記駆動システムは、前記駆動ピニオンを前記被駆動ギアに対して移動させるための線形位置決めアクチュエータをさらに備え、
    前記位置決めアクチュエータは第1の端部及び第2の端部を有し、前記第1の端部は、被駆動ギアの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結しており、前記第2の端部は、前記駆動ピニオンの回転軸から所定距離離間して配置されたピボット軸とピボット連結する、駆動システム。
  2. 前記位置決めアクチュエータは液圧シリンダーを含む、請求項1に記載の駆動システム。
  3. 前記液圧シリンダーは、デュアル作動である、請求項2に記載の駆動システム。
  4. 前記液圧シリンダーは単作動である、請求項2に記載の駆動システム。
  5. 前記液圧シリンダーは、ピストンの一端に環状部分を有し、前記ピストンの他端に円筒部分を有し、前記円筒部分は減圧される、請求項4に記載の駆動システム。
  6. 前記減圧された部分は、液密ガス透過性膜を介して排気可能である、請求項5に記載の駆動システム。
  7. 前記液圧シリンダーは、第1ロッド及び第2ロッドを有し、該第1及び第2ロッドの間に2つの環状部分を形成し、前記2つの環状部分は単独の液圧ポートに流体結合されている、請求項4に記載の駆動システム。
  8. 前記2つの環状部分は、2つの不均一な領域を有する、請求項7に記載の駆動システム。
  9. 前記位置決めアクチュエータは、セルフロッキングアクチュエータである、請求項1〜8の何れか一項に記載の駆動システム。
  10. 前記セルフロッキングアクチュエータは、前記駆動システムを前記第2の配置でロックするように構成されている、請求項9に記載の駆動システム。
  11. 前記位置決めアクチュエータに対して外付けされた、前記第2の配置にて前記駆動システムをロックするためのロック装置をさらに備える、請求項1〜10の何れか一項に記載の駆動システム。
  12. 前記ロック装置を解放するように構成された解錠アクチュエータをさらに備える、請求項11に記載の駆動システム。
  13. 前記解錠アクチュエータは、前記位置決めアクチュエータが前記駆動ピニオンを前記第2の配置から前記第1の配置に移動させるようにコマンドを受けると、前記ロック装置を解放するように構成されている、請求項12に記載の駆動システム。
  14. 前記解錠アクチュエータは、液圧シリンダーを含む、請求項12又は13に記載の駆動システム。
  15. 前記液圧解錠アクチュエータ及び前記液圧位置決めアクチュエータは、共通の液圧供給に結合されている、請求項2を引用する請求項14に記載の駆動システム。
  16. 前記ロック装置は、機械ロックレバーを含む、請求項11〜15の何れか一項に記載の駆動システム。
  17. 前記ロック装置は、前記航空機着陸装置に対して旋回可能に取り付けられたフックと、前記駆動ピニオンの回転軸から所定距離離間して配置されたピンとを備え、前記フックは、前記ピンが前記フックにより拘束されたロック位置と、前記ピンが前記フックに対して移動可能な解錠位置との間で移動可能である、請求項16に記載の駆動システム。
  18. ロック位置及び解錠位置の間で移動可能なラッチをさらに含み、前記ロック位置における前記ラッチは前記フックと係合し、前記フックが旋回動作できないようになっており、前記解錠位置における前記ラッチは前記フックの旋回動作を許容する、請求項17に記載の駆動システム。
  19. 前記解錠アクチュエータは前記ラッチに結合して、前記フックから前記ラッチを外す、請求項12を引用する請求項18に記載の駆動システム。
  20. 前記位置決めアクチュエータはバックドライブ可能である、請求項1〜19の何れか一項に記載の駆動システム。
  21. 前記駆動システムを前記第2の配置に付勢するための付勢素子をさらに含む、請求項1〜20の何れか一項に記載の駆動システム。
  22. 前記付勢素子は少なくとも一つのバネを含む、請求項21に記載の駆動システム。
  23. 前記バネは板バネである請求項22に記載の駆動システム。
  24. 前記バネは圧縮バネである、請求項23に記載の駆動システム。
  25. 前記圧縮バネは前記バネの座屈を予防するガイドにより抑えられている、請求項24に記載の駆動システム。
  26. 前記駆動ピニオン及び前記被駆動ギアのうちの一方はスプロケットを含み、他方は、リングを形成するように構成された一連のローラーを含み、各ローラーが前記駆動ピニオン又は前記被駆動ギアの回転軸から所定距離にあるローラー軸に関して、それぞれ回転可能である、請求項1〜25の何れか一項に記載の駆動システム。
  27. 前記車輪は航空機を地上タキシング及び/又は着陸前にスピンアップするために駆動可能である、請求項1〜26の何れか一項に記載の駆動システム。
  28. 前記モーターはモーター/発電機であり、発電機として動作するときに、前記車輪に対してブレーキトルクを印加するように構成されている、請求項1〜27の何れか一項に記載の駆動システム。
  29. 前記被駆動ギアは、前記車輪のハブ、好ましくは前記ハブの外側リムに取り付けられるように適合されている、請求項1〜28の何れか一項に記載の駆動システム。
  30. 請求項1〜29の何れか一項に記載の駆動システムを有する航空機着陸装置。
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