JP2018076065A - 着陸装置駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、地上走行および／または着陸前のスピンアップのため航空機の着陸装置の１つまたは複数の車輪を回転す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、第一の駆動経路を介して第一の駆動ピニオン６０を回転させるように動作可能なモーター５２と、車輪に固定するように設けられる被動ギア２０と、を含む。駆動システムは、第一の駆動ピニオンが被動ギアに噛み合い、モーターによって第一の駆動経路を介して被動ギアを駆動可能な第一の形態をとることができる。第一の駆動ピニオンと被動ギアの一方は、第一のスプロケット８０Ａ，Ｂを備え、他方は、複数列に配置され各列が環状をなす一連のローラー８２Ａ，Ｂを備え、各ローラーが、第一の駆動ピニオンまたは被動ギアの回転軸から一定の距離にあるローラー軸周りにそれぞれ回転可能である。
【選択図】図１７

Description

本発明は、地上走行および／または、着陸前のスピンアップを目的として、航空機の着陸装置の１つまたは複数の車輪を回転するための着陸装置駆動システムに関するものである。

航空機は飛行場の場所間を地上走行する必要がある。たとえば滑走路と、航空機の乗客が搭乗または航空機から降りる場所（たとえばターミナルゲート）の間を地上走行する。通常、このような地上走行は、航空機のエンジンからの推進力を用い、航空機を前方に推進させ着陸装置の車輪を回転させることで達成される。地上走行の速度は比較的遅い必要があるため、エンジンはかなり低い出力で動かさなければならない。このような低出力においては推進効率が乏しいため、結果的に燃料消費が比較的高くなることを意味する。これは、空港周辺地域における大気汚染と騒音公害のレベルの増加をもたらす。また、エンジンが低出力で動かされているとしても、通常は車輪にブレーキをかけて地上走行速度を制限する必要があり、ブレーキの激しい摩耗を引き起こすことになる。

旅客機の方向反転、たとえばターミナルゲートから離れるときに、メインエンジンを用いることは許可されていない。方向反転が必要なとき、または、メインエンジンを用いた地上走行が実行不可能なその他の状況において、牽引トラックが航空機の移動に用いられる。この工程は時間を要し、コストも高くなる。

そのため、地上走行時、航空機の着陸装置の車輪に動力を供給するための駆動システムが必要である。また駆動システムは、着陸前に車輪を前もって回転させ、接地時において車輪が初期着陸速度もしくはそれに近い速度で既に回転していることが望ましい。このような着陸前のスピンアップは、着陸時の車輪の摩耗を低減させ、着陸中の着陸装置への荷重伝達を低減させる。

航空機が地上にある間の車輪駆動、および着陸前の車輪のスピンアップのための自律地上走行システムが近年いくつか提案されている。その例が米国特許出願公開第２００６／００６５７７９号明細書に開示されており、車輪が自由回転可能なモードと、車輪が電気モーターによって駆動可能なモードを切り替えるクラッチが用いられる航空機の前輪動力システムが提案されている。クラッチはまた、着陸前にモーターが車輪を前もって回転させるよう制御することができる。

米国特許出願公開第２００６／００６５７７９号明細書

上記のような従来技術のシステムは、通常前部着陸装置（nose landing
gear）に限定される。これは、当該システムが大きなスペースを占めるため、車輪周辺の大部分がブレーキシステムによって占められる主着陸装置（main landing gear）に組み込むことができないためである。しかし、前部着陸装置は、地上走行中に着陸装置全体によって支持される垂直荷重全体のごく一部を支持するのみである（航空機重量の５％程度）。そのため、航空機の地上走行の信頼性を高めるための、駆動される前部着陸装置の車輪と地上の間の摩擦が不足する恐れがある。これは、航空機の重心が機尾端部の方に位置しており、地面が滑りやすい場合に、特に重要である。

従来技術の構成が前部着陸装置に限定されないことが、国際公開第２０１１／０２３５０５号パンフレットに開示されている。開示のシステムは、アクチュエータを用いて、歯付き被動ピニオンギアを車輪の歯付きリングギアとの駆動係合部から出入りさせる。このシステムは、地上走行に限定されるものである。

本発明の第一の態様は、航空機の着陸装置の車輪を回転する駆動システムであって、駆動システムは、第一の駆動経路を介して第一の駆動ピニオンを回転させるように動作可能なモーターと、車輪に固定するように設けられる被動ギアと、を含む。駆動システムは、第一の駆動ピニオンが被動ギアに噛み合うことができ（すなわち駆動係合する）、モーターによって第一の駆動経路を介して被動ギアを駆動可能な第一の形態をとることができ、第一の駆動ピニオンと被動ギアの一方は、第一のスプロケットを備え、他方は、複数列に配置され各列が環状をなす一連のローラーを備え、各ローラーが、第一の駆動ピニオンまたは被動ギアの回転軸から一定の距離に（且つほぼ平行に）あるローラー軸周りにそれぞれ回転可能である。

スプロケットと環状をなす一連のローラーを介して、モーターと車輪の接続を達成することの重要な利点は、このような機構は本質的に強固で環境汚染に耐性があるということである。したがって、破片や他の汚染物の侵入を防ぐために駆動システムをハウジングに収納する必要がない。一方、国際公開第２０１１／０２３５０５号パンフレットに公開されているような、噛合用の歯付きギアを用いた駆動システムの構成は、汚染物から適切に保護されなければならず、要求される保護ハウジングの重量と費用が増加し、定期検査を困難にする。

スプロケット−ローラー構成の他の利点は、噛合用の歯付きギアよりも、車輪の変形およびピニオンと被動ギア間のずれに対する耐性が大きいことである。着陸装置の車輪は、地上走行中に高い荷重と間接的変形の影響を受け、車輪に固定される被動ギアは、このような車輪の変形に応じて必ず変形する。噛合用の歯付きギアはこのような変形に強くはなく、一般的な歯付きリムギアは軸受やフレキシブルな接続部等を介して車輪から分離する必要がある。一方、本発明のスプロケットとローラーの構成によれば、このような改良をせずに変形に対して強くすることができる。

第一の形態においては、スプロケットの歯の列はそれぞれローラーの列に噛み合うことができてもよい。スプロケットの所定のピッチに対して適用できる荷重は限定されており、同軸スプロケットとローラーの同軸リングの数を増やすと嵌合の定格荷重が増加する。

いくつかの実施形態においては、一連のローラーはローラーギアによって提供されてもよい。したがって、一連のローラーのそれぞれが、ピンの周りに回転可能であり、ピンが環状支持部材によって支持されるか、または２つの環状支持部材間で支持されてもよい。このような構成は、軽量化および高い構造強度という利点を有する。ローラーの主な故障モードはピンのせん断破壊によるものであり、各ローラーをスリーブやブッシュ、その他の部材を介さずにそれぞれのピンに直接取り付けることにより、ピンの直径を最大化し、せん断強度を最大化することができる。

ローラーの列のうちの２つは、環状支持部材の両側に１列ずつ配置されてもよい。ローラーギアはさらに２つの環状リングを備えてもよく、ローラーの列が環状支持部材と各環状リングの間に伸長するように配置される。各ピンは両端間に中心があり、ピンの中心は環状支持部材に固定されてもよい。また、各ピンは一端で環状支持部材に固定されてもよい。

隣接したローラーの列とスプロケットの歯列は同位相であってもよく、ローラー／歯のピッチの任意の分数だけ異なる位相であってもよい。

各スプロケットは１つの車輪を備え、車輪は２つの平行列に配置される一連の歯を備えてもよい。もしくは、各スプロケットは、一連の歯を有し、同軸上に配置される２つの車輪を備えてもよい。スプロケットは、隣接する歯列間に溝を備えてもよい。

別の実施形態においては、一連のローラーは、支持部材の外周に沿って当該支持部材に固定されるローラーチェーン（アタッチメントチェーン、またはアタッチメントローラーチェーンとしても知られる）によって提供されてもよい。本構成は、前述のローラーギア構成よりも実施するためのコストが低い。ローラーチェーンは一般的に、１つまたは複数のスプロケットの車輪の周りに沿うようにして配置し用いられ、チェーンがこれらのスプロケットの車輪周りに対して移動可能である。ローラーチェーンを支持部材に固定するように構成することで、ローラーチェーンは変形する必要がなく（すなわち、隣り合うリンク間の相対移動がない）、したがって、チェーンは摩耗が少ない。その結果、チェーンの耐用寿命がより長くなり、維持費を削減することになる。さらに、ローラーチェーンは故障した場合にも支持部材から分離しにくい。しかし、チェーンが分離するリスクは少ないながら残っており、ローラーチェーンを用いた実施形態はローラーギアを用いた実施形態よりも好ましくないとも考えられる。ローラーチェーンを用いた実施形態では、第一のスプロケットはピンギアスプロケットを備えることが好ましい。

被動ギアは駆動ピニオンよりも大きい径であることが好ましい。本構成によれば、トルクが大きくなるギア比と空間の有効利用をもたらす。

好ましくは、第一の駆動ピニオンは第一のスプロケットを備え、被動ギアは一連のローラーを備える。本構成は、ローラーの数を最大化するため、各ローラーあたりの摩耗を最小化する。したがって、被動ギアの寿命を長くする。さらに本構成では、スプロケットの方が一連のローラーよりも早く摩耗しやすく、駆動ピニオンの方が被動ギアよりも交換が容易なため、メンテナンスがより容易となる。

駆動システムは、第一の形態と、第一の駆動ピニオンが被動ギアに噛み合うことができない第三の形態と、の間で切り替え可能であることが望ましい。これにより、駆動システムを第一の形態において地上走行に用いることができ、第三の形態において離陸、着陸、またはその他の車輪の自由回転が重要なケースで用いることができる。あるいは、第一の駆動ピニオンとモーターの間にクラッチが設けられる。

いくつかの実施形態においては、駆動システムは第二の駆動ピニオンを含み、モーターは、第二の駆動経路を介して第二の駆動ピニオンを回転させるように動作可能であり、駆動システムは、第一の形態と、第二の駆動ピニオンが被動ギアに噛み合うことができ、モーターが第二の駆動経路を介して被動ギアを駆動可能な第二の形態と、の間で切り替え可能であり、第二の駆動ピニオンと被動ギアの一方は、第二のスプロケットを備え、他方は、一連のローラーを備え、第一の駆動経路のギア比は、第二の駆動経路よりも高い。

第一の駆動経路のギア比がより高いことで、第一の形態における被動ギアの駆動中の車輪の回転速度はより遅くなる。それに対し、第二の駆動経路のギア比がより低いことで、第二の形態における被動ギアの駆動中の車輪の回転速度はより速くなる。したがって、このような実施形態は、駆動システムを、第一の形態では低速・高トルクの地上走行に用い、第二の形態では高速・低トルクの着陸前のスピンアップに用いることを可能にする。

好ましくは、第二の駆動ピニオンは第二のスプロケットを備え、被動ギアは一連のローラーを備える。本構成は、ローラーの数を最大化するため、各ローラーあたりの摩耗を最小化する。したがって、被動ギアの寿命を長くする。さらに本構成によれば、スプロケットの方が一連のローラーよりも早く摩耗しやすく、駆動ピニオンの方が被動ギアよりも交換が容易なため、メンテナンスがより容易となる。

駆動システムは、第一の形態と第二の形態、および第一、第二の駆動ピニオンがいずれも被動ギアに噛み合うことができない第三の形態の間で切り替え可能であることが望ましい。これにより、駆動システムを、第一の形態において地上走行に、第二の形態において着陸前のスピンアップに、第三の形態において離陸のような車輪の自由回転を必要とするケースに用いることができる。

本発明はさらに、車輪と、第一の態様による駆動システムと、を備え、駆動システムの被動ギアが車輪に固定されていることを特徴とする航空機の着陸装置を提供する。

第１の実施形態による駆動システムの等角図を示す。 図１に示す駆動システムの平面図を示す。 図１に示す駆動システムの側面図を示す。 図１に示す駆動システムの選択部品の等角図を示す。 図１に示す駆動システムの選択部品の他の等角図を示す。 図１に示す駆動システムの選択部品の側面図を示す。 ＡからＣは、図１に示す駆動システムの、代替被動ギアを含む選択部品の側面図であって、（Ａ）地上走行状態、（Ｃ）ニュートラル状態、（Ｂ）スピンアップ状態、における駆動システムを示す。 ＡおよびＢは、図１に示す駆動システムの代替被動ギアの等角図を示す。 第２の実施形態による駆動システムの等角図を、明確さのため一部の部品を省略して示す。 図９に示す駆動システムの等角図を示す。 図９に示す駆動システムの等角図を示す。 図９に示す駆動システムの詳細図を示す。 第１および第２の実施形態による駆動システムに適した、代替駆動ピニオンと被動ギアの詳細図を示す。 ＡからＣは、第１および第２の実施形態による駆動システムのための、代替駆動ピニオンの等角図を示す。 ＡからＣは、第１および第２の実施形態による駆動システムのための、代替被動ギアの等角図を示す。 ＡからＣは、第１および第２の実施形態による駆動システムのための、代替アクチュエータシステムの概略側面図を示す。 第３の実施形態による駆動システムの等角図を、明確さのため一部の部品を省略して示す。 図１７に示す駆動システムの非嵌合位置の平面図を示す。 図１７に示す駆動システムの嵌合位置の平面図を示す。 図１７に示す駆動システムの等角図を示す。 図１７に示す駆動システムの等角図を示す。 ＡからＤは、図１７に示す駆動システムの被動ギアの構造を示す。 ローラー／スプロケットが一致しない第３の実施形態の代替例を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１から図８は、本発明の第１の実施形態を示すものである。図示される実施形態において、着陸装置は２つの車輪を有するが、本実施形態は原則として４つまたはそれ以上の車輪を備えた着陸装置に適用してもよい。本実施形態は主着陸装置（すなわち、翼構造または翼周辺の機体構造に取付けられた着陸装置）に関するものである。これは、主着陸装置によって支持される荷重は、車輪と地面の間に最適な摩擦力を与え、航空機の地上走行の信頼性を実現すると考えられるためである。しかしながら、本発明の駆動システムは前部着陸装置（すなわち、機首方向の操向可能な着陸装置）に適用してもよい。

着陸装置１０は、上側伸縮部１２ａ（主部品）、および下側伸縮部１２ｂ（スライダ）を含む伸縮式衝撃吸収主脚１２を含む。上側伸縮部１２ａは、上側端部（図示せず）により航空機の機体または翼（図示せず）に取付けられる。下側伸縮部１２ｂは、主脚の両側に一つずつある一対の車輪１６を支える車軸１４を支持する（明確さのため、図１、図２では１つの車輪１６のみを示す）。車輪１６は、車軸１４の周りを回転可能に配置され、地上走行または着陸のような航空機の地上移動を可能にする。

各車輪１６はタイヤ１７を備え、タイヤ１７はハブ１８（リムとしても知られている）によって支持される。被動ギア２０はハブ１８に取り付けられ、車輪１６とともに回転可能である。被動ギア２０は、ローラーギア３４を備える。ローラーギア３４は２つの剛体環状リング３５により形成され、２つの剛体環状リング３５は、連続軌道を形成するリングの周方向に沿う一連のローラー３６によって結合される。各ローラー３６は、環状リング３５間に伸び、環状リング３５間を剛結合するピン（図示せず）の周りを回転可能である。環状リング３５の一つは、接続用延長タブ３７を複数備え、接続用延長タブ３７は、ハブ１８との剛結合を提供する。

図７ＡからＣと図８Ｂは、被動ギア２０の代替配置を示しており、固定された剛体環状延長リング２１の周方向にローラーチェーン３０が沿ったものである。延長リング２１（またはドラム）は複数の延長タブ２２を介してハブ１８に剛結合され、ハブ１８の外周から脚部１２に向けて延びる。ローラーチェーン３０は延長リング２１の外周に沿って固定され、リング２１の周りに連続軌道を形成する。図８Ａは延長リング２１とローラーチェーン３０(アタッチメントチェーンまたはアタッチメントローラーチェーンとしても知られている)の詳細図を示しており、ローラーチェーン３０が複数の連結チェーン要素３１を備え、各連結チェーン要素３１が、並行軸上に実装される２つのローラー３２のサブアセンブリを備えることがわかる。各ローラー３２は、ブッシュ（図示せず）の周りを回転可能であり、ブッシュ自体はピン（図示せず）に搭載される。各チェーン要素３１は、一組のリンク要素３３によって隣接要素に枢動可能に取り付けられ、ローラー３２が連続軌道または連続系列を形成するように配置されて各要素３１が隣接要素に対して回転可能となっている。当然、ローラーチェーン３０は延長リング２１に固定されるので、チェーン要素３１は相対的な枢動が防止される。

被動ギア２０の２つの可能な配置には、ローラー３２、３６がそれぞれ、車輪１６の回転軸（延長リング２１または環状リング３５の回転軸と一致する）から一定の距離を保つローラー軸（図示せず）の周りを回転可能であるという共通点がある。図８Ａにおけるローラーギアの配置が好ましいが、これは、ローラーギア３４の各ローラー３６のピン径を、チェーン３０の各ローラー３２より大きくすることができ、チェーン３０よりもローラーギア３４において各ローラーピンアセンブリのせん断強度をかなり大きくできるからである。これは、ピンそれ自体がブッシュとしての機能を持つため、ピンと、ローラーギア３４のローラー３６の間に更なるブッシュを必要としないためである。

駆動システム５０はモーター５２を備える。モーター５２は入力シャフト５４を回転させる。入力シャフト５４自体は、ギアボックス７０を介して第一、第二の出力スプロケット６０、６２を回転させる。第一、第二のスプロケット６０、６２はそれぞれ、ローラーチェーン３０のローラー３２（またはローラーギア３４のローラー３６）と嵌合可能な、径方向に延長する歯を備える車輪型スプロケットである。図では、車輪１６の一方を駆動する駆動システム５０についての構成のみ示しているが、これらの構成は他方の車輪１６に対しても同様である。すなわち、１つの駆動システム５０がそれぞれの車輪１６に対して備えられるものである。４つまたはそれ以上の車輪１６を備えた着陸装置１０においては、駆動システム５０はそれぞれの車輪１６に対して備えられるか、または２つの車輪１６のみに対して備えられる。２つの車輪１６のみに対して駆動システム５０が備えられる実施形態においては、２つの駆動システム５０によって地上走行はできるが、駆動はされない車輪の着陸前のスピンアップを達成するために、追加のモーター（図示せず）を備えることが必要になることも考えられる。他の実施形態においては、２つの駆動システム５０間で１つのモーター５２を共有してもよい。すなわち、モーター５２は、各駆動システムの入力シャフト５４を回転するように設けられる。

駆動システム５０は、着陸装置の車軸１４に剛結合されたブラケット５６によって支持される。ブラケット５６は、枢動軸５７周りに枢動可能なようにモーター５２に接続され、枢動軸５７は通常、スプロケット６０、６２（図３参照）のそれぞれの回転軸６１、６３間に位置する。あるいは、駆動システム５０は、上側伸縮部１２ａ（主部品）または下側伸縮部１２ｂ（スライダー）に搭載されてもよい。直接駆動のローラーねじによる電気機械式のリニアアクチュエータ等のリニアアクチュエータ５８が、ブラケット５６（車軸１４に最も近い端部）とモーター５２の間に延びるように配置される。これにより、アクチュエータ５８の直線運動は、駆動システム５０の回転運動に変換される。枢動軸５７がスプロケット６０、６２の軸６１、６３間に位置するために、駆動システム５０は、第一のスプロケット６０のみがローラーチェーン３０に嵌合する位置（図７Ａ）と、第二のスプロケット６２のみがローラーチェーン３０に嵌合する位置（図７Ｃ）の間で回転可能である。これら２つの端位置の間では、スプロケット６０、６２のいずれもローラーチェーン３０には嵌合しない（図７Ｂ）。この枢動配置は、第一のスプロケット６０、第二のスプロケット６２の双方が同時にローラーチェーン３０に嵌合しないことを確実にする。

ギアボックス７０は、第一、第二、第三の歯付き協働ギア７１、７２、７３を備える。第一のギア７１は入力シャフト５４に固定され、入力シャフト５４とともに回転する。第三のギア７３は、第一のスプロケット６０に接続し、第二のギア７２は、第一のギア７１と第三のギア７３を相互接続する。したがって、第一、第二および第三のギアは、入力シャフト５４と第一のスプロケット６０の間に第一の駆動経路を提供する。図示された実施形態においては、第二駆動経路のギア比は４０：１である。入力シャフト５４は、第二のスプロケット６２に直接接続され、ギアボックスに効果的に迂回接続される第二の駆動経路を提供する。図示された実施形態において、第二の駆動経路のギア比は５：１であり、すなわち、第一の駆動経路のギア比よりもはるかに小さい。したがって、駆動システム５０は３つの形態をとるように設けられる。つまり、モーター５２が第一の駆動経路と第一のスプロケット６０を介して車輪１６を駆動する低速・高トルクの地上走行形態（図７Ａ）、モーター５２が第二の駆動経路と第二のスプロケット６２を介して車輪１６を駆動する高速・低トルクのスピンアップ形態（図７Ｃ）、第一のスプロケット６０と第二のスプロケット６２のいずれもローラーチェーンと嵌合しないニュートラル（不連結の）形態（図７Ｂ）である。地上走行形態は、地上走行中に車輪１６を速度１７５ｒｐｍ（２０ノットに相当）まで加速するのに適しており、スピンアップ形態は、着陸前に車輪１６を回転速度１４００ｒｐｍ（対地速度１６０ノットに相当）まで加速するのに適している。

モーター５２、ギアボックス７０、第一、第二のスプロケット６０、６２はハウジング内に収納され、故障の原因となる破片等の環境汚染から部品が保護される。

地上走行形態では、リニアアクチュエータ５８（バックドライブが可能であってもよい）はトルク制御（または電流制御）され、第一のスプロケット６０と被動ギア２０の間にほぼ一定の負荷がかかる。したがって、望まない分離が防止される一方で、駆動システム５０を構成する様々な部品がいくらか変形する。リニアアクチュエータ５８はスピンアップ形態においても同様に制御される。しかし、地上走行中よりもスピンアップ中の方が分離負荷は低くなり、これが制御ロジックに反映される。ニュートラル形態ではリニアアクチュエータ５８は位置制御され、どのスプロケットも被動ギア２０に嵌合しないニュートラルポジションを達成する。電気機械的なブレーキ（図示せず）、または他の同様なロック装置は、アクチュエータ５８に組み込まれ、ニュートラル形態においてアクチュエータをロックする。

本発明の第二の実施形態は図９から図１２に示される。この実施形態は第一の実施形態と類似する（便宜上、同等の部分は同一の符号を付す）が、駆動システム５０においてのみ異なる。すなわち、第二の実施形態は、第一のスプロケット６０のみを含み、第二のスプロケット６２は含まない。したがって、車輪１６を駆動するための被動ギア２０とかみ合うことができる１つのスプロケット６０と、モーター５２と第一のスプロケット６０の間に１つの駆動経路があるのみである。図中では、前述したように、図８Ａに関連して被動ギア２０がローラーギア３４として示されるが、図８Ｂのチェーン３０と延長リング２１の配置が、代替として適切であると考えられる。

アクチュエータ５８は、駆動システム５０を、第一のスプロケット６０がローラーチェーン３０に嵌合する位置（図９から図１２に示す）と、第一のスプロケット６０がローラーチェーン３０に嵌合できない位置との間で回転させるように配置される。この方法においては、駆動システム５０は２つの形態をとりうる。つまり、モーター５２が第一の駆動経路と第一のスプロケット６０を介して車輪１６を駆動する低速・高トルクの地上走行形態と、スプロケット６０とスプロケット６２のいずれもローラーチェーンに嵌合されないニュートラル（不連結の）形態である。

したがって、第二の実施形態の駆動システム５０は地上走行にのみ適しており（または、着陸前のスピンアップにのみ適するように変更することができる）、一方、第一の実施形態の駆動システムは地上走行にも着陸前のスピンアップにも適している。

第一および第二の実施形態のいずれにおいても、第一のスプロケット６０と第二のスプロケット６２のいずれかまたは双方を平歯車（図示せず）または他のタイプの歯付きギアに置き換えることができ、被動ギア２０はリングギア（図示せず）または他のタイプの歯付きギアに置き換えることができる。このような構成は図１３において図示されており、スプロケット６０に代わり第一の平歯車２４が、スプロケット６２に代わり第二の平歯車２５が示されている。第一、第二の平歯車２４、２５はリングギア２６とかみ合い、リングギア２６は、被動ギア２０を構成するフレキシブルな接合部２７を介して車輪（図示せず）に固定される。フレキシブルな接合部２７は、車輪の変形負荷からリングギア２６を分離するのに役立つ。歯付きギア２４、２５、２６は、第一および第二の実施形態に関連して前述したのと同様に、地上走行および／またはスピンアップ形態を達成するためかみ合うように構成することができる。

第一および第二の実施形態の両方で、第一のスプロケット６０と第二のスプロケット６２のいずれかまたは双方を、図８Ｂに示されるものと同様のローラーギア、または、図８Ａに示されるものと同様のドラム周りに固定されたローラーチェーンに置き換えることができる。このような構成は図１４Ａ、Ｂで図示され、第一のスプロケット（第一の駆動ピニオン）がドラム周りに固定されるローラーチェーン（連結チェーン）によって置き換えられている。また図１４Ｃでは、第一のドライブピニオンとして適したローラーチェーンの代替例が図示されている。このような代替実施形態においては、図１４Ａに示されるように、被動ギア２０は、第一および第二のスプロケットとして図示されるようなタイプのスプロケットを備える。すなわち、スプロケットとローラーギア／ローラーチェーンの間のかみ合いを介した駆動は、原則として、被動ギアがスプロケットを備え、駆動ピニオンがローラーギア／ローラーチェーンを備える場合に適用することができ、その逆の場合も同様である。

第一および第二の実施形態の両方で、図１５Ａ、Ｂ、Ｃにおいて示されるものを含む複数の異なる方法のどれかによって、ローラーギアが構成されもよい。したがって、ローラーギアは、一方の端部のみ剛体環状リング３５（図１５Ａ）に固定されるピンの周りを各々回転可能な複数のローラー３６を含んでもよい。あるいは、各ピンの両端部が一対の剛性環状リング３５の１つに固定されてもよい（図１５Ｂおよび１５Ｃ）。図１５ＡおよびＢに図示される接続用延長タブ３７は、図１５Ｃに示されるような連続延長リム３７Ａに置き換え、ローラーギアの剛性を改善することも可能である。

図１６ＡからＣは、前述のリニアアクチュエータ５８と枢動ブラケット５６によって提供されるアセンブリの代替構成を示すものである。この代替構成においては、第一、第二のスプロケット６０、６２の両方が、共通の取付けプレート５１に取付けられ、取付けプレート５１が一対の枢動可能なアーム５３によって着陸装置の脚部１２に接続される。アーム５３は、着陸装置１０の上側伸縮部１２ａ（主部品）または下側伸縮部１２ｂ（スライダ）のいずれかに枢動可能に接続することができる。アーム５３の「平行四辺形」配置は取付けプレート５１を回転させることなく、被動ギア２０に対して移動させることを可能にする。したがって、第一、第二のスプロケット６０、６２は地上走行形態（図１６Ａ）、ニュートラル形態(図１６Ｂ)およびスピンアップ形態（図１６Ｃ）の間を移動することができる。

第一および第二の実施形態の両方で、第一、第二のスプロケット６０、６２の双方が複数の同軸スプロケットを備え、各スプロケットが、被動ギア２０に含まれるローラーの複数の同軸リングのうちの１つとかみ合うように構成してもよく、これによりアセンブリの定格荷重が増加する。たとえば、第一の実施形態においては、第一、第二のスプロケット６０、６２がそれぞれ一対の同軸スプロケットを備え、被動ギア２０がこれに対応する一対のチェーン３０を備え、一対の同軸スプロケットのそれぞれが、チェーン３０のそれぞれとかみ合うような構成も可能である。複数の同軸スプロケットとローラーの複数の同軸リングの詳細について、本発明の第三の実施形態を参照して以下説明する。

本発明の第三の実施形態は図１７から図２２に示される。この実施形態は第二の実施形態と類似する（便宜上、同等の部分は同一の符号を付す）が、駆動システム５０および被動ギア２０において主に異なる。すなわち、第三の実施形態においては第一のピニオン（スプロケット）６０は複数の同軸スプロケット８０Ａ、８０Ｂを備え、被動ギア２０はローラーギア３４として構成されるローラーの複数の同軸リング８２Ａ、８２Ｂを備える。各同軸スプロケット８０Ａ、８０Ｂは、ローラーの同軸リング８２Ａ、８２Ｂと噛み合うことができる。

第三の実施形態は、第二の実施形態と同様、第一のスプロケット６０のみを含み、第二のスプロケット６２は含まない。そのため、車輪１６を駆動するための被動ギア２０と噛み合うことができる１つのスプロケット６０と、モーター５２と第一のスプロケット６０の間に１つの駆動経路があるのみである。したがって、第三の実施形態の駆動システム５０は地上走行に対してのみ適しており（または、着陸前のスピンアップに対してのみ適するように変更することができる）、一方、第一の実施形態の駆動システムは地上走行にも着陸前のスピンアップにも適している。しかし、第一および第二のスプロケットを備える第一の実施形態の駆動システムは、第一、第二の各スプロケットが複数の同軸スプロケットを備え、これがローラーの複数の同軸リングを備える被動ギアと噛み合うことができるように変更することができる。第三の実施形態の第一のスプロケット６０を用いると、着陸前において車輪を地上走行の速度で回転させるという利点もある。

第三の実施形態において、駆動システム５０は２輪の着陸装置の車輪１６の一方を駆動可能であるが、他方の車輪は駆動されない。２つ以上の車輪を備えた着陸装置に対しては、複数の駆動システム５０を設ければよい。

第三の実施形態の駆動システム５０はモーター５２を備える。モーター５２は、第一のスプロケット６０を回転させる遊星ギアボックス８６に連結される。第一のスプロケット６０の回転軸はモーターの回転軸と同軸である。第三の実施形態の駆動システム５０の全軸長は、遊星ギアボックス８６のために第一および第二の実施形態の駆動システムよりも長いが、これは、着陸装置の一つの車輪１６のみが駆動されるため問題ではない。それに対し、第一および第二の実施形態においては、駆動システムの軸長は比較的短いが、これは、着陸装置の両方の車輪１６が各駆動システムによって駆動されるためである。

当然ながら、遊星ギアボックスは、特に着陸装置の車輪１６の一方が駆動される場合には、第一および第二の実施形態の平行軸ギアボックスの代わりに用いることもできる。あるいは、平行軸ギアボックスを第三の形態における遊星ギアボックスの代わりに用いることもできる。遊星ギアボックスは設計的観点からよりすっきりしているのであるが、平行軸ギアボックスは設計における自由度がより高く、回転のピニオン軸と枢動軸５７間の角度に合わせることができる。

モーター５２および遊星ギアボックス８６は、故障の原因となる破片等の環境汚染から部品を保護するために、ハウジング内に収納される。

駆動システム５０はブラケット５６によって支持される。ブラケット５６は、着陸装置の下側伸縮部１２ｂ（スライダ）に剛結合されるとともに、枢動軸５７周りに枢動可能にモーター５２に結合される。駆動システム５０は、また、上側伸縮部１２ａ（主部品）または車軸１４に取付けられてもよい。ブラケット５６は、スライダの基部のジャッキ位置へのアクセスを提供する開口部８４を含む。油圧アクチュエータ、電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）、または電気油圧アクチュエータ（ＥＨＡ）等のリニアアクチュエータ５８は、ブラケット５６（車軸１４に最も近い端部において）とモーター５２の間に延びるように配置される。したがって、アクチュエータ５８の直線運動は駆動システム５０の回転運動に変換される。

アクチュエータ５８は、第一のスプロケット６０がローラーギア３４に嵌合する位置（最良の形態を図１９に示す）と、第一のスプロケット６０がローラーギア３４に嵌合できない位置（最良の形態を図２０に示す）との間で、駆動システム５０を回転させるように構成される。こうして、駆動システム５０は２つの形態をとり得る、すなわち、モーター５２が第一の駆動経路と第一のスプロケット６０を介して車輪１６を駆動する低速・高トルクの地上走行形態と、スプロケット６０がローラーギア３４に嵌合しないニュートラル（不連結の）形態である。

油圧アクチュエータ５８（図示）は、嵌合状態においてスプロケット６０から被動ギア２０にかかる負荷が、ＥＨＡやＥＭＡよりも過度でないため好ましい。これは、負荷の制御および減衰に有利であり、被動ギアとスプロケットの嵌合の過剰負荷を防止する。

最良の形態が図２０および図２１で示されるように、駆動システム５０は、第一に重力によって（航空機を反転させない場合）、第二にねじりばね８８によって、ニュートラル（不連結の）形態に付勢される。ばね８８は、実質的に枢動軸５７を中心として設けられるコイルとして形成される。ばね８８は、ブラケット５６から突出するピン９０に当接する第一の浮端(flying end)、および、駆動システム５０から突出するピン９２に当接する第二の浮端を備える。ばねおよび重力の付勢力のもとで、駆動システム５０上に伸長するエンドストップ９４は着陸装置の下方のブラケット５６に当接し、駆動システム５０が枢動軸５７周りに過剰回転するのを防止する。さらに、アクチュエータ５８は、離陸、着陸および飛行中の不連結状態において駆動システムを保持するロックダウン装置を含んでもよい。

リニアアクチュエータ５８（バックドライブが可能であってもよい）はトルク制御（または電流制御）され、第一のスプロケット６０と被動ギア２０の間にほぼ一定の負荷がかかる。これにより駆動システム５０の様々な部品がいくらか変形するが、同時に、望まない分離を防ぐことができる。定格荷重は振動と衝撃荷重を考慮したものであり、アクチュエータおよび／または軸受にかかる荷重をさらに低減するため、システムの幾何学的／運動学的構成を最適化することができる。

アクチュエータ５８は、スプロケット６０と被動ギア２０の間の最終伝達の偏差／変形に従うように、モーターのトルク需要を用いて力学的に制御されてもよい。また閉ループでは、力学的フィードバックを用いてアクチュエータの位置を制御してもよい。力学的フィードバックを用いず、センサ要件を制限し、システムの信頼性を向上させて開ループにてアクチュエータを制御してもよい。荷重は、モータートルクの関数に、嵌合を確実なものとしながら摩耗は制限するようにマージンを加えて設定される。アクチュエータが嵌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ーを用いてもよい。回転可変差動変圧器等の回転位置センサー９６、または線形可変作動変圧器等の線形位置センサー（図示せず）をアクチュエータに組み込んで、嵌合中のアクチュエータの制御ループによって利用してもよい。

嵌合中は、ローラーギア３４とスプロケット６０の慣性（速度）が、モーター速度のフィードバック（スプロケット速度のための）に用いるのに適しており、航空機の回転計（図示せず）、またはローラーを対象にした誘導センサーのような独立したローラーギア速度センサーも用いることができる。

被動ギア２０の詳細を図２２ＡからＤに示す。被動ギア２０は１つの剛体環状リング３５により形成されるローラーギア３４を備える。切り欠き部とともに連続延長リム３７Ｂを形成するフランジは、環状リング３５の内径から軸方向に突出する。もしくは、タブ３７（図４に示す）または延長リム３７Ａ（図１５Ｃに示す）が用いられてもよい。連続延長リム３７Ｂはハブ１８への剛結合を提供する。

一連のピン３８は環状リング３５の両側面から突出する。ピンは環状リングに固定される。図２２に示す例において、各ピン３８は環状リング３５を貫通しており、各ピンの対向する端部間の中心は環状リングに固定される。もしくは、二連のピンを設けてもよく、第一の一連のピンは環状リングの一方の側面から突出し、第二の一連のピンは環状リングの他方の側面から突出する。ピンは一方の端部において環状リングに固定される。

ピン３８によって回転可能に支持される第一の一連のローラー３６Ａは、環状リング３５の一方の側面に設けられ、ピンによって回転可能に支持される第二の一連のローラー３６Ｂは環状リングの他方の側面に設けられる。一連のローラー３６Ａ、３６Ｂはそれぞれ、環状リング周りに沿って配置され、連続軌道を形成する。

第一、および第二の側方環状リング３９Ａ、３９Ｂは、第一、第二の一連のローラー３６Ａ、３６Ｂを挟み込む。第一の一連のローラー３６Ａを支持するピン３８は、環状リング３５と第一の側方環状リング３９Ａの間に伸長し、第二の一連のローラー３６Ｂを支持するピン３８は、環状リング３５と第二の側方環状リング３９Ｂの間に伸長する。そのため、環状リング３５は中心背骨部を形成し、中心背骨部から一端が飛び出すピンを支持する。

ピン３８は圧入、螺合、またはその他の方法により環状リング３５に固定される。全てのピン、または一部のピンを、ボルト締め等によって側方環状リング３９Ａ、３９Ｂに固定してもよい。側方環状リングに固定されないピンは、側方環状リングの対応する凹部に端部を位置させてもよい。

第一および第二の実施形態にあるように、ローラーはそれぞれ、車輪１６の回転軸から一定の距離にあるローラー軸（図示せず）の周りを回転可能であり、車輪１６の回転軸は環状リング３５の回転軸と対応する。第一および第二の一連のローラー３６Ａ、３６Ｂは、ローラーの複数の同軸リング８２Ａ、８２Ｂを形成する。第一のスプロケット６０の同軸スプロケット８０Ａ、８０Ｂはそれぞれ、ローラーの同軸リング８２Ａ、８２Ｂと噛み合うことができる。スプロケット８０Ａ、８０Ｂ間の溝は、ローラーギア３４の中心背骨部（環状リング３５）の外径に転がり接触する。好ましくは、ローラーのピッチ径で転がり接触する。

第三の実施形態の例では、ローラーギア３４を有する被動ギア２０が、２つのローラーの同軸リング８２Ａ、８２Ｂを備えることが図示されているが、３つ以上のローラーの同軸リングが代わりに設けられてもよい。これは、たとえば、複数の環状リング３５を設け、環状リング３５間に伸長するローラーを支えるピンを備えることにより達成される。当然、２つ以上のローラーの同軸リングが設けられれば、第一のスプロケット６０は、ローラーの同軸リングに噛み合うための同軸スプロケットを、対応する個数だけ備えることになる。

一連の同軸ローラーリング／スプロケットを、１つ（第一および第二の実施形態のように）から２つに倍増すると、各ローラーリング／スプロケットにかかる荷重は約半分になる。ローラーギア／スプロケットの所定の噛み合いピッチに対し、適切な荷重には制限がある。より大きいピッチではそれに応じてより大きなトルク荷重がかかるが、ローラーギア／スプロケットのギア比は減少する。したがって、要求される地上走行速度を得るためのギア比は、同軸の一連のローラー／スプロケットが所定のモータートルクに対していくつ必要かを決定する限定要素となる可能性が高い。第一および第二の実施形態においては、着陸装置に対して２つの車輪が駆動されるのに対し、第三の実施形態においては、着陸装置に対して１つの車輪のみが駆動されるため、第三の実施形態の例におけるモーターのトルク比は、第一および第二の実施形態の例に用いられているモーターの約２倍になる。

図１７〜図２２に示す第三の実施形態の例では、ローラーの同軸リングは環状リング３５の各側面で対称に（すなわち、同位相に）配置される。一方、図２３に示すように、複数の一連のローラーを、異なる位相で配置してもよい。第一の一連のローラー３６Ａは、第二の一連のローラー３６Ｂに対して、環状リング３５の回転軸周りの角回転によってオフセットされる。オフセット角ｐ２は、ローラーのピッチｐ１の任意の分数とでき、図２３に示す例においては、オフセット角ｐ２はピッチｐ１の半分である。当然、同軸の一連のローラーの位相が異なれば、同軸スプロケット８０Ａ、８０Ｂの位相も異なる。位相の異なる一連のローラーは、スプロケットに対するかみ合い嵌合を向上させ、振動を低減し、ローラーギア３４とスプロケット６０の摩耗特性を改善する。万が一ローラーが故障した場合でも、位相の異なるローラーは故障に対して耐性を備える。

図１３に示す構成と同様に、第三の実施形態における被動ギア２０は、ゴム製のブッシュ等のフレキシブルな接続部を介して車輪に固定され、車輪の変形荷重から分離される。

第三の実施形態の例において、着陸装置は２つの車輪を備え、そのうちの一方のみが駆動され、航空機の被動車輪は、２つの着陸装置の、航空機の中心線に対して外側にある車輪となる。または、内側にある車輪が駆動されてもよい。可能性としては当然あり得ることではあるが、１つの内側にある車輪と１つの外側にある車輪が駆動されることはほとんどない。外側の車輪のみが、または、内側の車輪のみが駆動される場合、駆動システムは、コスト面での考慮が必要である。部品の共通性を最大限にするために、駆動システム５０はアクチュエータ５８用の取付金具を遊星ギアボックスの両側面に備えることができ、さらに、エンドストップ９４も両側面に設けてもよい。これらの少しの改良によって、駆動システム５０は航空機の両側に対して利用することができる。この目的のためには、平行軸ギアボックスよりも遊星ギアボックスを用いる方が好ましい。

第一のスプロケットおよび／または第二のスプロケットの複数の同軸スプロケットは、それぞれが径方向に伸長する歯を備えた個別のスプロケットホイールであり、スプロケットホイールは隣接して、共通の回転軸に取付けることができる。もしくは、第一のスプロケットおよび／または第二のスプロケットの複数の同軸スプロケットは、径方向に伸長する歯の列を複数隣接して有する単一のスプロケットホイールであり、各歯列は溝により分離される。

第一から第三の実施形態において前述したように、駆動システムのモーターは着陸装置の回転構造に枢動可能に取り付けられ、（１または複数の）駆動ピニオンに嵌合するが、一方、代替実施形態においては、モーターは、脚部の下側伸縮部１２ｂ(スライダ)のような、着陸装置の構造のばねのついていない部品に対して固定してもよい。モーターは第一の平歯車を駆動する。第一の平歯車は回転軸を有し、また着陸装置の構造に対して固定され、第一の平歯車の回転軸から一定の距離で比較的小さな角度にわたり円弧に沿って移動可能な回転軸を備えた第二の平歯車とかみ合い嵌合する。前述の第一のスプロケットなどの駆動ピニオンは、第二の平歯車と同軸である。モーターの回転によって、駆動ピニオンが、被動ギアと噛み合い嵌合する第一の形態と、被動ギアと噛み合うことができない第二の形態の間で円弧に沿って移動する。第一の平歯車は、遊星ギアボックスを介してモーターによって駆動されてもよく、この場合、第一の平歯車、遊星ギアボックス、およびモーターの中心は同軸上に整列する。平歯車は密閉されてもよい。前述したものと同様に、第一のピニオンと被動ギアの一方は、一または複数の同軸スプロケットを含んでもよく、他方は、一または複数のローラーの同軸リングを含んでもよい。

本発明は、１つまたは複数の望ましい実施形態を参照して前述したが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更または修正をされるものと了解される。

Claims (16)

1. 航空機の着陸装置の車輪を回転する駆動システムであって、
   第一の駆動経路を介して第一の駆動ピニオンを回転させるように動作可能なモーターと、
   前記車輪に固定するように設けられる被動ギアと、
   を含み、
   前記駆動システムは、前記第一の駆動ピニオンが前記被動ギアに噛み合うことができ、前記モーターによって前記第一の駆動経路を介して前記被動ギアを駆動可能な第一の形態をとることができ、
   前記第一の駆動ピニオンと前記被動ギアの一方は、第一のスプロケットを備え、他方は、複数列に配置され各列が環状をなす一連のローラーを備え、
   各ローラーが、前記第一の駆動ピニオンまたは被動ギアの回転軸から一定の距離にあるローラー軸周りにそれぞれ回転可能であることを特徴とする駆動システム。
2. 前記一連のローラーのそれぞれがピンの周りに回転可能であり、前記ピンはそれぞれ環状支持部材に固定されることを特徴とする請求項１記載の駆動システム。
3. ローラーの前記列のうちの２つは、前記環状支持部材の両側に１列ずつ配置されることを特徴とする請求項２に記載の駆動システム。
4. さらに２つの環状リングを備え、ローラーの前記列は、前記環状支持部材と各環状リングの間に伸長するように配置されることを特徴とする請求項３に記載の駆動システム。
5. 前記第一の形態において、歯の列が、ローラーの列とそれぞれ噛み合うことができることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駆動システム。
6. 前記第一の駆動ピニオンは前記第一のスプロケットを備え、前記被動ギアは前記一連のローラーを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の駆動システム。
7. 隣接したローラーの列は、同位相であるか、前記ローラーのピッチの分数だけ異なる位相であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動システム。
8. 前記駆動システムは、前記第一の形態と、前記第一の駆動ピニオンが前記被動ギアに噛み合うことができない第三の形態と、の間で切り替え可能であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の駆動システム。
9. 第二の駆動ピニオンを含み、
   前記モーターは、第二の駆動経路を介して前記第二の駆動ピニオンを回転させるように動作可能であり、
   前記駆動システムは、
   前記第一の形態と、前記第二の駆動ピニオンが前記被動ギアに噛み合うことができ、前記モーターが前記第二の駆動経路を介して前記被動ギアを駆動可能な第二の形態と、の間で切り替え可能であり、
   前記第二の駆動ピニオンと前記被動ギアの一方は、第二のスプロケットを備え、他方は、前記一連のローラーを備え、
   前記第一の駆動経路のギア比は、前記第二の駆動経路よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の駆動システム。
10. 前記第二の駆動ピニオンは前記第二のスプロケットを備え、前記被動ギアは前記一連のローラーを備えることを特徴とする請求項９記載の駆動システム。
11. 前記第一、第二の形態、および前記第一、第二の駆動ピニオンがいずれも前記被動ギアに噛み合うことができない第三の形態の間で切り替え可能であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の駆動システム。
12. 前記第一、第二の駆動ピニオンは、前記被動ギアに対して移動可能であり、
    前記第一、第二の駆動ピニオンは、双方が同時に前記被動ギアに噛み合うことができないことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の駆動システム。
13. 前記第一、第二の形態の間で前記駆動システムを動かすように構成されたアクチュエータを含むことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の駆動システム。
14. 前記駆動システムは、着陸装置の車軸に剛結合されたブラケット、着陸装置の主部品、または着陸装置のスライダによって支持されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の駆動システム。
15. 車輪と、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の駆動システムと、
    を備え、
    前記駆動システムの前記被動ギアが前記車輪に固定されていることを特徴とする航空機の着陸装置。
16. 前記航空機の地上走行および／または着陸前の前記車輪のスピンアップのために、前記車輪が駆動可能であることを特徴とする請求項１５に記載の航空機の着陸装置。