JP4050885B2

JP4050885B2 - 航空機用車輪支持機構

Info

Publication number: JP4050885B2
Application number: JP2001268869A
Authority: JP
Inventors: 紘二 ▲吉▼岡
Original assignee: Aruze Corp
Current assignee: Universal Entertainment Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: US7051977B2; WO2003022680A1; CA2458607C; US20040195442A1; EP1424279A1; EP1424279A4; BR0212337A; CA2458607A1; WO2003022680A8; JP2003072693A; BR0212337B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機において車輪を支持する支持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、航空機における車輪の支持機構は、図９に示すように、着陸時の降下速度に基づく機体１の運動エネルギーを、例えばオレオ式緩衝装置のような上下動を緩衝する緩衝機構１１によって吸収するようになっている。これによれば、滑走路１２で発生した衝撃力ＦｇがＦｂに弱められて機体１に伝えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、航空機においては、着陸時の滑走路への進入速度が時速３００ｋｍ程度となる場合があり、車輪１３のタイヤには、着陸時に水平方向の大きな衝撃が加わる。この衝撃は、力学的には、加速衝撃と呼ばれる。このため、図９に示すように、着陸の瞬間に、車輪１３のタイヤから煙１４が上がってタイヤ表面が溶ける場合がある。溶けたタイヤ材料１５は滑走路１２上に付着する。
【０００４】
滑走路１２上に付着したタイヤ材料１５は、航空機運航の安全性を低下させる。即ち、
（１）タイヤ材料１５は、雨などによって濡れると、その上を通過する航空機の車輪をスリップさせる原因となる。
（２）時々、滑走路１２を閉鎖して、タイヤ材料１５の除去作業を行う必要があり、滑走路１２を閉鎖するため、運航スケジュールが過密となる。
【０００５】
また、タイヤ表面が溶けるため、パンクが発生し易くなる。パンクは、航空機運航の安全性を直接的に損なわせる。パンクが発生すると、滑走路が一時閉鎖されることがあり、この点からも、運航スケジュールが過密となり、航空機運航の安全性が低下する。
【０００６】
更に、超音速機が離陸の際に炎上して墜落するという悲惨な大事故が最近発生した。この事故の原因は、滑走路上に落ちていた金属片に、超音速機の車輪が高速で衝突し、タイヤが破裂し、破片が燃料タンク又はエンジンに衝突したことであると考えられている。従って、滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合でもタイヤが破裂するのを防止できる機構の開発が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、着陸時のタイヤに加わる衝撃を緩和でき、また、滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合の、タイヤに加わる衝撃を緩和できる、航空機用車輪支持機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、航空機において車輪を支持する支持機構において、機体に連結された支持部材の下端部にて車輪を回転自在に支持する懸架機構を備えており、懸架機構が、クランク軸構造体を備えており、クランク軸構造体が、支持部材の下端部にて回転自在に支持された水平支持軸と、車輪を回転自在に支持し且つ水平支持軸と平行な車軸と、水平支持軸及び車軸に対して直角に位置して水平支持軸の一端と車軸の一端とを連結し、且つ、車輪の半径より短い、アームと、からなっており、車軸が、水平支持軸回りに角変位可能であり、水平支持軸に対して垂直に下向きになったアームを介して鉛直下方に位置し、且つ、水平支持軸に対して垂直に上向きになったアームを介して鉛直上方に位置し得るようになっていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、懸架機構が、水平支持軸の回転作動を制御する制御手段を備えているものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、制御手段が、着陸前に、水平支持軸を回転させて車軸を水平支持軸の鉛直下方に移動させ、その姿勢で水平支持軸を拘束してクランク軸構造体を静止させ、着陸直前にその拘束を解除するようになっているものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、車輪を制動する制動機構を備えており、制動機構は、車輪の制動面を制動部材で押圧して制動するようになっており、制動部材は、リンク機構を介して、支持部材に連結されており、リンク機構は、クランク軸構造体と平行な位置関係を維持するよう構成されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の航空機用車輪支持機構を示す斜視図であり、図１は着陸前の状態を示し、図２は着陸後の状態を示す。図３は図１の状態の支持機構の縦断面図である。図４は支持機構の分解斜視図である。
【００１３】
本発明の支持機構は、支持部材２の下端部に、懸架機構３及び制動機構４を備えている。懸架機構３は、クランク軸構造体５を備え、更に、制御手段６を備えている。
【００１４】
支持部材２は、機体（図示せず）の下部から下方に延びている。支持部材２は、上下動を緩衝する緩衝機構、例えば、オレオ式緩衝装置２１、を内蔵している。オレオ式緩衝装置２１は、公知のものである。オレオ式緩衝装置２１では、図２に示すように、伸縮する際にコイルばね２１１によって弾性力が作用し、また、封入されたオイル２１２がオリフィス２１３を通過する際に減衰力が発生する。
【００１５】
懸架機構３のクランク軸構造体５は、支持部材２の下端部に転がり軸受３１を介して回転自在に支持された水平支持軸５１と、車輪１３を転がり軸受３２を介して回転自在に支持する車軸５２と、水平支持軸５１の一端と車軸５２の一端とを連結するアーム５３と、からなっている。アーム５３は、水平支持軸５１及び車軸５２に対して直角となっている。水平支持軸５１と車軸５２とは、アーム５３の反対側に位置している。図３では、転がり軸受３１としてローラーベアリングを用いており、転がり軸受３２として玉軸受を用いている。
【００１６】
制御手段６は、トルク発生器６１と制御部６２（図４）とからなっている。トルク発生器６１としては、例えば、モーター、発電機等を使用できる。トルク発生器６１は、水平支持軸５１の回転トルク及び回転角を制御するようになっている。制御部６２は、トルク発生器６１の作動を制御する。更に、トルク発生器６１と水平支持軸５１との間には、変速機（図示せず）が設けられている。
【００１７】
制動機構４は、ブレーキローター（制動面）をパッド（制動部材）で挟みつけることにより、車輪１３を制動する、ディスクブレーキ４１を備えている。パッドは、ブラケット４１１に内蔵されたキャリパに保持されている。ブラケット４１１は、車軸５２に転がり軸受３３を介して回転自在に支持されており、リンク機構４２を介して、支持部材２の突出部２２に連結されている。リンク機構４２は、リンク４２１の一端が突出部２２にピン４２３を介して回転自在に連結され、リンク４２１の他端がブラケット４１１の延長部４１２の先端にピン４２２を介して回転自在に連結され、クランク軸構造体５と平行な位置関係を維持するよう構成されている。なお、ここでは、リンク機構４２は、図４に示すように、２組の、リンク４２１及びピン４２２、４２３からなっている。
【００１８】
図１ないし図４に示すように、支持部材２は、アッパーチューブ２３とボトムチューブ２４を連結して構成されている。２５はストラット回転止アームである。
【００１９】
次に、上記構成の支持機構の作動について説明する。
着陸前になると、制御部６２からトルク発生器６１に信号が送られ、トルク発生器６１により水平支持軸５１の回転が制御されて、クランク軸構造体５が、車軸５２が水平支持軸５１の鉛直下方に位置した姿勢、即ち、図１の状態となり、クランク軸構造体５は、その状態で水平支持軸５１にブレーキがかけられることにより、拘束される。
【００２０】
次に、制御部６２は、高度センサーからの信号に基づいて、着陸直前の状態を判断する。着陸直前になると、制御部６２からトルク発生器６１に信号が送られ、トルク発生器６１によるブレーキが解除され、クランク軸構造体５の拘束が解かれる。
【００２１】
そして、図５に示すように、機体１が着陸を始める。着陸の際には、上記構成の支持機構は、次のように作動する。
図５の（ａ）は着陸直前状態の支持機構を示す。なお、飛行中には、車輪１３は、図２の状態で機体１内に格納されている。（ｂ）に示すように、点Ａにて車輪１３が滑走路１２に接すると、後方向に衝撃力ｆａが発生する。（ｂ）〜（ｆ）に示すように、この衝撃力によって、車輪１３は、車軸５２回りに回転を始めるとともに水平支持軸５１回りに回動して後上方へ角変位を始め、１８０度まで角変位する。この間、機体１の重量は、車輪１３に直接加わらない。ところで、車輪１３が滑走路１２にスリップ接触している際の摩擦仕事量Ｗは、スリップ接触する量Ｓと車輪１３に加わる荷重Ｍとの積となる。即ち、Ｗ＝Ｓ×Ｍ。しかるに、上記角変位の間、機体１の重量は車輪１３に直接加わらないので、荷重Ｍは極端に小さい。従って、摩擦仕事量Ｗは非常に小さいので、車輪１３のタイヤ１３１が発煙することは殆ど無い。
【００２２】
車輪１３が水平支持軸５１回りに１８０度角変位すると、オレオ式緩衝装置２１の作動が始まり、（ｆ）〜（ｉ）に示すように、機体１の降下エネルギーが緩衝装置２１により吸収され、衝撃力ｆｇがｆｂに弱められて機体１に伝わる。このとき、車輪１３には機体１の荷重が直接加わることになるが、車輪１３は既に滑走路１２に接触して回転しているので、車輪１３に対して後方向への衝撃は殆ど加わらない。従って、この間に、車輪１３のタイヤ１３１が発煙することは殆ど無い。なお、緩衝装置２１のストロークはオイルロックで止められる。
【００２３】
そして、着陸後は、車輪１３は、（ｉ）の状態、即ち、図２の状態で、滑走路１２上を滑走する。滑走中において、滑走路１２上に障害物がある場合には、上記構成の支持機構は、次のように作動する。
図６に示すように、車輪１３が図２の状態で滑走中に、滑走路１２上に凸部１２１がある場合において、車輪１３は、図７に示すように、凸部１２１に乗り上げる際に、水平支持軸５１回りに角変位して、矢印Ａのように後方向へ逃げる。これにより、車輪１３に加わる前方向からの衝撃が、後方向へ逃がされることにより、緩和される。また、車輪１３が後方向へ逃げることにより、車輪１３に対する衝撃の持続時間が長くなるので、瞬間的な衝撃力が弱くなる。従って、滑走中に、車輪１３が障害物に衝突しても、車輪１３に加わる衝撃は小さいものとなるので、タイヤ１３１の破裂が防止される。
【００２４】
また、車輪１３が水平支持軸５１回りに角変位する際、制動機構４のリンク機構４２は、次のように作動する。
図２において、リンク機構４２は、クランク軸構造体５と平行な位置関係を維持するよう構成されているので、車輪１３が水平支持軸５１回りに角変位すると、その際のクランク軸構造体５の作動状態と平行な位置関係を維持した作動を行う。そして、クランク軸構造体５が、図２に示すように、車軸５２が水平支持軸５１の鉛直上方に位置した状態となると、リンク機構４２は、ピン４２３がピン４２２の鉛直上方に位置した状態となる。従って、車輪１３が水平支持軸５１回りに角変位しても、制動機構４のディスクブレーキ４１は常に正常に作動する状態に維持される。
【００２５】
以上のように、上記構成の支持機構においては、次のような効果が発揮される。
（１）車輪１３が、支持部材２の下端部に、クランク軸構造体５を備えた懸架機構３により支持されており、着陸の際に、クランク軸構造体５が図５に示すように作動するので、車輪１３のタイヤ１３１が発煙するのを著しく抑制できる。
【００２６】
（２）滑走中、車輪１３が滑走路１２上の障害物（凸部１２１）に衝突しても、クランク軸構造体５が図７に示すように作動するので、車輪１３に対する衝撃を緩和でき、タイヤ１３１が破裂するのを防止できる。
【００２７】
（３）制御手段６によって、水平支持軸５１の回転作動を制御できるので、車輪１３の角変位中や滑走中において、水平支持軸５１の回転に負荷をかけることにより、水平支持軸５１を中心としたクランク軸構造体５の振動を抑制できる。
【００２８】
（４）着陸前において、クランク軸構造体５が制御手段６によって図１の状態に拘束されるので、クランク軸構造体５が強風によって振動するのを防止できる。
【００２９】
（５）リンク機構４２がクランク軸構造体５と平行な位置関係を維持するよう構成されているので、車輪１３が水平支持軸５１回りに角変位しても、制動機構４のディスクブレーキ４１を常に正常に作動する状態に維持できる。
【００３０】
（６）トルク発生器６１と水平支持軸５１との間に変速機を設けているので、変速機によって水平支持軸５１に加えるトルクを増大することができる。従って、トルク発生器６１を小型軽量化できる。
【００３１】
（７）クランク軸構造体５をカーボンファイバーで作製すれば、クランク軸構造体５を軽量化でき、しかも、クランク軸構造体５に基づく衝撃緩和作用を増大できる。
【００３２】
なお、上記構成のクランク軸構造体５は、模式的に示すと、図８の（ａ）に示す構造であるが、図８の（ｂ）又は（ｃ）に示す構造としてもよい。図８の（ｂ）では、水平支持軸５１の両側にアーム５３を介して車軸５２が位置している。図８の（ｃ）では、車軸５２の両側にアーム５３を介して水平支持軸５１が位置している。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、着陸の際に、クランク軸構造体が作動して、車輪が、車軸回りに回転を始めるとともに水平支持軸回りに後上方へ角変位するので、角変位している間は、機体の重量が車輪に直接加わらない。従って、角変位している間、即ち、クランク軸構造体が作動している間は、車輪のタイヤが発煙するのを著しく抑制できる。また、車軸が水平支持軸の鉛直上方に位置して角変位が終わると、車輪には機体の重量が直接加わることとなるが、その際、車輪は既に滑走路に接触して回転しているので、その時の車輪のスリップ量は小さい。従って、その際に車輪のタイヤが溶けるのを防止できる。即ち、請求項１記載の発明によれば、着陸の際に車輪のタイヤが溶けるのを防止できるので、溶けたタイヤ材料が滑走路上に付着するのを防止でき、また、タイヤが擦り減ることによるパンクの発生を防止できる。従って、航空機運航の安全性を向上できる。
【００３４】
また、滑走中に滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合でも、クランク軸構造体が作動して、車輪が水平支持軸回りに後方へ角変位して逃げるので、車輪に対する衝撃を緩和できる。従って、滑走中に障害物に車輪が衝突した場合におけるタイヤの破裂を防止でき、この点からも、航空機運航の安全性を向上できる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、制御手段により、クランク軸構造体の作動中に、水平支持軸の回転に負荷をかけることができるので、滑走の際に水平支持軸を中心としてクランク軸構造体が過度に振動するのを防止できる。従って、滑走を安定して行うことができる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、制御手段により、着陸前においてクランク軸構造体を拘束できるので、クランク軸構造体が強風によって振動するのを防止できる。従って、着陸前の安定した飛行を確保できる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、クランク軸構造体が作動して、車輪が水平支持軸回りに角変位しても、制動機構を常に正常に制動作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の航空機用車輪支持機構を示す斜視図であり、着陸前の状態を示す。
【図２】本発明の航空機用車輪支持機構を示す斜視図であり、着陸後の状態を示す。
【図３】図１の状態の支持機構の縦断面図である。
【図４】本発明の航空機用車輪支持機構の分解斜視図である。
【図５】本発明の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。
【図６】本発明の航空機用車輪支持機構の滑走中の通常状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の航空機用車輪支持機構の滑走中の障害物衝突状態を示す斜視図である。
【図８】クランク軸構造体の変形例を示す模式図である。
【図９】従来の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。
【符号の説明】
１機体
２支持部材
３懸架機構
４制動機構
４２リンク機構
５クランク軸構造体
５１水平支持軸
５２車軸
５３アーム
６制御手段

Claims

航空機において車輪を支持する支持機構において、
機体に連結された支持部材の下端部にて車輪を回転自在に支持する懸架機構を備えており、
懸架機構が、クランク軸構造体を備えており、
クランク軸構造体が、支持部材の下端部にて回転自在に支持された水平支持軸と、車輪を回転自在に支持し且つ水平支持軸と平行な車軸と、水平支持軸及び車軸に対して直角に位置して水平支持軸の一端と車軸の一端とを連結し、且つ、車輪の半径より短い、アームと、からなっており、
車軸が、水平支持軸回りに角変位可能であり、水平支持軸に対して垂直に下向きになったアームを介して鉛直下方に位置し、且つ、水平支持軸に対して垂直に上向きになったアームを介して鉛直上方に位置し得るようになっていることを特徴とする航空機用車輪支持機構。
懸架機構が、水平支持軸の回転作動を制御する制御手段を備えている、請求項１記載の航空機用車輪支持機構。
制御手段が、着陸前に、水平支持軸を回転させて車軸を水平支持軸の鉛直下方に移動させ、その姿勢で水平支持軸を拘束してクランク軸構造体を静止させ、着陸直前にその拘束を解除するようになっている、請求項２記載の航空機用車輪支持機構。
車輪を制動する制動機構を備えており、
制動機構は、車輪の制動面を制動部材で押圧して制動するようになっており、制動部材は、リンク機構を介して、支持部材に連結されており、リンク機構は、クランク軸構造体と平行な位置関係を維持するよう構成されている、請求項１記載の航空機用車輪支持機構。