JP6033083B2 - 航空機の着陸装置 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の着陸装置であって、衝撃を吸収するための主脚を有し、前記主脚は、航空機に取り付けるバネ入り部と、スライダ及び少なくとも１つの車輪を担持する車軸とを備えた非バネ入り部とを含む、航空機着陸装置に関する。特に、本発明は、航空機が地上にある間に車輪を回転させるための駆動部に関する。さらに、本発明は、着陸装置を動作させる方法に関する。

大部分の航空機は、自らの主エンジンによる推進力を使って地上走行する。地上走行速度は比較的低速であるので、エンジンは低い出力で駆動しなくてはならない。このことは、このような低い前進速度では推進効率が低くなるので、比較的大量の燃料が消費されることを意味する。このことは、空港周辺の局所的な大気汚染と騒音公害の増大につながる。エンジンを低出力で駆動するときであっても、過度な地上走行速度にならないようにするために、車輪にブレーキをかけることが概して必要であり、このことにより、特に、ブレーキは離陸前に冷たくなる傾向があるので、ブレーキの磨耗の程度が激しくなる。また、民間航空機は、主エンジンを用いて後進させることは許されていない点にも留意すべきである。

近年では、航空機が地上にある間、車輪を駆動させるための、いくつかの自律地上走行システムが提案されている。自律地上走行システムのいずれの利点も、地上走行システムの余計な質量を伴って飛行する航空機の航空業者にとっては燃料費を考慮しなくてはならない。このことは、装備されるシステムの質量を絶対的に小さくすることが唯一現実的な解決方法である、ということを意味する。近年の自律地上走行システムへの関心は、駆動モータを着陸装置の車輪軸に装備することに集中してきた。こうした提案のシステムには、いくつかの潜在的な欠点がある。

ブレーキは航空機の主着陸装置の車輪内に装備されるから、その部位が非常に密集するので、駆動モータを主着陸装置の車輪軸に装備するのが困難である。したがって、提案されているこれらのシステムの開発は、概して前脚着陸装置に限られてきた。前脚着陸装置には、地上走行運転中に垂直荷重が少し（航空機の重量の約５％）しかかからないので、車輪を駆動するときの車輪と走行面との間の静止摩擦問題を招くことになる。これは、特に、航空機の重心が後部寄りにあるときや、地表が濡れていたり凍結していたりして滑りやすいときに該当する。

大部分の着陸装置は、航空機に取り付けるバネ入り部と、車輪を担持する非バネ入り部とを備えた、衝撃吸収主脚を有している。車輪軸（すなわち、着陸装置の非バネ入り部）に取り付けられるいかなる駆動システムも、着陸装置の非バネ入り部の質量を増加させる。着陸装置の非バネ入り部の質量の増加は、着陸装置及び航空機の構造にとって高い荷重を誘発するので、動的応答の観点から好ましくない。これらの荷重の増加を支持するためには、着陸装置及び／または航空機の構造を著しく強化する必要がある。さらに、着陸装置の非バネ入り構成要素は、バネ入り部分と比べて極めて高い振動荷重と加速度荷重とを受ける。たとえば、バネ入り部の加速度は約３．５Ｇから５Ｇであり、一方で非バネ入り部の加速度は約５０Ｇから６０Ｇである。よって、非バネ入り部に固定して取り付けられる駆動システムは、きわめて堅牢であることが求められる。これは、質量の最適化解決法にはなりそうもない。

さらに、車輪軸と同軸に設けられるいかなる駆動システムも、取り外しが容易ではない。このことはメンテナンスの目的上重要視されるが、それだけでなく、地上走行がほとんどの時間を占めるような短距離範囲での航空機運用にとっては、自律地上走行システムは軽量でなければ利点が見出せないということを研究により確かめた。それゆえ、航空機を長距離運用する場合でも経済性を最適化できるようにするためには、自律地上走行システム装置の大部分を迅速に航空機に装着、または取り外しできることが望ましい。これは、車輪軸と同軸に据え付けられる駆動システムにとっては一般に不可能である。

米国特許３，７６２，６７０号公報

特許文献１には、航空機が地上にある間に車輪を駆動するために、着陸装置の車輪のタイヤ周辺と摩擦駆動係合するように配置された一対のドラム部材を備えた、着陸装置の車輪駆動システムが開示されている。このドラム部材は、回転軸上に取付けられ、この回転軸にギア機構を介してモータが接続される。これらの部分の重量のほとんどは、着陸装置の主脚のバネ入り部で支持される。この文献では、従来の車軸が取り付けられる車輪駆動システムの幾つかの欠点に対処しているものの、航空機を動かすのに必要なタイヤのローラー圧力は、タイヤの表面が容認できないほどに高いダメージを受けるとみなされる。これに加えて、ドラム部材を担持する軸は、屈曲するような高い荷重がかかるため、大型化する必要があるか、さもなければ金属疲労することになる。よって、このような設計も、実用化に必要な質量の最適化解決法にはなりそうもない。

本発明の第１の態様にて提供される航空機着陸装置は、航空機に取り付けるバネ入り部と、スライダ及び少なくとも１つの車輪を担持する車軸を含む非バネ入り部とを有し、車輪は歯付きリングギアを有する、衝撃吸収主脚と、当該主脚の前記バネ入り部または前記非バネ入り部の外部に取り付けられ、少なくとも１つのモータと車輪の歯付きリングギアに噛み合う駆動ピニオンとを有する、伝動装置と、当該伝動装置を持ち上げて歯付きリングギアと駆動係合させたり、当該駆動係合を解除したりし、かつ地上走行運転中に前記衝撃吸収主脚が撓むので、駆動係合を維持するアクチュエータとを有する。

本発明の別の態様では、第１の態様における航空機着陸装置の動作方法が提供され、この動作方法は、モータに動力を供給して車輪を回転させるステップと、衝撃吸収主脚が地上走行運転中に撓むので、歯付きリングを介して伝動装置を車輪に係合させるステップとを有する。

本発明は、航空機と着陸装置の基本構造（駆動車輪を有さない従来の着陸装置を備えた航空機）に与える影響が少ない、質量最適化解決方法の可能性を提供し得るという点で有利である。本発明の着陸装置は、伝動装置も外部に取り付けるので、従来の着陸装置をほとんど変更せずにすむ。車輪の歯付きリングと噛み合い係合する駆動ピニオンを用いることで、車輪のタイヤを損傷することなく、確実な駆動係合が確保され、駆動トルクの伝達経路が最適化される。着陸時に車輪に非常に高い加速度がかかる場合には、アクチュエータを用いて伝動装置を車輪から離脱させる必要がある。地上荷重に応じて衝撃吸収主脚はいくらか撓むので、アクチュエータがこの動作中に駆動係合を維持できることが重要である。

好ましくは、伝動装置は、主脚に着脱自在に取り付ける。従って、伝動装置は、メンテナンスのために、及び／または、伝動装置を用いることが航空機の巡航にその重量ペナルティのために経済的でなくなるような長距離運用に航空機を用いる場合に取り外すことができる。

着陸装置は、さらに、主脚のバネ入り部または非バネ入り部に枢動可能に取り付けられる関節機構を有し、この関節機構は、アクチュエータに接続されて伝動装置を支持する。

関節機構の枢動軸は、前記主脚に対して傾くように構成することができる。これは、たとえば、伝動装置を支持する主脚の取付け位置に球面軸受けまたはフレキシブル軸受けを用いて達成することができる。これにより、タイヤの撓みや地表の凹凸に起因して車輪の回転軸が鉛直面に対しロールするので、駆動係合を確実に維持することができる。

歯付きリングと駆動ピニオンは、関連する整合追従子面を有する。これらの追従子の表面は、アクチュエータが駆動ピニオンを歯付きリングと噛み合い係合するように押し付けたときに一体となり、２つのギアの方向を互いに相対的に制御するように作用する。これも、駆動係合を維持できるようにするのに役立つ。

駆動ピニオンは、等速ジョイントを有してもよい。このことによっても、駆動係合は確実に維持される。

駆動ピニオンと歯付きリングは、密閉環境内に設けてもよい。これには、ギアの耐久寿命に影響を及ぼす周囲環境瓦礫などからの汚染に対して保護する。たとえば、ブラシタイプのシール、または、柔軟で、できればＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）タイプのランニングシールを用いることができる。

着陸装置は、少なくとも２つの駆動可能な車輪を有するとよい。その場合、車輪はそれぞれ歯付きリングギアを備え、伝動装置はそれぞれ歯付きリングの１つに噛み合う２つの駆動ピニオンを備えるとよい。伝動装置は、それぞれ駆動ピニオンの１つを駆動する２つのモータを有するとよい。代わりに、伝動装置はモータと駆動ピニオンとの間に接続される差動駆動手段を有してもよい。

歯付きリングは、車輪ハブの外径に配置することができる。歯付きリングは、ハブと一体化してもよいし、取り付けてもよい。

モータは、電動モータとすることができる。代わりに、油圧モータとし、たとえば、ラジアル・ピストン型のものとすることができる。

伝動装置は、歯付き駆動ベルトを有することができる。これにより、軽量かつ小型のギア手段が提供される。

歯付きリングは、好ましくは、駆動ピニオンより大きい直径を有し、ギア比を増大させるトルクを生成するとよい。こうして大径のハブを用いることで、質量の最適化解決法を達成できる。

伝動装置は主脚のバネ入り部の外部に取り付けることができ、アクチュエータは、地上走行運転中に主脚のバネ入り部及び非バネ入り部が互いに相対的に動くので、駆動ピニオンと歯付きリングとの駆動係合を維持するように適合させる。これは、着陸装置の非バネ入り部の質量が基本構造の着陸装置とほとんど代わらないので、特に有利である。

代わりに、伝動装置を主脚の非バネ入り部に取り付けることができる。たとえば、伝動装置は、スライダ及び／または車軸に取り付けることができる。ボギー付きの着陸装置の場合には、伝動装置を追加的にまたは代替的に、ボギーに取り付けることができる。着陸装置の非バネ入り部の質量は伝動装置を取り付けることで増加するが、伝動装置は、たとえば、適合する取付け手段を設けることにより、着陸装置の非バネ入り部が受ける高い振動と加速度から部分的に隔離することができる。

航空機に組み込む場合に、着陸装置は、伝動装置に動力を供給するとともに伝動装置の動作を制御するための動力供給制御システムとともに用いることができる。

第１の実施形態における着陸装置を示す図である。 伝動装置を示す図である。 図２の伝動装置の分解図を示す図である。 着陸装置に装備される伝道装置の部分分解図を、明確化のために一方のタイヤを省いた状態で示す図である。 第２の実施形態における伝動装置を示す図である。 着陸装置に装着された第３の実施形態における伝動装置を、明確化のために一方のタイヤを省いた状態で示す図である。 図６の伝動装置の分解図を示す図である。 第４の実施形態における伝動装置を示す図である。 第５の実施形態における伝動装置を示す図である。 第６の実施形態における着陸装置の背面図を模式的に示す図である。 第６の実施形態における着陸装置の側面を、伝動装置に係合させた状態で模式的に示す図である。 第６の実施形態における着陸装置の側面を、伝動装置を離脱させた状態で模式的に示す図である。 リングギアが径方向内向きの歯を有する、第６の実施形態の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態における着陸装置１を示す。着陸装置１は衝撃を吸収する伸縮自在の主脚２を有し、この主脚２は、上部の伸縮部２ａ（メイン・フィッティング）と下部の伸縮部２ｂ（スライダ）とを有する。上部の伸縮部２ａは、不図示の上端部にて航空機の残りの部分に取り付けられる。下部の伸縮部２ｂは、主脚２の両側に１つずつの一対の車輪を担持する車輪軸を支持する。車輪３ａ、３ｂは、主脚２に対し共通の車輪軸４の周りを回転するように取り付けられる。上部の伸縮部２ａは、主脚内側部の衝撃吸収コンポーネント上に配置され、それゆえ以下では、「バネ入り部」（sprung part）と称される。下部伸縮部２ｂは、衝撃吸収コンポーネントの下に配置され、それゆえ以下では、便宜的に、「非バネ入り部」（un-sprung part）と称する。

車輪３ａ、３ｂは、それぞれ、ハブ６ａ、６ｂにより支持されるタイヤ５ａ、５ｂを有する。歯付きリングギア７ａ、７ｂは、各ハブ６ａ、６ｂの外径に取り付けられる（図４も参照）。リングギア７ａ、７ｂの歯は、径方向外向きに向いている。着陸装置１は、さらに、主脚２におけるバネ入り部２ａの外側に取り付けられる伝動装置８を有する。伝動装置８は、関節機構９により支持される（図２参照）。関節機構９は、第１のアーム１０ａと第２のアーム１０ｂを有するエルボークランク１０を有する。エルボークランク１０のアーム１０ａ、１０ｂは、ヒンジ点１１の両側に鈍角で設けられる。ヒンジ点１１は、主脚２のバネ入り部２ａに取り付けられるクレビス形ブラケット１２に枢動可能に受け止められる。エルボークランク１０の第１のアーム１０ａは、その遠位端１３にて線形アクチュエータ１４の一端に枢動可能に接続される。アクチュエータ１４の他の端部は、ヒンジ点１１上の主脚２のバネ入り部２ａに取り付けられるクレビス形ブラケット１５に、枢動可能に受け止められる。

エルボークランク１０の第２のアーム１０ｂは伝動装置８を支持する。これを、図２、３を参照して詳細に説明する。第１の実施形態における伝動装置８は、対称に配置される２つの独立した動力伝達装置を有する。各動力伝達装置は、大径の駆動ギア１７に固定される、ラジアル・ピストン式の油圧モータ１６を有する。各モータ１６は、それぞれ同軸のスプライン１８上に受け止められるステータ部分を有し、同軸のスプライン１８はクランク１０によって支持される取付けブラケット１９の両側に配置される。従って、モータ１６のステータ部分は、取付けブラケット１９に対して回転するように固定され、一方で、モータ１６のロータ部分は、その大径ギア１７に固定される。大径ギア１７は、小径ギア２０と噛み合い係合する。小径ギア２０はピニオン軸２１に支持される。ピニオン軸２１は、クランク１０から延在しているラグ２２により軸受で支持される。各ピニオン軸２１には、それぞれの小径ギア２０と一緒に回転するように固定される駆動ピニオン２３及び駆動ピニオン追従子２４とが支持される。

図４は、タイヤ５ａを省いて歯付きリング７ａが露出した状態の、着陸装置１の部分分解図を示す。各歯付きリング７ａ、７ｂに近接して、それぞれ歯付きリング追従子２５がある。

次に、車輪３ａ、３ｂを駆動して回転させる伝動装置８の動作について、説明する。アクチュエータ１４は、伝動装置８の駆動ピニオン２３を上下させて歯付きリング７ａ、７ｂと噛合い係合させたり外したりするのに用いられる。アクチュエータ１４は、線形タイプのアクチュエータであり、従って、アクチュエータ１４の収縮は、アクチュエータ取付けブラケット１５とクランク１０の遠位端１３との距離を縮め、クランク１０をそのピボット点１１の周りに回動させ、これにより、図１に示すように、伝動装置８を反時計回りに円弧に沿って持ち上げる。アクチュエータ１４が収縮すると、駆動ピニオン２３は車輪ハブ６ａ、６ｂの歯付きリング７ａ、７ｂとの噛合い係合から外れて持ち上げられる。車輪３ａ、３ｂから伝動装置８を離脱させれば、着陸装置１を従来の離着陸のための態様で動作させることができる。重要なのは、伝動装置８を車輪３ａ、３ｂから離脱させる際には、伝動装置８を歯付きリング７ａ、７ｂから十分に離して持ち上げて、着陸時に、車輪３ａ、３ｂを担持している主脚２の非バネ入り部２ｂが、歯付きリング７ａ、７ｂが伝動装置８に衝撃を与えることなく、主脚２のバネ入り部２ａ内の十分な行程路に沿ってはまり込むようにすることである。

航空機が地上にあるときは、アクチュエータ１４を伸長させ、駆動ピニオン２３が歯付きリング７ａ、７ｂと噛合い係合するまで伝動装置８を時計回りに円弧に沿って動かすことができる。伝動装置８が車輪３ａ、３ｂと歯付きリング７ａ、７ｂを介して係合したら、モータ１６を付勢して、車輪３ａ、３ｂを軸４の周りに回転駆動させ、これにより、航空機も地上で走らせることができる。伝動装置８は、航空機の主エンジンを用いずに、車輪３ａ、３ｂに航空機を地上で走行させるのに十分な駆動トルクを与えることができる。２つの車輪３ａ、３ｂはそれぞれ独立した動力伝達装置を伝動装置８内に備えているので、車輪３ａ、３ｂは異なる速度で回転することができ、このことは、たとえば航空機が地上で方向転換するときに有利である。駆動ピニオン２３の直径は、歯付きリング７ａ、７ｂの直径よりはるかに小さく、これは、駆動モータ１６と歯付きリング７ａ、７ｂとのギア比を増大させる顕著なトルクを生成する。

駆動ピニオン２３と歯付きリング７ａ、７ｂとを確実に噛み合い係合させるには、アクチュエータ１４を伸長させて、伝動装置８を歯付きリング７ａ、７ｂに押し当てる。このことは、航空機が地上走行している間に、着陸装置１を介しての地上荷重によって衝撃吸収主脚２がいくらか撓んで、バネ入り部２ａ内で非バネ入り部２ｂを相対的に動かすことになるから、重要である。この相対的な動きは、おおよそ５０ｍｍ程度である。

駆動ピニオン２３の過度の磨耗を防ぎ、かつ、駆動ピニオン２３と歯付きリング７ａ、７ｂとの正確なアライメントを確保するために、追従機構が採用される。前述したように、伝動装置８は、各駆動ピニオン２３の直ぐ外側の各ピニオン軸２１に駆動ピニオン追従子２４を有する。駆動ピニオン追従子２４は、駆動ピニオン２３の外径より少しだけ大きい外径を有するとともに、駆動ピニオン追従子２４は、滑らかな外面を有する。駆動ピニオン追従子２４は、同じく滑らかな外面を有する歯付きリング追従子２５に向かって当接する。歯付きリング追従子２５は、歯付きリング７ａ、７ｂの外径より多少小さい直径を有し、歯付きリング７ａ、７ｂの直ぐ外側に配置される。駆動ピニオン２３が歯付きリング７ａ、７ｂと噛合い係合すると、駆動ピニオン追従子２４の滑らかな外面は、歯付きリング追従子２５の滑らかな外面と摺動係合し、駆動ピニオン追従子２４の内縁は、歯付きリング７ａ、７ｂの外縁に当接する。従って、追従子２４、２５は、駆動ピニオン２３と歯付きリング７ａ、７ｂとの横方向、及び半径方向の良好なアライメントを確保することができる。

タイヤ５ａ、５ｂの撓みは、地表面の局所的な凹凸とともに、車輪の回転軸４を、横垂直面内で傾かせる（すなわち、ロールさせる）。伝動装置８とリングギア７ａ、７ｂとの間の駆動係合は、このような比較的小さい角度に対する動き、たとえば、約±１２度以内の動きには反応しにくい。追従子対２４、２５を用いた追従機構は、伝動装置８を軸４と一緒にロールさせることができる場合にだけ、このローリング動作に適応させることができる。関節機構９の取付け点１１は、伝動装置８が車輪軸４とともにロールすることができるように、取付けブラケット１２内における球面軸受け、またはフレキシブル軸受けにより受け止められる。関節機構９はアクチュエータ１４に接続されることにより、アクチュエータも主脚２上の取付けブラケット１５における球面軸受けまたはフレキシブル軸受けに取り付けられる。

球面軸受けは、追従機構と相俟って一緒に作動して、伝動装置８をアクチュエータ１４により歯付きリング７ａ、７ｂ上に押し当てる際に、車輪３ａ、３ｂにかかる撓み荷重のもとで伝動装置８と車輪との確実な駆動結合を維持できるようにする。駆動ピニオン２３は、随意、駆動係合の維持に役立つ等速ジョイントを備えてもよい。

伝動装置８、関節機構９及びアクチュエータ１４は、取付けブラケット１２、１５により主脚２に取り付けられる。取付けブラケット１２、１５は、伝動装置８、関節機構９及びアクチュエータ１４を主脚２から取り外せるようにする解放機構を有する。これらの要素が取り外されると、着陸装置１の質量は、従来の着陸装置と同等となる。このことは、次の理由から有益である。航空機の地上での滞在時間が多くを占める短距離運用に航空機を用いる場合にのみ、車輪３ａ、３ｂの駆動に伝動装置８を用いるのが経済的であるが、長距離運用には、駆動コンポーネントを取り外すのがよい。

図には示していないが、駆動ピニオン２３と歯付きリング７ａ、７ｂは、その耐久寿命に影響を及ぼすような周辺の瓦礫類から保護するために、密閉された環境内に配置するのがよい。単純な密閉装置は、駆動ピニオン２３と歯付きリング７ａ、７ｂの対の周りに閉鎖シュラウドを一緒に形成するように、各駆動要素それぞれの周りに開放シュラウドを有する。シュラウドの２つの部分は、たとえば、ブラシタイプのシール、または、柔軟で、できればＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）タイプのランニングシールで封止することができる。他の封止装置の使用も可能である。

着陸装置１は、航空機を空港の搭乗ゲート周辺、及び地上走行運用で前進または後進させるのに用いることができる。従って、航空機は、空港の牽引車や航空機の主エンジンを用いることなく、地上で動かすことができる。航空機を地上で動かすのに航空機エンジンの使用をなくすか、または減らすことにより、騒音や汚染の低減、エンジン稼働時間の短縮、地上走行時にエンジンが瓦礫類を吸引したときの異物によるエンジン損傷の機会の低減、及び燃料燃焼の低減などといった幾つかの環境上または経済上の利点がある。それに加えて、空港の牽引車を依頼しなくて済むので、遅延を減らし、空港での安全性を向上させることができる。

伝動装置８のモータ１６及びアクチュエータ１４は航空機の既存のシステムに接続してもよいし、専用のシステムに接続してもよい。伝動装置８を車輪３ａ、３ｂと駆動係合させたり、これらを離脱させたりする動作は、航空機のコックピットからか、または地上の乗り物から遠隔的に制御するか、航空管制官がたとえばサテライトリンクを用いて制御することができる。

上述の第１の実施形態では、伝動装置８は一対の油圧モータ１６を備えていたが、これに代わって他の種々のタイプの伝動装置も着陸装置１に用いることができる。本発明の第２〜第５実施形態について、図５〜８を参照して説明するが、第１の実施形態と同様の部分には同様の符号が付される。

図５は、第２の実施形態における伝動装置３０を示す。この伝動装置３０は、図１に示した着陸装置１の伝動装置８の代わりに設けることができる。伝動装置３０は、伝動装置８と同じ駆動ピニオン２３と駆動ピニオン追従子２４を有する。よって、伝動装置３０は、第１の実施形態の伝動装置８と同様に動作することができる。伝動装置３０は、差動ドライブ３３に接続された大径ギア３２を駆動する単一の油圧モータ３１を有するという点で、伝動装置８と異なる。差動ドライブ３３の出力は、駆動ピニオン２３の一つと駆動ピニオン追従子２４の一つとをそれぞれ回転するように担持する独立したピニオン駆動軸３４、３５に接続される。

図６は、着陸装置１の伝動装置８の代わりに用いることができる、第３の実施形態の伝動装置を示す。図６では、タイヤ５ａは、明確化のために省いてある。伝動装置４０は、第１の実施形態の伝動装置８のものと同一の一対の駆動ピニオン２３と、これに対応する駆動ピニオン追従子２４とを有する。よって、伝動装置４０は伝動装置８と同様に用いられる。

ここで、伝動装置４０について、その分解図を示す図７を参照しつつ詳細に説明する。第１、第２の実施形態の伝動装置が一つ以上の油圧モータを備えるのに対し、伝動装置４０は一対の電動モータ４１を有する。各モータ４１は、第１減速段を形成すべく、大径の歯付きギア４３に軽量の歯付き駆動ベルト４４を介して接続される小径の歯付きギア４２に出力する。大径ギア４３は、ギア軸４５に取り付けられ、ギア軸４５は、駆動ピニオン２３と駆動ピニオン追従子２４を担持する駆動軸４７に出力する第２減速段４６を駆動する。電動モータは、高速運転するにつれてトルク及び出力密度がともに改善されるため、伝動装置４０に２つの減速段を設けて、航空機の地上運転にふさわしいレベルに速度を下げ、トルクを増大させることができる。第１減速段での比較的低いトルクとゆるやかな速度には、とりわけ軽量コンパクトな設計を可能にする歯付き駆動ベルト４４を用いるのが好適である。第２減速段４６は、ケーシング４８内の密閉された潤滑環境内で動作する。大径の歯付きリング７ａ、７ｂより比較的小さい駆動ピニオン２３は、伝動装置４０の質量最適化を損なうことなく、電動モータ４１の使用を可能にする最終減速段を提供する。図７に見て取れるように、伝動装置４０は、２つの駆動ピニオン２３を第１の実施形態の油圧式伝動装置８と同様に駆動する２つの独立した動力伝達装置を有する。

図８ａ、８ｂは、第４及び第５の実施形態における、さらに２つの代替的な伝動装置５０、６０をそれぞれ示す。伝動装置５０、６０は、着陸装置１の第１の実施形態での伝動装置８の代わりに、同じように用いることができる。伝動装置５０は簡易な一段減速ギア５２を駆動する一対の電動モータ５１を備える。モータ５１は、モータ４１と比べて遅い出力速度で動作するので、出力密度の点では幾分難がある。しかしながら、簡易なギア配置は比較的軽量である。伝動装置５０の全体的なサイズは伝動装置４０より幾分大きく、着陸装置によってはその適用が制限されるかもしれない。

伝動装置６０は、第３の実施形態のモータ４１と同様の電動モータ６１を有する。これらは、駆動ピニオン２３に出力する衛星ギアを含む二段のギア装置６２を駆動する。伝動装置６０は、伝動装置５０と比較してよりコンパクトな構成になるが、二段ギア装置６２により重量が増加する。

上述の実施形態では、伝動装置は、衝撃を吸収する主脚のバネ入り部に取り付けられる。図９は、伝動装置が車輪軸の外部に取り付けられる、第６実施形態の着陸装置１０１を示す。図９ａ）は、伝動装置を係合させた背面図、図９ｂ）は側面図、そして図９ｃ）は伝動装置を離脱させた側面図を示す。

着陸装置１０１は、上述の着陸装置１と共通の多くの特徴を共有しているので、以下では相違点についてのみ説明する。

着陸装置１０１は、上部伸縮部１０２ａ（メインフィッティング）と下部伸縮部１０２ｂ（スライダ）を、その間のトルクリンク１０２ｄと一緒に有する伸縮自在の衝撃吸収主脚１０２を備える。下部伸縮部１０２ｂは、主脚１０２の両側に１つずつの一対の車輪１０３（明確化のため車輪１０３ｂだけが図９に示される）を担持する車軸１０２ｃを支持する。車輪は、主脚１０２に対し共通の車輪軸１０４を中心として回転するように取り付けられる。

車輪１０３ｂは、ハブ１０６ｂに支持されるタイヤ１０５ｂを有する。もう１つの車輪（図示されない）も、同様の構造を有する。歯付きリングギア１０７ｂは、各車輪のハブ１０６ｂの外径に取り付けられる。リングギアの歯は、径方向外向きに向いている。

着陸装置１０１は、軸１０２ｃの外部に取り付けられる伝動装置１０８を有する。伝動装置１０８は、追加的に、または代替的に、スライダ、または着陸装置１０１の非バネ入り部１０２ｂの他の任意のコンポーネントに取り付けることができる。

図９に示す伝動装置１０８は、上述の第１〜第５の実施形態の伝動装置のいずれでもよい。伝動装置１０８の駆動ピニオン１２３の１つを図９に見ることができる。

伝動装置１０８は、軸１０２ｃから関節機構１０９により支持される。関節機構１０９は、支持ブラケット１１０、１１２、取付けブラケット１１９、及び線形アクチュエータ１１４を有する。支持ブラケット１１０は、軸１０２ｃから延伸してヒンジ点１１１を有する。取付けブラケット１１９は、ヒンジ点１１１に枢動可能に接続される。アクチュエータ１１４は、その一端が車軸１０２ｃから延在している支持ブラケット１１２に枢動可能に接続され、他端が取付けブラケット１１９の遠位端１１３に枢動可能に接続される。取付けブラケット１１９は、伝動装置１０８を支持する。

ここで、車輪を回転駆動させる伝動装置１０８の動作について説明する。アクチュエータ１１４は、伝動装置１０８の各駆動ピニオン１２３を上げたり、下げたりして、それぞれ歯付きリングギア１０７ｂと噛合い係合させたり噛合い係合を解除させたりするために用いられる。

アクチュエータ１１４は線形タイプのものであり、アクチュエータ１１４が伸長することで、支持ブラケット１１２と取付けブラケット１１９の遠位端１１３との距離が長くなり、これにより、取付けブラケット１１９がピボット点１１１を中心に回転して、伝動装置１０８は（図９ｃ）に示すように）反時計回りに円弧内で持ち上げられる。アクチュエータ１１４が伸長するとき、各駆動ピニオン１２３は車輪ハブ１０６ｂの歯付きリングギア１０７ｂとの噛合い係合が解除されて持ち上げられる。伝動装置１０８が車輪から離脱されることで、着陸装置１０１は従来の離着陸態様で動作することができる。

航空機が地上にある際には、アクチュエータ１１４を引込めることで、駆動ピニオン１２３が歯付きリングギア１０７ｂと噛合い係合するまで、伝動装置１０８を（図９ｂ）に示すように）時計回りに円弧内で動かすことができる。伝動装置１０８が歯付きリングギア１０７ｂを介して車輪と係合することで、伝動装置１０８のモータを付勢して、車輪１０３を軸１０４の周りに回転させるように駆動することができ、これにより航空機を地上で走らせることができる。伝動装置１０８は、航空機の主エンジンを用いることなく航空機を地上で走らせるように、十分な駆動トルクを車輪に供給することができる。２つの車輪１０３は、独立した動力伝達装置を伝動装置１０８に有するので、２つの車輪１０３は異なる速度で回転できる。このことは、たとえば航空機を地上で向きを変える（ステアリングする）際に有利である。駆動ピニオン１２３の直径は歯付きリング１０７ｂの直径よりはるかに小さく、これは、駆動モータと歯付きリング１０７ｂとの間の、ギア比を増大させる顕著なトルクを発生する。

駆動ピニオン１２３と歯付きリング１０７ｂとを確実に噛合い係合させるには、アクチュエータ１１４を引込めて伝動装置１０８を歯付きリング１０７ｂに押し当てる。このことは、航空機が地上走行している間の、着陸装置１０１を介しての地上荷重が、着陸装置の構造をいくらか撓ませるので、重要である。

上述した第１の実施形態と同様に、駆動ピニオン１２３の過度な磨耗を防止し、駆動ピニオン１２３と歯付きリング１０７ｂとの正確なアライメントを確保するために、追従機構が採用される。伝動装置１０８は、各駆動ピニオン１２３の直ぐ外側の各ピニオン軸に駆動ピニオン追従子を有する。この駆動ピニオン追従子は、第１乃至第５の実施形態につき前述した駆動ピニオン追従子２４と同じであり、同じように動作する。

タイヤの撓みも、地表面の局所的な凸凹と同様に、車輪の回転軸１０４を横垂直面内で傾かせる（すなわちロールさせる）。伝動装置１０８とリングギア１０７ｂとの間の駆動係合は、このような比較的小さい角度（たとえば、約±１２度以内）に対する動きには反応しにくい。追従機構は、伝動装置１０８を軸１０４と一緒にロールさせることができる場合にだけ、このローリング動作に適応させることができる。関節機構１０９のヒンジ点１１１は、伝動装置１０８が車輪軸１０４とともにロールできるように、支持ブラケット１１０及び／または取付けブラケット１１９における球面軸受けまたはフレキシブル軸受けにて受け止められる。関節機構１０９は、アクチュエータ１１４に接続されているので、アクチュエータの各端部も、支持ブラケット１１２及び取付けブラケット１１９における球面軸受けまたはフレキシブル軸受けにて受け止められる。

球面軸受けは、追従機構と相俟って一緒に作動して、伝動装置１０８をアクチュエータ１１４により歯付きリング１０７ｂに押し当てた際に、着陸装置の構造にかかる撓み荷重のもとで伝動装置１０８と車輪１０３との確実な駆動係合を維持できるようにする。駆動ピニオン１２３は、随意、駆動係合の維持に役立つ等速ジョイントを有してもよい。

伝動装置１０８とアクチュエータ１１４は、軸１０２ｃに取付けられ、そして、これらの取付け構造は、伝動装置１０８及びアクチュエータ１１４ｆを軸１０２ｃから取り外すことができる釈放機構を有してもよい。これらの構成要素が取り外されると、着陸装置１０１の質量は従来の着陸装置と同等になる。このことは、次の理由から有益である。航空機の地上での滞在時間が多くを占める短距離運用に航空機を用いるような場合にのみ、車輪１０３の駆動に伝動装置１０８を用いるのが経済的であるが、長距離運用には、駆動コンポーネントを取り外すのがよい。

図には示していないが、駆動ピニオン１２３と歯付きリング１０７ｂは、その耐久寿命に影響を及ぼす周辺の瓦礫類から保護するために、密閉環境内に配置するのがよい。単純な密閉装置は、駆動ピニオン１２３と歯付きリング１０７ｂの対の周りに閉鎖シュラウドを一緒に形成するように、各駆動要素それぞれの周りに開放シュラウドを有する。シュラウドの２つの部分は、たとえば、ブラシタイプのシール、または、柔軟で、できればＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）タイプのランニングシールで封止することができる。他の封止装置の使用も可能である。

着陸装置１０１、及び特にその伝動装置の使用は、上述の第１〜第５の実施形態において説明されるとおりである。

この第６の実施形態は、リングギアの歯が径方向内向きに向き、伝動装置のピニオンがリングギアの直径の内側からリングギアに係合するように持ち上げられるように変更することができる。図１０は、このように変更した第６の実施形態を示し、ここでは、同様の部位を指すために用いられた同様の符号に、プライム記号を付してある。図９と図１０の相違は、図１０ではリングギア１０７ａ’及び１０７ｂ’が径方向内向きの歯を有することと、アクチュエータの伸長（図１０には示されないが）が伝動装置１０８’の係合に対応し、アクチュエータの引込みが伝動装置１０８’の離脱に対応することである。このような変更は、伝動装置の空間的制約により、比較的大径の車輪ハブに限られる。

上述の実施形態では、着陸装置は２つの車輪を有するが、１つの車輪や、ボギーに多数の車輪対を有する着陸装置にも、本発明は適用可能である。着陸装置が多数の車輪を有する場合には、そのうちの１つ以上を駆動車輪とすることができる。

本発明は、前脚着陸装置または主脚着陸装置のどちらにも適用できるが、車輪と地面の間の高い静止摩擦力のために、主脚着陸装置に用いることが好ましい。

本発明を１つ以上の好適な実施形態につき説明したが、添付の請求項にて規定される本発明の範囲から逸脱しない範囲で、種々の変形や修正が可能である。

Claims (19)

1. 航空機着陸装置であって、
   航空機に取り付けるバネ入り部と、スライダ及び少なくとも１つの車輪を担持する車軸を含む非バネ入り部とを有し、前記車輪は歯付きリングギアを有する、衝撃吸収主脚と、
   前記主脚の前記バネ入り部または前記非バネ入り部の外部に取り付けられ、少なくとも１つのモータと前記車輪の前記歯付きリングギアに噛み合う駆動ピニオンとを有する、伝動装置と、
   前記伝動装置を持ち上げて前記歯付きリングギアと駆動係合させたり、当該駆動係合を解除したりし、かつ、地上走行運転中に前記衝撃吸収主脚が撓むので前記駆動係合を維持するためのアクチュエータと
   を有する航空機着陸装置。
2. 前記伝動装置は着脱自在に取り付けられる、請求項１に記載の航空機着陸装置。
3. 前記主脚の前記バネ入り部または前記非バネ入り部に回動可能に取り付けられる関節機構をさらに有し、当該関節機構は前記アクチュエータに接続されて前記伝動装置を支持する、請求項１または２に記載の航空機着陸装置。
4. 前記関節機構の枢動軸は、前記主脚に対して傾くように構成される、請求項３に記載の航空機着陸装置。
5. 前記歯付きリングギア及び前記駆動ピニオンは、関連する整合追従子面を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の航空機着陸装置。
6. 前記駆動ピニオンは、等速ジョイントを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の航空機着陸装置。
7. 前記駆動ピニオン及び歯付きリングは、環境的に密閉される、請求項１乃至６のいずれかに記載の航空機着陸装置。
8. 少なくとも２つの前記駆動可能な車輪を有し、
   前記車輪は、それぞれ歯付きリングギアを有するとともに、前記伝動装置は、それぞれ前記歯付きリングの１つに噛み合う２つの駆動ピニオンを有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の航空機着陸装置。
9. 前記伝動装置は、それぞれ前記駆動ピニオンの１つを駆動する２つのモータを有する、請求項８に記載の航空機着陸装置。
10. 前記伝動装置は、前記各モータと前記駆動ピニオンとの間に接続される差動駆動部を有する、請求項８に記載の航空機着陸装置。
11. 前記歯付きリングは、前記車輪ハブの外径に配置される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の航空機着陸装置。
12. 前記歯付きリングは、径方向内向きまたは外向きの歯を有する、請求項１乃至１１のいずれかに記載の航空機着陸装置。
13. 前記モータは、油圧または電動モータである、請求項１乃至１２のいずれかに記載の航空機着陸装置。
14. 前記伝動装置は歯付き駆動ベルトを有する、請求項１乃至１３のいずれかに記載の航空機着陸装置。
15. 前記歯付きリングは、前記駆動ピニオンより大きい直径を有し、ギア比を増大させるトルクを生成する、請求項１乃至１４のいずれかに記載の航空機着陸装置。
16. 前記伝動装置は、前記主脚の前記バネ入り部の外部に取り付けられ、
    前記アクチュエータは、前記地上走行運転中に前記主脚の前記バネ入り部及び非バネ入り部が互いに相対的に動くので、前記駆動ピニオンと前記歯付きリングとの前記駆動係合を維持するように適合される、請求項１乃至１５のいずれかに記載の航空機着陸装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の航空機着陸装置と、前記伝動装置に動力を供給するとともに前記伝動装置の動作を制御する動力供給制御システムとを有する航空機。
18. 前記モータに動力を供給して前記車輪を回転させるステップと、
    前記衝撃吸収主脚が地上走行運転中に撓むので、前記歯付きリングを介して前記伝動装置を前記車輪に係合させるステップと、
    を有する請求項１乃至１７のいずれかに記載の航空機の航空機着陸装置動作方法。
19. 前記伝動装置を前記車輪から離脱するステップをさらに有する、請求項１８に記載の航空機着陸装置の動作方法。

Images