Приводная система шасси (варианты)
Изобретение относится к приводным системам для вращения одного или нескольких колес шасси летательного аппарата при рулении на земле и/или для раскручивания колес шасси перед посадкой. Приводная система для вращения колеса содержит электромотор, выполненный с возможностью вращения первой ведущей шестерни посредством первой передачи, и ведомое колесо, выполненное с возможностью крепления к колесу. При этом приводная система имеет первый режим, в котором первая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством первой передачи. Причем или первая ведущая шестерня, или ведомое колесо выполнены в виде первой звездочки, а другая первая ведущая шестерня или другое ведомое колесо содержат ряд расположенных по кольцу роликов, каждый из которых выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси. Причем каждый ролик из ряда установлен с возможностью вращения вокруг штифта. Приводная система выполнена с возможностью переключения из первого режима в третий режим, в котором первая ведущая шестерня не входит в зацепление с ведомым колесом. Достигается повышение надежности и устойчивости к деформации колеса и отклонению осей между ведущим и ведомым колесами. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 25 ил.
Область техники
Изобретение относится к приводным системам, предназначенным для вращения одного или нескольких колес шасси летательного аппарата при рулении на земле и/или при раскручивании колес перед посадкой.
Уровень техники
Летательным аппаратам необходимо производить руление на земле для перемещения между различными участками аэродрома. Например, для руления между взлетно-посадочной полосой и местом (например, воротами терминала), в котором будет производиться посадка на борт или высадка пассажиров. Как правило, такое руление осуществляется с помощью тяги от двигателей летательного аппарата для его перемещения вперед так, чтобы при этом вращались колеса стойки шасси. Поскольку скорость руления обязательно должна быть сравнительно низкой, двигатели должны работать с очень низкой тягой. На низкой тяге коэффициент полезного действия является низким, и происходит высокий расход топлива. Это приводит к повышенному уровню локального загрязнения атмосферы вокруг аэропортов и повышенному шуму. Кроме того, даже при работе двигателей на низкой тяге, как правило, необходимо использовать колесные тормоза для ограничения скорости руления, что приводит к высокому износу тормозов.
Задних ход гражданских самолетов, например, от ворот терминала, с помощью основных двигателей запрещен. При необходимости реверсирования или в других ситуациях, когда руление с помощью тяги основных двигателей невозможно, для перемещения самолета используются тягачи. Этот процесс является трудоемким и дорогостоящим.
Таким образом, существует необходимость в приводной системе для колес шасси летательного аппарата во время руления на земле. Также желательно использовать такую приводную систему для предварительного раскручивания колес перед посадкой, чтобы колеса уже вращались с начальной скоростью посадки или приблизительно равной ей. Предварительное раскручивание колес перед посадкой обеспечивает уменьшение износа протектора колес при посадке, а также снижение нагрузок, действующих на стойки шасси самолета при посадке.
В последние годы были предложены несколько автономных систем руления как для привода колес шасси при рулении на земле, так и для раскручивания колес перед посадкой. Примером таких систем является система, раскрытая в патентном документе US 2006/0065779. В этой системе колесо передней опоры шасси имеет привод, и имеется муфта для переключения из режима свободного вращения колеса в режим привода колеса электромотором. Указанная муфта может также использоваться для предварительной раскрутки колеса электромотором перед посадкой.
Подобные системы, как правило, предназначены только для передней стойки шасси, поскольку они занимают слишком много для встраивания в основную стойку шасси, в которой большое пространство вблизи колес занимают тормозные системы. Однако на переднюю стойку шасси приходится лишь небольшая часть вертикальных нагрузок, приходящихся на шасси самолета в целом при рулении по аэродрому (приблизительно 5% массы летательного аппарата). Таким образом, сила сцепления между приводным колесом передней стойки шасси и покрытием аэродрома может быть недостаточной для надежного руления самолета на земле. Особое беспокойство вызывает ситуация, когда центр тяжести летательного аппарата расположен в предельно задней точке, а поверхность земли является скользкой.
Система, не ограничивающаяся передней стойкой шасси, описана в патентном документе WO 2011/023505. В известной системе используется привод для перемещения ведущей шестерни и ввода ее в зацепление и вывода из зацепления с кольцевой ведомой шестерней на колесе. Применение данной системы ограничено рулением на земле.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является приводная система, содержащая электромотор, выполненный с возможностью вращения первой ведущей шестерни посредством первой передачи, и ведомое колесо, выполненное с возможностью крепления к колесу, при этом приводная система имеет первый режим, в котором первая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством первой передачи; причем или первая ведущая шестерня, или ведомое колесо выполнены в виде первой звездочки, а другая первая ведущая шестерня или другое ведомое колесо содержат ряд расположенных по кольцу роликов, каждый из которых выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси, расположенной на фиксированном расстоянии от оси вращения первой ведущей шестерни или ведомого колеса, соответственно.
Основным преимуществом соединения электромотора с колесом посредством звездочки и ряда расположенных по кольцу роликов является то, что такой механизм высоконадежен и устойчив к загрязнению окружающей средой. Таким образом, подобную систему привода можно не заключать в корпус для предотвращения попадания в нее мусора и загрязняющих частиц. Напротив, система по WO 2011/023505, в которой используются входящие в зацепление зубчатые колеса, должна быть соответствующим образом защищена от попадания загрязняющих частиц, и необходимый для этого защитный корпус увеличивает вес такой системы, повышает затраты на ее изготовление, а также затрудняет профилактический осмотр.
Еще одним преимуществом соединения типа звездочка-ролик является то, что такое соединение более устойчиво к деформации колеса и отклонению осей между ведущим и ведомым колесами, чем устройства с зацепляющимися зубчатыми колесами. Колеса шасси при рулении подвергаются высоким нагрузкам и, соответственно, значительной деформации, и прикрепленная к колесу ведомая шестерня неизбежно будет деформироваться вследствие вышеупомянутой деформации колеса. Входящие в зацепление зубчатые колеса не выдерживают подобной деформации, и может потребоваться изолирование типового зубчатого венца от колеса посредством подшипника, какого-либо упругого соединительного устройства, или аналогичного средства. Используемое в изобретении соединение типа звездочка-ролик является устойчивым к деформации колеса и не требует подобных изменений.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ряд роликов может быть выполнен в виде роликового колеса. Таким образом, каждый ролик из этого ряда может вращаться вокруг штифта, а штифты могут быть установлены на кольцевом опорном элементе или между двумя кольцевыми опорными элементами. Преимущество такой конструкции заключается в ее легкости и высокой прочности. Основным видом отказа роликов является разрушение штифтов при сдвиге; при установке каждого ролика непосредственно на соответствующий штифт без каких-либо промежуточных вкладышей или втулок можно максимально увеличить диаметр штифта, обеспечивая тем самым его максимальную прочность на сдвиг.
В других вариантах осуществления изобретения ряд роликов может быть выполнен в виде роликовой цепи (также известной как соединительная цепь или соединительная роликовая цепь), проходящей вокруг внешней окружности опорного элемента или прикрепленной к ней. Такая конструкция может обеспечивать более низкие затраты на изготовление, чем конструкция с описанным выше роликовым колесом. Как правило, роликовые цепи устанавливают вокруг одной или нескольких звездочек, чтобы цепь могла перемещаться относительно этих звездочек. В конструкции с роликовой цепью, закрепленной на опорном элементе, роликовой цепи не требуется изгибаться (т.е. нет необходимости в перемещении соседних звеньев относительно друг друга), что обеспечивает меньший износ цепи. Это, в свою очередь, обеспечивает увеличение срока службы цепи и снижение эксплуатационных расходов. Кроме того, при этом уменьшена вероятность отделения роликовой цепи от опорного элемента в случае отказа. Однако небольшой риск отделения цепи от опорного элемента в случае отказа все же остается, что делает варианты выполнения приводной системы с роликовой цепью менее предпочтительными, чем варианты выполнения с роликовым колесом. В вариантах выполнения роликовой цепи первая звездочка предпочтительно выполнена в виде цевочного зубчатого колеса.
Предпочтительно диаметр ведомого колеса больше диаметра ведущей шестерни. Такая конструкция обеспечивает передаточное отношение с увеличением крутящего момента и эффективное использование пространства.
Предпочтительно, первая ведущая шестерня выполнена в виде первой звездочки, а ведомое колесо - в виде ряда роликов. Такая конструкция позволяет максимально увеличить количество роликов, следовательно, способствует уменьшению возможного износа каждого ролика и увеличению срока службы ведомого колеса. Кроме того, такая конструкция упрощает техобслуживание, поскольку вероятно, что износ звездочки будет происходить быстрее, чем износ ряда роликов, а заменить ведущую шестерню проще, чем заменить ведомое колесо.
Предпочтительно, приводная система выполнена с возможностью переключения из первого режима в третий режим, в котором первая ведущая шестерня не входит в зацепление с ведомым колесом. Таким образом, такую приводную систему можно применять для руления на земле, когда она работает в первом режиме, а для взлета, посадки или других операций, в которых требуется свободное вращение колеса, она работает в третьем режиме. Как вариант, между первой ведущей шестерней и электромотором может быть установлена муфта сцепления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения приводная система содержит вторую ведущую шестерню, а электромотор выполнен с возможностью вращения второй ведущей шестерни посредством второй передачи, причем приводная система выполнена с возможностью переключения из первого режима во второй режим, в котором вторая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения в движение ведомого колеса электромотором посредством второй передачи, причем либо вторая приводная шестерня, либо ведомое колесо выполнены в виде второй звездочки, а другая вторая ведущая шестерня либо ведомое колесо выполнены в виде ряда роликов. При этом передаточное отношение первой передачи больше, чем второй передачи.
Большее передаточное отношение первой передачи обеспечивает более низкую скорость вращения колеса при приведении в движении ведомого колеса в первом режиме, а более низкое передаточное отношение второй передачи обеспечивает более высокую скорость вращения колеса при приведении в движении ведомого колеса при работе во втором режиме. Таким образом, эти варианты дают возможность использования приводной системы на низкой скорости с высоким крутящим моментом для руления на земле, когда система работает в первом режиме, и на высокой скорости с низким крутящим моментом для раскручивания колес перед посадкой, когда система работает во втором режиме.
Предпочтительно, вторая ведущая шестерня выполнена в виде второй звездочки, а ведомое колесо выполнено в виде ряда роликов. Такая конструкция позволяет максимально увеличить количество роликов и, следовательно, обеспечить минимально возможный износ каждого ролика и увеличить срок службы ведомого колеса. Кроме того, такая конструкция упрощает техобслуживание, поскольку вероятно, что износ звездочки будет происходить быстрее, чем износ ряда роликов, а заменить ведущую шестерню проще, чем заменить ведомое колесо.
Предпочтительно, приводная система выполнена с возможностью переключения между первым режимом, вторым режимом и третьим режимом, в котором ни первая, ни вторая ведущие шестерни не входят в зацепление с ведомым колесом. Таким образом, такая приводная система может быть использована для руления на земле в первом режиме, для раскручивания колес перед посадкой во втором режиме, и для операций, во время которых требуется свободное вращение колес, например, при взлете, в третьем режиме.
Изобретение также относится к шасси летательного аппарата с колесом и описанной приводной системой, в которой ведомое колесо приводной системы закреплено на колесе.
Вторым объектом изобретения является приводная система для вращения колеса шасси летательного аппарата, содержащая электромотор, первую ведущую шестерню, выполненную с возможностью вращения электромотором посредством первой передачи, вторую ведущую шестерню, выполненную с возможность вращения электромотором посредством второй передачи, и ведомое колесо, выполненное с возможностью крепления на колесе, при этом приводная система выполнена с возможностью переключения между первым режимом, в котором первая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством первой передачи, и вторым режимом, в котором вторая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом, для приведения его в движение электромотором посредством второй передачи, причем передаточное отношение первой передачи больше передаточного отношения второй передачи.
Такая конструкция обеспечивает возможность использования одной приводной системы как для руления на земле, так и для раскручивания колес перед посадкой. Более высокое передаточное отношение первой передачи в первом режиме обеспечивает низкую скорость и высокий выходной крутящий момент, подходящий для руления на земле, а более низкое передаточное отношение второй передачи во втором режиме обеспечивает высокую скорость и низкий выходной крутящий момент, подходящий для раскручивания колеса шасси перед посадкой.
Предпочтительно, приводная система выполнена с возможностью переключения между первым режимом, вторым режимом и третьим режимом, в котором ни первая, ни вторая ведущие шестерни не входят в зацепление с ведомым колесом. Таким образом, третий режим может применяться в случае необходимости свободного вращения колеса шасси, например, при взлете летательного аппарата.
Для переключения между первым и вторым режимами первая и вторая ведущие шестерни выполнены с возможностью перемещения относительно ведомого колеса таким образом, чтобы первая и вторая ведущие шестерни одновременно не входили в зацепление с ведомым колесом. Для этого приводная система выполнена с возможностью поворота относительно точки, расположенной между осями вращения первой и второй ведущих шестерней, переключаясь между первым и вторым режимами, а при необходимости - и в третий режим.
Приводная система может включать в себя линейный привод (или роторный привод) смонтирован для ее перемещения между первым и вторым режимами, а при необходимости - и третьим режимом. Линейный привод может быть выполнен с возможностью управления по положению и/или по крутящему моменту. Управление по крутящему моменту (или по току) может быть использовано для обеспечения постоянного зацепления первой/второй ведущей шестерней с ведомым колесом в первом и втором режимах, а управление по положению может использоваться для обеспечения полного разъединения ведущих шестерен с ведомым колесом в третьем режиме.
Предпочтительно, первая и вторая ведущие шестерни выполнены в виде звездочек, а ведомое колесо - в виде ряда расположенных по окружности роликов, каждый из которых выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси, расположенной на фиксированном расстоянии от оси вращения ведомого колеса.
Преимуществом соединения типа звездочка-ролик является то, что такая конструкция более устойчива к деформации колеса, чем устройства с входящими в зацепление зубчатыми колесами. Колеса шасси при рулении на земле подвергаются высоким нагрузкам и, соответственно, значительной деформации, и закрепленное на колесе ведомое колесо неизбежно будет деформироваться вследствие вышеупомянутой деформации колеса. Входящие в зацепление зубчатые колеса не выдерживают подобной деформации, и может потребоваться изолирование обычного зубчатого венца от колеса с помощью подшипников, какого-либо упругого соединительного устройства, или аналогичных средств. Используемое в изобретении соединение типа звездочка-ролик является устойчивым к деформации колеса и не требует подобных изменений. Использование звездочки в качестве ведущей шестерни и ряда роликов в качестве ведомого колеса позволяет максимально увеличить количество роликов и, следовательно, обеспечить минимально возможный износ каждого ролика и увеличить срок службы ведомого колеса. Кроме того, такая конструкция упрощает техобслуживание, поскольку износ звездочки происходит быстрее, чем износ ряда роликов, а заменить ведущую шестерню проще, чем заменить ведомое колесо.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ряд роликов может быть выполнен в виде роликового колеса. Таким образом, каждый ролик из ряда может вращаться относительно штифта, а штифты могут быть жестко закреплены между двумя кольцевыми опорными элементами. Преимущество такой конструктивной схемы заключается в ее легкости и высокой прочности. Основной причиной отказа роликов является разрушение штифтов при сдвиге. Установкой каждого ролика непосредственно на соответствующий штифт без каких-либо промежуточных вкладышей или втулок можно максимально увеличить диаметр штифта, обеспечивая тем самым его максимальную прочность на сдвиг.
Изобретение также относится к шасси летательного аппарата с колесом и такой приводной системой, в которой ведомое колесо приводной системы закреплено на колесе.
Любые из описанных особенностей изобретения, присущих как первому, так и второму вариантам осуществления изобретения, могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинациях друг с другом и в других вариантах осуществления изобретения.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана приводная система согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в изометрии;
на фиг. 2 - то же, вид сверху;
на фиг. 3 - то же, вид сбоку;
на фиг. 4 - отдельные компоненты приводной системы, показанной на фиг. 1, вид в изометрии;
на фиг. 5 - другие отдельные компоненты приводной системы, показанной на фиг. 1, вид в изометрии;
на фиг. 6 - отдельные компоненты приводной системы, показанной на фиг. 1, вид
сбоку;
на фиг. 7А-7С - отдельные компоненты приводной системы, показанной на фиг. 1, в режиме руления на земле (А), в нейтральном положении (С) и в режиме раскручивания (В), виды сбоку;
на фиг. 8А и 8B - варианты выполнения ведомого колеса приводной системы, показанной на фиг. 1, виды в изометрии;
на фиг. 9 - приводная система согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в изометрии (для ясности некоторые элементы не показаны);
на фиг. 10 - приводная система, показанная на фиг. 9, вид в изометрии;
на фиг. 11 - приводная система, показанная на фиг. 9, другой вид в изометрии;
на фиг. 12 - фрагмент приводной системы, показанной на фиг. 9, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 13 - ведущие шестерни и ведомое колесо в альтернативном выполнении, подходящие для использования в приводных системах как по первому, так и второму вариантах осуществления изобретения;
на фиг. 14А-14С - варианты выполнения ведущих шестерен для приводных систем по первому и второму вариантам осуществления изобретения, вид в изометрии;
на фиг. 15А-15С - варианты выполнения ведомых шестерней для приводных систем по первому и второму вариантам осуществления изобретения, вид в изометрии;
на фиг. 16А-16С схематично показаны различные варианты выполнения привода для приводных систем по первому и второму вариантам осуществления изобретения, виды сбоку.
Варианты осуществления изобретения
Первый вариант осуществления изобретения показан на фиг. 1-8. В представленном варианте стойка шасси имеет два колеса, однако изобретения может быть использовано и в стойке шасси с четырьмя и более колесами. В данном варианте показана основная стойка шасси (т.е. стойка шасси, прикрепленная к конструкции крыла самолета или фюзеляжа в области крыла), поскольку вес, воспринимаемый основной стойки шасси, обеспечивает наилучшее сцепление между колесами и поверхностью земли, обеспечивая надежное руление на земле. Однако приводная система согласно изобретению также может быть использована и для передней стойки шасси (т.е. для управляемой стойки шасси, располагающейся в носовой части фюзеляжа).
Шасси 10 содержит телескопическую амортизационную основную стойку 12, содержащую верхнюю телескопическую часть 12а (главный узел крепления) и нижнюю телескопическую часть 12b (скользящий элемент). Верхняя телескопическая часть 12а верхним концом (не показан) крепится к фюзеляжу или крылу (не показаны). Нижняя телескопическая часть 12b несет ось 14, на которой установлена пара колес 16, по одному с каждой стороны от основной стойки (для ясности на фиг. 1 и 2 показано только одно колесо 16). Колеса 16 вращаются относительно оси 14, обеспечивая перемещение летательного аппарата по земле, например, при посадке или рулении.
Каждое колесо 16 содержит шину 17, опирающуюся на барабан 18 (также называемый ободом). На барабане 18 закреплено ведомое колесо 20 с возможностью вращения совместно с колесом 16. Ведомое колесо 20 выполнено в виде роликового колеса 34, образованного двумя жесткими кольцами 35, соединенными между собой рядом расположенных по кругу роликов 36, образующих непрерывный ряд. Каждый ролик 36 установлен с возможностью вращения на штифте (не показаны). Штифты расположены между кольцами 35, обеспечивая их жесткое соединение. Одно из колец 35 содержит несколько соединительных выступов 37, обеспечивающих жесткое соединение кольца с барабаном 18.
На фиг. 7А-7С и 8B показан вариант выполнения ведомого колеса 20, в котором вокруг расширенного кольца 21 проходит роликовая цепь 30. Расширенное кольцо (или барабан) 21 жестко прикреплено к барабану 18 с помощью нескольких выступов 22, так что оно проходит от наружной окружности барабана 18 в сторону стойки 12. Роликовая цепь 30 закреплена вокруг наружной поверхности расширенного кольца 21, так что она образует вокруг кольца 21 непрерывный ряд. На фиг. 8B расширенное кольцо 21 и роликовая цепь 30 (также известная как соединительная цепь или соединительная роликовая цепь) показаны более подробно. Роликовая цепь 30 содержит множество соединенных друг с другом цепных элементов 31, каждый из которых содержит узел из двух роликов 32, установленных на параллельных осях. Каждый ролик 32 установлен с возможностью вращения относительно вкладыша (не показан), установленного на штифте (не показан). Каждый цепной элемент 31 шарнирно соединен со своим соседним элементом парой соединительных элементов 33, так что ролики 32 располагаются непрерывным рядом или последовательно, и каждый элемент 31 может поворачиваться относительно соседнего элемента. Разумеется, поскольку роликовая цепь 30 зафиксирована на расширенном кольце 21, цепные элементы 31 не поворачиваются относительно друг друга.
Общим для двух показанных возможных конструкций ведомого колеса 20 является то, что ролики 32, 36 могут вращаться вокруг собственной оси (не показана), которая расположена на фиксированном расстоянии от оси вращения колеса 16 (которая совпадает с осью вращения расширенного кольца 21 или кольца 35). Конструкция роликового колеса, показанная на фиг. 8А, может оказаться более предпочтительной, поскольку в ней можно использовать штифт большего диаметра для каждого ролика 36 роликовой колеса 34, чем для каждого ролика 32 цепи 30, так что прочность на сдвиг каждого узла ролик-штифт в роликовом колесе 34 может быть намного выше, чем в цепи 30. Это обусловлено тем, что в роликовом колесе 34 отсутствует необходимость в дополнительном вкладыше между штифтом и роликом 36, поскольку штифт сам выполняет функцию вкладыша.
Приводная система 50 содержит электромотор 52, который осуществляет вращение ведущего вала 54, который вращает первую 60 и вторую 62 выходные звездочки с помощью редуктора 70. Первая 60 и вторая 62 звездочки, каждая из которых выполнена в виде колеса с радиально выступающими зубьями, могут входить в зацепление с роликами 32 роликовой цепи 30 (или роликами 36 роликового колеса 34). Хотя на чертежах показаны элементы приводной системы 50 лишь для привода одного из колес 16, предполагается, что точно такие же элементы будут установлены и на другом колесе 16. То есть предполагается, что для каждого колеса 16 будет установлена отдельная приводная система 50. Для стойки шасси 10 с четырьмя и более колесами 16 приводная система 50 может быть установлена на каждом из колес 16 или же только для двух из них. В вариантах, согласно которым приводные системы 50 установлены только на двух колесах 16, может потребоваться установка дополнительных электромоторов (не показаны) для обеспечения раскручивания неприводных колес перед посадкой, а руление на земле будет осуществляться двумя приводными системами 50. В других вариантах осуществления изобретения может оказаться возможным применение лишь одного электромотора 52 совместно для двух приводных систем 50. Таким образом, электромотор 52 может быть установлен таким образом, что он будет вращать ведущий вал 54 каждой системы привода.
Приводная система 50 поддерживается кронштейном 56, жестко прикрепленным к оси 14 стойки шасси и шарнирно соединенным с электромотором 52 с возможностью поворота вокруг оси 57, которая, как правило, расположена между соответствующими осями вращения 61, 63 звездочек 60, 62 (фиг. 3). В качестве альтернативы, приводная система 50 может быть установлена на верхней телескопической части 12а (на главном узле крепления) или на нижней телескопической части 12b (скользящем элементе). Линейный привод 58, например, безредукторный электромеханический ролико-винтовой силовой привод с линейной характеристикой расположен между кронштейном 56 (на конце, ближнем к оси 14) и электромотором 52. Таким образом, линейное перемещение привода 58 преобразуется в поворот приводной системы 50. Поскольку ось 57 расположена между осями 61, 63 звездочек 60, 62, приводная система 50 может поворачиваться между положением, в котором только первая звездочка 60 находится в зацеплении с роликовой цепью 30 (фиг. 7А), и положением, в котором только вторая звездочка 62 находится в зацеплении с роликовой цепью 30 (фиг. 7С). В положении между этими двумя крайними положениями ни одна из звездочек 60, 62 не входит в зацепление с роликовой цепью 30 (фиг. 7B). Такая шарнирная конструкция не допускает возможность одновременного зацепления и первой, и второй звездочек 60, 62 с роликовой цепью 30.
Редуктор 70 содержит первое, второе и третье взаимодействующие зубчатые колеса 71, 72 и 73, соответственно. Первое зубчатое колесо 71 закреплено на ведущем валу 54 и вращается вместе с этим валом. Третье зубчатое колесо 73 соединено с первой звездочкой 60, а второе зубчатое колесо 72 соединено с первым 71 и третьим 73 зубчатыми колесами. Таким образом, первое, второе и третье зубчатые колеса образуют первую передачу между ведущим валом 54 и первой звездочкой 60. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения передаточное отношение первой передачи составляет 40:1. Ведущий вал 54 соединен непосредственно со второй звездочкой 62, образуя вторую передачу, которая обходит редуктор. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения передаточное отношение второй передачи составляет 5:1, т.е. намного ниже, чем первой передачи. Таким образом, приводная система 50 имеет три режима: режим низкой скорости с высоким крутящим моментом при рулении, когда электромотор 52 приводит в движение колеса 16 на первой передаче с помощью первой звездочки 60 (фиг. 7А); режим высокой скорости с низким крутящим моментом в режиме раскручивания колес, когда электромотор 52 приводит в движение колеса 16 на второй передаче с помощью второй звездочки 62 (фиг. 7С); и нейтральный режим (разъединенный), когда ни первая звездочка 60, ни вторая звездочка 62 не входят в зацепление с роликовой цепью (фиг. 7B). Режим руления подходит для разгона колеса 16 до скорости вращения 175 об/мин, что соответствует линейной скорости перемещения 20 узлов (37 км/ч) при рулении на земле, а режим раскручивания используется для разгона колеса 16 до скоростей вращения около 1400 об/мин, что соответствовало бы линейной скорости перемещения по земле 160 узлов (296,3 км/ч) перед касанием покрытия в момент приземления.
Электромотор 52, редуктор 70, а также первая и вторая звездочки 60, 62 установлены в корпусе для защиты компонентов от загрязняющих частиц окружающей среды и т.д., которые могут привести к возникновению неисправности.
В режиме руления линейный привод 58 (который может устанавливаться в исходное положение) может управлять крутящим моментом (или током), для прикладывания, по существу, постоянной нагрузки между первой звездочкой 60 и ведомым колесом 20, обеспечивая при этом определенную деформацию различных частей компонентов приводной системы 50 и, в то же время, предотвращая нежелательное разъединение. Управление линейным приводом 58 может производиться аналогично в режиме раскручивания, хотя нагрузки разъединения при раскручивании будут меньше, чем при рулении, что должно быть соответствующим образом учтено в логике регулирования. В нейтральном режиме управление линейным приводом 58 может осуществляться по положению с целью обеспечения нейтрального положения, в котором ни одна из звездочек не входит в зацепление с ведомым колесом 20. Привод 58 может включать в себя электромеханический тормоз (не показан) или другое аналогичное блокирующее устройство, служащее для фиксации исполнительного механизма 58 в нейтральном положении.
Второй вариант осуществления изобретения представлен на фиг. 9-12. Этот вариант аналогичен первому варианту (для удобства аналогичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций), с одним отличием в приводной системе 50. Во втором варианте устройство содержит только первую звездочку 60, и не содержит второй звездочки 62. Таким образом, имеется только одна звездочка 60, которая может входить в зацепление с ведомым колесом 20 для приведения в движение колеса 16 шасси, и только одну передачу между звездочкой 60 и электромотором 52. На чертежах ведомое колесо 20 изображено в виде роликового колеса 34, описанного выше со ссылкой на фиг. 8А, но также могут быть использованы показанные на фиг. 8B цепь 30 и расширенное кольцо 21.
Привод 58 выполнен с возможностью поворота приводной системы 50 между положением, в котором первая звездочка 60 входит в зацепление с роликовой цепью 30 (как показано на фиг. 9-12), и положением, в котором первая звездочка 60 не входит в зацепление с роликовой цепью 30. Таким образом, приводная система 50 имеет два возможных режима, а именно: режим с низкой скоростью и высоким крутящим моментом при рулении, когда электромотор 52 приводит в движение колеса 16 на первой передаче с помощью первой звездочки 60; и нейтральный режим (разъединенный), в котором первая звездочка 60 не входит в зацепление с роликовой цепью.
Таким образом, приводная система 50 по второму варианту осуществления изобретения подходит для руления на земле (или может быть модифицирована для осуществления только раскручивания колес шасси перед посадкой), в то время как система привода по первому варианту подходит как для руления на земле, так и для раскручивания колес стойки шасси перед посадкой.
Как в первом, так и во втором вариантах, одну или обе звездочки (первая звездочка 60 и вторая звездочка 62) можно заменить прямозубым цилиндрическим колесом (не показана) или зубчатым колесом другого типа, а ведомую шестерню 20 можно заменить зубчатым венцом (не показан) или зубчатым колесом какого-либо другого типа. Такая конструкция показана на фиг. 13, на которой изображены первое прямозубое колесо 24 вместо первой звездочки 60, и второе прямозубое цилиндрическое колесо 25 вместо второй звездочки 62. Первое 24 и второе 25 прямозубые цилиндрические колеса входят в зацепление с зубчатым венцом 26, который закреплен на колесе шасси (не показано) с помощью упругого элемента 27 сопряжения на ведомой шестерне 20. Упругий элемент 27 сопряжения служит для изоляции зубчатого венца 26 от нагрузок, приводящих к деформации колеса. Зубчатые колеса 24, 25, 26 в данной конструкции могут входить в зацепление друг с другом, образуя конструкции руления и/или раскручивания, аналогично тому, как это было описано выше для первого и второго вариантов осуществления изобретения.
Как в первом, так и во втором вариантах осуществления изобретения либо первая звездочка 60, либо вторая звездочка 62, либо обе звездочки могут быть заменены роликовым колесом, аналогичным изображенному на фиг. 8B, или роликовой цепью, закрепленной вокруг барабана, аналогично тому, как это показано на фиг. 8А. Такая конструкция показана на фиг. 14А и 14B, на которых представлен вариант выполнения, согласно которому первая звездочка (первая ведущая шестерня) заменена роликовой цепью (соединительной цепью), закрепленной вокруг барабана, а на фиг. 14С показан альтернативный вариант выполнения роликового колеса в качестве первой ведущей шестерни. В таких альтернативных вариантах ведомое колесо 20, показанное на фиг. 14А выполнено в виде звездочки, подобной первой и второй ведущим звездочкам. Таким образом, принцип работы привода за счет зацепления между звездочкой и роликового колеса/роликовой цепью может реализовываться, когда ведомое колесо выполнено в виде звездочки, а ведущая шестерня выполнена в виде роликового колеса/роликовой цепи, и наоборот.
Как в первом, так и во втором вариантах, и первая, и вторая звездочки 60, 62 могут быть выполнены в виде множества соосных звездочек, каждая из которых входит в зацепление с одним из множеств соосных колец из роликов, входящих в состав ведомого колеса 20, с целью повышения номинальной нагрузки узла. Например, в первом варианте первая и вторая звездочки 60, 62 могут содержать пару соосных звездочек, а ведомое колесо 20 может содержать соответствующую пару цепей 30, причем одна из соответствующих пар соосных звездочек входит в зацепление с соответствующей одной цепью 30.
Как в первом, так и во втором вариантах осуществления изобретения роликовое колесо может быть выполнено несколькими различными способами, показанными на фиг. 15А, 15 В и 15С. Роликовое колесо может содержать ролики 36, каждый из которых вращается на штифте, который одним концом закреплен на жестком кольце 35 (фиг. 15А). Как вариант, каждый штифт может быть закреплен каждым концом к одному из двух жестких колец 35 (фиг. 15B и 15С). Для повышения жесткости роликового колеса показанные на фиг. 15А и 15B соединительные выступы 37 могут быть заменены непрерывным выступающим ободом 37А, как показано на фиг. 15С.
На фиг. 16А-16С изображен альтернативный вариант выполнения узла привода 58 и шарнирного кронштейна 56, описанного выше. В этом варианте первая 60 и вторая 62 звездочки установлены на общей установочной пластине 51, соединенной со стойкой 12 шасси парой поворотных рычагов 53. Рычаги 53 могут быть шарнирно соединены либо с верхней телескопической частью 12а (главным установочным узлом), либо с нижней телескопической частью 12b (скользящим элементом) стойки 12 шасси 10. Конструкция рычагов 53 в виде «параллелограмма» обеспечивает возможность перемещения установочной пластины 51 относительно ведомого колеса 20 без какого-либо поворота. Таким образом, первая и вторая звездочки 60 и 62 могут перемещаться между положениями режима руления (фиг. 16А), нейтральным режимом (фиг. 16 В) и режимом раскручивания (фиг. 16С).
Несмотря на то что данное изобретение было описано со ссылками на один или несколько предпочтительных вариантов его осуществления, следует понимать, что могут производиться различные изменения или модификации в пределах объема настоящего изобретения, определяемого пунктами его формулы.
1. Приводная система для вращения колеса шасси летательного аппарата, содержащая электромотор, выполненный с возможностью вращения первой ведущей шестерни посредством первой передачи, и ведомое колесо, выполненное с возможностью крепления к колесу, при этом приводная система имеет первый режим, в котором первая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством первой передачи, причем или первая ведущая шестерня, или ведомое колесо выполнены в виде первой звездочки, а другая первая ведущая шестерня или другое ведомое колесо содержат ряд расположенных по кольцу роликов, каждый из которых выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси, расположенной на фиксированном расстоянии от оси вращения первой ведущей шестерни или ведомого колеса, соответственно, причем каждый ролик из их ряда установлен с возможностью вращения вокруг штифта, а штифты по меньшей мере одним концом закреплены на кольцевом опорном элементе, и приводная система выполнена с возможностью переключения из первого режима в третий режим, в котором первая ведущая шестерня не входит в зацепление с ведомым колесом.
2. Приводная система по п.1, в которой первая ведущая шестерня выполнена в виде первой звездочки, а ведомое колесо содержит ряд роликов.
3. Приводная система по п.1, содержащая вторую ведущую шестерню, а электромотор выполнен с возможностью вращения второй ведущей шестерни посредством второй передачи, при этом приводная система выполнена с возможностью переключения между первым режимом и вторым режимом, в котором вторая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством второй передачи, причем или вторая приводная шестерня, или ведомое колесо выполнены в виде второй звездочки, а другая вторая ведущая шестерня или ведомое колесо содержат ряд роликов, при этом передаточное отношение первой передачи выше, чем второй передачи.
4. Приводная система по п.3, в которой вторая ведущая шестерня выполнена в виде второй звездочки, а ведомое колесо содержит ряд роликов.
5. Приводная система по любому из пп.3 или 4, выполненная с возможностью переключения между первым режимом, вторым режимом и третьим режимом, в котором ни первая, ни вторая ведущие шестерни не входят в зацепление с ведомым колесом.
6. Приводная система по п.1, которая поддерживается кронштейном, жестко прикрепленным к оси, главным узлом крепления или скользящим элементом шасси.
7. Шасси летательного аппарата с колесом и приводной системой по любому из пп.1-6, в которой ведомое колесо приводной системы закреплено на колесе.
8. Приводная система для вращения колеса шасси летательного аппарата, содержащая электромотор, первую ведущую шестерню, выполненную с возможностью вращения электромотором посредством первой передачи, вторую ведущую шестерню, выполненную с возможность вращения электромотором посредством второй передачи, и ведомое колесо, выполненное с возможностью крепления на колесе, при этом приводная система выполнена с возможностью переключения между первым режимом, в котором первая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом для приведения его в движение электромотором посредством первой передачи, и вторым режимом, в котором вторая ведущая шестерня входит в зацепление с ведомым колесом, для приведения его в движение электромотором посредством второй передачи, причем передаточное отношение первой передачи больше передаточного отношения второй передачи.
9. Приводная система по п.8, выполненная с возможностью переключения между первым режимом, вторым режимом и третьим режимом, в котором ни первая, ни вторая ведущие шестерни не входят в зацепление с ведомым колесом.
10. Приводная система по любому из пп.8 или 9, в которой первая и вторая ведущие шестерни установлены с возможностью перемещения относительно ведомого колеса так, чтобы первая и вторая ведущие шестерни не могли входить в зацепление с ведомой шестерней одновременно.
11. Приводная система по любому из пп.8 или 9, содержащая привод, обеспечивающий переключение проводной системы между первым и вторым режимами.
12. Приводная система по любому из пп.8 или 9, в которой первая и вторая ведущие шестерни выполнены в виде первой и второй звездочки, а ведомое колесо содержат ряд расположенных по кольцу роликов, каждый из которых выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси, расположенной на фиксированном расстоянии от оси вращения ведомого колеса.
13. Приводная система по п.12, в которой каждый ролик из их ряда установлен с возможностью вращения вокруг штифта, а штифты по меньшей мере одним концом закреплены на кольцевом опорном элементе.
14. Приводная система по п.8, которая поддерживается кронштейном, жестко прикрепленным к оси, главным узлом крепления или скользящим элементом шасси.
15. Шасси летательного аппарата с колесом и приводной системой по любому из пп.8-14, в которой ведомое колесо приводной системы закреплено на колесе.
