用于飞行器起落架的驱动系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种用于使飞行器起落架(10)的机轮(16)旋转的驱动系统(50)，该驱动系统包括：马达(52)，该马达操作成通过驱动路径而使驱动小齿轮(64)旋转；以及从动齿轮(66)，该从动齿轮适于附接至机轮以便能够使机轮旋转。该驱动系统具有驱动构型，在该驱动构型中，驱动小齿轮能够与从动齿轮相啮合而允许马达通过驱动路径而驱动从动齿轮。驱动路径包括第一补偿齿轮(72)和与该第一补偿齿轮相啮合的第二补偿齿轮(74)，第一补偿齿轮安装在与驱动小齿轮共用的驱动轴上以便能够与驱动小齿轮一起旋转。驱动小齿轮和从动齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且驱动小齿轮和从动齿轮中的另一者包括链轮，以及第一补偿齿轮和第二补偿齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且第一补偿齿轮和第二补偿齿轮中的另一者包括链轮。这样，由于驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩传递的波动而造成的振动能够被隔离在共用的驱动轴内，并且能够由第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间的补偿扭矩波动阻止而不会通过传动系被传递至起落架。
【专利说明】
用于飞行器起落架的驱动系统
技术领域
[0001]本发明涉及用于使用于进行地面滑行和/或在着陆之前进行自旋目的的飞行器起落架的一个或更多个机轮旋转的驱动系统。
【背景技术】
[0002]需要飞行器在机场上的各个位置之间进行地面滑行。示例是在跑道与飞行器的乘客登机或下机的位置(例如，登机口)之间进行滑行。通常通过使用来自用以向前推进飞行器使得起落架轮被致使旋转的飞行器的发动机的推力来实现这种滑行。由于地面滑行速度必然相对较低，因此发动机必须以非常低的功率运行。这意味着燃料消耗相对较高，因为在这种低功率下推进效率低。这会导致机场本地周围的大气污染和噪声污染等级增大。此外，即使在发动机以低功率运行的情况下，通常也会需要使用轮制动装置以限制地面滑行速度，而这会导致制动装置的大程度的磨损。
[0003]通过使用民用飞行器的主发动机而使民用飞行器倒行例如离开登机口是不允许的。在倒行是必须的情况下，或者在通过主发动机推力来实现地面滑行不可行的其它情况下，使用拖车来四处调动飞行器。这个过程费力并且成本高。
[0004]因此需要这样的一种驱动系统，该驱动系统用以在地面滑行操作期间给飞行器起落架的机轮提供动力。而且还期望使用这种驱动系统在着陆之前使机轮预先自旋，使得机轮在落地时已经以机轮的初始着陆速度或者接近机轮的初始着陆速度自旋。设想这种预先着陆自旋是为了减小在着陆时的轮胎磨损，以及减小在着陆期间传递至起落架的载荷。
【发明内容】
[0005]本发明的第一方面提供用于使飞行器起落架的机轮旋转的驱动系统，该驱动系统包括:马达，该马达能够操作成通过驱动路径而使驱动小齿轮旋转；以及从动齿轮，该从动齿轮适于附接至机轮以便能够使机轮旋转，其中:该驱动系统具有驱动构型，在该驱动构型中，驱动小齿轮能够与从动齿轮相啮合而允许马达通过驱动路径而驱动从动齿轮;驱动路径包括第一补偿齿轮和与该第一补偿齿轮相啮合的第二补偿齿轮;驱动小齿轮和从动齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且驱动小齿轮和从动齿轮中的另一者包括链轮;并且第一补偿齿轮和第二补偿齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且第一补偿齿轮和第二补偿齿轮中的另一者包括链轮。
[0006]与常规的带齿齿轮布置相比，通过将驱动小齿轮和从动齿轮设置为滚柱齿轮和链轮(或者链轮和滚柱齿轮)，能够实现数个优点。特别地，滚柱齿轮和链轮对使用期间起落架机轮的扭曲变形以及驱动小齿轮与从动齿轮之间由于机轮轮轴的弯曲而造成的错位尤其具有耐受性。然而，发明人确定链轮滚柱齿轮布置的问题在于，在齿与滚柱每次接合和脱离接合的情况下，滚柱齿轮的旋转速度会发生改变。即，从驱动小齿轮至从动齿轮的扭矩传递并不流畅，相反而是会出现周期性的变化。在驱动系统运行期间，这种扭矩/速度变化或传递误差会导致在起落架内产生不期望的振动。
[0007]本发明提供呈驱动路径形式的解决方案。因而，由于驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩传递的波动而造成的振动能够被隔离在共用的驱动轴内，并且能够由第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间的补偿扭矩波动阻止而不会通过传动系被传递至起落架。
[0008]术语滚柱齿轮用于表示由布置成形成(圆形的)圈的多个可旋转的滚柱形成的齿轮。通常每个滚柱能够绕通常在至少一个端部处固定至环圈构件的销钉旋转。这种齿轮可以替代性地称为销钉齿轮。
[0009]在第一方面的驱动系统中，驱动路径可以构造成使得:驱动小齿轮和第一补偿齿轮均包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且从动齿轮和第二补偿齿轮均包括链轮;或者驱动小齿轮和第一补偿齿轮均包括链轮，并且从动齿轮和第二补偿齿轮均包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转。
[0010]这样，第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间的接合的类型可以和驱动小齿轮与从动齿轮之间的接合的类型相反，即，镜像。即，第二补偿齿轮的链轮可以布置成驱动第一补偿齿轮的滚柱齿轮，而从动齿轮的链轮布置成由驱动小齿轮的滚柱齿轮驱动，或者第二补偿齿轮的滚柱齿轮可以布置成驱动第一补偿齿轮的链轮，而从动齿轮的滚柱齿轮布置成由驱动小齿轮的链轮驱动。这些相反的接合类型提供补偿齿轮接合与驱动小齿轮从动齿轮接合之间的相移，该相移用于产生补偿齿轮接合的扭矩波动，该扭矩波动用于抵消(或者至少部分地抵消)驱动小齿轮从动齿轮接合的扭矩波动。
[0011]优选地，该驱动系统构造成使得:当在驱动构型中马达通过驱动路径而驱动从动齿轮时，在从驱动小齿轮传递至从动齿轮的扭矩中存在第一振荡，并且在从第二补偿齿轮传递至第一补偿齿轮的扭矩中存在第二振荡，该第二振荡用于抵消第一振荡。
[0012]优选地，该驱动系统构造成使得:第二振荡的最大值与第一振荡中的最小值相一致，或者第二振荡的最小值与第一振荡中的最大值相一致(即，在相位上，第二振荡与第一振荡偏移)。这例如可以通过如上述那样将驱动路径构造成使得第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间的接合的类型可以和驱动小齿轮与从动齿轮之间的接合的类型相反来实现。
[0013]优选地，第一振荡和第二振荡均为周期性的，并且优选地，第一振荡的周期是第二振荡的周期的整数倍。如下所述，在一些实施方式中，例如通过将第一补偿齿轮和第二补偿齿轮处的齿距设置成与驱动小齿轮和从动齿轮处的齿距大致相同，所述振荡可以具有大致相同的周期(即，频率)。
[0014]作为示例，从动齿轮可以是具有48个齿/滚柱的链轮/滚柱齿轮，并且驱动小齿轮可以是具有11个滚柱/齿的滚柱齿轮/链轮。这能够通过为具有11个滚柱/齿的滚柱齿轮/链轮的第一补偿齿轮和为具有48个齿/滚柱的链轮/滚柱齿轮的第二补偿齿轮来补偿。在该示例中，“从动齿轮一驱动小齿轮一第一补偿齿轮一第二补偿齿轮”布置形成滚柱/齿的“镜像图像”。
[0015]作为替代性示例，从动齿轮可以是具有48个齿/滚柱的链轮/滚柱齿轮，并且驱动小齿轮可以是具有12个滚柱/齿的滚柱齿轮/链轮。这能够通过为具有6个滚柱/齿的滚柱齿轮/链轮的第一补偿齿轮和为具有24个齿/滚柱的链轮/滚柱齿轮的第二补偿齿轮来补偿。在该替代性示例中，从动齿轮的齿/滚柱与驱动小齿轮的滚柱/齿之比为(48:12 = 4:1)和第二补偿齿轮的齿/滚柱与第一补偿齿轮的滚柱/齿之比(24:6 = 4:1)相同。然而，“从动齿轮一驱动小齿轮一第一补偿齿轮一一第二补偿齿轮”布置并不形成滚柱/齿的“镜像图像”。相反，从动齿轮的齿/滚柱与第二补偿齿轮的齿/滚柱之比是2:1(48:24)的整数倍，并且驱动小齿轮的齿/滚柱与第一补偿齿轮的齿/滚柱之比是2:1(12:6)的相同的整数倍。在该替代性示例中，重要的是第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间的扭矩振荡的振幅和驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩振荡的振幅相似。这需要仔细地设计(驱动小齿轮和驱动齿轮上的)较小的齿/滚柱的几何参数，因为(驱动小齿轮和驱动齿轮上的)较小的齿/滚柱的尺寸与(第一补偿齿轮和第二补偿齿轮上的)较大的齿/滚柱的尺寸不同，并且会受到接触支承压力和滚柱厚度等的不良影响。
[0016]第二补偿齿轮的齿或滚柱可以分别比第一补偿齿轮的滚柱或齿少以便实现齿轮减速比。这在驱动系统的地面滑行应用中会是有利的。
[0017]优选地，驱动路径构造成使得:在驱动构型中，第一补偿齿轮与第二补偿齿轮之间齿与滚柱的每次接合和驱动小齿轮与从动齿轮之间齿与滚柱的每次接合异相。这样，通过第一补偿齿轮与第二补偿齿轮的齿与滚柱的接合的扭矩波动，可以抵消或者至少部分地抵消驱动小齿轮与从动齿轮的齿与滚柱的接合的扭矩波动。
[0018]在一些实施方式中，可以通过将第一补偿齿轮在共用的驱动路径上安装成使得第一补偿齿轮在旋转上与驱动小齿轮错位而实现异相的齿与滚柱的接合。
[0019]驱动小齿轮的滚柱或齿之间的节距可以与第一补偿齿轮的滚柱或齿之间的节距大致相等，并且从动齿轮的齿或滚柱之间的节距可以与第二补偿齿轮的齿或滚柱之间的节距大致相等。这样，由于第一补偿齿轮与第二补偿齿轮的齿与滚柱的接合而造成的扭矩波动的周期(即，频率)可以和由于驱动小齿轮与从动齿轮的齿与滚柱的接合而造成的扭矩波动的周期(即，频率)大致相同。
[0020]优选地，驱动小齿轮或从动齿轮的滚柱的轮廓(即，形状)与第一补偿齿轮或第二补偿齿轮的滚柱的轮廓(即，形状)大致相同。另外或替代性地，驱动小齿轮或从动齿轮的齿的轮廓优选地与第一补偿齿轮或第二补偿齿轮的齿的轮廓大致相同。因而，由于第一补偿齿轮与第二补偿齿轮的齿与滚柱的接合而造成的扭矩波动的振幅变化可以和由于驱动小齿轮与从动齿轮的齿与滚柱的接合而造成的扭矩波动的振幅变化大致相同。
[0021 ]在优选实施方式中，驱动系统能够在驱动构型与驱动小齿轮不能够和从动齿轮相啮合的空档构型之间转换。这样，例如在飞行器起飞和着陆期间，在驱动系统并未接合的情况下，机轮能够自由地旋转。
[0022]优选地，第一补偿齿轮安装在与驱动小齿轮共用的驱动轴上以便能够与驱动小齿轮一起旋转。
[0023]本发明的第二方面提供一种飞行起落架，该飞行器起落架包括机轮和根据第一方面的驱动系统，其中，该驱动系统的从动齿轮附接至机轮以便能够使机轮旋转。
[0024]本发明的第三方面提供一种通过第一方面的驱动系统使飞行器起落架的机轮旋转的方法，该方法包括:操作马达以通过驱动路径而驱动从动齿轮;将来自驱动小齿轮的扭矩传递至从动齿轮，其中，在从驱动小齿轮传递至从动齿轮的扭矩中存在第一振荡；以及通过第一补偿齿轮和共用的驱动轴而将来自第二补偿齿轮的扭矩传递至驱动小齿轮，其中，第一补偿齿轮和第二补偿齿轮引入从第二补偿齿轮传递至驱动小齿轮的扭矩中的第二振荡，该第二振荡用于抵消第一振荡。
[0025]本文中描述的本发明的所有的可选或期望的特征可以单独或者以任意组合的方式应用于本发明的任何方面。
【附图说明】
[0026]现将参照附图对本发明的实施方式进行描述，其中，在附图中:
[0027]图1示出了根据第一实施方式的驱动系统的轴测图；
[0028]图2示出了图1的驱动系统的另外的轴测图；
[0029]图3示出了根据第二实施方式的驱动系统的选取部件的轴测图；
[0030]图4至图7示出了在滚柱齿轮滚柱/链轮齿的接合周期的各个阶段所经历的扭矩变化的示意图；
[0031]图8示出了根据本发明的实施方式的驱动系统的选取部件的局部立体图；
[0032]图9示出了根据本发明的实施方式的驱动系统的示意图；
[0033]图10示出了在根据本发明的实施方式的驱动系统中由于驱动小齿轮/从动齿轮的接合而造成的扭矩变化(实线)和由于第一补偿齿轮与第二补偿齿轮的接合而造成的扭矩变化(虚线)的不意图；
[0034]图11示出了具有替代性驱动小齿轮和从动齿轮的图1的驱动系统的选取部件的详细的轴测图；
[0035]图12示出了图11的驱动系统的替代性从动齿轮的轴测图；以及
[0036]图13和图14示出了替代性驱动小齿轮的轴测图。
【具体实施方式】
[0037]示出的实施方式示出为应用于具有两个机轮的飞行器起落架，但示出的实施方式的原理可以应用于具有任意数量的机轮(包括只有单个机轮)的起落架。实施方式应用于主起落架(即，附接至机翼结构或者位于机翼的区域中的机身机构的起落架)，这是因为由主起落架支承的重量被认为能够提供机轮与地面之间的最好的牵引以便实现可靠的飞行器地面滑行。然而，本发明的驱动系统替代性地可以应用于前起落架(即，朝向飞行器的前部的可转向的起落架)。示出的主起落架能够应用于(大约150个乘客至200个乘客的)单走道乘客班机，不过应当理解的是，本发明能够广泛地应用于各种类型和重量的飞行器，包括民用飞行器、军用飞行器、直升机、(〈50个乘客、100个乘客至150个乘客、150个乘客至250个乘客、250个乘客至450个乘客、>450个乘客的)客机、运货机、倾转旋翼飞行器等。
[0038]起落架10包括伸缩式减震主支腿12，伸缩式减震主支腿12包括上伸缩部12a(主配件)和下伸缩部12b(滑动件)。上伸缩部12a通过其上端(未示出)而附接至飞行器机身或机翼(未示出)。下伸缩部12b对承载一对机轮16—一主支腿的两侧上各有一个机轮16(为清楚起见，图1和图2中只示出了一个机轮16)—一的轮轴14进行支承。机轮16设置成绕轮轴14旋转以实现飞行器的地面运动，比如滑行或着陆。
[0039]每个机轮16包括轮胎17，轮胎17由轮毂18支承，轮毂18在其外缘处具有对轮胎17进行保持的轮缘18a。从动齿轮20(优选地在轮缘18a处)附接至轮毂18以便能够与机轮16—起旋转。从动齿轮20可以通过多个分立的联接装置而附接至机轮16，这可以提供刚性或挠性附接。替代性地，可以通过形成从机轮16或从动齿轮20轴向凸出的连续的延伸轮缘的凸缘而实现这种附接。
[0040]驱动系统50包括马达52，马达52通过变速箱70而将扭矩传递至驱动轴54。驱动系统50由刚性地连接至起落架的轮轴14的托架56支承。托架56包括两个凸耳，所述两个凸耳包括半月状夹紧件以允许快速地将托架56附接至轮轴14以及将托架56与轮轴14拆开。马达52例如通过螺栓的方式而固定地连接至托架56。变速箱70在设置在托架56的布置于变速箱70两侧的每个臂上的枢转凸耳80处枢转地连接至托架56。
[0041 ]驱动小齿轮60安装在驱动轴54上以便能够通过驱动轴而绕驱动轴线旋转。驱动小齿轮60、驱动轴54和变速箱70能够通过在(位于距轮轴15最近的一端处的)托架56与变速箱70——或更具体地变速箱的壳体84——之间延伸的直线致动器(定位器)58 (比如直接驱动滚珠丝杠机电直线致动器)而枢转。因而，致动器58的直线运动转变成变速箱70和驱动小齿轮60绕枢转凸耳80的旋转运动。因此，驱动系统50能够在驱动小齿轮60并未和从动齿轮20相啮合的空档构型(未示出)与驱动小齿轮60和从动齿轮20以啮合的方式接合的从动构型(图1、图2和图3中示出)之间。在空档构型中，例如在起飞和着陆期间，机轮16能够自由地旋转，而在从动构型中，例如在地面滑行期间，机轮16能够由驱动系统50驱动。
[0042]在图1和图2的实施方式中，从动齿轮20包括滚柱齿轮34，驱动小齿轮60包括链轮。
[0043]滚柱齿轮34由刚性环圈35和从环圈35的两侧凸出的一系列销钉(未示出)形成。环圈35的一个侧部上设置有由所述销钉可旋转地支承的第一系列滚柱36a，环圈的另一侧部上设置有由所述销钉可旋转地支承的第二系列滚柱36b。每个系列滚柱36a、36b均围绕环圈延伸而形成连续的轨道。第一侧向环圈39a和第二侧向环圈39b将第一系列滚柱36a和第二系列滚柱36b夹置在中间。对第一系列滚柱36a进行支承的销钉在环圈35与第一侧向环圈39a之间延伸，以及对第二系列滚柱36b进行支承的销钉在环圈35与第二侧向环圈39b之间延伸。因此，环圈35形成中央脊部，该中央脊部用于对悬置于该中央脊部的销钉进行支承。环圈35包括多个轴向延伸的连接延伸接头(未示出)，所述多个轴向延伸的连接延伸接头提供用于将滚柱齿轮34安装至轮毂18的安装装置。替代性地，所述接头可以由环圈35替代。
[0044]驱动小齿轮60包括链轮，该链轮具有同轴的两圈径向延伸的链轮齿，所述两圈径向延伸的链轮齿能够与滚柱齿轮34的滚柱36进行互锁。即，每圈链轮齿设置成与从动齿轮20的成圈的滚柱中的一圈滚柱相啮合。
[0045]图3示出了替代性优选实施方式，在该实施方式中，从动齿轮20包括链轮而不是滚柱齿轮，并且驱动小齿轮包括滚柱齿轮而不是链轮。因而，驱动小齿轮包括具有同轴的两圈滚柱的滚柱齿轮64，并且从动齿轮20由具有同轴的两圈链轮齿的链轮66取代。在所有其它方面中，该驱动系统与上面参照图1和图2所描述的驱动系统相同，并且下面描述的驱动系统的特征同样适用于这两个实施方式。滚柱齿轮64可以以与滚柱齿轮34相似的方式构造，不过当然滚柱齿轮64的直径小很多并且因此滚柱齿轮64的滚柱较少。
[0046]链轮滚柱齿轮装置的优点在于:与相啮合的带齿齿轮装置相比，链轮滚柱齿轮装置对机轮轮轴变形的耐受性更强。在进行地面滑行期间，起落架机轮和轮轴会受到很高载荷的作用并且因此会变形，并且固定于机轮的从动齿轮响应于这种变形而不可避免地将会变形。相啮合的带齿齿轮对这种变形不具耐受性，并且常见的齿圈齿轮需要通过轴承、挠性接合装置或类似装置而与机轮分开。相比之下，本发明的链轮滚柱装置能够对变形具有耐受性而无需进行这种修改。
[0047]这种装置的优点还在于重量轻且结构强度高。滚柱的主要的失效形式是由于销钉的剪切失效而造成的失效;通过将每个滚柱直接安装在每个滚柱的相应的销钉上而不借助中间套筒、衬套或其它部件，能够将销钉的直径增至最大，从而能够将剪切强度增至最大。
[0048]然而，由发明人确定的关于链轮滚柱齿轮装置的问题在于:在齿与滚柱每次接合和脱离接合的情况下，滚柱齿轮的速度会发生变化。即，从驱动小齿轮至从动齿轮的扭矩传递并不流畅，相反将承受循环的改变。在驱动系统运行期间，这种扭矩/速度变化会导致在起落架和飞行器机轮内引起不期望的振动。
[0049]当每个滚柱沿着齿廓移动时，并且当每个滚柱与齿相接合或者与齿脱离接合时，所传递的扭矩改变。图4至图7中示出了这种情况，图4至图7示出了示例性示意性扭矩轮廓，并且示出了在扭矩轮廓的各个重要部位处滚柱链轮齿的动态。在图4至图7中，滚柱齿轮是驱动小齿轮，链轮是从动齿轮(如图3的实施方式中的情况)。扭矩轮廓呈大致“锯齿”形状，其中，每个相位(对应于链轮滚柱每次接合之间的时间)包括两个最大值(标示为maxi和max2)和两个最小值(标示为mini和min2)。技术人员应当理解的是，示出的扭矩轮廓仅为示例，并且技术人员应当理解的是，尽管扭矩曲线总是呈大致“锯齿”形状，但扭矩轮廓可以因齿距、链轮齿的特定形状、滚柱的尺寸以及许多其它变量而改变。
[0050]如技术人员应当理解的，滚柱与链轮齿之间的扭矩传递取决于距力所施加的从动齿轮的旋转中心的径向距离以及力的施加方向。即，当滚柱与链轮齿之间的接触点出现在距从动齿轮(链轮)中心最大的径向距离处时，并且当该接触点处的力矢量正交于从动齿轮的局部半径(即，切向于从动齿轮)时，扭矩传递的程度最大。因而，当这些属性改变时，扭矩发生改变。
[0051]图4不出了在与标不出的最大值maxi相对应的时刻处滚柱与链轮齿的相对位置。此处，两个滚柱A、B分别与两个链轮齿Y、Z相接合。力矢量100表示滚柱B与齿Y之间的力传递的方向，而力矢量102表示滚柱A与齿X之间的力传递的方向。从力矢量100能够看出，滚柱B靠近其距从动齿轮中心最大径向距离处，但具有相对于从动齿轮的局部半径成大致小于90度的力矢量角。力矢量102示出:滚柱A接近最小径向距离，但具有接近90度的力矢量角。这些力矢量100、102之和提供扭矩最大值maxi。
[0052]图5示出了在扭矩最小值mini处滚柱与链轮齿的相对位置。在maxi与mini之间，滚柱A与齿X脱离接合，滚柱B保持与齿Y相接合，但滚柱B沿着齿廓移动。力矢量104表示:滚柱B移动更靠近从动齿轮中心，并且其力矢量角几乎没有改变。由于这些变化，扭矩减小至最小值mini ο
[0053]图6示出了在第二扭矩最大值max2处滚柱与链轮齿的相对位置。在mini与max2之间，滚柱B沿着齿Y的齿廓进一步移动。力矢量106示出:尽管滚柱B移动更靠近从动齿轮中心，但其力矢量角由于齿廓形状的改变而增大至更接近90度。这些改变致使扭矩从mini增大至max2。
[0054]图7示出了在第二扭矩最小值min2处滚柱与链轮齿的相对位置。在max2与min2之间，滚柱B仍沿着齿Y的齿廓进一步移动，力矢量108示出:滚柱B移动更靠近从动齿轮中心，但其力矢量角几乎没有改变，这致使所传递的扭矩减小。滚柱C移动而与齿Z相接合，力矢量110示出:尽管滚柱C距从动齿轮中心很高距离，但滚柱C的传递扭矩起初很低，这是因为其力矢量角大致小于90度。
[0055]图4至图7中示出的驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩传递的波动在根据本发明的实施方式的驱动系统中不是所期望的，这是因为如上述那样在驱动系统运行期间驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩传递的波动会导致在起落架和驱动系统内引起不期望的振动。本发明的变速箱70提供用于至少部分地抵消这种扭矩波动的简单的被动式机械装置。
[0056]图8和图9示出了适于提供驱动系统50的马达52与驱动小齿轮64之间的驱动路径的变速箱70的实施方式，其中，驱动系统50比如为图3中示出的驱动小齿轮包括滚柱齿轮并且从动齿轮包括链轮的驱动系统。在图8中，驱动小齿轮64和从动齿轮66示出为相应地具有单排滚柱和单排齿，但替代性地可以用如图3中示出的具有双排的齿轮来替换这些齿轮。变速箱70包括第一补偿齿轮72，第一补偿齿轮72包括与驱动小齿轮64的滚柱齿轮大致相同的滚柱齿轮。在其它实施方式中，第一补偿齿轮72的滚柱齿轮的滚柱可以比驱动小齿轮64的滚柱少(因而直径较小)，以便提供齿轮减速比，但滚柱之间的节距应当保持基本相同，并且滚柱具有相应的或大致相同的轮廓(即，形状)。第一补偿齿轮72安装在驱动轴54上并且因而与驱动小齿轮64—起旋转。
[0057]变速箱70还包括第二补偿齿轮74，第二补偿齿轮74包括与第一补偿齿轮72相啮合的链轮。在示出的实施方式中，第二补偿齿轮74的链轮的齿比从动齿轮66的链轮的齿少(并且因而半径小)。这不但能够使第二补偿齿轮74配装在变速箱70内，而且能够提供齿轮减速比。这种齿轮减速比在驱动系统50的地面滑行构型中是期望的。第二补偿齿轮74的齿的节距与从动齿轮66的链轮的齿的节距大致相同，并且第二补偿齿轮74的齿的齿廓形状与从动齿轮66的链轮的齿的齿廓形状相对应或大致相同。
[0058]由于变速箱70的上述布置，第一补偿齿轮72与第二补偿齿轮74的接合用于对驱动轴54进行驱动，而驱动小齿轮64与从动齿轮66的接合由驱动轴54驱动。即，第二补偿齿轮74的链轮对第一补偿齿轮72的滚柱齿轮进行驱动，而从动齿轮66的链轮由驱动小齿轮64的滚柱齿轮驱动。
[0059]在示出的实施方式中，变速箱70布置成使得在从动构型(图8和图9中示出)中驱动小齿轮64与从动齿轮66之间的啮合接合和第一补偿齿轮72与第二补偿齿轮74之间的啮合接合异相。如上所述，一个相位被认为是滚柱链轮齿每次接合之间的时段。因而，为了实现所描述的异相接合，第一补偿齿轮72的滚柱与第二补偿齿轮74的齿的每次接合必须在驱动小齿轮64的滚柱与从动齿轮66的齿相接合之间时发生。
[0060]这种异相接合至少部分上是第二补偿齿轮的链轮对第一补偿齿轮的滚柱齿轮进行驱动而从动齿轮的链轮由驱动小齿轮的滚柱齿轮驱动这样的布置的结果。因而，如下面进一步论述的，这两种接合机构彼此镜像。可以通过其它装置、例如通过将驱动小齿轮64和第一补偿齿轮72在驱动轴54上安装成使得这两个滚柱齿轮彼此角错位而将这两个齿轮组的接合进行进一步的相移。技术人员应当知道用于实现异相接合的许多替代性布置。
[0061 ]图10示出了异相布置的效果。由于驱动小齿轮64与从动齿轮66之间的啮合接合而造成的扭矩变化用实线表示(该轮廓与前面就图4至图7所描述的轮廓相同)，而由于第一补偿齿轮72与第二补偿齿轮74之间的啮合接合而造成的扭矩变化用虚线表示。每个扭矩轮廓上发生滚柱齿接合的大致位置标示为E，并且发生滚柱齿脱离接合的大致位置标示为D。
[0062]补偿齿轮的扭矩轮廓(虚线)只是驱动小齿轮与从动齿轮的扭矩轮廓(实线)在时间方向上的倒逆。这是因为，尽管滚柱齿接合的动态情况基本上相同，但第二补偿齿轮74的链轮对第一补偿齿轮72的滚柱齿轮进行驱动而从动齿轮66的链轮由驱动小齿轮64的滚柱齿轮驱动。因而，驱动小齿轮与从动齿轮的扭矩轮廓(实线)上的表示滚柱齿接合的特征和补偿齿轮的扭矩轮廓(虚线)上的滚柱齿脱离接合相对应，以及反之亦然。如从图10所见，补偿齿轮的扭矩轮廓(虚线)被相对于驱动小齿轮与从动齿轮的扭矩轮廓(实线)而相移足够角度，使得尽可能地一个轮廓的最大值由另一轮廓的最小值抵消。合成结果(未示出)是较为平滑且不太波动的扭矩传递。因而，只在驱动轴54内产生由于驱动小齿轮与从动齿轮之间的扭矩传递的波动而造成的振动，并且该振动由第一补偿齿轮72与第二补偿齿轮74之间的补偿扭矩波动阻止而不能够通过传动系被传递至起落架。
[0063]在替代性实施方式中，变速箱70可以包括另外的齿轮(比如带齿的正齿轮)以便提供期望的传动比(gearing rat1)。在其它实施方式中，第一补偿齿轮72和/或第二补偿齿轮74可以不对变速箱70的总传动比产生影响，而是可以被实施为惰齿轮。
[0064]上面对变速箱70的描述涉及适于在图3的驱动系统中使用的图8的示出的实施方式，但应当理解的是，本发明扩展至适于在图1和图2的驱动系统中使用的替代性实施方式，在该替代性实施方式中，第一补偿齿轮72包括与驱动小齿轮60的链轮相对应的链轮，并且第二补偿齿轮74包括与从动齿轮20的滚柱齿轮相对应的滚柱齿轮。在又一实施方式中，第一补偿齿轮可以包括滚柱齿轮并且驱动小齿轮可以包括链轮，或者反之亦然。因而，第一补偿齿轮72可以包括与从动齿轮66的链轮相对应的链轮，而第二补偿齿轮可以包括与驱动小齿轮64的滚柱齿轮相对应的滚柱齿轮。类似地，第一补偿齿轮72可以包括与从动齿轮20的滚柱齿轮相对应的滚柱齿轮，而第二补偿齿轮可以包括与驱动小齿轮60的链轮相对应的链轮。在所有变型中，齿/滚柱的节距和轮廓应当始终保持大致相同。
[0065]在上述实施方式的变型中，驱动小齿轮可以形成为具有单排齿的链轮60’(见图11)，并且从动齿轮可以形成为具有单排滚柱的滚柱齿轮。滚柱齿轮可以呈许多形式，包括图11的滚柱齿轮34’和图12的变型滚柱链齿轮20。在图12的滚柱链齿轮20中，滚柱链30围绕刚性环状延伸圈21延伸。滚柱链30由与链轮60’相似的单个链轮(未示出)驱动。延伸圈21(或筒状件)通过多个延伸接头22而刚性地附接至轮毂18，并且附接成使得延伸圈21从轮毂18的外周朝向支腿12延伸。滚柱链30围绕延伸圈21的外周固定，使得滚柱链30形成围绕圈21的连续的轨道。滚柱链30包括多个互连的链元件31，每个链元件包括由安装在平行的轴线上的两个滚柱32形成的子组件。每个滚柱32能够绕自身安装在销钉(未示出)上的衬套(未示出)旋转。每个链元件31通过一对连接元件33而枢转地安装至其相邻的元件，使得滚柱32布置成形成连续的轨道或系列，并且每个元件31因而设计成能够相对于其相邻的元件而旋转。当然，由于滚柱链30固定至延伸圈21，因此链元件31被阻止而不会相对于彼此枢转。从动齿轮可以包括能够与由多个同轴的链轮形成的小齿轮相接合的多个同轴的链。
[0066]在图13和图14中示出的另外的变型中，替代性地，驱动小齿轮可以包括用于与形成为具有单排链轮齿的链轮(未示出)的从动齿轮相接合的单圈滚柱。该滚柱齿轮可以呈许多形式，包括诸如图14中的滚柱齿轮69之类的常见的滚柱齿轮，或者比如图13中示出的滚柱链齿轮68。
[0067]上述实施方式仅适于地面滑行操作，但(例如通过调节变速箱速比)能够被改变成仅适于预先着陆自旋操作。在滑行构型中，可以控制直线致动器58(其可以被反向驱动)的扭矩(或者控制直线致动器58的电流)以在驱动小齿轮60与从动齿轮20之间施加大致恒定的载荷，由此允许驱动系统50的各个组成部件有一些变形，同时防止不期望的分离。可以将机电制动器(未示出)或其它类似的阻碍装置整合在致动器58内以将致动器锁定成脱离接合(第二)构型。
[0068]在上述每种布置中，在从动齿轮包括链轮并且驱动小齿轮包括滚柱齿轮/滚柱链的情况下以及在从动齿轮包括滚柱齿轮/滚柱链并且驱动小齿轮包括链轮的情况下，能够应用通过链轮与滚柱齿轮/滚柱链之间的啮合而实现驱动的这样的原理。
[0069]尽管附图仅示出了用于对机轮16中的一个机轮进行驱动的驱动系统50的特征，但能够设想的是，对于另一个机轮16而言可以镜像这些特征。即，能够设想的是，可以给每个机轮16设置一个驱动系统50。对于具有四个或更多个机轮16的起落架10而言，可以给每个机轮16设置驱动系统50，或者可以只给机轮中的两个机轮设置驱动系统50。在只有机轮16中的两个机轮设置有驱动系统50的实施方式中，有必要提供另外的马达(未示出)以实现未被驱动的机轮的预先着陆自旋，其中，通过两个驱动系统50而完成地面滑行。在其它实施方式中，在两个驱动系统50之间共用一个马达52是可行的。即，马达52可以布置成使每个驱动系统的变速箱70的输入轴旋转。
[0070]尽管附图仅示出了由刚性地连接至起落架的轮轴14的托架56支承的驱动系统50，但替代性地驱动系统50可以安装在上伸缩部12a(主配件)或下伸缩部12b(滑动件)上。
[0071]尽管上面参照一个或更多个优选实施方式对本发明进行了描述，但应当理解的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。
【主权项】
1.一种用于使飞行器起落架的机轮旋转的驱动系统，所述驱动系统包括: 马达，所述马达能够操作成通过驱动路径而使驱动小齿轮旋转；以及 从动齿轮，所述从动齿轮适于附接至所述机轮以便能够使所述机轮旋转， 其中: 所述驱动系统具有驱动构型，在所述驱动构型中，所述驱动小齿轮能够与所述从动齿轮相啮合以允许所述马达通过所述驱动路径驱动所述从动齿轮； 所述驱动路径包括第一补偿齿轮和与所述第一补偿齿轮相啮合的第二补偿齿轮； 所述驱动小齿轮和所述从动齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且所述驱动小齿轮和所述从动齿轮中的另一者包括链轮；以及 所述第一补偿齿轮和所述第二补偿齿轮中的一者包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且所述第一补偿齿轮和所述第二补偿齿轮中的另一者包括链轮。2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中: 所述驱动小齿轮和所述第一补偿齿轮均包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转，并且所述从动齿轮和所述第二补偿齿轮均包括链轮；或者 所述驱动小齿轮和所述第一补偿齿轮均包括链轮，并且所述从动齿轮和所述第二补偿齿轮均包括具有布置成形成圈的一系列滚柱的滚柱齿轮，每个滚柱能够绕滚柱轴线旋转。3.根据权利要求1或权利要求2所述的驱动系统，其中，所述驱动系统构造成使得:当在所述驱动构型中所述马达通过所述驱动路径而驱动所述从动齿轮时，在从所述驱动小齿轮传递至所述从动齿轮的扭矩中存在第一振荡，并且在从所述第二补偿齿轮传递至所述第一补偿齿轮的扭矩中存在第二振荡，所述第二振荡用于抵消所述第一振荡。4.根据权利要求3所述的驱动系统，其中，所述驱动系统构造成使得:所述第二振荡的最大值与所述第一振荡中的最小值相一致，或者所述第二振荡的最小值与所述第一振荡中的最大值相一致。5.根据权利要求3或权利要求4所述的驱动系统，其中，所述第一振荡和所述第二振荡均为周期性的，并且所述第一振荡的周期为所述第二振荡的周期的整数倍。6.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述第二补偿齿轮的齿或滚柱分别比所述第一补偿齿轮的滚柱或齿少以便实现齿轮减速比。7.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动路径构造成使得:在所述驱动构型中，所述第一补偿齿轮与所述第二补偿齿轮之间齿与滚柱的每次接合和所述驱动小齿轮与所述从动齿轮之间齿与滚柱的每次接合异相。8.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述第一补偿齿轮在共用的所述驱动路径上安装成使得所述第一补偿齿轮在旋转上与所述驱动小齿轮错位。9.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动小齿轮的滚柱或齿之间的节距与所述第一补偿齿轮的滚柱或齿之间的节距大致相等，并且所述从动齿轮的滚柱或齿之间的节距与所述第二补偿齿轮的滚柱或齿之间的节距大致相等。10.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动小齿轮或所述从动齿轮的所述滚柱的轮廓与所述第一补偿齿轮或所述第二补偿齿轮的所述滚柱的轮廓大致相同。11.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动小齿轮或所述从动齿轮的所述齿的轮廓与所述第一补偿齿轮或所述第二补偿齿轮的所述齿的轮廓大致相同。12.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动系统能够在所述驱动构型与所述驱动小齿轮不能够和所述从动齿轮相啮合的空档构型之间转换。13.根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述第一补偿齿轮安装在与所述驱动小齿轮共用的驱动轴上以便能够与所述驱动小齿轮一起旋转。14.一种飞行器起落架，所述飞行器起落架包括机轮和根据任一项前述权利要求所述的驱动系统，其中，所述驱动系统的所述从动齿轮附接至所述机轮以便能够使所述机轮旋转。15.—种通过根据权利要求1至13中的任一项所述的驱动系统使飞行器起落架的机轮旋转的方法，所述方法包括: 操作所述马达以通过所述驱动路径而驱动所述从动齿轮； 将来自所述驱动小齿轮的扭矩传递至所述从动齿轮，其中，在从所述驱动小齿轮传递至所述从动齿轮的扭矩中存在第一振荡；以及 通过所述第一补偿齿轮和所述共用的驱动轴而将来自所述第二补偿齿轮的扭矩传递至所述驱动小齿轮，其中，所述第一补偿齿轮和所述第二补偿齿轮引入从所述第二补偿齿轮传递至所述驱动小齿轮的扭矩中的第二振荡，所述第二振荡用于抵消所述第一振荡。
【文档编号】F16H57/00GK105980249SQ201580008287
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】阿诺·迪代, 弗雷泽·威尔逊
【申请人】空中客车英国运营有限责任公司