(57)【要約】【課題】    本発明の課題は、航空機の車輪による事故の予防である。従来の航空機は、着地時に路面との摩擦によって車輪が急激に回転するので、大型機では摩擦熱でタイヤは４００度Ｃにもなり白煙を上げる。このためタイヤの表面を貼りかえて５回から６回も再利用している。しかし、表面のみを替えても本体も疲労しているので事故につながる。【解決手段】    本発明が上記の課題を解決するための手段は、着地の事前に所定に回転数を得る動力を備えた車輪を利用することである。この動力は機体本体を移動するものではないので小さな動力で十分である。滑走路面に埋設したセンサーと機体側のセンサーを対応させて着地時の速度を計測し、車輪に所定の回転数を与えて滑らかに着地する。【選択図】図１１
2007112408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の車輪に回転力を与えるモーターを取り付けて、着陸時に前もってモーターを作動させて車輪に回転を与え、着陸時の対地速度と車輪の周長の回転速度を同調させて滑らかに着陸させる方法。
【請求項２】
着陸時の正確な速度を計測するために、飛行場の滑走路にセンサーを取り付けて航空機の機体に取り付けたセンサーと対応させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項３】
車輪に回転力を与えるモーターを車輪の軸に同軸で取り付けることを特徴とする特許請求の範囲第１項、及び、第２項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項４】
車輪に回転力を与えるモーターに減速装置を用いて車輪に動力を伝えてモーターを小型にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、及び、第３項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項５】
減速装置に遊星ギヤを利用することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、及び、第４項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項６】
遊星ギヤの内歯のギヤをフリーホィーリングギヤにし、車輪からの前進回転力を中心のサンギヤのモーター軸に伝えないようにすることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項７】
車輪の回転力がモーターの回転に伝わる場合に、モーターが発電機の作用をなして発電しようとする時に、逆方向の電圧をかけることでモーターが回生ブレーキにならないようにして車輪の回転の抵抗になることを防止することを特徴とする特許請求の範囲第３項、第４項、第５項、及び、第６項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項８】
離陸直後から回転している車輪の力を動力用のモーターに伝達して発電機として利用し、その電力を利用することを特徴とする特許請求の範囲第３項、第４項、及び、第５項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項９】
車輪に回転力を与えるモーターの電源に機体本体のエンジンを動力源とする発電を利用することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、及び、第８項記載の航空機を滑らかに着陸させる方法。
【請求項１０】
航空機の車輪に回転力を与えるモーターを取り付けて、着陸時に前もってモーターを作動させて車輪に回転を与え、着陸時の対地速度と車輪の周長の回転速度を同調させて滑らかに着陸させる装置。
【請求項１１】
着陸の正確な速度を計測するために、飛行場の滑走路にセンサーを取り付けて航空機の機体に取り付けたセンサーと対応させることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１２】
車輪に回転力を与えるモーターを車輪の軸に同軸で取り付けることを特徴とする特許請求の範囲第１０項、及び、第１１項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１３】
車輪に回転力を与えるモーターに減速装置を用いて車輪に動力を伝えてモーターを小型にすることを特徴とする特許請求の範囲第１０項、第１１項、及び、第１２項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１４】
減速装置に遊星ギヤを利用することを特徴とする特許請求の範囲第１０項、第１１項、第１２項、及び、第１３項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１５】
遊星ギヤの内歯のギヤをフリーホィーリングギヤにし、車輪からの前進回転力を中心のサンギヤのモーター軸に伝えないようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１６】
車輪の回転力がモーターの回転に伝わる場合に、モーターが発電機の作用をなして発電しようとする時に、逆方向の電圧をかけることでモーターが回生ブレーキにならないようにして車輪の回転の抵抗になることを防止することを特徴とする特許請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、及び、第１５項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１７】
離陸直後から回転している車輪の力を動力用のモーターに伝達して発電機として利用し、その電力を利用することを特徴とする特許請求の範囲第１２項、第１３項、及び、第１４項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【請求項１８】
車輪に回転力を与えるモーターの電源に機体本体のエンジンを動力源とする発電を利用することを特徴とする特許請求の範囲第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、及び、第１７項記載の航空機を滑らかに着陸させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は航空機の離着陸時に利用する車輪に関するものである。航空機の車輪は離陸時の滑走にも利用されるが、ここでは主に着陸時における車輪と滑走路との衝撃の緩和に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    従来の技術は、航空機の車輪は離陸時滑走に関しては特に問題は生じていない。離陸時には燃料が大量に積まれているので車輪にかかる荷重が大きい。しかし、それによる大きな衝撃は生じない。それに対して、着陸時には大型旅客機ではタイヤ１本当り３０トンもの重量が加わる時がある。又、着地すると同時に急激に車輪が回転してタイヤの温度は４００度Ｃをこえることがあり白煙を上げる。このような衝撃を受けたタイヤは、着陸回数２００回から２５０回、すなわち、１ヶ月から１ヶ月半で交換される。交換されたタイヤはリキャップして、５回から６回も再利用している。この再生タイヤは表面のみを貼りかえても、他の部分が疲労しているので危険であり、時々パンクしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】    本発明が解決しようとする課題は、航空機の車輪が着地時の急速回転によって受ける衝撃を緩和することである。又、その衝撃の緩和によってタイヤの疲労を減少するとともに安全性の向上を計ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】    本発明が上記の課題を解決するための手段は、航空機の車輪に着地直前までに着地速度に同調した回転を与えておくことによって着地時の急激な回転を防止する。又、それによって車輪とタイヤの受ける衝撃を緩和して、タイヤの寿命を延ばし、再生タイヤを利用しないようにして安全性の向上を計る。
【発明の効果】
【０００５】    上述したように、本発明を利用することによって、航空機の着陸をより滑らかで安全なものにすることができる。車輪の着地における急激な回転もなくなるのでタイヤの寿命も長くなり経済効果もある。リキャップした再生タイヤを使用しなくてすむようになれば安全性も向上する。ここで使用するモーターは車輪に回転を与えるのに必要な出力で足りるので小型のものになる。従って、このシステムを備えることによる機体重量の増加は多くない。従来から航空機は飛ぶことを主に考えられてきたこと、又、着地後のブレーキに主眼を置いてきたことにより、車輪を回転させることには余り注意がはらわれなかった。大型のヘリコプターでは自走する車輪を持つものがある。しかし、その目的は自走であり、本発明とは目的が違う。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】    航空機はエンジン本体の推力を動力源として路面を滑走する。従って、車輪自体が回転力を持って滑走路上を移動するものではない。ただし、大型ヘリコプターには自走するものがある。又、航空機本体のエンジンを動力としない場合は牽引車で牽引する。このように航空機は出来る限り機体を軽くするために不必要なものを一切取り付けないことが従来からの基本方針であった。しかし、現在のように大型機で着陸時にタイヤ１本当り３０トンもの大重量がかかる車輪を装備する状態ではものによっては再考されなければならない。本発明における車輪の動力は機体自体を移動させるような大出力ではなく、着地時に前もって車輪に回転を与えておくための小さな動力である。従って、その装置も小さなもので十分である。動力には具体例としては電動モーターが便利である。モーターは車軸に直結のタイプと減速装置で減速するものとが可能である。減速装置を用いた場合は更に小さなモーターで可能である。モーターの電源としてはバッテリーによる方法と機体エンジンを動力源とする電力による方法、及び、その両者を組合せた方法、又、小型エンジンによる発電や燃料電池などが可能であるが、機体本体のエンジンを動力源とするものが便利である。大型の４発ジェット旅客機の一例では、その発電能力は４基のエンジンにそれぞれ９０ＫＶＡの発電機があり、合計は３６０ＫＶＡである。この電力の用途で操従機器に利用されている割合は小さく室内照明等が多いので着陸時のみの車輪回転への利用ならば十分可能な負担である。着地時に車輪の回転を対地速度に同調させることによって車輪とタイヤは着地による衝撃を緩和される。それに対して車輪にあらかじめの回転が無い場合には着地と同時にタイヤが急激に回転して大型機では路面との摩擦でタイヤは４００度Ｃ以上にもなり白煙を上げる。このような着地でタイヤは摩耗が激しく大型旅客機では経済性のために表面を貼りかえるリキャップをして５回から６回も再利用されている。リキャップをしてもタイヤ全体の疲労もあって完全な再生は不可能であり安全上問題がある。これに対して同調した回転を与えられた車輪の着地では衝撃も小さくタイヤの寿命は長くなる。又、表面の摩耗も小ないのでリキャップ不要な寿命が可能である。再生タイヤを使用しないことは安全性の向上につながる。着地時の対地速度の測定のためには滑走路上に配置したセンサーと機体のセンサーとの組合せで正確な測定を行う。
図１は、従来の大型旅客機の一例の車輪の位置を示す平面図である。この例では前脚２に２本のタイヤ、翼の主脚３に８本のタイヤ、そして、胴体の主脚４に８本のタイヤがある。図２は、前脚２の２本のタイヤの組の立体図である。図３は、翼の主脚３のタイヤで４本づつの２組からなる８本のタイヤの立体図である。図４は、胴体の主脚４のタイヤで４本の２組からなる８本のタイヤの立体図である。図５は、前脚２を上から見たタイヤの配置図である。図６は、主脚３，４を上から見たタイヤの配置図である。これらのうち従来の前脚２にはブレーキがないものがほとんどである。着陸時のタイヤ車輪の接地の順序は、まず、胴体の主脚４の後部の２輪が接地し、次に前部の２輪が接地する。翼の主脚３も胴体の主脚４と同様に接地する。その後、前脚２が接地する。ブレーキは接地と同時に自動ブレーキがかかり最適な操作をする。
ここで、本発明による車輪回転用のモーターの設置方法に関して、主に４通りの方式が考えられる。図７は、主脚の２輪の部分の１つの方式を示した断面図である。この方式は、２輪の各車輪にディスクブレーキ１５を、又、主軸７の内部に各車輪ごとに遊星ギヤ減速装置１４を持つモーター１３を内蔵している。大型旅客機ではディスクは多段式を用いるがここでは簡単のため記号化して１段ディスクで示している。図８は、主脚の２輪の部分の１つの方式を示した断面図である。この方式は図７の方式が主軸７の内部にモーター１３と減速装置１４とを持つのに対して、主軸７の外部に主軸７と平行のモーター１３と減速装置１４とを配置した方式である。図９は、２輪を直結して、中間部に共用のモーター１３と減速装置１４とを配置した方式である。図１０は、２輪を直結して、共用のブレーキ１５、及び、共有のモーター１３と減速装置１４とを配置した方式である。なお、前脚２は上記図７から図１０までのブレーキ１５を除いた構造になる。
【実施例】
【０００７】    実施例：航空機の車輪に遊星ギヤ減速装置付のモーターを取り付け、着地時に前もってモーターを作動させて車輪に回転を与え、着地時の対地速度と車輪の周長の回転速度とを同調させて滑らかに着陸させる方法、及び、その装置。
図１１は、図７の左半分を拡大した詳細図である。主軸７の内部に装着されたモーターのモーター軸２３と同芯の動力軸１６とは遊星ギヤ減速装置を介して連結されている。モーターと車輪の間にディスクブレーキがある。
ここで遊星ギヤ減速装置について記す。図１２は遊星ギヤの作動原理を示す図である。図１２のａでは、サンギヤ３６が矢印方向に回転すると５つの遊星ギヤ２４は矢印の方向に移動する。同図のｂでは、遊星ギヤ２４が矢印の方向に移動したとき内歯ギヤ２５が回転すると遊星ギヤ２４の回転はサンギヤ３６に伝わらない状態を示す。
図１３は上記図１２の原理を応用した本実施例に利用される減速装置の拡大図である。５つの遊星ギヤ２４の軸１８は円板支持されており、遊星ギヤの回転は車輪の回転力になる。すなわち、モーター軸２３に固定されたサンギヤ３６の回転力は５つの遊星ギヤ２４を回転させ車輪５を回転させる。それに対して、車輪の回転力は遊星ギヤ２４を回転させるが、図１２（ｂ）図の原理によりフリーホィーリングギヤ２６が回転して、その回転力はサンギヤ３６に伝わらない。なお、図１３ではフリーホィーリングギヤ２６のツメやバネは簡単のため省略してある。
上記の遊星ギヤ減速装置１４を組み込んだモーター１３を主軸７に設置する
図１４は大型機が着陸する時の側面図である。機体１は前方を上にして滑走路３５に着陸する直前である。車輪の回転を着地時の対地速度に同調させるために滑走路面３５に埋め込まれた地上センサー３８と機体センサー４４の無線交信により対地速度を算出して、それに同調して車輪を回転させる。車輪の着地の順序は、まず、主脚３，４の後輪が着地し、次に、その前輪が着地する。そして、最後に前脚２の車輪が着地する。車輪が着地するとモーターは電流を切られて加速が停止し、車輪は自動ブレーキがかかり減速する。着地後は車輪の回転力はフリーホィーリングギヤによってモーターには伝わらない。車輪が高速で回転しているときにモーターに回転力が伝わると増速ギヤを介しての回転となるので機構上好ましくない。ただし、機体がバックするときはフリーホィーリングギヤが固定となるので車輪の回転はモーターに伝わる。しかし、バックのときは低速なので増速しても問題はないが、ローターの逆転による発電で回転抵抗が増大するのを防ぐために逆電圧をかけてこれを防止することができる。
次に、離陸の場合はフリーホィーリングギヤによって車輪の回転力はモーターに伝わらない。これはクラッチを追加することによっても解決することができる。しかし、長距離を走るわけではないのでクラッチは必ずしも必要ではない。モーターを回転させて車輪を加速することも可能であるが、モーターの電源の元が機体のエンジンである場合はこれを電力にかえてモーターを回すことは効率が悪い。
図１５は本実施例のシステムを図式化したものである。点線で囲まれた機体１の内部で、図中４２はコンピューター、４３はコントローラー、４５は電源、また、４４は機体センサーである。地上センサー３８は滑走路に一定間隔で埋設されている。この地上センサー３８と機体センサー４４の無線交信４１の信号は機体のコンピューター４２に送られ計算処理されその情報はコントローラー４３に送られ車輪モーター１３を回転させる。対地速度は車輪ごとに差があるので各車輪ごとに接地直前まで計測して対応する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】  大型旅客機の車輪の位置を示す平面図である。
【図２】  図１に示す大型旅客機の前脚の２本１組の車輪の立体図である。
【図３】  図１に示す翼にある主脚の４本１組の車輪２組の立体図である。
【図４】  図１に示す胴体にある主脚の４本１組の車輪２組の立体図である。
【図５】  大型旅客機の前脚のタイヤ配置図である。
【図６】  大型旅客機の主脚のタイヤ配置図である。
【図７】  主脚の２輪をつなぐ主軸の内部にモーターと減速装置を内蔵した方式を示す断面の略図である。
【図８】  主脚の２輪をつなぐ主軸の外部に主軸と平行にモーターを配置した方式を示す断面の略図である。
【図９】  主脚の２輪をつなぐ車軸を直結して、主軸の中央にモーターと減速装置を配置した方式を示す断面の略図である。
【図１０】  主脚の２輪をつなぐ車軸を直結して、２輪に共用のブレーキ、及び、モーターと減速装置を配置した方式を示す断面の略図である。
【図１１】  図７の略図の左半分を拡大した断面詳細図である。
【図１２】  遊星ギヤの作動原理を示す図である。
【図１３】  遊星ギヤ減速装置の作動原理の図である。
【図１４】  大型旅客機の着陸直前の状態と地上センサーとの関連を示す側面図である。
【図１５】  図１４の基本回路図である。
【符号の説明】
【０００９】１  大型旅客機の機体
２  大型旅客機の２輪からなる前脚の位置
３  大型旅客機の翼にある４輪からなる主脚の位置
４  大型旅客機の胴体にある４輪からなる主脚の位置
５  タイヤ車輪
６  支柱
７  ２輪をつなぐ主軸
８  主軸をつなぐ梁
９  タイヤの断面
１０  ホイール
１１  減速歯車装置
１２  ピストン
１３  モーター
１４  遊星ギヤ減速装置
１５  ブレーキ
１６  動力軸
１７  車軸
１８  遊星ギヤの軸
１９  車軸受
２０  ディスクローター
２１  パッド
２２  ベアリングの断面
２３  モーター軸
２４  遊星ギヤ
２５  遊星ギヤの内歯ギヤ
２６  フリーホイーリングギヤの内歯ギヤ
２７  フリーホィーリングギヤの外リング
２８  モーターのローター
２９  永久磁石
３０  ステータ
３１  ベアリングの断面
３２  モーター軸受
３３  エンコーダ
３４  モーターの外殻
３５  滑走路面
３６  サンギヤ
３７  フリーホイーリングギヤのベアリングのローラー
３８  地上センサー
３９  地上センサーの配線
４０  地上センサーの配線の幹線
４１  地上センサーと機体センサーの無線交信
４２  コンピューター
４３  コントローラー
４４  機体センサー
４５  電源
【図１】
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【図２】
2007112408.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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