(57)【要約】  【課題】降着車輪の支持装置において、航空機の着陸時における車輪軸受の潤滑作用の改善を図ることにより、軸受寿命の向上を図り、またタイヤのメンテナンス費用の低減を図ることである。  【解決手段】降着支柱脚１１に車軸１２の一端部が固定され、車軸１２の他端部に内側円すいころ軸受１３及び外側円すいころ軸受１４を介して車輪１５が回転自在に取り付けられる。前記各円すいころ軸受１３、１４に接触状態に装着された内側軸受ヒータ３４及び外側軸受ヒータ３５、これらの軸受ヒータ３４、３５の電源となる蓄電池４１及び蓄電池４１から各軸受ヒータ３４、３５への通電を入り切りするスイッチ装置４２によって構成された軸受加熱装置４４を備えた構成とした。【選択図】図１
2012197060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
降着支柱脚に車軸の一端部が固定され、その車軸の他端部に転がり軸受を介して車輪を回転自在に取り付けた降着車輪の支持装置において、前記転がり軸受に接近して装着された軸受ヒータ、その軸受ヒータの電源及び電源から当該ヒータへの通電を入り切りするスイッチ装置によって構成された軸受加熱装置を備えたことを特徴とする降着車輪の支持装置。
【請求項２】
前記転がり軸受は、前記車軸の固定側に配置された内側円すいころ軸受と、自由端側に配置された外側円すいころ軸受とによって構成され、前記軸受ヒータは、各円すいころ軸受に対応した内側軸受ヒータと外側軸受ヒータとにより構成され、前記各円すいころ軸受は、前記車輪のボス部内径面と、その内径面に挿通された前記車軸との間にそれぞれ介在され、前記各円すいころ軸受の軸方向の対向面と反対側の面にそれぞれ前記内側軸受ヒータと外側軸受ヒータが接触状態に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項３】
前記内側円すいころ軸受と外側円すいころ軸受の配置形式は、背面合せ形式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項４】
前記内側円すいころ軸受は、その内輪が前記車軸に設けられ自由端側が小径となる段差部に直接又は内側間座を介して係合されることにより固定端側への移動が規制され、前記外側円すいころ軸受は、その内輪の自由端側の幅面に前記車輪にねじ嵌合されたナットが直接又は外側間座を介して当接され、前記ナットの軸方向移動により両方の円すいころ軸受に付与される予圧が調整されることを特徴とする請求項２又は３に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項５】
前記の内側間座及び外側間座は、それぞれ径方向のつば部を有し、内側間座においてはそのつば部に前記の内側軸受ヒータが接し、外側間座においてはそのつば部に前記の外側軸受ヒータとナットの一部が接していることを特徴とする請求項４に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項６】
前記円すいころ軸受はグリースにより潤滑され、そのグリースの適用温度範囲が−６０℃〜＋２００℃であることを特徴とする請求項１から５に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項７】
前記ホイールのボス部を貫通する部分において前記車軸の内部に埋め込まれた車軸ヒータ、その車軸ヒータの電源及び電源から当該ヒータへの通電を入り切りするスイッチ装置によって構成された軸加熱装置を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の降着車輪の支持装置。
【請求項８】
前記電源が前記車軸又はその車軸と一体の固定部に取り付けられた蓄電池であることを特徴とする請求項７に記載の降着車輪の支持装置。
【請求項９】
前記内側円すいころ軸受と外側円すいころ軸受の軸方向間のすき間において、前記車軸に発電機のステータが固定され、そのステータとラジアルギャップをおいてボス部内部に発電機のロータが取り付けられ、前記ステータとロータによって構成された発電機の出力側が前記蓄電池に接続されたことを特徴とする請求項８に記載の降着車輪の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機の降着車輪の支持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機の降着装置は、緩衝装置と車輪とにより構成され、その車輪の支持装置は、降着支柱脚に片持ち状態に固定された車軸と、その車軸に転がり軸受を介して回転自在に取り付けられた車輪により構成される。車輪は、ホイールとホイールに装着されたタイヤとからなり、ホイールのボス部に車軸が挿通され、その車軸とボス部内径面との間に前記の転がり軸受が介在される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５４４８５号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
航空機は、飛行中においては数時間（長いフライトでは２０時間程度）、上空の雰囲気温度に曝される。上空の雰囲気温度は−５０℃に達する場合があり、降着装置の車輪はもちろん軸受の内部に至るまで雰囲気温度に低下する。着陸地点が近づき、航空機が徐々に降下するにつれて雰囲気温度は上昇するが、軸受内部まで十分に温められることはなく、そのまま着陸するに至るのが実状である。
【０００５】
降着装置の車輪の回転速度は着陸まではゼロであるが、車輪が着陸した瞬間に、着陸時の航空機の移動速度（車輪の回転数で１５００rpm程度）まで急加速される。
【０００６】
車輪には潤滑のためにグリースが封入されているが、前記のように着陸前において軸受内部は上空の雰囲気温度にまで低下しており、回転速度はゼロであることから、グリースの粘度は高い状態にある。このため、着陸の瞬間に急加速されてもグリースは本来の潤滑性能を発揮することができず、軸受にかかる負担が大きいため、早期摩耗等の不具合を誘発し、交換周期が短くなる要因となっている。
【０００７】
また、着陸時にタイヤは地表面との間で激しく摩擦するが、その際車輪の軸受が本来の潤滑性能を発揮できない状況にあると、車輪の円滑な回転が妨げられるので、タイヤと地表面との摩擦が一層促進される。その結果、タイヤのリキャップ（タイヤ表面のゴムを張り替えること）や、交換頻度が高くなるなど、タイヤのメンテナンス費用にも影響を及ぼす。
【０００８】
着陸時のタイヤ表面の摩擦を軽減するために、着陸前に車輪を予備的に回転させる技術が知られている（特許文献１参照）。その回転を車輪に設けた羽根車に当たる風によって行う場合、あるいは電動モータによって行う場合のいずれの場合においても、軸受内部のグリースの粘度は高い状態にある。そのような状態から車輪の予備的回転を開始すると軸受にかかる負担が大きいため、前記のような弊害を招来する。
【０００９】
そこで、この発明は、降着車輪の支持装置において、航空機の着陸時における車輪軸受の潤滑作用の改善を図ることにより、軸受寿命を向上させ、またタイヤのメンテナンス費用の低減を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、この発明は、降着支柱脚に車軸の一端部が固定され、その車軸の他端部に転がり軸受を介して車輪を回転自在に取り付けた降着車輪の支持装置において、前記転がり軸受に接近して装着された軸受ヒータ、その軸受ヒータの電源及び電源から当該ヒータへの通電を入り切りするスイッチ装置によって構成された軸受加熱装置を備えた構成とした。
【００１１】
前記の構成によると、着陸の所定時間前にコントローラから自動又は手動による指令により、スイッチ装置を作動させ、軸受ヒータに通電を行い、転がり軸受内部の加熱を行う。これにより、内部の潤滑用グリースが軟化され、十分に潤滑性能を発揮し得る状態において着陸を行うことができる。着陸時に急加速を受けても転がり軸受はグリースの潤滑作用が着陸の瞬間から発揮されるので、軸受及び車輪は円滑に回転することができる。
【００１２】
また、前記の構成に加えて、ホイールのボス部を貫通する部分において前記車軸の内部に埋め込まれた車軸ヒータ、その車軸ヒータの電源及び電源から当該ヒータへの通電を入り切りするスイッチ装置によって構成された軸加熱装置を備えた構成をとることもできる。
【００１３】
この構成をとると、着陸の所定時間前にコントローラからの指令により、スイッチ装置を作動させて車軸ヒータに通電を行い、車軸を熱膨張させることにより、車輪を支持する転がり軸受の予圧を制御し回転トルクを低下させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、軸受加熱装置を設けたことにより、航空機の着陸前に車輪を支持する転がり軸受の内部が加熱され、グリースが十分に潤滑機能を発揮できるように軟化させることができる。このため、軸受は着陸の瞬間から十分に潤滑されるので軸受寿命が向上し、軸受の交換頻度も低くなる結果、作業性が改善されメンテナンス費用を削減することができる。
【００１５】
また、車軸加熱装置を併せて設けることにより、着陸時における転がり軸受の予圧を低下させることができる。これにより着陸時の車輪の回転が円滑に行われるのでタイヤの摩耗を緩和することができ、リキャップやタイヤ交換等のメンテナンス費用を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１の降着車輪の支持装置の断面図である。
【図２】図２は、同上の一部拡大断面図である。
【図３】図３は、同上の通電部分のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００１８】
図１から図３に示した実施形態１に係る降着車輪の支持装置は、降着支柱脚１１に一端側が固定され他端側が自由端となった片持ち状態の車軸１２を有する。その車軸１２の自由端に近い部分に軸方向に間隔をおいて配置された一対の円すいころ軸受１３、１４を介して車輪１５が回転自在に支持される。車輪１５は、ホイール１６と、そのホイール１６のリム部２２に装着されたタイヤ１７により構成される。前記一対の円すいころ軸受１３、１４のうち、固定端側に配置されたものを内側円すいころ軸受１３と称し、自由端側に配置されたものを外側円すいころ軸受１４と称する。
【００１９】
ホイール１６は、軸方向に２分割された内側ホイール半体１８と外側ホイール半体１９を軸方向に突き合わせ、ボルト２１により結合一体化したものである。外周部にリム部２２、リム部２２の中間部にディスク部２３が設けられ、そのディスク部２３の中心部にボス部２４が設けられる。
【００２０】
ディスク部２３は、内側ホイール半体１８に属する内側ディスク部２３ａと、外側ホイール半体１９に属する外側ディスク部２３ｂを有する。これらのディスク部２３ａ、２３ｂは、外径側からボス部２４に接近するに従い軸方向に分かれるテーパを有する。
【００２１】
ボス部２４も内側ディスク部２３ａのセンターに設けられた内側ボス部２４ａと、外側ディスク部２３ｂのセンターに設けられた外側ボス部２４ｂに分かれる。内側ボス部２４ａと外側ボス部２４ｂは、同軸上で一定の間隔をおいて対向する。また、前記両ディスク部２３ａ、２３ｂの対向面にそれぞれ軸方向に突き出した環状の補強リブ２５ａ、２５ｂが設けられ、相互に突き合わされる。
【００２２】
前記内側ボス部２４ａの内径部に係合つば部２６ａが設けられ（図２参照）、外側ボス部２４ｂの内径部にも同様の内向き係合つば部２６ｂが設けられる。前記の内側円すいころ軸受１３が内側ボス部２４ａの内径面に嵌合され、その外端面が係合つば部２６ａに係合される。同様に、外側円すいころ軸受１４が外側ボス部２４ｂの内径面に嵌合され、その内端面が係合つば部２６ｂに係合される。
【００２３】
内側及び外側円すいころ軸受１３、１４は、図２に示したように、それぞれ内輪１３ａ、１４ａと、外輪１３ｂ、１４ｂ及び円すいころ１３ｃ、１４ｃにより構成され、背面合せ形式に配置される。各円すいころ軸受１３、１４の内輪１３ａ、１４ａ及び外輪１３ｂ、１４ｂの材料は、浸炭鋼（ＳＣｒ４２０等）であり、適用温度域が広い（−６０℃〜＋２００℃）のグリースが封入される。
【００２４】
前記の内輪１３ａ、１４ａはそれぞれＬ形断面をもった内側間座２７及び外側間座２８の外径面に嵌合される。これらの間座２７、２８のつば部２７ａ、２８ａがそれぞれ内輪１３ａ、１４ａの大つば側の端面に係合される。
【００２５】
前記ディスク部２３の補強リブ２５ａ、２５ｂが相互に突き合わされ、係合つば部２６ａ、２６ｂが軸方向に対向することによって形成された円筒形部分の内径面に、発電機２９のロータ２９ａ（図２参照）が固定される。発電機２９のステータ２９ｂは、前記ロータ２９ａに対し一定のラジアルギャップをおいて車軸１２に取り付けられる。
【００２６】
発電機２９は、例えばオルターネータであり、永久磁石からなるロータ２９ａ、コイルからなるステータ２９ｂ及びステータ２９ｂ側に取り付けられた整流器２９ｃによって構成される。発電機２９は、後述の蓄電池４１（図３参照）に接続され、当該蓄電池４１を充電する。
【００２７】
前記の内側間座２７は、車軸１２に設けられた段差部３３（図２参照）に係合され、その段差部３３の大径側の外径面に内側軸受ヒータ３４が装着される。内側軸受ヒータ３４は内側間座２７のつば部２７ａの外側面に接触する状態に配置され、その内側間座２７を介して内側円すいころ軸受１３を加熱する。また、外側間座２８のつば部２８ａの外側面に外側軸受ヒータ３５が接触する状態に配置され、その外側間座２８を介して外側円すいころ軸受１４を加熱する。
【００２８】
前記の外側軸受ヒータ３５は、つば部２８ａの外端面の内径側の約半分の範囲に接触され、外径側の約半分には袋ナット３６のつば部３６ａが接触する。袋ナット３６は、車軸１２の自由端部の先端に設けられたネジ部３７にネジ結合され、これを締め込むことにより外側間座２８、補強リブ２５ａ、２５ｂ及び係合つば部２６ａ、２６ｂを介して両方の円すいころ軸受１３、１４に対する軸受予圧を調整する。このとき、内側円すいころ軸受１３は、段差部３３によって固定端側への移動が規制される。
【００２９】
なお、前記の内側間座２７及び外側間座２８は、各ヒータ３４、３５（外側間座２８の場合は袋ナット３６も含む。）を確実に接触させる面積を与えるが、これらのヒータ３４、３５がコンパクトな場合は、各間座２７、２８を省略し、ヒータ３４、３５及び袋ナット３６を直接内輪１３ａ、１４ａに接触させてもよい。
【００３０】
前記ホイール１６のボス部２４に貫通される車軸１２の部分において、その軸中心に車軸ヒータ３８が埋設される。この車軸ヒータ３８は、両方の円すいころ軸受１３、１４に渡る軸方向長さを有し、車軸１２を加熱することにより、車軸１２を熱変形させる。その熱変形を制御することにより円すいころ軸受１３、１４間の距離を変化させ、これらの円すいころ軸受１３、１４に及ぼす軸受予圧を制御することができる。
【００３１】
前記の車軸ヒータ３８を備えることによって、航空機の着陸前に車軸１２を加熱して熱膨張させることにより円すいころ軸受１３、１４に作用する軸受予圧を低下させ、着陸時における円すいころ軸受１３、１４の回転トルクを低減させることができる。
【００３２】
また、着陸時のタイヤの摩耗を減少させる観点から着陸前に車輪１５に取り付けた羽根車等によって車輪を予備的に回転せる場合（特許文献１の場合）は、円すいころ軸受１３、１４の予圧を低減させることにより、前記の予備的な回転を円滑に行わせることができる。
【００３３】
前記の内側軸受ヒータ３４、外側軸受ヒータ３５及び車軸ヒータ３８へ通電するための電源として、車軸１２に固定された蓄電池４１を用いる。蓄電池４１の電力を各ヒータ３４、３５、３８へ通電し、又は遮断するためのスイッチ装置４２が車軸１２に固定される。スイッチ装置４２は、操縦席のコントローラ４３から自動又は手動による指令信号に基づき、各ヒータ３４、３５、３８への通電の入り切りを行う（図３参照）。
【００３４】
前記の蓄電池４１、スイッチ装置４２、内側軸受ヒータ３４及び外側軸受ヒータ３５によって軸受加熱装置４４（図３参照）が構成される。また、蓄電池４１、スイッチ装置４２及び車軸ヒータ３８によって車軸加熱装置４５が構成される。
【００３５】
前記の発電機２９は、航空機の離着陸時の滑走時は、タキシング時（地上走行時）において、車輪１５が回転することにより発電を行う。発電により生じた交流電力が整流器２９ｃによって整流され、直流電力が蓄電池４１に蓄電される。発電機２９は、蓄電池４１への１回の充電によって前記各ヒータ３４、３５、３８による加熱継続時間を延ばす働きを行う。
【００３６】
なお、スイッチ装置４２から各ヒータ３４、３５、３８への通電及び発電機２９から整流器２９ｃまでの通電は、それぞれ車軸１２の内部に設けた通路３９にリード線を挿通することにより行われる。
【００３７】
前記のようにして、車軸１２の自由端側と車輪１５のボス部２４の間に、内側円すいころ軸受１３、外側円すいころ軸受１４、発電機２９、内側軸受ヒータ３４及び外側軸受ヒータ３５等を組み込み、袋ナット３６をねじ込んだのち、袋ナット３６を覆うハット形のナットカバー４０を被せ、そのつば部をボルト４６によって外側ボス部２４ｂの外端面に固定する。
【００３８】
実施形態１に係る降着車輪の支持装置は、以上のような構成であり、次にその作用について説明する。
【００３９】
通常の飛行状態においては、どのヒータ３４、３５、３８にも通電は行われず、また車輪１５は停止状態にあるので、発電機２９も停止状態にある。装置は上空の雰囲気温度に曝され、円すいころ軸受１３、１４に封入されたグリースは粘性が高く、十分に潤滑作用を発揮できない状況にある。
【００４０】
着陸前の所定時間前に達すると、航空機のコントローラ４３（図３参照）からの指令信号、即ち軸受加熱指令信号により、軸受加熱装置４４を構成するスイッチ装置４２が作動され、内側軸受ヒータ３４及び外側軸受ヒータ３５に通電を行う。これらの軸受ヒータ３４、３５に接触した間座２７、２８を介してそれぞれ内側円すいころ軸受１３及び外側円すいころ軸受１４が加熱されることにより、これらの内部のグリースが軟化され粘性が低くなる。その潤滑作用が十分発揮できるような粘性に達したころで着陸が行われる。
【００４１】
着陸によって、車輪１５は急加速されるが、グリースの潤滑作用が十分に発揮されることにより、軸受は円滑に回転することができる。
【００４２】
着陸前に車輪１５を予備的に回転させる場合も、その回転開始より所定時間前にコントローラ４３からの指令により各軸受ヒータ３４、３５に通電する。これにより、前記と同様に内側及び外側円すいころ軸受１３、１４が加熱され、内部のグリースが軟化される。その後に予備的回転を開始させる。
【００４３】
さらに、前記いずれの場合においても、コントローラ４３から車軸加熱指令信号が送出された場合は、車軸加熱装置４５を構成するスイッチ装置４２が作動され、車軸ヒータ３８に通電が行われる。これにより車軸１２が熱膨張され、内側及び外側円すいころ軸受１３、１４の軸受予圧が低減されるので、軸受の回転トルクが低下する。
【００４４】
また、滑走時、地上走行時、前記の予備的回転時においては発電機２９が車輪１５の回転に伴って駆動され発電を行うので、その電力を蓄電池４１に充電する。
【符号の説明】
【００４５】
１１  降着支柱脚
１２  車軸
１３  内側円すいころ軸受
１４  外側円すいころ軸受
１５  車輪
１６  ホイール
１７  タイヤ
１８  内側ホイール半体
１９  外側ホイール半体
２１  ボルト
２２  リム部
２３  ディスク部
２３ａ  内側ディスク部
２３ｂ  外側ディスク部
２４  ボス部
２４ａ  内側ボス部
２４ｂ  外側ボス部
２５ａ、２５ｂ  補強リブ
２６ａ、２６ｂ  係合つば部
２７  内側間座
２７ａ  つば部
２８  外側間座
２８ａ  つば部
２９  発電機
２９ａ  ロータ
２９ｂ  ステータ
２９ｃ  整流器
３３  段差部
３４  内側軸受ヒータ
３５  外側軸受ヒータ
３６  袋ナット
３６ａ  つば部
３７  ネジ部
３８  車軸ヒータ
３９  通路
４０  ナットカバー
４１  蓄電池
４２  スイッチ装置
４３  コントローラ
４４  軸受加熱装置
４５  車軸加熱装置
４６  ボルト
【図１】
2012197060.tif 000003
【図２】
2012197060.tif 000004
【図３】
2012197060.tif 000005