ЦЕВОЧНАЯ ШЕСТЕРНЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ПРИВОДА
PINION GEAR FOR DRIVE SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Объектом настоящего изобретения является шестерня для системы привода, служащей для вращения одного или нескольких колес шасси летательного аппарата (ЛА) с целью руления по аэродрому (вперед или назад) и/или раскрутки колес шасси перед касанием взлетно-посадочной полосы (ВПП) при посадке, и/или для прикладывания тормозного момента к вращающемуся колесу/колесам.
Уровень техники
Самолету требуется производить руление для перемещения между различными участками аэродрома. Примером может служить руление между ВПП 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 ЛА, позволяющей перемещать ЛА вперед таким образом, чтобы при этом колеса шасси вращались. Поскольку скорость руления обязательно должна быть сравнительно низкой, двигатели должны работать на очень низком режиме. Это означает, что при этом имеет место высокий расход топлива в результате низкой тяговой эффективности двигателей на низкой тяге. Это приводит к повышенному уровню локального атмосферного и шумового загрязнения в районах расположения аэропортов. Кроме того, даже при работе двигателей на низкой тяге, как правило, необходимо использовать колесные тормоза для ограничения скорости руления, что приводит к высокой степени износа тормозов.
Движение гражданских самолетов задним ходом, например, от ворот терминала, с помощью основных двигателей не разрешено. При необходимости движения задним ходом или в других ситуациях, когда руление с помощью тяги основных двигателей невозможно, для перемещения самолета используются тягачи. Данный процесс является трудоемким и дорогостоящим.
Таким образом, существует необходимость в системе привода для привода шасси ЛА при рулении по аэродрому. Также желательно использовать такую систему привода для предварительной раскрутки колес шасси перед посадкой, чтобы колеса уже вращались с начальной скоростью вращения при посадке или приблизительно равной таковой. Такая раскрутка колес шасси перед посадкой обеспечивает уменьшение износа протектора колес при посадке, а также снижение нагрузок, воздействующих на шасси самолета при посадке.
В последние годы были предложены несколько автономных систем руления как для привода колес шасси при рулении по аэродрому, так и для раскрутки колес перед посадкой.
Примером является система, раскрываемая в документе US 2006/0065779, в котором предлагается колесо передней опоры шасси с приводом, в которой используется муфта для переключения из режима, в котором колесо может вращаться свободно, в режим, в котором осуществляется привод колеса электромотором. Данная муфта также может использоваться для обеспечения предварительной раскрутки колеса электромотором перед посадкой.
Подобные известные системы, как правило, предназначены только для переднего шасси, поскольку они занимают слишком много места для того, чтобы быть интегрированными в основное шасси, в котором большое пространство вблизи колес занимают тормозные системы. Однако на переднее шасси приходится лишь небольшая часть вертикальных нагрузок, приходящихся на шасси самолета в целом при рулении по аэродрому (приблизительно 5% массы ЛА). Таким образом, сила сцепления между приводимым колесом переднего шасси и покрытием аэродрома может быть недостаточной для того, чтобы обеспечить надежное руление самолета. Это является предметом особого беспокойства в ситуациях, когда центр тяжести ЛА смещен к предельной задней точке, а поверхность покрытия аэродрома является скользкой.
Известная система, не ограничивающаяся передним шасси, описывается в публикации международной заявки WO 2011/023505. В раскрываемой системе используется привод для перемещения ведущей шестерни и ввода её в зацепление и вывода из зацепления с кольцевой ведомой шестерней на барабане колеса. Для таких систем привода шасси ЛА отмечалась эффективность использования цевочных шестерней, которые были раскрыты в данном контексте в международной патентной заявке WO2014/023939.
Раскрытие изобретения
Компоненты, используемые в цевочных шестернях в шасси ЛА, имеют ограниченный срок службы, и, следовательно, их необходимо демонтировать для чистки и замены компонентов, в частности, для замены, чистки или смазки роликов и штифтов, на которых установлены данные ролики. Эти компоненты могут являться критическими при выполнении взлета и посадки, и поэтому их регулярное техобслуживание, так же, как трудовые затраты и время простоя ЛА, связанное с проведением данного техобслуживания, являются важными, и их влияние необходимо минимизировать. Для решения этих проблем настоящее изобретение предлагает усовершенствованную цевочную шестерню для применения в системах привода шасси ЛА.
В первом аспекте настоящего изобретения предлагается цевочная шестерня, содержащая:
множество роликов, образующих по существу кольцевой ряд;
по меньшей мере два роликомонтажных элемента, расположенных на расстоянии друг от друга в направлении по оси вращения цевочной шестерни, каждый из которых содержит по существу кольцевой ряд отверстий для вставки в них роликомонтажных штифтов для установки роликов между указанными роликомонтажными элементами;
ряд роликомонтажных штифтов, установленных в указанных отверстиях, каждый из которых содержит роликомонтажный стержень с продольной осью для вставки в роликомонтажные элементы и ролик для фиксации ролика относительно роликомонтажных элементов;
при этом по меньшей мере один из роликомонтажных штифтов содержит головку роликомонтажного штифта, граница которой определена относительно стержня изменением радиального размера штифта;
при этом цевочная шестерня дополнительно содержит основное средство фиксации роликомонтажного штифта, взаимодействующее с головкой по меньшей мере одного роликомонтажного штифта для предотвращения перемещения роликомонтажного штифта в направлении его продольной оси.
Цевочная шестерня согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность удобного многократного удаления и замены роликов и роликомонтажных штифтов, которые также можно называть роликовыми штифтами. Рассматриваемые в данном описании устройства обеспечивают возможность создания низкопрофильного средства фиксации штифта, которое обеспечивает фиксацию роликомонтажных штифтов в цевочной шестерне с возможностью их многократного удаления, не создавая при этом чрезмерно большого размера по ширине цевочной шестерни, превышающего размер по ширине роликомонтажных элементов, служащих для установки роликомонтажных штифтов.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может входить в зацепление или выходить из зацепления с роликомонтажным штифтом за счет относительного вращательного или поступательного перемещения роликомонтажного штифта и средства фиксации роликомонтажного штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может входить в зацепление или выходить из зацепления с роликомонтажным штифтом за счет относительного вращательного перемещения роликомонтажного штифта и средства фиксации роликомонтажного штифта.
Цевочная шестерня может также содержать вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта для запирания основного средства фиксации роликомонтажного штифта и роликомонтажного штифта в зацепленном положении.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может предотвращать относительно вращательное перемещение роликомонтажного штифта и основного средства фиксации роликомонтажного штифта.
По меньшей мере одно из основного и вспомогательного средств фиксации роликового штифта может быть выполнено в виде по существу кольцевого элемента, служащего для одновременного удержания или блокирования ряда роликомонтажных штифтов и/или одновременного освобождения или разблокирования ряда роликомонтажных штифтов.
Цевочная шестерня может также содержать фиксирующее средство для фиксации по меньшей мере одного из основного и вспомогательного средств фиксации роликового штифта относительно роликомонтажного элемента, на котором он установлен.
Максимальный радиальный размер головки роликомонтажного штифта больше радиуса стержня роликомонтажного штифта для предотвращения перемещения головки штифта относительно роликомонтажных элементов в первом осевом направлении.
Роликомонтажные элементы могут быть прикреплены к внутренней части цевочной шестерни, причем внутренняя часть цевочной шестерни, предпочтительно, может содержать отверстие для вставки вала, на котором устанавливается цевочная шестерня.
Головка роликомонтажного штифта может содержать первый участок, имеющий первый радиальный размер, и второй участок, имеющий второй радиальный размер, который меньше первого радиального размера.
Головка роликомонтажного штифта может содержать первую сторону, имеющую первый радиальный размер, и вторую сторону, имеющую второй радиальный размер, который меньше первого радиального размера. Внешняя граница головки указанного роликомонтажного штифта может содержать первый, по существу дугообразный участок, и второй, по существу прямолинейный, участок.
По меньшей мере один торец, предпочтительно оба торца, роликомонтажного штифта могут содержать контактный элемент для взаимодействия с инструментом, предназначенным для вращения штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может быть расположено на некотором расстоянии от роликомонтажного элемента, а также может крепиться к нему.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может содержать первый участок, проходящий в осевом направлении относительно оси вращения цевочной шестерни, и второй участок, проходящий в радиальном направлении относительно оси вращения цевочной шестерни.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может содержать кольцевой участок, расположенный по окружности роликомонтажного элемента.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может содержать первый, проходящий в осевом направлении кольцевой участок и второй, проходящий в радиальном направлении кольцевой участок.
Цевочная шестерня может также содержать вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта, служащее для ограничения вращения по меньшей мере одного из роликовых штифтов.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может быть установлено с возможностью отсоединения по меньшей мере рядом с одной головкой роликового штифта.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может быть расположено на расстоянии от центра отверстия по меньшей мере одного роликового штифта, которое меньше максимального радиального размера головки роликового штифта.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может обеспечивать ограничение вращения штифта с помощью головки роликомонтажного штифта.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может обеспечивать удержание более чем одного роликомонтажного штифта цевочной шестерни.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может представлять собой по существу кольцевой элемент, выполненный таким образом, что по меньшей мере одна из его внутренней или внешней кромок расположена на расстоянии от центров отверстий, в которых установлены роликовые штифты, причем указанное расстояние меньше максимального радиального размера головок роликовых штифтов.
Вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта может быть выполнено с возможностью многократного присоединения к роликомонтажному элементу для фиксации роликомонтажных штифтов и отсоединения от роликомонтажного элемента для освобождения роликомонтажных штифтов.
Цевочная шестерня по любому из предыдущих пунктов может содержать первый, второй и третий роликомонтажные элементы, расположенные на расстоянии друг от друга в направлении оси вращения цевочной шестерни, таким образом, что на соответствующих кольцах цевочной шестерни можно установить первый и второй ряды роликов.
По меньшей мере один роликомонтажный штифт может содержать шейку, диаметр которой меньше головки штифта и стержня штифта, служащую для взаимодействия с основным средством фиксации головки штифта с целью удержания штифта в цевочной шестерне.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может содержать область удержания головки штифта, содержащую пару противоположных сторон, расстояние между которыми больше диаметра шейки роликомонтажного штифта и меньше диаметра головки и диаметра стержня роликомонтажного штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может содержать также область освобождения головки штифта, противоположные стороны которой расположены на расстоянии друг от друга, которое больше диаметра головки штифта или стержня роликомонтажного штифта. Основное средство фиксации головки штифта может содержать выполненное в нем отверстие, содержащее область удержания головки штифта и область освобождения головки штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может скользить относительно роликомонтажного элемента для выборочного помещения головки роликомонтажного штифта в область удержания головки штифта и/или в область освобождения головки штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может представлять собой по существу кольцевой элемент, содержащий ряд отверстий, содержащих область удержания головки штифта и область освобождения головки штифта.
Основное средство фиксации роликомонтажного штифта может поворачиваться из первого положения, в котором ряд отверстий роликомонтажных элементов совпадает с рядом областей удержания головки штифта, во второе положение, в котором ряд отверстий роликомонтажных элементов совпадает с рядом областей освобождения головки штифта.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается корпус цевочной шестерни, содержащий:
первый и второй роликомонтажные элементы, каждый из которых содержит множество отверстий, расположенных по по существу кольцевому ряду и служащих для вставки в них роликомонтажных штифтов для установки роликов на указанных штифтах;
причем по меньшей мере один из роликомонтажных элементов содержит средство фиксации роликомонтажного штифта, которое может взаимодействовать с головкой по меньшей мере одного из роликомонтажных штифтов для удержания головки штифта между роликомонтажным элементом и средством фиксации головки роликового штифта.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается роликомонтажный штифт для описанной выше цевочной шестерни, содержащий:
стержень роликомонтажного штифта, имеющий первый диаметр, предназначенный для вставки в роликомонтажные элементы и в ролик для установки ролика с возможностью вращения относительно роликомонтажных элементов; и
головку, предпочтительно, содержащую первый участок первого радиального размера, который больше диаметра стержня роликомонтажного штифта, для предотвращения перемещения головки штифта относительно роликомонтажных элементов в первом осевом направлении;
при этом головка штифта, предпочтительно, имеет второй участок второго радиального размера, который меньше первого радиального размера.
Головка роликомонтажного штифта может содержать первый участок, имеющий первый радиальный размер, и второй участок, имеющий второй радиальный размер, который меньше первого радиального размера. Внешняя граница головки роликомонтажного штифта может содержать первый по существу дугообразный участок и второй по существу прямолинейный участок. Штифт может также содержать внутренний контактный элемент для взаимодействия с инструментом, предназначенным для вращения штифта относительно его продольной оси. На каждом торце указанного роликомонтажного штифта может быть выполнен внутренний контактный элемент для вставки инструмента для вращения штифта.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается система привода шасси ЛА, содержащая вышеописанную цевочную шестерню.
Предпочтительно, система привода устанавливается с возможностью снятия на основной стойке шасси. Таким образом, систему привода можно снимать для проведения техобслуживания, и/или при использовании данного ЛА в полетах на большую дальность, когда применение системы привода шасси может оказаться экономически неоправданным вследствие обуславливаемого им увеличения веса ЛА.
Система привода может устанавливаться снаружи на шасси на каком-либо подпружиненном элементе (например, на стойке шасси) или на неподпружиненном элементе конструкции (на нижнем телескопическом элементе, оси или тележке шасси). Система привода может шарнирно монтироваться на шасси. Выходной вал, на котором установлена ведущая шестерня, может поворачиваться относительно по существу горизонтальной оси поворота, расположенной на определенном расстоянии от оси вращения ведущей шестерни. Первая и вторая шестерни могут входить в зацепление и выходить из зацепления путем поворота относительно вышеупомянутой оси поворота. Электродвигатель может перемещаться вместе с ведущей шестерней относительно оси поворота, или, как вариант, может быть установлен стационарно относительно данной оси поворота; возможен также вариант, при котором электродвигатель будет поворачиваться относительно оси поворота, когда ведущая шестерня пересекает дугу, центр которой совпадает с осью поворота.
Цевочная шестерня может использоваться в качестве ведущей и/или ведомой шестерни, и может содержать шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) или аналогичное устройство для передачи крутящего момента между шестерней и валом, на котором она установлена с возможностью вращения. Это может помочь обеспечивать сохранение передачи крутящего момента при отклонении шасси.
Шасси ЛА может иметь только одно приводимое колесо. В качестве варианта, одним или несколькими электродвигателями могут приводиться два или несколько колес шасси. Между электродвигателем/электродвигателями и ведущими шестернями может использоваться дифференциал. В качестве двигателя может использоваться, например, электродвигатель или гидродвигатель.
Предпочтительно, шестерня, прикрепленная к колесу шасси, имеет больший диаметр, чем ведущая шестерня, чтобы передаточное отношение обеспечивало повышение крутящего момента. Таким образом, использование барабана большого диаметра может обеспечить техническое решение, оптимальное по массе конструкции.
При установке на ЛА, шасси может использоваться совместно с системой энергоснабжения и управления для подачи мощности на систему привода и управления её работой.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание возможных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 – изометрическое изображение системы привода согласно первому варианту реализации;
Фиг. 2 – еще одно изометрическое изображение системы привода, показанной на Фиг. 1;
Фиг. 3 – изометрическое изображение отдельных компонентов системы привода согласно первому варианту реализации;
Фиг. 4 – возможный вариант исполнения цевочной шестерни и звездочки для передачи крутящего момента на систему привода;
Фиг. 5 – возможный вариант исполнения цевочной шестерни, пригодной для применения в системе привода;
Фиг. 6 – пример исполнения цевочной шестерни согласно настоящему изобретению;
Фиг. 7 – вид в разрезе цевочной шестерни, показанной на Фиг. 6;
Фиг. 8 – вид в увеличенном масштабе элементов цевочной шестерни, показанной на Фиг. 6;
Фиг. 9 – изображение показанной на Фиг. 6 цевочной шестерни в частично собранном виде;
Фиг. 10 – роликомонтажный штифт для цевочной шестерни, показанной на Фиг. 6;
Фиг. 11 – альтернативный вариант реализации цевочной шестерни;
Фиг. 12 – вид в увеличенном масштабе элементов цевочной шестерни, показанной на Фиг. 11;
Фиг. 13 – цевочная шестерня, показанная на Фиг. 11, подготовленная к удалению или установке роликомонтажных штифтов;
Фиг. 14 – вид в увеличенном масштабе элементов цевочной шестерни, показанной на Фиг. 13; и
Фиг. 15 – вид в увеличенном масштабе роликомонтажного штифта для цевочной шестерни, показанной на Фиг. 11.
Подробное описание варианта/вариантов реализации изобретения
В настоящем описании рассматриваются варианты реализации для двухколесного шасси ЛА, но принципы данного изобретения являются применимыми также к шасси ЛА с любым количеством колес, в том числе для одноколесных шасси. Цевочная шестерня согласно настоящему изобретению может использоваться в любой системе привода для ввода в зацепление с соответствующей звездочкой или ведущей шестерней. Рассматриваемый вариант реализации относится к основному шасси (т.е. шасси, прикрепленному к конструкции крыла самолета или фюзеляжа в области крыла), поскольку вес ЛА, приходящийся на основное шасси, обеспечивает наилучшее сцепление колес шасси с покрытием аэродрома, что обеспечивает надежное руление ЛА. Однако система привода, содержащая цевочную шестерню согласно настоящему изобретению, также может быть использована и для переднего шасси (т.е. для управляемого шасси, расположенного в носовой части фюзеляжа). Показанное основное шасси предназначено для узкофюзеляжных пассажирских ЛА (рассчитанных приблизительно на 150-200 пассажиров), однако следует иметь в виду, что данное изобретение может с успехом применяться в широком круге ЛА различных типов и различных весов, включая гражданские ЛА, военные ЛА, вертолеты, пассажирские ЛА (рассчитанные менее чем на 50 пассажиров, на 100-150 пассажиров, 150-250 пассажиров, 250-450 пассажиров, более чем на 450 пассажиров), грузовые ЛА, ЛА с поворотными винтами и т.д.
Система привода, содержащая цевочную шестерню согласно настоящему изобретению, может быть использована также в других приводных устройствах, например, в тяжелом машинном оборудовании, транспортных средствах, в горнодобывающем оборудовании и в любых других устройствах, в которых применяются системы привода вращательного типа, для реализации преимуществ настоящего изобретения, как станет более ясно после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием вариантов реализации настоящего изобретения.
Шасси 10 содержит телескопическую амортизационную основную стойку 12, включающую в себя верхнюю телескопическую часть 12a (главный соединительный элемент) и нижнюю телескопическую часть 12b (скользящий элемент). Верхняя телескопическая часть 12a своим верхним концом (не показан) крепится к фюзеляжу или крылу ЛА (не показаны). Нижняя телескопическая часть 12b служит опорой для оси 14, на которой установлена пара колес 16, по одному с каждой стороны основной стойки (для ясности на Фиг. 1 и 2 показано только одно колесо 16). Колеса 16 вращаются относительно оси 14, обеспечивая перемещение ЛА по земле, например, при посадке или рулении по аэродрому.
Каждое колесо 16 содержит шину 17, смонтированную на барабане 18, на внешней кромке которого выполнен обод 18a, который удерживает шину 17. Ведомая шестерня 20 прикреплена к барабану 18 (предпочтительно, к ободу 18a), чтобы она могла вращаться вместе с колесом 16. Ведомая шестерня 20 может крепиться к колесу 16 с помощью множества отдельных соединительных элементов, которые могут обеспечивать жесткое или гибкое соединение. Как вариант, данное соединение может быть осуществлено с помощью фланца, образующего непрерывный продолжающийся обод, выступающий в радиальном направлении либо от колеса 16, либо от ведомой шестерни 20.
Система привода 50 содержит электродвигатель 52, который передает крутящий момент на приводной вал 54 через редуктор 70. Система привода 50 смонтирована на кронштейне 56, жестко закрепленном на оси 14 шасси. Кронштейн 56 содержит два выступа, представляющих собой полукруглые хомуты, обеспечивающие простую установку кронштейна 56 на оси 14 и отсоединение данного кронштейна от оси. Электродвигатель 52 жестко закреплен (например, болтами) на кронштейне 56. Редуктор 70 шарнирно соединен с кронштейном 56 с помощью шарнирных гнезд 82 на каждой лапе кронштейна 56, которые расположены с обеих сторон редуктора 70.
Ведущая шестерня 60 установлена на приводном валу 54 и может вращаться приводным валом относительно оси приводного вала. Ведущая шестерня 60, приводной вал 54 и редуктор 70 могут шарнирно отклоняться линейным исполнительным механизмом (позиционирующим устройством) 58, таким как электромеханический линейный исполнительный механизм прямой передачи с роликовым ходовым винтом, который установлен между кронштейном 56 (на конце кронштейна, наиболее близком к оси 14) и редуктором 70, точнее корпусом 84 редуктора. Таким образом, линейное перемещение исполнительного механизма 58 преобразуется во вращательное движение редуктора 70 и звездочек 60 относительно шарнира 82. Таким образом, система привода 50 может перемещаться из нейтрального положения (не показано), в котором ведущая шестерня 60 не входит в зацепление с ведомой шестерней 20, в положение привода (см. Фиг. 1, 2 и 3), в котором ведущая шестерня 60 находится в зацеплении с ведомой шестерней 20. В нейтральном положении колесо 16 может свободно вращаться, например, во время взлета и посадки, а в положении привода колесо 16 может приводиться во вращение системой привода 50, например, во время руления по аэродрому.
В варианте реализации, показанном на Фиг. 1 и 2, ведомая шестерня 20 представляет собой цевочную шестерню 34, а ведущая шестерня 60 выполнена в виде звездочки.
Цевочная шестерня 34 образована жестким кольцевым элементом 35 и рядом штифтов 38, выступающих с обеих сторон из указанного кольцевого элемента 35. С одной стороны кольцевого элемента 35 расположен первый ряд роликов 36A, установленных с возможностью вращения на штифтах 38, а с другой стороны кольцевого элемента 35 расположен второй ряд роликов 36B, также установленных с возможностью вращения на штифтах 38. Ролики каждого ряда 36A, 36B равномерно расположены по окружности кольцевого элемента, образуя непрерывную последовательность роликов. Снаружи от первого и второго рядов роликов 36A, 36B установлены первое и второе боковые кольца 39A, 39B. Штифты, на которых установлены ролики первого ряда 36A, расположены между кольцевым элементом 35 и первым боковым кольцом 39А, а штифты 38, на которых установлены ролики второго ряда 36B, расположены между кольцевым элементом 35 и вторым боковым кольцом 39B. Таким образом, кольцевой элемент 35 образует центральный опорный элемент для поддержки штифтов, консольно установленных на нем и отходящих от него в противоположные стороны. Кольцевой элемент 35 содержит множество аксиально расположенных удлиняющих соединительных проставок (не показаны), служащих в качестве установочных элементов для крепления цевочной шестерни 34 к барабану 18. Как вариант, вышеупомянутые проставки могут быть заменены кольцевым элементом 35.
Ведущая шестерня 60 представляет собой звездочку, содержащую два соосных диска с радиально выступающими зубьями, которые могут входить в зацепление с роликами 36 цевочной шестерни. Таким образом, каждый диск звездочки может входить в зацепление с одним из двух рядов роликов ведомой шестерни 20.
На Фиг. 3 показан альтернативный (и предпочтительный) вариант реализации, в котором ведомая шестерня 20 представляет собой не цевочную шестерню, а звездочку, а ведущая шестерня представляет собой не звездочку, а цевочную шестерню. Таким образом, ведущая шестерня представляет собой цевочную шестерню 64 с двумя соосными дисками с роликами, а ведомая шестерня 20 заменена звездочкой 66 с двумя соосными дисками с зубьями. Во всех других отношениях система привода идентична описанной выше и показанной на Фиг. 1 и 2, и указываемые ниже отличительные признаки системы привода относятся в равной степени к обоим вышеупомянутым вариантам реализации. Конструкция цевочной шестерни 64 может быть аналогична конструкции цевочной шестерни 34, хотя, разумеется, будет иметь намного меньший диаметр и, следовательно, меньшее количество роликов.
Преимущество соединения типа "звездочка - цевочная шестерня" заключается в том, что такое устройство является более устойчивым к деформации колеса и оси шасси, чем устройства с входящими в зацепление друг с другом зубчатыми колесами. Колеса и оси шасси ЛА 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 друг с другом зубчатые колеса не выдерживают подобной деформации, и может оказаться необходимым изолировать типичное колесо с зубчатым венцом от колеса шасси с помощью подшипников, какого-либо гибкого устройства сопряжения или аналогичного приспособления. И наоборот, предлагаемое настоящим изобретением соединение типа "звездочка - цевочная шестерня" может быть устойчивым к деформации колеса без подобной модификации.
Преимущество такой конструктивной схемы заключается также в её легкости и высокой прочности. Основным видом отказа роликов является разрушение штифтов в результате среза; при установке каждого ролика непосредственно на соответствующий штифт, без каких-либо промежуточных втулок, гильз или других элементов, можно максимально увеличить диаметр штифта, обеспечивая тем самым его максимальную прочность на срез.
В качестве модификации описанных выше вариантов реализации, ведущая шестерня может быть выполнена в виде звездочки 60’ (см. Фиг. 4) с одним рядом зубьев, а ведомая шестерня может быть выполнена в виде цевочной шестерни с одним рядом роликов. Цевочная шестерня может быть выполнена во многих вариантах, в том числе, в виде цевочной шестерни 34’, показанной на Фиг. 4, или цевочной шестерни 69, показанной на Фиг. 5. Расширенное кольцо (или барабан) 35' жестко прикреплено к барабану 18 с помощью нескольких выступов 37', так что оно отходит от внешней окружности барабана 18 и располагается ближе к стойке 12. Предпочтительно, каждый ролик 36' может вращаться относительно вкладыша (не показан), установленного на штифте (не показан).
Еще в одном варианте реализации, показанном на Фиг. 5, ведущая шестерня может содержать один ряд роликов, входящих в зацепление с ведомой шестерней, выполненной в виде звездочки (не показана) с одним рядом зубьев. В данном примере каждый ролик 36 устанавливается на роликомонтажном штифте 51, с втулкой (не показана), относительно которой ролик 36 может вращаться.
Хотя на чертежах показаны элементы системы привода 50 лишь для одного из колес 16, предполагается, что точно такие же элементы могут быть установлены и на другом колесе 16. Иными словами, предполагается, что для каждого колеса 16 может быть предусмотрена своя отдельная система привода 50. Для шасси 10 с четырьмя и более колесами 16 система привода 50 может быть предусмотрена для каждого из колес 16 или же только для двух из них. В вариантах реализации, в которых системы привода 50 предусмотрены только для двух колес 16, может оказаться необходимым устанавливать дополнительные электродвигатели (не показаны) для раскрутки колес без привода перед посадкой, а руление по аэродрому будет осуществляться двумя системами привода 50. В других вариантах осуществления изобретения может оказаться возможным применение лишь одного электродвигателя 52 для двух систем привода 50. Иными словами, электродвигатель 52 может быть установлен таким образом, что он будет приводить во вращение ведущий вал редуктора 70 каждой системы привода.
Несмотря на то, что на чертежах показана только система привода 50, установленная на кронштейне 56, жестко соединенном с осью 14 шасси, в качестве варианта, система привода 50 может быть установлена на верхней телескопической части 12a (на главном соединительном элементе) или на нижней телескопической части 12b (скользящем элементе).
На Фиг. 6 показана цевочная шестерня 600 согласно настоящему изобретению. Цевочная шестерня 600 включает в себя корпус 601, содержащий внутреннюю часть 602. Внутренняя часть 602 содержит отверстие со шлицами 603, что позволяет устанавливать цевочную шестерню 600 на валу (не показан) для передачи крутящего момента с цевочной шестерни 600 на вал. Цевочная шестерня 600 содержит ряд роликов 604, установленных по существу по окружности и образующих кольцо роликов. В показанном варианте реализации, рядом друг с другом расположены два ряда роликов, что дает цевочной шестерне 600 возможность вхождения в зацепление с находящимися рядом рядами зубьев звездочки, например, такой, как показана на Фиг. 3. Однако в цевочной шестерне может быть предусмотрен также только один ряд роликов 604, так что цевочная шестерня 600 будет входить в зацепление только с одним рядом зубьев звездочки, как показано на Фиг. 4 и 5. Таким образом, цевочная шестерня 600 может содержать один или два ряда 605 и 606 расположенных по окружности роликов. При необходимости, в конструкции могут быть предусмотрены дополнительные ряды роликов, расположенные рядом с первым и вторым рядами роликов, для обеспечения возможности зацепления с дополнительными рядами зубьев звездочки. Ролики расположены таким образом, чтобы их оси вращения были параллельны оси вращения цевочной шестерни.
Расположенные рядом друг с другом ролики 604, 607 могут быть установлены на одном общем роликовом штифте 608. Как было указано выше при рассмотрении других вариантов реализации цевочной шестерни, ролики 604, 607 могут быть установлены на роликовых штифтах 608 и могут вращаться относительно данных штифтов. Для обеспечения возможности вращения ролика относительно роликового штифта 608 между ними может быть установлена гильза 615. В конструкции может быть предусмотрено запорное кольцо 609, служащее для фиксации головок роликовых штифтов; такое кольцо более подробно показано на Фиг. 7. Запорное кольцо 609 может быть прикреплено с возможностью снятия к цевочной шестерне 600 с помощью съемных крепежных элементов 610, в качестве которых могут использоваться винты, болты или любые другие подходящие съемные крепежные элементы.
В рассматриваемом варианте реализации цевочная шестерня 600 содержит 11 пар роликов, расположенных двумя рядами по окружности вокруг внутренней части цевочной шестерни 600. Оси вращения роликов соседних рядов совпадают друг с другом, так что соседние ролики могут устанавливаться на одном общем роликовом штифте 608.
Установка и фиксация роликовых штифтов на цевочной шестерне 600 подробно иллюстрируется с помощью Фиг. 7, на которой показан вид цевочной шестерни 600 в разрезе по плоскости, проходящей через роликомонтажный штифт 608. В конструкции цевочной шестерни 600 предусмотрены по меньшей мере два роликомонтажных элемента 611 и 612, а в случае, когда конструкция включает в себя второй ряд 605 роликов, может быть предусмотрен и третий роликомонтажный элемент 613. Вышеупомянутые роликомонтажные элементы, фактически, представляют собой кольца. Задача роликомонтажных элементов заключается в удержании роликомонтажных штифтов 608 в соответствующих отверстиях с целью фиксации ряда роликов 604, 607. Таким образом, каждый роликомонтажный элемент содержит ряд отверстий, в которые вставляются роликомонтажные штифты 608. Роликомонтажные элементы могут устанавливаться на корпусе 601 цевочной шестерни, хотя для их установки могут использоваться и другие средства. Например, по меньшей мере один или несколько роликомонтажных элементов могут удерживаться в определенном положении относительно друг друга штифтами 608, на которых установлены ролики.
Роликомонтажный штифт 608 содержит роликомонтажный стержень 614, внешний диаметр которого выбирается таким образом, чтобы он мог входить в ролик 604, чтобы ролики можно было установить с возможностью вращения на роликомонтажных штифтах 608. Кроме того, для обеспечения возможности вращения роликов на роликомонтажных штифтах между ними могут устанавливаться гильзы 615. Роликомонтажный штифт 608 содержит головку 616 на своем переднем конце.
По меньшей мере часть головки 616 роликомонтажного штифта имеет максимальный размер в радиальном направлении от оси стержня роликомонтажного штифта, который больше радиуса стержня роликомонтажного штифта, так что штифт не может полностью пройти сквозь показанное отверстие в первом роликомонтажном элементе 611. Этот элемент может ограничивать перемещение роликомонтажного штифта 608 по оси в первом направлении, обозначенном стрелкой 617. Расположенная на конце штифта головка 616, удерживаемая первым роликомонтажным элементом 611, может обеспечивать фиксацию штифта в роликомонтажном элементе/элементах для удержания роликов на цевочной шестерне.
Необходимо также предотвращать возможность нежелательного перемещения роликомонтажного штифта 608 во втором направлении 618, противоположном первому направлению 617, в частности, когда цевочная шестерня 600 находится в полностью собранном состоянии, и особенно в процессе эксплуатации. Для выполнения этой функции первое роликомонтажное кольцо 611 снабжено основным средством фиксации роликомонтажного штифта в виде показанного средства 619 фиксации головки штифта. Это фиксирующее средство 619 расположено на некотором расстоянии от первого роликомонтажного элемента 611, находящегося рядом с головкой 616, и может быть выполнено как часть данного элемента, а также может крепиться к нему. Фиксирующее средство 619 охватывает головку роликомонтажного штифта таким образом, что в то время как роликомонтажное кольцо 611 предотвращает перемещение головки 616 роликомонтажного штифта в первом направлении 617, средство фиксации головки штифта предотвращает перемещение головки 616 роликомонтажного штифта во втором направлении 618, противоположном первому направлению 617. Таким образом, после сборки роликомонтажные штифты 608 удерживаются в отверстиях роликомонтажных колец цевочной шестерни 600.
Для осуществления операций техобслуживания и сборки цевочной шестерни 600 желательно, чтобы роликомонтажные штифты 608 можно было многократно удалять из роликомонтажных колец 611, 612, 613, и производить их замену. Для этого конструкция головки 616 роликомонтажного штифта и средства 619 фиксации головки штифта должна предусматривать возможность селективного соединения или отсоединения для предотвращения или обеспечения возможности перемещения роликомонтажного штифта 608 во втором направлении 618.
В одном из возможных вариантов реализации такое выборочное соединение может обеспечиваться съемным средством 619 фиксации головки штифта, которое может быть выполнено в форме съемного или передвижного элемента для фиксации головки 616 штифта относительно роликомонтажного элемента 611. Съемный элемент фиксации головки штифта может быть выполнен в виде съемного фиксирующего средства 619, которое выборочно может соединяться с роликомонтажным элементом 611 или отсоединяться от него для удержания головки штифта и ограничения или предотвращения её перемещения в аксиальном направлении.
В рассматриваемом варианте реализации изобретения, головка 616 роликомонтажного штифта является асимметричной и содержит с первой стороны первую радиально выступающую часть 620 для взаимодействия со средством 619 фиксации головки штифта. В другом месте по окружности головки 616 штифта предусмотрен участок 621 уменьшенного радиуса. Таким образом, можно заметить, что при вращении штифта 608 относительно его оси, участок 621 уменьшенного радиуса головки 616 может располагаться вблизи или на удалении от средства 619 фиксации головки штифта. В соответствующий момент поворота штифта 608 относительно его продольной оси участок 621 уменьшенного радиуса не располагается между средством 619 фиксации головки и роликомонтажным кольцом 611, так что штифт 608 можно свободно извлечь, сместив его во втором осевом направлении 618. Это освобожденное положение достигается при повороте штифта по существу на 180 градусов вокруг его продольной оси относительно положения, показанного на Фиг. 7. Таким образом, когда штифт 608 соответствующим образом повернут, его можно вынуть из роликов 604 и 607 и из роликомонтажных колец 611, 612, 613, путем перемещения во втором аксиальном направлении 618, в сторону головки 616 штифта. Для ясности на Фиг. 8 и 9 показаны детали конструкции, и на чертеже используются те же самые ссылочные позиции, что и на предыдущих чертежах.
Для предотвращения нежелательного вращения и выхода штифта 608 из цевочной шестерни 600 в конструкции может быть предусмотрено вспомогательное средство фиксации роликомонтажного штифта в виде запорного средства 609 для головки штифта. При повороте штифта 608 и его установке в фиксированное положение, показанное на Фиг. 7, при котором радиально выступающая часть 620 головки располагается между средством 619 фиксации головки штифта и роликомонтажным элементом 611, запорное средство 609 для головки штифта расположено рядом с участком 621 уменьшенного радиального размера головки 616 штифта. Таким образом, запорное средство 609 для головки штифта может ограничивать или предотвращать вращение головки 616 штифта, фиксируя её в запертом положении, при котором перемещение штифта в осевом направлении относительно роликомонтажных элементов 611, 612 и 613 невозможно. Как показано на чертеже, запорное средство 609 для головки штифта может быть выполнено в виде кольцевого элемента, который, будучи установленным на свое место, запирает головки 616 всех роликомонтажных штифтов 608. Однако в качестве варианта могут быть предусмотрены отдельные запорные средства для головки штифта для отдельных штифтов 608, или для отдельных групп ряда штифтов 608. Таким образом, цевочная шестерня 600 содержит ряд роликомонтажных штифтов 608, и по меньшей мере один из данных роликомонтажных штифтов может иметь головку, обеспечивающую возможность выборочной фиксации с помощью средства 619 фиксации головки штифта, и освобождения из указанного средства. Кроме того, роликомонтажный элемент 611 может быть снабжен выборочно активируемым запорным средством для головки штифта для фиксации головки штифта в запертом положении, в котором она взаимодействует со средством 619 фиксации головки штифта. Таким образом, штифт 608 может находиться в запертом положении, в котором его перемещение в аксиальном направлении ограничивается или невозможно, и в освобожденном положении, в котором он может свободно перемещаться в аксиальном направлении относительно роликомонтажного кольца/колец. Таким образом, цевочная шестерня может находиться в фиксированной конфигурации, в которой штифты 608 невозможно извлечь из шестерни, и в освобожденной конфигурации, в которой штифты можно свободно вынимать из цевочной шестерни.
Для облегчения вращения штифта/штифтов 608, по меньшей мере на одном конце штифта 608 или на обоих концах штифта 608 может быть предусмотрен элемент привода 622 для создания входного крутящего момента на штифте, чтобы его можно было поворачивать из заблокированного положения в освобожденное положение. Данный элемент привода может располагаться на переднем конце или на заднем конце штифта, напротив головки штифта, а также на обоих концах штифта. Данный элемент привода может быть выполнен в виде шестиугольного гнезда, отверстия с резьбой, полости для вставки отвертки или шестигранного ключа (или болта с шестигранным гнездом). Элемент привода может быть выполнен в виде внутренней полости или выступающего элемента, позволяющего прикладывать крутящий момент к штифту 608 для его поворота относительно его продольной оси.
На Фиг. 10 показан роликомонтажный штифт для цевочной шестерни, предназначенный для вариантов реализации, представленных на Фиг. 6-9. Штифт содержит стержень 614 с по существу гладкой внешней поверхностью без каких-либо соединительных элементов типа резьбы или элементов для приложения крутящего момента. Стержень имеет по существу постоянный диаметр с гладкой поверхностью и предназначен для вставки в ролик или, предпочтительно, в гильзы 615, если таковые используются, и для установки в отверстиях роликомонтажных элементов 611, 612, 613. Как было указано выше, роликомонтажный штифт содержит также головку 616, которая является асимметричной относительно продольной оси и содержит с первой стороны первую радиально выступающую часть 620 для взаимодействия со средством 619 фиксации головки штифта. В другом месте по окружности головки 616 штифта предусмотрен участок 621 уменьшенного радиуса. Головка штифта имеет внешнюю границу, содержащую первую, по существу дугообразную, часть, и вторую, по существу прямолинейную часть, на стороне с уменьшенным размером в радиальном направлении.
Цевочная шестерня, показанная на Фиг. 6-9, в целом, соответствует конструкции, показанной на Фиг. 3. Однако следует иметь в виду, что конструкции роликомонтажных колец, роликов и роликомонтажных штифтов, описанные со ссылками на Фиг. 6 и 7, также могут быть использованы для цевочной шестерни большего диаметра, показанной на Фиг. 4, предназначенной для взаимодействия с ведущей звездочкой 60, как показано на Фиг. 4.
На Фиг. 11 показан альтернативный вариант исполнения средства для монтажа и фиксации штифтов цевочной шестерни. Конструкция корпуса цевочной шестерни 700 аналогичная конструкции цевочной шестерни, показанной на Фиг. 6-9. Корпус 701 содержит внутреннюю часть 702, на поверхности которой выполнены шлицы 703. Корпус содержит также по меньшей мере два, и, как показано в рассматриваемом примере, три роликомонтажных элемента 711, 712 и 713. В роликомонтажных элементах выполнен ряд отверстий 714, каждое из которых предназначено для вставки штифта 715 для установки ролика в корпусе, точно так же, как это показано на Фиг. 6 - 9.
Принципиальная разница между вариантами реализации, показанными на Фиг. 6-10 и Фиг. 11-13, заключается в том, каким образом обеспечивается фиксация роликовых штифтов 715 в роликомонтажных элементах. В варианте реализации, показанном на Фиг. 6-9, основным средством фиксации головки роликового штифта служит элемент 619 роликомонтажного элемента 611. В варианте реализации, показанном на Фиг. 11, в качестве основного средства фиксации головки штифта используется пластина 716, в которой выполнено по меньшей мере одно отверстие 717, соответствующее отверстию 714 в роликомонтажном элементе 711. Отверстие 717 выполнено таким образом, что перемещение по прямой или вращение основного средства фиксации роликового штифта относительно самого штифта дает возможность перемещения головки 718 роликового штифта в область 719a освобождения головки отверстия 717. При перемещении средства фиксации роликового штифта относительно роликового штифта в противоположном направлении головка 718 роликового штифта попадает в область 719 удержания роликового штифта отверстия 717. В рассматриваемом варианте реализации, относительное вращательное перемещение основного средства фиксации роликового штифта относительно роликового штифта приводит к перемещению головки роликового штифта либо в область освобождения 719a головки штифта, либо в область удержания 719 головки штифта отверстия 717. В показанном примере, в качестве основного средства фиксации роликового штифта используется кольцевой элемент 716, содержащий ряд отверстий 717, расположение каждого из которых соответствует расположению отверстий в роликомонтажных элементах 711, 712, 713. Вращательное перемещение показанного основного средства 716 фиксации роликового штифта может одновременно обеспечивать фиксацию или освобождение всех роликомонтажных штифтов 715, находящихся во всех отверстиях 714 роликомонтажных элементов 711, 712, 713.
Более подробно данная конструкция представлена на Фиг. 12. В данной конструкции предусмотрено также вспомогательное средство 720 фиксации роликомонтажного штифта, служащее для блокировки основного средства 716 фиксации роликомонтажного штифта и головки 718 роликомонтажного штифта в запертом положении, выполненное, в частности, в виде болта 720 с шестигранным гнездом в головке. Однако может применяться и любое другое подходящее фиксирующее средство, обеспечивающее предотвращение перемещения основного средства фиксации 716 головки штифта относительно головки 718 штифта или роликомонтажного элемента 711.
На Фиг. 13 показано описанное выше устройство с удаленным вспомогательным средством 720 фиксации головки штифта, что дает возможность кольцеобразному основному средству 716 фиксации головки штифта перемещаться по прямой или вращаться относительно штифта 715. Это позволяет поместить головку 718 штифта в область освобождения 717 головки штифта. Таким образом, очевидно, что в конфигурации, показанной на Фиг. 13, штифт 715 может свободно перемещаться вдоль своей продольной оси, и его можно вынуть или сместить из отверстий роликомонтажных элементов 711, 712, 713.
На Фиг. 14 показан вид в увеличенном масштабе элементов цевочной шестерни, изображенной на Фиг. 13. Можно увидеть, что основное средство 716 фиксации головки штифта имеет область 717 освобождения головки штифта, в которой противоположные края отверстия находятся друг от друга на большем расстоянии, чем диаметр головки 718 штифта, так что головка штифта может проходить сквозь данное отверстие, что дает возможность извлечения штифта из цевочной шестерни. Предпочтительно также, противоположные края области освобождения 717 находятся на большем расстоянии друг от друга, чем диаметр стержня роликомонтажного штифта, так что весь стержень может проходить сквозь отверстие, чтобы его можно было извлечь из цевочной шестерни.
В отличие от области освобождения головки штифта, противоположные края области 719 удержания головки штифта находятся на расстоянии друг от друга, которое меньше размера головки штифта, и, предпочтительно, также меньше диаметра стержня роликомонтажного штифта, что делает невозможным выход обеих указанных деталей или любой из них через область удержания 719. Однако, предпочтительно, края области удержания 719 находятся друг от друга на расстоянии, которое меньше диаметра шейки роликомонтажного штифта 715, которая отделяет стержень от головки 718 роликомонтажного штифта, что обеспечивает возможность вхождения данной шейки в область удержания 719.
В конструкции предусмотрен также элемент 721 для взаимодействия со вспомогательным средством 720 фиксации роликомонтажного штифта, выполненный в данном случае в виде отверстия, которое может иметь круглую форму, но может также использоваться и любое другое вспомогательное средство фиксации головки роликомонтажного штифта (например, изменение диаметра, наклон, углубление или профилированная секция), обеспечивающее возможность предотвращения вспомогательным средством фиксации головки штифта вращательного перемещения основного средства фиксации головки штифта относительно отверстия/отверстий роликомонтажных элементов 711, 712, 713.
Конструкция роликомонтажного штифта 715, предназначенного для применения в варианте реализации, показанном на Фиг. 11-14, более подробно показана на Фиг. 15. Штифт 715 содержит стержень по существу постоянного диаметра с гладкой внешней поверхностью, вставляемый в ролик или, предпочтительно, в гильзу, устанавливаемую между стержнем и роликом, аналогично тому, как установлена гильза 165 на Фиг. 6-9. Штифт 715 содержит головку 718 штифта, отделенную от стержня штифта шейкой 705, которая имеет уменьшенный внешний диаметр для обеспечения возможности её вхождения в область 719 удержания штифта средства 716 фиксации головки штифта, показанного на Фиг. 14. Кроме того, на переднем торце головки штифта выполнено отверстие 722. Это отверстие может соединяться с каналом, проходящим вдоль части длины или по всей длине стержня штифта и соединяющимся с отверстием 723, который может обеспечивать гидравлическое соединение между внешней поверхностью стержня и центральным отверстием 722. При необходимости, это обеспечивает возможность подачи смазки из отверстия 722 к ролику, установленному на стержне штифта. Однако при использовании гильз из соответствующих материалов, например из тефлона или других низкофрикционных или самосмазывающихся материалов, такой канал для подвода смазки может оказаться ненужным.
Отверстие 722 может также содержать контактный элемент для прикладывания крутящего момента к штифту. Такие отверстия могут быть выполнены в штифтах, показанных на Фиг. 10, и возможность прикладывания крутящего момента к штифту на Фиг. 10 с помощью отверстия 622 может оказаться особенно полезной. Таким образом, при необходимости, данное отверстие может выполнять двойную функцию, т.е., во-первых, функцию элемента для прикладывания крутящего момента к штифту, и, во-вторых, функцию элемента для подвода смазки к поверхности стержня штифта. Кроме того, отверстие 622 или 722 может использоваться для вставки инструмента для извлечения освобожденного штифта 608 или 718 из цевочной шестерни.
В каждом из описанных выше вариантов реализации принцип привода за счет взаимодействия звездочки с цевочной шестерней/цевочной цепью может использоваться как в случае, когда ведомая шестерня представляет собой звездочку, а ведущая шестерня представляет собой цевочную шестерню/цевочную цепь, так и наоборот.
Несмотря на то, что данное изобретение было описано со ссылками на один или несколько предпочтительных вариантов реализации, следует иметь в виду, что могут производиться его различные изменения или модификации в пределах объема данного изобретения, определяемого пунктами прилагаемой формулы изобретения.