ШАССИ С РУЛЯЩЕЙСЯ ОСЬЮ
CHASSIS WITH STEERING AXLE

Область техники, к которой относится изобретение
Крупные самолеты обычно оснащаются шасси с несколькими осями, на катки или тележки которых установлены пары колес. У подобных тележек имеется удлиненная балка, на которую опирается множество поперечных осей, на каждой из осей установлена пара колес.
Последние модели некоторых крупных самолетов оснащаются основным шасси, состоящим из шести тележек с одной задней поворотной осью, таким образом, чтобы упомянутая ось и сопряженные с ней колеса могли рулиться координировано с рулением колес носового шасси.
Уровень техники
В US 5242131, принадлежащем фирме Боинг, показаны средства осевого руления с пушпульно расположенными приводами. В 5595359, принадлежащем фирме Боинг, показаны средства осевого руления с одним приводом, расположенным в виде подвижной поперечины. В US 5613651, принадлежащем фирме Боинг, показаны средства осевого руления с одним приводом, который расположен между тележкой и осью и шарнирно соединен с ними. В подобных компоновках используется двухстороннее руление, таким образом, чтобы ось могла рулиться в обе стороны от посадочного положения, при котором ось возвращается в прежнее положение и блокируется для взлета или посадки.
Для этого рулежные средства оснащаются блокирующими средствами, такими как центральный замок внутри рулевого привода, как в US 5613651, либо внешними блокирующими средствами, у которых замок опирается на тележку и зацепляется с углублением оси в посадочном положении, как в WO 2006071262, принадлежащем фирме Гудрич. Между тем, подобные замки зацепляются лишь в том случае, если ось точно возвращена в посадочное положение, что бывает затруднительно.
В US 2943820 предлагается устанавливать хвостовую часть тележки таким образом, чтобы после разблокирования она могла свободно поворачиваться, самоориентируясь относительно носовой части тележки, в одном направлении. Хвостовая часть может самоориентироваться между посадочным положением, при котором хвостовая часть выровнена с носовой частью, а также односторонним максимальным угловым положением. При поворотах самолета хвостовая часть тележки внутреннего шасси пассивно поворачивается таким образом, чтобы шины задних колес не изнашивались, тогда как хвостовая часть тележки внешнего шасси продолжает оставаться в посадочном положении. Между тем, поскольку шарнирное соединение хвостовой части с носовой частью подвергается высокой нагрузке, его использование в шестиколесных тележках с центральной осью будет затруднено. Кроме этого, для возврата хвостовой части в посадочное положение летчику, возможно, придется совершать несколько S-образных поворотов, что может сократить длину взлетной полосы.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить шасси на тележке, по меньшей мере, с одной рулящейся осью, которое проще известных шасси.
Предлагается шасси с тележкой, включающей в себя удлиненную балку, на которой размещаются, по меньшей мере, две оси, на каждой из которых установлена пара колес, сцепляющихся с землей, по меньшей мере, одна ось поворотно установлена на удлиненной балке. Согласно изобретению шасси также включает в себя средства ограничения перемещения оси, расположенные между упомянутой поворотной осью и упомянутой удлиненной балкой, зацепляясь с ней, упомянутые средства ограничения перемещения могут деформироваться в одну сторону из устойчивого и блокируемого положения, соответствующего посадочному положению упомянутой поворотной оси.
Таким образом, посадочное положение оси является всего лишь устойчивым положением средств ограничения перемещения. Это подразумевает, что ось может самоориентироваться лишь в одну сторону. Следовательно, блокирование поворотной оси в блокируемом положении достигается простым переводом оси обратно в посадочное положение до тех пор, пока средства ограничения перемещения не достигнут устойчивого положения, при котором они могут автоматически блокироваться, блокирую тем самым ось в посадочном положении. Подобное блокированное положение соответствует конечному положению такта, что делает блокирование намного проще по сравнению с блокированием в промежуточном положении.
По одному из конкретных вариантов осуществления изобретения упомянутые средства ограничения перемещения содержат телескопический упор, торцы которого шарнирно соединены с упомянутой поворотной осью и упомянутой удлиненной балкой, таким образом, чтобы первое устойчивое блокированное положение соответствовало одному из следующих положений: полностью выдвинутому или полностью сжатому положению упомянутого телескопического упора. Подобный телескопический упор также может выступать в качестве рулевого привода.
По другому конкретному варианту осуществления изобретения упомянутые средства ограничения перемещения содержат два элемента, шарнирно соединенных друг с другом, торцы которых шарнирно соединены соответственно с упомянутой поворотной осью и упомянутой удлиненной балкой, таким образом, чтобы устойчивое блокированное положение соответствовало, по существу, выровненному положению упомянутых элементов.
Краткое описание чертежей
Изобретение станет более понятно после ознакомления с описанием нескольких вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
на фигуре 1A и 1B показаны виды сверху тележки шасси, оборудованной задней поворотной осью по первому конкретному варианту осуществления изобретения, изображенной соответственно в посадочном положении, а также частично в угловом положении;
на фиг.2А показан вид в сечении одного из конкретных вариантов осуществления телескопического упора, который может использоваться в шасси по фигурам 1А и 1B, изображенного в устойчивом, полностью выдвинутом и блокированном положении;
на фиг.2B показан вид в сечении другого конкретного варианта осуществления телескопического упора, который может использоваться в шасси по фигурам 1А и 1B, изображенного в устойчивом, полностью выдвинутом и блокированном положении;
на фигуре 3 показан вид сверху крайней задней части тележки шасси, оборудованной поворотной осью по второму конкретному варианту осуществления изобретения, изображенной в посадочном положении;
на фигуре 4 показан вид сверху крайней задней части тележки шасси, оборудованной поворотной осью по третьему конкретному варианту осуществления изобретения, изображенной в посадочном положении;
на фигуре 5 показан вид сверху крайней задней части тележки шасси, оборудованной поворотной осью по четвертому конкретному варианту осуществления изобретения, изображенной в посадочном положении.
Осуществление изобретения
По первому варианту осуществления изобретения, изображенному на фигурах 1А и 1B, предлагается шасси с шестиколесной тележкой 1. Упомянутая тележка 1 содержит удлиненную балку 2 с тремя осями, а именно передней осью 3 и центральной осью 4, которые неподвижно установлены на удлиненной балке, а также задней осью 5, поворотно установленной у заднего торца удлиненной балки 2, вокруг, по существу, вертикальной оси, по существу пересекающей продольную ось задней оси 5. На каждую из осей 3, 4, 5 установлена пара колес 6а, 6b, сцепляющихся с землей. Тележка 1 снабжена средствами 10 ограничения перемещения, состоящими из телескопического упора 11, торцы 12, 13 которого шарнирно соединены соответственно с удлиненной балкой 2 и поворотной осью 5.
В положении, показанном на фиг.1А, поворотная ось 5 находится в посадочном положении, а телескопический упор 11 - в полностью выдвинутом положении, которое может блокироваться, а следовательно, является устойчивым положением, как это будут рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.2. В положении, показанном на фиг.1В, поворотная ось 5 находится в частично угловом положении, телескопический упор 11 находится в промежуточном положении между полностью выдвинутым положением и полностью убранным положением. Без труда можно заметить, что поворотная ось 5 может поворачиваться только в одну сторону. Поэтому изображенная тележка должна устанавливаться на левом основном шасси самолета, тогда как на правом основном шасси должна устанавливаться соответствующая симметричная тележка, задняя ось которой поворачивается в другую сторону.
Далее на фиг.2, по одному из аспектов изобретения, телескопический упор 11 включает в себя цилиндр 14, в который герметично входит подвижный шток 15, с расположенным на нем поршнем 16, образующим в цилиндре 14 камеру 17 сжатия и камеру 18 отбоя, которые могут заполняться гидравлической жидкостью через отверстие 19 камеры сжатия и отверстие 20 камеры отбоя, соответственно, если телескопический упор 11 используется в качестве рулевого привода.
Телескопический упор 11 оснащен средствами 21 блокирования для автоматического блокирования телескопического упора в полностью выдвинутом положении при возврате оси назад, в посадочное положение. Как показано, средства 21 блокирования могут быть зажимным блокирующим механизмом, состоящим из зажимных сгибаемых пальцев 22, закрепленных на поршне 16 с крючкообразными торцами 23, которые зацепляются с уступом 24 внутренней выступающей части 25 цилиндра 14. Блокируемый поршень 25 подвижно установлен внутри цилиндра 14 и может перемещаться между проскакивающим положением, в которое блокируемый поршень 25 выталкивается торцами 23 пальцев, после того как телескопический упор достигает полностью выдвинутого положения, и закрывающем или блокированным положением (как это показано), в котором он отклоняется пружинами 26, закрывая торцы 23 пальцев, тем самым не позволяя пальцам 22 сгибаться, после того как торцы 23 пальцев прошли уступ 24. Размыкающее и блокирующее отверстия 27, 28 позволяют выборочно перемещать блокируемый поршень 25 между проскакивающим положением и блокированным положением.
Поворот задней оси 5 может осуществляться в режиме пассивного самовыравнивания. После приземления, когда ось блокирована в посадочном положении, а также после того как самолет замедлил движение ниже определенной скорости, блокируемый поршень 25 может открывать зажимные пальцы 22 таким образом, чтобы при повороте самолета задняя ось внутреннего основного шасси поворачивалась естественным образом, повторяя поворотное движение самолета, тогда как задняя ось внешнего основного шасси, несмотря на то, что она разомкнута, оставалась в посадочном положении. Для повторного блокирования задних осей в посадочном положении перед взлетом блокирующее и размыкающее отверстия поршня могут соединяться с гидравлическим контуром, в результате чего давление в камере отбоя телескопического упора может увеличиваться. Если он еще не находится в полностью выдвинутом положении, телескопический упор будет выдвигаться до тех пор, пока он не достигнет полностью выдвинутого положения, в котором он будет автоматически блокироваться, тем самым блокируя ось в посадочном положении. Это очень простое блокирование по принципу разомкнутой петли, не требующее точного углового выравнивания задней оси.
Поворот задней оси 5 также может осуществляться в режиме активного руления. После приземления, когда ось блокирована в посадочном положении, а также после того как самолет замедлил движение ниже определенной скорости, поворотом задней оси 5 можно управлять таким образом, чтобы она координировано перемещалась с рулением носового шасси. После того как угол поворота носового шасси достигает определенного порогового значения (например, в 20 градусов), блокируемый поршень 25 может перемещаться в проскакивающее положение, открывая зажимные пальцы 22, обеспечивая управляемое руление задней оси 5 при помощи телескопического упора 11, используемого в качестве рулевого привода. Руление задней оси 5 может, например, осуществляться пропорционально рулению колес носового шасси. Руление задней оси 5 также может осуществляться в активном режиме ВКЛ/ВЫКЛ, в этом случае, после того как угол поворота носового шасси достигает упомянутого определенного порогового значения, задняя ось тележки поворачивается из выровненного положения в определенное максимальное угловое положение, соответствующее ситуации, когда телескопический упор 11 достигает полностью сжатого положения. Возврат задней оси назад в посадочное положение может происходить, после того как угол поворота носового шасси повторно пересекает это же самое пороговое угловое значение или другое угловое пороговое значение.
Следует понимать, что в телескопическом упоре 11 имеется четыре отверстия (два для перемещения штока и два для независимого управления блокируемым поршнем). Телескопический упор предпочтительно может функционировать следующим образом. Когда необходимо разблокировать телескопический упор 11, отверстие 20 камеры отбоя может опрессовываться в первую очередь для разгрузки блокирующего механизма. Затем может опрессовываться разблокирующее отверстие 27, для того чтобы переместить поршень 25 в проскакивающее положение. Это не только уменьшает вероятность заклинивания блокируемого поршня, но также обеспечивает плавное разблокирование, исключая любые ударные звуки при разблокировании, которые часто возникают при разблокировании под нагрузкой. Затем отверстие 20 камеры отбоя может соединяться с обратом, а отверстие 19 камеры сжатия может опрессовываться для руления задней осью 5. После этого отверстия 27, 28 разблокирования и блокирования могут соединяться с обратом.
Следует понимать, что телескопический упор 11 в этом случае используется в качестве рулевого привода, но при этом по-прежнему выступает в качестве средства ограничения осевого перемещения. Для блокирования задней оси 5 в посадочном положении достаточно увеличить давление в камере 18 отбоя до тех пор, пока телескопический упор 11 не вернется снова в полностью выдвинутое положение, в котором он автоматически блокируется. Для блокирования оси не требуется точное и сложное регулирование ее положения.
Очевидно, что телескопический упор может быть установлен на другой стороне балки тележки, позволяя оси поворачиваться таким же образом, как это показано стрелкой на фиг.1. В этом случае устойчивое блокированное положение телескопического упора будет соответствовать полностью сжатому положению. Телескопический упор 11', который может блокироваться в полностью сжатом положении, изображен на фиг.2B. Телескопический упор 11' включает в себя цилиндр 14', в который герметично входит подвижный шток 15' с расположенным на нем поршнем 16', который образует в цилиндре 14' камеру 17' сжатия и камеру 18' отбоя, которые могут заполняться гидравлической жидкостью соответственно через отверстие 19' камеры сжатия и отверстие 20' камеры отбоя, если телескопический упор 11' используется в качестве рулевого привода.
Телескопический упор 11' оснащен средствами 2 Г блокирования для автоматического блокирования телескопического упора 1Г в полностью сжатом положении при возврате оси 5 назад в посадочное положение. Как это показано, средства 2 Г блокирования могут быть сегментом блокируемого механизма, в том числе множеством радиально подвижных сегментов 22', входящих в углубление поршня 16'.
Блокируемый поршень 25' подвижно установлен внутри цилиндра 14' и перемещается между проскакивающим положением, в которое блокируемый поршень 25' выталкивается сегментами 22', когда телескопический упор доходит до полностью сжатого положения, и блокированным положением (как это показано), при котором он отклоняется пружиной 26', радиально прижимая сегменты 22' к углубленной части 24' цилиндра 14', тем самым, создавая препятствие для осевого перемещения поршня 16'. Блокирующее и разблокирующее отверстия 27', 28' позволяют выборочно перемещать блокируемый поршень 25' между проскакивающим положением и блокированным положением.
Как отмечалось ранее, отверстие 19' камеры сжатия телескопического упора 11' предпочтительно может опрессовываться перед спрессовыванием разблокирующего отверстия 27' для разгрузки сегментов 22' и облегчения операции разблокирования. Лишь после того как блокируемый поршень 25' переместится в проскакивающее положение, отверстие 20' камеры отбоя может опрессовываться, заставляя телескопический упор выдвигаться и осуществлять подруливание задней оси 5.
Подобная компоновка с четырьмя отверстиями позволяет осуществлять реверсивное приведение в действие перед разблокированием, для того чтобы разгрузить блокирующий механизм и облегчить операцию разблокирования. Для блокирования телескопического упора в полностью сжатом или полностью выдвинутом положении может использоваться любой тип фиксатора, например сегментный, зажимной или шариковый фиксатор. Разумеется, подобный тип приводного телескопического упора может использоваться и в других областях, например, для выдвижения и убирания шасси относительно конструкции самолета.
Между тем, если вероятность заклинивания внутреннего механизма или появления ударного звука небольшая, можно использовать классический телескопический упор с двумя отверстиями и внутренним блокированием, у которого давление к блокируемому поршню прикладывается через отверстия камеры отбоя и сжатия. Можно использовать простой телескопический упор без внутреннего блокирования совместно с внешними средствами блокирования.
Как вариант, возврату задней оси в посадочное положение может способствовать либо возврат может осуществляться исключительно за счет прикладывания разного тормозного усилия к колесам задней оси таким образом, чтобы задняя ось возвращалась назад в посадочное положении во время движения самолета.
По второму варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг.3, где ссылочные позиции, обозначающие схожие элементы, увеличены на сто, средства 110 ограничения перемещения включают в себя два элемента 130, 131, шарнирно соединенные друг с другом в виде колена 132, элемент 130 шарнирно соединен с удлиненной балкой 102, тогда как элемент 131 шарнирно соединен с поворотной задней осью 105. В положении, показанном на фиг.3, элементы 130, 131 находятся, по существу, в выровненном положении, являющемся устойчивым положением, соответствующим посадочному положению оси 105.
По существу выровненное положение геометрически достигается за счет использования элементов 130, 131 с соответствующими взаимно опорными средствами 133, 134. Известно проектирование опорных средств таким образом, чтобы элементы упирались в немного скошенном положении (при котором колено 132 слегка пересекает воображаемую линию, проходящую через торцы шарнирных соединений элементов, перед тем как элементы упрутся друг в друга). Телескопический привод 135 поворотно установлен на удлиненном элементе 102 при помощи поворотного элемента 136, зацепляющегося с коленом 132. Привод 135 проходит, по существу, перпендикулярно удлиненному элементу 102 и оказывается почти в полностью сжатом положении, когда элементы 130, 131, по существу, выровнены. Элементы 130, 131 могут блокироваться, по существу, в выровненном положении за счет поддержания повышенного давления в камере отбоя. Как вариант, для подтверждения взаимного упирания элементов 130, 131 пружинные средства могут быть установлены между двумя элементами, либо между одним из элементов и удлиненной балкой, либо между одним из элементов и задней осью. Обеспечение поворота задней оси 105 осуществляется за счет увеличения давления в камере отбоя привода 135, в результате чего выровненное положение элементов 130, 131 нарушается, а задняя ось 105 поворачивается в направлении стрелки, указанной на фигуре.
Возврат задней оси 105 в посадочное положение и ее блокирование без труда может достигаться за счет увеличения давления в камере сжатия привода 135 до тех пор, пока средства 110 ограничения перемещения вновь не вернутся в устойчивое выровненное положение, при котором они автоматически блокируются.
По третьему варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг.4, где ссылочные позиции, обозначающие схожие элементы, увеличены на сто, средства 210 ограничения перемещения также включают в себя два шарнирных элемента 230, 231, снабженные опорными средствами 233, 234, обеспечивающими их, по существу, выровненное положение, которое является их устойчивым положением, соответствующим посадочному положению задней оси 205. У элемента 231, который шарнирно соединен с удлиненной балкой 202, имеется рычаг 235, который зацепляется телескопическим приводом 233, проходящим вдоль удлиненной балки 202. В отличие от предыдущего варианта осуществления, изображенное выровненное положение элементов 230, 231 в данном случае соответствует почти полностью выдвинутому положению привода 233.
Привод 233 может использоваться для блокирования элементов 130, 131, по существу, в выровненном положении за счет поддержания повышенного давления в камере отбоя. Как вариант, для подтверждения того, что опорные средства уперлись друг в друга могут использоваться пружинные средства. Поворот задней оси 205 осуществляется за счет увеличения давления в камере сжатия привода 235, в результате чего выровненное положение элементов 230, 231 нарушается, а задняя ось 205 поворачивается в направлении стрелки, указанной на фигуре.
Возврат задней оси в посадочное положение и ее блокирование без труда может осуществляться за счет увеличения давления в камере отбоя привода 235 до тех пор, пока средства 210 ограничения перемещения вновь не вернутся в их устойчивое выровненное положение, при котором они автоматически блокируются.
По четвертому варианту осуществления, изображенному на фиг.5, где ссылочные позиции, обозначающие схожие элементы, увеличены на сто, средства 310 ограничения перемещения также состоят из двух шарнирных элементов 330, 331, которые соответственно шарнирно соединены с удлиненной балкой 302 и одной из сторон задней оси 305, а также снабжены средствами 333, 334 взаимного упирания. Телескопический привод 335 выдвигается между коленом 332 элементов 330, 331 и крепежом 336, расположенным на другой стороне оси 305. Функционирование задней оси 305 происходит, по существу, аналогично ее функционированию по второму и третьему вариантам осуществления. Между тем, соединение привода с задней осью 305 дает определенные механические преимущества, когда элементы не находятся в выровненном положении.
Изобретение не ограничено рассмотренным выше описанием и допускает любые варианты, не выходящие за объем, определяемый формулой изобретения.
В частности, хотя было показано, что поворачивается лишь задняя ось, изобретение также может быть применимо и для другой оси тележки. Разумеется, настоящее изобретение не ограничено шестиколесными тележками и может быть применимо для любых тележек, по меньшей мере, с одной поворотной осью. Хотя задняя ось поворачивается вокруг, по существу, вертикальной оси, по существу, пересекающей продольную ось задней оси, допустимо некоторое смещение, таким образом, чтобы создавался отклоняющий крутящий момент, способствующий возврату оси в ее посадочное положение. Ось поворота также может быть немного скошена.
Хотя показано, что приводы являются линейными телескопическими приводами, также могут использоваться и приводы другого типа, например вращающиеся приводы, в особенности для второго, третьего и четвертого вариантов осуществления, по которым элемент, шарнирно соединенный с удлиненной балкой, может зацепляться вращающимся гидравлическим или электрическим двигателем в месте его шарнирного соединения с удлиненной балкой.
Хотя средства ограничения перемещения с двумя шарнирными элементами показаны в устойчивом положении, соответствующем положению, при котором элементы находятся, по существу, в выровненном положении таким образом, что один элемент является продолжением другого элемента, устойчивое положение также может соответствовать выровненному сложенному положению, при котором один элемент проходит снизу другого элемента.