驱动辊的制作方法

本发明涉及一种驱动辊，例如用于驱动交通工具(诸如飞行器)的轮旋转。

背景技术：

多种原因造成飞行器制造商试图机动化飞行器轮，特别地通过使用具有电动马达的驱动致动器。这种机动化带来显著的环境和经济优点(燃料消耗减少、在滑行期间减少噪音等)，并且能执行新的功能：在其推进发动机不操作的同时移动飞行器，反向滑行，在飞行器在地面上的同时遥控飞行器等。

设计者和系统集成者已经研究了用来驱动飞行器起落架轮的致动器的许多架构。

在第一类型的架构中，用来驱动轮旋转的致动器包括：无刷电动马达；具有两个减速级的减速齿轮箱；离合器装置；以及第三减速级，其经由连杆驱动该轮在切向旋转。在那种类型的架构中，相对大量的零件永久地连接到轮并且经受与轮相同的机械应力(加速度、振动、冲击等)，从而增加了驱动致动器操作的可靠性的难度，并且更通常用于由致动器执行的驱动该轮的功能。

在第二类型的架构中，由连杆的作用替换离合器装置，连杆联接和分开减速齿轮箱和轮。那种类型的架构在机械上是复杂的并且不是很结实。而且，连杆的不准确定位，特别是当起落架和轮变形时以速度联接时，使得需要使用联接杆，联接杆体积较大并且因此难以集成在轮与起落架腿之间。

在第三类型的架构中，致动器包括：无刷电动马达；减速单元，其包括齿轮箱和连接到减速齿轮箱的出口的小齿轮；小齿轮与紧固到轮辋上的齿环啮合。通过在径向移动减速单元更靠近或更远离轮，使致动器相对于轮接合和脱离接合，从而能使小齿轮与齿环啮合或者与齿环分开。这种架构出现扭矩传输振荡，从而缩短传动系的寿命。

为了补救上述缺陷，已经提议使用驱动致动器架构，其涉及一个或多个摩擦辊，摩擦辊与用于将摩擦辊压靠到轮上或滑轨(或环)上的装置相关联，滑轨安装于轮辋上，以便造成轮转动。驱动致动器和驱动辊本身的设计需要符合适用于安装到起落架底部的设备的特别严格的要求，其中设备的集成必须结实，面对轮辋特别地要经受相对大量变形的情况，并且设备必须耐受着陆时相对高水平冲击和振动并且同时耐受在着陆后的制动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种驱动辊，其适合于驱动飞行器轮旋转，尽管辊与轮辋经受相对移动，并且其在机械上是结实的以便得到足够长的寿命。

为了实现这个目的，提供一种驱动轮，包括：

·刚性加强件，限定用来使辊绕旋转轴线X旋转的毂；和绕毂有规律地排列并且平行于轴线X延伸的多个条杆；以及

·套管，每个套管接合于这些条杆中的相应条杆上并且各自包括外刚性环，外刚性环包围由可变形材料制成的套管主体。

驱动辊有利地用来与刚性运行轨道协作，刚性运行轨道具有起伏并且安装于飞行器起落架的轮辋上。

由可变形材料制成的套管主体用来补偿在驱动辊与运行轨道之间的相对移动和未对准。

刚性加强件的固定条杆、外刚性环和可变形的套管主体组合地与运行轨道的起伏协作使得能传输扭矩的一部分，扭矩的其余部分通过摩擦传输。这减小了为了传输给定扭矩而需要在驱动辊上发展的径向力。可变形套管主体的压缩也能增加驱动辊与运行轨道之间的接触面积，同时使得在接触面积上的应力更均匀，并且进一步减小驱动辊内的局部应力。减小这些应力并且使得它们更均匀用来使得驱动辊更结实并且给予它更长的寿命，因为材料在局部承受不太严重的应力。

本发明还提出了一种用于驱动轮旋转的驱动系统，驱动系统包括如上文所描述的一个或多个驱动辊和安装于轮上的运行轨道，运行轨道具有呈起伏形式 的障碍物。

附图说明

鉴于参考附图所给出的下文的描述，将更好地理解本发明，在附图中：

·图1是本发明的驱动辊的透视图，其中驱动辊处于与安装于轮辋上的运行轨道接合的位置；

·图2是本发明的驱动辊的透视图，从驱动辊移除了辊面、套管、侧腹面(flank)和辊主体以便显露出辊的刚性加强件；

·图3是图1的辊的面图，移除了辊的侧腹面以便显露出驱动辊的内侧；以及

·图4是处于接合位置的辊的内侧的片段面图，同时将径向力施加在辊上。

具体实施方式

参考图1至图4，本发明的驱动辊1在此示例中与刚性运行轨道2协作以形成用来驱动飞行器起落架轮旋转的系统。

刚性运行轨道2构成环，环与轮同轴地安装于轮辋的内侧面上，当轮安装于起落架底部时，轮辋的内侧面朝向飞行器起落架的腿。

驱动辊1，当如图1和图4所示定位于接合位置时，与形成于运行轨道2上的障碍物协作，在此示例中，这些障碍物由在运行轨道2的圆周上延伸的起伏3构成。

在闲置时，驱动辊1呈现的外侧形状大体上呈绕轴线X的闭合圆柱型式，闭合圆柱具有高度h和外侧半径R。高度h优选地小于外径R，从而给予驱动辊1平坦形状。

驱动辊1首先包括刚性加强件4，刚性加强件4限定使驱动辊1绕旋转轴线X旋转的中心毂5；以及绕中心毂5有角度地排列、平行于轴线X延伸的多个条杆6。在此示例中，刚性加强件4是由金属制成的零件。

中心毂5具有主要部分7。主要部分7为绕轴线X的大体上管状形状，并且具有高度h，但是其在其周围呈现纵向起伏。在中心毂5的主要部分7 内侧，结合了带沟槽的凹型插座8。这个带沟槽的凹型插座8是为了接纳驱动轴，驱动轴本身连接到减速装置用来驱动该驱动辊1旋转，以便向轮传输驱动扭矩并且驱动该轮旋转。

驱动辊1还具有套管10，每个套管接合于刚性加强件4的条杆6的相应条杆上。

每个套管10包括外刚性环11，在此示例中由金属制成。每个外刚性环11包围由可变形材料制成的可变形套管主体12。套管主体12的可变形材料适于耐受高水平的压缩。在此示例中，套管主体12的可变形材料是弹性体材料。

每个套管10还具有刚性圆柱形插件13，在此示例中，其由金属制成，接合在与套管10相关联的条杆6上。每个刚性圆柱形插件13由可变形材料制成的可变形插件主体14连接到相关联的条杆6。在此示例中，插件主体14的可变形材料与套管主体12的材料相同。

每个套管主体12被细分成两个半体12a、12b，这两个半体12a、12b在周向布置于相关联的刚性圆柱形插件13的任一侧上(并且因此在相关联条杆6的任一侧上)，从而在相关联条杆6的任一侧上径向地限定两个第一腔16。

由可变形材料制成的第一可变形腔体17占据每个第一腔16。第一腔体17的可变形材料的刚性小于套管主体12的可变形材料。

同样，每个插件主体14被细分成两个半体14a、14b，这两个半体14a、14b在周向布置于相关联条杆6的任一侧上，从而在相关联条杆6的任一侧上径向地限定两个第二腔19。

由几乎没有刚性的可变形材料制成的第二可变形腔体20在每个第二腔19中延伸。在此示例中，第二腔体20的可变形材料与第一腔体17的可变形材料相同。

可变形带22绕套管10在驱动辊1的圆周上延伸以便限定驱动辊1的辊面。

可变形带22由嵌入于聚合物材料中的编织金属织物网加强的聚合物 材料薄层构成。

聚合物材料薄层用来调节在运行轨道2的定位中的缺陷(若存在)并且在由驱动辊1施加到运行轨道2上的径向负荷而压靠到运行轨道2上之后，排出可能存在于运行轨道2上的任何液体元素或污染物。编织金属丝网的加强件用来加强驱动辊的周向刚度。这允许驱动辊1适应更大的径向和切向应力。

由可变形材料制成的可变形辊主体14占据在中心毂5与可变形带22之间的空间，并且环绕套管10。在此示例中，辊主体24的可变形材料与套管主体12的可变形材料相同，然而，其可以具有不同特征(包括刚度)。

辊主体24和中心毂5由隔膜25分开，隔膜25由嵌入于聚合物材料中的编织金属丝网加强的聚合物材料薄层构成。聚合物材料与用于可变形带22的材料相同。隔膜25具有起伏形状，与中心毂5的主要部分7的起伏对齐。

驱动辊1的刚性加强件4还具有侧腹面27，在此示例中为金属侧腹面。侧腹面27紧固到中心毂5。每个条杆6具有紧固到侧腹面27之一的第一端和紧固到其它侧腹面27的第二端。侧腹面27用来防止形成辊主体24的可变形材料沿着轴线X在轴向膨胀并且在压缩时增加了驱动辊1的刚度。侧腹面27向条杆6和中心毂5传输扭矩。套管10的外刚性环11相对于刚性加强件4的条杆6在径向可移动，因此能使辊主体24的可变形材料移动到套管10附近，从而能使驱动辊1的周围适应运行轨道2的形状和移动。应观察到套管10的移动由可变形带22包含从而避免对套管10附近区域中的辊主体24的可变形材料加热和提早老化。

外刚性环11、刚性圆柱形插件13和套管主体12组合地能将扭矩的一部分通过摩擦而传输，并且另一部分通过啮合传输，由于在运行轨道2的起伏3与压缩在起伏3之间的辊主体24的可变形材料之间实现的干涉，径向力转变为切向力。辊主体24的可变形材料的压缩也用来增加在驱动辊1与运行轨道2之间的接触面积。

驱动辊1的结构也能在驱动辊1中产生刚度，这种刚度在径向方向与 切向方向之间是各向异性的。

套管主体12和插件主体14由可变形材料的相对较薄层构成。这些相对较薄层在切向接受高内部应力，因为它们约束于受限制的体积中，并且这是由于可变形材料的较大切向刚度。扭矩和切向力的传输因此在驱动辊1内部改进。

相反地，低刚性地填充第一腔16和第二腔19的可变形材料允许在施加到驱动辊1的径向力的作用下，在外刚性环11与刚性圆柱形插件13之间的径向移动相对较大，这是由于在此径向方向上驱动辊1的低刚度。在径向力的作用下，外刚性环11和刚性圆柱形插件13朝向中心毂5上升，从而在驱动辊1与运行轨道2之间接触时，与运行轨道2产生平面干涉。

因此，当在轨道2的径向位置的套管10在径向力的作用下压缩时，套管朝向驱动辊1的中心转移。由此，相邻套管(部分地)在径向朝向驱动辊1的外侧推动以便从那里突出，这是由于在中心毂5外侧，不可压缩的可变形材料的变形/压缩。这个现象因此通过沿着轨道扩展辊而增加辊与轨道之间的接触面积。

因此增加了在驱动辊1与运行轨道2之间的接触面积，经由可变形带22与运行轨道2接触的套管10的外刚性环11的数量也增加。这用于优化通过啮合的扭矩传输。此外，在驱动辊1的结构上授予径向柔性，其径向柔性促进驱动辊1与运行轨道2的变形相匹配。

第三腔30也形成于相邻套管10之间的辊主体24中。由几乎没有刚性的可变形材料制成的第三可变形腔体31占据每个第三腔30。在此示例中，第三腔体31的几乎没有刚性的可变形材料与第一腔体17的材料相同。第三腔允许套管10的外刚性环11径向地移动，而不会破坏可变形主体24的可变形材料。这避免形成可变形辊主体24的可变形材料的薄层，可变形辊主体24的可变形材料的薄层将经受高水平的剪切应力，这将不利于可变形辊主体24的可变形材料。套管10的外刚性环11相对靠拢在一起并且因此能彼此接触，同时保持传输扭矩所产生的切向力所需的较大刚度，而不会限制其径向移动。

有利地，套管10的环形节距对应于运行轨道2的起伏3的节距。

有利地，与驱动辊1接触的运行轨道2的起伏数量不小于二，从而确保了扭矩的良好传输。在驱动辊1下接触的起伏数量越大，通过啮合传输的扭矩的分数越大(对于给定扭矩而言)，并且因此传输的扭矩的效率就越高。

应注意到在套管10之一损坏的情况下，本发明的驱动辊的结构使得能单独地替换套管10而无需替换整个辊。

本发明并不限于所描述的特定实施例，而是相反涵盖属于权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。

尽管陈述了在此示例中可变形带由嵌入于弹性体材料中的编织金属丝网加强的聚合物薄层形成，可变形带可由任何类型的可变形材料制成，并且特别地，其可以完全地或部分地由任何类型的编织织物制成，可选地包括并非由金属制成的纱线。

尽管陈述了侧腹面由金属制成，它们可以优选地使用一种或多种其它材料制成：复合材料等。

尽管陈述了辊主体、套管主体和插件主体的可变形材料相同，优选地能使用不同的可变形材料。这也适用于第一腔体、第二腔体和第三腔体的可变形材料。

而且，尽管第一腔、第二腔和第三腔各被描述为填充了几乎没有刚性的可变形材料，它们也可以是空的，填充空气等。.

所提到的可变形材料无需是弹性体。

尽管陈述了主要部分7在其周围呈现纵向起伏，优选地，能提供某些其它形状、特别是无起伏的圆柱形状的主要部分。

尽管陈述了运行轨道具有起伏，其可以完全是光滑的或者实际上是粗糙的但没有起伏。

尽管本文描述了包括一个辊和一个轨道的系统，可以自然地通过使多个辊与多个轨道相关联而实施本发明。