本發(fā)明涉及使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與飛行器起落架的旋轉(zhuǎn)輪接合的方法。本發(fā)明還涉及用于使飛行器起落架的一個(gè)或更多個(gè)輪旋轉(zhuǎn)以便進(jìn)行地面滑行(向前或倒行)和/或進(jìn)行著陸之前的輪自旋加速以及/或者用于對(duì)旋轉(zhuǎn)輪施加制動(dòng)扭矩的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

飛行器需要在機(jī)場上的各地點(diǎn)之間進(jìn)行地面滑行。一個(gè)示例是在跑道與飛行器的乘客上飛行器或下飛行器的位置(例如，航站樓登機(jī)口)之間的滑行。通常，這樣的滑行通過使用來自飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的推力推動(dòng)飛行器向前使得起落架輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)。由于地面滑行速度必須相對(duì)較低，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)必須以極低的功率運(yùn)行。這意味著：由于這種低功率下的推進(jìn)效率較差，因此存在相對(duì)高的燃料消耗。這導(dǎo)致在機(jī)場附近局部大氣污染和噪聲污染等級(jí)的增加。此外，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以低功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常仍需要應(yīng)用輪制動(dòng)器來限制地面滑行速度，從而導(dǎo)致高度的制動(dòng)器磨損。

使用民用飛行器的主發(fā)動(dòng)機(jī)使民用飛行器進(jìn)行例如遠(yuǎn)離登機(jī)口的倒行是不被允許的。當(dāng)必需倒行時(shí)，或在經(jīng)由主發(fā)動(dòng)機(jī)推力的地面滑行是不可行的其他情況下，使用牽引車操縱飛行器四處移動(dòng)。這種過程是費(fèi)力且成本高昂的。

因此，需要一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在地面滑行操作期間對(duì)飛行器起落架的輪提供動(dòng)力。還需要使用這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在著陸之前使輪進(jìn)行預(yù)自旋，使得輪在著地時(shí)已經(jīng)以其初始著陸速度或接近其初始著陸速度自旋。這種預(yù)著陸自旋加快被認(rèn)為可以減小著陸時(shí)的輪胎磨損，并且可以減小著陸期間傳遞至起落架的載荷。

在WO2014/023939中描述了使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與飛行器起落架的輪接合的已知方法。致動(dòng)器布置成使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在鏈輪接合滾柱鏈的位置與鏈輪不能接合滾柱鏈的位置之間旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面提供了一種使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與飛行器起落架的旋轉(zhuǎn)輪接合的方法，該方法包括操作馬達(dá)以使小齒輪旋轉(zhuǎn)；使小齒輪從空檔位置移動(dòng)至小齒輪在初始接觸時(shí)刻接觸旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪的接觸位置，該旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪安裝至飛行器起落架的旋轉(zhuǎn)輪；然后在初始接觸時(shí)刻之后，使小齒輪進(jìn)一步移動(dòng)至小齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合的嚙合位置，其中，小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的中心到中心的距離隨著小齒輪移動(dòng)至接觸位置進(jìn)而移動(dòng)至嚙合位置而減小，從動(dòng)齒輪具有N_齒輪個(gè)齒或滾柱，小齒輪具有N_小齒輪個(gè)齒或滾柱，小齒輪的齒或滾柱在小齒輪處于嚙合位置時(shí)與從動(dòng)齒輪的齒或滾柱嚙合，小齒輪和從動(dòng)齒輪在初始接觸時(shí)刻分別以角速度ω_小齒輪和ω_齒輪旋轉(zhuǎn)，并且初始接觸時(shí)刻的同步率[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]不為1。

本發(fā)明的第二方面提供了一種用于使飛行器起落架的輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：小齒輪；適于安裝至飛行器起落架的輪的從動(dòng)齒輪；布置成使小齒輪旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)；致動(dòng)器，該致動(dòng)器布置成使小齒輪從空檔位置移動(dòng)至小齒輪在初始接觸時(shí)刻接觸從動(dòng)齒輪的接觸位置；然后在初始接觸時(shí)刻之后使小齒輪進(jìn)一步移動(dòng)至小齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合的嚙合位置，其中，小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的中心到中心的距離隨著小齒輪移動(dòng)至接觸位置進(jìn)而移動(dòng)至嚙合位置而減小，從動(dòng)齒輪具有N_齒輪個(gè)齒或滾柱，小齒輪具有N_小齒輪個(gè)齒或滾柱，小齒輪的齒或滾柱在小齒輪處于嚙合位置時(shí)與從動(dòng)齒輪的齒或滾柱接合；布置成檢測從動(dòng)齒輪的角速度ω_齒輪的傳感器；控制回路，該控制回路響應(yīng)于速度要求輸入而控制馬達(dá)，使得馬達(dá)以由速度要求輸入確定的角速度旋轉(zhuǎn)；以及控制器，該控制器布置成根據(jù)傳動(dòng)比(N_小齒輪/N_齒輪)、傳感器檢測到的從動(dòng)齒輪的角速度以及預(yù)定同步率來確定速度要求輸入，其中，預(yù)定同步率選擇成使得小齒輪在初始接觸時(shí)刻以角速度ω_小齒輪旋轉(zhuǎn)并且[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]不為1。

同步率[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]提供了小齒輪和從動(dòng)齒輪的嚙合部分的相對(duì)速度的指示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使小齒輪以與從動(dòng)齒輪不同的速度旋轉(zhuǎn)提供了更高可能性的成功嚙合操作。因而，值[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]選擇為在初始接觸時(shí)刻大于或小于1。該值可以大于1(例如，該值可以大于1.02)但更優(yōu)選地是小于1(例如，小于0.98或小于0.96)。優(yōu)選地，該值大于0.9且小于1。

通常，從動(dòng)齒輪隨著小齒輪從接觸位置移動(dòng)至嚙合位置在一系列碰撞中接觸小齒輪，并且每次碰撞引起馬達(dá)的電動(dòng)勢或角速度的尖峰?？蛇x地，該方法還包括檢測尖峰中的一個(gè)尖峰并且響應(yīng)于檢測到的尖峰中的一個(gè)尖峰操作馬達(dá)以改變施加至小齒輪的扭矩?？蛇x地，該方法還包括檢測尖峰中的一個(gè)尖峰的極性并且根據(jù)檢測到的極性操作馬達(dá)以改變施加至小齒輪的扭矩。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括：布置成檢測尖峰的傳感器；以及控制器，控制器配置成響應(yīng)于傳感器檢測到的尖峰中的一個(gè)尖峰操作馬達(dá)以改變施加至小齒輪的扭矩。

在一些實(shí)施方式中，小齒輪或從動(dòng)齒輪可以包括滾柱齒輪，該滾柱齒輪包括分別與從動(dòng)齒輪或小齒輪的齒嚙合的一系列滾柱。滾柱齒輪的優(yōu)點(diǎn)在于相比于齒嚙合齒輪布置對(duì)輪變形以及小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的未對(duì)準(zhǔn)的容受度更大。這一系列滾柱中的每個(gè)滾柱可以繞銷旋轉(zhuǎn)，銷可選地由環(huán)形支承構(gòu)件支承，或位于兩個(gè)環(huán)形支承構(gòu)件之間。在其他實(shí)施方式中，這一系列滾柱可以通過圍繞支承構(gòu)件的外周延伸并且固定至支承構(gòu)件的滾柱鏈(也稱為附接鏈或附接滾柱鏈)提供。這種布置的實(shí)施比上面討論的滾柱齒輪布置的實(shí)施更經(jīng)濟(jì)。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述,在附圖中：

圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的立體圖；

圖2示出了圖1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一立體圖；

圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選定部件的立體圖；

圖4示出了根據(jù)第三實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的立體圖；

圖5示出了圖4的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，小齒輪處于嚙合位置；

圖6A示出了具有0c角度偏離的處于空檔非接合位置的小齒輪和從動(dòng)齒輪的一部分；

圖6B示出了具有0.08c角度偏離的處于空檔非接合位置的小齒輪和從動(dòng)齒輪的一部分；

圖7A是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各元件的框圖；

圖7B示出了PI控制器；

圖8是示出了2.5s之后關(guān)于各種同步率和角度偏移的中心到中心距離的曲線圖；

圖9是針對(duì)低接合力和高接合力的將中心到中心距離與小齒輪角速度相比的一對(duì)曲線圖；以及

圖10示出了控制方法。

具體實(shí)施方式

示出了應(yīng)用于具有兩個(gè)輪的飛行器起落架的示例性實(shí)施方式，但實(shí)施方式的原理可以應(yīng)用于具有任何數(shù)量的輪——包括僅單個(gè)輪——的起落架。這些實(shí)施方式應(yīng)用于主起落架(即，附接至機(jī)翼結(jié)構(gòu)或機(jī)翼的區(qū)域中的機(jī)身機(jī)構(gòu)的起落架)，這是因?yàn)橹髌鹇浼苤С械闹亓勘徽J(rèn)為是提供了輪與地面之間的最佳牽引以實(shí)現(xiàn)可靠的飛行器地面滑行。然而，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以替代性地應(yīng)用于前起落架(即，朝向飛行器的機(jī)頭的可轉(zhuǎn)向的起落架)。所示的主起落架可應(yīng)用于單走道客機(jī)(大約150-200座(pax))，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種類型和重量的飛行器，包括民用飛行器、軍用飛行器、直升飛機(jī)、客機(jī)(<50座、100-150座、150-250座、250-450座、>450座)、運(yùn)輸機(jī)、斜旋翼飛行器等。

起落架10包括伸縮式減震主支腿12，該伸縮式減震主支腿12包括上伸縮式部件12a(主配件)和下伸縮式部件12b(滑動(dòng)件)。上伸縮式部件12a通過其上端部(未示出)附接至飛行器機(jī)身或機(jī)翼(未示出)。下伸縮式部件12b支承承載一對(duì)輪16的輪軸14，在主支腿的每一側(cè)上各有一個(gè)輪(為清楚起見，在圖1和圖2中僅示出一個(gè)輪16)。輪16布置成繞輪軸14旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)飛行器的諸如滑行或著陸的地面運(yùn)動(dòng)。

每個(gè)輪16包括由輪轂18支承的輪胎17，輪轂18具有在其外邊緣處的保持輪胎17的輪輞18a。從動(dòng)齒輪20附接至輪轂18(優(yōu)選地附接在輪輞18a處)以能夠與輪16一起旋轉(zhuǎn)。從動(dòng)齒輪20可以通過可以提供剛性或柔性附接的多個(gè)獨(dú)立的聯(lián)接器附接至輪16。替代性地，附接可以經(jīng)由形成從輪16或從動(dòng)齒輪20沿軸向突出的連續(xù)延伸輪輞的凸緣來進(jìn)行。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50包括馬達(dá)52，馬達(dá)52經(jīng)由齒輪箱70將扭矩傳遞至驅(qū)動(dòng)軸54。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50由剛性地連接至起落架的輪軸14的支架56支承。支架56包括兩個(gè)凸耳，這兩個(gè)凸耳具有半月形夾以允許支架56與輪軸14的快速附接和分離。馬達(dá)52固定地連接——例如，通過螺栓連接——至支架56。齒輪箱70樞轉(zhuǎn)地連接至支架56。

驅(qū)動(dòng)小齒輪60安裝在驅(qū)動(dòng)軸54上從而能夠通過驅(qū)動(dòng)軸繞驅(qū)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)小齒輪60、驅(qū)動(dòng)軸54和齒輪箱70能夠通過線性致動(dòng)器(定位器)58——比如直接驅(qū)動(dòng)滾柱螺桿機(jī)電線性致動(dòng)器——樞轉(zhuǎn)，線性致動(dòng)器58在支架56(在最靠近輪軸15的一端)與齒輪箱70、或更具體地齒輪箱的殼體84之間延伸。因此，致動(dòng)器58的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成齒輪箱70和鏈輪60繞樞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50可以處于驅(qū)動(dòng)小齒輪60不與從動(dòng)齒輪20嚙合的空檔構(gòu)型(未示出)與驅(qū)動(dòng)小齒輪60與從動(dòng)齒輪20嚙合接合的從動(dòng)構(gòu)型(圖1和圖2中所示)之間。在空檔構(gòu)型中，輪16能夠例如在起飛和著陸期間自由旋轉(zhuǎn)，而在從動(dòng)構(gòu)型中，輪16可以例如在地面滑行期間由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50驅(qū)動(dòng)。

在圖1和圖2的實(shí)施方式中，從動(dòng)齒輪20包括滾柱齒輪24并且驅(qū)動(dòng)小齒輪60包括鏈輪。

滾柱齒輪通過剛性的環(huán)圈(annular ring)35和從環(huán)圈35的兩側(cè)突出的一系列銷形成。由銷以可旋轉(zhuǎn)的方式支承的第一系列滾柱36A設(shè)置在環(huán)圈35的一側(cè)上，并且由銷以可旋轉(zhuǎn)的方式支承的第二系列滾柱36B設(shè)置在環(huán)圈的另一側(cè)上。每個(gè)系列的滾柱36A、36B繞環(huán)圈延伸以形成連續(xù)軌道。第一側(cè)向環(huán)圈39A和第二側(cè)向環(huán)圈39A將第一系列滾柱36A和第二系列滾柱36B夾在中間。支承第一系列滾柱36A的銷在環(huán)圈35與第一側(cè)向環(huán)圈39A之間延伸，并且支承第二系列滾柱36B的銷在環(huán)圈35與第二側(cè)向環(huán)圈39B之間延伸。因此，環(huán)圈35形成中心脊，中央脊用于支承自中央脊懸伸的銷。環(huán)圈35包括多個(gè)軸向延伸連接伸出突部(未示出)，所述多個(gè)軸向延伸連接伸出突部提供了將滾柱齒輪安裝至輪轂18的安裝裝置。替代性地，突部可以替代環(huán)圈35。

驅(qū)動(dòng)小齒輪60包括具有兩個(gè)同軸的徑向延伸鏈輪齒圈的鏈輪，徑向延伸鏈輪齒能夠與滾柱齒輪的滾柱36互鎖。即，每個(gè)鏈輪齒圈布置成與從動(dòng)齒輪20的滾柱圈中的一個(gè)圈嚙合。

圖3示出了替代性的并且優(yōu)選的實(shí)施方式，其中，從動(dòng)齒輪包括鏈輪來替代滾柱齒輪，并且驅(qū)動(dòng)小齒輪包括滾柱齒輪來替代鏈輪。因此，驅(qū)動(dòng)小齒輪包括具有兩個(gè)同軸的滾柱圈的滾柱齒輪64，并且從動(dòng)齒輪20替換為具有兩個(gè)同軸的鏈輪齒圈的鏈輪66。在所有其他方面中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與上面參照?qǐng)D1和圖2描述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相同，并且下面描述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特征同樣地適用于兩個(gè)實(shí)施方式。滾柱齒輪64可以類似于滾柱齒輪34構(gòu)造，然而，滾柱齒輪64當(dāng)然具有更小的直徑并且因此具有較少的滾柱。

鏈輪-滾柱齒輪布置的優(yōu)點(diǎn)在于相比于齒嚙合齒輪布置對(duì)輪和輪軸變形的容受度更大。起落架輪和輪軸在地面滑行期間承受高載荷和隨之產(chǎn)生的變形，并且固定至輪的從動(dòng)齒輪將不可避免地響應(yīng)于這種變形而變形。齒嚙合齒輪不能容受這種變形，并且通常的輪輞帶齒齒輪可能需要經(jīng)由軸承、柔性界面或類似物而與輪隔離。相比之下，本發(fā)明的鏈輪和滾柱布置可以在沒有這樣修改的情況下能夠容受變形。

這種布置還具有輕質(zhì)且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。滾柱的主要失效模式是經(jīng)由銷的剪切失效；通過在沒有中間的襯套、套筒或其他部件的情況下將每個(gè)滾柱直接安裝在其相應(yīng)的銷上，銷的直徑可以最大化以使剪切強(qiáng)度最大化。

在另一變型(未示出)中，驅(qū)動(dòng)小齒輪可以替代性地包括單個(gè)滾柱圈，此單個(gè)滾柱圈用于與形成為具有單排鏈輪齒的鏈輪(未示出)的從動(dòng)齒輪接合。滾柱齒輪可以采用多種形式，包括圖3中的典型的滾柱齒輪、或滾柱鏈齒輪。

圖4示出了結(jié)合有圖3中所示的這種鏈輪-滾柱齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的起落架100。從動(dòng)輪輞齒輪101安裝至輪102。滾柱齒輪小齒輪103通過馬達(dá)104經(jīng)由行星齒輪箱105驅(qū)動(dòng)。致動(dòng)器(未示出)可以使小齒輪103、齒輪箱105和馬達(dá)104從圖4中所示的空檔位置移動(dòng)至圖5中所示的嚙合位置。鎖定桿106將小齒輪鎖定在圖5的嚙合位置中。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D6至圖10描述使圖4的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)輪接合的方法。下面描述的方法能夠同樣適用于圖1至圖3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖7A是示出驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要元件的示意圖。馬達(dá)104具有轉(zhuǎn)子40，轉(zhuǎn)子40經(jīng)由齒輪箱105驅(qū)動(dòng)小齒輪103。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括配置成根據(jù)圖10的過程進(jìn)行操作的控制器41。

當(dāng)在步驟400中收到接合請(qǐng)求42(例如來自飛行器的飛行員)時(shí)，通過傳感器43進(jìn)行測量以確定從動(dòng)齒輪的當(dāng)前角速度。然后在步驟401處命令馬達(dá)向小齒輪施加扭矩使得小齒輪開始旋轉(zhuǎn)。施加的扭矩通過圖7B中所示的比例積分(PI)扭矩控制回路410控制，使得小齒輪在自旋加速階段加速至期望的角速度。期望的角速度通過從控制器41至控制回路的速度要求輸入45進(jìn)行控制。速度要求輸入45通過控制器41根據(jù)傳感器43測得的從動(dòng)齒輪的當(dāng)前角速度、小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的已知傳動(dòng)比以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器44中的預(yù)定同步率而確定。

當(dāng)在步驟402中小齒輪在自旋加速階段結(jié)束時(shí)已經(jīng)到達(dá)期望角速度時(shí)，然后在步驟403中控制器41暫停滾柱齒輪扭矩控制回路410并且產(chǎn)生接合命令46，接合命令46使線性致動(dòng)器58開始接合階段，在接合階段期間小齒輪移動(dòng)成與從動(dòng)齒輪接合。在接合階段的第一部分中，小齒輪從圖6A的空檔位置移動(dòng)至小齒輪在初始接觸時(shí)刻接觸旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪的接觸位置。此初始接觸時(shí)刻是小齒輪在接合階段期間與從動(dòng)齒輪最早接觸的時(shí)刻。在此初始接觸時(shí)刻之后，在接合階段的第二部分中，致動(dòng)器58試圖進(jìn)一步推動(dòng)小齒輪超出接觸位置而到達(dá)小齒輪與從動(dòng)齒輪完全嚙合的嚙合位置，其中，滾柱朝向從動(dòng)齒輪的齒之間的槽的基部定位。小齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與從動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線之間的中心到中心的距離隨著小齒輪移動(dòng)至接觸位置進(jìn)而移動(dòng)至嚙合位置而減小。換句話說，小齒輪的運(yùn)動(dòng)并不與其旋轉(zhuǎn)軸線平行而是相對(duì)其旋轉(zhuǎn)軸線在徑向方向上(或至少主要在徑向方向上)。

從動(dòng)齒輪具有N_齒輪個(gè)齒，并且小齒輪具有N_小齒輪個(gè)滾柱，滾柱在小齒輪處于嚙合位置時(shí)與從動(dòng)齒輪的齒嚙合。N_齒輪大于N_小齒輪。通常，N_齒輪為40而N_小齒輪為11，得出傳動(dòng)比為40/11＝3.64。該傳動(dòng)比與預(yù)定同步率一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器44中。

小齒輪和從動(dòng)齒輪在小齒輪在初始接觸時(shí)刻接觸從動(dòng)齒輪時(shí)分別以角速度ω_小齒輪和ω_齒輪旋轉(zhuǎn)。同步率參數(shù)R＝[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]確定了在此初始接觸時(shí)刻小齒輪的滾柱和從動(dòng)齒輪的齒的相對(duì)速度。如果同步率R為1，則小齒輪的節(jié)圓上的點(diǎn)(即，滾柱中的一個(gè)滾柱的中心)以與從動(dòng)齒輪的節(jié)圓上的點(diǎn)(齒中的一個(gè)齒的約半程的位置)相同的速度行進(jìn)。

初始接觸時(shí)刻的同步率必須選擇成在沒有來自致動(dòng)器58的較大致動(dòng)力的情況下實(shí)現(xiàn)齒輪的嚙合。圖8是圖示了改變同步率的結(jié)果的曲線圖。圖8中的X軸表示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定同步率，而Y軸表示小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的中心到中心的距離。圖8來自于對(duì)小齒輪接合時(shí)的行為進(jìn)行建模的計(jì)算機(jī)模型。該計(jì)算機(jī)模型假設(shè)：從動(dòng)齒輪以ω_齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪通過致動(dòng)器以給定力在徑向上朝向從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)，并且小齒輪基于給定的預(yù)定同步率以特定角速度自旋。圖8中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表示針對(duì)計(jì)算機(jī)模型開始運(yùn)行時(shí)齒輪的給定同步率和給定相對(duì)角位置在接合命令之后2.5秒的中心到中心的距離。因此，例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)120與計(jì)算機(jī)模型的以約0的同步率在圖6A中所示的“0c”相對(duì)角位置(其中，小齒輪的滾柱與從動(dòng)齒輪的齒之間的槽對(duì)準(zhǔn))處開始的運(yùn)行相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，小齒輪和從動(dòng)齒輪并未完全嚙合，從而導(dǎo)致2.5s之后中心到中心的距離為大約347mm。在另一方面，數(shù)據(jù)點(diǎn)121與計(jì)算機(jī)模型的以約0.92的同步率在圖6B中所示的“0.08c”相對(duì)角位置(其中，小齒輪的滾柱與從動(dòng)齒輪的齒對(duì)準(zhǔn))處開始的運(yùn)行相關(guān)聯(lián)。此外，小齒輪和從動(dòng)齒輪并未完全嚙合，從而導(dǎo)致2.5s之后中心到中心的距離為大約347mm。在另一方面，數(shù)據(jù)點(diǎn)122示出了基于0.95的同步率的成功嚙合操作。在這種情況下，中心到中心的比率為大約336mm，表明小齒輪和從動(dòng)齒輪已經(jīng)完全嚙合。

在另一方面，數(shù)據(jù)點(diǎn)123示出了基于0.8的低同步率的不成功的嚙合操作。在這種情況下，中心到中心的比率為約357mm，該距離接近圖6A和圖6B的空檔位置處的中心到中心的距離。這表明對(duì)于此低同步率，小齒輪已經(jīng)被一系列齒對(duì)滾柱的碰撞反復(fù)往回迫壓，進(jìn)而完全脫離嚙合。類似的數(shù)據(jù)點(diǎn)124示出了基于1.2的高同步率的不成功的嚙合操作。在這種情況下，中心到中心的比率也為約357mm，該距離接近圖6A和圖6B的空檔位置處的中心到中心的距離。這表明對(duì)于此高同步率，小齒輪已經(jīng)被一系列齒對(duì)滾柱的碰撞反復(fù)往回迫壓，進(jìn)而完全脫離嚙合。

應(yīng)當(dāng)指出的是，沒有可供使用的位置傳感器，因此，不能知道小齒輪與從動(dòng)齒輪之間的角相對(duì)位置。換句話說，當(dāng)小齒輪與從動(dòng)齒輪接觸時(shí)，滾柱可以在齒與齒之間完全對(duì)準(zhǔn)(如圖6A中所示)，或存在滾柱與所對(duì)準(zhǔn)的齒的撞擊(如圖6B中所示)。

圖8示出了存在有約0.9與1之間的最佳同步率的“窗口”，在此窗口內(nèi)小齒輪和齒輪能夠成功嚙合。增大致動(dòng)器58施加的力具有加寬該窗口的效果，但以增大齒載荷、聲音和振動(dòng)為代價(jià)。此外，增大從小齒輪至馬達(dá)的傳動(dòng)系中的慣性具有收窄窗口的效果。

令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)1的同步率是不期望的，如數(shù)據(jù)點(diǎn)125所證明的。該數(shù)據(jù)點(diǎn)125示出了同步率為大約1的計(jì)算機(jī)模型的運(yùn)行，并且小齒輪反復(fù)“跳離”從動(dòng)齒輪的齒。

圖8的另一令人驚奇的特征在于其示出了為1的同步率位于窗口的上端而非其中點(diǎn)處。換句話說，圖8示出了理想同步率略小于1，為0.95的量級(jí)。可以觀察到這種不對(duì)稱隨著計(jì)算機(jī)模型改變成使用較大致動(dòng)力而增大，即，窗口進(jìn)一步向圖8中的左側(cè)而非右側(cè)增大。

圖8的這兩個(gè)令人驚訝的特征表明兩個(gè)相關(guān)結(jié)論。第一特征表明使小齒輪和從動(dòng)齒輪以1的同步率(在該同步率處，滾柱和齒以大致相同的速度移動(dòng))在一起是不期望的。因此，速度要求輸入45選擇成使得初始接觸時(shí)刻處的同步率[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]小于0.98或大于1.02。第二特征表明使?jié)L柱移動(dòng)得比齒慢(即，以小于1的同步率)是期望的。因此，速度要求輸入45優(yōu)選地選擇成使得初始接觸時(shí)刻處的同步率[(ω_小齒輪*N_小齒輪)/(ω_齒輪*N_齒輪)]小于1——例如為0.97、0.95——或小于0.95。

如上面指出的，當(dāng)在步驟402中小齒輪在自旋加速階段結(jié)束時(shí)已經(jīng)到達(dá)期望角速度(由速度要求輸入45確定)時(shí)，則在步驟403中致動(dòng)器響應(yīng)于接合命令46使小齒輪移動(dòng)成與從動(dòng)齒輪接合。該接合命令還用作觸發(fā)以暫停來自控制回路410的扭矩控制并且減小馬達(dá)104的輸出扭矩，理想地減至零或減小到至少低于存儲(chǔ)器44中存儲(chǔ)的某個(gè)預(yù)定低水平(所述水平通常表示與就在接收接合命令之前片刻施加的扭矩相比減小90％或更多)。這開始了轉(zhuǎn)子40不再施加較大扭矩的自旋減速階段，因此，小齒輪將逐漸開始減速。馬達(dá)至少在小齒輪到達(dá)初始接觸時(shí)刻的接觸位置之前保持扭矩為零(或低于預(yù)定低水平)，并且可能保持得更久。期望的是接收接合命令與初始接觸時(shí)刻之間的時(shí)間段將相對(duì)短(0.5秒的量級(jí))，因此小齒輪的角速度的減小量將相對(duì)較小。因此，小齒輪在初始接觸時(shí)刻的角速度將是(ω_小齒輪-Δ)，其中，Δ是自旋減速期間角速度的少的減小量。同樣，初始接觸時(shí)刻的小齒輪的同步率將為(R-δ)，其中，R是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器44中的預(yù)定同步率，而δ是自旋減速階段期間同步率的少的減小量。

減小(或完全消除)初始接觸時(shí)刻馬達(dá)施加的扭矩會(huì)向系統(tǒng)輸入更少的能量并且提高成功嚙合操作的可能性。

在上面給出的示例中，對(duì)致動(dòng)器的接合命令46用作觸發(fā)以開始自旋減速階段。然而，可以用其他觸發(fā)信號(hào)作為觸發(fā)以使馬達(dá)減小其扭矩輸出并且開始自旋減速階段。例如，傳感器47可以檢測到中心到中心距離降到預(yù)定閾值以下的時(shí)間(在接合命令之后但在初始接觸時(shí)刻之前)，并且控制器使用該時(shí)間作為觸發(fā)。替代性地，接合命令46可以用作觸發(fā)，但自旋減速階段延遲了一些預(yù)定時(shí)間而非立即開始。替代性地，可以使用自旋加速階段結(jié)束時(shí)的期望角速度的檢測而非而非接合指令本身作為扭矩減小觸發(fā)。

在初始接觸時(shí)刻之后，自旋減速階段結(jié)束，并且在嚙合位置已經(jīng)在步驟408處實(shí)現(xiàn)之后的步驟406中，或在嚙合位置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)之前的扭矩控制步驟405中，馬達(dá)現(xiàn)在能夠經(jīng)由漸進(jìn)的斜率使扭矩增大到低水平之上。下面描述這種扭矩控制步驟405。

在嚙合階段期間(即，在初始接觸時(shí)刻之后但在小齒輪已經(jīng)到達(dá)嚙合位置之前)，從動(dòng)齒輪在一系列碰撞中接觸小齒輪，每次碰撞均導(dǎo)致馬達(dá)中的反電動(dòng)勢(EMF)尖峰以及轉(zhuǎn)子40的角速度中的相關(guān)尖峰。EFM尖峰/速度尖峰的極性將取決于齒的哪一側(cè)碰撞滾柱(即，碰撞可以具有使?jié)L柱加速或使?jié)L柱減速的效果)。傳感器48布置成檢測這些尖峰的幅度和極性，并且控制器41配置成響應(yīng)于所述檢測來改變施加至小齒輪的扭矩。傳感器48可以感測馬達(dá)104的EMF、或轉(zhuǎn)子40的角速度(使用例如分解器)。如果傳感器48檢測到表明小齒輪速度已經(jīng)由于齒碰撞而增加的正尖峰，則命令馬達(dá)將其輸出扭矩減小固定量值。替代性地，如果傳感器檢測到表明小齒輪已經(jīng)由于齒碰撞而減速的負(fù)尖峰，則命令馬達(dá)將其輸出扭矩增大固定量值。通過圖10中的步驟404和405說明了基于這些尖峰的檢測的扭矩控制回路。

如果在步驟407處檢測到小齒輪角速度已經(jīng)移動(dòng)到相對(duì)于從動(dòng)齒輪的限定速度窗口之外，則控制回到扭矩控制回路410，因此，小齒輪通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回到期望速度。

圖9示出了一對(duì)曲線圖。頂部曲線圖具有第一跡線和第二跡線，第一跡線示出了關(guān)于1500N的致動(dòng)力下的第一計(jì)算機(jī)模型的隨時(shí)間變化的中心到中心的距離，第二跡線示出了關(guān)于3000N的致動(dòng)力下的第二計(jì)算機(jī)模型的隨時(shí)間變化的中心到中心的距離。第一跡線示出了初始接觸時(shí)刻的初始接觸200、隨后是由小齒輪“跳離”從動(dòng)齒輪的碰撞引起的一系列尖峰201(應(yīng)指出的是將在馬達(dá)處通過傳感器48檢測等同的一系列EMF/速度尖峰)。在這種情況下，小齒輪不會(huì)到達(dá)嚙合位置(中心到中心的距離為336mm)。第二跡線示出了初始接觸時(shí)刻的第一接觸210、隨后是由嚙合階段期間的碰撞引起的一系列尖峰211、隨后是當(dāng)小齒輪移動(dòng)至嚙合位置213時(shí)的中心到中心距離的連續(xù)下降212。對(duì)于兩個(gè)跡線，控制器在接合時(shí)刻215處對(duì)致動(dòng)器發(fā)出接合命令。

圖9中的底部曲線圖示出了來自相同兩個(gè)計(jì)算機(jī)模型的跡線，這次示出了小齒輪的角速度。初始角速度是低的(存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器44中的預(yù)定同步率為0.85)。對(duì)于在低致動(dòng)力下的第一計(jì)算機(jī)模型，跡線示出了角速度增大的一系列小臺(tái)階300。馬達(dá)與小齒輪之間的驅(qū)動(dòng)路徑的高的慣性意味著碰撞對(duì)小齒輪的角速度具有有限的作用。對(duì)于高致動(dòng)力下的第二計(jì)算機(jī)模型，跡線示出了小齒輪移動(dòng)至嚙合位置時(shí)的一系列較大的臺(tái)階310。這證明了在較大的接合載荷下，每次碰撞對(duì)小齒輪提供了更大的力使得小齒輪可以下降到以約0.96的同步率接合(兩個(gè)計(jì)算機(jī)模型都以0.85的預(yù)定同步率開始)。明顯地，每次碰撞是次佳的，并且力的增大使震動(dòng)、載荷和噪聲增大了。

上述實(shí)施方式僅適用于地面滑行操作，但可以修改(例如，通過調(diào)節(jié)齒輪箱傳動(dòng)比)成僅適用于預(yù)著陸自旋加速操作。在滑行構(gòu)型中，線性致動(dòng)器58(可以是能夠反向驅(qū)動(dòng)的)可以是經(jīng)扭矩控制的(或經(jīng)電流控制的)以在小齒輪與從動(dòng)齒輪之間施加大致恒定的載荷，從而允許驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各部件部分的一些變形同時(shí)防止不期望的分開。機(jī)電制動(dòng)器(未示出)或其他類似阻擋裝置可以整合在致動(dòng)器58內(nèi)以將致動(dòng)器鎖定在分離(第二)構(gòu)型。

在上述布置中的每個(gè)布置中，經(jīng)由鏈輪與滾柱齒輪/滾柱鏈之間嚙合實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的原理可以在從動(dòng)齒輪包括鏈輪并且驅(qū)動(dòng)小齒輪包括滾柱齒輪/滾柱鏈的情況下應(yīng)用，反之亦然。

盡管附圖中僅示出了用于驅(qū)動(dòng)所述輪中的一個(gè)輪的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特征，但可以想到對(duì)于另一輪，這些特征可以是鏡像式的。即，可以想到針對(duì)每個(gè)輪設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于具有四個(gè)或更多個(gè)輪的起落架，可以針對(duì)輪中的每個(gè)輪或輪中的僅兩個(gè)輪設(shè)置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在輪中的僅兩個(gè)輪設(shè)置有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施方式中，在地面滑行通過兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的情況下，可能需要提供其他馬達(dá)(未示出)來實(shí)現(xiàn)非從動(dòng)輪的預(yù)著陸自旋加速。在其他實(shí)施方式中，可以在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間共享一個(gè)馬達(dá)。即，馬達(dá)可以布置成使每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的齒輪箱的輸入軸旋轉(zhuǎn)。

盡管附圖僅示出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50由剛性地連接至起落架的輪軸14的支架56支承，但驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50可以替代性地安裝在上伸縮式部件12a(主配件)或下伸縮式部件12b(滑動(dòng)件)上。

盡管已經(jīng)在上面參照一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是可以在不脫離本發(fā)明的如所附權(quán)利要求所限定的范圍的情況下做出各種改變和修改。