JP2004352191A - 航空機用車輪支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】着陸時のタイヤに加わる衝撃を緩和することができ、また、滑走路上の障害物に車輪が衝突した際のタイヤに加わる衝撃を緩和することができる航空機用車輪支持機構を提供すること。
【解決手段】航空機の機体から下方に向けて連結され、機体の車輪１３を支持する懸架装置を備えた航空機用車輪支持機構であって、懸架装置は、航空機の機体側に下方に向けて連結され、車輪１３に対する上下方向の振動を緩衝する上下動サスペンション１と、航空機の車輪１３の車軸５２を回転自在に支持し、前記車輪１３に対する前後方向の振動を緩衝するクランク軸構造体（前後動サスペンション）５と、一端部を航空機の機体側に回転自在に支持し、他端部を支持するとともに、途中部を上下動サスペンション１の下端位置に支持する前後アーム７とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機において車輪を支持する支持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、航空機用車輪支持機構としては、例えば、オレオ式緩衝装置等の上下動を抑制する緩衝機構が用いられている。着陸時の降下速度に基づく機体の運動エネルギは、このような緩衝機構によって吸収され、滑走路で発生した衝撃力が弱められて機体に伝えられる。
【０００３】
また、従来の航空機用車輪支持機構としては、例えば、機体に連結されたシリンダ内に往復動可能かつ相対回転不能に嵌合されたラムの端部に機体の前後方向に揺動可能に支持した前後アームの前端部及び後端部に車軸をそれぞれ取り付けた支持機構が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−５４４９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、航空機においては、着陸時の滑走路への進入速度が時速３００ｋｍ程度となる場合があり、着陸時に車輪のタイヤには、加速衝撃と呼ばれる水平方向への大きな衝撃が加わる。このため、着陸の瞬間に、車輪のタイヤから煙が上がってタイヤ表面が溶けて、タイヤ材料が滑走路に付着してしまう。滑走路上に付着したタイヤ材料は、雨等によって濡れると、その上を通過する航空機の車輪をスリップさせ、航空機運航の安全性を低下させるという問題がある。また、時々、滑走路に付着したタイヤ材料を除去するために滑走路を閉鎖しなければならず、運航スケジュールが過密化するという問題がある。
【０００６】
また、タイヤ表面が溶けるため、パンクが発生し易くなり、航空機運航の安全性を直接的に損なわせるおそれがある。パンクが発生すると、滑走路が一時閉鎖され、その結果、運航スケジュールが過密化し、航空機運航の安全性が低下するおそれもある。
【０００７】
さらに、超音速機が離陸の際に炎上して墜落するという悲惨な大事故が最近発生した。この事故の原因は、滑走路上に落ちていた金属片に、超音速機の車輪が高速で衝突してタイヤが破裂し、破片が燃料タンク又はエンジンに衝突したことにあると考えられている。このようなことから、滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合であってもタイヤが破裂することを防止することができる機構の開発が強く望まれている。
【０００８】
しかしながら、従来の支持機構は、専ら上下方向の衝撃を抑制するものであるため、上述したような課題の原因となる加速衝撃を充分に抑制することは困難である。また、特許文献１に開示された支持機構によれば、前後アームが揺動可能であり、車輪が前後方向に所定範囲で移動可能となるため、加速衝撃に対して若干の抑制性能を有するとも考えられるが、着陸時に加わる極めて大きな加速衝撃を考慮すると、その抑制性能は充分であるとはいえず、上述した課題を解決するには至っていない。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、着陸時のタイヤに加わる衝撃を緩和することができ、また、滑走路上の障害物に車輪が衝突した際のタイヤに加わる衝撃を緩和することができる航空機用車輪支持機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
（１）航空機の機体から下方に向けて連結され、上記機体の車輪（例えば、車輪１３）を支持する懸架装置を備えた航空機用車輪支持機構であって、
上記懸架装置は、
航空機の機体側に下方に向けて連結され、車輪に対する上下方向の振動を抑制する上下動サスペンション（例えば、上下動サスペンション１）と、
上記航空機の車輪の車軸（例えば、車軸５２）を回転自在に支持し、上記車輪に対する前後方向の振動を抑制する前後動サスペンション（例えば、クランク軸構造体５）と、
一端部（例えば、前端部７ａ）を上記航空機の機体側に回転自在に支持し、他端部（例えば、後端部７ｂ）を上記前後動サスペンションに支持するとともに、途中部（例えば、途中部７ｃ）を上記上下動サスペンションの下端位置に支持する前後アーム（例えば、前後アーム７）と
を備えたことを特徴とする航空機用車輪支持機構（図１参照）。
【００１１】
（１）の発明によれば、前後動サスペンションと、当該前後動サスペンションを支持する前後アーム及び上下動サスペンションとの作用によって、車輪が、車軸回りに回転を始めるとともに上下方向及び前後方向に運動をするため、当該運動をしている間、機体の重量が車輪に直接加わらない。従って、この間には、車輪のタイヤの発煙を著しく抑制することができる。さらに、車輪を支持する前後動サスペンションが設けられた前後アームの他端部（例えば、後端部）は、上下動サスペンションによって所定範囲で移動可能となるため、タイヤが滑走路に接触する際の衝撃を抑制することができる。
【００１２】
また、前後動サスペンション及び上下動サスペンションの作用による着陸時の車輪の移動が終了すると、車輪には機体の重量が直接加わることとなるが、その際、車輪は既に滑走路に接触して回転しているため、その時の車輪のスリップ量は小さくなる。従って、着陸時に車輪のタイヤが溶けることを防止することができる。その結果、溶けたタイヤ材料が滑走路上に付着することを防止することができ、また、タイヤが擦り減ることによるパンクの発生を防止することができる。従って、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００１３】
また、滑走中に滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合でも、前後動サスペンションが作動して、車輪を後方向へ逃がし、さらに、車輪を支持する前後動サスペンションが設けられた前後アームの他端部（例えば、後端部）が、上下動サスペンションによって所定範囲で移動可能となるため、車輪に対する衝撃を緩和することができる。従って、障害物に車輪が衝突した場合におけるタイヤの破裂を防止することができ、この点からも、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００１４】
（２） 上記（１）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記前後動サスペンションは、
上記前後アーム（例えば、前後アーム７）の他端部（例えば、前端部７ａ）に回転可能に支持された支持部（例えば、支持部５１）と、
上記支持部及び上記車輪（例えば、車輪１３）の車軸（例えば、車軸５２）を連結する連結アーム（例えば、連結アーム７）と
からなるクランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）を備えている
請求項１に記載の航空機用車輪支持機構（図１参照）。
【００１５】
（２）の発明によれば、着陸の際に、クランク軸構造体が作動して、車輪が、車軸回りに回転を始めるとともに支持部を中心として後上方へ角変位するため、角変位している間は、機体の重量が車輪に直接加わらない。従って、角変位している間、すなわち、クランク軸構造体が作動している間は、車輪のタイヤの発煙を著しく抑制することができる。さらに、車輪を支持する前後動サスペンションが設けられた前後アームの他端部（例えば、後端部）は、上下動サスペンションによって所定範囲で移動可能であるため、タイヤが滑走路に接触する際の衝撃を抑制することができる。
【００１６】
また、車軸が支持部の鉛直上方に位置して角変位が終了すると、車輪には機体の重量が直接加わることとなるが、その際、車輪は既に滑走路に接触して回転しているため、その時の車輪のスリップ量は小さくなる。従って、着陸時に車輪のタイヤが溶けることを防止することができる。その結果、溶けたタイヤ材料が滑走路上に付着することを防止することができ、また、タイヤが擦り減ることによるパンクの発生を防止することができる。従って、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００１７】
また、滑走中に滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合でも、クランク軸構造体が作動して、車輪が支持部を中心として後方へ角変位して逃げ、さらに、車輪を支持する前後動サスペンションが設けられた前後アームの他端部（例えば、後端部）が、上下動サスペンションによって所定範囲で移動可能となるため、車輪に対する衝撃を緩和することができる。従って、障害物に車輪が衝突した場合におけるタイヤの破裂を防止することができ、この点からも、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明には、機体の方向を滑らかに変える作用もあるため、上下動サスペンションに加わる負担が小さくなる。これによって、上下動サスペンションが簡単化、軽量化され、これを支える部材も軽量化できることとなる。現用の降着装置は、車輪が平面の動きを与えられていないために、入力に対して応答が不完全である。これに対し、本発明は、車輪に上下前後の平面の自由度を与えているため、入力に対して完全応答が実現する。これによって、機体が受ける衝撃力が減少し、機体の軽量化も可能になる。
【００１９】
本発明は、さらに以下のようなものを提供する。
（３） 上記（２）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記支持部（例えば、支持部５１）は、当該支持部の回転に対して抵抗力を加える回転減衰機構（例えば、磁石付きロータ２７５等）を介して、上記前後アーム（例えば、前後アーム７）の他端部（例えば、後端部７ｂ）に支持されていることを特徴とする（図７参照）。
【００２０】
（３）の発明によれば、回転減衰機構によって支持部の回転に対して抵抗力が加えられるため、滑走の際に支持部を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができる。従って、安定して滑走を行うことができる。
【００２１】
本発明は、さらに以下のようなものを提供する。
（４） 上記（２）又は（３）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記懸架装置は、支持部（例えば、支持部５１）の回転作動を制御する制御手段（例えば、制御手段６）を備えていることを特徴とする（図１参照）。
【００２２】
（４）の発明によれば、制御手段により、クランク軸構造体の作動中に、支持部の回転に負荷をかけることができるので、滑走の際に支持部を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができる。従って、安定して滑走を行うことができる。
【００２３】
また、本発明は、以下のようなものを提供する。
（５） 上記（４）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記制御手段（例えば、制御手段６）は、着陸前に、支持部（例えば、支持部５１）を回転させて車軸（例えば、車軸５２）を上記支持部の鉛直下方に移動させ、その姿勢で上記支持部を拘束してクランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）を静止させ、着陸直前にその拘束を解除することを特徴とする（図１参照）。
【００２４】
（５）の発明によれば、制御手段により、着陸前においてクランク軸構造体を拘束することができるため、クランク軸構造体が強風によって振動することを防止することができる。従って、着陸前の安定した飛行を確保することができる。
【００２５】
また、本発明は、以下のようなものを提供する。
（６） 上記（２）〜（５）のいずれか１に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記車輪（例えば、車輪１３）を制動する制動機構（例えば、制動機構４）を備え、
上記制動機構は、車輪の制動面（例えば、ブレーキロータ４１４）を制動部材（例えば、パッド４１３）で押圧して制動するものであり、
上記制動部材は、リンク機構（例えば、リンク機構４２）を介して、前後アーム（例えば、前後アーム７）に連結されており、上記リンク機構は、クランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）と平行な位置関係を維持するように構成されていることを特徴とする（図１参照）。
【００２６】
（６）の発明によれば、クランク軸構造体が作動して、車輪が支持部回りに角変位しても、制動機構が車輪の角変位に追従するため、制動機構を常に正常に作動させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の航空機用車輪支持機構の第１実施形態について図面に基づいて説明する。以下においては、本発明の航空機用車輪支持機構に好適な実施形態として、本発明を軽飛行機に適用した場合について説明する。勿論、本発明の航空機用車輪支持機構を適用可能な航空機は、軽飛行機に限定されるものではない。
【００２８】
図１は、第１実施形態の航空機用車輪支持機構を模式的に示す全体側面略図であり、図２は、第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る上下動サスペンションを模式的に示す縦断面図である。図３は、第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションを模式的に示す縦断面図であり、図４は、当該前後動サスペンションの分解斜視図である。なお、図４は、前後アーム７とクランク軸構造体（前後動サスペンション）５の連結アーム５３とが平行である状態における分解斜視図である。
【００２９】
航空機の機体（図示せず）下部のトラニオンフォーク２には、連結部２ａが形成されており、連結部２ａには、下方に向けて上下動サスペンション１が連結されている。また、トラニオンフォーク２と機体とは、サイドブレース８により連結されている。トラニオンフォーク２の下端には、連結部２ｂを介して、前後アーム７の前端部（一端部）７ａが回転自在に支持されている。前後アーム７の後端部（他端部）７ｂには、クランク軸構造体（前後動サスペンション）５が支持されており、前後アーム７の途中部７ｃには、上下動サスペンション１の下端部が連結されている。
【００３０】
この上下動サスペンション１は、車輪１３に対する上下方向の振動を抑制するものであり、図２に示すように、アッパーチューブ２３とボトムチューブ２４とを備え、緩衝装置２１を内蔵している。アッパーチューブ２３の上端部は、トラニオンフォーク２の連結部２ａに連結され、ボトムチューブ２４の下端部は、前後アーム７の途中部７ｃに連結されている。緩衝装置２１では、伸縮する際にコイルスプリング２１１によって弾性力が作用し、また、封入されたオイル２１２がオリフィス２１３を通過する際に減衰力が発生する。なお、コイルスプリング２１１に代えて、空気バネ等を採用することも可能である。
【００３１】
クランク軸構造体（前後動サスペンション）５は、前後アーム７の後端部（他端部）７ｂに転がり軸受３１を介して回転自在に支持された支持部５１と、支持部５１の一端と車輪１３の車軸５２の一端とを連結する連結アーム５３とからなる。車軸５２には転がり軸受３２を介して車輪１３が回転自在に支持される。
なお、図３では、転がり軸受３１としてローラーベアリングを用いており、転がり軸受３２としてボールベアリングを用いている。
【００３２】
制御手段６は、トルク発生器６１と制御部６２（図４参照）とからなる。トルク発生器６１としては、例えば、モーター、発電機、ブレーキ等を用いることができる。トルク発生器６１は、支持部５１の回転トルク及び回転角を制御することが可能であり、制御部６２は、トルク発生器６１の作動を制御する。さらに、トルク発生器６１と支持部５１との間には、変速機（図示せず）が設けられている。
【００３３】
また、図３に示すように、制動機構４は、ディスクブレーキ４１を備えており、このディスクブレーキ４１は、ブレーキロータ（制動面）４１４をパッド（制動部材）４１３によって挟圧することにより、車輪１３を制動する。パッド４１３は、ブラケット４１１に内蔵されたキャリパ４１５に保持されている。
【００３４】
ブラケット４１１は、転がり軸受（図中ではローラーベアリング）３３を介して車軸５２に回転自在に支持され、さらに、リンク機構４２を介して、前後アーム７の突出部２２に連結されている（図１参照）。リンク機構４２は、リンク４２１の一端が突出部２２にピン４２３を介して回転自在に連結され、リンク４２１の他端がブラケット４１１の延長部４１２の先端にピン４２２を介して回転自在に連結され、クランク軸構造体５と平行な位置関係を維持するように構成されている。なお、リンク機構４２は、図４に示すように、２組のリンク４２１及びピン４２２、４２３からなるものである。なお、本発明においては、ブラケット４１１を連結アーム５３に固定することにより、リンク機構４２を省略することが可能であり、制動機構４及びその取付構造の簡略化や軽量化を図ることができる。
【００３５】
次に、第１実施形態の航空機用車輪支持機構の作動について、図５を用いて説明する。
図５は、第１実施形態の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。図中、白抜きの矢印は各構成要素の動作方向を示す。
【００３６】
着陸前になると、制御部６２（図示せず）からトルク発生器６１に信号が送られ、トルク発生器６１により支持部５１の回転が制御されることにより、車軸５２が支持部５１の鉛直下方に位置した姿勢で支持部５１が拘束され、クランク軸構造体（前後動サスペンション）５が静止する（図５（ａ）参照）。
【００３７】
次に、制御部６２は、高度センサ（図示せず）からの信号に基づいて、着陸直前の状態を判断する。着陸直前になると、制御部６２からトルク発生器６１に信号が送られ、トルク発生器６１による支持部５１の拘束が解除され、クランク軸構造体５の拘束が解かれる。
【００３８】
着陸時、滑走路に車輪１３が接触すると（図５（ｂ）参照）、後方向に衝撃力が発生する。この衝撃力によって、車輪１３は、車軸５２回りに回転を始めるとともに、支持部５１を中心として図中反時計回りに角変位を始め、１８０°まで角変位する（図５（ｃ）参照）。この間、機体の重量は、車輪１３には直接伝わらない。
【００３９】
ところで、車輪１３が滑走路にスリップ接触している際の摩擦仕事量Ｗは、スリップ接触する量Ｓと車輪に加わる荷重Ｍとの積となる。そして、角変位の間、機体の重量は車輪１３に直接加わらないので、荷重Ｍは極端に小さくなる。従って、摩擦仕事量Ｗは非常に小さくなるので、車輪１３のタイヤ１３１が発煙することは殆どない。
【００４０】
車輪１３が支持部５１回りに１８０°角変位すると、上下動サスペンション１の作動が始まり、前後アーム７の後端部（他端部）７ｂが所定範囲内で、前端部（一端部）７ａを中心として反時計回りに移動するため（図５（ｄ）参照）、車輪１３に対する上下方向及び前後方向の衝撃が弱められて機体に伝わる。このとき、車輪１３には機体の荷重が直接加わることになるが、車輪１３は既に滑走路に接触して回転しているので、車輪に対する後方向への衝撃は殆ど加わらない。
従って、この間に、車輪１３のタイヤ１３１が発煙することは殆どない。なお、上下動サスペンション１のストロークは、オイルロックにより止められる。
【００４１】
そして、着陸後、車輪１３は、図５（ｄ）に示す状態で滑走路上を滑走する。滑走中、滑走路に障害物（凸部等）がある場合、車輪１３は、凸部に乗り上げる際に、支持部５１回りに角変位して、後方向へ逃げる（図５（ｅ）参照）。
これにより、車輪１３に加わる前方向からの衝撃が、後方向へ逃がされて緩和される。また、車輪１３が後方向へ逃げることにより、車輪１３に対する衝撃の持続時間が長くなるので、瞬間的な衝撃力が弱くなる。
【００４２】
さらに、図中では示していないが、車輪１３が凸部に乗り上げる際には、上下動サスペンション１の作動により、前後アーム７の後端部（他端部）７ｂが所定範囲内で、前端部（一端部）７ａを中心として反時計回りに移動し得るので、車輪１３から機体に伝えられる上下方向及び前後方向の衝撃が弱められる。従って、滑走中に、車輪１３が障害物に衝突しても、車輪１３に加わる衝撃は小さいものとなるので、タイヤ１３１の破裂を防止することができる。
【００４３】
また、車輪１３が支持部５１回りに角変位する際、制動機構４のリンク機構４２は、次のように作動する。すなわち、リンク機構４２は、クランク軸構造体５と平行な位置関係を維持するように構成されているので、車輪１３が支持部５１回りに角変位すると、その際のクランク軸構造体５の作動状態と平行な位置関係を維持した作動を行う（図５（ｂ）〜（ｅ）参照）。従って、車輪１３が支持部５１回りに角変位しても、制動機構４のディスクブレーキ４１は常に正常に作動し得る状態に維持される。
【００４４】
以上、第１実施形態の航空機用車輪支持機構について説明したが、トルク発生器６１に発電機を採用して、支持部５１の回転に対して抵抗力を加える回転減衰機構としてもよい。この回転減衰機構は、支持部５１の回転を利用して、界磁巻線により励起される磁界と電機子巻線とを相対移動させることにより、発電機を作動させて発電するように構成される。
このような回転減衰機構によって車輪１３を前後円運動させる変位エネルギを発電機により電気エネルギに変換することにより、車輪１３の前後円運動を減衰させることができ、さらに、得られた電気エネルギをバッテリーに供給して活用することも可能となる。
【００４５】
図６は、第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る回転減衰機構の制御ブロック図である。
回転減衰機構は、機体の運動状態を検出する状態検出センサ３２８と、磁界が電機子巻線に対して変化するように界磁巻線に通電して励磁する励磁電源部３２９と、状態検出センサ３２８の検出情報に基づいて磁界と電機子巻線との相対移動に対する減衰力を増加させるように励磁電源部３２９を駆動制御する減衰機構用制御部３３０とを備えている。
【００４６】
従って、状態検出センサ３２８により、機体の運動状態を検出し、この検出情報に基づき、減衰機構用制御部３３０により磁界と電機子巻線との相対移動に対する減衰力を増加させるように励磁電源部３２９を駆動制御すれば、より迅速に上記回転減衰機構により車輪の前後円運動を減衰させることができる。
【００４７】
状態検出センサ３２８は、具体的には、機体の運動状態として、車輪の前後方向の変位、ばね下加速度、ばね上加速度、機体の速度、操舵角等を検出する各種のセンサで構成され、各センサからの検出信号が減衰機構用制御部３３０に入力される。
【００４８】
励磁電源部３２９は、界磁巻線により励磁される磁界を電機子巻線に対して相対的に移動させるものであり、具体的には、磁界を電機子巻線に対して回転させるために、バッテリー３２７から供給される直流を任意の周波数の交流に変換するインバータ回路等で構成される。
【００４９】
減衰機構用制御部３３０では、状態検出センサ３２８からの情報を解析して、不足する減衰力を算出し、この不足分を補うために、励磁電源部３２９を駆動制御して、界磁巻線に磁束線の変化を増大させるような電流を供給する。これにより、フレミングの右手の法則に従い、電機子巻線により大きな誘導電流が流れるため、界磁巻線に励磁される磁界との間でフレミングの左手の法則に従うトルクが発生し、このトルクを減衰力として、発電機に連結された支持部５１の回動を減衰させることができる。なお、励磁電源部３２９から供給する電流は、車輪の前後円運動に対応させて向き（正負）を反転変化させる必要がある。なお、上述したような減衰機構用制御部３３０の機能を制御部６２にもたせ、減衰機構用制御部３３０を省略することも可能である。
【００５０】
また、回転減衰機構として、磁石付きロータを利用する回転減衰機構を採用することも可能である。
図７（ａ）は、磁石付きロータを利用する回転減衰機構を適用した前後動サスペンションの断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した磁石付きロータの正面図である。
【００５１】
図７に示したように、磁石付きロータ２７５を利用する減衰機構では、ケース２７２内において、支持部５１の先端に取り付けた板状の磁石付きロータ２７５と、ケース２７２の内壁面とに、互いを磁力によって固定し合うようにして永久磁石２７１ａ、２７１ｂが対向させて取り付けられている。すなわち、車輪が前後動（前後円運動）して支持部５１が回動すると、支持部５１の回動に連動して磁石付きロータ２７５も回動するが、磁石付きロータ２７５の回動に対して永久磁石２７１ａ、２７１ｂ間に作用する吸着力と反発力とにより抵抗力が生じることになるので、車輪の前後動（前後円運動）を減衰させることができる。
【００５２】
なお、回転減衰機構としては、上述した例に限定されず、例えば、粘性流体の粘性抵抗を利用するもの等を挙げることができる。また、これらの回転減衰機構は、後述する第２実施形態においても適用することが可能である。
【００５３】
［第２実施形態］
次に、本発明の航空機用車輪支持機構の第２実施形態について図面に基づいて説明する。
図８は、第２実施形態の航空機用車輪支持機構を模式的に示す全体側面略図である。
【００５４】
航空機の機体１１１下部には連結部１０２ａが形成されており、連結部１０２ａには、下方に向けて上下動サスペンション１０１が連結されている。
上下動サスペンション１０１は、アッパーチューブ１２３とボトムチューブ１２４とを備え、緩衝装置（図示せず）を内蔵している。なお、この緩衝装置については、第１実施形態と同様のものであり、既に説明済であるので、ここでの説明は省略する。上下動サスペンション１０１のアッパーチューブ１２３の上端部が、機体１１１下部に形成された連結部１０２ａと連結されている。
【００５５】
アッパーチューブ１２３の前側面には、連結部１０８ａが形成され、機体１１１に形成された連結部１０８ｂと、サイドブレース１０８により連結されている。アッパーチューブ１２３の連結部１０８ａの下部には、連結部１０９ａが形成され、この連結部１０９ａには、リンク１０９の上端が連結されている。一方、リンク１０９の下端には、前後アーム１０７の前端部（一端部）１０７ａが回転自在に支持されている。
【００５６】
このように、本発明においては、必ずしも、前後アーム７の前端部（一端部）１０７ａが、直接、機体１１１に回転自在に支持される必要はない。機体１１１に設けられた部材（図８においては、上下動サスペンション１０１のアッパーチューブ１２３）等に回転自在に支持されることとしてもよく、リンク機構（リンク１０９及び連結部１０９ａ、１０９ｂ）を介して支持されることとしてもよい。さらに、図８に示すように、機体１１１に設けられた部材（アッパーチューブ１２３）等に、リンク機構（リンク１０９及び連結部１０９ａ、１０９ｂ）を介して、前後アーム１０７の前端部（一端部）１０７ａが支持されることとしてもよい。
【００５７】
また、前後アーム１０７の後端部（他端部）１０７ｂには、クランク軸構造体（前後動サスペンション）１０５が支持されており、前後アーム１０７の途中部１０７ｃには、上下動サスペンション１０１の下端部が連結されている。
【００５８】
クランク軸構造体（前後動サスペンション）１０５は、第１実施形態におけるクランク軸構造体５と同様の構成を有するものである。すなわち、前後アーム１０７の後端部（他端部）１０７ｂに転がり軸受（図示せず）を介して回転自在に支持された支持部１５１と、支持部１５１の一端と車輪１１３の一端とを連結する連結アーム１５３とからなる。車軸１５２には転がり軸受（図示せず）を介して車輪１１３が回転自在に支持される。
【００５９】
制御手段１０６は、トルク発生器１６１と制御部（図示せず）とからなる。トルク発生器１６１としては、第１実施形態と同様のものを採用することができる。トルク発生器１６１は、支持部１５１の回転トルク及び回転角を制御することが可能であり、制御部は、トルク発生器１６１の作動を制御する。さらに、トルク発生器１６１と支持部１５１との間には、変速機（図示せず）が設けられている。さらに、制動機構１０４は、第１実施形態と同様に、ディスクブレーキ１４１を備えており、制動機構１０４のブラケット５１１は、転がり軸受（図示せず）を介して車軸１５２に回転自在に支持され、さらに、リンク機構１４２を介して、前後アーム１０７の突出部１２２に連結されている。リンク機構１４２は、リンク５２１の一端が突出部１２２にピン５２３を介して回転自在に連結され、リンク５２１の他端がブラケット５１１の延長部５１２の先端にピン４２２を介して回転自在に連結され、クランク軸構造体１０５と平行関係を維持するように構成されている。なお、リンク機構１４２は、図８に示すように、２組のリンク５２１及びピン５２２、５２３からなるものである。
なお、第１実施形態と同様に、ブラケット５１１を連結アーム１５３に固定することにより、リンク機構１４２を省略することが可能であり、制動機構１０４及びその取付構造の簡略化や軽量化を図ることができる。
【００６０】
次に、第２実施形態の航空機用車輪支持機構の作動について、図９を用いて説明する。
図９は、第２実施形態の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。図中、白抜きの矢印は各構成要素の動作方向を示す。
【００６１】
着陸前になると、制御部からトルク発生器１６１に信号が送られ、トルク発生器１６１により支持部１５１の回転が制御されることにより、車軸１５２が支持部１５１の鉛直下方に位置した姿勢で支持部１５１が拘束され、クランク軸構造体（前後動サスペンション）１０５が静止する（図９（ａ）参照）。
【００６２】
次に、制御部は、高度センサ（図示せず）からの信号に基づいて、着陸直前の状態を判断する。着陸直前になると、制御部からトルク発生器１６１に信号が送られ、トルク発生器１６１による支持部１５１の拘束が解除され、クランク軸構造体１０５の拘束が解かれる。
【００６３】
着陸時、滑走路に車輪１１３が接触すると（図９（ｂ）参照）、後方向に衝撃力が発生する。この衝撃力によって、車輪１１３は、車軸１５２回りに回転を始めるとともに、支持部１５１を中心として図中反時計回りに角変位を始め、１８０°まで角変位する（図９（ｃ）参照）。この間、機体の重量は、車輪１１３には直接伝わらないので、第１実施形態と同様に、車輪１１３のタイヤ２３１が発煙することは殆どない。
【００６４】
車輪１１３が支持部１５１回りに１８０°角変位すると、上下動サスペンション１０１の作動が始まり、前後アーム１０７の後端部（他端部）１０７ｂが所定範囲内で、略反時計回りに移動するため（図９（ｄ）参照）、車輪１１３には機体１１１の荷重が直接加わることになるが、車輪１１３は既に滑走路に接触して回転しているので、車輪１１３のタイヤ２３１が発煙することは殆どない。なお、上下動サスペンション１０１のストロークは、オイルロックにより止められる。
【００６５】
そして、着陸後、車輪１１３は、図９（ｄ）に示す状態で滑走路上を滑走する。滑走中、滑走路に障害物（凸部等）がある場合、車輪１１３は、凸部に乗り上げる際に、支持部１５１回りに変位して、後方向へ逃げる（図９（ｅ）参照）。
これにより、車輪１１３に加わる前方向からの衝撃が、後方向へ逃がされて緩和される。また、車輪１１３が後方向へ逃げることにより、車輪１１３に対する衝撃の持続時間が長くなるので、瞬間的な衝撃力が弱くなる。
【００６６】
さらに、図中では示していないが、車輪１１３が凸部に乗り上げる際には、上下動サスペンション１０１の作動により、前後アーム１０７の後端部（他端部）１０７ｂが所定範囲内で、前端部（一端部）１０７ａを中心として反時計回りに移動し得るので、車輪１１３から機体１１１に伝えられる上下方向及び前後方向の衝撃が弱められる。従って、滑走中に、車輪１１３が障害物に衝突しても、車輪１１３に加わる衝撃は小さいものとなるので、タイヤ２３１の破裂を防止することができる。
【００６７】
また、車輪１１３が支持部１５１回りに変位する際、制動機構１０４のリンク機構１４２は、次のように作動する。すなわち、リンク機構１４２は、クランク軸構造体１０５と平行な位置関係を維持するように構成されているので、車輪１１３が支持部１５１回りに変位すると、その際のクランク軸構造体１０５の作動状態と平行な位置関係を維持した作動を行う（図９（ｂ）〜（ｅ）参照）。従って、車輪１１３が支持部１５１回りに変位しても、制動機構１０４のディスクブレーキ１４１は常に正常に作動し得る状態に維持される。
【００６８】
以上、本発明の航空機用車輪支持機構の実施形態について説明したが、さらに、本発明の航空機用車輪支持機構においては、以下のような構成を採用することが可能である。
（Ａ）第１実施形態の航空機用車輪支持機構においては、前後動サスペンションは、クランク軸構造体を備えていたが、本発明の航空機用車輪支持機構において、前後動サスペンションは、偏心円筒を備えていてもよい。
また、本発明に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体は、第１、２実施形態とは異なる構造を有していてもよい。
【００６９】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体を模式的に示す図である。
図１０（ａ）は、第１、２実施形態の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体の構造を示している。
支持部５１と車軸５２とは平行となっており、支持部５１の一端と車軸５２の一端とが連結アーム５３により連結されている。
【００７０】
図１０（ｂ）は、本発明の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体の構造を示している。
支持部５１と、２本の車軸５２とは平行となっており、支持部５１の両端と２本の車軸５２の一端とがそれぞれ連結アーム５３により連結されている。
【００７１】
図１０（ｃ）は、本発明の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体の構造を示している。
２本の支持部５１と、車軸とは平行となっており、２本の支持部５１の一端と車軸５２の両端とがそれぞれ連結アーム５３により連結されている。
【００７２】
勿論、本発明の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体の構造は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した例に限定されるものではない。また、車軸は、クランク軸構造体の連結アームと一体的に形成され、クランク軸構造体に含まれることとしてもよく、クランク軸構造体の連結アームとは別体として形成され、クランク軸構造体には含まれないこととしてもよい。
【００７３】
また、クランク軸構造体の材質は、特に限定されるものではないが、カーボンファイバーであることが望ましい。クランク軸構造体をカーボンファイバーにより作製することにより、クランク軸構造体を軽量化することができ、また、クランク軸構造体に基づく衝撃緩和性能を増大させることができるからである。
【００７４】
また、本発明は、以下のようなものを提供する。
（Ｉ）航空機の機体には、下方へ向けて緩衝機構（例えば、上下動サスペンション１）が連結され、上記緩衝機構の下端部に、前後アーム（例えば、前後アーム７）が上記機体の前後方向に揺動可能に支持され、
上記前後アームの前端部（例えば、前端部７ａ）は、可動機構（例えば、連結部２ｂ）を介して、少なくとも上記前後アームの後端部（例えば、後端部７ｂ）が所定範囲で移動可能となるように、上記機体に連結される一方、
上記前後アームの後端部には、車輪（例えば、車輪１３）を回転自在に支持する懸架機構が設けられ、
上記懸架機構は、上記前後アームの後端部に回転可能に支持された水平支持軸（例えば、支持部５１）と、上記車輪を回転自在に支持する車軸（例えば、車軸５２）と、上記水平支持軸及び上記車軸に対して直角に位置して上記水平支持軸の一端及び上記車軸の一端を連結する連結アーム（例えば、連結アーム７）とからなるクランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）を備えていることを特徴とする航空機用車輪支持機構（図１参照）。
【００７５】
（Ｉ）の発明によれば、着陸の際に、クランク軸構造体が作動して、車輪が、車軸回りに回転を始めるとともに水平支持軸回りに後上方へ角変位するため、角変位している間は、機体の重量が車輪に直接加わらない。従って、角変位している間、すなわち、クランク軸構造体が作動している間は、車輪のタイヤの発煙を著しく抑制することができる。さらに、車輪を支持する懸架機構が設けられた前後アームの後端部は、緩衝機構によって所定範囲で移動可能であるため、タイヤが滑走路に接触する際の衝撃を緩衝することができる。
【００７６】
また、車軸が水平支持軸の鉛直上方に位置して角変位が終了すると、車輪には機体の重量が直接加わることとなるが、その際、車輪は既に滑走路に接触して回転しているため、その時の車輪のスリップ量は小さくなる。従って、着陸時に車輪のタイヤが溶けることを防止することができる。その結果、溶けたタイヤ材料が滑走路上に付着することを防止することができ、また、タイヤが擦り減ることによるパンクの発生を防止することができる。従って、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００７７】
また、滑走中に滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合でも、クランク軸構造体が作動して、車輪が水平支持軸回りに後方へ角変位して逃げ、さらに、車輪を支持する懸架機構が設けられた前後アームの後端部が、緩衝機構によって所定範囲で移動するため、車輪に対する衝撃を緩和することができる。従って、障害物に車輪が衝突した場合におけるタイヤの破裂を防止することができ、この点からも、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００７８】
本発明は、さらに以下のようなものを提供する。
（ＩＩ） 上記（Ｉ）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記水平支持軸（例えば、支持部５１）は、当該水平支持軸の回転に対して抵抗力を加える回転減衰機構（例えば、磁石付きロータ２７５等）を介して、前後アーム（例えば、前後アーム７）の後端部（例えば、後端部７ｂ）に支持されていることを特徴とする（図７参照）。
【００７９】
（ＩＩ）の発明によれば、回転減衰機構によって水平支持軸の回転に対して抵抗力が加えられるため、滑走の際に水平支持軸を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができる。従って、安定して滑走を行うことができる。
【００８０】
本発明は、さらに以下のようなものを提供する。
（ＩＩＩ） 上記（Ｉ）又は（ＩＩ）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記懸架機構は、水平支持軸（例えば、支持部５１）の回転作動を制御する制御手段（例えば、制御手段６）を備えていることを特徴とする（図１参照）。
【００８１】
（ＩＩＩ）の発明によれば、制御手段により、クランク軸構造体の作動中に、水平支持軸の回転に負荷をかけることができるので、滑走の際に水平支持軸を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができる。従って、安定して滑走を行うことができる。
【００８２】
本発明は、さらに以下のようなものを提供する。
（ＩＶ） 上記（ＩＩＩ）に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記制御手段（例えば、制御手段６）は、着陸前に、水平支持軸（例えば、支持部５１）を回転させて車軸（例えば、車軸５２）を上記水平支持軸の鉛直下方に移動させ、その姿勢で上記水平支持軸を拘束してクランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）を静止させ、着陸直前にその拘束を解除することを特徴とする（図１参照）。
【００８３】
（ＩＶ）の発明によれば、制御手段により、着陸前においてクランク軸構造体を拘束することができるため、クランク軸構造体が強風によって振動することを防止することができる。従って、着陸前の安定した飛行を確保することができる。
【００８４】
本発明は、さらに、以下のようなものを提供する。
（Ｖ） 上記（Ｉ）〜（ＩＶ）のいずれか１に記載の航空機用車輪支持機構であって、
上記車輪（例えば、車輪１３）を制動する制動機構（例えば、制動機構４）を備え、
上記制動機構は、車輪の制動面（例えば、ブレーキロータ４１４）を制動部材（例えば、パッド４１３）で押圧して制動するものであり、
上記制動部材は、リンク機構（例えば、リンク機構４２）を介して、前後アーム（例えば、前後アーム７）に連結されており、上記リンク機構は、クランク軸構造体（例えば、クランク軸構造体５）と平行な位置関係を維持するように構成されていることを特徴とする（図１参照）。
【００８５】
（Ｖ）の発明によれば、クランク軸構造体が作動して、車輪が水平支持軸回りに角変位しても、制動機構が車輪の角変位に追従するため、制動機構を常に正常に制動作動させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪のタイヤの発煙を抑制することができ、タイヤが滑走路に接触する際の衝撃を抑制することができる。
また、着陸時に車輪のタイヤが溶けることを防止することが可能であるため、溶けたタイヤ材料が滑走路上に付着することを防止し得るとともに、タイヤが擦り減ることによるパンクの発生を防止することができ、その結果、航空機運航の安全性を高めることができる。
さらに、滑走路上の障害物に車輪が衝突した場合におけるタイヤの破裂を防止することも可能であり、この点からも、航空機運航の安全性を向上させることができる。
【００８７】
また、本発明によれば、支持部が回転減衰機構を介して前後アームに他端部に支持される構成とすると、滑走の際に支持部を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができ、安定して滑走を行うことができる。
【００８８】
また、本発明によれば、懸架装置が支持部の回転作動を制御する制御手段を備えた構成とすると、制御手段により、クランク軸構造体の作動中に、支持部の回転に負荷をかけることができるので、滑走の際に支持部を中心としてクランク軸構造体が過度に振動することを防止することができる。従って、安定して滑走を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の航空機用車輪支持機構を模式的に示す全体側面略図である。
【図２】第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る上下動サスペンションを模式的に示す縦断面図である。
【図３】第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションを模式的に示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションの分解斜視図である。
【図５】第１実施形態の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。
【図６】第１実施形態の航空機用車輪支持機構に係る回転減衰機構の制御ブロック図である。
【図７】（ａ）は、磁石付きロータを利用する回転減衰機構を適用した前後動サスペンションの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した磁石付きロータの正面図である。
【図８】第２実施形態の航空機用車輪支持機構を模式的に示す全体側面略図である。
【図９】第２実施形態の航空機用車輪支持機構の着陸時の作動を連続して示す側面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の航空機用車輪支持機構に係る前後動サスペンションが備えるクランク軸構造体を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１、１０１ 上下動サスペンション
２ トラニオンフォーク
４、１０４ 制御機構
５、１０５ クランク軸構造体（前後動サスペンション）
６、１０６ 制御手段
７、１０７ 前後アーム
７ａ、１０７ａ 前端部（一端部）
７ｂ、１０７ｂ 後端部（他端部）
７ｃ、１０７ｃ 途中部
８、１０８ サイドブレース
１３、１１３ 車輪
２１ 緩衝装置
２２、１２２ 突出部
２３、１２３ アッパーチューブ
２４、１２４ ボトムチューブ
３１、３３ 転がり軸受（ローラーベアリング）
３２ 転がり軸受（ボールベアリング）
４１、１４１ ディスクブレーキ
４２、１４２ リンク機構
５１、１５１ 支持部
５２、１５２ タイヤ
５３、１５３ 連結アーム
６１、１６１ トルク発生器
６２ 制御部
１０２ａ、１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ 連結部
１０９、４２１、５２１ リンク
１１１ 機体
１３１、２３１ タイヤ
２１１ コイルスプリング
２１２ オイル
２１３ オリフィス
２７１ａ 永久磁石Ｎ極
２７１ｂ 永久磁石Ｓ極
２７２ ケース
２７５ 磁石付きロータ
３２７ バッテリー
３２８ 状態検出センサ
３２９ 励磁電源部
３３０ 減衰機構用制御部
４１１、５１１ ブラケット
４１２、５１２ 延長部
４１３ パッド（制動部材）
４１４ ブレーキロータ（制動面）
４１５ キャリパ
４２２、４２３ ピン

Claims (4)

1. 航空機の機体から下方に向けて連結され、前記機体の車輪を支持する懸架装置を備えた航空機用車輪支持機構であって、
   前記懸架装置は、
   航空機の機体側に下方に向けて連結され、車輪に対する上下方向の振動を抑制する上下動サスペンションと、
   前記航空機の車輪の車軸を回転自在に支持し、前記車輪に対する前後方向の振動を抑制する前後動サスペンションと、
   一端部を前記航空機の機体側に回転自在に支持し、他端部を前記前後動サスペンションに支持するとともに、途中部を前記上下動サスペンションの下端位置に支持する前後アームと
   を備えたことを特徴とする航空機用車輪支持機構。
2. 前記前後動サスペンションは、
   前記前後アームの他端部に回転可能に支持された支持部と、
   前記支持部及び前記車輪の車軸を連結する連結アームと
   からなるクランク軸構造体を備えている
   請求項１に記載の航空機用車輪支持機構。
3. 前記支持部は、当該支持部の回転に対して抵抗力を加える回転減衰機構を介して、前記前後アームの他端部に支持されている請求項２に記載の航空機用車輪支持機構。
4. 前記懸架装置は、支持部の回転作動を制御する制御手段を備えている請求項２又は３に記載の航空機用車輪支持機構。

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