缓冲机构和飞机起落架

技术领域

本发明涉及飞行器械技术领域，尤其涉及一种缓冲机构和飞机起落架。

背景技术

起落架是飞机下部用于起飞降落或地面滑行时支撑飞机，并用于地面移动的附件装置。飞机在着陆接地瞬间或在不平的跑道上高速滑跑时，会与地面发生剧烈的撞击，除充气轮胎可起小部分缓冲作用外，大部分撞击能量要靠减震器吸收。飞机的前起落架大多采用复杂的油气弹簧减震器，而油气弹簧减震器要求密封性能好、结构复杂、环境适应性差、制造成本高、维护成本高、重量较重，运用于通航飞机会导致飞机机身的增重。

在专利号为CN201820211643.4，名称为一种用于轻型运动飞机前起落架的转向装置的专利文件中公开了一种能够降低使用成本和维修成本的用于轻型运动飞机前起落架的转向装置，包括轮轴，轮轴的顶部设有轴杆，轴杆外部套设有避震弹簧，避震弹簧的外部套设有导向套筒，导向套筒顶端设置有顶部固定支架，导向套筒底端设置有底部固定支架，导向套筒顶端的内侧壁套设有第一转动轴承，导向套筒的底端套设有第二转动轴承。该起落架的缓冲完全依靠轴杆外部套设的避震弹簧，避震弹簧为线性刚度弹簧，吸能效果差，着陆时发生地面弹跳的可能性高，很难缓冲轮胎与地面带来的前后滚动摩擦力，其避震效果较差。

发明内容

本发明提供一种缓冲机构和飞机起落架，用以解决现有技术中使用线性刚度弹簧避震导致飞机在着陆时存在弹跳的可能的缺陷，实现使用非线性材料制作的弹性体进行避震，解决弹跳的问题。

本发明提供一种缓冲机构，包括：

活塞缸；

活塞柱，所述活塞柱的一端可滑动的设置在所述活塞缸内；

弹性体，所述弹性体沿所述活塞柱的滑动方向设置在所述活塞柱与所述活塞缸的内壁之间，所述弹性体为非线性弹性材料。

根据本发明提供的缓冲机构，所述弹性体包括多个弹片，所述弹片的端面均为圆锥面，且所述弹片的两个端面平行。

根据本发明提供的缓冲机构，所述活塞缸与所述弹性体接触的端面和/或所述活塞柱与所述弹性体接触的端面为与所述弹片的端面贴合的圆锥面。

根据本发明提供的缓冲机构，所述活塞缸内设置有导向杆，所述导向杆与所述活塞缸同轴设置，多个所述弹片套设在所述导向杆上。

根据本发明提供的缓冲机构，所述弹片与所述导向杆之间以及与所述活塞缸的内壁之间均设置有间隙。

根据本发明提供的缓冲机构，所述导向杆远离所述活塞柱的一端设置有阻挡板，所述阻挡板靠近所述活塞柱的一侧为与所述弹片的端面贴合的圆锥面。

根据本发明提供的缓冲机构，所述阻挡板远离所述活塞柱的一侧与所述活塞缸的内侧壁之间设置有推力轴承。

根据本发明提供的缓冲机构，所述活塞柱与所述活塞缸之间设置有可弯折的扭力臂组件，所述扭力臂组件的一端与所述活塞柱转动连接，所述扭力臂组件的另一端与所述活塞缸转动连接，所述扭力臂组件的弯折位置、所述扭力臂组件与所述活塞缸的连接位置、所述扭力臂组件与所述活塞柱的连接位置的转动轴线平行，且均垂直于所述活塞柱的轴线。

本发明还提供一种飞机起落架，包括如上所述的缓冲机构。

本发明提供的缓冲机构，包括活塞缸、活塞柱和弹性体。活塞柱的一端设置在活塞缸内，且活塞柱可在活塞缸内滑动。弹性体设置在活塞柱与活塞缸之间，且沿活塞柱的滑动方向设置。弹性体使用非线性弹性材料。该缓冲机构可被安装在飞机的起落架上，当飞机降落或在颠簸路面滑行时，机轮会将冲击能量传递到活塞柱上，当活塞柱受到冲击向活塞缸内部方向运动时会挤压弹性体，弹性体会吸收部分能量，其余能量被释放，释放的能量中，一部分转化为动能，一部分以热能的形式耗散，转化为动能的部分会导致所在的飞行器向上运动，虽然有轮胎的压缩量补偿，但是当释放的能量较大时，轮胎的压缩量无法对上升量进行补偿，进而引起飞行器弹跳。本申请的弹性体的材料为非线性弹性材料，活塞柱受到的冲击动能会被弹性体吸收70％以上，被释放的能量中一部分以热能的形式耗散后，剩余能量不足以使飞机弹跳。

进一步地，在本发明提供的飞机起落架中，由于设置有如上所述的缓冲机构，因此具有与如上所述相同的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的缓冲机构的结构示意图；

图2是本发明提供的缓冲机构的剖视图；

图3是本发明提供的起落架的结构示意图；

附图标记：

100：活塞缸；200：活塞柱；300：弹片；410：导向杆；420：阻挡板；500：推力轴承；610：第一连杆；620：第二连杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图3描述本发明的缓冲机构和飞机起落架。

本发明的实施例提供一种缓冲机构，包括活塞缸100、活塞柱200和弹性体。活塞柱200的一端可滑动的设置在活塞缸100内，弹性体沿活塞柱200的滑动方向设置在活塞柱200与活塞缸100的内壁之间，弹性体为非线性弹性材料。

本发明的实施例提供的缓冲机构可以为飞行器的起落架的一部分，当飞行器下降或在颠簸路面滑行时，缓冲机构用于对机轮受到的冲击进行缓冲吸能，尽可能降低飞行器的颠簸。

当包含有上述的缓冲机构的起落架安装至飞行器上时，活塞缸100沿竖直方向延伸，且活塞缸100的顶端封闭，底端敞开，活塞柱200的顶端由活塞缸100的底端开口向上穿设至活塞缸100内。弹性体设置在活塞柱200的顶端与活塞缸100的内侧顶端之间。

当飞行器在降落或在颠簸路面滑行时，机轮会将地面的冲击能量传递到活塞柱200上，当活塞柱200在冲击能量的作用下向上运动时，会挤压活塞柱200与活塞缸100之间的弹性体。弹性体吸收部分冲击能量，未被吸收的能量会向外释放，被释放的能量一部分以热能的形式耗散，一部分转换为动能，驱动飞行器向上运动。虽然机轮的轮胎的压缩量可以抵消一部分位移，但是当释放的能量较大时，轮胎的压缩量不足以抵消飞行器向上的位移量，则会出现飞行器上下弹跳的情况。

目前，大飞机普遍采用油气减震，油气减震在受到冲击时，会吸收90％左右的能量，剩余的10％的能量以热能的形式消耗一部分，剩余转化为动能驱动飞行器向上运动，由于所剩能量很少，轮胎的压缩量足以对飞行器向上的位移进行补偿，使大飞机可以平稳降落并滑行。

但是，油气减震要求密封性能好、结构复杂、环境适应性差、制造成本高、维护成本高、重量较重，运用于通航飞机会导致飞机机身的增重。

因此，在相关技术中，通航飞机一般将线形刚度弹簧设置在活塞柱200与活塞缸100之间。然而线形刚度弹簧仅可吸收50％的冲击能，剩余的50％的能量会向外释放，除了一部分能量以热能的形式耗散外，还有大量的能量会转化为动能，进而驱动飞机向上运动，且轮胎的压缩量不足以对向上的位移量进行补偿，导致出现上下弹跳的情况。

本发明提供的缓冲机构，弹性体采用非线性弹性材料，例如可以使用TPU、TPV或TPEE材料。

使用非线性弹性材料后，弹性体可以吸收70％以上的冲击能量，向外释放的能量则会降低，释放的能量中，一部分以热能的形式耗散后，剩余的一部分能量虽然被转化为动能，驱动飞机向上运动，但是，由于能量较低，轮胎的压缩量足以对其补偿，不会出现上下弹跳的情况。

本发明提供的缓冲机构，相较于油气减震来说，结构简单，成本更低，相较于线形刚度弹簧来说，吸能效果更佳，释放的能量更少，可以保证飞机平稳降落并滑行。

在本发明的一些实施例中，弹性体包括多个层叠设置的弹片300，弹片300的端面均为圆锥面，且在下的弹片300的顶面可与相邻且在上的弹片300的底面贴合。

具体的，弹片300的外周面可以为圆柱面，弹片300的顶端为向上凸出的圆锥面，弹片300的底端为向上凹入的圆锥面，弹片300的顶端端面和底端端面平行，当两个弹片300层叠设置时，在下的弹片300的顶端向上伸入在上的弹片300的底端，且在下的弹片300的顶端端面与在上的弹片300的底端端面贴合。

若弹性体为整体结构，当弹性体受压时，由于长度较长，弹性体可能会发生弯曲，导致弹性体的某一位置沿活塞缸100的径向过度的向活塞缸100的内壁方向运动，使弹性体与活塞缸100的内壁相互挤压，在弹性体被挤压的过程中，弹性体与活塞内壁会产生较大的摩擦力，影响吸能效果。

而将弹性体设置为多个层叠布置的弹片300后，每个弹片300的轴向长度变小，弹片300较难发生弯曲，不会出现弹性体由于弯曲与活塞缸100内壁挤压的情况。

而且，弹性体的两端面设置为锥形面，可以使弹性体在受到轴向的挤压时，各个弹片300均在锥形面的导向作用下向活塞缸100的轴线方向运动，实现自动对中的效果，防止弹片300沿活塞缸100的径向偏移。

在本发明的一些的实施例中，活塞缸100与弹性体接触的端面为圆锥面，活塞柱200与弹性体接触的面也可以为圆锥面。

例如，活塞柱200的顶端可以设置为向上凸出的圆锥面，且该圆锥面与弹性体的底端端面平行，活塞柱200的顶端可以与位于底部的弹性体的底端端面贴合。如此，当活塞柱200向上挤压弹性体时，可以防止与之接触的弹片300沿活塞柱200的径向滑移。

活塞缸100的内侧顶面可以设置向上凹入的圆锥面，且该圆锥面与弹性体的顶端端面平行，活塞缸100的内侧顶端可以与位于顶部的弹性体的顶端端面贴合。如此，当弹性体受到挤压时，可以防止顶部的弹片300沿活塞缸100的径向滑移。

在本发明的一些实施例中，在活塞缸100内设置有导向杆410，导向杆410与活塞缸100同轴设置，多个弹片300套设在导向杆410上。当弹片300受到挤压时，导向杆410可以为弹片300的移动提供导向，且限制弹片300沿导向杆410的径向的偏移。

例如，导向杆410的顶端与活塞缸100的内侧顶部固定连接，导向杆410的轴线与活塞缸100的轴线共线。在弹片300的中心设置有沿弹片300的轴向贯穿弹片300的贯通孔，弹片300通过贯通孔套设在导向杆410的外侧。

在本发明的一些实施例中，弹片300的外周面的外径小于活塞缸100的内径，弹片300的贯通孔的内径大于导向杆410的外径。如此，当弹片300对中布置后，弹片300的贯通孔与导向杆410之间存在间隙，弹片300的外周面与活塞缸100的内壁之间存在间隙。

当弹片300在受到挤压时，虽然锥形面可以限制弹片300沿径向的滑移，但是由于挤压，弹片300会沿径向膨胀。弹片300会沿径向向靠近活塞缸100的方向膨胀，同时也会沿径向向靠近导向杆410的方向膨胀。

由于弹片300与导向杆410和活塞缸100的内壁之间均存在缝隙，为弹片300的膨胀提供了一定的空间，可以尽可能的减少弹片300与导向杆410或活塞缸100的接触，进而不会产生摩擦力。

当冲击能量过大时，弹片300被过度压缩，可能会出现沿径向滑移的情况，此时导向杆410可以限制弹片300过度的沿径向偏移，以降低弹片300与活塞缸100的内壁之间的摩擦。

在本发明的一些实施例中，导向杆410可移动的设置在活塞缸100内，此时，可以在导向杆410的顶部设置阻挡板420，弹性体的底部支撑在活塞柱200的顶端，弹性体的顶端用于支撑阻挡板420。为了导向杆410可以与活塞缸100同轴，阻挡板420可以为圆盘，且阻挡板420的外周面与活塞缸100的内侧面间隙配合。

为了防止顶部的弹片300相对阻挡板420滑移，阻挡板420的底面可以设置向上凹入的圆锥面，该圆锥面与上述实施例设置在活塞缸100内侧顶面的圆锥面的形状、尺寸以及效果完全相同。

将导向杆410可移动的设置在活塞缸100内的目的是降低摩擦力。由于弹性体为弹性材料，摩擦系数较大，当活塞柱200转动时，会带动弹性体一同转动，若弹性体与活塞缸100的内侧顶部直接接触，由于弹性体的摩擦系数较大，弹性体与活塞缸100的接触位置的摩擦力较大，一方面会阻碍活塞柱200与活塞缸100的相对转动，另一方面会对弹片300造成较大的磨损。

将导向杆410可移动的设置在活塞缸100内，使弹片300通过阻挡板420与活塞缸100接触，当弹性体随活塞柱200转动时，弹性体带动阻挡板420转动，由阻挡板420与活塞缸100摩擦，可以有效降低摩擦力。

在进一步的实施例中，可以在阻挡板420的顶端与活塞缸100的内侧顶面之间设置推力轴承500，当阻挡板420相对活塞缸100转动时，可以进一步降低摩擦力。

在本发明的一些实施例中，活塞柱200与活塞缸100之间还设置有可弯折的扭力臂组件，扭力臂组件通过弯折进行伸长和缩短，以适应活塞柱200相对于活塞缸100的伸缩，同时可以限制活塞柱200向下运动的最大位移，防止活塞柱200向下运动过量与活塞缸100分离。扭力臂还可以限制活塞柱200与活塞缸100的相对转动，活塞柱200可通过扭力臂带动活塞缸100同步转动。

具体的，扭力臂组件可以包括第一连杆610和第二连杆620，第一连杆610和第二连杆620铰接，第一连杆610远离第二连杆620的一端与活塞缸100铰接，第二连杆620远离第一连杆610的一端与活塞柱200铰接，铰接位置的转动轴线相互平行，且均垂直于活塞柱200的

当活塞柱200沿轴向伸缩时，第一连杆610和第二连杆620相对转动，以适应活塞柱200的伸缩。当活塞柱200运动到极限位置时，第一连杆610和第二连杆620被拉直，此时第一连杆610和第二连杆620限制活塞柱200继续向下运动，防止活塞柱200与活塞缸100分离。

当活塞柱200绕轴向转动时，由于第一连杆610和第二连杆620均没有沿竖直方向转动的自由度，因此第一连杆610和第二连杆620带动活塞缸100与活塞柱200同步转动。

当包含有该减震机构的起落架设置在飞机上，机轮与活塞柱200连接，在地面拖行飞机时，需要将第一连杆610与第二连杆620分离，此时拖行飞机，带动机轮转动时，第一连杆610和第二连杆620不会影响活塞柱200与活塞缸100的相对转动。

若第一连杆610与第二连杆620不分离，则当机轮转动时，活塞柱200会通过第一连杆610和第二连杆620带动活塞缸100同步转动。起落架上设置有与活塞缸100传动连接的转向机构，在拖行飞机时，转向机构为锁紧状态，若活塞柱200带动活塞缸100同步转动，则会对转向机构造成损伤。

本发明的实施例还提供一种飞机起落架，由于包括有如上所述的缓冲机构，因此，具有与如上所述相同的优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。