[第1実施形態]
 図2は、本発明の第1実施形態の航空機用車� �支持装置の概略斜視図である。この航空機� �車輪支持装置は、機体に連結された支持部� �1の下端部に、懸架機構2を備えている。

 支持部材1は、1本のパイプで構成される� �が好ましい。それによれば、支持部材1を軽� ��化できる。更に、支持部材1は、炭素繊維強 化樹脂で形成されるのが好ましい。それによ れば、支持部材1を、強度を維持しながら、� �量化できる。

 懸架機構2は、支持部材1の下端部にて車� �3を回転自在に支持している。そして、懸架� ��構2は、クランク要素4及びディスクブレー� �を備えている。図2には、ディスクブレーキ� ��ディスク50が示されている。図3は、ディス� ��50を除いた懸架機構2を示す斜視図である。� ��4は、図3の懸架機構2の分解斜視図である。

 クランク要素4は、支持部材1の下端部に� �回転自在に支持された水平支持軸41と、車輪 3を回転自在に支持する車軸42と、水平支持軸 41及び車軸42に対して直角に位置して水平支� �軸41の一端と車軸42の一端とを連結するアー� ��43と、からなっている。クランク要素4とし� ��は、内燃機関で使用されているクランク軸� ��同様のものを使用できる。懸架機構2は、図 8を参照しながら後述するように、クランク� �素4によって、水平支持軸41と車軸42との間の 距離を半径とする、車輪3の円ストローク運� �を、行うようになっている。

 クランク要素4は、強度を確保するために 、一体物として形成されるのが、好ましい。 更に、クランク要素4は、図4に示されるよう� ��、支持部材1の下端部の一対の挟持体18、19� �よって水平支持軸41を上下から挟むことによ り、支持部材1に支持されるのが、好ましい� �なお、クランク要素4は、所望の強度を確保� ��きる場合には、それぞれ別体の、水平支持� ��41と車軸42とアーム43とを、連結して形成し� ��もよい。また、クランク要素4としては、よ り具体的には、本件発明者による米国特許第 7,051,977で開示されているクランク軸構造体を 使用してもよい。

 ディスク50は、水平支持軸41と一体に回転 するように、水平支持軸41に同軸で設けられ� ��いる。ディスク50は、カーボンディスクが� �ましい。

 図5は、懸架機構2のディスクブレーキ5を� ��す縦断面図である。図6は、図5のVI-VI断面図 である。ディスクブレーキ5は、対向型ピス� �ン55に取り付けられているパッド53によって� ��ディスク50の両側面を挟むように、構成さ� �ている。対向型ピストン55は、キャリパ54に� ��納されている。キャリパ54は、支持部材1に� ��ルト58で固定されている。

 パッド53がディスク50に押し付けられると 、パッド53とディスク50との間に大きな摩擦� �が発生する。これにより、クランク要素4の� ��平支持軸41に制動力が加わる。したがって� �ディスクブレーキ5が制動作動すると、水平� ��持軸41と車軸42との間の距離を半径とする、 車輪3の円ストローク運動が、減衰力を発生� �ることとなる。

 従来の振動理論では、油圧を利用した減� ��力発生機構は、摩擦を利用した減衰力発生� ��構よりも、優れている、と言われている。� ��かしながら、本実施形態の懸架機構2は、デ ィスクブレーキという摩擦を利用した減衰力 発生機構ではあるが、コンピュータ制御によ って、発生する減衰力の大きさを自由に変え ることができ、しかも、高速応答を実現でき る、という特徴を、有している。したがって 、本実施形態がディスクブレーキを利用する ことは、「油圧減衰が摩擦減衰より優れてい る」という従来の常識を覆すものである。

 本実施形態は、ディスクブレーキの制動� ��を制御する制御システムを備えているのが� ��好ましい。その制御システムとしては、フ� ��ードバック制御システムが好ましい。図7は 、そのフィードバック制御システムを説明す るための図である。この制御システムは、検 出部61と減衰力算出部62と制御部63とを、備え ている。検出部61は、航空機の運動状態を検� ��する。検出部61が航空機の運動状態を検出� �るためには、機体に、上下加速度計を取り� �けたり、支持部材1に、上下荷重や曲げ荷重� ��測定するための、ひずみゲージや、車輪の� ��転を測るための回転計を、取り付けたりす� ��のが、好ましい。検出部61は、これらの計� �類による測定情報を、減衰力算出部62に送る 。減衰力算出部62は、検出された運動状態に� ��づいて、最適減衰力を算出する。すなわち� ��減衰力算出部62は、着陸時においては、緩� �効率を100%に近づける最適減衰力を算出し、� ��行時においては、スカイフック制御理論等� ��、振動を効果的に抑制するアルゴリズムを� ��使用して、最適減衰力を算出する。制御部6 3は、算出された最適減衰力と、懸架機構2が� ��生している減衰力(検出された減衰力)と、� �比較して、両者の差がゼロとなるようにデ� �スクブレーキ5の制動力を制御する。上記制� ��システムによれば、懸架機構2による最適減 衰力を、リアルタイムで発生させることがで きる。

 図8は、着陸時の車輪3の作動を示してい� �。車輪3は、点Eで滑走路12と接触すると、前� ��抵抗力を受けて、後方へ円ストローク運動( 矢印Y方向への運動)を行う。車輪3は、着陸時 にスリップするが、この時の摩擦仕事量Wは� �車輪3のスリップ率Sと車輪3に加わる垂直荷� �Mとの積になる。すなわち、W=S×M。しかしな� ��ら、スリップ中の車輪3は、円ストローク運 動を行いながら後方へ逃げるので、車輪3に� �わる垂直荷重Mは極端に小さくなる。すなわ� ��、摩擦仕事量Wは、非常に小さくなる。した がって、着陸時に、車輪3のタイヤは殆ど発� �しない。

 更に、減衰力算出部62は、着陸時の最適� �衰力を、車輪3の円ストローク運動の始動区� ��(すなわち車輪3のスリップ率が小さくなる� �での区間)では、低く設定し、車輪3のスリッ プ率が小さくなった以降の円ストローク運動 の区間では、発生する減衰力の上下方向成分 が一定値となるように設定するようになって いるのが、好ましい。この場合における、着 陸時の車輪3の円ストローク運動の配分を、� �9を用いて説明する。

 図9において、クランク要素4の半径は、OAで ある。クランク要素4は、着陸時に、点Oを中� ��として、点Aから点Cまで半回転する。車輪3� ��接地した瞬間から角θ ₀ の点Bまでは、ディスクブレーキ5による制動� ��は低く保持され、車輪3は後方へ逃げやすく なっている。その後は、懸架機構2において� �生する減衰力の上下方向成分が図1の力F ₀ となるように、ディスクブレーキ5の制動力� �制御される。これによれば、着陸の瞬間の� �擦仕事量が大きく減少するので、車輪3のタ� ��ヤの発煙を効果的に防止できる。また、車� ��3のスリップ率が小さくなった後は、ディス クブレーキ5の制動力が、図1の力F ₀ の減衰力を懸架機構2に発生させるように、� �御されるので、着陸時の衝撃を確実に緩和� �きる。なお、図9の円ストローク運動におい� ��、車輪3の上下ストロークは、AC間の垂直距� ��S ₀ であり、車輪3の前後ストロークは、水平距� �L ₀ 、すなわち円の半径OAと等しい。

 また、本実施形態の懸架機構2によれば、着 陸時に車輪3に加わる水平方向の衝撃力を、� �輪3の円ストローク運動の前後方向成分L ₀ によって、軽減できる。したがって、スピン ナップ・スプリングバックを防止でき、また 、支持部材1の材料として炭素繊維強化樹脂� �使用でき、それによって、支持部材1の軽量� ��を実現できる。

 図10及び図11は、上記構成の航空機用車輪 支持装置が滑走路12上を走行する際の作動を� ��明するための図である。両図では、理解し� ��すくするために、一方の車輪3のみを示して いる。図10では、支持部材1に機体の重量が加 わっているので、クランク要素4は、車軸42が 水平支持軸41の鉛直上方に位置した状態にあ� ��。この状態では、クランク要素4を振り子と みなし、車軸42を振り子の回転軸とみなすこ� ��ができる。すなわち、この状態の航空機用� ��輪支持装置は、走行する振り子とみなすこ� ��ができる。

 図11は、上記構成の航空機用車輪支持装� �が滑走路12上の障害物16を乗り越える時の状� ��を示している。この時、車輪3は、矢印で示 すような後方への抵抗力を受ける。そのため 、クランク要素4が、図10の状態から、水平支 持軸41を中心として回転し、これに伴って、� ��輪3が、円ストローク運動を行って、後方へ 逃げる。これにより、障害物16を乗り越える� ��に車輪3が受けた後方への抵抗力は、車輪3� �円ストローク運動で生じた慣性力の大きさ� �け減少して、支持部材1に伝わる。したがっ� ��、上記構成の航空機用車輪支持装置によれ� ��、滑走路12上の障害物16から支持部材1が受� �る衝撃を、緩和できる。

 更に、走行時における路面の荒れに起因� ��た機体の振動を、減衰させるための最適減� ��力について、説明する。機体は、クランク� ��素4で支持されているので、クランク要素4� �回転による振動を減衰させれば、機体の揺� �も止まることになる。クランク要素4の回転� ��動は、ディスクブレーキ5で制御できるので 、機体の振動もディスクブレーキ5で制御で� �る。それ故、走行時における車輪3から機体� ��の振動伝達率を、最適減衰力によって最小� ��に抑制することができる。したがって、走� ��時における乗客の乗心地を向上できる。

 ちなみに、従来装置である油圧ダンパー� ��は、伸びている時と縮んでいる時で、発生� ��る減衰力の方向が逆になる。このため、機� ��が上に動いている時において、油圧ダンパ� ��が伸びながら減衰力を発生すれば、振動が� ��さくなるが、油圧ダンパーが縮みながら減� ��力を発生すると、この減衰力が機体を更に� ��へ押し上げるので、振動が大きくなる。す� ��わち、油圧ダンパーには、そのような欠点� ��ある。しかし、本実施形態の懸架機構2は、 ディスクブレーキ5を採用しているので、そ� �ような欠点を持たない。

 更に、上述した制御システムには、図7に 示されるように、モニターブロック65を設け� ��のが、好ましい。モニターブロック65は、� �出部61、減衰力算出部62、制御部63、及びデ� �スクブレーキ5の、状態を、常時、監視し、� ��障が発生すると、警報ランプ66を点灯させ� �と同時に、補償回路又は補償装置を作動さ� �て正常な機能を持続させる。

 更に、上述した制御システムには、モニ� ��ーブロック65による故障診断機能に加えて� �安全機能を設けるのが、好ましい。この安� �機能は、故障が発生する前に性能劣化を予� �し、ユ-ザーに警報すると同時に、不具合部� ��切り離し、制御システムの機能を維持する� ��うに、構成できる。

 なお、本実施形態は、航空機の主輪に好� ��しく適用できるが、前輪に適用してもよい� ��

[第2実施形態]
 図12は、本発明の第2実施形態の航空機用車� ��支持装置の縦断面図である。本実施形態で� ��、ディスクブレーキ5のディスク50が、車軸4 2と一体に回転するように、車軸42に同軸で設 けられている。そして、ディスクブレーキ5� �、ディスク50の回転を制動するよう構成され ている。

 図12において、車軸42は、車輪3のハブ31に 、軸受32を介して回転自在に、支持されてい� ��。本実施形態のディスクブレーキ5も、第1� �施形態と同様に、対向型ピストンに取り付� �られているパッド53によって、ディスク50の� ��側面を挟むように、構成されている。そし� ��、対向型ピストンは、キャリパ54に収納さ� �ている。しかしながら、本実施形態では、� �ャリパ54は、車輪3の円ストローク運動を妨� �ないように設けられている。

 すなわち、図12のXIII-XIII断面図である図13 に示されるように、キャリパ54と支持部材1と は、クランク要素4と同じ偏心量を持ったリ� �ク56を介して連結されている。リンク56の一� ��は、支持部材1のフランジ101において、軸561 によって、回転可能に支持されており、リン ク56の他端は、キャリパ保持板542から延びた� ��ランジ541において、軸562によって、回転可� ��に支持されている。また、キャリパ54は、� �軸42に回転自在に支持されているキャリパ保 持板542に、固定されている。更に、リンク56� ��死点を避けるために、2個のリンク56が平行� ��設けられている。すなわち、キャリパ54と� �持部材1とは、平行なダブルリンク56を介し� �、連結されている。これにより、車輪3が円� ��トローク運動を行うと、それに伴って、キ� ��リパ54も、図13の破線で示されるように、円 ストローク運動を行う。したがって、キャリ パ54は、車輪3の円ストローク運動を妨げない 。

 本実施形態において、ディスクブレーキ5 によって、ディスク50の回転が制動されると� ��車軸42の回転が制動され、その結果、クラ� �ク要素4の水平支持軸41回りの回転が制動さ� �る。したがって、本実施形態によっても、� �1実施形態と同様に、水平支持軸41と車軸42と の間の距離を半径とする、車輪3の円ストロ� �ク運動が、減衰力を発生する。

 しかも、本実施形態は、次のような利点� ��有している。すなわち、飛行機の前輪は、� ��イヤの半径が小さいので、ディスク50を水� �支持軸41に取り付けた場合には、水平支持軸 41が最下点に来た時にディスク50と地面とが� �触する恐れがある。しかしながら、本実施� �態では、ディスク50を車軸42に取り付けてい� ��ので、図14に示されるように水平支持軸41が 最下点に来た場合でも、ディスク50と地面と� ��接触する恐れはない。しかも、飛行機の前� ��にはブレーキが装着されていないのが一般� ��であるので、本実施形態のディスクブレー� ��5は、走行停止用に利用されてきたブレーキ 用のスペースを利用して装着することができ る。したがって、本実施形態は、前輪に好ま しく適用できる。もちろん、本実施形態は、 主輪に適用してもよい。

[別の実施形態]
 本発明は、次のような変形構成を採用して� ��よい。

(1)ディスクブレーキとして、航空機におい て最近実用化された電子機械式ディスクブレ ーキを採用する。これによれば、ブレーキ・ バイ・ワイヤを実現できる。

(2)ディスクブレーキによる制動力を増大さ せるために、次のような種々の従来技術を採 用する。

(2-1)多板式ディスク構造を採用する。すな� ��ち、ディスクとフリクションディスクとの� ��合せを複数個用いる。これによれば、ブレ� ��キトルクを増大できる。

 多板式ディスク構造を採用する場合におい� ��、そのブレーキトルクTは、次式で与えられ る。
 T=F _D ・μ _D ・Z・R _D ・η(N・m)
 ここで、F _D :ディスクへの押付け力(N)、μ _D :摩擦係数、Z:摩擦面数、
R _D :ディスク摩擦半径(m)、η:ディスク効率、で� �る。
 この式の右辺の5つのパラメータを大きく設 定することにより、ブレーキトルクTを増大� �きる。

(2-2)ブレーキブースターを採用する。これ� ��よれば、油圧を大きくでき、ブレーキトル� ��を増大できる。

(2-3)ディスクを押圧するピストンの面積を� ��きくする。これによれば、ブレーキトルク� ��増大できる。

(2-4)遊星歯車機構等の増速機構を利用して� ��ディスクの角変位量を増幅させる。

 遊星歯車機構は、入力軸と出力軸とを同一� ��線状に配置できるという特徴を有している� ��ここでは、ディスクの角変位量を増大する� ��めに、遊星キャリアを入力とし、太陽歯車� ��出力とし、外輪歯車を固定した。その場合� ��おいて、太陽歯車の歯数をAとし、外輪歯車 の歯数をBとすると、増速比αは、次式で与え られる。
 α=(A+B)/A
 したがって、太陽歯車の歯数Aを少なくして 、外輪歯車の歯数を大きくすれば、増速比α� ��増大できる。

(2-5)傘歯車機構等の増速機構を利用して、� ��ィスクの角変位量を増幅させる。

 傘歯車は、入力軸と出力軸とを直角に配置� ��きるという特徴を有している。大歯車の歯� ��をC、小歯車の歯数をDとすると、増速比βは 、次式で与えられる。
 β=C/D
 したがって、大歯車の歯数Cを多くして、小 歯車の歯数Dを小さくすれば、増速比βを増大 できる。

(2-6)乾式又は湿式の雰囲気で、ディスクと、� ��ッド又はフリクションディスクと 
の、摩擦係数を大きくする。これによれば、 ブレーキトルクを増大できる。

(3)上述した従来技術を組み合わせることに よって、更に、次のような構造を採用できる 。すなわち、クランク要素4の水平支持軸41又 は車軸42の回転を、遊星歯車機構の遊星キャ� ��アに伝達し、太陽歯車の回転として増幅す� ��。この太陽歯車の回転を、多板式ディスク� ��造で制動して、車輪3の円ストローク運動に 減衰力を作用させる。このような増速機とブ レーキとの組合せによって、制動できるエネ ルギー量を増大できる。遊星歯車機構を2段� �すれば、制動できるエネルギー量を更に増� �できる。

(4)ディスクブレーキとして、湿式ディスクブ レーキを採用する。例えば、上述した遊星歯 車機構と多板式ディスク構造とを、ケースに 収納し、ケースを密閉し、ケース内に高い動 粘度の油等を加える。これによれば、摩擦係 数μ _D を大きくして、制動できるエネルギー量を増 大でき、また、ディスクの低摩耗化を実現で き、更には、雨、雪、凍結などの、外部環境 の影響を受けにくくすることができる。

(5)ディスクブレーキに、アンチロックシス テムを採用する。アンチロックシステムは、 制動力が強すぎる時にディスクがロックする のを、防止する。

(6)フィードバック制御とフィードフォーワ ード制御とを組み合わせる。これによれば、 性能アップを図ることができる。

(7)本発明を適用した前輪と主輪とに加わる 減衰力を、統一的に制御するための統合制御 システムを構築する。このシステムによれば 、着陸直前に突風に煽られた時に、又は急制 動をかけた時に、又は滑走路から誘導路へ入 る時の高速コーナリング時に、機体の傾きを 抑制できる。

(8)ディスクブレーキの制御システムだけで なく、航空機に搭載されているその他の多数 の制御システムの、情報を、系統的に又は統 一的に、判断するための、中央情報処理シス テムを、構築する。これによれば、航空機運 航に要求される高度な判断が可能となる。