多级驱动机构 |
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| 申请号 | CN201410164646.3 | 申请日 | 2014-04-23 | 公开(公告)号 | CN104118558A | 公开(公告)日 | 2014-10-29 |
| 申请人 | 西蒙兹精密产品公司; | 发明人 | M.普鲁梅; R.布克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及多级驱动机构。本发明公开一种多级驱动，所述多级驱动包括被配置用于沿致动轴线线性移动的线性 致动器 和控制表面。所述控制表面操作性地连接至所述线性致动器，以用于在部署阶段中围绕部署轴线转动并且用于在控制阶段中围绕不同于所述部署轴线的控制轴线转动，以便所述线性致动器沿所述致动轴线的移动驱动所述控制表面在所述部署阶段和所述控制阶段二者中的转动。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种多级驱动，其包括： |
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| 说明书全文 | 多级驱动机构[0002] 2. 背景技术用于致动抛射体或类似物上的控制表面（如鸭式翼）的各种驱动系统在所属领域中是已知的。通常期望的是，例如在抛射体发射之后，使鸭式翼从抛射体内围绕部署轴线转动来部署鸭式翼。在部署之后，经常期望的是，使鸭式翼围绕不同于部署轴线的轴线转动，以便控制抛射体的飞行。 [0003] 在过去，用于鸭式翼部署和控制的机构通常要求电机和另外的能量源，如转动惯量、弹簧、气体发生器等。通常要求小的齿轮速比以用于快的鸭式翼部署，但当控制鸭式翼时，要求高的齿轮速比以确保准确性。通常，鸭式翼是围绕部署轴线转动的唯一项目，并且鸭式翼和其支撑结构围绕控制轴线转动。由于通常需要输出轴中的狭槽以允许鸭式翼扫过其部署角度，所以上述情况可能导致复杂的输出轴和复杂的支撑结构。 [0004] 对于其预期目的来说，这类常规方法和系统通常已被认为是令人满意的。然而，所属领域中仍然存在对于允许改进性能和降低成本的系统和方法的需要。所属领域中还存在对于这种易于制造和使用的驱动机构系统的需要。本发明提供这些问题的解决方案。发明概要 [0005] 本发明涉及一种新的且有用的多级驱动。所述多级驱动包括被配置用于沿致动轴线线性移动的线性致动器。沿所述致动轴线的所述线性移动驱动第一轴线上的以第一速度的转动和第二轴线上的以第二速度的转动。 [0006] 本发明还提供一种新的且有用的多级驱动。所述多级驱动包括线性致动器和从动构件。所述线性致动器被配置用于沿致动轴线的线性移动。所述从动构件操作性地连接至所述线性致动器，以用于第一阶段中的围绕第一轴线的转动，并且用于第二阶段中的围绕不同于所述第一轴线的第二轴线的转动。线性致动器沿所述致动轴线的移动驱动所述从动构件在所述第一阶段和所述第二阶段二者中的转动。 [0007] 本发明还提供一种用于部署并控制控制表面的新的且有用的多级驱动。所述多级驱动包括线性致动器和控制表面，所述线性致动器被配置用于沿致动轴线的线性移动，并且所述控制表面操作性地连接至所述线性致动器，以用于在部署阶段中围绕部署轴线转动，并且用于在控制阶段中围绕不同于所述部署轴线的控制轴线转动，以便所述线性致动器沿所述致动轴线的移动驱动所述控制表面在所述部署阶段和所述控制阶段二者中的转动。 [0008] 在本发明的某些实施方案中，所述部署轴线和所述控制轴线可大体上彼此垂直定向。另外，所述控制表面可以是鸭式翼。所述线性致动器可包括驱动电机和用于将来自所述电机的旋转运动转换成线性运动的机构。所述线性致动器可被配置用于在所述部署阶段中围绕枢轴轴线转动，其中所述枢轴轴线不同于所述致动轴线。所述线性致动器的枢轴轴线可大体上平行于所述部署轴线。 [0009] 在另一个方面中，所述多级驱动可包括锁件，所述锁件操作性地连接至所述线性致动器和控制表面，以便锁定所述控制表面以防止其在所述部署阶段中围绕所述控制轴线转动，并且锁定所述控制表面以阻止其在所述控制阶段中围绕所述部署轴线转动。所述锁件可包括连接件，所述连接件具有：操作性地连接至所述控制表面的第一端，以用于所述控制表面围绕所述控制轴线的转动；以及接合旋转帽的第二端，其中所述旋转帽包括凸缘，所述凸缘防止所述连接件的所述第二端在所述部署阶段中越过所述旋转帽移动，从而防止所述连接件围绕所述控制轴线移动。所述旋转帽的所述凸缘可包括凹口，所述凹口容许所述连接件的所述第二端在所述控制阶段中移动，从而允许所述连接件围绕所述控制轴线转动。 [0010] 根据某些实施方案，所述锁件还可包括转环，所述转环具有被配置用于相对转动的内旋转构件和旋转帽，其中所述内旋转构件操作性地连接至所述控制表面，以用于围绕所述部署轴线转动，并且其中所述转环包括卡扣，所述卡扣操作性地连接至所述内旋转构件和所述旋转帽，以便允许所述内旋转构件和所述旋转帽在所述部署阶段中相对转动，以用于所述控制表面围绕所述部署轴线的转动，并且俘获并防止所述内旋转构件和所述旋转帽在所述控制阶段中相对转动，从而防止所述控制表面围绕所述部署轴线转动。所述卡扣可俘获处于部署位置中的所述控制表面，以防止如上所述的转动。 [0011] 所述锁件还可包括控制表面卡扣，所述控制表面卡扣操作性地连接至所述控制表面，以便允许所述控制表面在所述部署阶段中围绕所述部署轴线转动，并且俘获处于所述控制阶段中的所述控制表面，从而防止所述控制表面在所述控制阶段中围绕所述部署轴线转动。所述控制表面卡扣可被配置并调适用于防止其它锁件部件（如连接件、转环和/或内旋转构件）在所述控制阶段中围绕所述部署轴线转动，同时允许所述连接件与处于所述控制阶段中的所述控制表面一起围绕所述控制轴线转动。如上所述，所述连接件可具有操作性地连接至所述控制表面的第一端。同样如上所述，所述转环可具有内旋转构件，所述内旋转构件操作性地连接至所述连接件的第二端，以用于围绕所述部署轴线的转动。所述控制表面卡扣可包括销和具有制动件的输出轴，其中所述销卡在所述输出轴的所述制动件中，以停止所述控制表面和连接件在所述控制阶段中围绕所述部署轴线的转动，同时允许所述控制阶段中围绕所述控制轴线的转动。 [0012] 进一步设想的是，所述连接件的所述第一端可操作性地连接至所述控制表面，以用于所述连接件与所述控制表面一起围绕所述部署轴和控制轴的共同转动，且所述第二端可与所述第一端相对。如上所述，内旋转构件可操作性地连接至所述连接件的第二端，以用于与处于所述部署阶段中的所述连接件一起围绕所述部署轴线转动。 [0013] 所述多级驱动还可包括可转动地连接至所述线性致动器的致动器连接件和从所述连接件的所述第二端延伸的销，其中销轴线沿所述销纵向限定。所述致动器连接件可以可转动地且可滑动地连接至所述销，以用于在所述部署阶段中围绕所述销轴线转动并且用于沿处于所述控制阶段中的所述销滑动。所述销可大体上平行于所述连接件。 [0015] 附图简述为了本发明相关领域的技术人员容易理解在不需要过多实验的情况下如何制作并使用本发明的装置和方法，本说明书以下将参照特定附图来对本发明的优选实施方案进行详细描述，在附图中： 图1为根据本发明所构造的多级驱动的示例性实施方案的透视图，其示出在部署阶段开始时的多级驱动； 图2为图1所示多级驱动的透视图，其示出在部署阶段中围绕部署轴线转动的多级驱动； 图3为图1所示多级驱动的一部分的截面正视图，其示出具有内旋转构件、旋转帽和卡扣的转环； 图4为图1所示多级驱动的剖开透视图，其示出处于控制阶段中的多级驱动，其中鸭式翼处于部署位置； 图5为图1所示多级驱动的局部截面正视图，其示出在控制阶段中围绕控制轴线顺时针方向转动的多级驱动； 图6为图1所示多级驱动的局部截面正视图，其示出在控制阶段中围绕控制轴线逆时针方向转动的多级驱动；以及 图7为根据本发明所构造的多级驱动的示例性实施方案的放大剖开透视图，其示出在部署阶段开始时的具有控制表面卡扣的多级驱动。 具体实施方式[0016] 现将参照附图，在附图中类似参考数字指示本发明的类似结构特征或方面。出于解释和说明而非限制的目的，根据本发明的多级驱动的示例性实施方案的透视图在图1中示出，并且一般由参考字符100指定。根据本发明的多级驱动的其它实施方案或其方面在图2至图7中提供，如将要描述。 [0017] 现参照图1，示出处于部署阶段开始时的用于部署并控制示出为鸭式翼102的控制表面的多级驱动100。多级驱动100包括被配置用于沿致动轴线A线性移动的线性致动器104。线性致动器104沿致动轴线A的线性移动驱动鸭式翼102在部署阶段和控制阶段二者中的转动。线性致动器104包括驱动电机106和用于将来自所述电机的旋转运动转换成线性运动的机构。所属领域的技术人员将容易理解，用于将旋转运动转换成线性运动的机构可以是齿轮机构，如滚珠螺杆、蜗杆传动、螺丝管、气体发生器等。所属领域的技术人员将容易理解，并非必须使旋转运动转换成线性运动，可使用任何合适的线性致动器。与传统驱动相比，使用用于鸭式翼102围绕图2中所示的部署轴线B和图4中所示的控制轴线C的转动的单一驱动电机106降低成本和复杂性。尽管在本说明书中将控制表面示出并描述为鸭式翼，但是所属领域的技术人员将容易理解，可使用各种控制表面。 [0018] 现参照图2，鸭式翼102操作性地连接至线性致动器104，并且描绘为在部署阶段中围绕部署轴线B转动。线性致动器104被配置用于在部署阶段中围绕枢轴轴线D转动。线性致动器104的枢轴轴线D大体上平行于部署轴线B。多级驱动100还包括锁件110，所述锁件110操作性地连接至线性致动器104和鸭式翼102，以便锁定鸭式翼102以阻止其在部署阶段中围绕控制轴线C转动，并且锁定鸭式翼102以阻止其在控制阶段中围绕部署轴线B转动。锁件110包括连接件112，所述连接件112具有操作性地连接至鸭式翼102的第一端114，以用于连接件112和鸭式翼102围绕部署轴B和控制轴C的共同转动。所属领域的技术人员将容易理解，沿致动轴线A的线性移动可驱动第一轴线（即部署轴线B）上的以第一速度的转动和第二轴线（即，控制轴线C）上以第二速度的转动。 [0019] 进一步参照图2，连接件112具有与第一端114相对的第二端116，所述第二端116接合转环122。转环122包括旋转帽118和内旋转构件124，在图4中指出。内旋转构件124和旋转帽118被配置用于相对转动。旋转帽118包括凸缘120，所述凸缘120防止连接件112的第二端116在部署阶段中越过旋转帽118移动，从而防止连接件112围绕控制轴线C移动。旋转帽118的凸缘120包括凹口121，所述凹口121容许连接件112的第二端116在控制阶段中移动，从而允许连接件112围绕控制轴线C转动，如图5和图6中所示。如上所述，内旋转构件124操作性地连接至连接件112的第二端116和鸭式翼102，以用于与处于部署阶段中的连接件112一起围绕部署轴线B共同转动。 [0020] 现参照图2和图3，转环122包括卡扣126，所述卡扣126操作性地连接至内旋转构件124和旋转帽118，以便允许内旋转构件124和旋转帽118在部署阶段中相对转动，以用于鸭式翼102围绕部署轴线B转动，并且俘获并防止内旋转构件124和旋转帽118在控制阶段中相对转动，从而防止鸭式翼102围绕部署轴线B转动。卡扣126包括设置在内旋转构件124中的弹簧加载按钮127和旋转帽118中的按钮接纳件129。尽管在本说明书中将卡扣126示出并描述为弹簧加载按钮127和按钮接纳件129，但是所属领域的技术人员将容易理解，可使用各种卡扣机构，如具有螺旋弹簧和凸轮式表面的制动销、棘轮卡扣等。 [0021] 现参照图7，示出多级驱动200和锁件210的局部视图。锁件210大体上类似于上述的锁件110，但具有用于卡扣（即控制表面卡扣226）的不同位置。控制表面卡扣226操作性地连接至控制表面202，以便允许控制表面202在部署阶段中围绕部署轴线B转动，并且俘获处于控制阶段中的控制表面202，从而防止控制表面202在控制阶段中围绕部署轴线B转动。 [0022] 控制表面卡扣226可与多级驱动100（图7中未示出）的其它部件（如如上所述的线性致动器104、连接件112和转环122）结合使用。控制表面卡扣226包括销227和具有制动件228的输出轴229。销227与第一制动件228接合。销227被配置并调适用于与第一制动件228脱离，以允许控制表面202在部署阶段中围绕部署轴线B转动，并且随后用于与第二制动件228（图7中未示出）接合，以停止控制表面202在控制阶段中围绕部署轴线B转动，同时允许控制阶段中的围绕控制轴线C的转动。第二制动件228定位成在逆时针方向上距离第一制动件228约九十度，如图7中所见。销227卡在输出轴229的第二制动件228中，以停止控制表面202和连接件112在控制阶段中围绕部署轴线B转动。所属领域的技术人员将容易理解，尽管在图7中仅示出两个制动件228，但多个制动件228可定位在输出轴229上的不同位置处，并且可视具体应用的需要来使用。此外，所属领域的技术人员将容易理解，控制表面卡扣226可代替上述的卡扣126使用，或与其结合使用。另外，所属领域的技术人员将容易理解，可通过各种机构（如电机等）来控制销227的脱离定时和接合定时以及运动，并且可使用任何其它合适的卡扣位置。 [0023] 所属领域的技术人员还将容易理解，连接件112的第一端114可操作性地连接至控制表面202，以用于控制表面202在部署阶段期间围绕部署轴线B的转动和在控制阶段中围绕控制轴线C（图4中示出）的转动。控制表面卡扣226被配置并调适用于防止连接件112在控制阶段中围绕部署轴线B转动。类似于上述配置，转环122和内旋转构件124可连接至连接件112的第二端116，其中控制表面卡扣226还被配置并调适用于允许连接件112和内旋转构件124在部署阶段中围绕部署轴线B转动，并且用于防止连接件112和内旋转构件124在控制阶段中围绕部署轴线B转动，同时允许连接件112在控制阶段中围绕控制轴线C转动。 [0024] 现参照图4，描绘在控制阶段中围绕控制轴线C转动的多级驱动100。在控制阶段中，使用与部署阶段中所使用的相同线性致动器104沿致动轴线A的移动将鸭式翼102配置用于围绕控制轴线C转动。部署轴线B和控制轴线C定向成大体上彼此垂直，然而，视具体应用的需要，可使用任何其它合适的轴线定向。在控制阶段中，内旋转构件124的弹簧加载按钮127与旋转帽118的按钮接纳件129接合，以防止内旋转构件124和旋转帽118相对转动，从而防止鸭式翼102围绕部署轴线B转动。然而，连接件112和鸭式翼102被配置用于在控制阶段中围绕控制轴线C转动。 [0025] 现参照图5和图6，多级驱动100包括可转动地连接至线性致动器104的致动器连接件128和从连接件112的第二端116延伸的销130，其中销轴线E沿销130纵向限定并且大体上平行于连接件112。在部署阶段中，致动器连接件128被配置用于围绕销轴线E和销130转动，如图2中所示。在控制阶段中，致动器连接件128被配置用于沿销轴线E和销130滑动。图5示出以顺时针方向围绕控制轴线C转动的鸭式翼102，而致动器连接件128沿如图5和图6中所定向的销轴线E轴向向上滑动。图6示出以逆时针方向围绕控制轴线C转动的鸭式翼102，而致动器连接件128沿销轴线E轴向向下滑动。 [0026] 以下为多级驱动100的示例性使用。例如当线性致动器104沿致动轴线A移动时，鸭式翼102从抛射体内的部署开始。线性致动器104沿致动轴线A穿过致动器连接件128和销130的线性移动驱动内旋转构件124、连接件112和鸭式翼102围绕部署轴线B转动。在围绕部署轴线B的转动期间，旋转帽118的凸缘120防止连接件112围绕任何另外的轴转动。为停止内旋转构件124、连接件112和鸭式翼102围绕部署轴线B转动，与内旋转构件124和旋转帽118操作性地相关联的卡扣126俘获内旋转构件124的转动，其中锁定内旋转构件124、连接件112和鸭式翼102围绕部署轴线B的进一步转动。旋转帽118的凸缘 120包括凹口121，当处于锁定位置中时，所述凹口121容许连接件112的第二端116围绕控制轴线C移动。所属领域的技术人员将容易理解，控制表面卡扣226还可用于停止内旋转构件124、连接件112和鸭式翼102、202围绕部署轴线B的转动。 [0027] 一旦被锁定，部署阶段即告完成并且鸭式翼102从抛射体部署。线性致动器104的线性移动现驱动连接件112和鸭式翼102在控制阶段中围绕控制轴C转动。在控制阶段期间，线性致动器104的与上述相同的穿过致动器连接件128和销130的线性移动驱动连接件112和鸭式翼102围绕控制轴线C转动。控制阶段可用于通过将鸭式翼102围绕控制轴线C转动至不同位置中来操纵抛射体。卡扣126操作来使内旋转构件在控制阶段中分别相对于部署轴B和控制轴C保持静止，同时仍然允许连接件112和鸭式翼102围绕控制轴线C转动。如果想要返回至部署阶段，那么所属领域的技术人员将容易理解，卡扣126的弹簧加载按钮127可容易被压缩回至内旋转构件124中，并且内旋转构件124、连接件112和鸭式翼102可围绕部署轴线B转动回至其预部署位置。 [0028] 如上所述以及附图所示，本发明的方法和系统提供用于部署并控制控制表面（例如，鸭式翼）的多级驱动机构，所述多级驱动机构具有优越的性能，包括降低的成本和降低的复杂性。虽然已参考优选实施方案示出并描述了本发明的设备和方法，但是所属领域的技术人员将容易理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对本发明做出改变和/或修改。 |
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