具有浮式活塞的液压致动器 |
|||||||
| 申请号 | CN200880128009.3 | 申请日 | 2008-11-26 | 公开(公告)号 | CN101983289B | 公开(公告)日 | 2013-09-11 |
| 申请人 | 伍德沃德HRT公司; | 发明人 | 卡洛斯·A·芬妮; 马克·W·基纳德; 约翰·劳弗; | ||||
| 摘要 | 一种液压 致动器 ，所述液压致动器设置成向 飞行器 提供冗余放大控制，其位于与单个 液压缸 所需的大约相等的空间中。该液压致动器包含壳体和 活塞 组件，活塞组件设置在壳体中。活塞组件包括 连杆 、固定在连杆上的第一活塞和设置在连杆上的第二、第三活塞，以使得第二和第三活塞可相对于连杆的纵向轴线是可移动的。活塞在单个缸所需要的空间中形成两个液压分离的致动器缸，这使得液压致动器的重量减轻，尺寸减小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液压致动器，所述液压致动器包括： |
||||||
| 说明书全文 | 具有浮式活塞的液压致动器背景技术[0001] 在固定翼和旋翼(例如直升飞机)中，飞行员通过液压致动器使得飞行器进行飞行操作。典型地，当改变飞行控制表面或旋翼桨叶斜度时，飞行员输入力量被增加或放大，以向飞行员提供相对大的机械增益。例如，当飞行员在机械联接上提供一个小力时(例如大约0.5磅力)，液压放大装置提供一个相对大的力(例如2000-5000磅力)至飞行控制表面或旋翼桨叶上。 [0002] 常规的液压放大装置设计成避免与飞行密切相关的故障的模式。典型地，在直升机或飞行器系统中，多重液压致动器结构联接或机械联接在一起以提供冗余度。这种冗余度允许直升机在用于驱动液压致动器的一部分液压系统操纵失效时，仍能够持续安全飞行。 [0003] 附图1图示了一种液压致动器系统10，其用于为飞行控制提供双重冗余度。如附图所示，液压致动器系统10包含两个独立的液压缸12、14，所述两个独立的液压缸12、14如图所示并行排列，或者也可以一前一后串列排列。专用的控制阀16和液压系统20控制第一液压缸12，而专用控制阀18和液压系统22控制第二液压缸14。两个控制阀和缸结构上相连，并且实现相同的功能，用于提供双重冗余度。在使用中，当飞行员操纵控制杆24时，控制杆24设置第一和第二控制阀16、18的阀元件26的位置，以控制受压流体从液压系统20和22到液压缸12、14的流动，从而通过杆端28控制飞行控制表面的定位。如果液压系统20或22中的一个泄漏加大或泵失效且系统压力丧失，则剩下的功能控制阀和液压系统提供受压流体到相应的液压缸以允许继续操作。双重且独立的液压致动器系统10用于通过允许飞行员在部分液压驱动系统10失效的情况下控制飞行器来提供相对高的安全性。 [0004] 附图2图示了另一种类型的液压致动器系统50，其用于提供双重冗余度。如附图所示，液压致动器系统50包括具有单个控制阀54的单个液压缸52。液压致动器系统50还包括通过转换阀60与所述液压缸52流体连通的第一和第二液压系统56、58。转换阀60在液压致动器系统50中提供故障转移(failover)冗余。例如，转换阀60处于相对于控制阀54的第一压缩位置，如图所示，允许受压流体在第一液压系统56和液压缸52之间流动。当飞行员操纵控制杆62时，控制杆62调整控制阀54的阀元件64的位置，以控制受压流体从第一液压系统56流向液压缸52。依次地，液压缸52控制杆端68的位置。在液压系统56产生故障的情况下，转换阀60通过弹簧70移动到第二延伸位置，允许受压流体在第二液压系统58和液压缸52之间流动。单个控制阀54与转换阀60结合使用以相对低的价格和相对轻的质量为系统50提供冗余水平。 发明内容 [0005] 常规的液压致动器系统有多种不足。例如，附图1所示的液压致动器系统10增加了系统10的总重量和成本，因为液压缸12、14中的每个是完全相同的，并且尺寸设计成用来提供只有一个系统运行时所需要的输出力。相应地，每个液压缸12、14需要提供用于操纵(例如旋翼的)飞行控制表面所必需的力的两倍的力。举例来说，假定需要一个2000磅的输出力来控制飞行控制表面。每个液压缸12、14的尺寸必须做成用来提供2000磅的力以控制旋翼的致动，随着两个液压系统的操作，提供了两倍于所需力的力。因此，支撑飞行器结构和联接必须设计成支撑两倍于所需力的力，即总共4000磅的力，并且当两个液压缸12、14运行时承受相当大的力输出。 [0006] 在另一个例子中，附图2中的液压系统50包含具有单个控制阀54的单个液压缸52，其中第一和第二液压系统56，58中的一个通过转换阀60提供受压流体到液压缸52。虽然单个液压缸52和单个控制阀54的使用减轻了液压系统50的质量，降低了造价，但是使用单个转换阀60会降低系统的安全性，因为当从一个系统转换到另一个系统时产生了瞬变。一个系统，例如第一液压系统56的失效必须被感测，确认，和关闭，而另一个系统，例如第二液压系统58被快速地转换以重新获得对飞行控制表面的控制。然而，单个控制阀54不符合目前联邦航空管理局(FAA)对独立的控制阀的要求。FAA认为这样的结构对于重要的飞行控制应用是不能接受的，因为，当转换阀60在运行过程中失效时，整个系统会变得不能操控。 [0007] 与在常规的液压致动器系统中的常规的液压致动器相比，本发明的实施例所涉及的液压致动器在与单个液压缸所需的大约相同的空间里为飞行器提供了冗余的放大控制。液压致动器包括壳体和设置在壳体中的活塞组件。活塞组件包括连杆，固定在连杆上的第一活塞，设置在连杆上的第二和第三活塞，其中第二和第三活塞可相对于连杆的纵向轴线移动。活塞形成了两个液压分离的致动器缸。这种设置使液压致动器的重量减轻，尺寸减小，并且它在与液压致动器关联的任一个液压系统失效时通过自动地在第一、非功能性液压致动器和第二、功能性液压致动器之间转换来提供失效安全冗余度。该液压致动器在一个液压系统失效而另一个液压系统有效地运转时，不会招致粘性阻尼损失。因此，本发明的液压致动器不需要使用转换阀。这种结构的液压致动器允许液压致动器只提供驱动几何构型可变元件所需的输出负载，而不同于常规的双重致动器所需要的双倍的输出负载。换句话说，在使用时，不管是两个液压系统受压还是只有单个液压系统受压，该液压致动器提供相同的输出力。因此，本发明的液压致动器的构造允许减轻飞行器的结构和联接部件的质量，从而为飞行器提供更优化的尺寸。 [0008] 另外，与在常规的液压致动器系统中的常规的液压致动器相比，本发明实施例的液压致动器为飞行器提供了冗余放大控制，而不需要常规的双重致动器中的热控放气(thermal relief)阀、防空蚀(anti-cavitation)阀、旁路阀、截止阀或回流单向阀等。因此，由于制造本发明的液压致动器的复杂性降低，所需的部件减少，所以本发明的液压致动器在造价上成本更低。 [0009] 在一种设置中，一种液压致动器，包括：细长轴和壳体，所述壳体限定了壳体腔，所述细长轴的至少一部分设置在壳体腔中，该壳体设置成相对于细长轴移动，以控制与飞行器关联的几何构型可变的元件的定位。该液压致动器包括：位于壳体腔中设置在细长轴上的第一活塞；位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第二活塞；位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第三活塞。第二活塞和第三活塞中的至少一个可操作用于沿着细长轴在以下两个位置(i)和(ii)之间移动：(i)当第一受压流体源提供给壳体的流体具有的压力比由第二受压流体源提供给壳体的流体的压力大时处于相对于第一活塞的第一位置；(ii)当由第一受压流体源提供给壳体的流体具有的压力比由第二受压流体源提供给壳体的流体的压力小时处于相对于第一活塞的第二位置。 [0010] 在一种设置中，一种伺服阀，包括：具有第一壳体的第一伺服阀组件，第一壳体限定了第一流体通路；具有第二壳体的第二伺服阀组件，第二壳体限定了第二流体通路；和与第一伺服阀组件及第二伺服阀组件流体连通的液压致动器。该液压致动器包括：细长轴；和壳体，其限定了壳体腔，细长轴的至少一部分设置在壳体腔中，该壳体设置成相对于细长轴移动，以控制与飞行器关联的几何构型可变的元件的定位。该液压致动器包括：位于壳体腔中设置在细长轴上的第一活塞；位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第二活塞；和位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第三活塞。第二活塞和第三活塞中的至少一个可操作用于沿着细长轴在以下两个位置(i)和(ii)之间移动：(i)当由第一伺服阀组件提供给壳体的流体具有的压力比由第二提伺服阀组件供给壳体的流体的压力大时处于相对于第一活塞的第一位置；(ii)当由第一伺服阀组件提供给壳体的流体具有的压力比由第二伺服阀组件提供给壳体的流体的压力小时处于相对于第一活塞的第二位置。 [0011] 在一种设置中，一种液压致动器系统包含第一受压流体源、第二受压流体源、具有第一壳体的第一伺服阀组件和具有第二壳体的第二伺服阀组件，第一壳体限定了第一流体通路，第一伺服阀组件设置成与第一受压流体源流体连通，第二壳体限定了第二流体通路，第二伺服阀组件设置成与第二受压流体源流体连通。该液压致动器系统包含与第一伺服阀组件及第二伺服阀组件流体连通的液压致动器。该液压致动器包括：细长轴；壳体，其限定了壳体腔，细长轴的至少一部分设置在壳体腔中，该壳体设置成相对于细长轴移动，以控制与飞行器关联的几何构型可变的元件的定位。该液压致动器包括：位于壳体腔中设置在细长轴上的第一活塞；位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第二活塞；位于壳体腔中可移动地设置在细长轴上的第三活塞。第二活塞和第三活塞中的至少一个可操作用于沿着细长轴在以下两个位置(i)和(ii)之间移动：(i)当通过第一伺服阀组件由第一受压流体源提供给壳体的流体具有的压力比通过第二伺服阀组件由第二受压流体源提供给壳体的流体的压力大时处于相对于第一活塞的第一位置；和(ii)当通过第一伺服阀组件由第一受压流体源提供给壳体的流体具有的压力比通过第二伺服阀组件由第二受压流体源提供给壳体的流体的压力小时处于相对于第一活塞的第二位置。 附图说明[0012] 前述的和其他的目的，特征和优点在下面本发明的详细的实施例的描述中将变得非常明显，如在附图中显示的，其中在不同的附图中的相同的部分由同样的附图标记表示。附图不需要按比例绘制，而是重点在于显示本发明的各种实施例的原理。 [0013] 附图1示出了现有技术的具有双重液压系统的双重液压缸的液压致动器系统。 [0014] 附图2示出了现有技术的液压致动器系统，其带有单个液压缸和设置在双重液压系统间的转换阀。 [0015] 附图3示出了一种液压致动器系统，其具有带有两个可移动活塞的单个液压缸。 [0016] 附图4示出了附图3所示的液压致动器系统，显示了液压缸响应回缩命令的运动。 [0017] 附图5示出了附图3所示的液压致动器系统，显示了在液压缸中的第一个可移动活塞响应于第一系统中的压力损失和回缩命令相对于连杆的运动。 [0018] 附图6示出了附图5所示的液压致动器系统，显示了第一可移动活塞响应于第一系统的压力损失和回缩命令在液压缸中的进一步运动。 [0019] 附图7示出了附图6所示的液压致动器系统，显示了第二浮式活塞响应于第一系统中的压力损失和延伸命令相对于连杆在液压缸中的运动。 具体实施方式[0020] 本发明的实施例涉及一种液压致动器，该致动器在与单个液压缸所需的大约相同的空间里为飞行器提供冗余放大控制。该液压控制器包括壳体和设置在壳体中的活塞组件。活塞组件包括连杆，固定于连杆的第一活塞，设置在连杆上的第二和第三活塞，以使得该第二和第三活塞可相对于连杆的纵向轴移动。活塞形成了两个液压分离的致动器缸。这种设置导致液压致动器的重量减轻，尺寸减小，并且它在与液压致动器关联的任一个液压系统失效时，通过自动地在第一、非功能性液压致动器和第二、功能性液压致动器之间转换来提供失效安全冗余。该液压致动器在一个液压系统失效而另一个液压系统有效地运行时，不会出现粘性阻尼损失。因此，本发明的液压致动器不需要用转换阀。液压致动器的这种构造还允许液压致动器仅提供驱动几何构型可变的元件所需的输出负载，而不同于常规的双重致动器需要提供双重的输出负载。换句话说，在使用时，不管两个液压系统受压还是只有单个液压系统受压，该液压致动器都提供相同的输出力。因此，本发明的液压致动器的结构允许有更轻的飞行器结构和联接部件，从而为飞行器提供更优化的尺寸。 [0021] 附图3-7示出了本发明的一个实施例中液压致动器系统90的设置。为方便起见，参见附图3，液压致动器系统90包括第一致动器子系统92、第二致动器子系统94和液压致动器104，其构造用于操作几何构型可变元件(variable-geometry element)，例如与直升机关联的旋翼或与飞行器关联的飞行控制表面。 [0022] 第一和第二致动器子系统92、94分别包含第一和第二流体贮存器128、130以及相应的第一和第二泵132、134。第一流体贮存器128和第一泵132共同地限定了第一受压流体源，而第二流体贮存器130和第二泵134共同地限定了第二受压流体源。每个泵132、134配置成从相应的流体贮存器128、130传递流体到相应的伺服阀组件106、108。例如，第一流体贮存器128包含传输线或导管136用于通过第一泵132传递流体到伺服阀组件106，而第二流体贮存器130包含传输线或导管138用于通过第二泵134传递流体到伺服阀组件108。每个泵132、134还配置成通过返回线或导管140、142将流体从伺服阀组件106、108供给到相应的贮存器128、130。例如，第一流体贮存器128包含返回线140，用来通过泵132从伺服阀组件106接收流体，而第二流体贮存器130包含返回线142，用来通过泵134从伺服阀组件108接收流体。 [0023] 如上所述，第一和第二致动器子系统92、94分别包含第一和第二伺服阀组件106、108，以在运行过程中提供液压致动器104的冗余控制。伺服阀组件106、108有各自的壳体 110、112，其中壳体110、112分别限定了各自的流体通路114、116。壳体110、112还分别包含相应的套筒118、120和设置在相应的流体通路114、116中的阀元件122，例如滑阀。每个套筒118、120限定了一组端口，用于将每个伺服阀组件106、108与相应的流体贮存器128、 130流体连接。例如，第一套筒118限定了一组传输端口131-1，该组端口设置成与定向止回阀141和传输线136流体连通。在一种设置中，定向止回阀141包含弹簧145，该弹簧145设置成在某个位置处偏压阀元件147，如图所示，以允许流体从第一贮存器128沿着传输线 136流动到液压致动器104，并且阻止或最小化流体通过传输线136从液压致动器104流动到第一贮存器128。第一套筒118还限定一组返回端口133-1，所述返回端口133-1设置成与返回线140流体连通。 [0024] 第二套筒120限定了一组传输端口131-2，该组端口设置成与定向止回阀143和传输线138流体连通。定向止回阀143允许流体沿着传输线138从第二流体贮存器130流动到液压致动器104，并且最小化或阻止流体通过传输线138从液压致动器104流动到第二贮存器130。第二套筒120还限定一组返回端口133-2，该组端口设置成与返回线142流体连通。另外，每个套筒118、120限定了一组端口用于将每个伺服阀组件106、108与液压致动器104的流体连通。例如，第一套筒118限定了第一致动器端口135-1和第二致动器端口137-1，所述致动器端口设置成与液压致动器104流体连通，而第二套筒120限定了第一致动器端口135-2和第二致动器端口137-2，所述致动器端口也设置成与液压致动器104流体连通。 [0025] 阀元件122配置成计量供给一定数量的流体从泵132、134和流体贮存器128、130流经相应的伺服阀组件106、108到达液压致动器104。例如，阀元件122固定在致动器125的一端。操作者移动致动器125使得阀元件122在流体通路114、116中纵向移动，以控制在第一和第二组传输端口和返回端口131、133以及第一和第二组致动器端口135、137之间的流体出入，从而控制液压致动器104。 [0026] 液压致动器104包含：壳体150，该壳体固定到几何构型可变元件(例如旋翼)；和细长的轴或连杆152，其延伸穿过由壳体150限定的腔153。在使用中，液压致动器104的壳体150配置成响应于阀元件122的驱动而相对于连杆152的纵向轴线168移动。 [0027] 液压致动器104包含活塞，所述活塞把腔153分成独立的区段或腔体部分。例如，如图所示，液压致动器104包含设置在壳体150中的第一活塞154、第二或回缩活塞156和第三或延伸活塞158。第一活塞154固定到连杆152，且在壳体150中相对于第二活塞156限定第一腔体部分160，并且在壳体150中相对于第三活塞158限定第二腔体部分162。共同地，第一和第二腔体部分限定了第一致动器体积。在一种配置中，第一活塞154包含设置在第一活塞154与壳体150的内壁166之间的密封元件164，例如O型圈。密封元件164最小化在运行过程中在第一和第二腔160、162之间的流体流量，以保持腔160、162中足够的流体压力。 [0028] 第二和第三活塞156、158可移动地设置在连杆152上。例如，如下面将详细描述的那样，第二和第三活塞156、158配置成沿着连杆152的纵向轴线168移动，例如其是由第一致动器子系统92的失效所引起的。最好如附图6所示，第二活塞156在壳体150中相对于壳体104的第一端壁172限定第三腔体部分160。另外，最好如附图7所示，第三活塞158相对于壳体150的第二端壁176限定了第四腔体部分174。共同地，第三和第四腔体部分限定了第二致动器体积。 [0029] 回到附图3，当第二和第三活塞156、158可移动地设置在连杆152上时，活塞156、158包括密封元件，以最小化流体进出第三和第四腔体部分170、174的流动。例如，第二活塞156包括设置在连杆152和第二活塞156之间的第一密封元件180(例如O型圈)以及设置在第二活塞156和壳体150的内壁166之间的第二密封元件182(例如O型圈)。此外，第三活塞158包括设置在连杆152和第三活塞158之间的第一密封元件184(例如一O型圈)以及设置在第三活塞158和壳体150的内壁166之间的第二密封元件186(例如一O型圈)。 [0030] 如上所述，液压致动器104通过伺服阀组件106、108与流体贮存器128、130流体连接。虽然第一伺服阀组件106可以以多种方式将受压流体提供到壳体150的第一和第二腔体部分160、162，但是，在一种布置中，第一伺服阀组件106通过连杆152将受压流体供给到第一和第二腔体部分160、162和从第一和第二腔体部分160、162回收受压流体。例如，如附图3所示，连杆152限定了第一通道190，该第一通道190围绕连杆152的外圆周部分设置，并且设置成与第一腔体部分160和第一致动器端口135-1流体连通。连杆152还限定了第二通道192，该第二通道192沿着纵向轴线168设置在连杆152中，并且设置成与壳体150的第二腔体部分162流体连通，并与第二致动器端口137-1流体连通。 [0031] 另外，虽然第二伺服阀组件108可以以多种方式将受压流体供给到壳体150的第三和第四腔体部分170、174，但是，在一种布置中，通过分别设置在第二和第三活塞156、158同端壁172、176之间的端口196、198，第二伺服阀组件108将受压流体供给到第三和第四腔体170、174部分，和从第三和第四腔体170、174部分回收流体。例如，第一端口196设置成通过第一顺应性通道或柔性通道202与第二伺服阀组件108的套筒120的第一致动器端口135-2流体连通，而第二端口198设置成通过第二顺应性通道204与第二伺服阀组件 108的套筒120的第二致动器端口137-2流体连通。 [0032] 在附图3所示的布置中，伺服阀组件106、108和液压致动器104设置在零值位置。在这个位置，液压致动器104的第一腔160中的流体压力基本上与第二腔162中的流体压力相等，所述第一腔160中的流体由第一流体贮存器128和泵132通过第一伺服阀组件106供给。另外，由第二流体贮存器130通过第二伺服阀组件108提供给第三和第四腔体部分 170、174的流体的压力比保持在第一和第二腔160、162中的流体的压力小。在正常工作中，这种压力差，与在密封元件182、186和壳体150的内壁166之间的摩擦力一起将第二和第三活塞156、158分别保持在端壁172、176附近的位置处。因此，在正常工作状态下，当伺服阀组件106、108设置在零值位置时，壳体150设置在零值或起始位置，这仅仅通过示意性的举例由附图标记206表示。 [0033] 在标准的或正常的运行中(也就是，在第一和第二致动器子系统92、94都起作用时)，第一致动器子系统92流体驱动液压致动器104，而第二致动器子系统94在第一致动器子系统92的一个或多个部件失效情况下提供备用的增压给液压致动器104，反之亦然。因此，在标准运行中，操作者可以提供回缩或延伸命令给液压致动器系统90，以操纵几何构型可变元件，例如直升机旋翼。 [0034] 附图4示出了在正常工作中，当操作者提供回缩命令给液压致动器系统90时的液压致动器104的响应。例如，在应用时，操作者通过沿着+X方向208旋转致动器125以将回缩命令207提供给液压致动器系统90，从而使得阀元件122在流体通道114、116中沿着+X方向208纵向移动。至于第一致动器子系统92，阀元件122的移动将从贮存器128通过传输端口131-1接收的相对高压的流体通过第二致动器端口137-1和连杆152的第一通道190输送(port)到液压致动器104的第一腔体部分160。另外，关于第一致动器子系统92，阀元件122通过连杆152的第二通道192和第一致动器端口137-1将包含在液压致动器104的第二腔体部分162中的流体输送到返回端口133-1。此外，由于操作者向液压致动器系统90提供回缩命令207，关于第二致动器子系统94，阀元件122沿着+X方向208的移动将通过传输端口131-2从贮存器130接收的相对高压的流体通过第一端口135-2和柔性通道202输送到液压致动器104的第三腔体部分170。另外，关于第二致动器子系统94，阀元件122沿着+X方向208的移动将包含在液压致动器104的第四腔体部分174中的流体通过第二致动器端口137-2和柔性通道204输送到返回端口133-2。 [0035] 如上所述，在正常工作状态下，第一致动器子系统92的流体压力比第二致动器子系统94的流体压力大很多。所以，在使用中，在第一和第二腔体部分160、162中的流体压力比在第三和第四腔体部分170、174中的流体压力大很多。因此，在运行过程中，在第一和第二腔体部分160、162中的流体压力有助于保持第二和第三活塞155、158抵靠液压致动器104的第一和第二端壁172、176(例如，端封头)。此外，在正常工作状态下，第一致动器子系统92驱动液压致动器104。例如，第一腔体部分160中的流体压力增加和第二腔体部分 162中的流体压力降低使液压致动器104沿着方向210(也就是，沿着-X方向209)相对于起始位置206和连杆152移动，从而操作几何构型可变元件，例如旋翼或飞行控制表面。在第一致动器子系统92的一个或多个部件失效的情况下，第二致动器子系统94(也就是，第二流体贮存器130、第二泵134和第二伺服阀组件108)提供备用增压给液压致动器104。 [0036] 参见附图3，在第一致动器子系统92的一个或多个部件失效(例如泵132失效或由传输线136、140的泄漏引起的)的情况下，第二伺服阀组件108设置成通过第二和第三活塞156、158控制液压致动器104的操作。附图5-7示出了液压致动器104从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的控制转换。如下面将描述的，液压致动器104从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的控制的完全转换不是即刻的。例如，随着液压致动器104在回缩位置和延伸位置之间循环，源自第一致动器子系统92并保存在液压致动器104内的第一和第二腔体部分160、162中的流体逐渐被压出液压致动器104。在一种布置中，从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的控制的完全转换由致动器125的单个回缩行程和随后的致动器125的单个延伸行程来完成。因为液压致动器104从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的控制的转换是渐进的，转换的瞬变效果可以忽略，因此，这对操作者来说是明显的。 [0037] 附图5示出了在一种情形下的液压致动器系统90，其中第一致动器子系统92经历了压力损失，以使得第一致动器子系统92的流体压力下降到第二致动器子系统94的流体压力以下。当操作者给液压致动器系统90发出回缩命令207时，对于第二致动器子系统92，阀元件122通过传输端口131-2将相对高压的流体从第二流体贮存器130输送到液压致动器的第三腔体部分170。此外，对于第一致动器子系统92，当操作者发出回缩命令207时，阀元件122的移动将包含在液压致动器104的第二腔体部分162中的流体通过连杆152的第二通道192输送到第一贮存器128。关于包含在第一腔体部分160中的流体，定向止回阀141操作以将连杆152的第一通道190密封，从而最小化或阻止流体从第一腔体部分 160流出，以支撑在液压致动器104回缩时的外加载荷。 [0038] 如附图6所示，当操作者将回缩命令207提供给液压致动器系统90时，受压流体进入第三腔体部分170。随着第三腔体部分170中的压力增加，压力克服第二活塞156上的密封182产生的摩擦力，第二活塞156沿着连杆152的纵向轴线移动。容纳在第一腔体部分160中的流体支撑由第二活塞156产生的载荷，并且将该载荷分配到第一活塞154。因此，作为响应，液压致动器壳体150沿着方向210(也就是，-X方向209)相对于起始位置206和连杆152移动以调整几何构型可变的元件的位置，例如旋翼或飞行控制表面。同时，在回缩期间，如附图6所示，响应于壳体150的移动，第一活塞154促使容纳在第二腔体部分162中的流体排到第一流体贮存器128。液体从第二腔体部分162流到第一流体贮存器128，直到第一活塞154与第二活塞156接触，如附图6所示。 [0039] 附图7示出了在第一致动器子系统92经历压力损失后的液压致动器系统90的进一步操作。在应用中，操作者将延伸命令220提供给液压致动器系统90。当操作者提供延伸命令220给液压致动器系统90时，对于第二致动器子系统92，阀元件122通过传输端口131-2将相对高压的流体从第二流体贮存器130输送到液压致动器的第四腔体部分174，并且将容纳在第三腔体部分170中的流体输送到第二流体贮存器130。此外，对于第一致动器子系统92，当操作者提供延伸命令220时，阀元件122的移动将容纳在第一腔体部分160中的流体通过连杆190的第一通道输送到第一流体贮存器128。 [0040] 如附图7所示，当受压流体流入第四腔体部分174中时，在第三腔体部分170中的压力增加，克服了第三活塞158上的密封186所产生的摩擦力，并且第三活塞158沿着连杆152的纵向轴线移动。第三活塞158的移动促使容纳在第二腔体部分162中的流体流到第一流体贮存器128中。第三活塞158的移动还促使第三活塞158通过容纳在第二腔体162中的流体产生载荷以抵抗第一活塞154。因为第一活塞154固定到连杆152，所以，响应于第四腔174内增加的压力，液压驱动器壳体150相对于起始位置206沿着方向222(也就是，+X方向208)移动，连杆152沿着方向210移动，以调整几何构型可变的元件(例如旋翼)的位置。 [0041] 当第三活塞158使第二腔体162中容纳的流体从第二腔体162中排出时，第三活塞158沿着连杆152的纵向轴线移动，直到第三活塞158与第一活塞154接触。在这个位置处，第三活塞158沿着连杆152的纵向轴线进一步移动，产生抵抗第一活塞154的载荷，并且使壳体150相对于连杆152进一步移动。在第二和第三浮式活塞156、158都设置在第一活塞154附近的情况下，液压致动器104从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的操作转换就被认为完成。因此，如附图7所示，第二致动器子系统完全控制液压致动器104。 [0042] 使用固定的第一活塞154和可动的第二和第三活塞156、158作为液压致动器104的一部分，在单个液压致动器缸的空间内形成了两个独立的液压致动器缸。例如，第一活塞154、形成在第一活塞154和第二活塞156之间的第一腔体部分160以及形成在第一活塞154和第三活塞158之间的第二腔体部分164，限定了第一液压缸。另外，第二活塞156与形成在第二活塞和端壁172之间的第三腔体部分170的组合以及第三活塞158与形成在第三活塞158和第二端壁176之间的第四腔体部分174限定了第二液压缸。这种结构的液压致动器104与常规的液压致动器(例如，附图1所示)相比，减小了液压致动器104的尺寸和重量。另外，当第一致动器子系统的一部分成为不可操作时，可移动的第二和第三活塞156、158允许液压致动器从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的相对平滑的控制转换，以维持用户对液压致动器104和相关的几何构型可变的元件的控制。而且，这种结构的液压致动器允许液压致动器只提供驱动几何构型可变元件所需的输出负载，而不同于常规的双重致动器所需要的双倍的输出负载。因此，本发明的液压致动器的结构允许飞行器结构和联接部件的重量更轻，从而为飞行器提供最优化的尺寸。 [0044] 例如，如上所述，附图4示出了在正常工作过程中，当操作者给液压致动器系统90提供回缩命令207时的液压致动器104的响应。虽然回缩命令已经在附图4中描述和展示，但是本领域的技术人员应当理解，在运行过程中，操作者还可以提供延伸命令(例如，与回缩命令207相反)给液压致动器系统90，使液压致动器壳体152位于延伸位置。 [0045] 在另一实施例中，如上所述，在第一致动器子系统92成为不可操作情况下，从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94的控制的完全转换通过致动器125的单个回缩行程和随后的致动器125的单个延伸行程来完成。上述描述仅仅是示意性的。在一种设置中，在运行过程中，操作者提供一系列的相对短的延伸和回缩命令给液压致动器系统90，以实现液压致动器104从第一致动器子系统92到第二致动器子系统94控制转换。此外，操作者还可以以可替代的顺序将延伸命令和回缩命令提供给液压致动器90，本领域的普通技术人员可以理解，使用者可以以任意的顺序将延伸和回缩命令提供给液压致动器系统90。 [0046] 如附图3-7所述，在应用时，液压致动器104的壳体150设置成响应于阀元件122的驱动而相对于连杆152的纵向轴线168移动。因此，如图所示，连杆152的至少一端155固定到飞行器的壳体部分157，而允许壳体150相对于连杆152的纵向轴线移动。这样的示例仅仅是示意性的。在一种设置中，壳体150可以被安装到连杆152上而缸可操作地沿着纵向轴线168往复移动，或者壳体150可以与缸一体形成并且移动而连杆152与地面固定(being ground)。上述两种设置在缸和控制阀壳体间都使用了柔性联接202、204。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈