一体化扭矩限制器/无倒退装置 |
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| 申请号 | CN201310194546.0 | 申请日 | 2013-05-23 | 公开(公告)号 | CN103419928B | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司; | 发明人 | A.M.芬尼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一体化 扭矩 限制器/无倒退装置。所述一体化扭矩限制器/无倒退装置用于 致动器 中，致动器包括 输入轴 、输出端和 齿轮 减速机构。该装置包括：输入坡道，其用于从输入轴接收扭矩；用于传递扭矩的组合坡道；输出坡道，其用于将扭矩传递到齿轮减速机构；位于输入坡道与组合坡道之间以及位于组合坡道与输出坡道之间以传递扭矩的一个或多个滚珠；以及 制动 器，其用于使得扭矩接地并且用于当已经满足扭矩 阈值 时通过阻止输入坡道、组合坡道和输出坡道中的一个或多个的运动而阻止输入轴的倒退驱动。输入坡道和输出坡道分别是无倒退坡道和扭矩限制器坡道，且该装置还包括销，销位于组合坡道与无倒退坡道和齿轮减速机构之一之间，用于传递扭矩。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于致动器的一体化扭矩限制器/无倒退装置，所述致动器具有由动力驱动单元驱动的输入轴、输出端以及齿轮减速机构，所述齿轮减速机构用于将旋转运动从所述输入轴传递到所述输出端，所述一体化扭矩限制器/无倒退装置包括： |
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| 说明书全文 | 一体化扭矩限制器/无倒退装置技术领域背景技术[0002] 术语“致动器”是指这类机构的构件，该机构的主要功能是提供用于将被致动元件移动到期望位置的可控力。致动器系统典型地包括致动器、致动元件、连接联动装置以及动力源。一些致动器系统还必须执行力限制功能，万一该系统被卡住时阻止损害。有时候这通过致动器输入轴上的扭矩限制装置来完成。 [0003] 飞机致动系统是可将扭矩限制器用作致动器的力限制器的系统的示例。在飞机致动系统中，高升力致动器可被用于在各种状况下提升以及保持飞行表面处于特别位置。为此扭矩限制器可限制施加到该飞行表面上的扭矩。发明内容 [0004] 一体化扭矩限制器/无倒退装置用于致动器中，所述致动器包括输入轴、输出端和齿轮减速机构。该装置包括：输入坡道，所述输入坡道用于从所述输入轴接收扭矩；用于传递扭矩的组合坡道；输出坡道，所述输出坡道用于将扭矩传递到所述齿轮减速机构；位于所述输入坡道与所述组合坡道之间以及位于所述组合坡道与所述输出坡道之间以传递扭矩的滚珠；以及制动器，所述制动器用于使扭矩接地（ground），并且用于当已经满足扭矩阈值时通过阻止所述输入坡道、所述组合坡道和所述输出坡道中的一个或多个的运动而阻止所述输入轴的倒退驱动。所述输入坡道和所述输出坡道分别是无倒退坡道和扭矩限制器坡道，且该装置还包括销，所述销位于所述组合坡道与所述无倒退坡道和齿轮减速机构中的一个或多个之间，用于传递扭矩。 [0005] 通过致动器来限制扭矩以及倒退驱动（backdriving）的方法包括：在输入轴处接收输入扭矩；将所述输入扭矩传递通过一体化扭矩限制器/无倒退装置，所述一体化扭矩限制器/无倒退装置包括借助滚珠连接到组合坡道的扭矩限制器坡道和借助滚珠连接到所述组合坡道的无倒退坡道、以及销；感测通过所述滚珠在所述扭矩限制器坡道和所述组合坡道之间传递的扭矩；当在所述扭矩限制器坡道和所述组合坡道之间传递的所述扭矩达到预定值时接合所述扭矩限制器，从而使得所述扭矩限制器坡道和所述组合坡道分离并且接合制动器；感测在所述无倒退坡道和所述组合坡道之间传递的扭矩；以及当在所述无倒退坡道和所述组合坡道之间传递的所述扭矩达到预定值时接合所述无倒退装置，从而使得所述销从所述无倒退坡道和所述组合坡道之一脱离，从而使得扭矩被传递通过所述滚珠并且促使这些坡道分离并接合制动器。附图说明 [0006] 图1是飞机上的典型缝翼致动系统。 [0007] 图2A示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置的致动器的第一实施方式。 [0008] 图2B示出了没有输入扭矩的一体化扭矩限制器/无倒退装置的两个相邻滚珠坡道的视图。 [0009] 图2C示出了具有输入扭矩的一体化扭矩限制器/无倒退装置的两个相邻滚珠坡道的视图。 [0010] 图3示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置的致动器的第二实施方式。 [0011] 图4示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置的致动器的第三实施方式。 具体实施方式[0012] 图1示出了飞机11上的典型缝翼致动系统10。该系统定位在飞机11的左翼12a和右翼12b上，并且该系统包括位置指示装置14、动力驱动单元16、缝翼面板18、缝翼致动器20、缝翼面板联动装置22和扭矩轴系30。每个缝翼面板18由两个缝翼面板联动机构22被连接到机翼12a或12b，其中，每个联动机构通过缝翼致动器20被连接到缝翼致动系统10。动力驱动单元16通过扭矩轴系30连接到每个缝翼致动器20。 [0013] 在飞行之前或在着陆时，动力驱动单元16给缝翼致动器20提供动力，以使缝翼面板18远离机翼12a和12b延伸并且延伸到空气流中。缝翼面板联动装置22被用于使得缝翼面板18延伸，并且位置指示装置14与动力驱动单元16一起工作以将缝翼面板18保持就位。一旦处于飞行中，该动力驱动单元16就给缝翼致动器20提供动力以将缝翼面板18朝向机翼12a和12b缩回，以在飞行期间减少阻力。 [0014] 在一些情况下，当缝翼致动器20正驱动联动装置22以延伸或缩回缝翼面板18时，该联动装置22中存在卡塞。当发生卡塞时，动力驱动单元16能产生足够大的扭矩破坏飞机的缝翼面板或结构。因此，在每个缝翼致动器20中通常包括扭矩限制器。该扭矩限制器感测经过致动器20到达缝翼面板18的扭矩。如果感测到的扭矩过高，那么扭矩限制器锁止（lock up）并且借助所述锁止将来自动力驱动单元16的任何附加扭矩接地到机翼。 [0015] 在飞行期间，并且尤其当缝翼面板18由缝翼致动器20延伸到空气流中时，缝翼面板18暴露于许多不同的力。这些力中的一些作用在缝翼面板18上，以沿与缝翼致动器20使面板18延伸的方向相反的方向推动。无倒退（no-back）系统阻止该负载实际上将致动器20向后驱动。 [0016] 图2A示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置36的致动器20的第一实施方式。致动器20包括输入轴30、齿轮减速机构32、致动器输出端34、以及一体化扭矩限制器/无倒退装置36。一体化扭矩限制器/无倒退装置36包括扭矩限制器滚珠坡道38、组合滚珠坡道 40、无倒退滚珠坡道42、制动板44、锥形制动器45、滚珠46、48以及销50。虽然分别仅示出了一个滚珠46、48，但是在致动器20中可使用多个滚珠46、48。 [0017] 致动器输入轴30被连接到扭矩限制器滚珠坡道38。扭矩限制器滚珠坡道38接触滚珠46，所述滚珠46与组合滚珠坡道40接触。齿轮减速机构32被连接到输出端34。致动器齿轮减速机构32可以是任何类型的齿轮系统，包括但不限于简单齿轮装置、周转轮传动装置、蜗杆传动装置或齿轮传动装置。当无倒退装置未被接合时，滚珠坡道40推动销50，该销推动无倒退滚珠坡道42和齿轮减速机构32。当无倒退装置被接合时，齿轮减速机构32推动无倒退滚珠坡道42，从而使得滚珠48在无倒退滚珠坡道42和组合滚珠坡道40上滚动，从而使得无倒退滚珠坡道42和组合滚珠坡道40分离并接合锥形制动器45。 [0018] 图2B-2C示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置36的滚珠46的相邻滚珠坡道38、40的视图。虽然示出了滚珠坡道38、40以及滚珠46，但是这也演示了滚珠坡道40和42以及滚珠48。图2B示出了当无扭矩被作用在致动器20上时的扭矩限制器滚珠坡道38和组合滚珠坡道40。图2C示出了扭矩从扭矩限制器滚珠坡道38通过滚珠46被传递到组合滚珠坡道 40，从而使得滚珠46在坡道上滚动，并且将坡道38、40彼此离开地移动。 [0019] 通过旋转输入轴30，扭矩被施加到致动器20。该旋转运动从输入轴30被传递到一体化扭矩限制器/无倒退装置36并传递到齿轮减速机构32，并且然后从齿轮减速机构32被传递到输出端34。输出端34被连接到齿条和小齿轮或者其他类型的装置，以将来自齿轮减速机构32的旋转运动转换为直线运动，以提供驱动从而通过如图1所示的联动机构来延伸或缩回缝翼面板。在替代实施方式中，致动器20被连接到表面的旋转线。 [0020] 当扭矩从扭矩限制器滚珠坡道38通过滚珠46被传递到组合坡道40时，这使得滚珠46在坡道38、40上滚动，如图2C所示。当滚珠46在坡道38、40上滚动时，坡道38、40上的角度使得扭矩被传递。当滚珠48在坡道38、40上滚动时，这还使得坡道38、40分离。在一定点处，当坡道38、40足够地分离时，坡道38和40遇到制动板44并且输入扭矩限制器被接合。该接合意味着，扭矩已经达到临界点并且必须从该系统被传送走以便不损害飞行表面。在该点处进入该系统的任何附加扭矩都被接地到致动器壳体（未示出）。 [0021] 当扭矩尚未达到使得扭矩限制器接合的临界点并且仍被传送通过致动器20时，该扭矩传送到一体化的扭矩限制器和无倒退装置36的无倒退部分。销50接合无倒退坡道42、齿轮减速机构32和组合坡道40，使得不允许滚珠48在坡道40、42之间爬行，如图2C所示。当通过齿轮减速机构32的扭矩已经达到一定水平时，销50从无倒退滚珠坡道42和齿轮减速机构32脱离，从而使得扭矩被传递通过滚珠48（而不是销50）。这使得滚珠48在坡道40、42上移动，从而分离坡道40、42。坡道40、42的充分分离使得无倒退坡道42遇到锥形制动器45，从而接合无倒退装置，以保持缝翼面板18稳定并且阻止致动器20的倒退驱动。 [0022] 过去的致动器20包括分离的无倒退和扭矩限制装置。过去的无倒退装置典型地包括效率低的齿轮组或两个盘片、滚珠和一组制动器。过去的扭矩限制装置典型地包括两个盘片、滚珠和一组制动器。一体化扭矩限制器/无倒退装置36提供致动器20所需的扭矩限制以及无倒退特征能力，同时通过使用用于扭矩限制功能以及无倒退功能的组合滚珠坡道40来省除过去系统的各个部件，从而得到用于扭矩限制以及无倒退特征的总体较小的外壳以及致动器20的总体较小的外壳。这实现致动器20的重量和成本的节约。组合扭矩限制器/无倒退装置导致更少的部件，从而得到更简单且更有效的系统。 [0023] 图3示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置36的致动器20的第二实施方式。相似的部件具有与图2A中所示相同的附图标记。致动器20包括输入轴30、齿轮减速机构32、致动器输出端34、以及一体化扭矩限制器/无倒退装置36。一体化扭矩限制器/无倒退装置36包括扭矩限制器滚珠坡道38、组合滚珠坡道40、无倒退滚珠坡道42、制动板44、锥形制动器45、滚珠46、48以及销50。 [0024] 一体化扭矩限制器/无倒退装置36以与图2A所示相同的方式工作，其中坡道38、40用作扭矩限制器，并且坡道40、42用作无倒退装置。在该实施方式中，用于无倒退的锥形制动器45定位在扭矩限制器滚珠坡道38和组合滚珠坡道40之间。将锥形制动器45设置在坡道38、40之间通过工作以停止两个无倒退坡道的运动而可实现更快的无倒退制动，以更快地将扭矩接地。这可导致更少的倒退驱动，从而使得能够更精确地控制飞行表面。 [0025] 图4示出了具有一体化扭矩限制器/无倒退装置36的致动器20的第三实施方式。相似的部件具有与图2A和图3中所示相同的附图标记。致动器20包括输入轴30、齿轮减速机构32、致动器输出端34、以及一体化扭矩限制器/无倒退装置36。一体化扭矩限制器/无倒退装置36包括扭矩限制器滚珠坡道38、组合滚珠坡道40、无倒退滚珠坡道42、制动板44、滚珠46、 48以及销50。 [0026] 在如图4所示的实施方式中，无倒退装置滚珠坡道42连接到输入轴30，以接收来自输入轴30的扭矩。该扭矩被传递首先通过销50而到达组合坡道40，并且然后通过滚珠48被传递通过扭矩限制器滚珠坡道。扭矩限制器滚珠坡道38将扭矩传递到齿轮减速机构32。制动板44会工作以接合一体化装置36的无倒退和扭矩限制部分。 [0027] 通过省除致动器20中的一组制动器，具有如图4所示的一体化扭矩限制器/无倒退装置36的致动器20可提供附加空间和重量节约。该实施方式可导致一体化扭矩限制器/无倒退装置36的更慢反应时间，并且可被最佳地用于具有较低负载或者不太容易卡塞的系统中。 [0028] 一体化扭矩限制器/无倒退装置36向致动器提供无倒退和扭矩限制能力，同时减少具有分离扭矩限制和无倒退系统的过去致动器所需的重量和空间。使用组合滚珠坡道40以提供无倒退和扭矩限制系统功能省除了至少一个盘片，从而使得总体更简单的致动器具有提供用于飞机系统的无倒退和扭矩限制能力所需的更少部件。 |
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