CN101809326B - 用于将第一元件和第二元件相对于固定元件移动的伸缩式线性致动器 - Google Patents

用于将第一元件和第二元件相对于固定元件移动的伸缩式线性致动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将第一元件(10b)和第二元件(10a)相对于固定元件(102)移动的伸缩式线性致动器。所述致动器包括底座(101)，该底座用来与固定元件(102)相接附，并用作转动被锁定的第一杆(106)的容座，转动被锁定的第一杆能够通过用来与转动驱动装置(107)相连接的驱动轴(104)被平移驱动，所述第一杆用来通过其一端(108)与要被移动的第一元件相接附，该致动器的特征在于，第一杆(106)支承第二杆(117)，第二杆与第一杆对准，并通过其一端(118)与要被移动的第二元件相接附，所述第二杆(117)的转动锁定，并能够通过穿过底座并与转动驱动装置(113、111)相连接的第二驱动轴(112)被平移驱动。

Description

用于将第一元件和第二元件相对于固定元件移动的伸缩式线性致动器
本发明涉及一种用于将第一元件和第二元件相对于固定元件移动的伸缩式线性致动器，这三个元件特别属于喷气发动机机舱的推力反向器，该喷气发动机机舱例如在以申请人公司的名义以编号No.06.05512提交的还未公开的法国专利申请中描述。
飞机通过分别容纳在机舱内的多个喷气发动机运动，机舱还容纳了与其操作相关在喷气发动机操作或停止时执行多种功能的一组辅助致动装置。这些辅助致动装置特别包括机械推力反向器的致动系统。
机舱通常具有管状结构，其包括喷气发动机的进气口上游、用于围绕喷气发动机的风扇的中间区段，以及容纳推力反向装置并用于围绕喷气发动机的燃烧室的下游区段，机舱通常终止于排放导管，该排放导管的出口位于喷气发动机的下游。
现代机舱被设计成容纳双流式喷气发动机，其使用转动风扇的叶片产生来自于喷气发动机的燃烧室的热空气流(还公知为主流)以及冷空气流(二次流)，该冷空气流围绕喷气发动机的外侧流动经过还公知为流路的环形通道，环形通道形成在喷气发动机的整流罩和机舱的内壁之间。两个空气流从喷气发动机经由机舱后部喷射。
推力反向器的作用是在飞机着陆时通过重新向前引导由喷气发动机产生的至少一部分推力来改善飞机制动的能力。在此阶段，反向器堵住用于冷空气流动的流路，并将其朝着机舱前部引导，由此产生增加飞机机轮制动的反向推力。
用来对这种冷空气流完成重新定向的装置根据反向器的类型而改变。但是，总体来说，反向器的结构包括运动机罩，运动机罩可在伸出位置和回缩位置之间移动，在伸出位置，运动机罩在机舱内打开用于转向流的通道，并且在回缩位置上运动机罩关闭这些通道。这些机罩会执行转向功能或者仅仅启动其它偏转装置。
在带有格栅的反向器的情况下(还公知为叶栅反向器(cascadereverser))，空气流的重新定向通过偏转格栅来实现，机罩仅具有简单的滑动功能，用于暴露和覆盖这些格栅，运动机罩的平移运动沿着基本上平行于机舱轴线的纵向轴线。通过机罩的滑动而启动的互补的锁定门通常使得流路在格栅下游被关闭，以使得对冷空气流的重新定向最优化。
除了其反向推力的功能之外，这种滑动机罩属于后部区段，并具有形成有用于引导空气流排出的排气管的下游侧。该导管会为引导热空气流的主导管提供补充，并公知为次导管。
文献FR06.05512中提出了调节导管截面以适应飞行中经历的各阶段的问题，尤其是飞机起飞和着陆阶段。
文献FR06.05512描述(见附图的图1和2)一种推力反向器，其一方面包括用于偏转喷气发动机的空气流的至少一部分的格栅11，另一方面包括能够在机舱的基本上纵向的方向上平移运动并能够由关闭位置到打开位置交替地移动的至少一个机罩10，在关闭位置，机罩确保机舱的空气动力连续性并覆盖层叠的偏转格栅11，在打开位置，机罩打开机舱内的通道并暴露偏转格栅11。
运动机罩10包括外部部件10a和内部部件10b，其分别安装成能平移运动，并且与伸缩致动缸30相连接，以使其能够纵向平移运动(见图2)。外部部件10a(在机罩10的下游侧)形成用来引导空气流排出的排气管。
通过将运动机罩10分成可至少部分地彼此独立运动的内部部件10b和外部部件10a，可以调整外部部件10a和内部部件10b的相对位置以适于飞行状况，其方式是在运动机罩10位于关闭位置并覆盖层叠的偏转格栅11时以及在运动机罩10位于打开位置时，通过改变运动机罩10的内部空气动力路线来改变由运动机罩10形成的排气管的截面。
伸缩的致动缸30具有用于移动内部部件10b的第一杆30b，以及滑动安装在第一杆30b内以便移动机罩的外部部件10a的第二杆30a。内部部件10b通过设置在杆30b的每一侧的椭圆形眼孔32与第一杆30b相接附，以减小接附点的突出部，并防止致动缸30与固定前部支架以及运动机罩的外部部件10a和内部部件10b接附的三个接附点的对准过程中的任何超静定性。
这种解决方法对于具有足够的所得功率以补偿两个致动杆30a和30b之间由于不良对准而产生的摩擦力干扰的气动或液压致动缸来说是令人满意的。
另一方面，对于电致动缸来说，由于需要增加所得功率以克服这些摩擦会造成的致动缸的控制电马达过载，不利地影响了组件的质量、尺寸以及成本，摩擦力干扰由此是有害的。
另外，双动式的电致动缸通常具有致动问题。具体地说，由于第二杆能够相对于致动缸的底座移动，因此它难以将致动装置重新组合到所述致动缸的所述底座内，并且第二杆通常必须装备其自身的马达，该马达因此也能够移动。
本发明的目的在于通过提出一种伸缩式线性致动器来避免这些缺陷，该伸缩式线性致动器简单、紧凑并且重量轻，可以使得致动装置重新组合并容许与固定元件的接附点之间的对准差别，并使得第一和第二元件相对于该固定元件独立移动。
为此，本发明的目的在于提供一种使第一元件和第二元件相对于固定元件移动的伸缩式线性致动器，该伸缩式线性致动器包括底座，该底座用来与固定元件相接附，并用作转动被锁定的第一杆的容座，转动被锁定的第一杆能够通过用来与第一转动驱动装置相连接的第一驱动轴被平移驱动，第一杆被设计成通过其第一端与要被移动的第一元件相接附，其特征在于，第一杆支承第二杆，第二杆与第一杆对准，并通过其第一端与要被移动的第二元件相接附，所述第二杆的转动能够被锁定，并通过第二驱动轴被平移驱动，所述第二驱动轴穿过底座并能够在与第二转动驱动装置相连接的管状滑动件内平移移动。
因此，通过将第二杆的驱动轴设置成穿过致动器的第一级，可以将具有致动器的两个杆的致动装置重新组合到致动器的底座内，还可以考虑通过例如单个马达来致动两个杆。
有利的是，第二驱动轴进一步分成通过活动接头相接的第一部分和第二部分；更有利的是，活动接头是球接头。
因此通过将第二驱动轴分成通过球接头连杆连接的两个部分，第二杆对于与第一杆的对准提供更大的容差。此外，球接头连杆使得第二驱动轴的第一部分的转动运动整体传递到其第二部分，即使没有完全对准也是如此。
有利的是，第二杆通过具有球接头性能的径向和轴向引导装置支承。
同样有利的是，第一杆的一端形成中空轴，以引导第二杆平移。
优选地，第二驱动轴能够在旋转的管状滑动件的传动下受到旋转驱动以实现第二驱动轴的平移，从而在保持所述第二驱动轴的转动驱动的同时跟随所述第一杆的伸出或缩回。
优选地，第一驱动轴和第二驱动轴的驱动装置是电动的。
再优选的是，第一杆和第二杆的平移通过螺杆/螺母系统来实施。
本发明还涉及一种用于喷气发动机机舱的推力反向器，其一方面包括用于偏转喷气发动机的空气流的至少一部分的装置，另一方面包括能够在基本上平行于机舱的纵向轴线的方向上平移运动并能够从关闭位置到打开位置交替地移动的至少一个机罩，在关闭位置，机罩确保机舱的空气动力连续性并覆盖偏转装置，在打开位置，机罩打开机舱内的通道并暴露偏转装置，机罩包括分别被安装成能够进行平移运动的至少一个外部和至少一个内部，其特征在于，推力反向器还包括根据本发明的致动器，使得所述外部部件和所述内部部件沿机舱的基本上纵向的方向彼此独立运动或共同运动。
参考附图，在下面给出的详细描述的帮助下将更加容易地理解本发明的应用。
图1(已经描述过)是根据现有技术的推力反向器的纵向截面局部示意视图，推力反向器配备有分成可以彼此相对运动的内部部件和外部部件的运动机罩。
图2(已经描述过)表示根据现有技术的气动或液压式伸缩致动缸，其用于致动机罩的内部部件和外部部件以致动形成图1的可变导管的推力反向器。
图3示意表示可用于图1和2所示类型的推力反向器以便移动其运动机罩的内部部件和外部部件的伸缩式线性致动器的一个实例。
图4a-4e是类似于图3的表示伸缩式线性致动器的不同操作的构造的视图。
图5是图3、4a-4e所示的致动器的变型实施例的视图，表示在第二驱动轴和活动类接头连杆中的损坏。
图3所示的伸缩式线性致动器用于使第一元件(在此实例中是图1和2中的机罩的内部部件10b)以及第二元件(在此实例中是机罩的外部部件10a)相对于固定元件(在此实例中是推力反向器的固定前部框架102)移动。
致动器包括被设计成通过万向节103与固定前部框架102相接附的总体为管形的底座101。
形成伸缩式致动器的第一杆的筒状管106被安装成使其可轴向平移移动，但是不能通过万向节108转动，该筒状管被设计成在其一端处通过万向节108与内部部件10b相接附。
滚珠螺杆式驱动螺杆104(即第一驱动轴)被安装成能够在筒状管内转动，筒状管内的内螺纹区域与驱动螺杆104的螺纹区域相配合。
第一电马达驱动装置107被设置用于转动驱动螺杆104，以便从底座101中伸出筒状管106或者使其缩回其中。
管状滑动件111被安装成能够在驱动螺杆104内转动。
可轴向平移地与筒状管106相连接的第二驱动轴112被安装成能够在管状滑动件111内轴向平移运动。
第二电马达驱动装置113被设置用于转动管状滑动件111。
构成伸缩致动器的第二杆的套筒117能够平移运动但是不能转动，其通过一端118与机罩的外部部件10a相接附。
图4a-4c表示在筒状管106缩回时致动器在正向推力状态下的三种操作的构造。
图4a表示飞机的构造，其中套筒117完全缩回，导管截面就处于其最小的状态。
在图4b中，套筒117部分伸出，使得导管截面大于最小截面以与新的飞行阶段相对应。
在另一飞行阶段，套筒117完全伸出，使其可以进一步将导管截面增大至其最大状态(见图4c)。
图4d和4e表示在筒状管106完全伸出时在反向推力状态下的两种操作的构造。
因此通过软管(未示出)或电控制器可以很容易地将套筒117和上述多个平行伸缩致动器的筒状管106的伸出或缩回同步。
图5表示根据本发明的缸，其中第二驱动轴112经由活动接头116延伸出也受到转动驱动的第二驱动轴的第二部分115，从而能够通过螺母来驱动套筒117进行平移。这种改进使得致动器在第一杆和第二杆之间具有小的角度行程，并且因此能够容许运动元件对准过程中的缺陷。
更具体地，球接头连杆装置116包括配置在第二驱动轴的第一部分和第二部分115之间的球形滚珠轴承。此球接头连杆可以将由管状滑动件111施加在第二驱动轴的第一部分上的转动传递给第二驱动轴的第二部分115，同时允许接附点118、103和108之间存在对准偏差。
如上所述，根据本发明的致动器特别设计用于致动推力反向器机罩的多个部分。显然，根据要被移动的机罩的尺寸，可能会需要使用一个或多个致动器。在使用多个致动器的情况下，通过不同马达之间的电同步，或者通过使用用于第一杆的一个马达以及用于第二杆的一个马达，每个马达的功率被传递给与优选为柔性的轴类装置相关的杆，两个杆可以与其它致动器同步。
还应该注意到，已经描述了其中致动器的轴分别用特定的电马达来驱动旋转的实施例。显然可能的是，作为变型可以用单个电马达来彼此独立或者同时致动两个轴。
虽然结合特定的实施例描述了本发明，显然本发明不以任何方式受到限制，并且在所有等同技术及其组合落入本发明范围的情况下，本发明包括所描述的所有等同技术及其组合。

Claims (8)

1.一种用于将第一元件和第二元件相对于固定元件(102)移动的伸缩式线性致动器，该伸缩式线性致动器包括底座(101)，该底座用来与所述固定元件(102)相接附，并用作转动被锁定的第一杆的容座，所述转动被锁定的第一杆能够通过用来与第一转动驱动装置(107)相连接的第一驱动轴(104)被平移驱动，所述第一杆通过其第一端(108)与要被移动的所述第一元件相接附，其特征在于，所述第一杆支承第二杆，所述第二杆与所述第一杆对准，并通过其第一端(118)与要被移动的所述第二元件相接附，所述第二杆的转动能够被锁定，并能够通过第二驱动轴(112)被平移驱动，所述第二驱动轴(112)穿过所述底座并能够在与第二转动驱动装置(113)相连接的管状滑动件(111)内平移移动。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第二驱动轴进一步分成通过活动接头(119)相接的第一部分和第二部分(115)。
3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述活动接头(119)是球接头。
4.如权利要求2和3中的任一项所述的致动器，其特征在于，所述第二杆由具有球接头性能的径向和轴向引导装置支承。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的致动器，其特征在于，第二驱动轴(112、115)能够在旋转的管状滑动件(111)的传动下受到旋转驱动以实现第二驱动轴(112、115)的平移，从而在保持所述第二驱动轴的转动驱动的同时跟随所述第一杆的伸出或缩回。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的致动器，其特征在于，所述第一驱动轴(104)和所述第二驱动轴(112、115)的驱动装置是电动的。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的致动器，其特征在于，所述第一杆和所述第二杆的平移通过螺杆/螺母系统来实现。
8.一种用于喷气发动机机舱(1)的推力反向器，该推力反向器一方面包括用于偏转所述喷气发动机的空气流的至少一部分的装置(11)，另一方面包括能够在基本上平行于机舱的纵向轴线的方向上平移运动并能够从关闭位置到打开位置交替地移动的至少一个机罩(10)，在关闭位置，所述机罩确保所述机舱的空气动力连续性并覆盖所述偏转装置，在打开位置，所述机罩打开所述机舱内的通道并暴露所述偏转装置，所述机罩包括分别被安装成能够进行平移运动的至少一个外部部件(10a)和至少一个内部部件(10b)，其特征在于，所述推力反向器还包括如权利要求1-7中的任一项所述的致动器，使得所述外部部件(10a)和所述内部部件(10b)沿所述机舱的基本上纵向的方向彼此独立运动或者共同运动。
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