CN102282446B - 具有测压元件的致动器 - Google Patents

Abstract

致动器属于旋转式线性类型，其包括套管(4)，U型钩(1)以及传输载荷的操作杆(2)。测量并控制载荷的电磁传感器(10)被放置在该致动器内，处于U型构(1)的肩部(6)。该传感器与用于处理来自于所述绕组的信号的测量装置相关，该绕组是环面形，并设置在场框架(12)的内部，该场框架被电枢(13)磁性地闭合。

Description

具有测压元件的致动器

技术领域

本发明涉及一种致动设备，该致动设备设置为测量和/或控制其所提供或接收的载荷。 

更具体地，本发明涉及一种带有卫星辊子的旋转线性致动设备，该设备包括用于测量和控制施加在其U型钩处的载荷所产生的微位移。 

背景技术

用于此类致动设备的U型钩包括，位于锚固耳和圆柱形套管之间的一肩部，该肩部形成一环形区域，该区域可为施加在所述锚固耳和所述套管之间的轴向载荷作用下发生一定弹性变形的部位，该套管与所述致动设备的移动杆耦合。通过穿过卫星辊，穿过用作螺帽的螺纹嵌件，并穿过放在所述螺帽和所述套管之间的引导和停止装置，在移动杆中的这些载荷向着该套管迁移。 

U型钩的该环形区域可包括应变计，例如，应变计提供施加至该设备的载荷上的信息。 

然而，对于特定应用来说，例如在航空领域中，使用粘结至某一待监测的区域的应变计，并不能在该设备的使用寿期中保证得到可靠的信息，该使用寿期可能会相对比较长。 

本发明提出一种致动器，在它的U型钩的此环形区域安装有载荷监测和控制系统；所述系统，是一种传感器的形式，使得能够保证在该致动设备的使用寿期中提供可靠的信息。 

例如在航空领域，这些致动设备的使用寿期对应于致动设备安装于其上的单元的使用寿期。 

该本发明的控制系统无需任何维护，而且还提供保护其不受到可能伤害它的某些压力的优点；该控制系统由互不接触的元件组成。 

发明内容

因此，本发明涉及一种装备着此载荷控制系统的致动器，其包括一电磁传感器，用于测量和控制所述致动器的U型钩中出现的微位移，所述U型钩包括两个不同直径的与所述致动器同轴的区域，所述区域中的其中一个对应于所述致动器的套管，另一个对应于所述U型钩的锚固耳的内延伸部分，这两个区域通过形成轴向变形环形区域的肩部彼此联结，所述传感器包括安置在场框架内的绕组，该场框架整体地附着至所述同心区域的其中一个，该传感器还包括径向延伸的电枢，该电枢整体地附着至另一个同心区域，所述传感器此外还包括测量装置，用于处理来自于所述绕组的信号，所述绕组是环面形并安置在该场框架的凹槽中，所述场框架被所述电枢磁性地闭合。 

仍然根据本发明，该传感器被安装在该致动器内，且是一种双变压器的形式，优选地将主绕组分配到每个变压器内，且将辅绕组安装在每个变压器内，所述绕组被安置在冠形场框架内，该场框架围绕所述致动器的轴线对中，所述场框架具有E状的横截面和对称面，该对称面垂直于该致动器的所述轴线，所述场框架的侧壁和中央壁与该电枢安置在一起以形成两个间隙，对于这两个间隙来说，无论所述电枢相对于所述场框架做出何种位移，轴向宽度的总和是固定的。 

在本发明的一个优选实施例中，该电枢包括一组凹痕，并且该绕组的场框架也包括一组形状互补的凹痕，以通过刺刀扭转运动相对于场框架放置所述电枢，即一轴向平移就可将两个部分放置在相同的对称面中，然后一转动运动可相对于所述场框架角度地位移所述电枢，从而多组凹痕的突出部分会彼此面对，所述突出部分定义了平面内的两个间隙，它们平行于所述对称面并垂直于该致动器的轴线。 

在一个实施例中，该有凹痕的电枢呈一种垫圈的形式，其围绕轴线对中，并在场框架的对称面中。这个电枢具有C状横截面的边缘，跨立于所述场框架的中央壁上，且所述边缘的侧翼被放置为面向所述场框架的侧壁。 

在本发明的一个变形中，该有凹痕的电枢呈一种垫圈的形式，其 围绕轴线对中，并在场框架的对称面中，所述电枢被放置在所述场框架的侧壁之间并面向场框架的中央壁。 

在另一实施例中，该电枢呈一种垫圈的形式，其被嵌入在具有E状横截面的场框架中，并且该场框架由在所述电枢被放至合适位置后组装在一起的元件组成，所述电枢被放置为面向所述场框架的中央壁并形成两个环状的间隙。 

在另一变形中，该电枢包括两个对称的垫圈，在它们被放置在从该场框架突出的中央壁的两侧上之后被组装起来，所述电枢在场框架处具有C状的横截面并形成两个环形间隔，这两个间隔被安置在所述中心的两侧，该中央壁的末端面向所述场框架的侧壁。 

仍然根据本发明，该电枢整体地附着至可变形部分的外部，或者这个可变形部分的中央部分。 

附图说明

本发明将在以下的描述和附图的帮助下作进一步的描述，这些描述和附图仅为示例的目的，其中： 

图1是包括本发明的传感器的旋转旋转线性致动器的总的横截面图； 

图2展示了部分的半剖视图，示出了本发明一个实施例中的传感器组件的更多细节； 

图3示出了本发明传感器的另一实施例； 

图4示出了本发明传感器的变形实施例； 

图5展示了用于图3和图4施例中起作电枢的垫圈的一半； 

图6是图3和4中展示的传感器的部分前视图； 

图7是沿着图4的VII-VII线的部分横截面图。 

具体实施方式

图1展示了一种例如在航空领域用到类型的致动设备的示意图其用以操纵飞行控制面。 

此致动设备是以致动器的形式示出的，在一个面上，该致动器具有U型钩1，或者狭槽，而在另一面上具有末端装备着眼3的操作杆2，以及在U型钩1和眼3之间的圆柱形套管4。 

该U型钩1从套管4的末端延伸出来，且包括一锚固耳5，该锚固耳用于系住该致动设备。在该锚固耳5和所属套管4的末端之间，该U型钩1包括一环形肩部6，该环形肩部形成所述致动设备的可变形部分。该肩部6可在载荷传输期间经受变形，并根据此变形，沿着致动设备的轴线X-X’，可以观测到相对的微位移，在与该轴线X-X’同心的两个区域之间，所述区域的其中一个对应于套管4，另一个对应于锚固耳5。 

这些施加到U型钩1的载荷可以是非常可观的；它们被U型钩1的锚固耳5以及操作杆2的眼3传输至例如飞行控制面的接收装置。 

为了说明的目的，图1还示出了此设备的组件，该设备通常被称作是旋转旋转式线性致动器。此旋转旋转式线性致动器包括，在操作杆2和锚固耳5之间的卫星辊7，其在所述杆2的螺纹末端上滚动，还在用作螺帽的螺纹嵌件8内的螺纹部分上滚动。该螺纹嵌件8通过滚子装置旋转地引导，并通过滚子装置9整体地附着在U型钩1一侧上的套管4，该滚子装置9还用作停止件，在此螺纹嵌件8和所述套管4之间传输载荷。 

该环形肩部6在套管4和U型钩1的锚固耳5之间延伸，当载荷通过所述锚固耳5和操作杆2施加至该致动器时，该环形肩部经受弹性变形。 

为了控制和测量这些载荷，该致动设备包括位于所述致动设备内的集成的电磁传感器10，所述传感器10与该两个同心区域接触，即，套管4和锚固耳5，所述同心区域形成该肩部6，并能够在轴向的微位移中相对于彼此而移动。 

该传感器10容置于该致动设备的内部，位于肩部6的后面、介于套管4和围绕所述套管4的轴线X-X’对中的圆柱状接触块11之间，在从锚固耳5伸出的延伸部分中。它与被称为LVDT类型的位置传感 器相似，LVDT代表线性可变差动变压器。 

在此类设备中使用的电磁装置类似于一种双变压器，该双变压器将所述设备的构成部分之一的位移转换为适当测量装置可用的电信号，该位移转换是指任何位移，或者甚至那些发生在此致动设备中的微位移。 

传感器10在图2中的第一种可能实施例中详述。它是一种双变压器的形式，包括具有E状横截面的冠状场框架12以及环状铁磁电枢13。该场框架12，例如被固定在柱状接触块11上，而该电枢13在这种情况下被固定在套管4的内壁上。 

该场框架12包括两组分布在两个凹槽14和15内的绕组，该两个凹槽被侧壁16、17以及对中在所述侧壁16和17之间的壁18界定。这两个凹槽14和15每个都接纳两个绕组：相同的主绕组19、安置在凹槽14中的辅绕组20，以及安置在凹槽15中的另一辅绕组21。 

励磁电流提供给主绕组19，且当核心13移动时，其引导磁流并修改在每个辅绕组中感应出的电流；这些电流被转换为可被电子装置处理的信号以控制和分析位移值，并确定施加至U型钩1的肩部6的载荷值。 

该电枢13的尺寸被制作成关闭可使得两个变压器操作的磁路。 

在图2展示的实施例中，由辅绕组20和21传输的信号对应于电枢13侧面131、132和场框架12的侧壁16与17各自末端之间距离的变化。 

场框架12和电枢13的面131与132之间的轴向间隙在图中分别由A1和A2来表示；当电枢13保持在场框架12的形状内时，这两个间隙A1和A2的总和是一固定值。 

实际上，在套管4和锚固耳5之间，沿着致动器的轴线X-X’的相对位移非常小；例如，它们离场框架12的对称径向面的每侧的距离大约是±0.2mm，所述径向面垂直于所述轴线X-X’ 

图3展示了本发明传感器的另一实施例。该传感器包括皇冠状场框架12，该场框架具有E状的横截面，其定义了两个相似于上述的 变压器。该场框架12通过在下文详述的合适机械装置连接至该柱状接触块11，并且它包括两个侧壁16’和17’，以及一个中央壁18。 

冠状的侧壁16’和17’突出超过该中央壁18并围绕该电枢13，界定出环状间隔B 1和B2。电枢13的内部边缘面对于中央壁18。 

为了将电枢13定位在场框架12的侧壁16’和17’之间，如图3所示，所述场框架12可包括并置的元件，这些元件在电枢13被放置在壁16’和17’之间后进行组装。 

另一种方案，如图5和6所示，可包括在电枢13的边缘上制造凹痕，并在场框架12的侧壁16’和17’上制造互补的凹痕。 

该电枢13包括缺口25，缺口25对应于从场框架12突出的部分26，并且相反地，所述场框架12包括缺口27，缺口27对应于从所述电枢13突出的部分28。这样，电枢13可与场框架12在面对中央壁18的一个位置上相啮合。此种啮合是由刺刀扭转移动所产生，即，一个轴向移动后跟着电枢13相对于场框架12的旋转移动，或者相反，匹配它们各自的突出部分26和28，使间隔B1和B2位于它们之间。 

指示装置对于将场框架12和电枢13保持在位是必要的。这些指示装置可由闩29组成，如图3所示。 

在图4所展示的实施例中，场框架12的中央壁18’比侧壁16和17突出得更远。该电枢13的活动部分具有C状横截面，其与场框架12的所述中央壁18’的突出部分配合在一起。电枢13的两个侧翼30和31面向场框架12的侧壁16和17，并且与中央壁18’一起界定了具有上述相同特征的两个环状间隔C1和C2：对于电枢13相对于场框架12的壁18’的任意位置来说，这两个间隔C1和C2的厚度总和是固定的。 

如上所述，相对于场框架12来定位电枢13，意思是将它们放在相同的对称面32中，所述电枢13可由两个对称部分组成，在它们放置在所述场框架12的中央壁18’周围之后，将这两个对称部分组装在所述对称面32中。 

另一个方案，如图5和7所示，还可包括在电枢13的每个侧翼 30和31上制造刻痕，并在场框架12的中央壁18’上制造互补的刻痕。 

该电枢包括位于它的每个侧翼30和31中的对齐的轴向缺口25，缺口25对应着从场框架12突起的部分26，并且，相反地，所述场框架12包括缺口27，缺口27对应着从电枢13的侧翼30和31突起的部分28。这样，电枢13可与场框架12啮合并跨立于中央壁18’上。该种啮合放置由刺刀扭转运动产生，即，一个轴向移动后跟着电枢13相对于场框架12的旋转移动，或者相反，匹配它们各自的突出部分，使间隔C1和C2位于它们之间。 

这里又一次要指出，指示装置对于保持场框架12和电枢13的相对置是必要的。这些装置由一个简单的闩29组成，如图3和图4所示。 

场框架12和电枢13可分别安装在柱状接触块11和套管4上，或安装在套管4和柱状接触块11上。 

在电枢13整体地附着至套管4，并且场框架12整体地附着至接触块11的情形中，正如在多个图中所示的情形，绕组19、20和21的电线33，被安置在肩部6的内面和传感器的电枢13之间。如图3和4所示，电线33在场框架12的外围处退出。这些电线33可穿过开口34，或缺口，它们位于场框架12的非磁性活动部分；这些在图6和7中可见的开口34，被安排在所述场框架12的缺口27的中间部分中。 

该场框架12优选地通过将其保持在所在位置的垫圈35附着至中央接触块11，所述垫圈35例如可呈弹簧的形式，通过螺钉附着至所述接触块11。此垫圈35还可用于指示场框架12的位置，并提供由上文详述的闩29提供的指示可能性的一种替换。 

该电枢13，例如，由一个环形物36固定住，该环形物还对用作引导和停止装置的滚子装置9起作支撑作用。 

Claims (9)

1.一种旋转式线性致动器，其包括套管(4)和在所述套管一端的U型钩(1)，所述套管(4)接收由操作杆(2)传输和/或接收的载荷，其中，该致动器包括传感器，用于测量和控制不同直径的两个同心区域之间出现的微位移，两个区域中的其中一个对应于所述套管(4)，另一个对应于所述U型钩(1)的锚固耳(5)的内延伸部分，所述区域通过形成所述U型钩(1)的肩部(6)的轴向变形环状区域彼此联结，所述传感器(1)包括安置在场框架(12)内的绕组(19，20，21)，该场框架整体地附着至所述同心区域的其中一个，该传感器还包括一径向延伸的电枢(13)，该电枢整体地附着至同心区域的另一个，所述传感器此外还包括测量装置，用于处理来自于所述绕组的信号，所述绕组在所述场框架(12)中是环面形，该场框架被所述电枢(13)磁性地闭合。 

2.根据权利要求1所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述传感器是一种双变压器的形式，所述绕组(19，20，21)包括分配到每个所述变压器内的主绕组(19)以及安装在每个所述变压器内的辅绕组(20，21)，所述主绕组和所述辅绕组被安置在所述场框架(12)内，该场框架围绕所述套管(4)的轴线X-X’对中，所述场框架(12)具有E状的横截面和垂直于所述轴线X-X’的对称面(32)，并且所述场框架(12)被安置有两个侧壁(16，17)和中央壁(18)，所述两个侧壁和所述中央壁与所述电枢(13)形成两个间隙，对于这两个间隙来说，无论所述电枢(13)相对于所述场框架(12)做出何种移置，轴向宽度的总和是固定的。 

3.根据权利要求2所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述传感器被安置以便于所述电枢(13)包括一组第一凹痕，并且所述场框架(12)也包括一组形状与所述电枢(13)的所述第一凹痕互补的第二凹痕，以使得通过刺刀扭转运动使所述电枢(13)相对于所述场框架(12)放置，这意味着一轴向位移可将所述电枢(13)和所述场框架(12)定位在相同的对称面中，然后相对于所述场框架(12)一旋转运动角度地移动所述电枢(13)，从而所述电枢(13)的所述 第一凹痕的突出部分和所述场框架(12)的所述第二凹痕的突出部分会彼此面对，所述突出部分定义了平面内的两个环状的间隙，其平行于所述对称面。 

4.根据权利要求3所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述电枢(13)是一种垫圈的形式，其围绕所述套管(4)的轴线X-X’对中，在所述场框架(12)的对称面中，所述电枢(13)包括具有附有两个侧翼(30，31)的C状横截面并跨立于所述场框架(12)的所述中央壁(18’)上的边缘，所述边缘的所述侧翼(30，31)被定位为面向所述场框架(12)的所述侧壁(16，17)。 

5.根据权利要求3所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述电枢(13)是一种垫圈的形式，其围绕所述套管(4)的轴线X-X’对中，在所述场框架(12)的对称面中，所述电枢(13)被放置在所述场框架(12)的所述侧壁(16’，17’)之间并面向所述场框架的所述中央壁(18)。 

6.根据权利要求2所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述电枢(13)是一种垫圈的形式，其被嵌入在所述场框架(12)中，并且所述场框架(12)包括在所述电枢(13)被放至合适位置后组装在一起的元件，所述电枢(13)被放置为面向所述场框架(12)的所述中央壁(18)并且所述电枢(13)与所述场框架(12)形成两个环状的间隙B1和B2。 

7.根据权利要求2所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述电枢(13)包括两个对称的垫圈，在所述垫圈被放置在从所述场框架(12)突出的所述中央壁(18’)的两侧上后被组装起来，所述电枢(13)在所述场框架(12)处具有附有两个侧翼(30，31)的C状的横截面并形成两个环形间隔C1和C2，这两个间隔被安置在所述中央壁(18’)的两侧上，所述侧翼(30，31)面向所述场框架(12)的所述侧壁(16，17)。 

8.根据权利要求1所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所述电枢(13)整体地附着至所述套管(4)。 

9.根据权利要求1所述的旋转式线性致动器，其特征在于，所 述电枢(13)整体地附着至中心接触块(11)，所述中心接触块(11)围绕从所述锚固耳(5)延伸出的所述套管的轴线X-X’对中。 

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