CN102438898B - 气动泄压致动器 - Google Patents

Abstract

一种电动机械线性致动器包括气动机械后备系统，以确保可伸缩起落架的伸展用于使飞行器着陆。该线性致动器在结构上包括定子，该定子形成用于接收滚珠丝杠的通道。进一步地，致动器包括滚珠丝杠套，该滚珠丝杠套形成用于接收滚珠丝杠的室。具体来说，滚珠丝杠与滚珠丝杠套以螺纹方式接合，以将滚珠丝杠的旋转转换成滚珠丝杠套的轴向伸展。为了让致动器的电动机械伸展获得动力，该滚珠丝杠通过齿轮系选择性地与马达啮合。重要的是，由阀选择性地提供在滚珠丝杠套和加压流体之间的流体连通。如果致动器的电动机械伸展失败，则齿轮系从滚珠丝杠断开连接并且加压流体被引入室内以驱动气动机械伸展。

Description

气动泄压致动器

技术领域

本发明总体涉及飞行器起落架。更具体来说，本发明涉及线性致动器，该线性致动器设有备用系统，该备用系统用于动力伸展。本发明特别但非排它地用作电动机械和气动机械线性致动器，用于从飞行器展开起落架。

背景技术

传统上，固定翼飞行器采用两种类型起落架中的一种：固定起落架和可伸缩起落架。重要的是，可伸缩起落架在飞行期间提供在飞行器上的减小的阻力，导致较高的速度和较好的燃料效率。另一方面，可伸缩起落架也引入可靠性问题。具体来说，在触地之前展开起落架是必须的操作，并且是飞行员最关注的。

通常，可伸缩起落架的收缩和伸展通过电动机械装置被执行，例如线性致动器。尽管电动机械线性致动器相对简单和可靠，它们可能失效。当失效发生时，飞行员可能只能用飞行器机身腹部着陆；危险且高昂的后果。

鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种具有电动机械驱动和后备气动机械驱动的线性致动器。本发明的另一个目的是提供一种用于展开起落架的气动备用系统。本发明的另外又一个目的是提供一种使用简单、实施相对容易且相比之下节省成本的气动泄压致动器。

发明内容

本发明针对一种机构，所述机构用于确保飞行器起落架被完全地展开并锁定用于着陆。具体来说，本发明提供一种在飞行器机身和起落架之间相互连接的线性致动器。结果，线性致动器的伸展引起起落架从收起构造移动到展开构造，在收起构造中起落架通常被容纳在机翼内，在展开构造中，起落架从机翼中伸展用于着陆。本发明为线性致动器的移动提供一种电动机械驱动系统。重要的是，本发明还包括一种气动机械后备系统以驱动线性致动器，以在电动机械驱动失败的情况下来展开起落架。

该线性致动器在结构上包括三个主要部件：定子，所述定子形成限定轴线的通道；轴套状的滚珠丝杠套，所述滚珠丝杠套被接收在通道中并且形成室；滚珠丝杠，所述滚珠丝杠被通道和室接收。重要的是，这三个部件相互连接从而以电动机械方式驱动线性致动器。具体来说，滚珠丝杠被安装在定子的通道内，用于绕轴线旋转。进一步，该滚珠丝杠与滚珠丝杠套的室以螺纹的方式接合。结果，滚珠丝杠的旋转被转换为滚珠丝杠套沿轴线方向的线性移动。

在本发明中，马达被容纳在定子中以向主系统提供动力用于驱动致动器。进一步，该马达经由齿轮系与滚珠丝杠相互连接。当齿轮系被马达驱动时，它引起滚珠丝杠沿所选择的方向绕轴线转动。结果，该滚珠丝杠套沿轴线线性移动，取决于所选择的滚珠丝杠的旋转方向而伸展或者收回通道内。

为了保证尽管电动机械系统失效，起落架仍然展开，该线性致动器设有气动机械后备系统。进一步，该线性致动器包括用于将齿轮系从马达断开连接的离合器，以允许滚珠丝杠自由旋转。对于气动系统而言，端口被设置在滚珠丝杠套的室上，以在室和诸如氮的加压流体之间提供流体连通。进一步，设置阀以选择性地打开和关闭端口和加压流体之间的流体连通。结果，能够调节加压流体进入室内的引入。

为了在电动机械失效的情况下触发该后备系统，设置控制器用于飞行员的操作。具体来说，该控制器与离合器和阀连接。利用这些连接，飞行员能够启动离合器来将齿轮系从马达断开连接，并启动阀以将加压流体引入到室内。当加压流体进入室内时，加压流体在滚珠丝杠上施加轴向力。结果，该滚珠丝杠被反向驱动旋转，引起滚珠丝杠套轴向地伸展，从而展开起落架。

附图说明

从附图和与之共同伴随的说明中，可以对本发明新特征及发明本身，包括其结构和操作将被最好地理解，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1是飞行器的透视图，其中飞行器的起落架处于展开构造；

图2A是图1的飞行器的起落架的示意图，起落架被示出为处于收起构造中；

图2B是图2A的起落架的示意图，起落架被示出为处于展开构造中；并且

图3是在图2A和2B中所示的线性致动器的截面视图，其中致动器被收缩。

具体实施方式

最初参照图1，示出飞行器10，该飞行器10具有可伸缩起落架12，该可伸缩起落架12从飞行器10的起落架舱14伸展用于着陆。参照图2A和2B，示出用于伸展起落架12的电动机械和气动机械线性致动器，并且线性致动器被标识为16。如图2A所示，起落架12在它的收起构造12′中位于起落架舱14内。在图2B中，线性致动器16已经展开，以将起落架12驱动到起落架12的展开构造12″用于着陆。

在图2A和2B中，图示的示例性起落架12包括由上端20和下端22形成的折叠撑杆18。进一步，上端20在枢轴24处可枢转地被安装至起落架舱14，并且下端22被安装至轮组件26。并且，折叠撑杆18包括铰接臂28，所述铰接臂28在枢轴30处可枢转地连接到上端20，并在枢轴32处可枢转地连接到起落架舱14。进一步，示出的线性致动器16具有两个端部34、36，端部34、36包括用于在上端20和臂28之间连接的球形杆端38。

在图2A中，线性致动器16收缩，并且起落架12处于其收起构造12′。在图2B中，线性致动器16伸展，并且起落架12处于其展开构造12″。通过交叉参考图2A和2B，可以看出，线性致动器16在箭头40方向上的伸展引起起落架部件分别在箭头42和44方向上绕枢轴24、32旋转。作为线性致动器16完全伸展的结果，起落架12从图2A中所示的构造12′移动到图2B中所示的构造12″。

现参照图3，可以理解线性致动器16的操作。如图所示，线性致动器16包括定子46，该定子46形成有通道48，该通道48限定轴线50。进一步地，滚珠丝杠52位于通道48中，用于绕轴线50旋转。如图所示，滚珠丝杠52具有近端54和开口远端56，并且滚珠丝杠52形成有空腔58。重要的是，虽然滚珠丝杠52能够绕轴线50旋转，但滚珠丝杠52不在通道48内轴向移动。

如图3所示，线性致动器16进一步包括滚珠丝杠套60。该滚珠丝杠套60在结构上具有端部62、端部64，并且滚珠丝杠套60形成有室66。进一步地，滚珠丝杠52的远端56被容纳在室66内。重要的是，滚珠丝杠52与滚珠丝杠套60以螺纹的方式接合，以将滚珠丝杠52的旋转转换为滚珠丝杠套60的轴向移动。为了本发明的目的，室66可以被认为包括近端部分68和远端部分70，其中远端部分70接收滚珠丝杠52。

为使滚珠丝杠52旋转以轴向伸展滚珠丝杠套60，线性致动器16包括电动机械系统71，该电动机械系统71利用马达72。进一步，该马达72能够经由齿轮系74选择性地与滚珠丝杠52接合。如图所示，线性致动器16提供离合器76，该离合器76用于选择性地将齿轮系74从马达72断开连接。

线性致动器16设有气动部件作为后备或备用系统，该后备或备用系统总体标识为78。具体来说，线性致动器16包括帽80，所述帽80密封滚珠丝杠52的开口远端56。结果，室66的近端部分68的体积由帽80和滚珠丝杠套60界定。此外，线性致动器16包括形成在室66的近端部分68上的端口82。如图所示，端口82与装有加压流体86的容器84之间流体连通。例如，加压流体86可以是诸如氮的气体，或者是不可压缩的液体如液压流体。进一步地，气动系统78包括阀88，该阀88用于选择性地将加压流体86引入到室66的近端部分68中。重要的是，系统78提供控制器90，所述控制器90用于如下讨论的那样协同地启动离合器76和阀88。

在飞行期间，起落架12在起落架12的收起构造中被容纳在飞行器10的起落架舱14中。当飞行器10下降用于着陆时，启动马达72以伸展致动器16来将起落架12移动到起落架12的展开构造12″。如果电动机械系统71失效，则利用气动机械系统78。具体来说，对飞行员发出警报：尽管电动机械系统71动作了，但起落架12未处于起落架12的展开构造12″。此后，飞行员利用控制器90来触发离合器76将滚珠丝杠52从齿轮系74断开连接。进一步地，控制器90触发阀88。结果，加压流体86进入室66的近端部分68，并且在滚珠丝杠52上施加压力。由于该压力，滚珠丝杠52被反向驱动绕轴线50旋转，从而导致滚珠丝杠套60的轴向伸展。以这种方式，尽管电动机械系统71失效，起落架12仍移动到起落架12展开构造12″。

虽然在此处所示和详细披露的特定的气动泄压致动器完全能够获得前面所述的目的并提供前面所述的优点，但应该理解的是：这仅仅是本发明的目前优选的实施例的说明，并不意图限于这里示出的除了如所附权利要求中所述之外的结构或设计的细节。另外，应该注意的是，起落架的结构与所要求保护的发明无关，说明和讨论起落架结构只是给致动器的操作提供背景。

Claims (20)

1.一种电动机械和气动机械线性致动器，所述线性致动器与折叠撑杆相互连接，用于将可伸缩起落架从收起构造移动到展开构造以便着陆，所述线性致动器包括：

定子，所述定子形成有通道，所述通道限定轴线；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠被接收在所述通道中用于绕所述轴线旋转；

滚珠丝杠套，所述滚珠丝杠套用于与所述滚珠丝杠接合以构建室，所述室位于所述滚珠丝杠的远端和所述滚珠丝杠套的近端部分之间，并且所述滚珠丝杠套具有远端部分，所述远端部分用于以与所述滚珠丝杠螺纹接合的方式接收所述滚珠丝杠，以将所述滚珠丝杠的旋转转换成所述滚珠丝杠套相对于所述滚珠丝杠的轴向移动；

电动机械装置，所述电动机械装置用于使所述滚珠丝杠旋转以伸展所述滚珠丝杠套；

离合器，所述离合器用于使所述电动机械旋转装置从所述滚珠丝杠套断开连接；

端口，所述端口形成在所述滚珠丝杠套上，所述端口位于所述室的近端部分上；以及

阀，所述阀用于选择性地在加压流体和所述端口之间提供流体连通，以将所述加压流体引入到所述室的所述近端部分中，从而驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子，以将所述起落架的所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造。

2.根据权利要求1所述的线性致动器，其中所述滚珠丝杠具有远端和开口近端，并且所述滚珠丝杠形成有空腔，并且其中用帽密封所述开口近端，以在所述滚珠丝杠套中部分地界定所述室的所述近端部分。

3.根据权利要求1所述的线性致动器，其中所述加压流体是氮。

4.根据权利要求1所述的线性致动器，其中所述电动机械装置包括马达和齿轮系，所述齿轮系在所述马达与所述滚珠丝杠之间相互连接，并且其中所述离合器将所述齿轮系从所述滚珠丝杠断开连接，以允许所述加压流体反向驱动所述滚珠丝杠，从而驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子。

5.根据权利要求1所述的线性致动器，其中当所述电动机械装置失效时启动所述离合器和所述阀。

6.根据权利要求5所述的线性致动器，进一步包括用于启动所述离合器和所述阀的控制器。

7.根据权利要求1所述的线性致动器，其中所述线性致动器具有第一端和第二端，并且其中在所述线性致动器的每一端处均设置球形杆端，用于连接到所述起落架。

8.根据权利要求7所述的线性致动器，其中所述球形杆端分别被安装到所述滚珠丝杠套和所述滚珠丝杠。

9.一种后备系统，所述后备系统用于从飞行器中的起落架舱伸展出可伸缩起落架以便着陆，其中所述起落架包括(a)折叠撑杆，所述折叠撑杆能够从收起构造移动到展开构造，在所述收起构造中所述折叠撑杆被容纳在所述起落架舱中，在所述展开构造中所述折叠撑杆被伸展出以便着陆；和(b)电动机械线性致动器，所述电动机械线性致动器被连接到所述折叠撑杆，以将所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造，所述后备系统包括：

气动装置，所述气动装置用于操作所述线性致动器，以使所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造，其中所述线性致动器包括定子、滚珠丝杠和滚珠丝杠套，所述定子形成有通道，所述通道限定轴线，所述滚珠丝杠被接收在所述通道中用于绕所述轴线旋转，所述滚珠丝杠套用于与所述滚珠丝杠接合以构建室，所述室位于所述滚珠丝杠的远端和所述滚珠丝杠套的近端部分之间，并且所述滚珠丝杠套具有远端部分，所述远端部分用于以与所述滚珠丝杠螺纹接合的方式接收所述滚珠丝杠，以将所述滚珠丝杠的旋转转换成所述滚珠丝杠套相对于所述滚珠丝杠的轴向移动，并且其中所述气动装置包括端口和阀，所述端口形成在所述滚珠丝杠套上，所述端口位于与加压流体流体连通的所述室的近端部分上，所述阀用于选择性地将所述加压流体引入到所述室的所述近端部分，从而驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子，以将所述起落架的所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造。

10.根据权利要求9所述的后备系统，其中所述滚珠丝杠具有远端和开口近端，并且所述滚珠丝杠形成有空腔，并且其中所述后备系统进一步包括帽，所述帽用于密封所述开口近端，以在所述滚珠丝杠套中部分地界定所述室的所述近端部分。

11.根据权利要求9所述的后备系统，其中所述加压流体是氮。

12.根据权利要求9所述的后备系统，其中所述电动机械线性致动器包括马达和齿轮系，所述齿轮系在所述马达与所述滚珠丝杠之间相互连接，并且其中所述后备系统进一步包括离合器，所述离合器用于将所述齿轮系从所述滚珠丝杠断开连接，以允许所述加压流体在驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子时反向驱动所述滚珠丝杠。

13.根据权利要求12所述的后备系统，进一步包括控制器，当所述滚珠丝杠套的电动机械伸展失败时，所述控制器启动所述离合器和所述阀。

14.一种备用系统，所述备用系统用于从飞行器中的起落架舱伸展出可伸缩起落架以便着陆，所述备用系统包括：

折叠撑杆，所述折叠撑杆能够从收起构造移动到展开构造，在所述收起构造中所述折叠撑杆被容纳在所述起落架舱中，在所述展开构造中所述折叠撑杆被伸展出以便使所述飞行器着陆；

电动机械线性致动器，所述电动机械线性致动器被连接到所述折叠撑杆，以将所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造，其中所述电动机械线性致动器包括定子、滚珠丝杠、滚珠丝杠套，所述定子形成有通道，所述通道限定轴线，所述滚珠丝杠被接收在所述通道中用于绕所述轴线旋转，所述滚珠丝杠套用于与所述滚珠丝杠接合以构建室，所述室位于所述滚珠丝杠的远端和所述滚珠丝杠套的近端部分之间，并且所述滚珠丝杠套具有远端部分，所述远端部分用于接收所述滚珠丝杠，其中所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠套以螺纹的方式接合，以将所述滚珠丝杠的旋转转换成所述滚珠丝杠套相对于所述滚珠丝杠的轴向移动，并且其中所述室的近端部分包括端口和电动机械装置，所述端口形成在所述滚珠丝杠套上，并且所述端口与加压流体流体连通，所述电动机械装置用于使所述滚珠丝杠旋转以伸展所述滚珠丝杠套；以及

引入装置，所述引入装置用于选择性地将所述加压流体引入到所述室的所述近端部分中，从而驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子，以将所述起落架的所述折叠撑杆从所述收起构造移动到所述展开构造。

15.根据权利要求14所述的备用系统，其中所述滚珠丝杠具有远端和开口近端，并且所述滚珠丝杠形成有空腔，并且其中用帽密封所述开口近端，以在所述滚珠丝杠套中部分地界定所述室的所述近端部分。

16.根据权利要求14所述的备用系统，其中所述加压流体是氮。

17.根据权利要求14所述的备用系统，其中所述电动机械装置包括马达和齿轮系，所述齿轮系在所述马达与所述滚珠丝杠之间相互连接，并且其中所述备用系统进一步包括离合器，所述离合器用于将所述齿轮系从所述滚珠丝杠断开连接，以允许所述加压流体反向驱动所述滚珠丝杠，从而驱动所述滚珠丝杠套离开所述定子。

18.根据权利要求17所述的备用系统，其中所述引入装置包括阀，并且其中当所述电动机械装置失效时启动所述离合器和所述阀。

19.根据权利要求18所述的备用系统，进一步包括用于启动所述离合器和所述阀的控制器。

20.根据权利要求19所述的备用系统，其中所述折叠撑杆包括上端和下端，所述上端被安装至所述起落架舱，并且其中所述备用系统包括安装至所述下端的轮组件。