CN103161905A - 自动锁定的线性促动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动锁定的线性促动器。更具体而言，一种自动锁定促动器(10)包括：第一端部连接器(12)；可旋转的驱动螺杆(16)，其可操作地联接到第一端部连接器(12)；螺母组件(18)，其可螺纹连接地安装在驱动螺杆(16)上；第二端部连接器(14)，其可操作地联接到螺母组件(18)；以及具有转子(22)的旋转锁(20)，并且其中，促动器(10)响应于转子(22)的旋转而在伸展位置和回缩位置之间移动。

Description

自动锁定的线性促动器
背景技术
常规的线性促动器可由旋转源自动或手动驱动。促动器包括用于将来自旋转源的旋转运动转化为线性输出运动以平移外部负载的机构，这可以通过使压头(ram)延伸而实现。促动器可具有锁定机构以将压头保持在通常为回缩位置的固定位置，直到施加功率以使压头延伸。在施加部署压头所需的扭矩之前，锁被持续促动至解锁状态。这通常由螺线管或电动马达实现，螺线管或电动马达机械地连结到锁定机构且与促动负载的驱动马达分开。单独的锁驱动器促动器的使用增加了促动器的成本和复杂性。需要单独的专用促动命令和逻辑装置来控制锁并且可需要电气线路或液压管来传输命令以促动锁。
发明内容
在一个实施例中，一种自动锁定促动器包括：第一端部连接器；可旋转的驱动螺杆，其可操作地联接到第一端部连接器；螺母组件，其可螺纹连接地安装在驱动螺杆上；第二端部连接器，其可操作地联接到螺母组件；旋转锁，其包括转子和响应于转子的旋转而在伸展位置和回缩位置之间移动的至少一个键组件；键槽组件，其具有用于接纳在伸展位置的至少一个键组件的至少一个键槽；以及空动连接器，其将螺母组件旋转地联接到旋转锁，使得驱动螺杆的旋转导致螺母组件和转子的初始旋转，以在螺母组件响应于驱动螺杆的继续旋转而沿驱动螺杆轴向移动之前在伸展位置和回缩位置之间移动键组件。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的实施例处于锁定和收起(stow)状态的促动器的剖视图。
图2是处于锁定状态的图1的促动器的剖视图。
图3是处于解锁状态的图1的促动器的剖视图。
图4是处于解锁和部分伸展状态的图1的促动器的剖视图。
图5是处于锁定和伸展状态的图1的促动器的剖视图。
部件列表
10   促动器
12   第一端部连接器
14   第二端部连接器
16   可旋转驱动螺杆
18   螺母组件
20   旋转锁
22   转子
24   键组件
26   键槽组件
28   空动连接器
30   孔眼(eye)(第一端部连接器)
32   远端(第一端部连接器)
34   孔眼(第二端部连接器)
36   远端(第二端部连接器)
40   滚珠丝杠
42   外螺纹
44   滚珠螺母
46   马达组件
48   键
50   键槽
51   第一键槽
52   壳体
53   第二键槽
54   活塞
55   内表面
56   头部
58   中空内部
59   通道
60   凹部
62   周边边缘
64   轴承
68   偏压元件
70   第一凹部
72   第一凸块
74   第二凹部
76   第二凸块
78   弹簧
80   闭锁组件
82   凹表面
84   底部
86   摩擦减小元件
88   箭头
90   箭头
92   箭头。
具体实施方式
参看图1，促动器10示出为包括第一端部连接器12、第二端部连接器14、可旋转的驱动螺杆16、螺母组件18、具有转子22和至少一个键组件24的旋转锁20、键槽组件26、以及空动连接器28。这样的促动器10可以在各种环境中使用，作为非限制性示例包括在飞行器上的门组件或起落装置。更具体而言，第一端部连接器12可包括在其远端32处的孔眼30，诸如起落装置的固定部分的固定构件可以附连到孔眼30。备选地，第一端部连接器12可安装在诸如门壳体的固定构件中。第二端部连接器14还可包括在其远端36处的孔眼34，要移置的构件可以附连到孔眼34。以非限制性示例的方式且与以上示例相关，孔眼34可分别附连到起落装置的可移动部分或门。
可旋转的驱动螺杆16可以可操作地联接到第一端部连接器12。螺母组件18可螺纹连接地安装在驱动螺杆16上，并且第二端部连接器14可以可操作地联接到螺母组件18。可以构想，驱动螺杆16和螺母组件18可以是任何合适的构型，该构型可以将驱动螺杆16的旋转运动转化为螺母组件18和第二端部连接器14的线性轴向位移。以非限制性示例的方式，驱动螺杆16可包括具有外螺纹42的滚珠丝杠40，外螺纹42与形成螺母组件18的转换滚珠螺母44配合。滚珠螺母44可以环绕滚珠丝杠40，并且可以固定在第二端部连接器14的端部中，使得滚珠丝杠40的旋转被转化为滚珠螺母44和第二端部连接器14的线性轴向位移。
马达组件46可联接到第一连接器12并被构造成旋转驱动螺杆16。马达组件46可以是任何合适类型的马达组件46，其作为非限制性示例包括可为驱动螺杆16提供旋转驱动源的电动、液压或气动马达组件。
旋转锁20可包括转子22和至少一个键组件24，键组件24可响应于转子22的旋转而在如图1所示的伸展位置和回缩位置(图3)之间移动。键组件24示出为包括多个键48。键槽组件26可包括对应的键槽50，键槽50用于在键组件24处于伸展位置时接纳键48。以非限制性示例的方式，已经示出多个键组件24和对应的键槽组件26，并且可以构想，可以在促动器10中包括任意数量的键组件24和对应的键槽组件26以允许促动器10的多个锁定位置。
壳体52示出为联接到第一端部连接器12。壳体52可以以任何合适的方式形成，并且出于说明目的而示出为柱体的形式。壳体52可以以任何合适的方式联接到第一端部连接器12。活塞54可以可滑动地接纳在壳体52内，并且活塞54可以形成第二端部连接器14。活塞54可包括限定其中可接纳转子22的中空内部58的头部56。多个通道59可径向延伸通过头部56，并且每个键48可以可滑动地接纳在通道59内，从而允许键48在解锁和锁定期间的径向运动。
可以构想，壳体52可形成键槽组件26。更具体而言，至少一个键槽50可位于壳体52的内表面55上。多个键槽50已示出为包括在壳体52中。作为非限制性示例，第一键槽51示出为位于活塞54的第一行程极限处，并且第二键槽53示出为位于活塞54的第二行程极限处。以这种方式，活塞54可由伸入第一键槽51或第二键槽53的键48锁定。可以构想，更多的键槽50可以位于壳体52内以允许键48的额外的锁定位置。
现在将关于图2更详细地描述促动器的部件。例如，凹部60更清楚地示出为包括在转子22的周边边缘62中。轴承64示出为包括在键组件24中且邻接转子22的周边边缘62。还可以更清楚地看到，偏压元件68可以可操作地联接到键48。
此外，可以看到，可以在空动连接器28中包括第一凹部和第一凸块72。第一凹部70可包括在螺母组件18和转子22中的一个上，并且第一凸块72可从螺母组件18和转子22中的另一个伸出并进入第一凹部70中。作为非限制性示例，第一凹部70示出为位于螺母组件18中，并且第一凸块72从转子22伸入第一凹部70中。
在空动连接器28中还可以包括第二凹部74和第二凸块76，第二凹部74在转子22和第二端部连接器14中的一个上，第二凸块76从转子22和第二端部连接器14中的另一个伸出并进入第二凹部74中。作为非限制性示例，第二凹部74示出在形成第二端部连接器14的活塞54中，并且第二凸块76示出为从转子22伸出。在第二凸块76和转子22的一部分之间可包括弹簧78，使得第二凸块76可以被偏压离开转子22。第一凹部70和第二凹部74可由在它们相应的部件内的凹槽形成。第一凹部70示出为大于第一凸块72，并且第二凹部74示出为大于第二凸块76，这可以允许在空动连接器28中的空动。
无论它们的相应位置如何，第二凹部74和第二凸块76都可以形成闭锁组件80，闭锁组件80将转子22联接到形成第二端部连接器14的活塞54。闭锁组件80可包括定心(centering)装置，用于使第二凸块76在第二凹部74内居中。作为非限制性示例，定心装置可包括形成第二凹部74的底部84的凹表面82和诸如弹簧78的偏压元件。作为非限制性示例，凹表面82可包括非弓形表面，例如如图所示的两个收敛的线性表面，或者可包括曲面。在第二凸块76的端部上可包括摩擦减小元件86，以允许第二凸块76在凹表面82上更容易地移动。这样的摩擦减小元件86可以是有助于减小摩擦的任何合适的元件，作为非限制性示例包括形成于第二凸块76的端部上的球或柱体。凹表面82上的渐变斜度和摩擦减小元件86均可降低在第二凸块76和凹表面82之间的摩擦并允许弹簧78的闭锁弹簧力最小化。
首先，将结合处于锁定和收起位置的促动器10来描述操作。在该位置中，键48位于键槽50中，并且促动器10不可以移动，即使将非常高的外部张力或压缩载荷施加到第二端部连接器14的远端36。在促动器10的操作期间，空动连接器28可以将螺母组件18旋转地联接到旋转锁20，使得驱动螺杆16的旋转导致螺母组件18和转子22的初始旋转，以便在螺母组件18响应于驱动螺杆16的继续旋转而沿驱动螺杆16轴向移动之前在伸展位置和回缩位置之间移动键组件24。以这种方式，在将驱动力施加到螺母组件18之前优先对促动器10解锁。为了使活塞54前进，活塞54有必要变得相对于可旋转的驱动螺杆16旋转地固定。
当希望解锁和部署促动器10时，可以激励马达组件46，并且可以将驱动扭矩施加到可旋转的驱动螺杆16。可旋转的驱动螺杆16可接合螺母组件18并如箭头88所示旋转螺母组件18。螺母组件18上的第一凹部70被移动并接合第一凸块72，第一凸块72从转子22延伸并固定到转子22。这继而引起转子22如箭头90所示地旋转，并且转子22克服闭锁组件80的定心扭矩，并且因此使第二凸块76如箭头92所示地沿凹表面82在第二凹部74内移动。这又可以使弹簧78被压缩。当转子22克服闭锁组件80的定心扭矩并旋转时，转子22的凹部60与键48对齐，使得轴承64可以被接纳在凹部60中，以便键48如箭头94所示地朝图3中所示的解锁位置径向向内移动。
当旋转锁20已移动至解锁位置时，空动行程中止，使得一旦开始进行空动并且螺母组件18开始平移活塞54，旋转锁20就变得固定。因此，键48通过在空动行程期间转子22的旋转而从壳体52脱开，并且在促动器平移期间随活塞54一起行进。更具体而言，一旦键已回缩，就将所有输入扭矩施加到可旋转驱动螺杆16，该扭矩向前驱动螺母组件18和活塞54以伸展活塞54和附连到可移动构件的孔眼34。偏压元件68可防止键48在活塞54被伸展时由于重力而向外移置。备选地，壳体52的内径可以在平移期间将键48保持在解锁位置。图4示出了处于这样的解锁和部分伸展状态的促动器10。
在活塞54的平移完成时，键48与壳体52中的键槽53对齐。当马达组件46停止时，朝锁定位置偏压的弹簧加载的闭锁组件80用来朝锁定位置往回旋转旋转锁20。更具体而言，当旋转输入不再施加到可旋转的驱动螺杆16时，弹簧78可充当偏压元件并可抵靠凹表面82推压第二凸块76，使得偏压力实现转子22的旋转，以使第二凸块76在凹表面82的底部84中居中。这实现转子22相比于活塞54的移动，轴承移动到凹部60以外，并且键48再次被向外挤压，直到它们与促动器10的壳体52中的键槽50接合。图5示出了处于这样的锁定和伸展状态的促动器10。
当希望解锁并在相反方向上平移促动器10时，颠倒从马达组件46到可旋转驱动螺杆16的输入驱动扭矩的方向。由于转子22上的凹部60是对称的，解锁过程在相反方向上实现，并且空动连接器28使促动器10解锁并以相反方式回缩。一旦马达组件46停止时，朝锁定位置偏压的弹簧加载的闭锁组件80用来朝锁定位置往回旋转旋转锁20。
上述实施例提供了包括自锁定和解锁组件的多种有益效果，这些有益效果排除了对用于在正常操作期间解锁或再锁定促动器的单独的机械或电气命令或装置的需求。相比需要单独的命令以解锁锁定元件的常规锁定促动器，这减小了促动器组件的重量并降低了长度和直径两者的包封要求。重量的减小和尺寸的减小都可提供操作上的优点。上述实施例保持公认的稳健性和可靠性，并且可能够锁定在不止一个位置中，这也可以最少化促动器组件所需的部件。
该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1. 一种自动锁定促动器，包括：
第一端部连接器；
可旋转的驱动螺杆，其可操作地联接到所述第一端部连接器；
螺母组件，其可螺纹连接地安装在所述驱动螺杆上；
第二端部连接器，其可操作地联接到所述螺母组件；
旋转锁，其包括转子和至少一个键组件，所述至少一个键组件响应于所述转子的旋转而在伸展位置和回缩位置之间移动；
键槽组件，其具有用于接纳在所述伸展位置中的至少一个键组件的至少一个键槽；以及
空动连接器，其将所述螺母组件旋转地联接到所述旋转锁，使得所述驱动螺杆的旋转导致所述螺母组件和转子的初始旋转，以便在所述螺母组件响应于所述驱动螺杆的继续旋转而沿所述驱动螺杆轴向移动之前在所述伸展位置和回缩位置之间移动所述键组件。
2. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述空动连接器包括第一凹部和第一凸块，所述第一凹部在所述螺母组件和所述转子中的一个上，所述第一凸块从所述螺母组件和所述转子中的另一个伸出并进入所述第一凹部中，其中，所述第一凹部大于所述第一凸块。
3. 根据权利要求2所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述空动连接器还包括第二凹部和第二凸块，所述第二凹部在所述转子和所述第二端部连接器中的一个上，所述第二凸块从所述转子和所述第二端部连接器中的另一个伸出并进入所述第二凹部，其中，所述第二凹部大于所述第二凸块。
4. 根据权利要求3所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述第一凹部和第二凹部由凹槽形成。
5. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述空动连接器包括将所述转子联接到所述第二端部连接器的闭锁组件。
6. 根据权利要求5所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述闭锁组件包括凹部和凸块，所述凹部在所述转子和所述第二端部连接器中的一个上，所述凸块从所述转子和所述第二端部连接器中的另一个伸出并进入所述凹部中，其中，所述凹部大于所述凸块。
7. 根据权利要求6所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述闭锁组件包括用于使所述凸块在所述凹部内居中的定心装置。
8. 根据权利要求7所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述定心装置包括形成所述凹部的底部的凹表面和偏压元件，所述偏压元件抵靠所述凹表面推压所述凸块，使得偏压力实现所述转子的旋转以使所述凸块在所述凹表面中居中。
9. 根据权利要求5所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述转子还包括在所述转子的周边边缘中的凹部，并且在所述转子和所述第二端部连接器的相对旋转之后，所述键组件可以被接纳到所述凹部中。
10. 根据权利要求9所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述键组件还包括邻接所述转子的周边边缘的轴承。
11. 根据权利要求9所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述第二端部连接器包括通道，并且所述键组件包括可滑动地接纳在所述通道内的键。
12. 根据权利要求11所述的自动锁定促动器，其特征在于，还包括联接到所述第一连接器的壳体和可滑动地接纳在所述壳体内的活塞，其中，所述壳体形成所述键槽组件，且所述至少一个键槽位于所述壳体的内表面上，并且所述活塞形成所述第二端部连接器。
13. 根据权利要求12所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述至少一个键槽包括在所述活塞的第一行程极限处的第一键槽和在所述活塞的第二行程极限处的第二键槽。
14. 根据权利要求13所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述活塞包括限定中空内部的头部，所述转子被接纳在所述中空内部中，并且所述通道径向延伸通过所述头部。
15. 根据权利要求14所述的自动锁定促动器，其特征在于，还包括联接到所述第一连接器且旋转所述驱动螺杆的马达组件。
16. 根据权利要求15所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述驱动螺杆为滚珠丝杠，并且所述螺母为滚珠螺母。
17. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述转子还包括在所述转子的周边边缘中的凹部，并且在所述转子和所述第二端部连接器的相对旋转之后，所述键组件可以被接纳到所述凹部中。
18. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，还包括联接到所述第一连接器的壳体和可滑动地接纳在所述壳体内的活塞，其中，所述壳体形成所述键槽组件，且所述至少一个键槽位于所述壳体的内表面上，并且所述活塞形成所述第二端部连接器。
19. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，还包括联接到所述第一连接器且旋转所述驱动螺杆的马达组件。
20. 根据权利要求1所述的自动锁定促动器，其特征在于，所述驱动螺杆为滚珠丝杠，并且所述螺母为滚珠螺母。
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