CN104354854A - 一种多功能起落架撑杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能起落架撑杆装置。所述撑杆装置包括作动筒组件、功能控制阀组件；所述作动筒组件包括筒体，活塞和活塞杆；在活塞左端面上装有下位锁弹性卡爪，在活塞左侧设有游动活塞，所述游动活塞上设有卡槽，该卡槽可与所述下位锁弹性卡爪配合卡锁形成下位锁机构；在活塞右侧设有装在筒体上的上位锁弹性卡爪，所述活塞内固定有止动衬套，所述活塞杆内装有小游动活塞，在小游动活塞左端与活塞杆之间设有弹性元件，所述止动衬套、小游动活塞与所述上位锁弹性卡爪配合卡锁形成上位锁机构。本发明方便了起落架的结构空间布局，减轻了起落架总体结构重量，解决了现有结构功能集成不足、工作寿命短、可靠性不高、收放效率低等问题。

Description

一种多功能起落架撑杆装置

技术领域

本发明涉及一种多功能起落架撑杆装置，属于飞机起落架系统领域，可应用于中小型飞机起落架或无人机起落架系统。

背景技术

可收放飞机起落架一般由支柱、机轮、撑杆机构、收放驱动机构、上位锁等功能单元及相关连接件组成。对于中小型飞机起落架而言，由于具有承载能力要求低，结构空间小，重量限制严格等特点，将起落架的撑杆机构、收放驱动机构、上下位置锁定机构及一些控制功能进行集成设计已是一种发展趋势。目前国内外这种集成设计的结构形式虽然已有应用，但存在着许多不足之处，如由于设计结构落后，部分功能不能集成，或存在工作寿命短、可靠性不高、收放效率低等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种多功能起落架撑杆装置，该撑杆装置可实现中小型飞机起落架的支撑、上下位锁定、收放驱动的多功能新型装置，同时满足其长寿命、高工作效率、高可靠性和低重量系数的设计需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多功能起落架撑杆装置，包括用于连接在飞机机体和起落架支柱之间的作动筒组件，装在作动筒组件上的功能控制阀组件；其结构特点是：

所述作动筒组件包括筒体，装在筒体内的活塞和与活塞固定相连的活塞杆；在活塞左端面上装有下位锁弹性卡爪，在活塞左侧设有套装在活塞杆上可沿着活塞杆的轴线往复移动的游动活塞，所述游动活塞上开有卡槽，该卡槽可与所述下位锁弹性卡爪配合卡锁形成下位锁机构；

在活塞右侧设有装在筒体上的上位锁弹性卡爪，所述活塞具有中心通孔，该活塞的中心通孔内固定有止动衬套，所述活塞杆至少右端具有中心孔，该活塞杆的中心孔内装有在中心孔内可沿着活塞杆的轴线往复移动的小游动活塞，在小游动活塞左端与活塞杆之间设有弹性元件，所述止动衬套在小游动活塞移动至右止点时位于小游动活塞环向外侧而形成卡槽，该卡槽可与所述上位锁弹性卡爪配合卡锁形成上位锁机构；

所述筒体内壁、活塞左端面、活塞杆、下位锁弹性卡爪和游动活塞右端面之间形成有杆腔，所述筒体右部、上位锁弹性卡爪、活塞右端面、小游动活塞和止动衬套之间形成无杆腔；

所述功能控制阀组件通过油管与所述有杆腔和无杆腔相连，并控制油路向所述有杆腔内充入液压油使活塞杆缩回筒体而由上位锁机构卡锁固定，或向无杆腔内充入液压油使活塞杆伸出筒体而由下位锁机构卡锁固定。

由此，如图2—5所示，当有杆腔内充入的液压油驱动活塞右移时，活塞带动活塞杆收回，直到上位锁弹性卡爪卡入所述止动衬套与小游动活塞之间的卡槽内形成上位锁机构，实现机械锁固；当无杆腔内充入的液压油驱动活塞左移时，活塞带动活塞杆伸出，直到下位锁弹性卡爪卡入所述游动活塞的卡槽内形成下位锁机构，实现液压与机械双重锁固。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

所述功能控制阀组件包括阀体，该阀体内自左向右设有梭形活门、液控活塞和单向活门；所述梭形活门与阀体左端内壁之间设有弹性元件；所述梭形活门右移时与阀体左部之间形成第一阀腔，所述单向活门右移时与阀体内壁、液控活塞左端面之间形成第二阀腔，所述单向活门右移时与阀体内壁、液控活塞右端面之间形成第三阀腔，所述单向活门右移时与阀体右部之间形成第四阀腔；所述有杆腔通过第一导管与第一阀腔连通，所述无杆腔通过第二导管与第四阀腔连通；所述第一阀腔和第二阀腔均可与连通液压系统的第三导管连通，所述第二阀腔与连通液压系统的第四导管连通。

进一步地，所述第三导管和第四导管通过一十字油路接头的相应油路与液压系统连通，该十字油路接头与一控制第三导管和第四导管出油或回油的电磁阀相连，由此，通过电磁阀控制不同的导管出油或回油，达到使活塞杆伸出或缩回的目的。

进一步地，所述游动活塞左端面与作动筒组件的筒体左端内壁之间设有弹性元件，优选为套装在活塞杆上的弹簧。

所述单向活门右侧设有位于阀体内的缓冲活塞，在缓冲活塞右端面与阀体右端内壁之间设有弹性元件；所述缓冲活塞左端面与单向活门右端面、阀体之间形成所述第四阀腔；所述缓冲活塞右端的弹性元件的弹力小于所述小游动活塞左端弹性元件的弹力，由此，无杆腔内油压分别推动缓冲活塞右端的弹性元件和小游动活塞左端弹性元件，当油压较高时，液压油首先从缓冲活塞移动而释放无杆腔内的油压。

为了保证安全，所述单向活门内设有防止第四阀腔内油压过高的安全活门，该安全活门与液控活塞右端面之间设有弹性元件，换句话说，在第三阀腔和第四阀腔之间设有安全活门，该安全活门当第四阀腔内油压过高时打开而将液压油卸入第三阀腔内，所述弹性元件优选为弹簧。由此，当第四阀腔内的油压高于安全活门与液控活塞之间的弹性元件的弹力时，安全活门打开，油压释放至第三阀腔内。

进一步地，所述筒体上装有传感器和位于传感器一侧的感应板，在所述无杆腔内设有调整传感器与感应板间隙的感应板位置调整机构。更进一步地，所述感应板调整机构包括通过连接臂与所述感应板固定相连转轴，固定安装装在转轴上的拨销，装在上位锁弹性卡爪右侧的可沿着筒体轴线方向左右移动的滑套，以及装在滑套与筒体右端之间的回位弹性元件；所述滑套具有容纳拨销下端的空间，使滑套左右移动时带动拨销转动。由此，拨销随着滑套左右移动而转动，从而带动感应板靠近或远离所述传感器，达到实现控制油路的目的。

所述活塞杆的外伸端固定有与所述起落架支柱相连的耳环接头，所述筒体的右端装有与飞机机体相连的耳环螺栓。

藉由上述结构，本发明利用一种行程两端带卡爪机械锁的液压作动筒，一种作动筒内锁闭锁到位状态的检测机构，一种可控制作动筒功能状态的液压阀，一种可承载的十字油路接头，通过结构协调和功能融合，集成了一种多功能的飞机起落架撑杆装置，达到了发明的目的。

本发明作为撑杆机构，在起落架放下状态，可通过机械锁和液压锁同时锁定起落架，使起落架可靠保持在需要的位置状态，同时承受作用在起落架上的部分地面载荷；本发明作为驱动机构，可在液压力作用下完成起落架的收起和放下动作（作动筒伸长时，起落架放下）；在起落架放下过程中，可通过功能控制阀自动将液压油路转换为差动连接油路，实现起落架的快速放下，节省飞机系统的液压能源，同时可保证在作动筒内部密封失效的情况下，利用作动筒差动工作的特点，使作动筒活塞杆仍可伸出放下起落架；在起落架收上状态，可通过机械锁将起落架锁定在收上位置，并对起落架的锁定到位状态进行检测；与机体连接端采用带油路的十字接头结构形式，即可满足撑杆机构承力要求和收放运动自由度要求，又可在无导管状态下保证液压油的传输。由于作动筒无杆腔内同时设置了液压锁和机械锁，在起落架收起锁定状态，被液压锁封闭的液压油可能会因油液热膨胀或脉冲作用引起机械锁的意外开锁，而安装在功能控制阀上的缓冲器，可以吸收油液热膨胀或脉冲作用产生的能量，确保上位锁工作可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过功能融合和结构协调设计，集成了一种多功能的飞机起落架撑杆装置，实现了起落架支撑、上下位锁定、收放驱动等功能需求的协调统一，解决了现有同类型设计结构功能集成不足、可靠性不高、收放效率低等问题。

本发明已应用到某型无人机起落架系统中。

 

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明作为起落架撑杆机构使用时的工作原理及结构简图；

图3是本发明收起落架时的工作原理及结构简图；

图4是本发明锁定起落架在收上位置时的工作原理及结构简图；

图5是本发明放起落架时的工作原理及结构简图。

在图中：

1-耳环接头；2-第一导管；5-第二导管；3-第四导管；4-第三导管；6-传感器；7-感应板；8-转轴； 9-上端盖；10-弯管接头；11-万向接头；12-直管接头；13-螺栓；14-耳环螺栓；15-螺钉；16-下位锁弹性卡爪；17-单向活门；18-安全活门；19-缓冲活塞； 20-活塞杆；21-活塞；22-梭形活门；23-液控活塞；24-小游动活塞；25-上位锁弹性卡爪；26-滑套；27-拨销；28-弹簧；29-回位弹簧；30-游动活塞；31-止动衬套；A、B、C、D、E、F、G、H、K、M-管嘴； 100-作动筒组件；  200-功能控制阀组件； 300-十字油路接头； 101-有杆腔；  102-无杆腔；  201-第一阀腔； 202-第二阀腔； 203-第三阀腔； 204-第四阀腔。  

具体实施方式

一种多功能起落架撑杆装置，如图1所示，所述撑杆装置由作动筒组件、功能控制阀组件、十字油路接头组件、液压导管及相关连接件组成。

所述撑杆装置的功能控制阀组件通过4个螺钉15连接在作动筒组件上，由弯管接头10、万向接头11、直管接头12、螺栓13、耳环螺栓14组成的十字油路接头组件，安装在作动筒组件的上端盖9上。作动筒组件与功能控制阀组件的液压油路，通过钢导管2、3、4、5连接。

所述撑杆装置使用时，耳环接头1与起落架支柱连接，耳环螺栓14与飞机机体连接。作动筒活塞杆全伸长状态与起落架支柱放下位置状态相对应，作动筒活塞杆全收回状态与起落架支柱收起位置状态相对应。所述撑杆装置的十字油路接头组件，在满足撑杆装置的承载要求和收放运动自由度要求的同时，保证了管嘴A和C，B和D在无导管状态下油液的传输。

所述撑杆装置作为起落架撑杆机构使用时，工作原理及简要结构如图2所示。作动筒活塞杆20处于全伸长状态，下位机械锁闭锁。活塞21限制活塞杆向外侧移动，下位锁弹性卡爪16限制活塞杆向内侧移动。此时电磁阀不再给撑杆装置供给液压油，作动筒无杆腔的液压油被单向活门17自行锁闭，锁闭的液压油可限制活塞杆向内侧移动。此时机械锁和液压锁可同时限制活塞杆的移动，提高了该装置作为起落架撑杆机构使用时的可靠性。若油温升高，锁闭的液压油因热膨胀超出设定压力时，安全活门18打开释压，保护系统安全。

所述撑杆装置收起落架时，工作原理如图3所示。液压油从管嘴A到C，再从管嘴E进入到功能控制阀，推动梭形活门22克服弹簧力移动到限动位置，此时液压油从管嘴F进入作动筒有杆一腔，推动游动活塞30克服弹簧力左移到极限位置，不再对下位锁弹性卡爪的收缩产生约束，作动筒下位机械锁随即处于打开状态；同时进入到功能控制阀的压力油推动液控活塞23向右移动，打开单向活门17，作动筒无杆腔回油路打开，作动筒活塞杆即可收回，收起起落架，作动筒无杆腔回油从管嘴G到H经管嘴K、D、B流回系统。 

所述撑杆装置锁定起落架在收上位置时，工作原理如图4所示。此时电磁阀不再给撑杆装置供给液压油，作动筒活塞杆收回，上位机械锁闭锁。活塞21限制活塞杆向内侧移动，上位锁弹性卡爪25的收缩被小游动活塞24的N面限制，因此不能从止动衬套31内脱出，限制了活塞杆向外侧的移动。这样起落架就被锁定在收上位置。由于上位锁仅承受起落架的重力载荷，承载较小，因此上位锁机构所需的几何尺寸较小。方案中采用了将上位锁机构设置在活塞头内部的结构形式，可节省作动筒的死结构尺寸，减轻重量。

作动筒上位锁闭锁到位状态的检测原理如图4所示。当上位锁闭合时，小游动活塞24在弹簧28弹力作用下克服回位弹簧29的弹力，推动滑套26向右移动。滑套带动拨销27移动促使转轴8逆时针旋转，转轴带动感应板7（见图1）转动并接近传感器6到一定位置后，传感器输出上位锁闭合到位信号。上位锁开锁时，小游动活塞24在液压力作用下左移，滑套26在回位弹簧29作用下带动转轴8顺时针旋转，转轴带动感应板远离传感器到一定位置后，上位锁闭合信号断开。

如图4所示，在起落架收起锁定状态，作动筒无杆腔的液压油被单向活门17锁闭，被锁闭的油液可能会因热膨胀作用引起油压升高，导致小游动活塞24左移，造成上位锁非正常开锁或上位锁闭合信号非正常断开。因此，在功能控制阀中设置有缓冲活塞19。缓冲活塞19的移动压力比小游动活塞24的移动压力小，这样缓冲活塞就会吸收油液热膨胀的能量，从而防止上位锁非正常开锁。

所述撑杆装置放起落架时，工作原理如图5所示。液压油从管嘴B到D再从管嘴K进入到功能控制阀，打开单向活门17，液压油经管嘴H从G进入作动筒无杆腔，推动小游动活塞24克服弹簧力左移到极限位置，不再对上位锁弹性卡爪的收缩产生约束，作动筒上位锁随即打开，活塞杆开始伸出放起落架。同时作动筒有杆腔回油从管嘴M流出经F到K与系统压力油一起进入作动筒无杆腔，形成了作动筒的差动补偿油路。此时液压油的作用面积仅为作动筒活塞杆的面积，因此可实现起落架的快速放下，节省飞机系统的液压能源。同时，对于差动工作的作动筒，即使活塞密封失效，也能使作动筒活塞杆伸出放下起落架，从而提高了起落架放下的工作可靠性。 

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1. 一种多功能起落架撑杆装置，包括用于连接在飞机机体和起落架支柱之间的作动筒组件（100），装在作动筒组件（100）上的功能控制阀组件（200）；其特征在于：

所述作动筒组件（100）包括筒体，装在筒体内的活塞（21）和与活塞（21）固定相连的活塞杆（20）；在活塞（21）左端面上装有下位锁弹性卡爪（16），在活塞（21）左侧设有套装在活塞杆（21）上可沿着活塞杆（21）的轴线往复移动的游动活塞（30），所述游动活塞（30）上开有卡槽，该卡槽可与所述下位锁弹性卡爪（16）配合卡锁形成下位锁机构；

在活塞（21）右侧设有装在筒体上的上位锁弹性卡爪（25），所述活塞（21）具有中心通孔，该活塞（21）的中心通孔内固定有止动衬套（31），所述活塞杆（20）至少右端具有中心孔，该活塞杆（20）的中心孔内装有在中心孔内可沿着活塞杆（21）的轴线往复移动的小游动活塞（24），在小游动活塞（24）左端与活塞杆（20）之间设有弹性元件，所述止动衬套（31）在小游动活塞（24）移动至右止点时位于小游动活塞（24）环向外侧而形成卡槽，该卡槽可与所述上位锁弹性卡爪（25）配合卡锁形成上位锁机构；

所述筒体内壁、活塞（21）左端面、活塞杆（20）、下位锁弹性卡爪（16）和游动活塞（30）右端面之间形成有杆腔（101），所述筒体右部、上位锁弹性卡爪（25）、活塞（21）右端面、小游动活塞（24）和止动衬套（31）之间形成无杆腔（102）；

所述功能控制阀组件（200）通过相应的油管与所述有杆腔（101）和无杆腔（102）相连，并控制油路向所述有杆腔（101）内充入液压油使活塞杆（20）缩回筒体而由上位锁机构卡锁固定，或向无杆腔（102）内充入液压油使活塞杆伸出（20）筒体而由下位锁机构卡锁固定。

2. 根据权利要求1所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述功能控制阀组件（200）包括阀体，该阀体内自左向右设有梭形活门（22）、液控活塞（23）和单向活门（17）；所述梭形活门（22）与阀体左端内壁之间设有弹性元件；

所述梭形活门（22）右移时与阀体左部之间形成第一阀腔（201），所述单向活门（17）右移时与阀体内壁、液控活塞（23）左端面之间形成第二阀腔（202），所述单向活门（17）右移时与阀体内壁、液控活塞（23）右端面之间形成第三阀腔（203），所述单向活门（17）右移时与阀体右部之间形成第四阀腔（204）；

所述有杆腔（101）通过第一导管（2）与第一阀腔（201）连通，所述无杆腔（102）通过第二导管（5）与第四阀腔（204）连通；所述第一阀腔（201）和第二阀腔（202）均可与连通液压系统的第三导管（4）连通，所述第二阀腔（202）与连通液压系统的第四导管（3）连通。

3. 根据权利要求2所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述第三导管（4）和第四导管（3）通过一十字油路接头（300）的相应油路与液压系统连通，该十字油路接头（300）与一控制第三导管（4）和第四导管（3）出油或回油的电磁阀相连。

4. 根据权利要求1所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述游动活塞（30）左端面与作动筒组件（100）的筒体左端内壁之间设有弹性元件。

5. 根据权利要求2所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述单向活门（17）右侧设有位于阀体内的缓冲活塞（19），在缓冲活塞（19）右端面与阀体右端内壁之间设有弹性元件；所述缓冲活塞（19）左端面与单向活门（17）右端面、阀体之间形成所述第四阀腔（204）；所述缓冲活塞（19）右端的弹性元件的弹力小于所述小游动活塞（24）左端弹性元件的弹力。

6. 根据权利要求2所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述单向活门（17）内设有防止第四阀腔（204）内油压过高的安全活门（18），该安全活门（18）与液控活塞（23）右端面之间设有弹性元件。

7. 根据权利要求1所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述筒体上装有传感器（6）和位于传感器一侧的感应板（7），在所述无杆腔（102）内设有调整传感器（6）与感应板（7）间隙的感应板位置调整机构。

8. 根据权利要求7所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述感应板调整机构包括通过连接臂与所述感应板固定相连转轴，固定安装装在转轴上的拨销（27），装在上位锁弹性卡爪（25）右侧的可沿着筒体轴线方向左右移动的滑套（26），以及装在滑套（26）与筒体右端之间的回位弹性元件；所述滑套（26）具有容纳拨销（27）下端的空间，使滑套（26）左右移动时带动拨销（27）转动。

9. 根据权利要求1-8之一所述的多功能起落架撑杆装置，其特征在于，所述活塞杆（20）的外伸端固定有与所述起落架支柱相连的耳环接头（1），所述筒体的右端装有与飞机机体相连的耳环螺栓（14）。