CN104653672A - 用于交通工具制动器的机电致动器和包括这种致动器的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于交通工具制动器的机电致动器，包括本体(4)，其中布置有电动机(5)和螺纹柱塞，该螺纹柱塞经由螺旋连接件与由电动机(5)驱动转动的螺母(8)协配。根据本发明，螺母(8)安装成在静止位置与工作位置之间在致动器的本体(4)内轴向移动，螺母(8)被弹性装置朝向静止位置后推，当施加制动力时螺母抵抗弹性装置朝向工作位置移位，致动器还包括用于探测螺母的轴向移位的装置。

Description

用于交通工具制动器的机电致动器和包括这种致动器的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于交通工具制动器的机电致动器和包括这种致动器的制动系统。
背景技术
飞机轮的制动器的机电致动器传统上包括柱塞，该柱塞设有滑移件和适于将面向制动器的摩擦件(例如一叠碳盘)的柱塞移位的电动机，从而在轮子上施加趋于使飞机减速的制动扭矩。
这些致动器是电动驱动的并由外部控制装置控制，外部控制装置接收制动设定点并确定施加到摩擦件的制动力。
对于飞机的安全来说关键的是一方面确保受控的制动力被正确地施加，而另一方面确保制动力不是以不当时机的方式施加。
制动设定点、电源和电动机的控制显然被监控，但还必需确保致动器的实际行为确实对应于预期行为。
为了监控致动器的实际行为，能够执行第一方法，第一方法在于通过检测由致动器的电动机消耗的电流的变化而探测制动力的施加。该第一方法具有制动力未及时探测的显著风险。还能够执行第二方法，第二方法在于将力传感器直接包含在致动器内。该第二方法具有一些缺点：成本、对环境敏感等。
发明内容
本发明的目的是机电致动器，其设有用于探测制动力实际施加与否的装置，且不存在上述缺点，以及包括这种致动器的制动系统。
为了实现该目的，提出一种用于交通工具制动器的电动致动器，其包括本体，该本体内布置有电动机和通过从致动器的本体突出而安装成沿滑动轴线滑动的柱塞，从而将制动力选择性地施加到制动器的摩擦件，柱塞带螺纹并经由螺旋连接件与由电动机驱动转动的螺母协配。根据本发明，螺母安装成在静止位置与工作位置之间在致动器的本体内轴向移动，螺母被弹性装置朝向静止位置后推，当施加制动力时螺母抵抗弹性装置朝向工作位置移位，致动器还包括用于探测螺母的轴向移位的装置。
因此，通过探测螺母的轴向移位，探测机电致动器实际施加制动力与否。有简单且非常可靠的用于探测轴向移位的装置，其使得一方面能够产生通过使用廉价方案产生制动力的探测，而另一方面大大降低未及时探测的风险。
此外，提出一种交通工具的制动系统，其包括装备有制动器的至少一个轮子，该制动器设有前述机电致动器。制动系统包括连接到致动器的控制装置和连接到接触件的电测量装置，电测量装置适于探测致动器实际施加制动力与否。
附图说明
考虑参照附图给出的以下说明将更好地理解本发明，附图中：
-图1是本发明的机电致动器的剖视示意图；
-图2是关注探测装置的图1的致动器的详图，致动器的螺母处于静止位置；
-图3是图1的致动器的详图，螺母处于工作位置；
-图4是沿图1的线A-A的剖视图，示出本发明致动器的六个接触件位于致动器的承载板的周界处；
-图5a和5b是其中当施加制动力时本发明的致动器的接触件以额定运行模式连接的第一和第二测量电路的电路示意图；
-图5c和5d是类似于图5a和5b的附图，示出当不施加制动力时处于额定运行模式的第一和第二测量回路；
-图6a和6b表示当不施加制动力时第二测量回路的两个接触件的保持弹簧失效的情况下的第一和第二测量回路；
-图6c和6d是类似于图6a和6b的附图，示出当不施加制动力时发生在第一测量回路上开路情况下的第一和第二测量回路。
具体实施方式
参见图1，本发明的机电致动器1这里意图将制动力选择性地施加到飞机轮子制动器的各摩擦件、这里是一叠碳盘2。该致动器1安装在制动器的致动器保持件3上并借助于图1中未示出的固定装置固定到致动器保持件3。
本发明的机电致动器1包括本体4，本体4中布置有电动机5和设有滑移件7的柱塞6。柱塞6带螺纹并经由螺旋连接件与螺母8协配，螺母8经由减速齿轮装置9和刚性地固定到螺母8的带齿轮11由电动机5驱动转动。带齿轮11在本体4的平行于带齿轮11的第一内表面13与也平行于带齿轮11的第二内表面14之间延伸到致动器1的本体4的空腔12内，且其中形成有开口16，露出面向该叠盘2。
电动机5的轴18的转动因此引起柱塞6在致动器1的本体4内部的空腔12内沿滑动轴线X滑动，柱塞6穿过开口16从致动器1的本体4突出，以将制动力施加到该叠盘2。图1中不可见的防转动装置防止柱塞6绕滑动轴线X的任何转动。这些都是已知的并仅进行回想以给出本发明的上下文。
螺母8这里安装成在图2中可见的静止位置与图3中可见的工作位置之间在致动器1的本体4内轴向运动，其中带齿轮11被带动朝向本体4的第一内表面13。
该静止位置对应于不施加制动力的状态。就其本身而言，工作位置对应于施加制动力的状态。
螺母8因此在施加制动力时轴向移位。该轴向移位由制动时叠盘2产生的反作用力造成，该反作用力趋于抵抗制动力。该反作用力由叠盘2施加到致动器1的柱塞6的滑移件7上，并然后沿着图1中粗箭头F表示的力路径相继传递到柱塞6本身、螺母8、带齿轮11、致动器1的本体4以及致动器保持件3。该反作用力趋于使螺母8和带齿轮11轴向移位，并使带齿轮8更靠近本体4的第一内表面13。
致动器1的本体4的空腔12还包括位于带齿轮11与本体4的第一内表面13之间大致环形形状的承载板20。
承载板20围绕螺母8延伸并轴向安装固定到螺母8，同时相对于螺母自由转动。承载板20经由推力滚珠轴承22抵靠带齿轮11承载。该推力滚珠轴承22包括固定到带齿轮11的转动环23和固定到承载板20的固定环24。
螺母8和带齿轮11的轴向移位产生承载板20的相同轴向移位，而螺母8和带齿轮11的转动经由转动环23由推力滚珠轴承22的滚珠吸收并且不传递到承载板20。就其本身而言，该反作用力从螺母8和带齿轮11经由转动环23、推力滚珠轴承22的滚珠和固定环24传递到布置在承载板20的周界处的临靠装置21。
当螺母8处于工作位置并经受轴向移位时，临靠装置21邻抵本体4的第一内表面13，并吸收所有的反作用力并将其传递到致动器1的本体4。
致动器1还包括弹性装置，该弹性装置趋于将承载板20远离本体4的第一内表面13移动且因此将螺母8朝向静止位置后推。这些弹性装置显然使其能够确保在完成施加制动力时使螺母8恢复到其静止位置。
这些弹性装置在致动器1的本体4与承载板20之间延伸，且这里包括具有两个端部的压缩弹簧27，一个端部固定到承载板20，而另一个固定到致动器1的本体4的第一内表面13。弹簧27这里校准成将预定校准力施加到承载板20上，该预定校准力趋于使承载板20远离第一内表面13移动。因此，当施加制动力时，压缩弹簧27首先吸收由承载板20传递的反作用力，直到该反作用力变得大于预定校准力。当反作用力大于预定校准力时，螺母8进入工作位置且临靠装置21临靠第一内表面13。
因此应理解，能够通过探测由于施加制动力造成的螺母8朝向其工作位置的轴向移位，以及因此承载板20的轴向位移而探测到施加制动力。
还应理解，通过探测承载板20的轴向位移并通过使用像先前所述布置的压缩弹簧，能够确定低于其就会探测不到制动力的最小制动力。所要探测的该最小制动力等于压缩弹簧27的预定校准力。
为了探测承载板20的轴向移位，承载板20设有至少一个接触件30，在该情况下是六个接触件30。
每个接触件30包括位于承载板20与第一内表面13之间、探测元件32与保持弹簧33之间的电卡31。
电卡31固定到机械临靠装置21和支承件35，支承件35又安装在承载板20上。探测元件32包括穿过电卡的本体和位于电卡31两侧上的平坦第一端36和平坦第二端37。平坦第一端36包括布置成当探测元件32处于对应于临靠装置21不与第一内表面13接触的状态的静止位置时闭合电卡31的回路的触点38。因此探测元件32的静止位置对应于螺母8的静止位置。
当螺母8进入工作位置时，探测元件32的平坦第二端37与致动器1的本体4的第一内表面13接触，这具有将平坦第一端36远离电卡31移动以及打开电卡31的回路的效果。
接触件30因此在这里用作在施加制动力时打开而在不施加制动力时闭合的开关。
保持弹簧33布置在电卡31与平坦第二端37之间，并施加趋于将平坦第二端37从电卡31后推并使平坦第一端36更靠近电卡31的压缩力。当机械临靠装置21不与第一内表面13接触时，探测装置32因此返回到其静止位置。
在诸如先前所述飞机的情况下，本发明还涉及交通工具的制动系统。该飞机包括装备有制动器的至少一个轮子，该制动器设有类似于先前所述本发明的致动器1的机电致动器。本发明的制动系统还包括图4中示意性示出的外部控制装置40，其显然用于探测机电致动器1是否实际施加了制动力。
为此，外部控制装置40包括电测量装置41，该电测量装置41经由图1中可见的致动器的电连接器45和电导线42连接到致动器1的六个接触件30的电卡。电测量装置41适于根据各接触件30的打开或关闭状态来进行电测量并且从这些电测量推导制动力实际上施加与否。
有利地，机电致动器的六个接触件30分布在三个接触件30的第一网络43中和三个接触件30的第二网络44中。
第一网络43和第二网络44的接触件30并联连接。每个接触件在图5a至6d中用开关表示。
控制装置40的测量装置41包括产生测量电流的电流源46、与每个接触件30串联安装的一系列电阻器47、连接到接触件30的第一网络43的第一测量电阻器48、以及连接到接触件30的第二网络44的第二测量电阻器49。该系列电阻器47都具有相同的电阻值。第一和第二测量电阻器48、49也具有相同的电阻值。接触件30、该系列电阻器47、第一和第二测量电阻器48、49和电流源46根据图5a至6d电连接，从而形成包括第一网络43的接触件30的第一测量电路50以及包括第二网络44的接触件30的第二测量电路51。
在额定操作中，参照图5a和5b，第一和第二网络43、44的接触件30在施加制动力时都打开。在第一测量电阻器48的端子处测得的电压V1和在第二电阻器49的端子处测得的电压V2则都大致为零。
类似地，在额定操作中，参照图5c和5d，第一和第二网络43、44的接触件30在不施加制动力时都闭合。在第一电阻器48和第二电阻器49的端子处测得的电压V1、V2则为非零且大致相同。
接触件30和测量装置41的该特定布置还使其能够探测和识别故障情况，这显然使其能够避免任何制动力未被及时探测到。
在涉及一个或多个接触件30的保持弹簧断裂的故障情况下，这些接触件30永久保持在打开状态。图6a和6b表示未施加制动力的状态，且其中第二网络44的两个接触件30的两个保持弹簧33故障。在第二测量电阻器49的端子处测得的第二电压V2不同于在第一测量电阻器48的端子处测得的第一电压V1，因为测量电流经过第二测量电路50的单个系列电阻器47而不是如第一测量电路50那样经过三个系列电阻器47。测量电压之间的该特定不相似性使其能够探测保持弹簧33断裂的故障。
在第一测量电路50中发生开路故障的情况下，揭示了例如断线，在第一测量电阻器48的端子处测得的第一电压V1为零，而在第二电阻器49的端子处测得的第二电压V2为非零。测得电压之间的该特定不相似性使其能够探测开路故障。
本发明并不限于刚刚描述的特定实施例，而是相反地涵盖落入权利要求书限定的本发明的范围内的任何变型。
尽管已经描述了承载板经由推力滚珠轴承承载抵靠带齿轮，但能够使用不同的邻靠件来代替推力滚珠轴承，例如推力辊子轴承或滚针推力轴承。

Claims (10)

1.一种用于交通工具制动器的机电致动器，包括本体(4)，所述本体(4)内布置有电动机(5)和柱塞(6)，所述柱塞(6)通过从所述致动器的所述本体(4)突出而安装成沿滑动轴线(X)滑动，从而将制动力选择性地施加到所述制动器的各摩擦件(2)，所述柱塞带螺纹并经由螺旋连接件与由所述电动机(5)驱动转动的螺母(8)协配，
其特征在于，所述螺母(8)安装成在静止位置与工作位置之间在所述致动器的所述本体(4)内轴向移动，所述螺母(8)被弹性装置朝向所述静止位置后推，当施加制动力时所述螺母抵抗所述弹性装置朝向所述工作位置移位，所述致动器还包括用于探测所述螺母的轴向移位的装置。
2.如权利要求1所述的机电致动器，其特征在于，所述弹性装置包括校准压缩弹簧(27)，所述校准压缩弹簧(27)在所述本体(4)与承载板(20)之间延伸，所述承载板(20)通过轴向固定到所述螺母(8)同时相对于所述螺母自由转动而围绕所述螺母延伸。
3.如权利要求2所述的机电致动器，其特征在于，所述承载板(20)经由邻靠件承载抵靠固定到所述螺母的带齿轮。
4.如权利要求3所述的机电致动器，其特征在于，所述邻靠件是推力滚珠轴承。
5.如权利要求2至4中任一项所述的机电致动器，其特征在于，所述探测装置包括至少一个接触件(30)，所述至少一个接触件(30)适于探测所述承载板(20)的轴向移位。
6.交通工具的制动系统，包括装备有制动器的至少一个轮子，所述制动器设有如权利要求5所述的机电致动器，所述制动系统还包括连接到所述致动器的控制装置(40)并包括连接到所述接触件的电测量装置(41)，所述电测量装置(41)适于探测所述致动器实际施加制动力与否。
7.如权利要求6所述的交通工具的制动系统，其特征在于，所述致动器包括多个接触件(30)，所述多个接触件(30)分布在并联连接的接触件(30)的第一网络(43)和并联连接的接触件(30)的第二网络(44)中。
8.如权利要求7所述的交通工具的制动系统，其特征在于，所述测量装置包括连接到接触件(30)的所述第一网络(43)的第一测量电阻器(48)和连接到接触件(30)的所述第二网络(44)的第二测量电阻器(49)。
9.如权利要求8所述的交通工具的制动系统，其特征在于，所述控制装置(40)适于在所述第一测量电阻器(48)与所述第二测量电阻器(49)的端子处由所述测量装置测得的电压不同时探测接触件的所述网络中一个上的故障。
10.如权利要求9所述的交通工具的制动系统，其特征在于，所述控制装置(40)适于在不施加制动力时探测所述网络之一上的开路故障或布置成将接触件(30)保持在闭合位置的保持弹簧(33)的故障。
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