CN104832033A - 开启和/或关闭飞行器门的机动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置，所述装置包括：电动机(4)，与门相联结的部件，以及驱动部件，所述驱动部件包括螺杆/螺母系统，所述系统具有通过电动机(4)旋转驱动的螺杆(12)，所述驱动部件适用于以连续的方式并且依顺序驱动与门相联结的部件按照预设方向移动，然后转动。

Description

开启和/或关闭飞行器门的机动装置
技术领域
本发明涉及一种开启和/或关闭飞行器门的机动装置。
背景技术
飞行器门，尤其是指乘客登机或离机时通过的门，以特定的方式开启或关闭。这种门的开启通常分三个阶段：首先解锁门。在第二阶段，接着抬高门用于随后沿预设路径自行脱离。最后，准确说开启的第三阶段是在其中门“枢转”的过程中预设的，或更确切地说，通过环形移动脱离入口。通过这种实施的反向过程来实施门的关闭。
文献EP-0 465 785描述了用于飞机门的运动学特性，其中所述门向外部枢转开启，以及通过机身结构中的枢轴返回关闭，以及随后被带到相对机身结构机械锁定的位置上。在所描述的门中，通过位置挡块或通过杠杆发生由机舱内部压力产生的力的传输，以及在枢转操作期间，使用门旁的端部和飞行器旁的端部的引导支撑的中介保持门。设置电动机以通过程序控制，用于关闭和锁定的枢转功能，以及用于反向功能，利用这些存储程序的调整执行不同功能。
在此要设置多个电动机，尽管该现有技术文献主张减小质量，这些电动机和相应机构的存在增加了控制系统的负担和复杂性。
文献WO-2012/110 569在其背景技术中简述了关于飞行器门的辅助开启系统的现有技术。其接下来提出的用于飞行器或航天器的门系统，包括门和用于开动门的致动器。致动器包括致动驱动机构，其相对飞行器或航天器移动门；检测装置，其确定门和/或致动器移动的信息；致动器控制单元，其基于移动信息控制致动器；以及致动器容置部，其环绕致动驱动机构和致动器控制单元。
在现有技术文献中描述的和在附图中解释的实施形式中，有关门的手动锁定和手动解锁是预设的。另外，确切说仅开启(和关闭)操作是机动的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种相对已有装置简化的开启和/或关闭飞行器门的机动装置，尤其是使用有限数量的电动机。
因此，根据本发明的装置尤其能够借助相同的电动机实施根据关于门的基本垂直方向的移动和环形移动。在此，适合设置相对快速的垂直移动而没有很粗暴的开启门。
有利地，根据本发明的装置能够将门保持在开启的位置，优选地在所有中间位置上。
为此本发明提供一种包括电动机的开启和/或关闭飞行器门的机动装置。
根据本发明，所述机动装置还包括：
-与门相联结的部件，以及
-驱动部件，所述驱动部件具有螺杆/螺母系统，所述系统具有通过电动机旋转驱动的螺杆，所述驱动部件适用于以连续的方式且依顺序驱动与门相联结的部件沿预设方向移动，然后转动。
本发明提供的解决方案还能够实施具有单一电动机的门的双移动。在此应该理解，电动机部件的电动机作用在相同的轴上。在航空领域的传统方式中，电子系统是复杂的。例如还可以在同一机壳中前后安装或叠瓦状安装具有不同绕组的两个电动机。
在根据本发明的机动装置中，与门相联结的部件具有例如枢转臂。
在优选的实施形式中，根据本发明的装置为关联于枢转臂的开启和/或关闭飞行器门的机动装置，包括电动机，其固定在支承部上且以能够驱动螺杆旋转的方式耦接于螺杆，螺杆/螺母系统的螺母，其与所述螺杆相配合，所述螺母驱动枢转臂移动。所述机动装置还包括：
-耦合系统，具有与螺杆联结的第一耦合件和辅助第一耦合件的第二耦合件，第二耦合件和第一耦合件在其中第一耦合件驱动第二耦合件的至少一个耦合位置和其中这两个耦合件相互独立的至少一个脱开位置之间相对移动，以及
-减速器，具有固定了第二耦合件的、称为输入轴的输入件和通过输入轴以减速比旋转驱动的、被称为输出环的输出件，输出环与枢转臂以能够驱动其旋转的方式链接。
在此，与减速器组合的耦合(或离合)系统是特别有利的。可使用相对较大的旋转速率，以实施门的解锁和提升阶段(当开启时)并保持螺杆增加的提升速度，以及获得降低的旋转速度，确切地说用于开启阶段，从而避免了门的粗暴开启，所有动作均在和用于开启门的通常时间相对应或更少的时间段内实施。
另外，所提供的运动学特征是可调节的并且适用于所有尺寸和重量等的飞行器的门。
为了便于操作和限制在所使用的电动机上的所需扭力，有利地是，在根据本发明的机动装置中使用的螺杆/螺母系统为具有滚动元件的螺杆/螺母系统，例如具有滚珠或滚轴的螺杆/螺母系统。还可由此尤其减小了组件的质量。
例如，可预见的耦合系统设置为爪式离合器。这种离合器优选地适用于本应用：其可靠、质量小和成本低。
为了获得有益的减速比，有利地是，减速器具有行星齿轮。在此还可考虑其他类型的减速器。然而，优选地用具有较高减速比(输入速率和输出速率的比率大于50)的系统。在此，优选实施形式设置为减速器包括具有齿的第一环、直径与第一环不同而齿的尺寸相同的同心第二环，第二环具有可变形的侧壁，且减速器还包括使第二环变形的变形感应元件，以在两个位置上，至少两个环的齿相啮合且通过齿不相啮合的位置相分隔，以保护在第二环的周围不会产生引起第二环相对第一环旋转的变形波形。这种减速器例如与在文献FR-1 146 998中描述的减速器一致。
为了提高根据本发明的装置的精确度，有利地是，本发明的装置还包括相对电动机支承件的固定结构以及在枢转臂和所述固定结构之间的引导部件。在优选实施方式中，这些引导部件具有凹槽和适用于在所述凹槽中滑动的销件。这与在固定结构或枢转臂上实施的凹槽不同。
为了限制在减速器中的作用力，根据本发明的装置，包括相对于电动机的支撑件的固定结构，其具有平行于螺杆/螺母系统的螺杆凹槽，由此销件能够在所述凹槽中滑动且固定在输出齿冠上。在所述臂枢转时，相反的作用力由此传送给固定结构而不传送给减速器。
为了能够实施系统锁定，有利地是，根据本发明的机动装置包括可离合锁定部件，其例如作用在螺杆/螺母系统的螺杆上又或作用在电动机的电机轴上。通过作用在电动机的电机轴上，获得实施锁定的最大减速比。而且，在优选实施方式中，所设置的用于锁定部件具有联结于电机轴的第一耦合盘、旋转锁定且与第一耦合盘面对面设置的第二耦合盘、弹性预紧部件以及线圈，弹性预紧部件作用在第二耦合盘上，以能够在第一耦合盘与第二耦合盘之间进行耦合，且线圈在供应电流时以与弹性预紧部件相反的方式作用在第二耦合盘上。在该实施方式中，如果发生切断电源，系统被锁定以及处于安全保护状态。
本发明还涉及飞行器门，其特征在于包括以上描述的机动装置。
附图说明
参考所附的示意性附图，通过接下来的描述，本发明的细节和优点将变得明显，其中：
图1为根据本发明的机动装置的实施方式的正视图，
图2为图1的机动装置的局部立体图，
图3为与图2不同且以放大比例的以一定角度看上去的立体细节图，示意性示出了在图1和2的机动装置中使用的引导部件放大示意图，
图4为与图3中所示的引导部件对应的说明性示意图，和
图5为使用在图1到3中所示的这种机动装置的锁定部件的纵向剖面详图。
具体实施方式
图1示出的机动装置用于实施未示出的飞行器门的开启和关闭。本领域技术人员在本文献的前述描述中可获知这种飞行器门。通过环形移动来开启和关闭所述门。飞行器门用于实施关闭在飞行器机身中的通道。为了释放该通道，希望门位于在机身中实施通道的旁边和机身的外部。
这种飞行器的开启分为三个不同阶段进行。在第一阶段或解锁阶段中，解锁门。在第二阶段或提升阶段时，提升门从而通常借助滑轮导轨根据确定的轨迹脱离。最后阶段或枢转阶段，确切说对应于门的开启。在该阶段中，门具有在大约110°到130°的环形移动。为了实施该移动，将门安装在枢转臂上。该枢转臂被枢转安装，一方面围绕基本垂直连接于飞行器机身的轴枢转，另一方面围绕基本垂直连接于门的轴枢转。该支撑门的枢转臂例如联结于引导连杆，以定义平行四边形以及将门引导于开启移动中。
在图1中示出了如上所述的对应于枢转臂的枢转臂2部分。该枢转臂2联结于如下所述的机动装置。
机动装置首先包括电动机4、螺杆/螺母系统和减速器6。电动机4被固定在联结于飞行器机身的支承件8上。该支承件8还支撑固定结构，在下面称为机壳10，机壳10尤其用于固定和保持机动装置。
电动机4可为所有类型的电动机。优选地为减速电机，包括具有电刷的电动机或无电刷的电动机或具有外转子的无电刷电动机等。在此，其包括机壳和横向电机轴5。因此电机轴5的两个端部是可进入的。电机轴5的端部可联结于形成减速电机组件的减速器。在航空业传统的方式中，这使电气系统具有双倍的安全性。未示出的第二电动机还耦接于电机轴5。该第二电动机在不同的机壳或整合在与电动机4相同的机壳中。
电动机4驱动螺杆/螺母系统的螺杆12，螺杆12直接安装在减速电机的输出端。接下来假设螺杆12沿垂直轴延伸以及电动机4在相对于螺杆12较低的位置上。
螺杆12由此保持在相对于电动机4(固定在其支承件8上)较低的位置上，通过由机壳10支撑的中间轴承14保持在中间位置上和通过应用于机壳10上的止挡块16保持在较高位置上。
在此，螺杆12用作枢转臂2的枢转轴。该枢转臂2还具有两个耳部18，在两个耳部18的内部分别设置有轴承，以相对枢转轴引导枢转臂2。下耳部18具有在其内部存在与螺杆12相配合的螺母的腔。安装该螺母以能够围绕螺杆12相对枢转臂2自由转动，而沿纵向方向(相对螺杆12)被禁固。例如通过两个球轴承的中介和在两个轴向止挡块之间将螺母安装在设置于下耳部18中的容置腔中。
还在图1中注意到，形成止挡盘20的第一耦合件具有固定在螺杆12上的环形件的形状，以与其一起被旋转驱动，而相对于螺杆12轴向位置保持固定、且在需要时可调节。如注意到的，该止挡盘具有的至少一个卡爪22向低处轴向延伸。有利地是，围绕螺杆12规律设置至少两个卡爪22。这种卡爪22还被称为“狼牙”。
该第一耦合件用于与图2所示的第二耦合件配合。接下来该第二耦合件称为移动盘24。移动盘24具有的整体形状与止挡盘20的相似，即为具有卡爪22的盘。然而在此卡爪22朝向高处定向，以能够与止挡盘20的卡爪22相配合。各个卡爪22具有沿螺杆12的旋转方向定向的右边缘和倒角边缘，以能够在两个耦合件之间渐进地耦合。
移动盘24本身也围绕螺杆12设置，但是不被其驱动。如以下将解释的，通过止挡盘20旋转驱动移动盘24。
移动盘24固定在减速器6上。减速器6可由在此适用的任意类型的减速器构成。由于堵塞以及扭力传送的原因，在此例如将选择类型为行星齿轮系的减速器，又或以Harmonic Drive商标销售的减速器类型(其功能原理描述于文献US-2 929 265或FR-1 146 998中)。
不论减速器6类型如何，假设其包括固定至移动盘24的输入轴。输入轴例如为围绕螺杆12安装的中空轴且在上端部表面上固定于(例如被拧紧)移动盘24。减速器6具有1/N的减速比且输入轴的旋转移动被传送到输出件，在此称为输出环26，其同样围绕螺杆12安装且其以至少为输入轴的N倍旋转速率旋转。
输出环26固定在内耳18上且因此在其转动时旋转驱动枢转臂2。为了限制在减速器6的内部机构上的作用力，销件28固定在输出环26的外围且向外部径向延伸。该销件28接合在位于构成机壳10的一部分的分支部30上的凹槽中。分支部30，如同在其上配置的凹槽，垂直延伸，也就是说，相对于螺杆12平行延伸。
在枢转臂2和机壳10之间即在臂和固定结构之间，相对于飞行器机身应用有引导件。为了应用该引导件，如在图3中更详细地所示，凸轮32固定在机壳10(图3中未示出)上并在枢转臂2的方向上延伸，以及引导件34固定在枢转臂2的表面上且与凸轮32面对面。在附图所示的实施方式中选择设置凸轮32，以使引导件34位于枢转臂2的两个耳部18之间。
引导件34具有形成圆弧状的垂直凹槽36和水平边缘38，用于引向凸轮32上的支撑物。
图5示出的锁定系统优选地设置在电动机4之下，而其例如可安置在电动机4和螺杆12之间，又或被设置在中间轴承14中又或在止挡块16中。
在此例如通过楔块(未示出)将第一离合盘40联结在与螺杆12相反的电机轴5的端部。适当尺寸的第二离合盘42安置第一离合盘40的对面位置，且摩擦垫44设置在一个和/或两个离合盘上。
第二离合盘42安装在箱体45上，例如固定在电动机4的机壳上，以能够相对所述箱体45轴向移动(在此通过电机轴5和螺杆12给定的轴向方向)，而没有围绕电机轴5枢转的可能性。另外，通过弹簧46向第二离合盘42预施加抵靠第一离合盘40的应力，弹簧46例如按压在箱体45的内表面上。
线圈48安装在箱体45中的第二离合盘42的外围。当电流(有足够强度)在该线圈48中流动时，其保持第二离合盘42远离第一离合盘40并抵靠弹簧46。
以下描述该装置的开启和关闭飞行器门的功能。
电动机4(减速电机)旋转驱动滚珠式螺杆12。为了使电动机4运行，当在线圈48中施加循环电流(图5)时灭活锁定系统。
在其旋转中，滚珠式螺杆12首先驱动位于内耳18中的滚珠式螺母。螺杆12的旋转驱动滚珠式螺母平移移动。当通过具有凸轮32和引导件34的引导系统引导时，使用滚珠式螺母驱动枢转臂2平移。
接下来安装螺母和枢转臂2。该安装阶段对应于飞行器门的解锁/提升阶段。在该阶段过程中，门本身也被例如通过设置在门框位置上的引导部件引导。
在安装阶段结束时，枢转带动枢转臂2以能够开启门。此时，凸轮32退出引导部件34的凹槽36。除了退出凹槽36之外，该退出还对应于在移动盘24和止挡盘20之间的耦合端部。卡爪22相互接合。凸轮32退出凹槽36之外并与这两个盘耦合同时发生，从而定位止挡盘20和引导部件34。
通过螺杆12旋转驱动止挡盘20。该旋转移动持续且止挡盘20因此驱动移动盘24。该移动盘24联结于减速器6的输入轴，减速器6因此被开启。输出环26本身以较小的旋转速率旋转驱动。以完全示意性的和非限制性的数值举例方式，例如螺杆12的旋转速率为300tr/min。如果减速器涉及行星齿轮，减速器可具有例如1/50的减速比。还得到大约6tr/min的输出环26的旋转速率。如前述中所提及的，将枢转臂2在大约110°到130°上枢转。在门提升阶段之后，可以实现大约2到3秒的时间开启门。
有利地是，电动机4或减速电机在伺服位置上且一旦门达到其完全开启位置就停止。另外，如果作用在第二离合盘42上的弹簧46锁定了旋转的螺杆12，线圈48内的电流循环即停止。
注意到在门开启期间，枢转臂2通过边缘38的中介支撑在飞行器结构上，边缘38支撑在凸轮32上。枢转臂2与对应的门因此在门开启的整个过程中被保持住，以防止门向臂意外沉降。
门的关闭对应于与开启程序相反的程序，在此不再描述。
上面描述的机动装置还能够通过锁定/解锁相位的单一电动机机动化，以在飞行器门开启和关闭时提升/降低及移动飞行器门。
所述装置易于手动控制以用于尤其在电功能不可用时(电源切断、故障等)。滚珠式螺杆/螺母系统便于手动操作。例如通过方形端曲柄实施手动控制，使用曲柄以驱动螺杆/螺母系统的螺杆。
为了进行控制，所述装置还可装配有不同的传感器。位置(旋转)传感器可例如联结在螺杆/螺母系统的螺杆上-其未必是滚珠-以能够更好地操控门的开启和关闭。在此可使用多种类型的传感器。举例而非限制性的，可提供如下名单：分解器、RVDT(英文为Rotary Variable Differential Transformer，法文为transoformateur angulaire à variation diff é rentielle)、电位计。
所述装置就性能(开启时间等)来说具有所有必需功能且甚至可满足紧急开启的使用。
如前所描述的，该机动装置能够很敏感地限制由导航飞行器的人提供的手动作用力，以开启和关闭门。在此，所有开启和关闭阶段均由电动机协助进行。
本发明提供的解决方法具有的优点在于具有保证所有开启/关闭阶段的简单运动学特性。
最小化了组件质量，这是由于所提供的系统具有良好的功率以及减速比的优化使得能够实施具有电动机的机动化，其中电动机具有相对较弱的扭力，因此减小了质量。
所述系统可伺服于门位置和/或速率和/或扭力。例如根据不同的开启和/或关闭阶段设置进行适配。
可以理解，本发明不限于上面描述的和附图解释的示意性的实施方式以及所提及的变形。本发明还涉及本领域技术人员在下面的权利要求范围内可理解的所有实施方式。

Claims (12)

1.一种开启和/或关闭飞行器门的机动装置，所述装置包括电动机(4)，
其特征在于，所述机动装置还包括：
-与门相联结的部件，以及
-驱动部件，所述驱动部件包括螺杆/螺母系统，所述系统包括通过电动机(4)旋转驱动的螺杆(12)，所述驱动部件适用于以连续的方式并且依顺序驱动与门相联结的部件按照预设方向移动，然后转动。
2.根据权利要求1所述的机动装置，其特征在于，所述与门相联结的部件包括枢转臂(2)。
3.根据权利要求1或2所述的机动装置，其特征在于，所述电动机(4)固定在支承部(8)上且耦接于螺杆(12)，以能够驱动螺杆(12)转动，螺杆/螺母系统的螺母与所述螺杆(12)相配合，所述螺母平移驱动所述枢转臂(2)，
以及所述驱动部件还包括：
-耦合系统，具有与螺杆(12)相联结的第一耦合件(20)和辅助第一耦合件(20)的第二耦合件(24)，第二耦合件(24)和第一耦合件(20)可在其中第一耦合件(20)驱动第二耦合件(24)的至少一个耦合位置和其中这两个耦合件相互独立的至少一个脱开位置之间相对移动，以及
-减速器(6)，具有固定了第二耦合件(24)的、被称为输入轴的输入件和通过输入轴以减速比旋转驱动的、被称为输出环(26)的输出件，输出环(26)与枢转臂(2)以能够驱动枢转臂(2)转动的方式链接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机动装置，其特征在于，所述螺杆/螺母系统为带滚动元件的螺杆/螺母系统。
5.根据权利要求3所述的机动装置，其特征在于，所述耦合系统为爪式离合器。
6.根据权利要求3或5所述的机动装置，其特征在于，所述装置还包括相对于电动机(4)的支承部(8)的固定结构(10)，和在枢转臂(2)和固定结构(10)之间的引导部件(32、34、36)。
7.根据权利要求6所述的机动装置，其特征在于，所述引导部件具有凹槽(36)和形状适于在所述凹槽(36)中滑动的销件(32)。
8.根据权利要求3或5至7中任一项所述的机动装置，其特征在于，所述装置还包括相对于电动机(4)的支承部(8)的固定结构(10)，该固定结构(10)具有平行于螺杆/螺母系统的螺杆(12)的凹槽，由此销件(28)可在所述凹槽中滑动且固定在输出环(26)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的机动装置，其特征在于，所述装置还包括离合锁定部件。
10.根据权利要求9所述的机动装置，其特征在于，所述电动机(4)具有电机轴，以及所述离合锁定部件作用于所述电机轴上。
11.根据权利要求10所述的机动装置，其特征在于，所述离合锁定部件具有联结于电机轴的第一耦合盘(40)、旋转锁定并与第一耦合盘(40)面对面设置的第二耦合盘(42)、弹性预紧部件(46)以及线圈(48)，弹性预紧部件(46)作用在第二耦合盘(42)上，以能够在第一耦合盘(40)和第二耦合盘(42)之间进行耦合，且线圈(48)在供应电流时以与弹性预紧部件(46)相反的方式作用在第二耦合盘(42)上。
12.一种飞行器门，其特征在于，所述门包括根据权利要求1至11中任一项所述的机动装置。
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