CN105794092A - 具有手动驱动装置的电气致动器 - Google Patents

Abstract

一种致动器，包括框架、电动机和连接器，电动机紧固到框架和转子上，该转子被约束成随输出轴转动，连接器电气地连接到电动机并固定到框架上，以便连接到互补的连接器，所述致动器的特征在于，它包括第二驱动装置，该第二驱动装置包括：?具有第一端的第二轴，第一端延伸在框架外面，并布置成被偶联而随转动的驱动工具转动；?用来偶联第二轴的第二端以随输出轴转动的装置；以及?用来启动偶联装置的装置，该装置包括展开到固定到框架上的连接器的启动杆，该装置布置成防止第二轴被偶联，仅在互补的连接器连接到固定在框架上的连接器时，才随输出轴转动。

Description

具有手动驱动装置的电气致动器

技术领域

本发明涉及对可相对于静止结构移动的元件提供马达驱动。本发明具体涉及对飞机可移动的飞行控制表面提供马达驱动的致动器，飞机可移动的飞行控制表面诸如是方向舵、副翼、升降副翼、襟翼、……等。

背景技术

飞机具有诸如襟翼那样的飞行控制表面，它们可在展开位置和缩回位置之间移动，它们通过致动器在两个位置之间移动。最初，在被液压致动器替代之前，如此的致动器是纯粹机械式的。在较为近期的飞机中，液压致动器现越来越被电气致动器替代。

如此的电气致动器包括含有电动机的外壳，该电动机设置有将其连接到飞机电源的装置，电动机具有与飞行控制表面啮合的输出轴，输出轴通过诸如螺钉-和-螺母装置的运动传输装置与飞行控制表面相啮合。

对于飞机停在地面上时进行某些维护操作来说，必须要能够移动飞行控制表面。然后有必要对致动器供电和控制它，以便执行所要求的运动。这使得维护程序复杂化，尤其是出于要保证人员安全性的原因。

发明内容

本发明的目的是提出便于致动可移动元件的装置，在所述可移动元件正常操作模式期间之外的情况下，可移动元件通常是时电动机驱动的。在飞机的应用中，本发明寻求在维护操作过程中使可移动的飞行控制表面的致动更加容易。

为此目的，本发明提供一种致动器，其包括框架、电动机和连接器，电动机紧固到框架和转子上，该转子被约束成随输出轴转动，连接器电气地连接到电动机，连接器固定到框架上，以便连接到互补的连接器。致动器包括第二驱动装置，该第二驱动装置包括：

·具有第一端的第二轴，第一端延伸在框架外面，并布置成被偶联而随转动的驱动工具转动；

·用于偶联第二轴的第二端以随输出轴转动的装置；

·用来启动偶联装置的装置，其布置成仅在互补的连接器连接到固定在框架上的连接器时，防止第二轴被偶联成随输出轴转动。

第二驱动单元因此布置成能让操作者使用转动驱动工具来致动它，无需对致动器的电动机供电，对于操纵工具的操作员也没有任何风险。

附图说明

现参照附图，附图中：

图1是本发明致动器的立体图，所述致动器连接到电源；

图2是在图1中的平面II上的剖视图中的致动器的局部图；

图3是本发明致动器的立体图，所述致动器与电源脱开连接；

图4是工具啮合在第二驱动单元上之前在图3中的平面IV上的剖视图中的致动器的局部图；

图5是在图4中所示线V-V上的剖视图中的致动器的局部图；

图6是类似于图4的视图，工具啮合在第二驱动单元上；

图7是在图6中所示线VII-VII上的剖视图中的致动器的局部图；以及

图8是在图1中的平面VIII上的剖视图中的致动器的视图。

具体实施方式

本文在应用中来描述本发明，以对飞机的飞行控制表面提供电动机驱动器。

致动器包括框架或外壳1，其容纳电动机2和第二驱动单元，第二驱动单元用来电动地或手动地移动可移动的飞行控制表面。

电动机2设置有连接器3，连接器用来将电动机2连接到飞机的供电网。在该实例中，连接器3突出到外壳1的面13，更准确地说，连接器3紧固到外壳1，以便从面13中突出出来。

致动器具有输出轴4，输出轴4可转动地连接到电动机2的转子，输出轴4具有连接到齿轮箱200的第一端，齿轮箱的出口201通到外壳1的外面，以便以传统的方式连接到可移动的飞行控制表面(该表面不形成本发明的部分，因此未在图中示出)。在其相对端处，输出轴具有位于外壳1内的第二端，有带齿的环5紧固到该第二端。

更准确地说，轴4的第一端通过扭矩限制器300连接到齿轮箱200的入口202。扭矩限制器本身是公知的，在该实例中，它包括外部环301，外部环301固定到第一端并围绕固定到齿轮箱入口202的板302。该板302承载滚子303，滚子303弹性地被推向径向突出的位置，在该位置中，滚子303可传递外环301和板302之间的扭矩。制动器可与致动器和/或可移动的飞行控制表面连接，以在操作员致动第二驱动单元时，防止在载荷作用下任何的返回运动。在该实例中，制动器是摩擦式制动器400，它包括内衬载体板401，该板401被约束成随板302转动，该板延伸在外壳1的静止部分和轴向可移动的钳口402之间。弹簧403推压钳口402抵靠内衬载体板401，该板401被夹紧抵靠在外壳的静止部分上；螺线管抵抗弹簧403而吸住钳口402。制动器布置成在致动器失电时工作。

第二驱动单元包括第二轴6，该第二轴6具有第一端和第二端，第一端设置有与工具啮合的接口7，而第二端具有固定到其上的锥齿轮8。在该实例中，接口7是3/8”型的方形插口。也可使用其他类型的接口，诸如六角形的插口或不是圆形对称的阳部分，以便能够与插口工具配合。锥齿轮8具有齿，这些齿布置成与带齿环5的齿协配。接口7延伸到外壳1的外面，锥齿轮8延伸到外壳1之内。

第二轴6安装在外壳1上，以围绕其中心轴线枢转。更准确地说，第二轴6安装在轴承11内可枢转，轴承11安装在外壳1内而可沿着中心轴线在第一位置和第二位置之间滑动，在第一位置中，锥齿轮8与带齿环5脱开啮合(图2、4、5)，而在第二位置中，锥齿轮8与带齿环5啮合(图6、7)。第二轴6通过弹性元件被推到其第一位置，在该实例中，围绕第二轴6和轴承的压缩弹簧9抵靠在外壳1的表面和轴承11的台肩上。

杆10安装在外壳1内，以便沿着使连接器30与连接器3啮合的方向，在第一位置和第二位置之间滑动，连接器30与连接器3互补。在第一位置中，杆10具有从连接器3附近的面13中突出出来的第一端10.1，以及与轴承11的台肩间距开的第二端10.2(图4)。在第二位置，杆10被推入，使得杆10的第二端10.2在轴承11的台肩下方突出(图2)。因此，在其第一位置中，杆10使得轴承11并因此使得第二轴6可自由地在其两个位置之间滑动，而处于其第二位置中的杆10阻止轴承11朝向第二轴6的第二位置的滑动。杆10被弹性元件朝向其第一位置推压，在该实例中，压缩弹簧12围绕杆10在杆10的台肩和外壳1的表面之间延伸。

应该理解到，当不存在连接到连接器3的互补连接器30时，杆10便处于其第一位置中，当互补连接器30连接到连接器3时，连接器30抵靠在杆10的第一端10.1上，杆10被互补的连接器30带向其第二位置。当第二轴6处于其第二位置中时，轴承11的台肩阻止杆10朝向其第二位置滑动，这样，杆10阻止互补连接器连接到连接器3。

下面描述本发明的操作。

在正常操作中，互补连接器30连接到致动器的连接器3上，如图1和2中所示。杆10因此保持在其第二位置中，而第二轴6保持在其第一位置中。

为了执行维护操作，操作员将互补连接器30与连接器3脱开连接，杆10借助于压缩弹簧12朝向其第一位置返回(如图3和4中所示)。

操作员然后将螺旋枪型(象征性地在图6中显示在40处)的无线动力工具啮合在接口7上，并推压在工具上，以使第二轴6从其第一位置(图5)移动到其第二位置(图6和图7)。第二轴6然后通过齿轮8和带齿环5(如图7中所示)连接到输出轴4，这样，第二轴6的转动产生了输出轴4的转动。如果操作员需要移动可移动的飞行控制表面，直到它接触到飞机的静止的支点为止，则操作员可探测到，可移动的飞行控制表面已经邻接，因为此时扭矩增大了。

当操作员移去工具时，第二轴6在压缩弹簧9的作用下，朝向其第一位置返回。

该方案能够做到：

·阻止电动机2不需要的转动(由此降低操作员任何的风险)；以及

·避免致动器的电动机2处于正常操作中的同时第二驱动单元的齿轮8和正在被电动机2驱动的带齿环5之间接触的任何风险(因此，能够避免对第二驱动单元诸部件的定尺寸，从而能使它们也承受与致动器正常操作相关的应力)。

当制动器被锁定时，制动器施加足够的力来将可移动的飞行控制表面保持在位置中，例如，通过对抗重力作用来实现，同时，如果需要的话能够让操作员通过使用第二驱动单元来移动可移动的飞行控制表面(即，不需要对致动器的电动机2供电)。由可移动的飞行控制表面施加的扭矩(由重力产生)小于由制动器产生的反扭矩(由摩擦产生)，反扭矩小于由第二驱动单元产生的扭矩。这通过将对操作员和致动器机构的风险减到最小来提高安全性。

较佳地，第二驱动单元包括扭矩限制器，以限制由于通过第二驱动单元传递的过度扭矩对可移动的飞行控制表面或致动器造成损坏的风险。

举例来说，这样来确定齿轮比以符合时间的约束。使用带有每分钟750转(rpm)转动的工具的第二驱动单元，能使可移动的飞行控制表面在不到10分钟(min)时间内从其一个位置移动到另一个位置(约为90°的行程，例如，86°)，同时，施加小于1牛顿-米(Nm)的最大扭矩。举例来说，可移动的飞行控制表面和接口7之间的总传递比可以约为28,400。

举例来说，最大扭矩可以等于0.71牛顿(N)(即，6.3英寸-磅(in.lbs))，且组成如下：

·移动可移动的飞行控制表面所需的扭矩，即，接口7处的0.02Nm对应于可移动的飞行控制表面处的476.71Nm；以及

·克服来自制动器的反扭矩所需的扭矩，即，接口7处的0.69Nm和可移动的飞行控制表面处的18,482.5Nm。

当可移动的飞行控制表面到达支点时，扭矩限制器限制由操作员通过第二驱动单元可传递到可移动的飞行控制表面的扭矩。扭矩限制器产生的反扭矩是1.18Nm，通过第二驱动单元传递到可移动的飞行控制表面的扭矩是12,734.92Nm。

以下表格来自于对维护操作员作出的各种误操作的分析以及对本发明致动器带来的后果。

当然，本发明不局限于所描述的实施例，但涵盖落入由权利要求书定义的本发明范围之内的任何变体。

致动器可包括制动器和扭矩限制器，以在操作员使扭矩限制器进入邻接而没有降低维护工具的转速时避免损坏可移动的飞行控制表面。然而，这仅是选项而已。

Claims (5)

1.一种致动器，包括框架、电动机和连接器，所述电动机紧固到所述框架和转子上，所述转子被约束成随输出轴转动，所述连接器电气地连接到所述电动机并固定到所述框架上，以便连接到互补的连接器，其特征在于，所述致动器包括第二驱动装置，所述第二驱动装置包括：

·具有第一端的第二轴，所述第一端延伸在所述框架外面，并布置成被偶联而随转动的驱动工具转动；

·用来偶联第二轴的第二端以随所述输出轴转动的装置；以及

·用来启动偶联装置的装置，包括展开到固定到所述框架上的所述连接器的启动杆，并布置成仅在所述互补的连接器连接到固定在所述框架上的所述连接器时，防止所述第二轴被偶联成随所述输出轴转动。

2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述偶联装置包括第一元件和第二元件，所述第一元件固定到所述第二轴的第二端，而所述第二元件连接成随所述输出轴转动，所述第二轴安装成沿第一滑动方向在第一位置和第二位置之间滑动，在所述第一位置中，两个元件彼此脱开啮合，而在所述第二位置中，两个元件彼此偶联而转动，弹性构件推所述第二轴到其第二位置。

3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述启动杆安装成沿基本上垂直于第一滑动方向的第二滑动方向在第一位置和第二位置之间滑动，在所述第一位置中，杆的第一端在固定到所述框架的所述连接器附近突出出来，而杆的第二端与偶联装置脱开啮合，在所述第二位置中，所述启动杆相对于所述框架被推动，所述第二端突出在所述各元件之间，以便防止它们偶联在一起。

4.如前述任何的权利要求所述的致动器，其特征在于，包括制动器，在电动机失电的情况下，所述制动器将所述输出轴保持在位置中。

5.如前述任何的权利要求所述的致动器，其特征在于，包括扭矩限制器，在操作员将飞行控制表面进入邻接而没有降低维护工具的转速时，所述扭矩限制器用来避免损坏飞行控制表面。