CN106662175B - 包括双功能制动装置的机电致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机电致动器，其包括框架(1)和电动马达(2)，电动马达(2)驱动经由制动装置(6)和单向传递构件(4)连接到框架的至少一个运动传递元件(3)。制动装置包括电激活构件(6.6)，使得当激活构件被供电时，单向传递构件从框架脱开，并且当激活构件未被供电时，单向传递构件固定到框架，并且抵抗传递元件在一个旋转方向上直到由扭矩限制器限定的最大可传递扭矩的枢转。

Description

包括双功能制动装置的机电致动器
本发明涉及相对于固定主体移动可移动元件，更确切地说，本发明涉及一种适于例如在航空中使用的机电致动器，特别是涉及用于相对于飞行器结构移动飞行控制表面的机电致动器。例如，此种飞行控制表面可以是副翼、升降副翼、襟翼、方向舵控制表面、升降舵、扰流器等。
飞行器通常包括固定结构，诸如机翼或尾部，该固定结构具有铰接到该固定结构的飞行控制表面，飞行控制表面安装在固定结构上以便枢转。致动器将可移动表面机械地连接到固定结构，并且它们本身被连接以便由飞行器的飞行员作用于其上的控制单元控制。
已知的致动器包括电动马达和由电动马达的转子驱动的运动传递元件。通常，在此类致动器中，电动马达具有固定到主体的定子，主体紧固到固定结构，并且传递元件驱动传递系统的入口元件，诸如螺杆-螺母组件和/或减速传动装置，其中出口元件紧固到飞行控制表面，使得出口元件的移动导致飞行控制表面在展开位置和缩回位置或中立位置之间枢转。
在马达或其控制装置发生故障的情况下，根据飞行控制表面的类型，可优选的是使飞行控制表面自由地朝向其位置中的一个移动，同时防止飞行控制表面朝向其第二位置移动，例如在空气动力的作用下。为此，变速器组件通常包括超速离合器或“自由轮”，其可以在马达发生故障的情况下变为离合(clutched，接合)，以抵抗传递元件在对应于飞行控制表面朝向其第二位置移动的方向上枢转。
当自由轮被离合时，倾向于朝向其展开位置移动的飞行控制表面在传递元件上施加扭矩，该扭矩传递到主体。在某些情况下，扭矩可以很大，并且可具有损坏整个传递系统一直到飞行器的结构为止的风险。
本发明的目的是弥补该缺点。
为此，本发明提供了一种机电致动器，其包括主体、具有紧固到主体的定子的电动马达、以及可旋转地连接到马达的转子的至少一个运动传递元件，所述元件经由单向传递构件和制动装置连接到固定主体。制动装置包括连接成与单向传递构件的第一部分一起旋转的至少一个内环和连接成与主体一起旋转的至少一个外环。根据本发明，单向传递构件直接安装在传递元件和制动装置之间，并且制动装置包括电激活构件，使得当激活构件被供电时，单向传递构件相对于主体被释放，并且当激活构件未被供电时，单向传递构件固定到主体并且抵抗传递元件在一个旋转方向上直到最大可传递扭矩的枢转，所述最大可传递扭矩通过在内环和外环之间滑动被限定，并且被预先确定以避免传递元件上过大的力损坏致动器或其上紧固有致动器的支撑件。
因此，在过大的扭矩的情况下，制动装置允许传递元件相对于主体滑动，从而限制任何损坏主体的风险。因此，制动装置有利地具有制动构件和扭矩限制器的双重功能。因此，本发明的致动器具有特别紧凑的结构。此外，本发明的致动器避免了对额外专用的扭矩限制器的需要。
优选地，致动器包括其中容纳有制动装置和单向传递构件的壳体。
该实施例使得可以在单个子组件中结合制动装置和单向传递构件，并且使致动器特别紧凑。
在阅读以下对本发明的特定的非限制性实施例的描述时，本发明的其他特征和优点将显现。
参考附图，其中：
图1是本发明的致动器的示意性纵向截面图；以及
图2是图1所示的致动器的制动装置和单向传递构件的分解图。
本发明的致动器在本文中描述为应用于相对于飞行器的结构移动飞行控制表面。飞行控制表面可在展开位置和中立位置或缩回位置之间运动。
参考附图，机电致动器包括主体1和电动马达2，电动马达2具有固定到主体1的定子和可旋转地连接到运动传递元件的转子。
主体1具有用于将其紧固到飞行器的结构的常规装置。
电动马达2由控制单元(未示出)供电，该控制单元连接到飞行器的电网以用于对其自身进行电力供应并为致动器供电，并且连接到飞行器的驾驶舱，以从该驾驶舱接收用于展开或缩回飞行控制表面的命令。
在该示例中，运动传递元件是枢转地安装在主体1中并经由运动传递组件(未示出)连接到飞行控制表面的轴3。例如，运动传递组件包减速装置和/或运动转换装置，诸如螺杆-螺母组件，并且具有可旋转地连接到轴3的入口元件和例如连接到杆件的自由端的出口元件，杆件的自由端连接到飞行控制表面。轴3通过轴承(未示出)相对于主体1旋转地被引导，并且轴3经由单向传递构件(在该示例中具体地为总体标记为4的自由轮)和总体标记为6的制动装置连接到主体1，单向传递构件和制动装置两者均被接收在壳体5中。壳体5刚性地紧固到主体1。壳体5通常为以轴3的旋转轴线A为中心的圆柱形形状。
自由轮4包括固定到轴3的内部部分4.1、可枢转地安装在内部部分4.1上的外部部分4.2以及允许外部部分4.2仅沿一个旋转方向转动的棘轮组件。在该示例中，外部部分4.2连接成与制动装置6的第一内环6.1和制动装置的第二内环6.2一起旋转。
除了两个内环6.1和6.2之外，制动装置6包括第一外环6.3和第二外环6.4。两个外环6.3和6.4以轴向间隙紧固到壳体5。更确切地说，两个外环6.3和6.4接合在壳体5的内壁的带槽部分中。第二内环6.2以轴向间隙紧固到外部部分4.2(更确切地说，第二内环6.2接合在外部部分4.2的外表面的凹槽中)，并且具有带有如下各面的部分，所述各面分别均设置有摩擦衬片并且在由两个外环6.3、6.4承载的摩擦衬片之间延伸。第一内环6.1以轴向间隙紧固到外部部分4.2(更确切地说，第一内环6.1接合在外部部分4.2的外表面的凹槽中)，并且具有带有如下各面的部分，所述各面分别均设置有摩擦衬片并且在由第一外环6.3和壳体5的盖7承载的摩擦衬片之间延伸。弹簧6.5在壳体5的底部8(与所述壳体的盖7相对的底部8)和第二外环6.4之间延伸，以将内环6.2和6.1分别夹紧在外环6.3和6.4之间以及第一外环6.3和盖7之间。制动装置6还具有呈螺线管形式的电激活构件6.6，该电激活构件6.6的尺寸经设定使得当其被供电时，其吸引第二外环6.4，并且克服由弹簧6.5施加的力使该第二外环6.4远离内环6.1和6.2以及第一外环6.3移动。
因此，壳体5沿轴线A从其盖7到其底部8依次包括：第一内环6.1、第一外环6.3、第二内环6.2、第二外环6.4和电激活构件6.6。沿轴线A从盖7到底部8，第一内环6.1、第一外环6.3、第二内环6.2和第二外环6.4依次围绕外部部分4.2延伸。
在该示例中，两个内环6.1和6.2、两个外环6.3和6.4，电激活构件6.6和自由轮4都以轴3的旋转轴线A为中心。
壳体使得可以将制动装置和单向传递构件结合在单个子组件中。此外，壳体特别紧凑且易于布置。
通过弹簧6.5实现的在内环6.1和6.2与外环6.3和6.4之间的滑动限定从内环6.1和6.2到外环6.3和6.4的最大可传递扭矩，弹簧6.5使得内环和外环以及盖7可以夹紧在一起。因此，弹簧6.5在该示例中参与限定最大可传递扭矩的滑动，因为它们使得可以在内环6.1和6.2与外环6.3和6.4之间传递扭矩。
制动装置被配置为使得滑动限定预先确定的最大可传递扭矩，以避免传递元件上的过大扭矩损坏致动器或其上紧固有致动器的支撑件。
因此，制动装置6可以起到扭矩限制器和制动器的作用。最大可传递扭矩由制动装置本身限定。
在操作中，当激活构件6.6被供电时，轴3可以在两个旋转方向上枢转(应当观察到，在自由轮4所经过的方向上，马达2向内环6.1和6.2递送很少的驱动力或不递送驱动力)，并且当激活构件6.6未被供电时，自由轮4在两个旋转方向中的一个方向上抵抗轴3的旋转。因此，当激活构件6.6被供电时，也被供电的电动马达2驱动轴3在其旋转方向中的任一个方向上转动。
当激活构件6.6未被供电时，电动马达2同样不被供电，使得仅作用在飞行控制表面上的空气动力就能使轴3枢转。由于自由轮4在两个旋转方向中的一个方向上抵抗轴3的转动，轴3防止飞行控制表面远离其中立位置朝向其展开位置移动，而飞行控制表面朝向其中立位置自由移动。然而，如果作用在飞行控制表面上的空气动力在轴3上施加的扭矩大于可在制动装置6的外环和内环之间传递的最大扭矩，则内环将相对于外环枢转，从而允许轴3转动并允许飞行控制表面朝其展开位置移动。结果，当激活构件未被供电时，制动装置6限制可以传递到飞行器结构并且经由轴3和自由轮4传递到主体1的扭矩。
自然地，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落入由权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
具体地，制动装置可具有任何数量的不同内环和外环。
致动器可不具有其中容纳制动装置和单向传递构件的壳体。
单向传递构件可以利用棘爪、辊或阻塞元件。

Claims (4)

1.一种机电致动器，其包括：主体(1)；电动马达(2)，其具有紧固到所述主体的定子；以及至少一个运动传递元件(3)，其可旋转地连接到所述马达的转子，所述运动传递元件经由单向传递构件(4)和制动装置(6)连接到固定的主体，所述制动装置包括连接成与所述单向传递构件的第一部分(4.2)一起旋转的至少一个内环(6.1、6.2)和连接成与所述主体一起旋转的至少一个外环(6.3、6.4)，所述致动器的特征在于，所述单向传递构件直接安装在所述运动传递元件和所述制动装置之间，并且所述制动装置包括电激活构件(6.6)，使得当所述激活构件被供电时，所述单向传递构件相对于所述主体被释放，并且当所述激活构件未被供电时，所述单向传递构件固定到所述主体，并且抵抗所述运动传递元件在一个旋转方向上的枢转直到最大可传递扭矩，所述最大可传递扭矩通过在所述内环和所述外环之间滑动被限定，并且被预先确定以避免所述运动传递元件上过大的力损坏所述致动器或其上紧固有所述致动器的支撑件，所述机电致动器还包括弹簧(6.5)，所述弹簧在壳体与所述外环中的一个之间延伸，以将所述内环夹持在所述外环之间，所述弹簧参与限定滑动以及由此限定所述最大可传递扭矩。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述制动装置(6)包括两个内环(6.1、6.2)和两个外环(6.3、6.4)，所述内环和所述外环交替。
3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述单向传递构件(4)是自由轮。
4.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，在所述致动器的所述壳体(5)中容纳有所述制动装置(6)和所述单向传递构件(4)。
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