CN107061566B - 一种功率电传飞机刹车装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功率电传飞机刹车装置，其包括电机，现有机载控制器向电机传输动作信号，由电机带动凸轮进行旋转；凸轮轴两端分别连接一柱塞，通过凸轮轴带动两柱塞进行往复运动，进而输出高压油；两柱塞的排油口并联后与升压阀一端连接，两柱塞的吸油口并联后与降压阀一端连接，升压阀另一端和降压阀另一端并联后连接至现有刹车作动器；位于并联后的两柱塞的吸油口与排油口之间的液压回路上还并联设置有溢流阀和由蓄能器与增压装置连接构成的支路，溢流阀靠近柱塞一侧；由蓄能器与增压装置连接构成的支路靠近升压阀和降压阀一侧。本发明能实现峰值大流量输出，提高液压效率，减小装置的体积和重量，同时减小甚至消除保压时的泄露流量。

Description

一种功率电传飞机刹车装置
技术领域
本发明涉及一种刹车装置，特别是关于一种在航空技术领域机载液压系统中机轮刹车作动使用的功率电传飞机刹车装置。
背景技术
飞机刹车作动系统是飞机的重要组成部分，其主要功能和任务是缩短飞机的着陆滑跑距离，以及在异常情况时中止起飞，旨在保证飞机的安全。
多电化已经成为当前飞机的发展趋势，其刹车系统不再采用传统的液压刹车系统，而是用泵控与阀控相结合的方式，将油箱、泵、蓄能器、阀等液压部件集成在一起，构成电静液刹车系统。其主要优势在于它克服了传统飞机的刹车系统冗长的油源管路，即减轻了装机质量和体积，提升了刹车的液压效率，使得刹车系统的性能有了一个整体的提高。
目前，电静液作动刹车技术已经在A380等客机上开始应用，国内外的电静液刹车作动器在液压输出的前端是由压力伺服阀来调控作动器的输出压力，其优点是控制比较简单，输出压力与阀的输入电流线性度高，其缺点也很明显，就是伺服阀在体积和重量上都相对较大，而且先导级的泄露量一般在0.1L/min上，对于电静液刹车作动系统来说，这个流量太大，造成了刹车作动系统效率不高。针对无人机来说，装机设备在体积和质量上就有了更高的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率电传飞机刹车装置，该装置能实现峰值大流量输出，提高液压效率，减小装置的体积和重量，同时减小甚至消除保压时的泄露流量。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：该刹车装置包括电机、凸轮、柱塞、蓄能器、增压装置、升压阀、降压阀和溢流阀；现有机载控制器向所述电机传输动作信号，由所述电机带动所述凸轮进行旋转；凸轮轴两端分别连接一所述柱塞，通过所述凸轮轴带动两所述柱塞进行往复运动，进而输出高压油；两所述柱塞的排油口并联后与所述升压阀一端连接，两所述柱塞的吸油口并联后与所述降压阀一端连接，所述升压阀另一端和降压阀另一端并联后连接至现有刹车作动器；位于并联后的两所述柱塞的吸油口与排油口之间的液压回路上还并联设置有所述溢流阀和由所述蓄能器与所述增压装置连接构成的支路，所述溢流阀靠近柱塞一侧；由所述蓄能器与所述增压装置连接构成的支路靠近所述升压阀和降压阀一侧。
进一步，位于两所述柱塞的排油口分别设置有一单向阀，位于两所述柱塞的吸油口分别设置有一反向单向阀。
进一步，所述升压阀和降压阀均采用高速开关阀。
进一步，所述升压阀前部和后部分别设置有压力传感器。
进一步，所述增压装置进油口还连接有油箱。
进一步，所述增压装置包括油箱油腔、油箱活塞和油箱气体腔；所述油箱腔体与所述油箱连通，所述油箱活塞的小径处经所述油箱气体腔与所述蓄能器的气体腔连通；所述蓄能器内的高压气体经所述油箱气体腔进入所述油箱活塞的小径处，进行增压后将气体传入所述油箱活塞的大径处，进而高压气体作用在所述油箱腔体上，使油箱腔体内的油液增压，改善泵的吸油特性。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过小功率增压储能，实现峰值大流量输出。2、本发明通过PWM控制一对高速开关阀实现刹车作动器压力伺服，减小装置的体积和重量，同时减小甚至消除保压时的泄露流量。3、本发明采用功率电传方式，通过增压装置实现油箱的自增压，用小功率输入实现瞬态大功率作动，去除了常规飞机刹车系统冗长的液压管路，提高了刹车系统的液压效率，将刹车装置的能量、控制、执行部分集成在一起，便于检修。
附图说明
图1是本发明的整体原理结构示意图；
图2是本发明的整体三维结构示意图；
图3是图2的剖面示意图；
图4是本发明的增压装置剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1～图3所示，本发明提供一种功率电传飞机刹车装置，其包括电机1、凸轮2、柱塞3、升压阀4、降压阀5、溢流阀6、蓄能器7和增压装置8。现有机载控制器采集油路中阀前和阀后的油压信号，进而向电机1传输动作信号，由电机1带动凸轮2进行旋转；凸轮2轴两端分别连接一柱塞3，通过凸轮2轴带动两柱塞3进行往复运动，进而输出高压油。两柱塞3的排油口并联后与升压阀4一端连接，两柱塞3的吸油口并联后与降压阀5一端连接，升压阀4另一端和降压阀5另一端并联后连接至现有刹车作动器。位于并联后的两柱塞3的吸油口与排油口之间的液压回路上还并联设置有溢流阀6和由蓄能器7与增压装置8连接构成的支路，溢流阀6靠近柱塞3一侧，由于某些异常状态可能导致油压突然升高，对整个刹车装置的机械结构造成破坏，因此通过溢流阀6调定溢流压力在工作范围之上，在机械强度安全限度内，保证系统正常工作，即使系统出了问题也不会造成严重后果；由蓄能器7与增压装置8连接构成的支路靠近升压阀4和降压阀5一侧。使用时，由两柱塞3输出的高压油液进入蓄能器7，来储备刹车作动的峰值流量。刹车作动时，降压阀5是关闭的，此时开启升压阀4，高压油经升压阀4流入刹车作动器，使刹车作动器内油压升高，刹车动静盘相互抱紧，机轮减速，完成刹车动作。在整个过程中，现有机载控制器实时采集阀前和阀后油压信号，形成闭环系统，保证刹车作动器内油压与控制信号的同步。整个过程中，蓄能器7的增压过程是小连续功率，高压油液填充刹车作动器的过程是大瞬态功率。
上述实施例中，位于两柱塞3的排油口分别设置有一单向阀9，位于两柱塞3的吸油口分别设置有一反向单向阀10。
上述各实施例中，升压阀4和降压阀5均采用高速开关阀。高速开关阀可以再极短的时间内完成开启和关闭状态之间的转换，其在PWM波控制下阀口开度与PWM占空比大致呈线性关系，利用此特点可以将高速开关阀控制在某一开度，较为精确地调控刹车作动器内油液压力。与伺服阀相比，高速开关阀体积小，重量轻，零位无泄漏，因而效率高。
上述各实施例中，电机1由现有机载控制器控制动作，限于整个装置的目标体积，机载控制器仅控制电机1转或不转，并不进行调速处理。现有机载控制器检测到蓄能器7油压不足时，电机1工作，为下一次的刹车作动储备能量；当检测到蓄能器7油压充足时，电机1不工作，避免了不必要的高压油液从溢流阀6溢出回油箱12，减少了不必要的能量消耗。
上述各实施例中，在升压阀4前部和后部分别设置有压力传感器11。
上述各实施例中，增压装置8进油口还连接有油箱12。
上述实施例中，如图4所示，增压装置8包括油箱腔体81、油箱活塞82和油箱气体腔83。油箱腔体81与油箱12连通，油箱活塞82的小径处经油箱气体腔83与蓄能器7的气体腔连通。蓄能器7内的高压气体经油箱气体腔83进入油箱活塞82的小径处，进行增压后将气体传入油箱活塞82的大径处，进而高压气体作用在油箱腔体81上，使油箱腔体81内的油液增压，进而改善泵的吸油特性，提高系统的液压效率。
综上所述，本发明在使用时，具有增压储能过程、刹车作动器作动过程和刹车作动器松刹过程，每一过程的具体实现方法如下：
1)增压储能过程：升压阀4关闭，电机1工作，柱塞3泵输出高压油，高压油液经过单向阀9，存储到蓄能器7中。在升压阀4前的压力传感器11检测到高压状态之前，电机1保持工作状态，当压力传感器11检测到油液压力过高时，电机1停转，靠油路的密封保证蓄能器7压力短期内不衰减。电机1停转时也减少了不必要的能量损耗。
2)刹车作动器作动过程：由于刹车作动时，刹车作动器内的柱塞3杆有伸出，需要填充一个空腔，所以有较大的流量需求，这时开启升压阀4，蓄能器7中的油液瞬间释放，保证了这一瞬间的流量需求，然后系统阀前压力下降，电机1起转，继续增压过程。
3)刹车作动器松刹过程：刹车作动器内填充有大量的高压油液，刹车作动器的动静盘也处于抱紧状态，需要松刹时，关闭升压阀4，打开降压阀5，在高压油液的共同作用下，刹车作动器柱塞3被弹回到初始位置，至此，刹车作动器松刹过程完成。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：该刹车装置包括电机、凸轮、柱塞、蓄能器、增压装置、升压阀、降压阀和溢流阀；现有机载控制器向所述电机传输动作信号，由所述电机带动所述凸轮进行旋转；凸轮轴两端分别连接一所述柱塞，通过所述凸轮轴带动两所述柱塞进行往复运动，进而输出高压油；两所述柱塞的排油口并联后与所述升压阀一端连接，两所述柱塞的吸油口并联后与所述降压阀一端连接，所述升压阀另一端和降压阀另一端并联后连接至现有刹车作动器；位于并联后的两所述柱塞的吸油口与排油口之间的液压回路上还并联设置有所述溢流阀和由所述蓄能器与所述增压装置连接构成的支路，所述溢流阀靠近柱塞一侧；由所述蓄能器与所述增压装置连接构成的支路靠近所述升压阀和降压阀一侧。
2.如权利要求1所述的一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：位于两所述柱塞的排油口分别设置有一单向阀，位于两所述柱塞的吸油口分别设置有一反向单向阀。
3.如权利要求1所述的一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：所述升压阀和降压阀均采用高速开关阀。
4.如权利要求1所述的一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：所述升压阀前部和后部分别设置有压力传感器。
5.如权利要求1所述的一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：所述增压装置进油口还连接有油箱。
6.如权利要求5所述的一种功率电传飞机刹车装置，其特征在于：所述增压装置包括油箱腔体、油箱活塞和油箱气体腔；所述油箱腔体与所述油箱连通，所述油箱活塞的小径处经所述油箱气体腔与所述蓄能器的气体腔连通；所述蓄能器内的高压气体经所述油箱气体腔进入所述油箱活塞的小径处，进行增压后将气体传入所述油箱活塞的大径处，进而高压气体作用在所述油箱腔体上，使油箱腔体内的油液增压，改善泵的吸油特性。
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