CN107878731A - 一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机操纵系统人工感觉力机构设计技术领域，涉及一种可自限位的扭转弹簧式人工感觉力机构设计，包括外圆盘、扭转弹簧、内圆盘2h、中心轴、齿轮盘和固定轴；无论外部输入扭矩是正转还是反转，都使得扭簧卷紧，都产生扭转操纵感觉力，并且转到设定的极限位置会自动限制转动，防止过范围操纵及机构损坏，有效保护扭转弹簧本身的行程，保证扭转弹簧在过载时不因过行程扭转而损伤，提高了人工感觉力机构的安全性、可靠性和寿命。

Description

一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构
技术领域
本发明属于飞机操纵系统人工感觉力机构设计技术领域，涉及一种可自限位的扭转弹簧式人工感觉力机构设计。
背景技术
飞机操纵人工感觉力机构是电传飞机操纵系统中不可或缺的重要组成部分，此机构提供飞机操纵力模拟，使飞行员产生操纵飞机的感觉力，并与飞机飞行状态之间存在对应关系，让飞行员直观地感受飞机的状态，避免飞行员出现误操纵而影响飞行操纵品质或飞机安全。
目前飞机操纵人工感觉力扭转弹簧机构不能自限位，其操纵行程限位由壳体或外部结构上设置的限位销或限位块等实现限位。现有的限位形式难以对人工感觉力扭转弹簧本身的角位移行程进行限制，当操纵形成大于扭转弹簧的行程或外部限位失效时，会对扭转弹簧产生损伤，因此，外部限位具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是：提出了一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，以解决现有的扭转弹簧人工感觉力装置的不足，更有效保护扭转弹簧的行程，保证扭转弹簧在过载时不因过行程扭转而损伤，提高扭转弹簧的安全性、可靠性和寿命。
本发明的技术方案是：提供一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，包括外圆盘、内圆盘、扭转弹簧、中心轴、齿轮盘和固定轴；
所述的内圆盘的圆周上轴向延伸形成第一凸起和第二凸起；内圆盘上与两个凸起同向延伸形成轴颈；
所述的外圆盘的圆周上轴向延伸形成第三凸起和第四凸起；外圆盘上与两个凸起同向延伸形成轴颈；
内圆盘与外圆盘通过轴颈套装连接，且内圆盘与外圆盘之间能够相互转动；且使得周向上，内圆盘的凸起与外圆盘的凸起交错排列，即第一凸起和第二凸起均位于第三凸起和第四凸起之间，第三凸起位于第一凸起和第二凸起之间；
扭簧两端分别连接内圆盘与外圆盘，且扭簧与内圆盘和外圆盘2e的轴颈套装连接；内圆盘2h与外圆盘2e的相互转动扭转扭簧；
中心轴与齿轮盘一体旋转，所述齿轮盘的圆周上轴向延伸形成凸块，所述的中心轴贯穿外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔，且与外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔存在间隙；齿轮盘用于与操纵杆连接，并与操纵杆一体运动；
齿轮盘的凸块被夹在第一凸起与第三凸起之间；
固定轴相对于外圆盘、扭转弹簧、内圆盘2h、中心轴以及齿轮盘固定不动；且固定轴形成限位凸块，所述限位凸块同样被夹在第一凸起与第三凸起之间。
进一步的，内圆盘轴颈与外圆盘轴颈之间设置有轴承。
进一步的，内圆盘轴颈与中心轴之间设置轴承。
本发明的优点是：解决了扭转式人工感觉力装置中，当外部限位不能保护扭转弹簧自身的扭转角位移行程时，这种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构仍可以实现扭转保护。有效保护扭转弹簧本身的行程，保证扭转弹簧在过载时不因过行程扭转而损伤，提高了扭转弹簧的安全性、可靠性和寿命。
附图说明
图1是本发明的自限位式扭转弹簧人工感觉力机构分解示意图；
图2是本发明的扭转弹簧组件示意图；
图3是本发明的内圆盘示意图；
图4是本发明的外圆盘示意图；
图5是本发明的中心轴示意图；
图6是本发明的固定轴示意图；
其中：1-齿轮盘、2-扭转弹簧组件、3-固定轴、4-外隔环、5-轴承、6-压环、7-压板、8-螺钉、2a-内圆盘压板、2b-轴承、2c-内隔环、2d-轴承、2e-内圆盘、2f-扭簧、2g-轴承、2h-外圆盘、2i-轴承、2k-外压板、2e1-第一凸起、2e2-第二凸起、2e3-轴颈、2h1-第三凸起、2h2-第四凸起、2h3-轴颈、1a-凸块、1b-中心轴、3a-凸块、3b-凸轮。
具体实施方式
参见附图1至图5，提供具体实施例：一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，内圆盘2e、扭转弹簧2f、外圆盘2h、中心轴1b、齿轮盘和固定轴3；
所述的内圆盘的圆周上轴向延伸形成第一凸起2e1和第二凸起2e2；内圆盘2e上与两个凸起同向延伸形成轴颈2e3；
所述的外圆盘2h的圆周上轴向延伸形成第三凸起2h 1和第四凸起2h2；外圆盘2h上与两个凸起同向延伸形成轴颈2h3；
内圆盘2e与外圆盘2h通过轴颈套装连接，且内圆盘与外圆盘之间能够相互转动；且使得周向上，内圆盘的凸起与外圆盘的凸起交错排列，即第一凸起和第二凸起均位于第三凸起和第四凸起之间，第三凸起位于第一凸起和第二凸起之间；
扭簧两端分别连接内圆盘与外圆盘，且扭簧与内圆盘和外圆盘的轴颈套装连接；内圆盘与外圆盘的相互转动扭转扭簧；
中心轴与齿轮盘一体旋转，所述齿轮盘的圆周上轴向延伸形成凸块，所述的中心轴贯穿外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔，且外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔存在转动间隙；齿轮盘用于与操纵杆连接，并与操纵杆一体运动；
齿轮盘的凸块被夹在第一凸起与第三凸起之间；
固定轴相对于外圆盘、扭转弹簧、内圆盘2h、中心轴以及齿轮盘固定不动；且固定轴形成限位凸块，所述限位凸块同样被夹在第一凸起与第三凸起之间。
更具体的实施例为：内圆盘轴颈与外圆盘轴颈之间设置有轴承。
更具体的实施例为：内圆盘轴颈与中心轴之间设置轴承。
本发明的工作原理是：当对中心轴1的凸起1a与固定轴3的外圆凸起3a向扭转弹簧卷紧方向施加扭矩转动角度时，将中心轴1上的凸起1a和固定轴3上的凸起3a由于扭转弹簧2的卷紧产生的反作用回复力而夹紧，通过外部对固定轴3转动锁止，通过飞机上驾驶舱操纵杆系与齿轮轴1的齿轮啮合，当飞行员操纵飞机一轴系的操纵杆时，通过杆系与齿轮轴1的齿轮啮合而顺时转动，此时由于固定轴3转动被锁止，使得内圆盘2e凸起2e1被阻止转动，又因内圆盘2e与扭转弹簧2的左端面固定连接，从而也就锁止固定了扭转弹簧2的左端面，所以，在中心轴1凸起1a的转矩下推动锚定轴3上的凸起3a向扭簧的顺时针卷紧方向旋转并按照胡克定律随着角度的增大，旋转反作用力越大，从而产生扭转感力，扭转角度越大，扭力越大，从而实现了飞机驾驶员操纵飞机的感觉力；同时，第四凸起2h2顺时针转动，反方向第四凸起2h2与第二凸起2e2之间的角度减小直到被锚定的第二凸起2e2将第四凸起2h2限位；
同理，中心轴1逆时针转动时，外圆盘2h凸起2h1被阻止转动，因外圆盘2h与扭转弹簧2的右端面固定连接，从而也就锁止固定了扭转弹簧2的右端面，在中心轴1凸起1a的转矩下推动外圆盘2h的凸起2h1逆时针转动；同时，第二凸起2e2逆时针转动，反方向第二凸起2e2与第四凸起2h2之间的角度减小直到被锚定的第四凸起2h2将第第二凸起2e2限位。

Claims (4)

1.一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，其特征在于：外圆盘、扭转弹簧、内圆盘、中心轴、齿轮盘和固定轴；
所述的内圆盘的圆周上轴向延伸形成第一凸起和第二凸起；内圆盘上与两个凸起同向延伸形成轴颈；
所述的外圆盘的圆周上轴向延伸形成第三凸起和第四凸起；外圆盘上与两个凸起同向延伸形成轴颈；
内圆盘与外圆盘通过轴颈套装连接，且内圆盘与外圆盘之间能够相互转动；且使得周向上，内圆盘的凸起与外圆盘的凸起交错排列，即第一凸起和第二凸起均位于第三凸起和第四凸起之间，第三凸起位于第一凸起和第二凸起之间；
扭簧两端分别连接内圆盘与外圆盘，且扭簧与内圆盘和外圆盘的轴颈套装连接；内圆盘与外圆盘的相互转动扭转扭簧；
中心轴与齿轮盘一体旋转，所述齿轮盘的圆周上轴向延伸形成凸块，所述的中心轴贯穿外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔，且外圆盘、扭转弹簧和内圆盘的中心孔存在转动间隙；齿轮盘用于与操纵杆连接，并与操纵杆一体运动；
齿轮盘的凸块被夹在第一凸起与第三凸起之间；
固定轴相对于外圆盘、扭转弹簧、内圆盘、中心轴以及齿轮盘固定不动；且固定轴形成限位凸块，所述限位凸块同样被夹在第一凸起与第三凸起之间。
2.如权利要求1所述一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，其特征在于：内圆盘轴颈与外圆盘轴颈之间设置有轴承。
3.如权利要求2所述一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，其特征在于：内圆盘轴颈与中心轴之间设置轴承。
4.如权利要求2所述一种自限位式扭转弹簧人工感觉力机构，其特征在于：还包括隔环4、压环5、挡板6和螺钉7，隔环4将扭转弹簧组件2中的轴承2d与锚定轴3中的轴承2g间隔，压环5套在齿轮轴1光轴部1b的端头并压住轴承2i，并通过压板6用螺钉7将齿轮轴1、扭转弹簧组件2和锚定轴3连接成一体。
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