CN109415117A - 控制杆枢轴 - Google Patents

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CN109415117A CN201680084848.4A CN201680084848A CN109415117A CN 109415117 A CN109415117 A CN 109415117A CN 201680084848 A CN201680084848 A CN 201680084848A CN 109415117 A CN109415117 A CN 109415117A
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Ratier Figeac SAS
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Latilfiak Co Ltd
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Abstract

一种控制杆枢轴(200)，包括：主枢轴承(210)；冗余枢轴承(220)；以及用于检测所述主枢轴承的故障的检测部件。所述冗余枢轴承设置于所述主枢轴承的一侧上。在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用。所述检测部件可以包括：设置于所述冗余枢轴承上的一个或多个特征(230)，所述一个或多个特征用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩；和/或传感器(300；310；320)，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。

Description

控制杆枢轴
技术领域
本公开涉及控制杆枢轴，例如，飞机的控制杆的枢轴。
背景技术
在载具中，可以提供控制杆来控制载具的移动范围。控制杆可以控制许多控制参数。举例来说，飞机中的控制杆可以被布置成通过允许控制杆绕着多个轴线旋转而控制飞机的俯仰和翻滚。
为了帮助控制杆绕着其轴线中的一个轴线来旋转，可以将控制杆的轴杆安装到枢轴承。典型的枢轴承包括滚珠轴承或滚动元件轴承。滚动元件轴承虽然提供低摩擦枢轴，但易受冲击载荷影响、易发生滚动元件的断裂、轴承座圈的断裂或由于进入轴承的灰尘或尘土而磨损。
为了消除这些缺点，常规的控制杆枢轴通常合并第二轴承，所述第二轴承与主滚动元件轴承同心地组装以提供冗余；在主滚动元件轴承失效的情况下，所述冗余的第二轴承变成作为滑动轴承来操作。因此，在飞机的控制杆的情况中，飞行员能够在滚动元件轴承失效时继续使用所述控制杆。
发明人认为，虽然控制杆的当前枢轴系统可以合并冗余枢轴以确保枢轴在主轴承失效的情况下仍能起作用，但可以对所述枢轴系统进行改进。
发明内容
根据本公开的一个实施方案，提供一种控制杆枢轴，所述控制杆枢轴包括：主枢轴承；在所述主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承，其中在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用；以及检测部件，所述检测部件用于检测所述主枢轴承的故障。
在以上情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括设置于所述冗余枢轴承上的用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩的一个或多个特征。所述一个或多个特征可以设置于所述冗余枢轴承的端面中。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述特征可以包括孔或凹口。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括传感器，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是光学传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是电传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是磁性传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的外表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的内表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是圆柱形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是球形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以包括套管。
根据本公开的另一个实施方案，提供一种用于与飞机的控制杆一起使用的枢轴组件，所述枢轴组件包括：轴杆：壳体；以及控制杆枢轴，所述控制杆枢轴绕着所述轴杆的端部设置并且安装于所述壳体中，所述控制杆枢轴包括：主枢轴承；在所述主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承，其中在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用；以及检测部件，所述检测部件用于检测所述主枢轴承的故障。
在以上情况的另一个实施方案中，所述枢轴组件可以呈飞机的控制杆模块的形式。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括设置于所述冗余枢轴承上的用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩的一个或多个特征。所述一个或多个特征可以设置于所述冗余枢轴承的端面中。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述特征可以包括孔或凹口。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括传感器，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是光学传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是电传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是磁性传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的外表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的内表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是圆柱形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是球形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以包括套管。
根据本公开的另一个实施方案，提供一种用于检测控制杆枢轴的故障的方法，所述方法包括：在具有在主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承的控制杆枢轴中，在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用，所述方法包括使用设置于所述控制杆枢轴上的检测部件来检测所述主枢轴承的故障。
在以上情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括设置于所述冗余枢轴承上的用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩的一个或多个特征。所述一个或多个特征可以设置于所述冗余枢轴承的端面中。所述方法可以包括通过感觉或通过测量值来测算所述冗余枢轴承操作的不同模式所需的扭矩的水平。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述特征可以包括孔或凹口。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述检测部件可以包括传感器，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是光学传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是电传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述传感器可以是磁性传感器。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的外表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以安装到所述主枢轴承的内表面。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是圆柱形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述控制杆枢轴可以是球形的控制杆枢轴。
在以上任一情况的另一个实施方案中，所述冗余枢轴承可以包括套管。
从结合图式进行的以下详细描述中，本公开的系统和方法的这些和其它的特征将变成本领域技术人员更容易明白的，图式仅举例来说明本公开的实施方案。
附图说明
为了使本公开所属领域的技术人员能够在不进行过度实验的情况下容易地理解如何制造和使用本公开的装置和方法，将在下文举例并参看某些图式来详细地描述本公开的实施方案，其中：
图1示出用于在飞机的控制杆中使用的示例性枢轴组件的示意图；
图2示出具有圆柱形轮廓的、图1的枢轴组件的截面图；
图2A示出具有球形轮廓的示例性枢轴组件的截面图；
图3示出用于在飞机的控制杆中使用的示例性枢轴组件的示意图；
图4示出用于检测主枢轴承的故障的示例性维护工具的示意图；
图4A示出用作用于检测主枢轴承的故障的视觉指示器的示例性易断连接的示意图；
图4B示出用作用于检测主枢轴承的故障的视觉指示器的示例性对准引导件的示意图；
图5示出用于检测主枢轴承的故障的示例性光学传感器的示意图；
图6示出用于检测主枢轴承的故障的示例性电传感器的示意图；以及
图7示出用于检测主枢轴承的故障的示例性磁性传感器的示意图。
具体实施方式
现在将参看图式，其中相同的附图标记标示本公开的类似的结构特征或方面。为了进行阐释和说明，而非为了限制，在图1中示出用于控制杆的枢轴组件的实施方案的说明性视图，并且所述枢轴组件整体上由附图标记100指示。在图2至图7中示出本公开的其它方面。
枢轴组件100包括轴杆110，所述轴杆具有纵轴线R-R，所述轴杆110可以绕着所述纵轴线旋转。控制杆枢轴200绕着所述轴杆110的端部设置。控制杆枢轴200可以设置在壳体120内。
控制杆枢轴200包括主枢轴承210和冗余枢轴承220(辅枢轴承)，所述两个轴承是绕着轴杆110同心。主枢轴承210与冗余枢轴承220均被配置成绕着轴线R-R旋转。主枢轴承210可以包括外元件212(例如，外轴承座圈)和内元件214(例如，内轴承座圈)。冗余枢轴承220可以包括套管225。
在一个实施方案中，如图1和图2中所示，冗余枢轴承220可以设置于主枢轴承210与轴杆110之间。在这个实施方案中，外元件212的外表面213可以固定到壳体120。内元件214的内表面215可以绕着冗余枢轴承220设置。
在这个实施方案中，在主操作模式下，冗余枢轴承220与内元件214之间存在最少的相对移动或不存在相对移动。在轴杆110绕着轴线R-R旋转时，冗余枢轴承220随着轴杆110旋转。冗余枢轴承220的旋转使内元件214绕着轴线R-R旋转。由于外元件212固定到壳体，因此内元件214与外元件212之间存在相对运动。
然而，假如主枢轴承210发生故障，使得主枢轴承210卡紧或未能有效地操作，那么冗余枢轴承220与内元件214之间或冗余枢轴承220与轴杆110之间的滑动接触开始。因此，冗余枢轴承220变成作为枢轴来起作用。这样，轴杆110仍能够绕着轴线R-R旋转。
在另一个实施方案中，如图3中所示，冗余枢轴承220可以安装到主枢轴承210的外表面，使得所述冗余枢轴承设置于主枢轴承210与壳体120之间。在主操作模式下，冗余枢轴承220与主枢轴承210的外元件212之间存在最少的相对移动或不存在相对移动。在轴杆110绕着轴线R-R旋转时，主枢轴承210的内元件214随着轴杆110旋转。因此，实现内元件214与外元件212之间的相对运动，并且主枢轴承210作为枢轴来起作用。
然而，在主枢轴承210发生故障的情况中，冗余枢轴承220与外元件212之间或冗余枢轴承220与壳体120之间的滑动接触开始。因此，冗余枢轴承220变成作为枢轴来起作用。这样，轴杆110和主枢轴承210仍能够绕着轴线R-R旋转。
应理解，主枢轴承210可以是任何所要轴承，例如，滚动元件轴承或其它低摩擦轴承。所述轴承可以包括(例如)滚珠轴承、滚柱轴承或其它滚动元件。因此，在主操作模式下，主枢轴承210可以在滚动接触(例如，外元件212与内元件214之间)的情况下操作。然而，当冗余枢轴承220变成起作用时，在冗余枢轴承220与其相邻部件(例如，在图1和图2中所示的实施方案的情况中是内元件214)之间开始滑动接触。
当控制杆枢轴200在滑动接触而非滚动接触的情况下操作时，使轴杆110转动所需的扭矩固有地较大。因此，当控制杆将感觉到卡得较紧而不能操纵时，用户将检测到主枢轴承210的失效。然而，重要的是，控制杆保持符合人体工学以便使用。因此，冗余枢轴承220的材料的选择可以被选择为在冗余枢轴承变成起作用之前在轴杆110中需要所要水平的摩擦扭矩，这并未明显不同于给出控制问题，但可能仍是警觉的飞行员所能观察到的。
冗余枢轴承220或套管225可以包括塑料或完全由塑料制成。使用塑料的优点是其避免了与其它部件的电偶腐蚀，并且因此较不可能会卡紧。塑料还可以提供绝缘层来帮助防止任一侧的部件之间的电偶腐蚀。然而，预计冗余枢轴承220或套管225可以由任何合适的材料或材料组合形成。
冗余枢轴承220还可以包括其它形式的轴承，例如，甚至滚动元件轴承，其中操作水平的扭矩可以设成足够高，足以使得其在主枢轴承210发生故障后操作。
虽然图2示出具有圆柱形轮廓的控制杆枢轴200，但是预计控制杆枢轴200可以具有球形轮廓，如图2A中所示。
控制杆枢轴200包括用于检测主枢轴承210的故障的检测部件。现在另外参看图4，冗余枢轴承220可以包括设置于冗余枢轴承226上(例如在冗余枢轴承220的端面226上)的一个或多个特征230。
特征230可以包括孔235或凹口，所述孔或凹口可以纵向地延伸至冗余枢轴承220中。特征230的截面可以是如所示的圆形，或其它形状。可以提供维护工具240，所述维护工具被配置成与特征230接合。在维护期间，可以将维护工具240插入到特征230中。通过绕着轴杆轴线R-R旋转维护工具240，可以使冗余枢轴承220绕着所述轴线R-R旋转。
工程师可以确定主枢轴承210是否发生故障或者冗余枢轴承220是否起作用。维护工程师确保轴杆110保持稳定以免绕着轴线R-R旋转，接着采用维护工具240来使冗余枢轴承220绕着轴线R-R旋转。通过凭感觉或通过测量值来测算冗余枢轴承220操作的不同模式所需的扭矩的水平，可以检测主枢轴承210的故障。
如果冗余枢轴承220安装到主枢轴承210的内表面，使得如图1和图2中所示，冗余枢轴承设置于主枢轴承210与轴杆110之间，那么冗余枢轴承220将与主枢轴承210的内元件214接触。如果内元件214随着冗余枢轴承220一起旋转，那么主枢轴承210有效地工作。然而，如果冗余枢轴承220独立于内元件214旋转，那么这可能指示主枢轴承210已发生故障。类似地，如果冗余枢轴承220相对于轴杆110旋转，那么这可能指示主枢轴承210已发生故障。
如果冗余枢轴承220安装到主枢轴承210的外表面，使得如图3中所示，冗余枢轴承设置于主枢轴承210与壳体120之间，那么冗余枢轴承220将与主枢轴承210的外元件212接触。如果外元件212随着冗余枢轴承220一起旋转，那么主枢轴承210有效地工作。然而，如果冗余枢轴承220独立于外元件212旋转，那么这可能指示主枢轴承210已发生故障。类似地，如果冗余枢轴承220相对于壳体120旋转，那么这可能指示主枢轴承210已发生故障。
控制杆枢轴200还可以包括检测部件，所述检测部件包括用于提醒用户或维护工程师主枢轴承210已发生故障的视觉指示器。预计此类视觉指示器可以包括如图4A中所示的在主枢轴承210与冗余枢轴承220和/或其它相邻部件(诸如轴杆110或壳体120)之间的易断连接280。在主枢轴承210发生故障的情况中，主枢轴承210与冗余枢轴承220之间的界面处的滑动接触开始，使易断连接280断裂并且向用户指示主枢轴承210已失效。
可选的视觉指示器可以包括如图4B中所示的对准引导件。第一标记物290可以(例如)设置于主枢轴承210上，并且第二标记物295可以设置于冗余枢轴承220上。在控制杆枢轴的安装期间，冗余枢轴承220可以被装配成使得第一标记物290与第二标记物295对准。在主枢轴承210发生故障的情况中，主枢轴承210与冗余枢轴承220之间的界面处的滑动接触开始，使第一标记物290与第二标记物295不再对准，并且因此向用户指示主枢轴承210已发生故障。预计第一标记物290和第二标记物295可以是印刷的、蚀刻的或浮凸的。
除了上文讨论的检测部件之外或作为上文讨论的检测部件的可选方案，枢轴结构还可以包括一种检测部件，所述检测部件包括被配置成检测主枢轴承210与冗余枢轴承220之间的界面处的相对运动的传感器。现在参看图5、图6和图7，控制杆枢轴200可以包括光学传感器300，所述光学传感器包括光敏电池。另外地或可选地，控制杆枢轴200可以包括电传感器310，所述电传感器包括开关。另外地或可选地，控制杆枢轴200可以包括磁性传感器320，所述磁性传感器包括磁体和接近开关。
在检测到主枢轴承210与冗余枢轴承220之间的相对移动时，可以发出警报以提醒操作者和/或工程师主枢轴承210已发生故障。
本公开还提供一种控制杆模块，所述控制杆模块包括控制杆枢轴，所述控制杆枢轴包括：主枢轴承；在所述主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承，其中在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用；以及检测部件，所述检测部件用于检测所述主枢轴承的故障。
虽然已参考实施方案来示出和描述了本公开的设备和方法，但是本领域技术人员将容易地了解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行改变和/或修改。
以下语句陈述了本公开的可能是或可能不是在目前要求权利保护但可以形成将来的修正和/或分案申请的依据的特征。一种用于检测控制杆枢轴的故障的方法，包括：在具有在主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承的控制杆枢轴中，在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用，所述方法包括使用设置于所述控制杆枢轴上的检测部件来检测所述主枢轴承的故障。

Claims (15)

1.一种控制杆枢轴，所述控制杆枢轴包括：
主枢轴承；
在所述主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承，其中在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用；以及
检测部件，所述检测部件用于检测所述主枢轴承的故障。
2.如权利要求1所述的控制杆枢轴，其中所述检测部件包括设置于所述冗余枢轴承上的一个或多个特征，所述一个或多个特征用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩。
3.如权利要求2所述的控制杆枢轴，其中所述特征包括孔或凹口。
4.如权利要求1、2或3所述的控制杆枢轴，其中所述检测部件包括传感器，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。
5.如权利要求4所述的控制杆枢轴，其中所述传感器是光学传感器。
6.如权利要求4所述的控制杆枢轴，其中所述传感器是电传感器。
7.如权利要求4所述的控制杆枢轴，其中所述传感器是磁性传感器。
8.如前述权利要求中任一项所述的控制杆枢轴，其中所述冗余枢轴承安装到所述主枢轴承的外表面。
9.如前述权利要求中任一项所述的控制杆枢轴，其中所述冗余枢轴承安装到所述主枢轴承的内表面。
10.如前述权利要求中任一项所述的控制杆枢轴，其中所述控制杆枢轴是圆柱形的控制杆枢轴或球形的控制杆枢轴。
11.一种用于与飞机的控制杆一起使用的枢轴组件，所述枢轴组件包括：
轴杆；
壳体；以及
根据任一前述权利要求所述的控制杆枢轴，所述控制杆枢轴绕着所述轴杆的端部设置并且安装于所述壳体中。
12.如权利要求11所述的枢轴组件，所述枢轴组件呈飞机的控制杆模块的形式。
13.一种用于检测控制杆枢轴的故障的方法，所述方法包括：
在具有在主枢轴承的一侧上的冗余枢轴承的控制杆枢轴中，在所述主枢轴承发生故障的情况下，所述冗余枢轴承变成作为轴承来起作用，所述方法包括使用设置于所述控制杆枢轴上的检测部件来检测所述主枢轴承的故障。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述检测部件包括设置于所述冗余枢轴承上的一个或多个特征，所述一个或多个特征用于在维护或测试期间对所述冗余枢轴承施加扭矩以及通过感觉或通过测量值来测算所述冗余枢轴承操作的不同模式所需的扭矩的水平。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中所述检测部件包括传感器，所述传感器被配置成检测所述主枢轴承与所述冗余枢轴承之间的界面处的相对运动。
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