CN111619799B - 用于警告航空器驾驶员的触觉警报机构以及航空器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触觉警报机构(1)。机构(1)包括致动器(10)。可动限位件的至少一个臂(36)与致动器连接。弹簧盒(40)具有容纳预拉紧的扭力弹簧(45)的外壳(41)，该弹簧盒(40)被安装成能围绕旋转轴线(AX)旋转地运动。外壳(41)包括至少一个凸耳(55)，其被安装成能围绕旋转轴线(AX)旋转地运动。扭力弹簧的指部(47)穿过外壳(41)的前侧面(62)中的细长的孔口(64)，以形成可进行超越的、可动的弹性止动部。

Description

用于警告航空器驾驶员的触觉警报机构以及航空器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月28日提交的FR1902078的优先权，其公开内容整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于警告航空器驾驶员的触觉警报机构，并且涉及一种航空器。例如，该航空器可以是旋翼机，其配备有飞行控制构件，以用于改变至少为旋翼机提供升力的旋翼桨叶的桨距。更特别地，本发明涉及具有警告旋翼机的驾驶员航空器已超过工作极限的触觉警报机构(也被称为“触感提示(tactile cueing)”或“触觉反馈(hapticfeedback)”机构)的这种飞行控制构件。

背景技术

旋翼机是旋转翼型航空器，特别地，其升力至少部分地由旋翼提供。

在直升飞机的具体情况下，被称为“主旋翼”的旋翼不仅参与为旋翼机提供升力，而且还为其在任何前进方向上提供推进。在某些直升飞机上，使用尾旋翼控制航空器的偏航运动。

航空器可以具有周期变距杆和总距操纵杆，周期变距杆通过机械系统或“联动装置”连接至旋翼以周期性地控制旋翼桨叶的浆距，总距操纵杆通过机械系统或“联动装置”连接至旋翼以共同地控制所述桨叶的浆距。移动总距操纵杆引起桨叶浆距的相同变化。

自动驾驶系统可包括与联动装置并联或串联设置以产生自动飞行控制的致动器。

此外，装在航空器上、特别是旋翼机上的一个或多个旋翼由动力装置驱动进行旋转，该动力装置具有一个或多个发动机并且可能具有至少一个主齿轮箱和/或一个或多个连杆轴等。

每个发动机可以在包括多个不同额定值的工作包络线(operating envelope)范围内工作，每个额定值都可以通过发动机实现。发动机的限制和主齿轮箱的限制能够限定发动机可以工作的各种工作额定值，特别是：

-起飞额定值，其由最大起飞功率PMD和最大起飞功率可以使用的预定的有限使用持续时间来限定；

-最大连续额定值，其由例如对应于最大起飞功率PMD的大约90％的最大连续功率PMC和最大连续功率可以使用的、通常不受限制的使用持续时间来限定；以及

-由最大瞬态功率PMT限定的瞬态额定值。

在多发动机的旋翼机上，工作包络线还覆盖了仅在其中一个发动机失效时才使用的紧急应急额定值：

-第一紧急额定值，其有时被称为“一台发动机不工作，30秒”(OEI 30”)额定值，并且由例如等于最大起飞功率PMD的大约112％至120％的超应急功率PSU和超应急功率PSU可以使用的预定的使用持续时间来限定，超应急功率通常在飞行过程中可以使用3次；

-第二紧急额定值，其有时被称为“一台发动机不工作，2分钟”(OEI 2’)额定值，并且由例如等于最大起飞功率PMD的大约105％至112％的最大应急功率PMU和最大应急功率PMU可以使用的预定的使用持续时间来限定；以及

-第三紧急额定值，其有时被称为“一台发动机不工作，持续”(OEI cont)额定值，并且由基本上等于最大起飞功率PMD的中间应急功率PIU和在涡轮轴发动机失效之后在该中间应急功率PIU下针对剩余航程的不受限的使用持续时间来限定。

对于每个额定值，限定了可以获得上述功率PMC(最大连续功率)、PMD(最大起飞功率)、PMT(最大瞬态功率)、PSU(超应急功率)、PMU(最大应急功率)和PIU(中间应急功率)的工作限制。在涡轮轴发动机上，通常通过用于监控涡轮轴发动机的三个监控参数来监控这些极限值：涡轮轴发动机的燃气发生器的转速、发动机扭矩以及涡轮轴发动机的低压自由涡轮进气口处的燃气温度，这些参数由本领域技术人员分别标记为Ng、Cm和T45。如果涡轮轴发动机具有高压涡轮级，则还可以使用高压涡轮进气口处的燃气TET。

因此，对于发动机的工作包络线的每个额定值，发动机制造商为每个用于监控发动机的监控参数建立了极限值。

为了监控这些极限值，航空器可以具有多个指示器，每个指示器提供与单个监控参数有关的信息。

为了限制指示器的数量，可以使用第一极限值仪器“FLI”。

其他工作限制可以是随经受的载荷系数而变的结构类型，或者是例如与航空器的涡流域有关的气动类型。

触觉反馈系统也可以设置成通过触感警告驾驶员已经达到了工作极限。尤其是在驾驶员在特定的阶段期间需要观察外部环境并且驾驶员因此无法查看为监控这些极限值而设置的各种仪器时使用这种系统。

如上所述，航空器可以配备自动驾驶系统的并联致动器，其通常被称为“配平致动器”。对于任何指定的控制联动装置，配平致动器具有与飞行控制构件并联设置的马达，从而能够使连接至该飞行控制构件的联动装置的一部分以低速大幅度移动。

这种配平致动器还可以响应于驾驶员通过在飞行控制构件、特别是总距操纵杆上的动作对桨叶进行的操纵而将力的感觉传递给驾驶员。为此目的，配平致动器包括力反馈系统，其产生对人类驾驶员施加在飞行控制构件上的驱动进行抵抗的阻力。人类驾驶员可以具有可用于禁止实施力反馈系统的控制，这种控制被称为“配平释放”。

例如，在高速下，当超过最大连续功率额定值PMC的极限值时，在没有发动机不工作的情况的双发航空器上产生阻力，该力随着航空器接近瞬态功率额定值的极限值而增大。如果一台发动机不工作，则在超过第三紧急额定值的极限值时产生阻力，该力随着航空器接近第一紧急额定值的极限值而增大。因此，产生阻力的工作极限值是可变的。

配平致动器的各种不同的已知类型包括：

-被动型马达驱动摩擦配平致动器，其产生恒定的阻力，该阻力与飞行控制构件的位置无关；以及

-被动或主动锚固型马达驱动配平致动器，其通过由人类驾驶员驱动的飞行控制构件来产生抵抗主控制联动装置的操纵的可变阻力。

文献FR2766158公开了一种装置，其具有用于形成对抗总距操纵杆的继续运动的硬点的止动部。止动部被安装成通过马达的驱动而运动。

在一种变型中，该装置具有连接至减速齿轮箱的输入部的马达。减速齿轮箱的输出部通过摩擦耦合部连接至第一轴。第一轴紧固在承载有形成两个止动部的两个突起的板上。限位件被安装成在两个止动部之间旋转地运动。限位件通过“保险丝”构件经由第二轴连接至中间操纵杆的一个端部，中间操纵杆的另一个端部通过刚性连接杆连接至总距联动装置。总距操纵杆的旋转运动引起限位件旋转地运动。

文献US7098811公开了一种警报装置，其由一方面的抖杆器和另一方面的安装成接合在连接至总距操纵杆的联动装置上的弹簧筒构成。弹簧筒从固定在联动装置上的端部延伸至固定在电动马达的臂上的端部，该电动马达的操作依赖计算机单元。

静止时，马达不对弹簧筒施加任何力，臂被安装成可自由地旋转运动。当达到第一紧急阈值时，计算机单元启动电动马达以使弹簧筒产生抵抗驾驶员操纵浆距操纵杆的阻力。在第二紧急阈值处，计算机单元启动抖杆器。

文献EP3069990公开了一种配备有步进马达的机构。

文献FR2991288也是已知的。

发明内容

本发明的目的是提出一种创新的机构，该机构相对简单并且适于优化系统的安全性。

因此，本发明提供了一种触觉警报机构，其被配置为在操纵杆上施加力以通过触感指示已经超过了工作极限值，该机构包括致动器。致动器可以紧固到支架上，支架自身紧固到某个结构上，例如交通工具的结构上，或者致动器可以直接紧固到这种结构上。

机构还包括：

-可移动的限位件的至少一个臂，通过致动器使该臂围绕旋转轴线旋转地运动；以及

-具有外壳的弹簧盒，在外壳内部设置有预拉紧的扭力弹簧，弹簧盒被安装成能围绕旋转轴线进行旋转运动，外壳包括至少一个凸耳，其被安装成能围绕旋转轴线进行旋转运动，外壳具有前侧面，扭力弹簧从固定在外壳上的第一端部延伸至指部，该指部穿过前侧面中的细长的孔口并通过形成可超越并因此可调节的、可动弹性止动部而部分地在外壳外部延伸，在操纵杆没有在指部上施加任何力的情况下，机构使指部关于旋转轴线处于静止位置，该静止位置能通过移动限位件来调节，指部处于静止位置代表凸耳与至少一个臂接触时的工作极限值，当为了超越该工作极限值使操纵杆在指部上施加力时，指部能通过压缩扭力弹簧而在孔口中移动。

在一种变型中，出于安全原因，该机构还可以包括被安装成受到约束从而不会围绕旋转轴线进行旋转运动的主体，该主体承载有至少一个止动构件，该止动构件形成受到约束从而不会围绕旋转轴线进行旋转运动并且通过形状干涉来限制凸耳的旋转幅度的止动构件。

表述“受到约束从而不会围绕旋转轴线进行旋转运动的止动构件”是指在工作期间该止动构件不具有围绕旋转轴线进行旋转运动的任何自由度。止动构件在工作期间总体上可以不具有任何自由度。

因此，该机构具有弹簧盒，该弹簧盒具有指部，该指部被安装成在通过操纵杆在指部上施加力时能相对于弹簧盒的外壳移动。弹簧盒可被安装成围绕旋转轴线自由地旋转运动。指部的静止位置可通过利用致动器使承载有臂的每个凸耳至少在第一旋转方向上移动来调节，可选地，出于安全原因，该静止位置通过止动构件在第二旋转方向上停止。

简称为“静止位置”的位置代表操纵杆在指部上没有施加任何力来促使指部相对于外壳移动时指部自身的位置。例如，该静止位置表示出航空器的工作极限值。当工作极限值改变时，致动器使每个臂移动。例如，当工作极限值与双发动力装置的监控参数有关时，动力装置的一个发动机的失效引起臂运动。

如果在一个臂的旋转结束时或旋转过程中该臂与凸耳接触，则指部自身会处于静止位置，该静止位置表示出该臂的旋转结束时的工作极限值。

如果臂在旋转结束时没有与凸耳接触，则操纵杆随后与指部的接触引起弹簧盒朝向臂运动。当凸耳与臂接触时，则达到新的工作极限值。

表述“可超越的可动弹性止动部”是指指部的位置是可调节的，这使止动部可调节。

另外，通过使指部在细长的孔口中滑动而利用操纵杆从静止位置推动指部，该机构允许操纵杆的运动引起超过工作极限值。细长的孔口代表引导指部运动的导轨或滑道。在此运动过程中，扭力弹簧会产生阻力以抵抗人类驾驶员在操纵杆上的驱动。在此运动过程中，弹簧盒产生驾驶员可以感受到的力梯度。在指部至少在与细长的孔口的长度对应的范围内在达到工作极限值时不阻碍操纵杆的移动的情况下，所述特征解释了术语“可超越的”的应用。

另外，在驾驶员释放操纵杆时，指部返回其静止位置，这解释了术语“弹性”的应用。

因此，本发明的机构可以使驾驶员感受到正在超过工作极限值同时还允许超过该工作极限值。操纵杆可以是在移动时引起工作极限值变化的构件。

另外，通过使用简单的预拉紧的弹簧，该机构在机械上是简单的。此外，致动器可以相对较慢并且产生简单的动力，这实现了良好的安全性。

因此，该机构不是配平致动器，并且被证明比配平致动器更简单。

该机构还可包括以下一个或多个特征。

在一个方面，细长的孔口可以是以旋转轴线为中心的长椭圆形孔。

即使该机构锚固在其行程的下端部，该长椭圆形孔的尺寸也可以设置成覆盖操纵杆的整个运动范围。

在一个方面，指部可以被安装成能在孔口中在从孔口的第一边缘到孔口的第二边缘的路径上移动，该路径包括第一边缘但不包括第二边缘，在操纵杆没有在指部上施加任何力的情况下，指部紧贴住第一边缘，总是存在将指部与孔口的第二边缘隔开的间隙。

这种间隙可以保证控制器的操纵杆理论上的完整运动。当操纵杆是总距操纵杆时，该特征可以保证操纵杆能够触及总距止动部。

在一个方面，预拉紧可以是不可调节的。

在一个方面，致动器可具有旋转部分和非旋转部分，致动器具有制动器，该制动器被配置为使旋转部分相对于非旋转部分保持固定。

例如，当臂保持固定从而不必通过使用致动器将臂保持在适当位置时，制动器使旋转部分相对于非旋转部分保持固定。

致动器可以是电动马达，并且例如可以是有刷马达、无刷马达或步进马达。

该机构还可以包括用于测量弹簧盒的位置的传感器，例如包括用于感测致动器的马达的位置的传感器。

在一个方面，致动器可以具有旋转部分，该旋转部分被安装成能围绕旋转轴线进行旋转运动并且连接至至少一个臂。

在一个方面，机构的至少一个臂可包括由紧固在致动器上的毂盘承载的至少两个臂，弹簧盒具有与每个臂一一对应的凸耳。

每个臂可相对于旋转轴线在径向上或基本在径向上延伸。例如，限位件可以具有设置有三个臂的星形结构。

在一种变型中，外壳可以围绕旋转轴线自由地旋转运动，在存在止动构件的情况下，可以将至少一个凸耳布置在臂与这种可选的止动构件之间。

在另一个变型中，至少一个臂包括具有两个夹板的叉架，凸耳设置在两个夹板之间。然后，臂可以引起外壳在两个相反的方向上旋转。这种构造不排除设置具有止动构件的主体。

在一个方面，主体可以可选地至少部分地围绕致动器布置，所述可选的止动构件可以相对于旋转轴线远离致动器径向地延伸，弹簧盒被安装成围绕主体枢转。

可选地，外壳可以安装成在不设置主体时围绕致动器枢转，或者在设置主体时围绕主体枢转。

在一个方面，外壳可以包括：

-第一部件，其包括承载有第一分支部的后侧面，该后侧面可选地设有孔，致动器和主体穿过该孔，每个第一分支部在轴向方向上从后侧面伸出，扭力弹簧的第一端部紧固在第一部件上；

-第二部件，其具有环，该环承载有与每个第一分支部一一对应的第二分支部，扭力弹簧部分地在空间内延伸，该空间在径向上设置第一分支部之间并在纵向上设置在后侧面与环之间，每个第二分支部平行于第一分支部并远离该空间从环伸出，每个第二分支部至少部分地形成凸耳，指部穿过环并在纵向上相对于包含第一分支部和第二分支部的自由端部的平面突出；以及

-穿过后侧面和扭力弹簧以及环的轴承，该轴承承载有前侧面，该前侧面具有与每个凸耳一一对应的缺口，每个凸耳设置在一个缺口中，并且止动构件可选地在纵向上设置在前侧面与至少一个臂之间。

这种机构被证明是简单且紧凑的。

每个第二分支部可以在径向上设置在第一分支部与旋转轴线之间，并且可以在径向上邻接第一分支部。

每个第二分支部可以通过常规方式紧固到第一分支部上。

在一个方面，该机构还可以包括检测指部与操纵杆之间的接触的接触器。

术语“接触器”是指检测接触的传感器。例如，接触器由操纵杆承载。

出于安全原因，这种接触器可以用在航空器上，例如用于在认为航空器的其他构件尚未达到工作极限值时在接触器检测到操纵杆与指部之间的接触的情况下触发警报和/或释放制动器。

补充地或替代地，这种接触器可以使弹性止动部的位置与连接至该机构的控制器的位置重新对准。当控制器移动并引起接触器切换时，随后可将操纵杆的位置的测量值与弹性止动部的锚固位置的测量值之间的差值存储在计算机中，从而使弹性止动部的位置能够随后调节。在第一次重新对准之后，接触器使计算机能够在每次切换时(即，在切换到存放位置时)检查弹性止动部是否正确定位。如果不是，则计算机可以控制该机构以重新调节弹性止动部的位置，从而将其移动到所需的位置，和/或可以指示弹性止动机构的操作异常，和/或可以通过脱开使其失效。

在一个方面，工作极限值可以是以下极限值中的至少一个：配备有该机构的航空器的动力装置的极限值、施加在配备有该机构的航空器上的载荷系数的极限值、配备有该机构的航空器的涡流域的极限值、配备该机构的航空器的最大空速(“速度，绝对不超过”或“VNE”)的极限值、主旋翼的转速(Nr)的极限值以及配备有该机构的航空器的旋翼(例如，直升飞机的主旋翼)的主轴力矩的极限值。

本发明还提供了一种航空器，该航空器配备有旋翼和总距控制器，该总距控制器连接至控制联动装置以共同地控制旋翼的桨叶的浆距，该总距控制器包括所述操纵杆。

航空器包括本发明的机构，该航空器包括连接至致动器的计算机，该计算机被配置为建立工作极限值并将控制信号发送至致动器，使得在达到该工作极限值时操纵杆与指部接触。

本发明还提供一种方法，其包括以下步骤：

-通过计算机确定航空器的工作极限值；

-通过计算机向致动器发送控制信号，该控制信号携带与在操纵杆没有在指部上施加任何力的情况下指部应到达的静止位置有关的信息；

-移动致动器以将指部定位在静止位置；以及

-通过利用操纵杆在指部上施加力来超越工作极限值，指部在操纵杆上产生扭矩，该扭矩随着指部远离静止位置移动而增大。

附图说明

通过下面参照附图以说明性的方式给出的例子的描述，本发明及其优点将更详细地呈现，在附图中：

图1是本发明的机构的视图；

图2是本发明的机构的视图；

图3是本发明的机构的视图；

图4是与操纵杆配合的本发明的机构的视图；

图5是用于说明产生本发明的机构的指部的位置所依赖的工作极限值的方法的曲线图；

图6是用于说明产生本发明的机构的指部的位置所依赖的工作极限值的方法的曲线图；

图7是用于说明产生本发明的机构的指部的位置所依赖的工作极限的方法的曲线图；以及

图8是示出具有设有叉架的臂的限位件的视图。

具体实施方式

在一个以上的图中存在的元件在其中每个图中被给予相同的附图标记。

在一些图中示出了三个相互正交的方向X、Y和Z。

图1至图3示出了本发明的机构1，其具有指部，该指部形成用于能够抵靠该指部的操纵杆的止动部，该止动部是可弹性移动的止动部，使得其可以被操纵杆超越。图1以等距视图示出了该机构，图2示出了从正面观察的机构1。最后，图3是机构1的分解视图。

图3是机构1的实施方式的分解详图。

该机构包括致动器10。在本例子中，致动器10设置有电动马达11。致动器10可以由支架2承载。例如，这种支架2具有被配置为通过常规方式(例如，通过旋拧、焊接、铆接、粘接等方式)紧固到载体上的底座3。这种支架2可以固定到至少一个支腿4(例如，图3所示的两个支腿)上，每个支腿4紧固到直接或间接承载致动器10的接收元件5上。

致动器10及其马达(如果其具有马达)可以具有旋转部分12和非旋转部分14。例如，非旋转部分14以常规方式驱动旋转部分12围绕旋转轴线AX进行旋转。

旋转部分12可设置有输出轴13，其由非旋转部分14直接驱动进行旋转。替代地，旋转部分12可包括由非旋转部分14驱动进行旋转的转子，转子通过减速齿轮系驱动输出轴13以降低转速。

特别地，致动器10的马达11可以是有刷或无刷的旋转电动马达或步进电动马达。

可选地，致动器具有制动器16，其能够例如通过使旋转部分12相对于非旋转部分14保持固定而使致动器保持固定。

另外，致动器可以具有位置传感器17，其能够检测致动器的位置，即，例如致动器的可动构件的位置以及旋转部分的位置(如果适用)。

在一个方面，致动器可以具有集成的处理器单元，其按照计算机20的指令控制马达11。计算机20可以包括单个计算机单元或多个不同的计算机单元。计算机20例如可以包括至少一个处理器21、至少一个存储器22、至少一个集成电路、至少一个可编程系统和/或至少一个逻辑电路，这些例子并不限制表述“计算机”所指定的范围。类似地，每个计算机单元例如可以包括至少一个处理器21、至少一个存储器22、至少一个集成电路、至少一个可编程系统和/或至少一个逻辑电路，这些例子并不限制表述“计算机单元”所指定的范围。

替代地或者实际上补充地，马达可以直接由计算机20控制。

另外，致动器10具有根据计算机20的请求设置限位件35进行运动的功能。例如，致动器10驱动限位件35围绕旋转轴线AX进行旋转。

因此，致动器被机械地固定到包括至少一个臂的限位件35上。

在图3所示的例子中，限位件35具有毂盘37，其受到约束从而与旋转部分12一起旋转。例如，旋转部分12的输出轴13设置有轴向花键，该轴向花键布置到毂盘37上的凹槽38中。毂盘37还承载有至少一个臂36，特别是如图3所示承载有三个臂。

因此，旋转部分12的输出轴围绕旋转轴线AX进行旋转引起每个臂36围绕旋转轴线AX旋转。

在另一个方面，机构1可以包括主体30。

可选地，主体30至少部分地围绕致动器10布置。如果需要，致动器10的旋转部分12可以突出到主体30的外部以到达限位件35处。

例如，通过直接或间接地将主体30固定到支架2上而使其受到约束从而不会围绕旋转轴线AX进行旋转运动。在所示的例子中，主体包括中空圆柱体31，其从用螺钉固定在支架2的接收元件5上的第一端部区域311延伸到设置有内凸缘的第二端部区域312，该内凸缘通过具有平行于旋转轴线AX延伸的螺纹柄的至少一个螺钉而用螺钉固定在致动器10的非旋转部分上。

另外，主体30可承载有一个或多个止动构件33，例如，单一的止动构件33或每个臂36对应一个止动构件33。每个止动构件33可在垂直于旋转轴线AX的几何平面102中在径向上远离主体30和旋转轴线AX延伸。该几何平面102穿过限位件35并且穿过每个止动构件33。因此，每个止动构件33形成不能围绕旋转轴线AX进行旋转运动的止动构件。

可选地，主体30可以具有外凸缘32，其可以承载每个止动构件33。这种凸缘可能设置有凹部34，该凹部的功能在下面说明。

另外，机构1具有创新的弹簧盒40，其被安装成可在由限位件35并可选地由主体30的止动构件给出的极限值范围内围绕旋转轴线AX进行旋转运动。

弹簧盒40可选地布置成围绕致动器10枢转，并且实际上在适用时围绕主体30、特别是圆柱体31枢转。

弹簧盒40设置有至少部分地接收预拉紧的扭力弹簧45的外壳41。另外，外壳41设置有一个或多个凸耳55。每个凸耳55在几何平面100中定位成围绕旋转轴线AX自由地旋转运动。更确切而言，弹簧盒40可以设置有与每个臂一一对应的凸耳。

在图3所示的变型中，外壳41自由地旋转运动，每个凸耳55在几何平面100中定位成在限位件35的臂36与止动构件33之间围绕旋转轴线AX自由地旋转运动。

在图8所示的变型中，每个臂36可以设置有叉架360。每个叉架360是具有两个夹板361、362的凹形叉架，凸耳55位于两个夹板之间。

另外，参照图3，弹簧盒40包括预拉紧的扭力弹簧45，其具有安装成相对于弹簧盒40的外壳41移动的指部47。指部47穿过外壳41的前侧面从而延伸到外壳外部并相对于几何平面100在纵向上突出。于是，指部47形成机构1的可移动且可超越的弹性止动部。

在图3所示的实施方式中，外壳41包括形成外壳的端壁并且可能形成侧壁的第一部件42、形成外壳的前部的第二部件50以及形成轴承的第三部件60。第一部件42、第二部件50和第三部件60相互配合以接收扭力弹簧并形成每个凸耳55。

例如，第一部件具有与旋转轴线AX基本上正交的后侧面43。后侧面43具有环形形状并且可选地具有使致动器10和主体30穿过的孔431。

另外，第一部件42具有固定在后侧面53上的侧壁。例如，该侧壁是穿孔的。在图3所示的变型中，侧壁包括第一分支部44，特别是例如包括三个第一分支部44。每个第一分支部44在平行于旋转轴线AX的轴向方向上从后侧面43(例如，从后侧面的外周)延伸到一个端部441。

第二部件50设置有在径向上从内边缘511延伸到外边缘512的环51。致动器10穿过环51，主体30和第三部件60也可能如此。环51和后侧面43在纵向上限定弹簧盒内的空间INT。

另外，环51承载有至少一个第二分支部53，例如承载有与第一分支部44一样多的第二分支部，即在所示的例子中承载有三个第二分支部。每个第二分支部平行于第一分支部44从环51伸出并且远离空间INT延伸到端部531。第二分支部的端部531和第一分支部的端部441例如分别定位在与旋转轴线AX正交的第一平面100和第二平面101中。第一平面100和第二平面101可以重合。

可选地，每个第二分支部53在径向上在环51的内边缘511和外边缘512之间设置在环51中。因此，环51可以具有在径向上位于每个第二分支部53上方的外部开口513。每个第一分支部44因此穿过外部开口513。因此，每个第二分支部53在径向上设置在旋转轴线AX和第一分支部44之间。另外，环51还可以在内边缘511中设置有内部开口514。

每个第一分支部可以用螺钉固定或铆接到第二分支部上。

另外，每个第二分支部53单独地或与第一分支部44配合地、特别是与第一分支部44的端部441配合地形成凸耳55。

此外，第三部件包括轴承61。该轴承61可以包括中空圆柱体。轴承61例如在纵向上从后侧面43伸出，或者实际上穿过后侧面然后穿过环51。因此，弹簧盒的内部空间INT在径向上由轴承61和第一部件的第一分支部44限制。

此外，轴承61承载有前侧面62。该前侧面采取前凸缘的形式，其设置有与每个凸耳55一一对应的缺口63。因此，每个第一分支部和每个第二分支部穿过相应的一个缺口63。

另外，轴承61围绕主体30布置。因此，前凸缘62在环51与主体30的外凸缘32之间设置在与旋转轴线正交的平面中。因此，每个止动构件33可以在纵向上设置在前侧面62与限位件35之间。

最后，弹簧盒40包括扭力弹簧45，其部分地在内部空间INT内延伸。扭力弹簧依次具有固定至外壳41并且例如固定至后侧面43的第一端部46、围绕旋转轴线AX设置在内部空间INT内的弹簧圈以及从内部空间INT突出的指部47。例如，指部在平行于旋转轴线AX的方向上延伸。另外，指部47可连续地穿过第二部件的内部开口514、主体3中的凹部34和前侧面中的细长的孔口64。指部可在纵向上从第一平面100和第二平面101伸出从而能够与操纵杆76接触，使得指部形成可超越、可移动的弹性止动部。

另外，细长的孔口64可以是以旋转轴线AX为中心的长椭圆形孔。

在另一个方面，指部47可在孔口64中在从孔口64的第一边缘65(包括)到孔口64的第二边缘66(不包括)的路径上移动。由于弹簧在外壳41中是预拉紧的，因此在操纵杆76没有在指部47上施加力时指部47特别地紧贴住第一边缘65。然而，孔口64和机构的尺寸通常设置成使得指部47绝不与第二边缘66接触。

可选地，扭力弹簧的这种预拉紧是不可调节的。

另外，机构1可以包括检测指部47与操纵杆76之间的接触的接触器70。如图3所示，该接触器设置在指部47上，但是它也可以如图4所示的那样设置在操纵杆上。例如，接触器70可以采取按钮的形式。接触器可以连接至计算机20或实际上连接至警告系统。

上述机构1可以定位在需要能被操纵杆超越的可移动的弹性止动部的任何类型的载体上。

特别地，如图4所示，机构可以设置在具有旋翼80的航空器75上。该航空器具有与联动装置79连接的总距控制器81，以用于共同地控制旋翼80的桨叶的浆距。例如，这种控制器81可包括固定在管77上的杆78，管77自身固定在与机构1配合的操纵杆76上。其他布置是可行的，特别是常规布置。

计算机20因此被配置为建立工作极限值并发送用于控制致动器10的控制信号，使得在达到工作极限值时操纵杆76与指部47接触。

在本发明的方法中，计算机20独立于机构1的载体的性质以及与机构1配合的操纵杆的性质之外确定载体的工作极限值。

在配备有具有至少一个发动机的动力装置的航空器上，在任何时候，工作极限值可以是以下极限值中的至少一个：动力装置的发动机的极限值、施加在航空器上的载荷系数的极限值、配备有该机构的航空器的涡流域的极限值、配备有该机构的航空器的最大空速(“速度，绝对不超过”或“VNE”)的极限值、主旋翼的旋转频率(Nr)的极限值、配备有该机构的航空器的旋翼(例如，直升飞机的主旋翼)的主轴力矩的极限值。

为了确定其工作极限值，计算机20可以连接至各种测量系统。例如，计算机连接至感测每个发动机的温度的温度传感器、感测每个发动机的扭矩的扭矩传感器以及感测每个发动机的转速的转速传感器，以使用常规方法评估限制动力装置的参数的极限值。在同一飞行过程中，每个发动机特别地能以多个额定值和上述额定值中的至少一个进行工作：起飞额定值PMD、最大连续额定值PMC、瞬态额定值PMT、第一紧急额定值OEI30”、第二紧急额定值OEI2’和第三紧急额定值OEICont。每个监控参数因此可以与对应于每个额定值的一个极限值相关联。因此，工作极限值可以指示超过了与发动机的工作额定值相关联的监控参数(例如特别是最接近其极限值的监控参数)的极限值。

计算机可以连接至航空器的加速度计或等效装置以评估所经受的载荷系数。因此，工作极限值例如可以指示超过了载荷系数的阈值，并且可选地是小于不应被超过的最大载荷系数的阈值。

计算机可以连接至用于感测航空器的空速的空速传感器或等效装置以评估其与不应被超过的速度(速度，绝对不超过或VNE)的接近度。因此，工作极限值例如可以指示达到了超过后可能使航空器损坏的最大速度。

计算机可以连接至用于感测航空器的主轴力矩的主轴力矩传感器或等效装置以评估所经受的力。因此，工作极限值例如可以指示超过了最大主轴力矩阈值，超过该最大主轴力矩阈值主轴或实际上旋翼头部可能会被损坏。

计算机可以连接至用于感测航空器的主旋翼的转速(Nr)的至少一个转速传感器。因此，工作极限值例如可以指示超过了主旋翼的转速(Nr)的最小阈值，低于该最小阈值航空器将离开其稳定且安全的飞行域。

例如，在发动机失效的情况下，主旋翼的转速会下降。工作极限值可以起到指示必须使主旋翼桨叶的总距减小的功能。

图5示出了机构如何参照当前的工作极限值进行工作。因此，图5示出了说明由机构1产生的力Ef相对于操纵杆的位置的曲线图。图5示出了与适用的工作极限值LP相关联的指部的静止位置POS0。

只要没有达到工作极限值，机构就不会在操纵杆上施加任何力。相反地，从工作极限值起，机构施加力，该力由于指部的圆周运动增大至最大力550，然后略微减小。特别是由于扭力弹簧的直径并且由于操纵杆在扭力弹簧上的接触点的位置在扭力弹簧的压缩期间发生变化，本发明可以具有预拉紧力500和由扭力弹簧设置的最大力550之间的小差异。

从一个时刻到另一个时刻，工作极限值可具有变化的值和/或与工作极限值相关联的物理参数可改变。工作极限值可以是在操纵杆移动时变化的极限值，该操纵杆被配置为在超过所述工作极限值之后使机构的止动部移动。例如，操纵杆可以是旋翼机的常规总距控制器的操纵杆。

图6示出了在正常工作的双发航空器上并且在设置有用于控制旋翼的总距类型的操纵杆时指部在静止位置的定位所基于的工作极限值的变化。

当航空器以小于第一速度阈值Sl(例如40节(kt)的阈值)的前进速度或速度V行进时，工作极限值LP对应于起飞额定值PMD处的限制监控参数的极限值，该限制监控参数是航空器的最接近其极限值的监控参数。如果超过该极限值，则动力装置通过应用瞬态额定值PMT进行工作并且机构1随后在操纵杆上施加力。

当航空器以大于第二速度阈值S2(例如，75kt的阈值)的前进速度V行进时，工作极限值LP对应于最大连续额定值PMC处的限制监控参数的极限值。如果超过该极限值，则动力装置通过应用瞬态额定值PMT进行工作并且机构1随后在操纵杆上施加力。

在第一阈值和第二阈值之间，极限值可以根据前进速度而线性地减小。

在动力装置的发动机失效时，参照图7，当航空器以小于第一速度阈值Sl(例如40kt的阈值)的前进速度V行进时，工作极限值LP对应于限制第二紧急额定值OEI2’的监控参数的极限值。如果超过该极限值，则动力装置通过应用第一紧急额定值OEI30”进行工作并且机构1随后在操纵杆上施加力。

当航空器以大于第二速度阈值S2(例如，75kt的阈值)的前进速度V行进时，工作极限值对应于限制第三紧急额定值OEIcont的监控参数的极限值。如果超过该极限值，则动力装置通过应用第一紧急额定值进行工作并且机构1随后施加力。

在第一阈值和第二阈值之间，极限值可以根据前进速度而线性地减小。

不管工作极限值如何，当建立了工作极限值时，计算机20将控制信号发送至致动器10，该控制信号携带与操纵杆没有在指部47上施加任何力的情况下指部47应到达的静止位置有关的信息。

在第一变型中，控制信号可以在本质上携带致动器的静止位置。

在第一变型的第一替代方式中，计算机根据工作极限值确定要到达的静止位置，然后通过对静止位置和致动器的当前位置进行比较来确定致动器为了到达静止位置而必须进行的运动。可以通过测量致动器的可动构件的位置并且连接至计算机的传感器来测量所述当前位置。替代地，可以通过使用步进马达直接获知当前位置。然后控制信号直接引起致动器10的马达运动。

在第一变型的第二替代方式中，计算机20可以将控制信号发送至致动器10的处理器单元，该处理器单元控制马达或致动器自身以使其到达所需的位置，可选地通过利用由测量致动器的可动构件的位置的传感器所测得的致动器的当前位置。

在第二变型中，控制信号可以携带工作极限值，致动器的处理器单元确定要到达的静止位置并相应地控制马达或致动器自身。

在任何变型中，都使致动器运动，以将指部47定位在所需的静止位置，例如借助于使限位件35围绕旋转轴线AX转动。

当操纵杆抵靠在指部上并且每个凸耳与限位件接触时，则已经达到了载体的工作极限值。从那一刻起，可以超过工作极限值，操纵杆随后通过压缩扭力弹簧而引起指部相对于弹簧盒的外壳的运动。然后，移动操纵杆的驾驶员感受到指部在操纵杆上所产生的力引起的并且为了超越工作极限值而要被克服的、扭力弹簧的阻力。指部47在操纵杆76上产生扭矩，该扭矩随着指部远离静止位置移动而增大。如果操纵杆被驾驶员释放，则扭力弹簧松弛。然后，指部通过朝向其静止位置返回而自动地移动操纵杆。

当然，就本发明的实现方式而言，本发明可以是多种变型的主题。尽管描述了多个实施方式和实现方式，但是应该容易理解的是不可能想到穷尽地确定所有可能的实施方式和实现方式。自然可以设想在不超出本发明的范围的情况下用等同的方式替换所描述的任何方式。

Claims (16)

1.一种触觉警报机构(1)，其被配置为在操纵杆(76)上施加力以通过触感指示已经超过了工作极限，所述机构(1)包括致动器(10)，其中所述机构(1)还包括：可移动的限位件的至少一个臂(36)，通过所述致动器(10)使所述至少一个臂(36)围绕旋转轴线(AX)旋转地运动；以及

具有外壳(41)的弹簧盒(40)，在所述外壳(41)内部设置有预拉紧的扭力弹簧(45)，所述弹簧盒(40)被安装成能围绕所述旋转轴线(AX)旋转地运动，所述外壳(41)包括至少一个凸耳(55)，所述凸耳(55)被安装成能围绕所述旋转轴线(AX)旋转地运动，所述外壳(41)具有前侧面(62)，所述扭力弹簧(45)从固定在所述外壳(41)上的第一端部(46)延伸至指部(47)，所述指部(47)穿过所述前侧面(62)中的细长的孔口(64)并通过形成可超越且可调节的可动弹性止动部而部分地在所述外壳(41)外部延伸，在所述操纵杆(76)没有在所述指部(47)上施加任何力的情况下，所述机构使所述指部(47)关于所述旋转轴线(AX)处于静止位置，所述静止位置能通过移动所述限位件来调节，所述静止位置代表所述凸耳(55)与所述至少一个臂(36)接触时的工作极限值，当为了超越所述工作极限值使所述操纵杆(76)在所述指部(47)上施加力时，所述指部(47)能通过压缩所述扭力弹簧(45)而在所述孔口(64)中移动。

2.根据权利要求1所述的机构，其中，所述孔口(64)是以所述旋转轴线(AX)为中心的长椭圆形孔。

3.根据权利要求1所述的机构，其中，所述指部(47)被安装成能在所述孔口(64)中在从所述孔口(64)的第一边缘(65)到所述孔口(64)的第二边缘(66)的路径上移动，所述路径包括所述第一边缘(65)但不包括所述第二边缘(66)，在所述操纵杆(76)没有在所述指部(47)上施加任何力的情况下，所述指部(47)抵靠所述第一边缘(65)，总是存在将所述指部与所述孔口的所述第二边缘隔开的间隙。

4.根据权利要求1所述的机构，其中，所述扭力弹簧的预拉紧是不可调节的。

5.根据权利要求1所述的机构，其中，所述致动器具有旋转部分(12)和非旋转部分(14)，所述致动器(10)具有被配置为使所述旋转部分(12)相对于所述非旋转部分(14)保持固定的制动器(16)。

6.根据权利要求1所述的机构，其中，所述致动器具有旋转部分(12)，所述旋转部分被安装成能围绕所述旋转轴线(AX)旋转地运动并连接至所述至少一个臂(36)。

7.根据权利要求1所述的机构，其中，所述至少一个臂包括由紧固在所述致动器上的毂盘(37)承载的至少两个臂(36)，所述至少一个凸耳包括与每个所述臂(36)一一对应的凸耳(55)。

8.根据权利要求1所述的机构，其中，所述至少一个臂包括具有两个夹板的叉架，所述至少一个凸耳设置在所述两个夹板之间。

9.根据权利要求1所述的机构，其中，所述机构还包括主体(30)，所述主体被安装成受到约束从而不会围绕所述旋转轴线(AX)进行旋转运动，所述主体(30)承载有至少一个止动构件(33)，所述止动构件受到约束从而不会围绕所述旋转轴线(AX)进行旋转运动并且通过形状干涉来限制所述至少一个凸耳的旋转幅度。

10.根据权利要求9所述的机构，其中，所述主体(30)至少部分地围绕所述致动器(10)布置，所述止动构件(33)相对于所述旋转轴线(AX)在径向上并远离所述致动器(10)延伸，所述弹簧盒(40)被安装成围绕所述主体(30)枢转。

11.根据权利要求1所述的机构，其中，所述外壳(41)包括：

第一部件(42)，其包括后侧面(43)，所述后侧面承载有第一分支部(44)，每个所述第一分支部(44)在轴向方向上从所述后侧面(43)伸出，所述第一端部(46)紧固在所述第一部件(42)上；

第二部件(50)，其具有环(51)，所述环承载有与每个所述第一分支部(44)一一对应的第二分支部(53)，所述扭力弹簧(45)部分地在空间(INT)内延伸，所述空间在径向上设置在所述第一分支部(44)之间并在纵向上设置在所述后侧面(43)与所述环(51)之间，每个所述第二分支部(53)平行于所述第一分支部(44)远离所述空间(INT)从所述环(51)伸出，每个所述第二分支部(53)至少部分地形成至少一个所述凸耳中的一个所述凸耳(55)，所述指部(47)穿过所述环(51)并且相对于包含所述第一分支部(44)和所述第二分支部(53)的自由端部(441，531)的平面(100，101)在纵向上突出；以及

轴承(61)，其穿过所述后侧面(43)和所述扭力弹簧(45)和所述环(51)，所述轴承(61)承载有所述前侧面(62)，所述前侧面(62)具有与每个所述凸耳(55)一一对应的缺口(63)，并且每个所述凸耳(55)设置在一个所述缺口(63)中。

12.根据权利要求11所述的机构，其中，所述机构还包括主体(30)，所述主体被安装成受到约束从而不会围绕所述旋转轴线(AX)进行旋转运动，所述主体(30)承载有至少一个止动构件(33)，所述止动构件受到约束从而不会围绕所述旋转轴线(AX)进行旋转运动并且通过形状干涉来限制所述凸耳的旋转幅度，并且其中所述止动构件(33)在纵向上设置在所述前侧面(62)与所述至少一个臂(36)之间。

13.根据权利要求1所述的机构，其中，所述机构(1)还包括检测所述指部(47)与所述操纵杆(76)之间的接触的接触器(70)。

14.根据权利要求1所述的机构，其中，所述工作极限值是以下极限值中的至少一个：配备有所述机构的航空器的动力装置的极限值、施加在配备有所述机构的航空器上的载荷系数的极限值、配备有所述机构的航空器的涡流域的极限值、配备有所述机构的航空器的最大空速的极限值、主旋翼的转速的极限值、以及配备有所述机构的航空器的旋翼的主轴力矩的极限值。

15.一种航空器(75)，其配备有旋翼(80)和总距控制器(81)的操纵杆(76)，所述总距控制器连接至控制联动装置(79)以共同地控制所述旋翼(80)的桨叶的浆距，其中所述航空器(75)包括根据权利要求1所述的机构(1)，所述航空器(75)包括连接至所述致动器(10)的计算机(20)，所述计算机(20)被配置为建立工作极限值并将控制信号发送至所述致动器(10)，使得在达到所述工作极限值时所述操纵杆(76)与所述指部(47)接触。

16.一种辅助控制根据权利要求15所述的航空器的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

通过所述计算机(20)确定所述航空器(75)的工作极限值；

通过所述计算机(20)向所述致动器发送控制信号，所述控制信号携带与在所述操纵杆没有在所述指部(47)上施加任何力的情况下所述指部(47)应到达的所述静止位置有关的信息；

移动所述致动器(10)以将所述指部(47)定位在所述静止位置；以及

通过利用所述操纵杆(76)在所述指部(47)上施加力来超越所述工作极限值，所述指部(47)在所述操纵杆(76)上产生扭矩，该扭矩随着所述指部远离所述静止位置移动而增大。

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