CN111703570B - 一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构 - Google Patents

一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，包括无刷电机、丝杆锁销；所述丝杆锁销套装在丝杠螺母中并构成丝杠副，丝杠螺母上套装固定有蜗轮，蜗轮啮合于蜗杆，无刷电机通过齿轮带动蜗杆转动；丝杆锁销的一端对准外部销孔；有第五圆柱齿轮套装固定在蜗杆上，第五圆柱齿轮可通过手动解锁接口带动转动。本发明能够实现电动锁定、电动解锁、手动锁定、手动解锁功能，且响应时间快，重量轻，手动解锁力小，且具备锁销位置反馈功能。

Description

一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构
技术领域
本发明涉及一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构。
背景技术
目前较为常见的直升机万向尾轮锁定机构为液压锁定机构，结构复杂，重量较大；也有电机+齿轮减速+梯形丝杠+连杆机构组成，结构复杂，工作效率低，响应时间慢。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，该用于直升机万向尾轮锁定的电动机构重量轻、结构清晰简单、响应时间快、工作效率高。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，包括无刷电机、丝杆锁销；所述丝杆锁销套装在丝杠螺母中并构成丝杠副，丝杠螺母上套装固定有蜗轮，蜗轮啮合于蜗杆，无刷电机通过齿轮带动蜗杆转动；丝杆锁销的一端对准外部销孔；有第五圆柱齿轮套装固定在蜗杆上，第五圆柱齿轮可通过手动解锁接口带动转动。
所述手动解锁接口为内六方盲孔。
所述丝杠螺母通过第一角接触轴承可转动固定。
所述第一角接触轴承为两个，两个第一角接触轴承分别夹在蜗轮两侧。
所述丝杆锁销的另一端侧面上有孔，有限位轴可插入至该孔中。
所述第五圆柱齿轮通过第四圆柱齿轮带动，手动解锁接口设置在第三圆柱齿轮上，第三圆柱齿轮啮合传动第二圆柱齿轮，第二圆柱齿轮同轴带动第一圆柱齿轮，第一圆柱齿轮啮合传动第四圆柱齿轮。
所述第三圆柱齿轮、第二圆柱齿轮、第一圆柱齿轮、第四圆柱齿轮、第五圆柱齿轮构成三级展开式圆柱齿轮传动。
所述无刷电机依次通过主动锥齿轮、从动锥齿轮带动蜗杆转动。
所述丝杆锁销上固定有磁钢，在磁钢随丝杆锁销伸缩的行程两端分别固定有霍尔式位置传感器。
本发明的有益效果在于：能够实现电动锁定、电动解锁、手动锁定、手动解锁功能，且响应时间快，重量轻，手动解锁力小，且具备锁销位置反馈功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的正视结构示意图；
图3是图2的A-A面剖视图；
图4是图2的C-C面剖视图；
图5是图3中丝杆的立体结构示意图；
图6是本发明的安装示意图。
图中：1-电连接器，2-无刷电机，3-壳体，4-端盖，5-第一角接触轴承，6-丝杆锁销，7-护罩，8-霍尔式位置传感器，9-磁钢，10-限位轴，11-导向槽，12-控制器盖板，13-驱动模块，14-第一圆柱齿轮，15-第二圆柱齿轮，16-第三圆柱齿轮，17-深沟球轴承，18-第四圆柱齿轮，19-第五圆柱齿轮，20-主动锥齿轮，21-从动锥齿轮，22-蜗杆，23-轴承座，24-第二角接触轴承，25-蜗轮，26-丝杠螺母。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图6所示的一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，包括无刷电机2、丝杆锁销6；丝杆锁销6套装在丝杠螺母26中并构成丝杠副，丝杠螺母26上套装固定有蜗轮25，蜗轮25啮合于蜗杆22，无刷电机2通过齿轮带动蜗杆22转动；丝杆锁销6的一端对准外部销孔；有第五圆柱齿轮19套装固定在蜗杆22上，第五圆柱齿轮19可通过手动解锁接口带动转动。
手动解锁接口为内六方盲孔。
丝杠螺母26通过第一角接触轴承5可转动固定。
第一角接触轴承5为两个，两个第一角接触轴承5分别夹在蜗轮25两侧。
丝杆锁销6的另一端侧面上有孔，有限位轴10可插入至该孔中。
第五圆柱齿轮19通过第四圆柱齿轮18带动，手动解锁接口设置在第三圆柱齿轮16上，第三圆柱齿轮16啮合传动第二圆柱齿轮15，第二圆柱齿轮15同轴带动第一圆柱齿轮14，第一圆柱齿轮14啮合传动第四圆柱齿轮18。
第三圆柱齿轮16、第二圆柱齿轮15、第一圆柱齿轮14、第四圆柱齿轮18、第五圆柱齿轮19构成三级展开式圆柱齿轮传动。
无刷电机2依次通过主动锥齿轮20、从动锥齿轮21带动蜗杆22转动。
丝杆锁销6上固定有磁钢9，在磁钢9随丝杆锁销6伸缩的行程两端分别固定有霍尔式位置传感器8。
在实际使用中，无刷电机2通过电连接器1接电，整体套装在壳体3中，丝杆锁销6对准外部销孔的一端伸出壳体3外，丝杆锁销6另一端装在护罩7中，护罩7装在壳体3上并构成连通的外壳，端盖4套装在第三圆柱齿轮16上，霍尔式位置传感器8电气连接于驱动模块13，驱动模块13连接于控制器，控制器和驱动模块13均装置壳体3内独立腔室中并用控制器盖板12盖装；在护罩7内对应限位轴10的位置设置有导向槽11；蜗杆22通过两端套装在第二角接触轴承24中实现可转动固定，第二角接触轴承24安装在壳体3内的轴承座23中。
本发明的原理在于：
①机械自锁结构：要实现机械自锁，一般可采用断电制动器或梯形丝杠，若采用断电制动器，则无法在失电的情况下进行手动解锁或锁定，若采用梯形丝杠结构，无法实现较快的响应时间，且工作效率较低。因此采用蜗轮蜗杆减速传动，分度圆柱导程角3.0175°，能够实现机械自锁功能。本发明将丝杠与锁销一体化设计，在丝杆锁销6上设置限位轴10，用于限制丝杆锁销6转动并作为直线运动导向，丝杠螺母26与蜗轮25同轴联动设计，丝杠螺母26两端安装角接触轴承5，只有当蜗杆22转动时，才能驱动蜗轮25和丝杠螺母26转动，从而使丝杆锁销6产生直线运动。当蜗杆22停止转动时，蜗轮25和丝杠螺母26就无法转动，丝杆锁销6就无法进行直线运动，从而形成机械自锁功能。
②手动锁定/解锁结构设计：采用展开式齿轮增速传动设计，将手动锁定和解锁旋转运动传递到蜗杆22上。共采用了三级展开式圆柱齿轮增速传动，使手动解锁圈数不大于2圈，采用通用内六方手动解锁接口，可以使用通用工具进行解锁。
③双限位结构：为了保证锁销在快速响应运动过程中不超出工作行程，采用电气限位和机械限位的双限位方案设计，首先采用2个霍尔式位置传感器8，分别安装在行程起始位置，将触发用磁钢9安装在丝杆锁销6上，当丝杆锁销6运动到行程起点或终点时，通过磁钢9触发霍尔式位置传感器8，使霍尔式位置传感器8高电平转变为低电平，控制器获取到低电平信号后控制无刷电机停止转动。另外通过限定丝杠6上的限位轴10在导向槽中的行程起始位置，实现丝杆锁销6机械限位。
本发明的工作原理为：
安装在直升机尾万向轮上，当需要对万向轮进行锁定时，通过电连接器1对电机2进行正向通电，电机2转动后带动锥齿轮21和蜗轮25转动，由于蜗轮25与丝杠螺母26是同轴联动设计，从而驱动丝杆锁销6产生轴向伸出运动，丝杆锁销6插入万向轮上的锁定孔中，当锁定伸出行程到位后，位置传感器8给出信号，控制器控制电机停转，丝杆锁销6停止运动并在蜗轮25的作用下形成机械自锁。当需要进行解除锁定时，通过电连接器1对电机2进行反向加电，电机2反向转动带动锥齿轮21和蜗轮25蜗杆22反向转动，从而驱动丝杆锁销6产生轴向缩回运动，丝杆锁销6从锁定孔中移出，万向轮解除锁定，当丝杆锁销6缩回行程到位后，位置传感器8给出信号，控制器控制电机停转。
在没有供电电源可用的情况下，使用内六角扳手通过手动接口进行直升机万向尾轮的锁定或解锁。当转动手动接口时，展开式圆柱齿轮将手动旋转增速并传递到蜗杆上，蜗杆转动从而带动蜗轮和丝杠螺母产生转动，从而驱动丝杆锁销产生直线运动，实现锁定或解锁动作。
经实际使用的测试，上述技术方案电动响应时间不大于1.8s，手动不大于3圈，重量小于1.2kg，手动解锁和锁定力矩小于3.5N·m。

Claims (8)

1.一种用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，包括无刷电机(2)、丝杆锁销(6)，其特征在于：所述丝杆锁销(6)套装在丝杠螺母(26)中并构成丝杠副，丝杠螺母(26)上套装固定有蜗轮(25)，蜗轮(25)啮合于蜗杆(22)，无刷电机(2)通过齿轮带动蜗杆(22)转动；丝杆锁销(6)的一端对准外部销孔；有第五圆柱齿轮(19)套装固定在蜗杆(22)上，第五圆柱齿轮(19)可通过手动解锁接口带动转动；所述丝杆锁销(6)上固定有磁钢(9)，在磁钢(9)随丝杆锁销(6)伸缩的行程两端分别固定有霍尔式位置传感器(8)。
2.如权利要求1所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述手动解锁接口为内六方盲孔。
3.如权利要求1所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述丝杠螺母(26)通过第一角接触轴承(5)可转动固定。
4.如权利要求3所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述第一角接触轴承(5)为两个，两个第一角接触轴承(5)分别夹在蜗轮(25)两侧。
5.如权利要求1所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述丝杆锁销(6)的另一端侧面上有孔，有限位轴(10)可插入至该孔中。
6.如权利要求1所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述第五圆柱齿轮(19)通过第四圆柱齿轮(18)带动，手动解锁接口设置在第三圆柱齿轮(16)上，第三圆柱齿轮(16)啮合传动第二圆柱齿轮(15)，第二圆柱齿轮(15)同轴带动第一圆柱齿轮(14)，第一圆柱齿轮(14)啮合传动第四圆柱齿轮(18)。
7.如权利要求6所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述第三圆柱齿轮(16)、第二圆柱齿轮(15)、第一圆柱齿轮(14)、第四圆柱齿轮(18)、第五圆柱齿轮(19)构成三级展开式圆柱齿轮传动。
8.如权利要求1所述的用于直升机万向尾轮锁定的电动机构，其特征在于：所述无刷电机(2)依次通过主动锥齿轮(20)、从动锥齿轮(21)带动蜗杆(22)转动。
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