CN112693593A - 一种平直翼面折叠机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平直翼面折叠机构，适用于机翼外翼折叠段相对于机翼内翼固定段的折叠，在固定座、转动壳体及固定壳体的设置下，采用交叉折叠的方式解决了单铰链折叠因避免机翼折叠干涉而必然存在的翼面凸起问题，输出机构缩小了折叠机构占用的机翼空间、使整体机构质量大幅度减轻、串联的轴向连接配合折叠扭矩分流多点输出具备较强的输出动能能力进而实现大吨位机翼折叠、使用集成度高体积更小的齿轮传动技术形成输出能力强把持能力可靠的输出机构同时减少设备体积及重量降低维护保养难度，在从动销轴与钢球的巧妙设计下，由于具有球面良好的导向性能，降低了推动钢球与销轴距离的精度，使工程实现难度简化。

Description

一种平直翼面折叠机构

技术领域

本发明涉及翼面折叠技术领域，特别是涉及一种平直翼面折叠机构。

背景技术

在现代舰载机发展中，为了在有限的甲板和机库空间条件下搭载更多的舰载机，舰载机需具备机翼折叠功能，在执行任务时机翼处于展开状态，而在入库和留在甲板时机翼处于折叠状态。

现有的机翼平直翼面折叠技术，多采用表面凸起的方式，采用液压方式实现机翼翼面的折叠。

在舰载机机翼折叠领域，由于机翼翼展长，使用环境产生的气动载荷与机翼折叠段重力载荷合力大，而机翼厚度方向距离小，故需要折叠机构输出扭矩大，折叠机构体积小；在机翼展开执行任务时，由于战机需要在超高强度下，完成一些特定飞行任务，故连接处载荷大，可靠性要求高。

而现有的表面凸起的单铰链折叠，需要通过连杆机构提供折叠所需动力，为了输出足够大的扭矩，使得折叠机构占用机翼空间巨大，且整体机构质量大幅度增加，同时这种凸起的机翼翼面，极大的影响了飞机飞行过程中的气动性及隐身性能，缩短了飞机的续航里程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平直翼面折叠机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种平直翼面折叠机构，适用于机翼外翼折叠段相对于机翼内翼固定段的折叠，折叠机构包括设置在机翼外翼折叠段与机翼内翼固定段的连接处的折叠单元和设置在折叠单元内部的锁定单元；

折叠单元包括两个固定座、多个转动壳体和多个固定壳体，两个固定座设置在机翼内翼固定段两侧，多个转动壳体和多个固定壳体均设置在两个固定座之间，转动壳体、固定壳体和固定座中心轴线共线，固定壳体与机翼内翼固定段连接，转动壳体与机翼外翼折叠段连接，多个转动壳体可沿同一轴线旋转；

折叠单元内部设置有至少一个驱动两个转动壳体旋转的输出机构；

转动壳体、固定壳体和固定座上均通有多个锁销孔，锁定单元包括从动销轴、钢球、主动销轴，固定座上的锁销孔内均设置有可往复滑动的主动销轴，固定座上设置有驱动主动销轴往复滑动的驱动单元，转动壳体和固定壳体上的锁销孔内均设置有从动销轴和钢球且从动销轴的长度与钢球的直径之和等于锁销孔的长度。

多个所述转动壳体和多个所述固定壳体交叉分布。

所述转动壳体、固定壳体和固定座上均通有三个锁销孔，三个锁销孔关于转动壳体、固定壳体和固定座的中心轴线呈圆周阵列分布。

所述输出机构包括第一电机、差动均载机构、两套行星轮系传动系统、两套对称差动减速输出单元和多个输出摇臂，行星轮系传动系统和对称差动减速输出单元一一对应设置，第一电机的动力先经过差动均载机构分流之后再依次由行星轮系传动系统和与之对应的对称差动减速输出单元传递至用于驱动转动壳体旋转的输出摇臂上。

所述差动均载机构包括第一直齿轮传动系统、第一锥齿轮和两个第二锥齿轮，两个第二锥齿轮均与第一锥齿轮啮合，第一电机的动力经过第一直齿轮传动系统传递至第一锥齿轮后由两个第二锥齿轮分别输出至两套行星轮系传动系统上。

所述行星轮系传动系统包括第一输入轴、第一太阳轮、第一行星轮和第一外齿圈，第一太阳轮设置在第一输入轴上，第一行星轮通过第一行星架设置在第一太阳轮和第一外齿圈之间，第一太阳轮、第一外齿圈和第一太阳轮同时啮合，差动均载机构输出的动力输入至第一输入轴上并由转动的第一行星架传递至与之对应的对称差动减速输出单元上。

所述对称差动减速输出单元包括第二输入轴、第二太阳轮、行星轴、第二行星轮、第三行星轮、输出齿圈和第二外齿圈，第二太阳轮设置在第二输入轴上，第二外齿圈与第二太阳轮之间设置有多根行星轴，行星轴中部设置有第二行星轮，行星轴两侧均设置有第三行星轮，第二太阳轮、多个第二行星轮和第二外齿圈同时啮合，第二外齿圈两侧对称设置有输出齿圈，输出齿圈与其同侧的多个第三行星轮同时啮合，所述输出摇臂设置在输出齿圈外侧，行星轮系传动系统输出的动力输入至第二输入轴上并由转动的输出齿圈输出至驱动转动壳体旋转的输出摇臂上。

所述输出摇臂与输出齿圈一体成型。

所述驱动单元包括第二电机、第二直齿轮传动系统、蜗杆、蜗轮、主动齿轮和多个匹配传动机构，匹配传动机构与锁销孔一一对应设置，匹配传动机构包括输出齿轮、丝杆滑套、丝杆和惰轮，第二电机设置在固定座上，第二电机输出的动力依次经过第二直齿轮传动系统、蜗杆和蜗轮传递至主动齿轮上，之后动力由匹配传动机构内的惰轮传递至与之对应的输出齿轮上，输出齿轮中心设置有丝杆滑套，丝杆与丝杆滑套匹配设置且与主动销轴连接。

本发明的有益效果是：

1、在固定座、转动壳体及固定壳体的设置下，采用交叉折叠的方式解决了单铰链折叠因避免机翼折叠干涉而必然存在的翼面凸起问题，实现整个机翼翼面平整无凸起，减小了空气阻力与翼面雷达反射面积。

2、输出机构缩小了折叠机构占用的机翼空间、使整体机构质量大幅度减轻、串联的轴向连接配合折叠扭矩分流多点输出具备较强的输出动能能力进而实现大吨位机翼折叠、使用集成度高体积更小的齿轮传动技术形成输出能力强把持能力可靠的输出机构同时减少设备体积及重量降低维护保养难度。

3、在从动销轴与钢球的巧妙设计下，由于具有球面良好的导向性能，降低了推动钢球与销轴距离的精度，使工程实现难度简化。

4、采用多点连接，使机翼内翼固定段与机翼外翼折叠段形成可靠连接，使机翼不会因折叠降低机翼强度，具备与折叠前相同的机械性能。

附图说明

图1为本发明中折叠单元传动原理示意图；

图2为本发明中锁定单元呈解锁状态的示意图；

图3为本发明中锁定单元呈锁定状态的示意图；

图4为本发明中锁定单元安装位置示意图；

图5本本发明中机翼呈展开状态的示意图；

图6为本发明中机翼呈折叠状态的示意图；

图7为本发明图2中A处的局部放大示意图；

图8为本发明图3中B处的局部放大示意图。

图中: 1、第一电机；

2、差动均载机构；21、第一直齿轮传动系统；22、第一锥齿轮；23、第二锥齿轮；

3、行星轮系传动系统；31、第一输入轴；32、第一太阳轮；33、第一行星轮；34、第一外齿圈；

4、对称差动减速输出单元；41、第二输入轴；42、第二太阳轮；43、行星轴；44、第二行星轮；45、第三行星轮；46、输出齿圈；47、第二外齿圈；

5、输出摇臂；6、主动销轴；

7、驱动单元；71、第二电机；72、第二直齿轮传动系统；73、蜗杆；74、蜗轮；75、主动齿轮；76、输出齿轮；77、丝杆滑套；78、丝杆；79、惰轮；

8、转动壳体；9、固定壳体；10、从动销轴；11、外销轴；12、锁销孔；13、固定座；14、钢球；15、机翼内翼固定段；16、折叠单元；17、机翼外翼折叠段。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

请参阅图1～6本发明实施例中提供一种平直翼面折叠机构，适用于机翼外翼折叠段17相对于机翼内翼固定段15的折叠，参阅图5和图6，折叠机构包括设置在机翼外翼折叠段17与机翼内翼固定段15的连接处的折叠单元16和设置在折叠单元16内部的锁定单元，解决了现有技术中将液压驱动机构设置在机翼内翼固定段15外表面造成表面凸起的技术问题，实现整个机翼翼面平整无凸起，减小了空气阻力与翼面雷达反射面积。

系统整体的工作原理：当需要机翼折叠时，折叠单元16内部的锁定单元解锁，解锁完成后，折叠单元16在输出机构的驱动下带动机翼外翼折叠段17折叠。

参阅图2，折叠单元16包括两个固定座13、多个转动壳体8和多个固定壳体9，两个固定座13固定安装在机翼内翼固定段15两侧且在机翼展开状态下不超出机翼外表面，多个转动壳体8和多个固定壳体9均设置在两个固定座13之间，固定壳体9均固定安装在机翼内翼固定段15且在机翼展开状态下不超出机翼外表面，转动壳体8与机翼外翼折叠段17通过连接件固定连接且在机翼展开状态下不超出机翼外表面，相邻的转动壳体8外侧通过连接件串联在一起，同时多个转动壳体8可沿同一轴线旋转且多个转动壳体8和多个固定壳体9交叉分布，转动壳体8、固定壳体9和固定座13中心轴线共线，如图2中C所示，交叉折叠的方式解决了单铰链折叠因避免机翼折叠干涉而必然存在的翼面凸起问题；利用固定座13、固定壳体9和转动壳体8实现机翼内翼固定段15与机翼外翼折叠段17的可靠连接，可根据机翼的宽度选取适量的转动壳体8和固定壳体9组成适应的折叠单元16。

折叠单元16内部安装有至少一个驱动两个转动壳体8旋转的输出机构，固定在机翼内翼固定段15上的固定壳体9提供支持，输出机构将动力输出至转动壳体8，实现机翼外翼折叠段17的折叠，同时可根据机翼的不同负载，在同一轴线上可设置多个输出机构，实现大载荷的机械输出。

参阅图2，输出机构包括第一电机1、差动均载机构2、两套行星轮系传动系统3、两套对称差动减速输出单元4和多个输出摇臂5，行星轮系传动系统3和对称差动减速输出单元4一一对应设置，第一电机1的动力先经过差动均载机构2分流之后再依次由行星轮系传动系统3和与之对应的对称差动减速输出单元4传递至用于驱动转动壳体8旋转的输出摇臂5上。

差动均载机构2包括第一直齿轮传动系统21、第一锥齿轮22和两个第二锥齿轮23，两个第二锥齿轮23均与第一锥齿轮22啮合，第一直齿轮传动系统21包括两个齿轮，第一锥齿轮22与其中一个齿轮同轴；

行星轮系传动系统3包括第一输入轴31、第一太阳轮32、第一行星轮33和第一外齿圈34，第一太阳轮32与其对应的第二锥齿轮23同轴，第一太阳轮32固定安装在第一输入轴31上，第一行星轮33通过第一行星架设置在第一太阳轮32和第一外齿圈34之间，第一太阳轮32、第一外齿圈34和第一太阳轮32同时啮合，第一行星轮33转动安装在第一行星架上，第一外齿圈34固定安置无旋转自由度；

对称差动减速输出单元4包括第二输入轴41、第二太阳轮42、行星轴43、第二行星轮44、第三行星轮45、输出齿圈46和第二外齿圈47，第二输入轴41与第一行星架连接，第一行星架转动会带动第二输入轴41转动，第二太阳轮42固定安装在第二输入轴41上，第二外齿圈47与第二太阳轮42之间设置有多根行星轴43，输出机构的壳体内浮动安装有第二行星架，行星轴43均转动安装在第二行星架上，行星轴43中部固定安装有第二行星轮44，行星轴43两侧均固定安装有第三行星轮45，第二太阳轮42、多个第二行星轮44和第二外齿圈47同时啮合，第二外齿圈47固定安置无旋转自由度，第二外齿圈47两侧对称设置有输出齿圈46，输出齿圈46与其同侧的多个第三行星轮45同时啮合，输出摇臂5设置在输出齿圈46外侧且一体成型；

一套对称差动减速输出单元4有两个输出摇臂5，两个输出摇臂5关于转动壳体8对称设置且带动一个转动壳体8旋转。

输出机构传动路径:

第一电机1——第一直齿轮传动系统21——第一锥齿轮22——第二锥齿轮23（以图1左侧为例，图1右侧与左侧相同）——第一太阳轮32——第一行星轮33（第一行星架）——第二太阳轮42——第二行星轮44和第三行星轮45——输出齿圈46——输出摇臂5——转动壳体8

采用上述输出机构，缩小了折叠机构占用的机翼空间、使整体机构质量大幅度减轻、串联的轴向连接配合折叠扭矩分流多点输出具备较强的输出动能能力进而实现大吨位机翼折叠、使用集成度高体积更小的齿轮传动技术形成输出能力强把持能力可靠的输出机构同时减少设备体积及重量降低维护保养难度。

考虑到由于传动系统间隙容易使机翼折叠段与折叠机构发生共振破坏折叠机构，故在机翼展开时，设计有锁定单元。通过锁定单元使机翼内翼固定段15与机翼外翼折叠段17实现可靠连接。

转动壳体8、固定壳体9和固定座13上均通有多个锁销孔12，当机翼展开时，转动壳体8、固定壳体9和固定座13上的锁销孔12连通，锁定单元呈锁定状态（如图3），当机翼需要折叠时，锁定单元需要调节至解锁状态（如图2），转动壳体8、固定壳体9和固定座13上均通有三个锁销孔12，三个锁销孔12关于转动壳体8、固定壳体9和固定座13的中心轴线呈圆周阵列分布，参阅图4，外销轴11的位置即为锁销孔12的位置，采用多点连接，使机翼内翼固定段15与机翼外翼折叠段17形成可靠连接，使机翼不会因折叠降低机翼强度，具备与折叠前相同的机械性能。

锁定单元包括从动销轴10、钢球14、主动销轴6，固定座13上的锁销孔12内均设置有可往复滑动的主动销轴6，主动销轴6通过键与键槽的限位使其只能往复滑动失去旋转自由度，转动壳体8和固定壳体9上的锁销孔12内均设置有从动销轴10和钢球14且从动销轴10的长度与钢球14的直径之和等于锁销孔12的长度，参阅图2，当从动销轴10与钢球14全都位于锁销孔12内侧时，转动壳体8可转动，且在转动过程中，由于转动壳体8两侧的固定壳体9的限制，从动销轴10与钢球14不会脱离锁销孔12内（参阅图7）；参阅图3，当机翼展开需要锁定时，两侧的主动销轴6同时动作推动从动销轴10与钢球14，使从动销轴10位于转动壳体8和固定壳体9之间（参阅图8），转动壳体8失去旋转自由度，此时从动销轴10可承受由机翼外翼折叠段17产生的转矩。

同时通过从动销轴10与钢球14的配合使用，由于具有球面良好的导向性能，降低了推动钢球14与从动销轴10距离的精度，使工程实现难度简化，即若转动壳体8复位时出现些许偏差，在钢球14的导向下转动壳体8会把钢球14挤入其相应的锁销孔12内，即实现了锁定单元的锁定及解锁功能，同时锁定机构只占用了较小的机翼空间，且具有较轻的质量。

固定座13上设置有驱动主动销轴6往复滑动的驱动单元7，参阅图2和图4，驱动单元7包括第二电机71、第二直齿轮传动系统72、蜗杆73、蜗轮74、主动齿轮75和多个匹配传动机构，匹配传动机构与锁销孔12一一对应设置，匹配传动机构包括输出齿轮76、丝杆滑套77、丝杆78和惰轮79，第二电机71固定安装在固定座13上，第二电机71输出的动力依次经过第二直齿轮传动系统72、蜗杆73和蜗轮74传递至主动齿轮75上，之后动力由匹配传动机构内的惰轮79传递至与之对应的输出齿轮76上，输出齿轮76中心一体成型有丝杆滑套77，丝杆78与丝杆滑套77匹配设置且与主动销轴6连接，丝杆78一端与主动销轴6连接，另一端与外销轴11连接，整个驱动单元7设置在固定座13的侧面并由壳体封装，壳体上设置有与外销轴11匹配的销孔。

在锁定与解锁过程中，两侧的第二电机71均同步协调工作。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种平直翼面折叠机构，适用于机翼外翼折叠段（17）相对于机翼内翼固定段（15）的折叠，其特征在于：折叠机构包括设置在机翼外翼折叠段（17）与机翼内翼固定段（15）的连接处的折叠单元（16）和设置在折叠单元（16）内部的锁定单元；

折叠单元（16）包括两个固定座（13）、多个转动壳体（8）和多个固定壳体（9），两个固定座（13）设置在机翼内翼固定段（15）两侧，多个转动壳体（8）和多个固定壳体（9）均设置在两个固定座（13）之间，转动壳体（8）、固定壳体（9）和固定座（13）中心轴线共线，固定壳体（9）与机翼内翼固定段（15）连接，转动壳体（8）与机翼外翼折叠段（17）连接，多个转动壳体（8）可沿同一轴线旋转；

折叠单元（16）内部设置有至少一个驱动两个转动壳体（8）旋转的输出机构；

转动壳体（8）、固定壳体（9）和固定座（13）上均通有多个锁销孔（12），锁定单元包括从动销轴（10）、钢球（14）、主动销轴（6），固定座（13）上的锁销孔（12）内均设置有可往复滑动的主动销轴（6），固定座（13）上设置有驱动主动销轴（6）往复滑动的驱动单元（7），转动壳体（8）和固定壳体（9）上的锁销孔（12）内均设置有从动销轴（10）和钢球（14）且从动销轴（10）的长度与钢球（14）的直径之和等于锁销孔（12）的长度。

2.根据权利要求1所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：多个所述转动壳体（8）和多个所述固定壳体（9）交叉分布。

3.根据权利要求1所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述转动壳体（8）、固定壳体（9）和固定座（13）上均通有三个锁销孔（12），三个锁销孔（12）关于转动壳体（8）、固定壳体（9）和固定座（13）的中心轴线呈圆周阵列分布。

4.根据权利要求1所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述输出机构包括第一电机（1）、差动均载机构（2）、两套行星轮系传动系统（3）、两套对称差动减速输出单元（4）和多个输出摇臂（5），行星轮系传动系统（3）和对称差动减速输出单元（4）一一对应设置，第一电机（1）的动力先经过差动均载机构（2）分流之后再依次由行星轮系传动系统（3）和与之对应的对称差动减速输出单元（4）传递至用于驱动转动壳体（8）旋转的输出摇臂（5）上。

5.根据权利要求4所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述差动均载机构（2）包括第一直齿轮传动系统（21）、第一锥齿轮（22）和两个第二锥齿轮（23），两个第二锥齿轮（23）均与第一锥齿轮（22）啮合，第一电机（1）的动力经过第一直齿轮传动系统（21）传递至第一锥齿轮（22）后由两个第二锥齿轮（23）分别输出至两套行星轮系传动系统（3）上。

6.根据权利要求4所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述行星轮系传动系统（3）包括第一输入轴（31）、第一太阳轮（32）、第一行星轮（33）和第一外齿圈（34），第一太阳轮（32）设置在第一输入轴（31）上，第一行星轮（33）通过第一行星架设置在第一太阳轮（32）和第一外齿圈（34）之间，第一太阳轮（32）、第一外齿圈（34）和第一太阳轮（32）同时啮合，差动均载机构（2）输出的动力输入至第一输入轴（31）上并由转动的第一行星架传递至与之对应的对称差动减速输出单元（4）上。

7.根据权利要求4所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述对称差动减速输出单元（4）包括第二输入轴（41）、第二太阳轮（42）、行星轴（43）、第二行星轮（44）、第三行星轮（45）、输出齿圈（46）和第二外齿圈（47），第二太阳轮（42）设置在第二输入轴（41）上，第二外齿圈（47）与第二太阳轮（42）之间设置有多根行星轴（43），行星轴（43）中部设置有第二行星轮（44），行星轴（43）两侧均设置有第三行星轮（45），第二太阳轮（42）、多个第二行星轮（44）和第二外齿圈（47）同时啮合，第二外齿圈（47）两侧对称设置有输出齿圈（46），输出齿圈（46）与其同侧的多个第三行星轮（45）同时啮合，所述输出摇臂（5）设置在输出齿圈（46）外侧，行星轮系传动系统（3）输出的动力输入至第二输入轴（41）上并由转动的输出齿圈（46）输出至驱动转动壳体（8）旋转的输出摇臂（5）上。

8.根据权利要求7所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述输出摇臂（5）与输出齿圈（46）一体成型。

9.根据权利要求1所述的一种平直翼面折叠机构，其特征在于：所述驱动单元（7）包括第二电机（71）、第二直齿轮传动系统（72）、蜗杆（73）、蜗轮（74）、主动齿轮（75）和多个匹配传动机构，匹配传动机构与锁销孔（12）一一对应设置，匹配传动机构包括输出齿轮（76）、丝杆滑套（77）、丝杆（78）和惰轮（79），第二电机（71）设置在固定座（13）上，第二电机（71）输出的动力依次经过第二直齿轮传动系统（72）、蜗杆（73）和蜗轮（74）传递至主动齿轮（75）上，之后动力由匹配传动机构内的惰轮（79）传递至与之对应的输出齿轮（76）上，输出齿轮（76）中心设置有丝杆滑套（77），丝杆（78）与丝杆滑套（77）匹配设置且与主动销轴（6）连接。

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