CN112762816B - 具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机操纵系统角位置检测机构设计技术领域，具体涉及一种具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器结构及方法，主要由消隙齿轮，滑块、弹性元件、顶丝、圆柱压簧、制动块、转轴组成；能够解决在多余度角位置检测机构中，当其中一个传感器齿轮出现卡阻机械故障时，被卡阻的角位置检测传感器能够自动切除隔离，保证其他传感器正常工作，飞行员继续正常操纵飞机，从而提高飞机多余度角位置检测机构机械故障的可靠性。

Description

具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法
技术领域
本发明属于飞机操纵系统角位置检测机构设计技术领域，具体涉及具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法。
背景技术
飞机电传飞行控制系统中，为检测飞机驾驶舱驾驶杆、驾驶盘、脚蹬等的操纵角信号，均设置有角位移检测装置，将飞行员或自动驾驶仪操纵飞机的机械位置信号转换成电信号传送至飞行控制系统。为提高操纵系统的可靠性和安全性，飞机操纵系统采用多余度传感器设计。将多个位置传感器同时与中心转轴进行传动链接，实现同一位置多个信号输出，防止了当一个传感器信号失效后引起故障，从而提高了飞行控制的可靠性。但是，这个能够解决电气信号的故障问题，却不能解决机械故障问题，当其中一个传感器齿轮出现卡阻故障时，由于这些传感器均同时和中心转轴啮合同步传动，会导致其他传感器均不能同步转动而工作，从而降低了飞机多余度角位置检测机构机械故障的可靠性，这成为飞机操纵机构需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是：针对现有飞机操纵多余度角位置检测机构存在的不足，提出了具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法。以解决现有的当其中一个传感器齿轮出现卡阻故障时，导致其他传感器均不能同步转动工作而影响飞机安全。以提高飞机操纵系统多余度角位置检测机构机械故障的可靠性。
本发明的技术方案：
具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，包括转轴二8、RVDT9、消隙齿轮10、支撑板11、隔离组件12，所述的转轴二8设置在支撑板11的中心位置，所述的RVDT9与消隙齿轮10数量相同，所述的RVDT9与消隙齿轮10 一一对应连接，并通过支撑板11支撑在转轴二8周围，RVDT9的转轴一7穿过消隙齿轮10的中心孔以及隔离组件12)的转轴孔，与隔离组件12连接，所述的隔离组件12外侧设置有固定轴。
进一步，所述的RVDT9的转轴一7上设置有凹槽9a。
进一步，所述的隔离组件12包括壳体13、滑块2、弹性元件3、顶丝4、圆柱压簧5、制动块6，所述RVDT9的转轴一7设置在所述的壳体13端部的转轴孔内，所述的壳体13上设置有径向通孔和径向通槽，所述的径向通孔和径向通槽互相垂直，且均与轴向通孔垂直，径向通孔的孔口部设有内螺纹段，所述的制动块6滑动设置在径向通孔内，所述的制动块6包括凸起6b和台阶一6a，制动块6底部的凸起6b卡在凹槽9a内，所述的顶丝4装配在径向通孔的内螺纹段，圆柱压簧5滑动设置在径向通孔内，所述的圆柱压簧5两端分别与顶丝 4与制动块6接触，圆柱压簧5在顶丝的压缩限制下产生回复力，所述的滑块2 滑动设置在径向通槽内，所述的弹性元件3套装在固定轴上，弹性元件3的一臂与固定轴固定连接，弹性元件3的另一臂压在滑块外端2a上，并产生使滑块 2向径向通孔滑动的运动趋势的力。
进一步，所述弹性元件3与滑块外端2a面的接触端为弧形触头，弧形触头压在滑块外端2a面上，在滑块2运动时，弧形触头在滑块2的接触面上滑动，确保弹性元件3与滑块2可靠接触，且弹性元件3不会损伤滑块2外表面。
进一步，所述的径向通槽为矩形槽，所述的滑块2为矩形块，与所述的矩形槽向适配，所述的滑块内端设置有一台阶，当转轴7卡阻时，消隙齿轮10在转动扭矩下，使制动块6沿径向通孔滑动，滑块2在弹性元件3作用力下向径向通孔内滑动，直至使滑块上的台阶二2b与制动块底部的台阶一6a卡合，限制制动块6复位。
进一步，制动块6为圆柱形，外圆柱面与径向通孔滑动配合，制动块6下端的凸起6b为弧形面，弧形面与RVDT9的转轴一7上设置的凹槽9a在圆柱压簧5的压力下制动连接。
进一步，制动块6下端的凸起6b是球面或锥面，凹槽9a是锥槽。
进一步，弹性元件3是扭转弹簧或板簧。
进一步，所述的隔离组件12的壳体13与消隙齿轮为一体结构。
所述具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器的使用方法，包括以下步骤，
a)将消隙齿轮10装在RVDT9的转轴一7上，同时将RVDT9上的凹槽9a 与壳体13径向通孔对齐；
b)将制动块6装入壳体13)径向通孔内，制动块6底部的凸起6b并与凹槽9a边沿接触配合；
c)将圆柱压簧5装入径向通孔内，压在制动块6的上部；
d)将顶丝4旋入径向通孔端部的内螺纹段中；
e)将滑块2装入径向通槽中，弹性元件套装在固定轴上，弹性元件的弧形触头压在滑块2外端面，使滑块2的台阶二2b压在制动块6的台阶一6a侧面；
f)固定LVDT的转轴，调整顶丝4的旋入深度，同时转动消隙齿轮10，调整顶丝4的旋入深度，直至消隙齿轮10转动离开制动状态时的转矩满足规定的门限值；
g)当LVDT的转轴卡阻时，加载消隙齿轮10上的传动力大于规定的门限值时，使得制动块6克服圆柱压簧5的压力向上移动直至滑块2的台阶二2b卡住制动块6的台阶一6a处，使制动块6不复位，保证消隙齿轮10可以继续转动，解除卡阻。
本发明的有益效果：
具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法，在多余度角位置检测机构中，能够解决当其中一个传感器齿轮出现卡阻机械故障时，被卡阻的角位置检测传感器能够自动切除隔离，保证其他传感器正常工作，飞行员继续正常操纵飞机，从而提高飞机多余度角位置检测机构机械故障的可靠性。
附图说明
图1是本发明的具有自隔离卡阻故障的多余度角位置检测机构整体结构示意图；
图2是本发明的齿轮示意图；
图3是本发明的传感器示意图；
图4是本发明的制动块示意图；
图5是本发明的限位块示意图；
其中：1－消隙齿轮组件，2－滑块、3－弹性元件、4－顶丝、5－圆柱压簧、6－制动块、7－转轴一、8－转轴二、9－RVDT、10－消隙齿轮、11－支撑板、12－隔离组件、 13－壳体、9a－凹槽、6a－台阶一、6b－凸起、2a－滑块外端、2b－台阶二。
具体实施方式
下面对照附图1－5，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解：
本发明的一个实施例：
具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，包括转轴二8、RVDT9、消隙齿轮10、支撑板11、隔离组件12，所述的转轴二8设置在支撑板11的中心位置，所述的RVDT9与消隙齿轮10数量相同，所述的RVDT9与消隙齿轮10 一一对应连接，并通过支撑板11支撑在转轴二8周围，RVDT9的转轴一7穿过消隙齿轮10的中心孔，与隔离组件12连接，所述的隔离组件12外侧设置有固定轴和转轴孔。
所述的RVDT9的转轴一7上设置有凹槽9a，与制动块6下端的凸起6b匹配。
所述的隔离组件12包括壳体13、滑块2、弹性元件3、顶丝4、圆柱压簧5、制动块6，所述的壳体13端部设置有与消隙齿轮10同轴的轴向通孔，所述 RVDT9的转轴一7设置在所述的壳体13端部的轴向通孔内，所述的壳体13上设置有径向通孔和径向通槽，所述的径向通孔和径向通槽互相垂直，且均与轴向通孔垂直，径向通孔的孔口部设有内螺纹段，所述的制动块6滑动设置在径向通孔内，所述的制动块6包括凸起6b和台阶一6a，制动块6底部的凸起6b 卡在凹槽9a内，所述的顶丝4装配在径向通孔的内螺纹段、圆柱压簧5滑动设置在径向通孔内，所述的圆柱压簧5两端分别与顶丝4与制动块6接触，圆柱压簧5在顶丝的压缩限制下产生回复力，所述的滑块2滑动设置在径向通槽内，所述的弹性元件3套装在固定轴上，弹性元件3的一臂与固定轴固定连接，弹性元件3的另一臂压在滑块外端2a面上，并产生使滑块2向径向通孔滑动的运动趋势的力。
所述的弹性元件3与滑块外端2a面接触端为弧形触头，弧形触头压在滑块外端2a面上，在滑块2运动时，弧形触头在滑块2的接触面上滑动，确保弹性元件3与滑块2可靠接触，且弹性元件3不会损伤滑块2外表面。
所述的径向通槽为矩形槽，所述的滑块2为矩形块，与所述的矩形槽向适配，所述的滑块内端设置有一台阶二，当转轴一7卡阻时，消隙齿轮10在转动扭矩下，使制动块6沿径向通孔滑动，滑块2在弹性元件3作用力下向径向通孔内滑动，直至使滑块上的台阶二与制动块底部的台阶一6a卡合，限制制动块 6复位。
所述的制动块6为圆柱形，外圆柱面与径向通孔滑动配合，制动块6下端的凸起6b为弧形面，弧形面与RVDT9的转轴一7上设置的凹槽9a在圆柱压簧 5的压力下制动连接，所述的制动块6下端的凸起6b是球面或锥面，凹槽9a 是锥槽，相同的形状使得制动块6下端的凸起6b与凹槽9a相匹配。
所述的弹性元件3是扭转弹簧、板簧，弹性好，且强度高，本发明的弹性元件3不限制其他能对滑块2产生压力的弹簧或者其他具有弹性的部件。
所述的隔离组件12的壳体13与消隙齿轮为一体结构，易于成型加工。
本发明的另一个实施例：
具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，包括消隙齿轮10，滑块2、扭转弹簧3、顶丝4、圆柱压簧5、制动块6、转轴一7；
所述的消隙齿轮10端面有一凸起，凸起的中心有一通孔，用于连接位置传感器转轴，凸起的垂直于中心轴的上侧有一通孔与中心孔连通，凸起的垂直于中心轴的左侧有一通槽，与通孔连通，凸起的左侧边沿上有一圆柱凸起。
滑块2为矩形块，左端高，右端小于左端高度，滑块2装在通槽中可以左右滑动，为滑动配合；
扭转弹簧3套装在圆柱凸起上，并将扭转弹簧3的一臂固定，扭转弹簧3 的另一臂较长，并带有弧形触头，弧形触头压在滑块2的左侧面上，产生使滑块2向右滑动的运动趋势的力；
制动块6为圆柱形，外圆柱面与通孔滑动配合，制动块6的下端有一球面，球面与角位置传感器转轴的槽边在圆柱压簧5的压力下制动连接，圆柱压簧5 装在通槽中间隙配合，圆柱压簧5在顶丝的限制下产生压缩回复力；
所述具有自隔离卡阻故障的多余度角位置检测机构及方法，其特征在于：扭转弹簧3可以是板簧等其他能对滑块2产生压力的弹簧。
本发明的第三个实施例：
按以下方法步骤进行安装使用：
a)将消隙齿轮10装在位置检测传感器转轴上，同时将RVDT9上的凹槽 9a与壳体13径向通孔对齐；
b)将制动块6装入壳体13径向通孔内，制动块6的球面向下并与凹槽 9a边沿接触配合；
c)将圆柱压簧5装入通孔，压在制动块6的上面；
d)将顶丝4旋入径向通孔端部的螺纹中；
e)将滑块2装入径向通槽中，扭转弹簧套装在圆柱凸起上，圆弧触头压在滑块2左端面，使其压在制动块6的侧面；
f)固定位置检测传感器转轴，调整顶丝4的旋入深度，同时转动消隙齿轮 10，调整顶丝4的旋入深度直至消隙齿轮10的离开制动状态时的转矩满足规定的数值；
g)当位置检测传感器转轴卡阻时，加载消隙齿轮10上的传动力大于规定的门限值时，使得制动块6克服圆柱压簧5的压力向上移动直至滑块2的右端卡住制动块6的台阶一处，使制动块6不掉下来，保证消隙齿轮10可以继续转动，解除卡阻。
本发明提出的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器及使用方法，在多余度角位置检测机构中，能够解决当其中一个传感器齿轮出现卡阻机械故障时，被卡阻的角位置检测传感器能够自动切除隔离，保证其他传感器正常工作，飞行员继续正常操纵飞机，从而提高飞机多余度角位置检测机构机械故障的可靠性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：包括转轴二(8)、RVDT(9)、消隙齿轮(10)、支撑板(11)、隔离组件(12)，所述的转轴二(8)设置在支撑板(11)的中心位置，所述的RVDT(9)与消隙齿轮(10)数量相同，所述的RVDT(9)与消隙齿轮(10)一一对应连接，并通过支撑板(11)支撑在转轴二(8)周围，RVDT(9)的转轴一(7)穿过消隙齿轮(10)的中心孔以及隔离组件(12)的转轴孔，与隔离组件(12)连接，所述的隔离组件(12)外侧设置有固定轴；
所述的隔离组件(12)包括壳体(13)、滑块(2)、弹性元件(3)、顶丝(4)、圆柱压簧(5)、制动块(6)，所述RVDT(9)的转轴一(7)设置在所述的壳体(13)端部的转轴孔内，所述的壳体(13)上设置有径向通孔和径向通槽，所述的径向通孔和径向通槽互相垂直，且均与轴向通孔垂直，径向通孔的孔口部设有内螺纹段，所述的制动块(6)滑动设置在径向通孔内，所述的制动块(6)包括凸起(6b)和台阶一(6a)，制动块(6)底部的凸起(6b)卡在凹槽(9a)内，所述的顶丝(4)装配在径向通孔的内螺纹段，圆柱压簧(5)滑动设置在径向通孔内，所述的圆柱压簧(5)两端分别与顶丝(4)与制动块(6)接触，圆柱压簧(5)在顶丝的压缩限制下产生回复力，所述的滑块(2)滑动设置在径向通槽内，所述的弹性元件(3)套装在固定轴上，弹性元件(3)的一臂与固定轴固定连接，弹性元件(3)的另一臂压在滑块外端(2a)上，并产生使滑块(2)向径向通孔滑动的运动趋势的力。
2.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：所述的RVDT(9)的转轴一(7)上设置有凹槽(9a)。
3.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：所述弹性元件(3)与滑块外端(2a)面的接触端为弧形触头，弧形触头压在滑块外端(2a)面上，在滑块(2)运动时，弧形触头在滑块(2)的接触面上滑动，确保弹性元件(3)与滑块(2)可靠接触，且弹性元件(3)不会损伤滑块(2)外表面。
4.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：所述的径向通槽为矩形槽，所述的滑块(2)为矩形块，与所述的矩形槽相适配，所述的滑块内端设置有一台阶，当转轴一 (7)卡阻时，消隙齿轮(10)在转动扭矩下，使制动块(6)沿径向通孔滑动，滑块(2)在弹性元件(3)作用力下向径向通孔内滑动，直至使滑块上的台阶二(2b)与制动块底部的台阶一(6a)卡合，限制制动块(6)复位。
5.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：制动块(6)为圆柱形，外圆柱面与径向通孔滑动配合，制动块(6)下端的凸起(6b)为弧形面，弧形面与RVDT(9)的转轴一(7)上设置的凹槽(9a)在圆柱压簧(5)的压力下制动连接。
6.根据权利要求5所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：制动块(6)下端的凸起(6b)是球面或锥面，凹槽(9a)是锥槽。
7.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：弹性元件(3)是扭转弹簧或板簧。
8.根据权利要求1所述的具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器，其特征在于：所述的隔离组件(12)的壳体(13)与消隙齿轮为一体结构。
9.根据权利要求1－8任一所述具有自隔离卡阻故障的多余度角位移传感器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，
a)将消隙齿轮(10)装在RVDT(9)的转轴一(7)上，同时将RVDT(9)上的凹槽(9a)与壳体(13)径向通孔对齐；
b)将制动块(6)装入壳体(13)径向通孔内，制动块(6)底部的凸起(6b)并与凹槽(9a)边沿接触配合；
c)将圆柱压簧(5)装入径向通孔内，压在制动块(6)的上部；
d)将顶丝(4)旋入径向通孔端部的内螺纹段中；
e)将滑块(2)装入径向通槽中，弹性元件套装在固定轴上，弹性元件的弧形触头压在滑块(2)外端面，使滑块(2)的台阶二(2b)压在制动块(6)的台阶一(6a)侧面；
f)固定LVDT的转轴，调整顶丝(4)的旋入深度，同时转动消隙齿轮(10)，调整顶丝(4)的旋入深度，直至消隙齿轮(10)转动离开制动状态时的转矩满足规定的门限值；
g)当LVDT的转轴卡阻时，加载消隙齿轮(10)上的传动力大于规定的门限值时，使得制动块(6)克服圆柱压簧(5)的压力向上移动直至滑块(2)的台阶二(2b)卡住制动块(6)的台阶一(6a)处，使制动块(6)不复位，保证消隙齿轮(10)可以继续转动，解除卡阻。
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