CN112814515A - 一种直驱式舱门作动系统及作动方法 - Google Patents

一种直驱式舱门作动系统及作动方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种直驱式舱门作动系统,包括:机载油箱、伺服阀和控制组件,所述机载油箱的供油端和回油端均通过所述伺服阀与所述控制组件连通,所述控制组件的转矩输出端与舱门的转矩输入端固定连接;一种作动方法,控制伺服阀动作控制第一可变腔体和第二可变腔体的大小,带动固定‑转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门转动,实现舱门动作;通过本公开的至少利用控制组件直接驱动舱门的方式,取消传统舱门驱动系统的减速机构,简化舱门驱动系统结构,减轻飞机装机重量;采用低转速高扭矩的控制组件驱动,提高系统的可靠性。

Description

一种直驱式舱门作动系统及作动方法
技术领域
本公开涉及机械驱动领域,尤其涉及一种直驱式舱门作动系统及作动方法。
背景技术
目前,飞机舱门作动系统具有大载荷、大惯量和快速启闭的特点,舱门的启闭需要瞬时大功率。传统的舱门作动系统利用阀控液压马达附加减速器实现驱动功能,该驱动马达输出转矩经过减速器之后带动舱门转动启闭。由于舱门开启过程具有大气动负载和高开启速度的特点,因此增大了飞机发动机的负荷以及飞机舱门系统的装机重量。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个,本公开提供了一种直驱式舱门作动系统及作动方法。
根据本公开的一种直驱式舱门作动系统,包括:机载油箱、伺服阀和控制组件,所述机载油箱的供油端和回油端均通过所述伺服阀与所述控制组件连通,所述控制组件的转矩输出端与舱门的转矩输入端固定连接;
所述控制组件包括外壳、固定-转动组件、固定挡块和移动挡块,所述固定-转动组件竖直设置在所述外壳内,所述固定挡块的内端与所述固定-转动组件的固定单元固定连接,所述固定挡块的外端与所述外壳的内侧壁固定连接,所述移动挡块的内端与所述固定-转动组件的转动单元固定连接,所述移动挡块的外端与所述外壳的内侧壁动密封连接;
所述固定挡块、所述固定-转动组件和所述移动挡块将所述外壳分隔独立的第一可变腔体和第二可变腔体,所述第一可变腔体和所述第二可变腔体均通过管路与所述伺服阀连通。
具体地,所述外壳包括圆筒壳体和两端壳体,两个所述两端壳体设置在所述圆筒壳体的两端;
所述固定-转动组件竖直设置在所述圆筒壳体内,且与所述圆筒壳体同轴设置,所述固定-转动组件的转动单元为转矩输出端,所述舱门的转矩输入端与所述固定-转动组件同轴设置,且分别与所述固定-转动组件的转动单元的上端和/或下端固定连接。
作为一种实施例,所述固定-转动组件包括外轴套、内轴和端板,所述外轴套同轴设置在所述圆筒壳体内,所述固定挡块的内端与所述外轴套的外侧面固定连接,所述固定挡块的外端与所述圆筒壳体的内侧面固定连接,所述内轴设置在所述外轴套内,两个所述端板与所述内轴的两端固定连接,且两个所述端板的内侧面与所述外轴套的两端动密封连接,所述移动挡块的内端与所述外轴套的外侧面动密封连接,所述移动挡块的两端分别与两个所述端板固定连接,所述移动挡块的外端与所述圆筒壳体的内侧面动密封连接。
优选地,所述固定挡块/所述移动挡块的上端和下端分别与两个所述两端壳体的内侧面动密封贴合,两个所述两端壳体上设置有通孔,所述舱门的转矩输入端穿过所述通孔与所述端板的外侧面固定连接。
具体地,所述端板的直径不小于所述外轴套的外径,所述舱门的转矩输入轴为所述舱门的连接转轴,所述连接转轴的外侧面与所述通孔的内侧面动密封贴合,所述连接转轴的中轴线与所述内轴的中轴线重合。
作为一个实施例,所述固定挡块的数量为两个,所述移动挡块的数量为两个,两个所述固定挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,两个所述移动挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,两个所述固定挡块和两个所述移动挡块将所述外壳分隔成为四个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体和第二可变腔体,两个所述第一可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通,两个所述第二可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通。
作为另一个实施例,所述固定挡块的数量为三个,所述移动挡块的数量为三个,三个所述固定挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,三个所述移动挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,三个所述固定挡块和三个所述移动挡块将所述外壳分隔成为六个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体和第二可变腔体,三个所述第一可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通,三个所述第二可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通。
具体地,所述伺服阀为四通换向阀。
一种舱门直驱式作动方法,基于上述一种直驱式舱门作动系统,具体包括以下步骤:
S1、当舱门需要开启时,控制伺服阀动作,将机载油箱的供油端与第一可变腔体连通,将机载油箱的回油端与第二可变腔体连通;
S2、第一可变腔体的容积变大,第二可变腔体的容积变小,带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门转动,实现舱门开启;
S3、当舱门需要关闭时,控制伺服阀动作,将机载油箱的回油端与第一可变腔体连通,将机载油箱的供油端与第二可变腔体连通;
S4、第一可变腔体的容积变小,第二可变腔体的容积变大,带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门反方向转动,实现舱门关闭。
根据本公开的至少一个实施方式,利用控制组件直接驱动舱门的方式,取消传统舱门驱动系统的减速机构,简化舱门驱动系统结构,减轻飞机装机重量;采用低转速高扭矩的控制组件驱动,提高系统的可靠性。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式,并与其说明一起用于解释本公开的原理,其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开所述的一种直驱式舱门作动系统的结构示意图。
图2是根据本公开所述控制组件的俯视图。
图3是根据本公开所述控制组件的剖视图。
附图标记:1-圆筒壳体,2-固定挡块,3-移动挡块,4-第一可变腔体,5-第二可变腔体,6-外轴套,7-内轴,8-端板,9-两端壳体,10-连接转轴,11-伺服阀,12-控制组件,13-舱门。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容,而非对本公开的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
如图1所示,一种直驱式舱门13作动系统,包括:机载油箱、伺服阀11和控制组件12,机载油箱的供油端和回油端均通过伺服阀11与控制组件12连通,控制组件12的转矩输出端与舱门13的转矩输入端固定连接,作为一种较优的选择,伺服阀11为四通换向阀,舱门13的转矩输入轴为舱门13的连接转轴10。
本公开取消了传统系统中的减速装置,从而使驱动系统结构更加简化,减小了舱门13作动系统的体积和重量,从而减轻飞机重量,另外控制组件12的原理简单,便于制造加工,能够根据飞机的安装空间灵活设计,提高飞机上安装空间的利用率,采用直驱的舱门13作动系统,取消了复杂的减速装置,提高了舱门13作动系统的可靠性和响应速度。
实施例一
控制组件12包括外壳、固定-转动组件、固定挡块2和移动挡块3,固定-转动组件竖直设置在外壳内,固定挡块2的内端与固定-转动组件的固定单元固定连接,固定挡块2的外端与外壳的内侧壁固定连接,移动挡块3的内端与固定-转动组件的转动单元固定连接,移动挡块3的外端与外壳的内侧壁动密封连接;
固定挡块2、固定-转动组件和移动挡块3将外壳分隔独立的第一可变腔体4和第二可变腔体5,第一可变腔体4和第二可变腔体5均通过管路与伺服阀11连通。
外壳包括圆筒壳体1和两端壳体9,两个两端壳体9设置在圆筒壳体1的两端;圆筒壳体1的外部形状可以为任何结构,符合机舱的结构即可。
固定-转动组件竖直设置在圆筒壳体1内,且与圆筒壳体1同轴设置,固定-转动组件的转动单元为转矩输出端,舱门13的转矩输入端与固定-转动组件同轴设置,且分别与固定-转动组件的转动单元的上端和/或下端固定连接。
通过固定挡块2和移动挡块3将外壳内部分隔成为两个独立的腔体,并将腔体通过伺服阀11与机载油箱连通,并且因为移动挡块3可以在外壳内部进行移动,因此,可以通过控制第一可变腔体4和第二可变腔体5内部的油压来控制移动挡块3的位置,通过移动挡块3的位置改变来带动固定-转动组件的转动单元的转动,从而可以通过将舱门13的连接转轴10与转动单元固定连接来实现舱门13的开启或关闭。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于,将固定挡块2和移动挡块3的数量设置成为两个,通过设置成为两个,可以在需要对舱门13进行动作时,增大受力面积,从而可以提升反应速率。
固定挡块2的数量为两个,移动挡块3的数量为两个,两个固定挡块2沿固定-转动组件的中轴线对称设置,两个移动挡块3沿固定-转动组件的中轴线对称设置,两个固定挡块2和两个移动挡块3将外壳分隔成为四个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体4、第二可变腔体5、第一可变腔体4和第二可变腔体5,两个第一可变腔体4通过管路并联后与伺服阀11连通,两个第二可变腔体5通过管路并联后与伺服阀11连通。
并且,以本实施例为例,对详细的工作方法进行阐述;
如图1、图2和图3所示,本实施例中的结构的作动方法包括以下步骤:
舱门13需要开启时:
控制伺服阀11动作,将机载油箱的供油端与第一可变腔体4连通,将机载油箱的回油端与第二可变腔体5连通;
此时第一可变腔体4内的油压大于第二可变腔体5内的油压,如图2所示,在压力差的作用下,移动挡块3沿顺时针方向转动;
移动挡块3的转动使得第一可变腔体4的容积变大,第二可变腔体5的容积变小,并带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门13的连接转轴10转动,从而带动舱门13沿连接转轴10转动,实现舱门13的开启。
舱门13需要关闭时:
控制伺服阀11动作,将机载油箱的供油端与第二可变腔体5连通,将机载油箱的回油端与第一可变腔体4连通;
此时第二可变腔体5内的油压大于第一可变腔体4内的油压,如图2所示,在压力差的作用下,移动挡块3沿逆时针方向转动;
移动挡块3的转动使得第二可变腔体5的容积变大,第一可变腔体4的容积变小,并带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门13的连接转轴10转动,从而带动舱门13沿连接转轴10转动,实现舱门13的关闭。
实施例三
本实施例与上述实施例的区别在于,本实施例中固定挡块2和移动挡块3的数量为三个,因此可以得出,固定挡块2和移动挡块3的数量可以根据实际情况进行调节,固定挡块2和移动挡块3的数量越多,油压的受力面积越多,导致响应速度越快。
固定挡块2和移动挡块3的数量越多,会导致移动挡块3的行程越短,从而使舱门13的转动角度越小。
固定挡块2的数量为三个,移动挡块3的数量为三个,三个固定挡块2沿固定-转动组件的中轴线对称设置,三个移动挡块3沿固定-转动组件的中轴线对称设置,三个固定挡块2和三个移动挡块3将外壳分隔成为六个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体4、第二可变腔体5、第一可变腔体4、第二可变腔体5、第一可变腔体4和第二可变腔体5,三个第一可变腔体4通过管路并联后与伺服阀11连通,三个第二可变腔体5通过管路并联后与伺服阀11连通。
实施例四
本实施例是提供一种固定-转动组件的结构,固定-转动组件的结构可以为其它,只要能实现对固定挡块2的固定,并对移动挡块3提供中心转轴即可。
固定-转动组件包括外轴套6、内轴7和端板8,外轴套6同轴设置在圆筒壳体1内,固定挡块2的内端与外轴套6的外侧面固定连接,固定挡块2的外端与圆筒壳体1的内侧面固定连接,内轴7设置在外轴套6内,两个端板8与内轴7的两端固定连接,且两个端板8的内侧面与外轴套6的两端动密封连接,移动挡块3的内端与外轴套6的外侧面动密封连接,移动挡块3的两端分别与两个端板8固定连接,移动挡块3的外端与圆筒壳体1的内侧面动密封连接。
通过外轴套6实现对固定挡块2的固定,通过内轴7和端板8的组合对移动挡块3提供中心转轴,并通过端板8与连接转轴10之间的连接对舱门13提供转矩输出。
固定挡块2/移动挡块3的上端和下端分别与两个两端壳体9的内侧面动密封贴合,两个两端壳体9上设置有通孔,舱门13的转矩输入端穿过通孔与端板8的外侧面固定连接。
端板8的直径不小于外轴套6的外径,连接转轴10的外侧面与通孔的内侧面动密封贴合,连接转轴10的中轴线与内轴7的中轴线重合。
通过设置各种动密封结构,实现移动挡块3在可以滑动的情况下,不影响密封性,增加装置的可靠度。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开,而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,包括:机载油箱、伺服阀和控制组件,所述机载油箱的供油端和回油端均通过所述伺服阀与所述控制组件连通,所述控制组件的转矩输出端与舱门的转矩输入端固定连接;
所述控制组件包括外壳、固定-转动组件、固定挡块和移动挡块,所述固定-转动组件竖直设置在所述外壳内,所述固定挡块的内端与所述固定-转动组件的固定单元固定连接,所述固定挡块的外端与所述外壳的内侧壁固定连接,所述移动挡块的内端与所述固定-转动组件的转动单元固定连接,所述移动挡块的外端与所述外壳的内侧壁动密封连接;
所述固定挡块、所述固定-转动组件和所述移动挡块将所述外壳分隔独立的第一可变腔体和第二可变腔体,所述第一可变腔体和所述第二可变腔体均通过管路与所述伺服阀连通。
2.如权利要求1所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述外壳包括圆筒壳体和两端壳体,两个所述两端壳体设置在所述圆筒壳体的两端;
所述固定-转动组件竖直设置在所述圆筒壳体内,且与所述圆筒壳体同轴设置,所述固定-转动组件的转动单元为转矩输出端,所述舱门的转矩输入端与所述固定-转动组件同轴设置,且分别与所述固定-转动组件的转动单元的上端和/或下端固定连接。
3.如权利要求2所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述固定-转动组件包括外轴套、内轴和端板,所述外轴套同轴设置在所述圆筒壳体内,所述固定挡块的内端与所述外轴套的外侧面固定连接,所述固定挡块的外端与所述圆筒壳体的内侧面固定连接,所述内轴设置在所述外轴套内,两个所述端板与所述内轴的两端固定连接,且两个所述端板的内侧面与所述外轴套的两端动密封连接,所述移动挡块的内端与所述外轴套的外侧面动密封连接,所述移动挡块的两端分别与两个所述端板固定连接,所述移动挡块的外端与所述圆筒壳体的内侧面动密封连接。
4.如权利要求3所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述固定挡块/所述移动挡块的上端和下端分别与两个所述两端壳体的内侧面动密封贴合,两个所述两端壳体上设置有通孔,所述舱门的转矩输入端穿过所述通孔与所述端板的外侧面固定连接。
5.如权利要求4所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述端板的直径不小于所述外轴套的外径,所述舱门的转矩输入轴为所述舱门的连接转轴,所述连接转轴的外侧面与所述通孔的内侧面动密封贴合,所述连接转轴的中轴线与所述内轴的中轴线重合。
6.如权利要求2所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述固定挡块的数量为两个,所述移动挡块的数量为两个,两个所述固定挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,两个所述移动挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,两个所述固定挡块和两个所述移动挡块将所述外壳分隔成为四个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体和第二可变腔体,两个所述第一可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通,两个所述第二可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通。
7.如权利要求2所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述固定挡块的数量为三个,所述移动挡块的数量为三个,三个所述固定挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,三个所述移动挡块沿所述固定-转动组件的中轴线对称设置,三个所述固定挡块和三个所述移动挡块将所述外壳分隔成为六个独立的腔体,沿顺时针/逆时针依次为第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体、第二可变腔体、第一可变腔体和第二可变腔体,三个所述第一可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通,三个所述第二可变腔体通过管路并联后与所述伺服阀连通。
8.如权利要求2、6或7所述的一种直驱式舱门作动系统,其特征在于,所述伺服阀为四通换向阀。
9.一种舱门直驱式作动方法,其特征在于,基于权利要求2-7中任一项所述的一种直驱式舱门作动系统,具体包括以下步骤:
S1、当舱门需要开启时,控制伺服阀动作,将机载油箱的供油端与第一可变腔体连通,将机载油箱的回油端与第二可变腔体连通;
S2、第一可变腔体的容积变大,第二可变腔体的容积变小,带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门转动,实现舱门开启;
S3、当舱门需要关闭时,控制伺服阀动作,将机载油箱的回油端与第一可变腔体连通,将机载油箱的供油端与第二可变腔体连通;
S4、第一可变腔体的容积变小,第二可变腔体的容积变大,带动固定-转动组件的转动单元转动,通过转动单元带动舱门反方向转动,实现舱门关闭。
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