CN115978050A - 应急解锁机电作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种应急解锁机电作动器，结构简单，简洁紧凑，性能可靠。本发明通过下述技术方案实现：伺服电机通过离合器轴连接盘齿轮传动机构带动丝杠齿轮转动，丝杠螺母通过端盖滑套，将复位弹簧约束在活塞头的中空台阶孔中,位于外筒内壁的上锁槽将钢球锁锁定在活塞头的导向槽中，应急工作时，离合器脱离，高压介质通过外筒外环面上的应急能源进入口进入外筒腔体，形成推动端盖滑套克服复位弹簧弹力的闭环应急回路，高压介质将端盖滑套前端面推送至活塞头中空台阶孔端面的钢球锁极限位，从上锁槽脱出，钢球锁应急开锁，高压介质推动活塞杆带动丝杠螺母反向驱动丝杠传动副旋转，同时活塞杆应急伸出，完成开锁和伸出活塞杆任务。

Description

应急解锁机电作动器

技术领域

本发明是关于应用于机电作动器上的应急解锁和伸出结构，更具体地说，本发明是关于可提高机电作动器安全性和任务可靠性，实现多介质应急开锁和伸出活塞杆的创新结构。

背景技术

随着现代技术的发展，小型或无人飞机的任务功能已有很大的发展和变化，在应急状态下，飞机需能安全降落以保护先进和昂贵的机载设备和携带的任务功能设备。小型或无人飞机的起落架应具有应急开锁，安全，迅速地放下并自动锁定功能要求。飞机的起落架收放系统对于飞机来说具有非常重要的作用，其收放系统主要是对飞机起飞以及降落着陆等起到关键作用。当前，一些轻型的飞机起落架一般情况下都采用的是液压收放系统。这种液压收放系统具有一定的优势，其输出力较大，性能比较稳定。但是其劣势也非常明显，主要有能耗较大、检修时间较长，且元件的质量非常大，工作效率比较低等。由于人们对轻型飞机的性能不断提高要求。运用液压收放系统的缺点渐渐地成为制约轻型飞机性能提高的主要原因。所以，要加强对起落架电动作动筒结构的研究和优化工作。这种系统的应用主要采用的是电力作为收放的动力源，同时把电动作动筒当做主要的执行命令元件。起落架电动作动筒主要结构由气动马达、气动离合器和直流电机，以及齿轮减速器、同步带装置、丝杠螺母副、锁定机构、活塞杆、滚珠丝杠、活塞筒和微动开关等组成。电动收放作动筒由飞机上的电操控系统控制，一旦发生电操控系统故障或操控系统设备损坏等紧急状态，电动收放作动筒内的上位机械锁将无法打开，电动收放作动筒不能做放下动作，飞机起落架不能正常放下并锁定，因而飞机无法安全降落，将使飞机产生严重的灾难性事故。作动器作为飞机起落架的一种直线运动执行元件，是用来实现工作机构直线往复运动或小于360°动运动的能量转换装置。常见的机电作动器的基本构成如下：电机、减速箱、传动部件、滚珠丝杠副、外筒组件、活塞杆组件、自锁定组件等。带有自锁装置的机电作动器，在限定位置停止运动时能防止外力作用而发生窜动，通常由作动筒内的机械锁锁住。机械锁的形式常用的为钢球锁，它由钢球锁、锁槽、锥形活塞和弹簧等组成。在系统动力电故障或闭环位置控制失效时，机电作动器极限位置滚珠丝杠副内部端面与端面间刚性碰撞挤压，造成滚珠丝杠副钢球锁螺旋滚道变形而间隙增大，降低螺旋传动精度，甚至引起丝杠副卡死故障导致机电作动器功能丧失。一般带有应急功能的作动器执行，同时作动器的安装空间非常有限，常用的作动器有机电作动器和液压作动器，机电作动器其应急方式复杂；现有方式的液压作动器轴向长度较长不利于安装，同时其应急方式多采用气动方式，并需要配备专门的气源。目前，作为传动机构的机电作动器，其功能为通电后根据指令驱动旋转。从机电作动器的电机到飞行器舵轴是减速增矩的过程。因此，需要在机电作动器不通电时，在其电机轴上安装相应的锁定装置，以在减速增矩后，提供所需锁定力矩。由于现代飞行器的起落架通常是可收放的，一般利用液压进行起落架正常收放，当飞行器液压、电气等系统发生故障导致起落架无法正常放下时，飞行器必须具有人工应急放下起落架的措施，其工作性能直接影响到飞机的安全性。但以往有不少飞行器起落架应急放不到位，导致飞行器迫降的事例，可见起落架应急放系统对于保证飞行安全是极为重要的。在某些安全性要求较高的应用场合，例如应用于飞机起落架收放的机电作动器，要求其必须具备一定的安全余度。常用的机电作动器多余度设计为备份一个的电机，当主电机失效时备用电机工作而实现应急放下或收回活塞杆。常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放，存在一定的安全隐患，安全性低，任务可靠性低，因而实用性较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单，简洁紧凑，性能可靠，占用空间小，能够保障飞机飞行安全，不依赖于电力的应急解锁并伸出活塞杆的方案，以有效解决常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放的问题，实现不同工作介质的多余度应急，且应急解锁机电作动器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应急解锁机电作动器，包括：通过伺服电机轴连接盘齿轮相连机电作动器外筒1密封腔中的齿轮传动机构，装配在外筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及在外筒1作伸缩运动的活塞杆6和环密封在活塞头中空台阶孔中的丝杠螺母7，其特征在于：伺服电机11通过离合器12轴连接盘齿轮传动机构带动丝杠齿轮转动，丝杠传动副8通过封装轴承、丝杠螺母7中空螺纹滚道，穿过活塞杆6隔环指向中空腔体底底端，丝杠螺母7通过环密封在固定端台阶环端面上的端盖滑套10，将复位弹簧9约束在活塞头的中空台阶孔中,套装在沿圆周均匀分布的钢球锁4下端，且位于外筒1内壁的上锁槽3将钢球锁4锁定在活塞头的导向槽5中，正常工作时，转动的丝杠传动副8驱动丝杠螺母7，通过丝杠螺母7尾端台阶推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力从钢球锁4下端脱出，钢球锁4沿导向槽5径向向内滚动,从上锁槽3脱出后，活塞杆6伸出；应急工作时，离合器12脱离，不同于电能的非相似能源的高压介质通过外筒1外环面上的应急能源进入口2进入外筒1腔体，形成推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力的闭环应急回路，闭环应急回路高压介质将端盖滑套10前端面推送至活塞头中空台阶孔端面的钢球锁极限位，钢球锁4沿导向槽5径向向内滚动,从上锁槽3脱出，钢球锁应急开锁，高压介质推动活塞杆6带动丝杠螺母7反向驱动丝杠传动副8旋转，同时活塞杆6应急伸出，在作动器失电的工况下，完成开锁和伸出活塞杆任务。

本发明相比于现有技术具有如下增益效果：

本发明采用通过轴连接盘相连机电作动器外筒1密封腔中的齿轮传动机构，装配在外筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及在所述外筒1作伸缩运动的活塞杆6，结构简单，性能可靠,机械强度高，可以承受较大的稳定载荷和动载荷。能使机械减少振动，降低噪音，改善工作环境。

本发明采用伺服电机11通过离合器12轴连接盘齿轮传动机构带动丝杠齿轮转动，丝杠通过活塞头中空台阶孔装配的丝杠螺母7中空螺纹滚道，穿过活塞杆6指向腔体底,丝杠螺母7环密封在活塞头中空台阶孔中，并通过环密封在固定端台阶环端面上的端盖滑套10，将复位弹簧9约束在活塞头中空台阶孔中,并限位在钢球锁4内环，位于外筒1内壁的上锁槽3将钢球锁4锁定在活塞头的导向槽5中,结构简洁紧凑，占用空间小。

本发明通过给端盖滑套10内外圆设计相应密封结构，使之可被应急介质驱动而打开机电作动器钢球锁4的机械锁，保证需应急操作时，进入作动器的应急介质能够驱动钢球锁4机械锁开锁，并将活塞杆6伸出，从而解决了常规机电作动器无多介质应急操作的问题。

本发明利用高压介质通过外筒1外环面上的应急能源进入口2进入外筒1腔体，推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力从钢球锁4下端脱出，实现钢球锁4机械开锁，高压介质推动活塞杆6带动丝杠螺母7，反向驱动丝杠传动副8旋转，同时活塞杆6伸出，不仅改变了作动筒传统的应急开锁方式，简化了作动筒的控制系统和结构，而且可避免因作动筒内的机械锁无法打开而造成设备严重的灾难性事故，提高了起落架收放或开闭机构的安全性。同时通过给端盖滑套10内外圆设计相应密封结构，使之可被应急介质驱动而打开机电作动器机械锁，保证需应急操作时，进入作动器的应急介质能够驱动机械锁开锁，并将活塞杆6伸出，从而解决了常规机电作动器无多介质应急操作的问题。

本发明采用应高压介质推动活塞杆6带动丝杠螺母7，反向驱动丝杠传动副8旋转，同时活塞杆6伸出，且在作动器失电的工况下，效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放的问题。

附图说明

下面将参照附图详细描述本申请的实施例，使得本领域技术人员可以容易地实施本申请。然而应注意的是，本申请不局限于实施例而是能以多种其他方式实施。在附图中，略去了说明书的无关部分以使说明简洁，相同的附图标记在通篇中表示相同的部件。

图1是本发明应急解锁机电作动器锁定状态结构示意图。

图中：1外筒，2应急能源进入口，3上锁槽，4钢球锁，5导向槽，6活塞杆，7丝杠螺母，8丝杠传动副，9复位弹簧，10端盖滑套，11伺服电机，12离合器。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保护范围。

具体实施方式

参照图1。在以下描述的优选实施例中，一种应急解锁机电作动器，包括：通过伺服电机轴连接盘齿轮相连机电作动器外筒1密封腔中的齿轮传动机构，装配在外筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及在所述外筒1作伸缩运动的活塞杆6和环密封在活塞头中空台阶孔中的丝杠螺母7，其特征在于：伺服电机11通过离合器12轴连接盘齿轮传动机构带动丝杠齿轮转动，丝杠传动副8通过封装轴承、丝杠螺母7中空螺纹滚道，穿过活塞杆6隔环指向中空腔体底底端,丝杠螺母7通过环密封在固定端台阶环端面上的端盖滑套10，将复位弹簧9约束在活塞头的中空台阶孔中,套装在沿圆周均匀分布的钢球锁4下端,位于外筒1内壁的上锁槽3将钢球锁4锁定在活塞头的导向槽5中，正常工作时，转动的丝杠传动副8驱动丝杠螺母7，通过丝杠螺母7尾端台阶推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力从钢球锁4下端脱出，钢球锁4沿导向槽5径向向内滚动,从上锁槽3脱出后，活塞杆6伸出；应急工作时，离合器12脱离，不同于电能的非相似能源的高压介质通过外筒1外环面上的应急能源进入口2进入外筒1腔体，形成推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力的闭环应急回路，闭环应急回路高压介质将端盖滑套10前端面推送至活塞头中空台阶孔端面的钢球锁极限位，钢球锁4沿导向槽5径向向内滚动,从上锁槽3脱出，钢球锁应急开锁，高压介质推动活塞杆6带动丝杠螺母7反向驱动丝杠传动副8旋转，同时活塞杆6应急伸出，在作动器失电的工况下，完成开锁和伸出活塞杆任务。

丝杠螺母7通过固定端台阶环端面上的端盖滑套10环密封，将复位弹簧9约束在活塞头中空台阶孔中,并限位钢球锁4在导向槽5内环槽中的自由度。

位于外筒1内壁的上锁槽3将钢球锁4锁定在活塞头的导向槽5中。

根据上述任一示例性实施例，当活塞杆6缩回至底端，钢球锁4位于外筒1内表面的上锁槽3和导向槽5内，下端靠在端盖滑套10外环面时，实现上锁。

当需要应急开锁并伸出活塞杆时，高压应急介质从应急能源进入口2进入机电作动器外筒1内腔体，推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力，从钢球锁4上端脱出，钢球锁4于上锁槽3脱离，从而实现活塞杆6从外筒1脱离；同时高压应急介质推动推动活塞杆6伸出，带动丝杠螺母7反驱丝杠传动副8转动。

作为参考，在示例性实施例的说明中，所述的钢球锁4是安装在活塞杆6导向槽5内，上端安装在外筒1与钢球锁4直径相当的上锁槽3内，下端靠在端盖滑套10外环面。端盖滑套10被丝杠螺母7推动，一起克服复位弹簧9弹力运动，实现机械锁上锁或开锁，当钢球锁4位于外筒1上锁槽3内，下端靠在端盖滑套10外环面时，机械锁实现上锁。

开锁时由丝杠螺母7带动端盖滑套10从钢球锁下端脱出。当需要应急开锁并伸出活塞杆时，离合器12与伺服电机11脱离，高压介质从应急能源进入口2进入机电作动器，高压介质推动端盖滑套10克服复位弹簧9弹力从钢球锁4下端脱出，实现机械锁开锁，高压介质推动活塞杆6带动丝杠螺母7，反向驱动丝杠8旋转，同时活塞杆6伸出。

离合器可通过摩擦作用将电机的输出转矩传递到输出执行机构上，当驱动伺服电机发生故障时，通过离合器可以将伺服电机与输出执行机构分离，从而将故障隔离。

尽管以上已经示出和描述了本发明的实施例，对本发明实施例进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明；同时，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种应急解锁机电作动器，包括：通过伺服电机轴连接盘齿轮相连机电作动器外筒(1)密封腔中的齿轮传动机构，装配在外筒(1)传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副(8)，以及在外筒(1)作伸缩运动的活塞杆(6)和环密封在活塞头中空台阶孔中的丝杠螺母(7)，其特征在于：伺服电机(11)通过离合器(12)轴连接盘齿轮传动机构带动丝杠齿轮转动，丝杠传动副(8)通过封装轴承、丝杠螺母(7)中空螺纹滚道，穿过活塞杆(6)隔环指向中空腔体底底端，丝杠螺母(7)通过环密封在固定端台阶环端面上的端盖滑套(10)，将复位弹簧(9)约束在活塞头的中空台阶孔中,套装在沿圆周均匀分布的钢球锁(4)下端，且位于外筒(1)内壁的上锁槽(3)将钢球锁(4)锁定在活塞头的导向槽(5)中，正常工作时，转动的丝杠传动副(8)驱动丝杠螺母(7)，通过丝杠螺母(7)尾端台阶推动端盖滑套(10)克服复位弹簧(9)弹力从钢球锁(4)下端脱出，钢球锁(4)沿导向槽(5)径向向内滚动,从上锁槽(3)脱出后，活塞杆(6)伸出；应急工作时，离合器(12)脱离，不同于电能的非相似能源的高压介质通过外筒(1)外环面上的应急能源进入口(2)进入外筒(1)腔体，形成推动端盖滑套(10)克服复位弹簧(9)弹力的闭环应急回路，闭环应急回路高压介质将端盖滑套(10)前端面推送至活塞头中空台阶孔端面的钢球锁极限位，钢球锁(4)沿导向槽(5)径向向内滚动,从上锁槽(3)脱出，钢球锁应急开锁，高压介质推动活塞杆(6)带动丝杠螺母(7)反向驱动丝杠传动副(8)旋转，同时活塞杆(6)应急伸出，在作动器失电的工况下，完成开锁和伸出活塞杆任务。

2.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：丝杠螺母(7)通过固定端台阶环端面上的端盖滑套(10)环密封，将复位弹簧(9)约束在活塞头中空台阶孔中,并限位钢球锁(4)在导向槽(5)内环槽中的自由度。

3.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：位于外筒(1)内壁的上锁槽(3)将钢球锁(4)锁定在活塞头的导向槽(5)中。

4.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：当活塞杆(6)缩回至底端，钢球锁(4)位于外筒(1)内表面的上锁槽(3)和导向槽(5)内，下端靠在端盖滑套(10)外环面时，实现上锁。

5.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：当需要应急开锁并伸出活塞杆时，高压应急介质从应急能源进入口(2)进入机电作动器外筒(1)内腔体，推动端盖滑套(10)克服复位弹簧(9)弹力，从钢球锁(4)上端脱出，钢球锁(4)于上锁槽(3)脱离，从而实现活塞杆(6)从外筒(1)脱离；同时高压应急介质推动推动活塞杆(6)伸出，带动丝杠螺母(7)反驱丝杠传动副(8)转动。

6.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：所述的钢球锁(4)是安装在活塞杆(6)导向槽(5)内，上端安装在外筒(1)与钢球锁(4)直径相当的上锁槽(3)内，下端靠在端盖滑套(10)外环面。

7.如权利要求6所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：端盖滑套(10)被丝杠螺母(7)推动，一起克服复位弹簧(9)弹力运动，实现机械锁上锁或开锁，当钢球锁(4)位于外筒(1)上锁槽(3)内，下端靠在端盖滑套(10)外环面时，机械锁实现上锁。

8.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：开锁时由丝杠螺母(7)带动端盖滑套(10)从钢球锁下端脱出。

9.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：当需要应急开锁并伸出活塞杆时，离合器(12)与伺服电机(11)脱离，高压介质从应急能源进入口(2)进入机电作动器，高压介质推动端盖滑套(10)克服复位弹簧(9)弹力从钢球锁(4)下端脱出，实现机械锁开锁，高压介质推动活塞杆(6)带动丝杠螺母(7)，反向驱动丝杠(8)旋转，同时活塞杆(6)伸出。

10.如权利要求1所述的应急解锁机电作动器，其特征在于：离合器可通过摩擦作用将电机的输出转矩传递到输出执行机构上，当驱动伺服电机发生故障时，通过离合器可以将伺服电机与输出执行机构分离，从而将故障隔离。

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