CN116025613A - 双端锁承载收放机电作动器 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种双端锁承载收放机电作动器，简单可靠，传动效率高。本发明通过下述技术方实现：丝杠螺母通将设置在活塞头中空腔体中的防卡塞锁进行静态锁联，应急伸出中，高压介质气体进入外筒高压腔，通过丝杠螺母环缝通道，驱动套合在丝杠的防卡塞锁衬套右移，将锁扣在环筒锁扣上的锁爪环扣推出扣环锁槽，带动上位锁块从锁槽圆锥斜面滑出，同时克服复位弹簧弹力，带动阶梯随动套筒，推动活塞筒克服负载伸出，活塞筒伸出至极限位置，下位锁块沿外筒滑动卡入腔端下位锁槽，活塞筒无法移动而锁定。与防卡塞锁一起组成活塞筒应急收放锁止、解锁和伸出外筒腔端环密封出孔的双端锁承载的防卡塞锁机构。提高了机电作动器收放锁定能力及任务可靠性。

Description

双端锁承载收放机电作动器

技术领域

本发明是关于应用于机电作动器上集成重载收放、重载锁定及非相似能源应急的功能结构，更具体地说，本发明是关于可提高机电作动器收放能力、锁定能力及作动器安全性和任务可靠性，在作动器丝杠副卡塞的工况下，非相似能源能够实现卡塞丝杠副与活塞筒隔离，并解锁作动器上位锁，推动活塞筒克服负载伸出的创新结构。

背景技术

机电作动器作为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°摆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、活塞筒组件、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、锁槽、锥形活塞和弹簧等组成。在某些安全性、任务可靠性要求高的应用场合，例如应用于飞机起落架收放的机电作动器，要求其必须具备放下起落架的安全余度。起落架在收上和放下过程中的受到气动载荷较为复杂。电备份机械作动器(EBMA：正常作动为飞机液压源驱动，在出现液压能源失效或其他故障时，电备份机电作动器给起落架作动提供应急动力。该作动简将液压作动功能和电备份机械作动功能集成在一起。在液压作动筒端盖处增加了电动机和减速机构，液压活塞筒内部集成了滚柱丝杠机构。正常作动时，由液压驱动，应急情况下电动机构驱动滚柱丝杠驱动活塞筒伸出，从而实现主起舱门的应急放功能。这种作动器结构形式较为复杂，生产加工难度较高。而且，需要解决电动机构及滚柱丝杆的卡滞问题，否则，一旦卡滞，将直接导致起落架或舱门无法放下。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活塞筒，但不能解决丝杠副卡塞的单点故障，任务可靠性低，因而实用性较差。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的不足之处,提供一种结构简单，安全可靠，传动效率高，能够实现重载收放、重载锁定，并在非相似能源能源供应下，应急解锁并伸出活塞筒的方案。有效解决常规重载收放、锁定机电作动器不能解决丝杠副卡塞的单点故障，实现非相似能源余度应急。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双端锁承载收放机电作动器，包括：输出轴轴端齿轮伸入一侧机电作动器外筒3密闭腔啮合传动齿轮21带动丝杠1齿轮副旋转的伺服电机20，与丝杠1套合的丝杠螺母5，在外筒1作伸缩运动的活塞筒14，其特征在于：外筒3底部设有径向连通高压腔的应急能源进入口4及其设置在高压腔内壁的上位锁槽6，丝杠螺母5通过前置端面上一体相连的环筒锁扣，将设置在活塞头中空腔体中的防卡塞锁进行静态锁联，在可选择的活塞筒14应急伸出中，高压介质气体从应急能源进入口4进入外筒高压腔，通过丝杠螺母5环缝通道，驱动套合在丝杠1的防卡塞锁衬套17右移，将锁扣在上述环筒锁扣上的阶梯随动套筒18的锁爪环扣19推出扣环锁槽，带动嵌入上位锁槽6中的上位锁块7从锁槽圆锥斜面滑出，同时克服复位弹簧16弹力，带动装配在活塞头前置台阶孔中的阶梯随动套筒18，推动活塞筒14克服负载伸出，活塞筒14伸出至极限位置，下位锁块12沿外筒3滑动并径向卡入腔端尾部的下位锁槽15，活塞筒14无法移动而锁定。

本发明相比于现有技术具有如下增益效果：

本发明通过上位锁衬套9将安装在活塞筒14中上位锁块7限制在上位锁槽6内，使活塞筒14不能移动而锁定，锁定状态上位锁块7与上位锁衬套9、活塞筒14、上位锁槽6均为面接触承力，使作动器在上位锁定状态能够承受极大的锁定负载；通过下位锁衬套11将安装在活塞筒14中下位锁块12限制在下位锁槽15内，使活塞筒14不能移动而锁定，锁定状态下位锁块12与下位锁衬套11、活塞筒14、下位锁槽15均为面接触承力，使作动器能够承受极大的锁定负载，提高机电作动器收放能力、锁定能力及作动器安全性和任务可靠性。

本发明通过给阶梯随动套筒18和丝杠螺母5之间设计可被应急介质开锁的防卡塞锁机构，实现机电作动筒正常时，该机构处于锁定状态。正常工作时通过丝杠螺母5带动阶梯随动套筒18，实现上锁开锁及带动活塞筒克服负载运动，传动效率高。而需要应急操作时，进入作动器的不同于电能的非相似能源，例如高压介质能推动防卡塞锁衬套17从阶梯随动套筒18端内环脱出，进而又带动阶梯随动套筒18及套装的上位锁衬套9从上位锁块7内环脱出，从而实现防卡塞锁和上位锁解锁，活塞筒14在非相似能源作用下伸出。在作动器丝杠副卡塞的工况下，非相似能源能够实现卡塞丝杠副与活塞筒隔离，并解锁作动器上位锁，推动活塞筒克服负载伸出，从而解决了常规重载收放、重载锁定机电作动器无法解决丝杠副卡塞单点故障问题。

附图说明

图1是双端锁承载收放机电作动器结构剖视图。

图中：1丝杠，2推力角接触球轴承，3外筒，4应急能源进入口，5丝杠螺母，6上位锁槽，7上位锁块，8上位锁块滑槽，9上位锁衬套，10锁定弹簧，11下位锁衬套，12下位锁块，13下位锁槽，14活塞筒，15下位锁槽，16复位弹簧，17防卡塞锁衬套，18阶梯随动套筒，19锁爪环扣，20伺服电机，21传动齿轮。

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

参阅图1。在以下描述的优选实施例中，一种双端锁承载收放机电作动器，包括：输出轴轴端齿轮伸入一侧机电作动器外筒3密闭腔啮合传动齿轮21带动丝杠1齿轮副旋转的伺服电机20，与丝杠1套合的丝杠螺母5，在外筒1作伸缩运动的活塞筒14，其特征在于：外筒3底部设有径向连通高压腔的应急能源进入口4及其设置在高压腔内壁的上位锁槽6，丝杠螺母5通过前置端面上一体相连的环筒锁扣，将设置在活塞头中空腔体中的防卡塞锁进行静态锁联，在可选择的活塞筒14应急伸出中，高压介质气体从应急能源进入口4进入外筒高压腔，通过丝杠螺母5环缝通道，驱动套合在丝杠1的防卡塞锁衬套17右移，将锁扣在上述环筒锁扣上的阶梯随动套筒18的锁爪环扣19推出扣环锁槽，带动嵌入上位锁槽6中的上位锁块7从锁槽圆锥斜面滑出，同时克服复位弹簧16弹力，带动装配在活塞头前置台阶孔中的阶梯随动套筒18，推动活塞筒14克服负载伸出，活塞筒14伸出至极限位置，下位锁块12沿外筒3滑动并径向卡入腔端尾部的下位锁槽15，活塞筒14无法移动而锁定。

所述的防卡塞锁包括：外筒3高压腔内壁嵌入上位锁槽6中，锁定活塞头位移自由度的上位锁块7和嵌入塞头下位锁槽13中的下位锁块12，丝杠螺母5通过前置端面上一体相连的环筒锁扣，被活塞头上位锁块滑槽8中的上位锁块7与下位锁块12通过相向对称的下切角斜面配合上位锁衬套9、下位锁衬套11端面锥角斜面，将锁定弹簧10相向对称约束在阶梯随动套筒18阶梯台阶轴及锁爪环扣19的环面上，锁爪环扣19配合防卡塞锁衬套17缩颈台阶筒，将锁爪环扣19锁止在丝杠螺母5右侧环筒卡爪扣内环面锁槽上。

环筒锁扣锁定的锁爪环扣19，耦合锁爪环扣19内环面的防卡塞锁衬套17，嵌入上位锁槽6和活塞头环体上位锁块滑槽8中的上位锁块7，以及嵌入塞头中环体相邻前置内台阶孔端面下位锁槽16中的下位锁块12，被相向对称的上位锁衬套9、下位锁衬套11约束在阶梯随动套筒18阶梯台阶轴及卡爪扣环面上的锁定弹簧10，锁定弹簧10提供的弹力保持在阶梯随动套筒18阶梯台阶面与相向对称上位锁衬套9、下位锁衬套11形成的环孔之间。

嵌入上位锁块滑槽8内的上位锁块7制有相同的圆锥切角，位锁衬套9及下位锁衬套11相向对称，背端制有与上位锁块7、下位锁块12切角吻合的切角斜面。

阶梯随动套筒18及锁爪环扣19环面配合防卡塞锁衬套17套合双向翻边环套筒，将环筒上的锁爪环扣19锁止在丝杠螺母5环筒锁扣弧环锁槽中，将丝杠螺母5、阶梯随动套筒18锁定在一起。

双向翻边环套筒套合丝杠1被限位在防卡塞锁衬套17内环槽中，防卡塞锁衬套17前端环密封台阶凸环通过活塞头端墙孔伸入活塞筒14运动腔，将复位弹簧16约束在活塞筒14小端隔环腔体中，与防卡塞锁一起组成活塞筒14应急收放锁止、解锁和伸出外筒3腔端环密封出孔的双端锁承载的防卡塞锁机构。

丝杠1通过外筒3环体台轴承容纳腔中装配的推力角接触球轴承2，将尾部台阶轴环槽套合通过阶梯随动套筒18和防卡塞锁衬套17伸入活塞筒14底孔。

作动器正常收回活塞筒时，丝杠1旋转，丝杠螺母5带动双端锁载重的防卡塞锁，由阶梯随动套筒18下端台阶带动活塞筒14克服负载缩回，正常放下活塞筒时，丝杠螺母5推动双端锁载重的防卡塞锁，由阶梯随动套筒18上端阶梯带动上位锁衬套9从上位锁块7内环脱出，阶梯随动套筒18下端台阶推动活塞筒14克服负载伸出，同时上位锁块7沿上位锁块滑槽8径向滑动并从上位锁槽6斜面滑出，活塞筒14伸出至极限位置，下位锁块12在锁定弹簧10弹力作用下被下位锁衬套11推动，沿下位锁槽13径向滑动并卡入下位锁槽15，下位锁衬套11随后卡入下位锁块12内环，活塞筒14无法移动而锁定。

需应急伸出活塞筒时，不同于电能的非相似能源例如高压介质气体从应急能源进入口4进入外筒腔体中，气压作用下防卡塞锁衬套17克服复位弹簧16弹力，上端台阶从阶梯随动套筒18爪端内环脱出后，防卡塞锁衬套17中间台阶带动阶梯随动套筒18，上端阶梯带动上位锁衬套9从上位锁块7内环脱出，高压气体推动活塞筒14克服负载伸出，同时上位锁块7沿上位锁块滑槽8径向滑动并从上位锁槽6斜面滑出，活塞筒14伸出至极限位置，下位锁块12在锁定弹簧10弹力作用下被下位锁衬套11推动，沿下位锁槽13径向滑动并卡入下位锁槽15，下位锁衬套11随后卡入下位锁块12内环，活塞筒14无法移动而锁定。

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 (8)

1.一种双端锁承载收放机电作动器，包括：输出轴轴端齿轮伸入一侧机电作动器外筒(3)密闭腔啮合传动齿轮(21)带动丝杠(1)齿轮副旋转的伺服电机(20)，与丝杠(1)套合的丝杠螺母(5)，在外筒(1)作伸缩运动的活塞筒(14)，其特征在于：外筒(3)底部设有径向连通高压腔的应急能源进入口(4)及其设置在高压腔内壁的上位锁槽(6)，丝杠螺母(5)通过前置端面上一体相连的环筒锁扣，将设置在活塞头中空腔体中的防卡塞锁进行静态锁联，在可选择的活塞筒(14)应急伸出中，高压介质气体从应急能源进入口(4)进入外筒高压腔，通过丝杠螺母(5)环缝通道，驱动套合在丝杠(1)的防卡塞锁衬套(17)右移，将锁扣在上述环筒锁扣上的阶梯随动套筒(18)的锁爪环扣(19)推出扣环锁槽，带动嵌入上位锁槽(6)中的上位锁块(7)从锁槽圆锥斜面滑出，同时克服复位弹簧(16)弹力，带动装配在活塞头前置台阶孔中的阶梯随动套筒(18)，推动活塞筒(14)克服负载伸出，活塞筒(14)伸出至极限位置，下位锁块(12)沿外筒(3)滑动并径向卡入腔端尾部的下位锁槽(15)，活塞筒(14)无法移动而锁定。

2.如权利要求1所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：所述的防卡塞锁包括：外筒(3)高压腔内壁嵌入上位锁槽(6)中，锁定活塞头位移自由度的上位锁块(7)和嵌入塞头下位锁槽(13)中的下位锁块(12)，丝杠螺母5通过前置端面上一体相连的环筒锁扣，被活塞头上位锁块滑槽(8)中的上位锁块(7)与下位锁块(12)通过相向对称的下切角斜面配合上位锁衬套(9)、下位锁衬套(11)端面锥角斜面，将锁定弹簧(10)相向对称约束在阶梯随动套筒(18)阶梯台阶轴及锁爪环扣(19)的环面上，锁爪环扣(19)配合防卡塞锁衬套(17)缩颈台阶筒，将锁爪环扣(19)锁止在丝杠螺母(5)右侧环筒卡爪扣内环面锁槽上。

3.如权利要求2所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：环筒锁扣锁定的锁爪环扣(19)，耦合锁爪环扣(19)内环面的防卡塞锁衬套(17)，嵌入上位锁槽(6)和活塞头环体上位锁块滑槽(8)中的上位锁块(7)，以及嵌入塞头中环体相邻前置内台阶孔端面下位锁槽(16)中的下位锁块(12)，被相向对称的上位锁衬套(9)、下位锁衬套(11)约束在阶梯随动套筒(18)阶梯台阶轴及卡爪扣环面上的锁定弹簧(10)，锁定弹簧(10)提供的弹力保持在阶梯随动套筒(18)阶梯台阶面与相向对称上位锁衬套(9)、下位锁衬套(11)形成的环孔之间。

4.如权利要求3所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：嵌入上位锁块滑槽(8)内的上位锁块(7)制有相同的圆锥切角，上位锁衬套(9)及下位锁衬套(11)相向对称，背端制有与上位锁块(7)、下位锁块(12)切角吻合的切角斜面。

5.如权利要求3所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：阶梯随动套筒(18)及锁爪环扣(19)环面配合防卡塞锁衬套(17)套合双向翻边环套筒，将环筒上的锁爪环扣(19)锁止在丝杠螺母(5)环筒锁扣弧环锁槽中，将丝杠螺母(5)、阶梯随动套筒(18)锁定在一起。

6.如权利要求5所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：双向翻边环套筒套合丝杠(1)被限位在防卡塞锁衬套(17)内环槽中，防卡塞锁衬套(17)前端环密封台阶凸环通过活塞头端墙孔伸入活塞筒(14)运动腔，将复位弹簧(16)约束在活塞筒(14)小端隔环腔体中，与防卡塞锁一起组成活塞筒(14)应急收放锁止、解锁和伸出外筒(3)腔端环密封出孔的双端锁承载的防卡塞锁机构。

7.如权利要求1所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：丝杠(1)通过外筒(3)环体台轴承容纳腔中装配的推力角接触球轴承(2)，将尾部台阶轴环槽套合通过阶梯随动套筒(18)和防卡塞锁衬套(17)伸入活塞筒(14)底孔。

8.如权利要求1所述的双端锁承载收放机电作动器，其特征在于：作动器正常收回活塞筒时，丝杠(1)旋转，丝杠螺母(5)带动双端锁载重防卡塞锁，由阶梯随动套筒(18)下端台阶带动活塞筒(14)克服负载缩回，正常放下活塞筒时，丝杠螺母(5)推动双端锁载重防卡塞锁，由阶梯随动套筒(18)上端阶梯带动上位锁衬套(9)，从上位锁块(7)内环脱出，阶梯随动套筒(18)下端台阶推动活塞筒(14)克服负载伸出，同时上位锁块(7)沿上位锁块滑槽(8)径向滑动并从上位锁槽(6)切角斜面滑出，活塞筒(14)伸出至极限位置，下位锁块(12)在锁定弹簧(10)弹力作用下被下位锁衬套(11)推动，沿下位锁槽(13)径向滑动并卡入下位锁槽(15)，下位锁衬套(11)随后卡入下位锁块(12)内环，活塞筒(14)无法移动而锁定。

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