CN116039915A - 双模式液压伺服作动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双模式液压伺服作动器，包括：进油管线和回油管线，进油管线分流至伺服阀和第一级模态选择阀，回油管路连接到可变阻尼阀；与第一级模态选择阀、伺服阀和可变阻尼阀相连的第二级模态选择阀；以及与第二级模态选择阀相连的作动筒，其在液压伺服作动器处于第一模式时进行线性输出。液压伺服作动器还包括释压单元，当液压伺服作动器处于第二模式时，作动筒与可变阻尼阀/释压单元相连，释压单元提供维护接口并提供释放阻尼力的释放功能，以使作动筒与回油管线之间无阻尼导通。上述液压伺服作动器解决了地面维护时阻尼力导致的操作困难的问题，显著改善了维护检查的可操作性和便利性，并提高了飞行器运营的经济性。

Description

双模式液压伺服作动器

技术领域

本发明涉及一种双模式液压伺服作动器，更具体地说，涉及一种具有释压功能的双模式液压伺服作动器。

背景技术

基于系统功能需求和安全性要求，民用飞行器的主飞控系统主舵面通常采用主动—阻尼双工作模式的液压伺服作动器作为执行驱动机构。当飞行器正常上电上压时，液压伺服作动器处于主动工作模式；当不再供压或供电时，液压伺服作动器将进入阻尼模式并提供阻尼力。阻尼模式的设计可以提供空中颤振抑制和地面突风保护，保证了功能和结构完整性。

图1示出了传统的主动—阻尼双工作模式的液压伺服作动器的工作原理。传统的液压伺服作动器具有以进油接头1为起点的进油管线和以回油接头2为结点的回油管线，其中，进油管线穿过进油口油滤3并经由进油口单向阀5分流至伺服阀6和第一级模态选择阀7，回油管路经由回油背压阀4连接到可变阻尼阀9，其中，伺服阀6是三位四通阀，第一级模态选择阀7和可变阻尼阀9都是两位三通阀。

液压伺服作动器还设有与第一级模态选择阀7、伺服阀6和可变阻尼阀9相连的第二级模态选择阀8以及与第二级模态选择阀8相连的作动筒10，其中，第二级模态选择阀8是两位六通阀。当液压伺服作动器处于主动工作模式时，第一级模态选择阀7通电并通过控制口与油压相对较高的进油管线连接，以推动第二级模态选择阀8到达第一状态位8X。在该状态位下，伺服阀6的第一和第三控制口6X、6Z经由第二级模态选择阀8与作动筒10的两腔10X、10Y相连，以控制作动筒10的活塞杆往复移动进行线性输出。

当液压伺服作动器处于阻尼工作模式时，第一级模态选择阀7无电流和/或液压，第二级模态选择阀8到达第二状态位8Y，使作动筒10的两腔10X、10Y经由第二级模态选择阀8与可变阻尼阀9相连。此时，液压伺服作动器不主动输出力，但能够提供阻尼力。

然而，当飞行器在地面下电下压时，液压伺服作动器仍处于阻尼工作模式，因此维修人员需要施加很大的力才能推动舵面进行相关安装/拆除和维护检查工作，导致维护性和经济性并不理想。

为此，本领域技术人员已经提出了多种技术方案，试图解决上述技术问题。

在由庆安集团有限公司于2020年4月30日提交的题为“一种电液伺服作动器”的中国专利申请CN111498087A中，公开了一种电液伺服作动器。该电液伺服作动器在现有伺服作动器的基础上，增加了模态转换组件和系统背压组件以实现多模态的控制转换，从而满足基于飞机舵面作动架构的安全性需求。然而，虽然该现有技术所揭示的电液伺服作动器也是一种主动—阻尼双工作模式的液压伺服作动器，但其并不具备释压功能，而仅仅是为了满足飞机的安全性需求对模态选择组件和背压组件进行改进的设计，因此并不能解决本申请所提及的技术问题。

在同样由庆安集团有限公司于2020年4月30日提交的题为“一种电液伺服作动器”的中国专利申请CN111516858A中，也公开了一种电液伺服作动器。该电液伺服作动器在前述现有技术的基础上，增加了对电机泵组件的改进以协同实现多模态的控制转换。与前述现有技术类似，如此改进的电液伺服作动器仍然不具备释压功能，同样不能解决本申请所提及的技术问题。

在由NABTESCO股份有限公司于2015年10月1日提交的题为“液压致动器”的美国专利申请US2016096617A1中，公开了一种液压致动器，该液压致动器适于驱动具有襟翼的机翼扰流板。当液压致动器在襟翼的驱动范围和扰流板的驱动范围的重叠区域中驱动扰流板时，输出抑制结构将重叠区域中的液压致动器的驱动输出抑制为小于除重叠区域之外的非重叠区域中的驱动输出。此外，液压阀右侧通室可通过弹簧机械机构，导通作动器活塞腔和回油油路，提供手动释压功能。但是，该现有技术的扰流板作动器并不是主动－阻尼双工作模式的液压作动器。事实上，该作动器并不具有阻尼工作模式，其架构基础与传统的主动－阻尼双工作的液压作动器完全不同。

为此，需要设计一种液压伺服作动器，该液压伺服作动器能够容易且简便地释放其处于阻尼模式时的阻尼力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有释压功能的双模式液压伺服作动器，该作动器能够容易且简便地释放其处于阻尼模式时的阻尼力。

本发明公开了一种双模式液压伺服作动器，包括：以进油接头为起点的进油管线，进油管线分流至伺服阀和第一级模态选择阀；以回油接头为结点的回油管线，回油管路连接到可变阻尼阀；第二级模态选择阀，第二级模态选择阀与第一级模态选择阀、伺服阀和可变阻尼阀相连；以及与第二级模态选择阀相连的作动筒，当液压伺服作动器处于第一模式时，作动筒进行线性输出，其中，液压伺服作动器还包括释压单元，当液压伺服作动器处于第二模式时，作动筒与可变阻尼阀/释压单元相连，释压单元提供维护接口并提供释放阻尼力的释放功能，以使作动筒与回油管线之间无阻尼导通。

在上述技术方案中，术语“释压单元”并不限于某个功能部件。如果多个部件相互组合后能起到释放阻尼力的作用的话，这些部件也应该被纳入“释压单元”的范畴。

在一个较佳实施例中，释压单元可以由具有三位三通阀形式的可变阻尼阀构成，该三位三通阀通过液压压力和机械弹簧力共同控制。

具体来说，作动筒的第一腔和第二腔存在压差时，可变阻尼阀进入第一状态位，连通并平衡作动筒的第一腔和第二腔的压力。

当可变阻尼阀处于第二状态位时，作动筒的第一腔和第二腔与回油管线带阻尼连通，并且当可变阻尼阀处于第三状态位时，实现作动筒与回油管线之间、以及作动筒的第一腔和第二腔之间的无阻尼导通。

在又一个较佳实施例中，释压单元可以由设置在作动筒的第一腔和第二腔与二级模态选择阀之间的第一释压阀和第二释压阀构成。

在再一个较佳实施例中，释压单元可以由设置在二级模态选择阀与可变阻尼阀之间的第一释压阀和第二释压阀构成。

根据本申请的记载，液压伺服作动器还可以包括：

进油口油滤和进油口单向阀，进油管线穿过进油口油滤并经由进油口单向阀分流至伺服阀和第一级模态选择阀；以及

回油背压阀，回油管路经由回油背压阀连接到可变阻尼阀。

优选的是，伺服阀可以是三位四通阀，并且更佳地通过电流和液压共同控制。

优选的是，第一级模态选择阀可以是两位三通阀，并且更佳地通过电磁控制。

优选的是，第二级模态选择阀可以是两位六通阀，并且更佳地通过液压先导控制。

根据本发明的具有释压功能的双模式液压伺服作动器能够获得以下优点：

(1)根据本发明的具有释压功能的双模式液压伺服作动器有效地解决了飞控作动器下电下压后由于地面维护时阻尼力导致的操作困难的问题，显著改善了飞行器维护检查的可操作性和便利性，并且因而提高了飞行器运营的经济性。

(2)本发明将具有释压功能的单元设计为与液压伺服作动器构成一体，因此不再需要额外地增加外部部件，具有较高的集成度。

(3)本发明的具有释压功能的单元通过机械形式实现，在飞行器下电下压的情况下仍可实现，不存在使用方面的条件限制，适用性强，具备很好的应用价值。

附图说明

为了进一步说明根据本发明的具有释压功能的双模式液压伺服作动器，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是传统的主动—阻尼双工作模式的液压伺服作动器的原理示意图；

图2是根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第一实施例的原理示意图；

图3是根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第二实施例的原理示意图；以及

图4是根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第三实施例的原理示意图。

附图标记

1 进油接头

2 回油接头

3 进油口油滤

4 回油背压阀

5 进油口单向阀

6 伺服阀

7 第一级模态选择阀

8 第二级模态选择阀

9 可变阻尼阀

10 作动筒

10X 第一腔

10Y 第二腔

11X 第一释压阀

11Y 第二释压阀

具体实施方式

下面结合附图说明根据本发明的具有释压功能的双模式液压伺服作动器的构造及其工作原理。

应当明确，本说明书所描述的实施例仅涵盖本发明的一部分实施例，而非全部实施例。基于说明书中记载的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，并不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

图2示出了根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第一实施例的工作原理。

与图1类似，在本发明的第一实施例中，液压伺服作动器具有以进油接头1为起点的进油管线和以回油接头2为结点的回油管线，其中，进油管线穿过进油口油滤3并经由进油口单向阀5分流至伺服阀6和第一级模态选择阀7，回油管路经由回油背压阀4连接到可变阻尼阀9，其中，伺服阀6是通过电流和液压共同控制的三位四通阀，第一级模态选择阀7是通过电磁控制的两位三通阀。

液压伺服作动器还设有与第一级模态选择阀7、伺服阀6和可变阻尼阀9相连的第二级模态选择阀8以及与第二级模态选择阀8相连的作动筒10，其中，第二级模态选择阀8是通过液压先导控制的两位六通阀。当液压源可用且供电正常时，液压伺服作动器处于主动工作模式(即，第一模式)。此时，第一级模态选择阀7通电并通过控制口与油压相对较高的进油管线连接，以推动第二级模态选择阀8到达第一状态位8X。在该第一状态位8X下，伺服阀6的第一和第三控制口6X、6Z经由第二级模态选择阀8与作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y相连，致使作动筒10与伺服阀6导通，液压伺服作动器受液压流控制线性输出，并由此控制作动筒10的活塞杆往复移动进行线性输出。

当失去液压源或供电异常时，液压伺服作动器处于阻尼模式(即，第二模式)。此时，第一级模态选择阀7无电流和/或液压，第二级模态选择阀8到达第二状态位8Y，使作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y经由第二级模态选择阀8与可变阻尼阀9相连。此时，液压伺服作动器不主动输出力，但能够提供阻尼力，为液压伺服作动器提供了颤振抑制和地面突风的阻尼保护能力。

与传统的液压伺服作动器不同的是：在第一实施例中，可变阻尼阀9被设计为通过液压压力和机械弹簧力共同控制的三位三通阀，即，在传统的两位三通阀中又增加一个状态位、即第三状态位或释压状态位9Z，该状态位通过壳体上集成的手动维护组件进行阻尼和释压(无阻尼)状态位间的切换，以实现作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与回油管线的无阻尼导通。

在第二状态位9Y时，作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与回油管线通过一个极小的溢流孔连通。当作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y存在压差时，可变阻尼阀9进入第一状态位9X，作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y通过可变阻尼通道导通，以平衡第一腔10X和第二腔10Y的压力。借助于先前提到的维护组件，可变阻尼阀9进入第三状态位9Z，致使作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与回油管线之间无阻尼导通。

上述液压伺服作动器有效地解决了飞控作动器下电下压后由于地面维护时阻尼力导致的操作困难的问题，显著改善了飞行器维护检查的可操作性和便利性，并且因而提高了飞行器运营的经济性。

图3示出了根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第二实施例的工作原理。

与图1类似，在本发明的第二实施例中，液压伺服作动器具有以进油接头1为起点的进油管线和以回油接头2为结点的回油管线，其中，进油管线穿过进油口油滤3并经由进油口单向阀5分流至伺服阀6和第一级模态选择阀7，回油管路经由回油背压阀4连接到可变阻尼阀9，其中，伺服阀6是通过电流和液压共同控制的三位四通阀，第一级模态选择阀7和可变阻尼阀9均被设计为两位三通阀。

液压伺服作动器还设有与第一级模态选择阀7、伺服阀6和可变阻尼阀9相连的第二级模态选择阀8以及与第二级模态选择阀8相连的作动筒10，其中，第二级模态选择阀8是通过液压先导控制的两位六通阀。当液压源可用且供电正常时，液压伺服作动器处于主动工作模式下。此时，第一级模态选择阀7通电并通过控制口与油压相对较高的进油管线连接，以推动第二级模态选择阀8到达第一状态位8X。在该第一状态位8X下，伺服阀6的第一和第三控制口6X、6Z经由第二级模态选择阀8与作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y相连，致使作动筒10与伺服阀6导通，液压伺服作动器受液压流控制线性输出，并由此以控制作动筒10的活塞杆往复移动进行线性输出。

为了实现释压功能，本实施例在作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与二级模态选择阀8之间分别增加第一释压阀11X和11Y，以实现作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与回油管线之间的无阻尼导通。。

图4示出了根据本发明的具有释压功能的液压伺服作动器的第三实施例的工作原理。

与图1类似，在本发明的第三实施例中，液压伺服作动器具有以进油接头1为起点的进油管线和以回油接头2为结点的回油管线，其中，进油管线穿过进油口油滤3并经由进油口单向阀5分流至伺服阀6和第一级模态选择阀7，回油管路经由回油背压阀4连接到可变阻尼阀9，其中，伺服阀6是通过电流和液压共同控制的三位四通阀，第一级模态选择阀7和可变阻尼阀9均被设计为两位三通阀。

液压伺服作动器还设有与第一级模态选择阀7、伺服阀6和可变阻尼阀9相连的第二级模态选择阀8以及与第二级模态选择阀8相连的作动筒10，其中，第二级模态选择阀8是通过液压先导控制的两位六通阀。当液压源可用且供电正常时，液压伺服作动器处于主动工作模式下。此时，第一级模态选择阀7通电并通过控制口与油压相对较高的进油管线连接，以推动第二级模态选择阀8到达第一状态位8X。在该第一状态位8X下，伺服阀6的第一和第三控制口6X、6Z经由第二级模态选择阀8与作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y相连，致使作动筒10与伺服阀6导通，液压伺服作动器受液压流控制线性输出，并由此控制作动筒10的活塞杆往复移动进行线性输出。

为了实现释压功能，本实施例在在二级模态选择阀8与可变阻尼阀9之间增加第一释压阀11X和11Y，以实现作动筒10的第一腔10X和第二腔10Y与回油管线之间的无阻尼导通。

上述两个实施例通过将释压阀11X和11Y设计为与液压伺服作动器构成一体，不再需要额外地增加外部部件，具有较高的集成度。而且，不存在使用方面的条件限制，适用性强，具备很好的应用价值。

虽然以上结合了较佳实施例和附图对根据本发明的具有释压功能的双模式液压伺服作动器的结构以及工作原理进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种双模式液压伺服作动器，包括：

以进油接头(1)为起点的进油管线，其中，所述进油管线分流至伺服阀(6)和第一级模态选择阀(7)；

以回油接头(2)为结点的回油管线，其中，所述回油管路连接到可变阻尼阀(9)；

第二级模态选择阀(8)，所述第二级模态选择阀(8)与所述第一级模态选择阀(7)、所述伺服阀(6)和所述可变阻尼阀(9)相连；以及

与所述第二级模态选择阀(8)相连的作动筒(10)，当所述液压伺服作动器处于第一模式时，所述作动筒(10)进行线性输出，

其特征在于，所述液压伺服作动器还包括释压单元，当所述液压伺服作动器处于第二模式时，所述作动筒(10)与所述可变阻尼阀(9)及所述施压单元相连，所述释压单元提供维护接口并提供释放阻尼力的释放功能，以使所述作动筒(10)与所述回油管线之间无阻尼导通。

2.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述释压单元由具有三位三通阀形式的可变阻尼阀(9)构成，该三位三通阀通过液压压力和机械弹簧力共同控制。

3.如权利要求2所述的液压伺服作动器，其特征在于，当所述作动筒(10)的第一腔(10X)和第二腔(10Y)存在压差时，所述可变阻尼阀(9)进入第一状态位(9X)，连通并平衡所述作动筒(10)的第一腔(10X)和第二腔(10Y)的压力。

4.如权利要求2所述的液压伺服作动器，其特征在于，当所述可变阻尼阀(9)处于第二状态位(9Y)时，所述作动筒(10)的第一腔(10X)和第二腔(10Y)与所述回油管线带阻尼连通，并且当所述可变阻尼阀(9)处于第三状态位(9Z)时，实现所述作动筒(10)与所述回油管线之间、以及所述作动筒(10)的第一腔(10X)和第二腔(10Y)之间的无阻尼导通。

5.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述释压单元由设置在所述作动筒(10)的第一腔(10X)和第二腔(10Y)与所述二级模态选择阀(8)之间的第一释压阀(11X)和第二释压阀(11Y)构成。

6.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述释压单元由设置在所述二级模态选择阀(8)与所述可变阻尼阀(9)之间的第一释压阀(11X)和第二释压阀(11Y)构成。

7.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述液压伺服作动器还包括：

进油口油滤(3)和进油口单向阀(5)，所述进油管线穿过所述进油口油滤(3)并经由所述进油口单向阀(5)分流至所述伺服阀(6)和所述第一级模态选择阀(7)；以及

回油背压阀(4)，所述回油管路经由所述回油背压阀(4)连接到所述可变阻尼阀(9)。

8.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述伺服阀(6)是三位四通阀，并且优选地通过电流和液压共同控制。

9.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述第一级模态选择阀(7)是两位三通阀，并且优选地通过电磁控制。

10.如权利要求1所述的液压伺服作动器，其特征在于，所述第二级模态选择阀(8)是两位六通阀，并且优选地通过液压先导控制。

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