CN116324219A - 具有故障检测的多载荷路径致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种致动器，该致动器包括：第一马达和第二马达；第一驱动连杆机构和第二驱动连杆机构；以及枢转支座，该枢转支座被配置成绕枢转轴线枢转，枢转支座在从枢转轴线偏移第一偏移距离和第二偏移距离的第一支座连接件和第二支座连接件处连接到第一驱动连杆机构和第二驱动连杆机构，马达与第一驱动连杆机构和第二驱动连杆机构被配置成在驱动壳体与枢转支座之间提供第一载荷路径和第二载荷路径，使得在第一操作状态下枢转支座绕枢转轴线处于力平衡取向；以及接近检测器，其被定位成检测枢转支座何时绕枢转轴线旋转离开力平衡取向超过阈值，其中由接近检测器检测到由第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构之一中的故障导致的枢转支座上的力不平衡。

Description

具有故障检测的多载荷路径致动器

技术领域

本发明总体上涉及致动器领域，并且更具体地，涉及具有双载荷路径和故障检测的致动器。

背景技术

水平安定面配平致动器(HSTA)是本领域中已知的。美国专利第4,637,272号涉及一种在主要载荷路径和次要载荷路径中使用公共滚珠螺杆的致动系统。美国专利第6,755,375号涉及一种具有两个独立致动器的致动系统，两个独立致动器作用在公共支撑件与公共飞行控制表面之间。美国专利第4,179,944号涉及一种致动系统，该致动系统提供用于在滚珠螺杆组件卡住之后释放致动器。

螺杆驱动致动器也是本领域中已知的，并且通常包括与螺母螺纹接合并由马达驱动的螺杆。螺杆与螺母之间的相对旋转产生螺杆与螺母之间的轴向位移。

发明内容

对所公开的实施例的对应部件、部分或表面的括号参考，仅出于说明的目的而不是限制的目的，本公开提供了一种致动器组件(15)，该致动器组件(15)被配置成赋予从动物体(18)相对于结构(16)一定范围的运动，该致动器组件包括：第一子致动器(30)，该第一子致动器(30)具有第一马达(31)和第一驱动连杆机构(35)，该第一驱动连杆机构(35)被配置成相对于驱动壳体(80)被线性地驱动；第二子致动器(60)，该第二子致动器(60)包括第二马达(61)和第二驱动连杆机构(65)，该第二驱动连杆机构(65)被配置成相对于驱动壳体(80)被线性地驱动；枢转支座(81)，该枢转支座(81)连接到第一驱动连杆机构(35)和第二驱动连杆机构(65)二者，并被配置成绕枢转轴线(82)枢转；枢转支座(81)在从枢转轴线(82)偏移垂直第一偏移距离(39)的第一支座连接件(38)处连接到第一驱动连杆机构(35)；枢转支座(81)在从枢转轴线(82)偏移垂直第二偏移距离(69)的第二支座连接件(68)处连接到第二驱动连杆机构(65)；第一马达(31)和第一驱动连杆机构(36)被配置成在驱动壳体(80)与枢转支座(81)之间提供第一载荷路径；第二马达(61)和第二驱动连杆机构(65)被配置成在驱动壳体(80)与枢转支座(81)之间提供不同于第一载荷路径的第二载荷路径；第一支座连接件(38)支撑第一驱动连杆机构(35)并且第二支座连接件(68)支撑第二驱动连杆机构(65)使得在第一操作状态下，枢转支座(81)绕枢转轴线(82)处于力平衡取向(图3)；接近检测器(40、41、70)，该接近检测器(40、41、70)被定位成检测枢转支座(81)何时绕枢转轴线(82)旋转离开力平衡取向超过旋转阈值(图4)；并且其中由接近检测器(40、41、70)检测到由第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构之一中的故障而引起的枢转支座(81)上的力不平衡超过故障阈值。

接近检测器可包括接触检测器，该接触检测器被配置成使得由第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构之一中的故障引起的力不平衡超过故障阈值导致枢转支座(81)旋转离开力平衡取向超过旋转阈值并接触该接触检测器，从而检测到故障。致动器组件可以包括连接到枢转支座(81)的从动物体(18)，并且接近检测器可以包括设置在枢转支座或从动物体任一者上的接近传感器(40、70)和设置在枢转支座或从动物体中的另一者上的传感器目标(41)。

第一驱动连杆机构可包括第一螺杆驱动器(35)，并且第二驱动连杆机构可包括第二螺杆驱动器(65)。第一马达(31)可被配置成选择性地使第一螺杆驱动器(35)旋转并且第二马达(61)可被配置成选择性地使第二螺杆驱动器(65)旋转。第一螺杆驱动器(35)可包括第一输出活塞(36)，该第一输出活塞在第一支座连接件(38)处连接到枢转支座(81)并且由驱动壳体(80)平移地支撑；第一螺杆驱动器(35)可包括由驱动壳体(80)旋转地支撑的第一轴(37)；第一输出活塞(36)可以与第一轴(37)接合使得第一输出活塞(36)响应于第一轴(37)与第一输出活塞(36)之间绕第一中心轴线(37A)的相对旋转，相对于第一轴(37)和驱动壳体(80)在第一中心轴线(37A)上轴向地在一定线性运动范围内平移；并且第一马达可以被配置成驱动第一轴(37)相对于驱动壳体(80)绕第一中心轴线(37A)的旋转。第二螺杆驱动器(65)可包括第二输出活塞(66)，该第二输出活塞在第二支座连接件(68)处连接到枢转支座(81)，并由驱动壳体(80)平移地支撑；第二螺杆驱动器可包括由驱动壳体(80)旋转地支撑的第二轴(67)；第二输出活塞(66)可以与第二轴(67)接合使得第二输出活塞(66)响应于第二轴(67)与第二输出活塞(66)之间绕第二中心轴线(67A)的相对旋转，相对于第二轴(67)和驱动壳体(80)在第二中心轴线(67A)上轴向地在一定线性运动范围内平移；并且第二马达(61)可被配置成驱动第二轴(67)绕第二中心轴线(67A)相对于驱动壳体(80)的旋转。第一中心轴线(37A)和第二中心轴线(67A)可以基本上平行。枢转轴线(82)和第一中心轴线(37A)可以基本上垂直。第一偏移距离(39)可以是与第二偏移距离(69)基本相同的距离。

第一马达(31)可以连接到第一驱动连杆机构(35)和第二驱动连杆机构(65)二者使得在第一操作状态下，第一马达(31)经由第一载荷路径和第二载荷路径相对于驱动壳体(80)选择性地驱动枢转支座(81)；并且第二马达(61)可以连接到第一驱动连杆机构(35)和第二驱动连杆机构(65)二者使得在第一操作状态下，第二马达(61)经由第一载荷路径和第二载荷路径相对于驱动壳体(80)选择性地驱动该枢转支座(81)。线性致动器组件可包括在第一马达(31)与第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)之间的齿轮装置(33、34、84、64)使得第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)二者在第一操作状态下都可以由第一马达(31)驱动并且使得第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)在第一操作状态下彼此旋转地同步。线性致动器组件可包括在第二马达(61)与第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)之间的齿轮装置(63、64、84、34)使得第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)二者在第一操作状态下都可以由第二马达(61)驱动并且使得第一螺杆驱动器(35)和第二螺杆驱动器(65)在第一操作状态下彼此旋转地同步。该齿轮装置可以包括：第一马达齿轮(33)，其连接到第一马达(31)的驱动轴(32)；第二马达齿轮(63)，其连接到第二马达(61)的驱动轴(62)；第一驱动齿轮(34)，其连接到第一螺杆驱动器(35)的第一轴(37)并与第一马达齿轮(33)旋转接合；第二驱动齿轮(64)，其连接到第二螺杆驱动器(65)的第二轴(67)并与第二马达齿轮(63)旋转接合；以及同步齿轮(84)，其与第一驱动齿轮(34)和第二驱动齿轮(64)二者旋转接合。

第一支座连接件(38)可包括第一销接头连接件，其中枢转支座(81)包括第一U形夹(42)和第一U形夹销(43)并且第一驱动连杆机构包括配置成接纳第一U形夹销(43)的第一销开口(44)，使得枢转支座(81)通过第一销接头连接件枢转地连接到第一驱动连杆机构。第二支座连接件(68)可包括第二销接头连接件，其中枢转支座(81)包括第二U形夹(72)和第二U形夹销(73)并且第二驱动连杆机构包括配置成接纳第二U形夹销(73)的第二销开口(74)，使得枢转支座(81)通过第二销接头连接件枢转地连接到第二驱动连杆机构。第一支座连接件(38)可包括在枢转支座(81)与第一驱动连杆机构(35)之间的第一球面轴承(45)，并且第二支座连接件(68)可包括在枢转支座(81)与第二驱动连杆机构(65)之间的第二球面轴承(75)。

致动器组件可以包括连接到枢转支座(81)的从动物体(18)和连接到驱动壳体(80)的结构(16)，并且致动器组件可以被配置成赋予从动物体(18)相对于结构(16)绕旋转输出从动轴线(20)的有限范围的旋转运动。驱动壳体(80)可经由壳体枢转连接件(22)连接到结构(16)。第一马达(31)和第二马达(61)可由驱动壳体(80)支撑。从动物体(18)可包括飞行器飞行控制表面。飞行控制表面可以从由水平安定面、升降舵、方向舵、副翼、襟翼、前缘缝翼和扰流板组成的组中选择。飞行控制表面可以是水平安定面(18)，并且该结构可以是竖向安定面(16)。

致动器组件可以包括连接到驱动壳体(80)的从动物体和连接到枢转支座(81)的结构，并且致动器组件可以被配置成赋予从动物体相对于该结构绕旋转输出从动轴线有限范围的旋转运动。

第一马达和第二马达可以包括无刷DC永磁马达。故障可包括第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构中高于故障阈值的磨损或间隙。旋转阈值可以与故障阈值成比例。

附图说明

图1是有翼飞行器的尾部的水平安定面配平件上的改进的致动器组件的实施例的代表性局部透视图。

图2是图1中所示的致动器的代表性侧视图。

图3是大体上在图2的线A-A上截取的图2中所示的致动器的纵向竖直截面图。

图4是图3中所示的致动器处于故障检测的不平衡位置的视图。

具体实施方式

首先，应当清楚地理解，相同的附图标记旨在贯穿几个附图一致地标识相同的结构元件、部分或表面，因为这样的元件、部分或表面还可以由整个书面说明书进一步描述或解释，该详细描述是整个书面说明书的整体部分。除非另有说明，附图旨在与说明书一起阅读(例如，交叉影线、部件布置、比例、程度等)，并且被认为是本发明的整个书面描述的一部分。如以下描述中所使用的，术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”和“下”，以及它们的形容词和状语派生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)，简单地指的是当特定附图面向读者时所图示结构的取向。类似地，术语“向内”和“向外”通常指表面相对于其伸长轴线或旋转轴线的取向。

提供了一种具有故障检测的改进的冗余致动器组件，其第一实施例整体上以15表示。如图所示，组件15通常包括：第一和第二被独立地驱动的螺杆驱动器35和65，其在壳体80与枢转支座81之间限定两个独立的载荷路径；第一马达31和第二马达61，其被配置成分别驱动第一驱动螺杆35和第二驱动螺杆65；在马达31和61与螺杆驱动器35和65之间的齿轮装置33、34、63、64和84，其被配置成使得螺杆驱动器35和65二者可以由一个马达驱动并且使得螺杆驱动器35和65彼此同步；枢转支座81，其在枢轴82的第一侧上支撑螺杆驱动器35并在枢轴82的第二侧上支撑螺杆驱动器65并且被配置成使得在正常操作中，支座81处于力平衡取向；以及第一接近传感器40和第二接近传感器70，其分别定位于枢转支座81的枢轴82的两侧上，并且被配置成使得由第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构中之一中的故障引起的力不平衡超过阈值导致枢转支座81旋转离开其力平衡取向，并且触发接近传感器40或70之一，从而检测到故障。

如图1和图2中所示，螺杆驱动器35和65中的每一个的顶部端部经由枢转支座81联接到飞行控制表面18的安装块34，在此实施例中，飞行控制表面18是飞行器尾部的水平安定面。经由水平安定面铰链(horizontal stab hinge)19，螺杆驱动器35和65以及枢转支座81被配置成赋予水平安定面18相对于竖向安定面16绕旋转铰链轴线20有限范围的旋转运动。螺杆驱动器35和65中的每一个的底部端部经由壳体80联接到参考结构16的安装支架21，在此实施例中，参考结构16是飞行器的尾部的竖向安定面。在此实施例中，壳体80经由壳体枢转连接件22连接到竖向安定面16。如图所示，螺杆驱动器35和65中的每一个形成独立的载荷路径，使得单个失效不会导致两个载荷路径的损失。

螺杆驱动器35通常包括输出活塞36和轴37。活塞36在支座连接件38处连接到枢转支座81，并且由驱动壳体80平移地支撑，使得活塞36可以相对于壳体管80A线性地平移，但是可以不相对于壳体管80A旋转。轴37由驱动壳体80旋转地支撑，使得轴37可以相对于壳体管80A旋转，但可以不相对于壳体管80A线性地平移。活塞36的内圆柱形孔与轴37的顶部螺母螺纹接合，使得活塞36响应于轴37与活塞36之间绕中心轴线37A的相对旋转，相对于轴37和驱动壳体80在中心轴线37A上轴向地在线性运动范围内平移。马达31被配置成驱动轴37相对于驱动壳体80绕中心轴线37A的旋转。由此，螺杆驱动器35可以作为将旋转运动转换为线性运动的机械线性致动器来操作。

螺杆驱动器65通常包括输出活塞66和轴67。活塞66在支座连接件68处连接到枢转支座81，并且由驱动壳体80平移地支撑，使得活塞66可以相对于壳体管80B线性地平移，但是可以不相对于壳体管80B旋转。轴67由驱动壳体80旋转地支撑，使得轴67可以相对于壳体管80B旋转，但可以不相对于壳体管80B线性地平移。活塞66的内圆柱形孔与轴67的顶部螺母螺纹接合，使得活塞66响应于轴67与活塞66之间绕中心轴线67A的相对旋转，相对于轴67和驱动壳体80在中心轴线67A上轴向地在线性运动范围内平移。马达61被配置成驱动轴67相对于驱动壳体80绕中心轴线67A的旋转。由此，螺杆驱动器65可以作为将旋转运动转换为线性运动的机械线性致动器来操作。

如图3和图4中所示，螺杆驱动器35的轴37在其底部端部处包括大齿轮34，该大齿轮34与马达31的输出轴32上的对应小齿轮33啮合接合并由对应小齿轮33旋转地驱动。大齿轮34也与中心空转齿轮84啮合接合。类似地，螺杆驱动器65的轴67在其底部端部处包括大齿轮64，大齿轮64与马达61的输出轴62上的对应小齿轮63啮合接合并由该对应小齿轮63旋转地驱动。大齿轮64也与中心空转齿轮84啮合接合。空转齿轮84链接两个单独的载荷路径，使得两个驱动螺杆35和65一起同步或定时，并且使得左马达31或右马达61任一者可以驱动两个螺杆驱动器35和65(通过这样的马达自身的直接齿轮装置和通过空转齿轮84用于相对侧螺杆驱动器)。因此，轴32从马达31延伸并终止于具有面向外的齿的齿轮33处。齿轮33与固定到轴37的减速齿轮34的面向外的齿啮合接合。齿轮33也与空转齿轮84的面向外的齿啮合接合。随着马达轴32的旋转，轴37相对于壳体80绕中心轴线37A旋转。随着空转齿轮84的旋转，轴37也相对于壳体80绕中心轴线37A旋转。轴37绕轴线37A旋转，与马达轴32绕马达轴线的旋转方向相反，也与空转齿轮84的旋转方向相反。随着马达输出轴32和螺杆驱动轴37的旋转，空转齿轮84相对于壳体80旋转。轴62从马达61延伸并终止于具有面向外的齿的齿轮63处。齿轮63与固定到轴67的减速齿轮64的面向外的齿啮合接合。齿轮63也与空转齿轮84的面向外的齿啮合接合。随着马达轴62的旋转，轴67相对于壳体80绕中心轴线67A旋转。随着空转齿轮84的旋转，轴67也相对于壳体80绕中心轴线67A旋转。轴67绕轴线67A旋转，与马达轴62绕马达轴线的旋转方向相反，也与空转齿轮84的旋转方向相反。随着马达输出轴62和螺杆驱动轴67的旋转，空转齿轮84相对于壳体80旋转。

虽然在此实施例中，马达31和61与螺杆驱动器35和65之间的旋转联接件包括啮合齿轮系，但是设想到可以使用其他齿轮传动组合和/或可以采用各种备选的旋转联接件。例如，但不限于，螺杆驱动器可以经由一个或多个皮带、齿轮、滑轮、链条、链轮和/或被配置成物理地或机械地链接主题元件的任何其他类型的合适联接器机械地链接到马达。

枢转或跷跷板式支座81连接到安装块24，使得它可以相对于安装块24和在枢转支座81上方固定到安装块24的传感器目标41绕枢转轴线82枢转。螺杆驱动器35的活塞36的顶部端部在支座连接件38处连接到枢转支座81，该支座连接件38在枢轴82的第一侧上从枢转轴线82偏移垂直偏移距离39。在此实施例中，连接件38是销接头连接件。枢转支座81具有U形夹型第一侧臂42和绕枢转轴线46定向的U形夹型销43。活塞36的顶部端部包括绕枢转轴线46定向的对应开口44，该开口44被配置成接纳U形夹销43，使得枢转支座81通过销接头连接件38枢转地连接到活塞36。在此实施例中，连接件38包括在活塞36端部中的开口44与枢转支座81的销43之间的球面轴承45。球面轴承45是枢转支座81的U形夹42与活塞36之间绕联接中心的旋转联接件。活塞36的端部部分中的开口44具有座圈，该座圈具有绕联接中心定向的球面内径表面。U形夹销43旋转地支撑球面轴承45，球面轴承45具有绕联接中心定向的外球面直径表面。球面轴承45固持在活塞36的端部部分的座圈中，其中球面轴承45的外表面与活塞36的座圈的内表面成球面滑动接合。因此，活塞36的座圈和枢转支座81的球面轴承45可相对于彼此绕连接件38的联接中心旋转至少两个运动度。枢转支座81与螺杆驱动器35之间的枢转连接件38的联接中心从枢转轴线82偏移垂直距离39。

螺杆驱动器65的活塞66的顶部端部在支座连接件68处连接到枢转支座81，该支座连接件38在枢轴82的第一侧上从枢转轴线82偏移垂直偏移距离69。在此实施例中，连接件68是销接头连接件。枢转支座81具有U形夹型第一侧臂72和绕枢转轴线76定向的U形夹型销73。活塞66的顶部端部包括绕枢转轴线76定向的对应开口74，该开口44被配置成接纳U形夹销73，使得枢转支座81通过销接头连接件68枢转地连接到活塞66。在此实施例中，连接件68包括位于活塞66端部中的开口74与枢转支座81的销73之间的球面轴承75。球面轴承75是在枢转支座81的U形夹72与活塞66之间绕联接中心的旋转联接件。活塞66端部部分中的开口74具有座圈，该座圈具有绕联接中心定向的球面内径表面。U形夹销73旋转地支撑球面轴承75，球面轴承45具有绕联接中心定向的外球面直径表面。球面轴承75固持在活塞66的端部部分的座圈中，其中球面轴承75的外表面与活塞66的座圈的内表面成球面滑动接合。因此，活塞66的座圈和枢转支座81的球面轴承75可相对于彼此绕连接件68的联接中心旋转至少两个运动度。枢转支座81与螺杆驱动器65之间的枢转连接件68的联接中心从枢转轴线82偏移垂直距离69，与偏移距离39或连接件38相对。在此实施例中，轴线46与轴线76重合，并且偏移距离39是与偏移距离69相同的距离。虽然在此实施例中连接件38和68包括销接头连接件，但是设想到也可以采用其他各种备选的旋转联接件或枢转接头。例如，但不限于，球面、万向或通用接头型联接件可用作备选。

马达31包括相对于壳体80固定的定子和连接到输出轴32并被驱动以相对于定子绕驱动轴线旋转的转子。在此实施例中，马达31是旋转无刷永磁电动马达，其转子具有围绕其面向内的面对环形定子的表面间隔开的永磁体，并且其定子具有线圈，线圈被通电以绕马达轴线在任一旋转方向上驱动转子和输出轴32。类似地，马达61包括相对于壳体80固定的定子和连接到输出轴62并被驱动以相对于定子绕驱动轴线旋转的转子。在此实施例中，马达61是旋转无刷永磁电动马达，其转子具有围绕其面向内的面对环形定子的表面间隔开的永磁体，并且其定子具有线圈，线圈被通电以绕马达轴线在任一旋转方向上驱动转子和输出轴62。

接近传感器40和70分别定位于枢转支座81的枢转点82的两侧上。传感器40在枢轴82的第一侧上从枢转轴线82偏移垂直距离49。传感器70在枢轴82的第二侧上从枢转轴线82偏移垂直偏移距离79，其中距离49和79是相同的距离。如图1至图3中所示，在正常操作中，当两个载荷路径提供相等的力时，枢转支座81处于力平衡取向。当枢转支座81处于图3中所示的力平衡取向时，传感器40和70在枢转支座81上各自与目标41间隔开选定距离。当螺杆驱动器35和螺杆驱动器65二者都正常操作时，枢转支座81通常是平衡的并且保持在居中阈值内，从而不使传感器40或传感器70在安装块24上的传感器目标41的故障范围内移动。螺杆驱动器35和螺杆驱动器65二者在枢转轴线82的每一侧上向枢转支座81提供基本相同的力，其中顺时针力矩等于枢转支座81上绕枢转轴线82的逆时针力矩。在这种平衡取向中，传感器40和传感器70不会感测到支座81以某种方式枢转得太靠近传感器目标41，支座81枢转得太靠近传感器目标41将指示不平衡故障状况。

如果例如当马达31或61向上驱动活塞36和66时，螺杆驱动器65开始表现出超过阈值的磨损或间隙，在枢转支座81上来自螺杆驱动器65的绕枢转轴线82的力矩将不再抵消在枢转支座81上来自螺杆驱动器35的绕枢转轴线82的力矩，并且枢转支座81因此将绕枢转点82顺时针旋转，从而导致接近传感器40移动到相对于目标41的阈值居中位置之外并且在故障范围内，或者甚至可能与传感器目标41接触，如图4中所示。如图所示，在此不平衡取向中，销轴线46不垂直于轴的轴线37A，并且销轴线76不垂直于轴的轴线67A。当传感器40检测到这种不平衡的取向时，致动器15被命令停止并在剩余的飞行中安全地保持位置。如果例如当马达31或61向上驱动活塞36和66时，螺杆驱动器35开始表现出超过阈值的磨损或间隙，枢转支座81将绕枢转点82逆时针旋转，从而导致接近传感器70相对于目标41移动到阈值居中位置之外并在故障范围内，或者甚至可能与传感器目标41接触。当传感器70检测到这种不平衡的取向时，致动器15被命令停止并在剩余的飞行中安全地保持位置。如果例如当马达31或61向下拉动活塞36和66时，螺杆驱动器65开始表现出超过阈值的磨损或间隙，那么在枢转支座81上来自螺杆驱动器65的绕枢转轴线82的力矩将不再抵消在枢转支座81上来自螺杆驱动器35的绕枢转轴线82的力矩，并且枢转支座81因此将绕枢转点82逆时针旋转，从而导致接近传感器70相对于目标41移动到阈值居中位置之外并且在故障范围内，或者甚至可能与传感器目标41接触。当传感器70检测到这种不平衡的取向时，致动器15被命令停止并在剩余的飞行中安全地保持位置。如果例如当马达31或61向下拉动活塞36和66时，螺杆驱动器35开始表现出超过阈值的磨损或间隙，那么枢转支座81将绕枢转点82顺时针旋转，从而导致接近传感器40相对于目标41移动到阈值居中位置之外并且在故障范围内，或者甚至可能与传感器目标41接触。当传感器40检测到这种不平衡的取向时，致动器15被命令停止并在剩余的飞行中安全地保持位置。因此，由第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构中之一中的故障引起的力不平衡超过阈值导致枢转支座81旋转离开其力平衡取向，并触发接近传感器40和/或70，从而检测到故障并触发安全保持。

接近传感器40和70可以是接触式或非接触式传感器、接触式停止开关或其他检测器。接近传感器可以定位在枢转支座上，或者备选地定位在对置的结构上。接近传感器可以定位在枢轴82的两侧上，并且如此接近枢转支座81以至于由第一载荷路径或第二载荷路径之一中的故障引起的力不平衡高于阈值导致枢转支座81旋转离开其力平衡取向，并且被传感器检测到，从而检测到故障。

致动器组件15是具有故障检测的双载荷路径线性致动器，其可以用作HSTA，其必须是失效保护的，这意味着它将在双载荷路径之一中失效之后保持位置。本文描述的HSTA是这个问题的简单解决方案，具有少得多的部件、更低的成本和更低的复杂性。然而，致动器组件15可以被布置成例如但不限于作用于其他翼型件或飞机飞行控制表面与飞机的机身或其他参考结构之间，以调整该表面相对于机身或其他参考表面的取向。例如，飞行控制表面可以是安定面、升降舵、方向舵、副翼、襟翼、前缘缝翼和扰流板。

可对所公开的实施例进行若干修改。例如，但不限于，壳体80可以附接到水平安定面18，并且枢转支座81可以附接到竖向安定面16，其中传感器目标41相对于枢转支座81上的传感器40和70相应地定位在竖向安定面16上。因此，尽管已经示出和描述了具有故障检测的冗余致动器组件的一种形式，并且讨论了几种修改，但是本领域技术人员将容易领会，在不脱离由以下权利要求限定和区分的本发明的范围的情况下，可以进行各种附加的改变。

Claims (27)

1.一种致动器组件，所述致动器组件被配置成赋予从动物体相对于结构的一定范围的运动，所述致动器组件包括：

第一子致动器，所述第一子致动器包括第一马达和第一驱动连杆机构，所述第一驱动连杆机构被配置成相对于驱动壳体被线性地驱动；

第二子致动器，所述第二子致动器包括第二马达和第二驱动连杆机构，所述第二驱动连杆机构被配置成相对于所述驱动壳体被线性地驱动；

枢转支座，所述枢转支座连接到所述第一驱动连杆机构和所述第二驱动连杆机构二者，并被配置成绕枢转轴线枢转；

所述枢转支座在从所述枢转轴线偏移垂直第一偏移距离的第一支座连接件处连接到所述第一驱动连杆机构；

所述枢转支座在从所述枢转轴线偏移垂直第二偏移距离的第二支座连接件处连接到所述第二驱动连杆机构；

所述第一马达和所述第一驱动连杆机构被配置成在所述驱动壳体与所述枢转支座之间提供第一载荷路径；

所述第二马达和所述第二驱动连杆机构被配置成在所述驱动壳体与所述枢转支座之间提供不同于所述第一载荷路径的第二载荷路径；

所述第一支座连接件支撑所述第一驱动连杆机构并且所述第二支座连接件支撑所述第二驱动连杆机构，使得在第一操作状态下，所述枢转支座绕所述枢转轴线处于力平衡取向；

接近检测器，所述接近检测器被定位成检测所述枢转支座何时绕所述枢转轴线旋转离开所述力平衡取向超过旋转阈值；以及

其中，由所述接近检测器检测由所述第一驱动连杆机构或所述第二驱动连杆机构之一中的故障引起的所述枢转支座上的力不平衡超过故障阈值。

2.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述接近检测器包括接触检测器，所述接触检测器被配置成使得由所述第一驱动连杆机构或第二驱动连杆机构之一中的故障引起的力不平衡超过所述故障阈值导致所述枢转支座旋转离开所述力平衡取向超过所述旋转阈值并接触所述接触检测器，从而检测到所述故障。

3.根据权利要求2所述的致动器组件，包括连接到所述枢转支座的从动物体，并且其中所述接近检测器包括设置在所述枢转支座或所述从动物体任一者上的接近传感器和设置在所述枢转支座或所述从动物体中另一者上的传感器目标。

4.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述第一驱动连杆机构包括第一螺杆驱动器，并且所述第二驱动连杆机构包括第二螺杆驱动器。

5.根据权利要求4所述的致动器组件，其中，所述第一马达被配置成选择性地使所述第一螺杆驱动器旋转，并且所述第二马达被配置成选择性地使所述第二螺杆驱动器旋转。

6.根据权利要求5所述的致动器组件，其中：

所述第一螺杆驱动器包括第一输出活塞，所述第一输出活塞在所述第一支座连接件处连接到所述枢转支座并由所述驱动壳体平移地支撑；

所述第一螺杆驱动器包括由所述驱动壳体旋转地支撑的第一轴；

所述第一输出活塞与所述第一轴接合，使得所述第一输出活塞响应于所述第一轴与所述第一输出活塞之间绕所述第一中心轴线的相对旋转，相对于所述第一轴和所述驱动壳体在第一中心轴线上轴向地在线性运动范围内平移；以及

所述第一马达被配置成驱动所述第一轴相对于所述驱动壳体绕所述第一中心轴线的旋转。

7.根据权利要求6所述的致动器组件，其中：

所述第二螺杆驱动器包括第二输出活塞，所述第二输出活塞在所述第二支座连接件处连接到所述枢转支座并由所述驱动壳体平移地支撑；

所述第二螺杆驱动器包括由所述驱动壳体旋转地支撑的第二轴；

所述第二输出活塞与所述第二轴接合，使得所述第二输出活塞响应于所述第二轴与所述第二输出活塞之间绕所述第二中心轴线的相对旋转，相对于所述第二轴和所述驱动壳体在第二中心轴线上轴向地在线性运动范围内平移；以及

所述第二马达被配置成驱动所述第二轴相对于所述驱动壳体绕所述第二中心轴线的旋转。

8.根据权利要求7所述的线性致动器组件，其中，所述第一中心轴线和所述第二中心轴线基本平行。

9.根据权利要求8所述的致动器组件，其中，所述枢转轴线和所述第一中心轴线基本垂直。

10.根据权利要求9所述的致动器组件，其中，所述第一偏移距离是与所述第二偏移距离基本相同的距离。

11.根据权利要求5所述的致动器组件，其中：

所述第一马达连接到所述第一驱动连杆机构和所述第二驱动连杆机构二者，使得在所述第一操作状态下，所述第一马达经由所述第一载荷路径和所述第二载荷路径相对于所述驱动壳体选择性地驱动所述枢转支座；以及

所述第二马达连接到所述第一驱动连杆机构和所述第二驱动连杆机构二者，使得在所述第一操作状态下，所述第二马达经由所述第一载荷路径和所述第二载荷路径相对于所述驱动壳体选择性地驱动所述枢转支座。

12.根据权利要求11所述的线性致动器组件，包括在所述第一马达与所述第一螺杆驱动器和所述第二螺杆驱动器之间的齿轮装置，使得所述第一螺杆驱动器和所述第二螺杆驱动器二者在所述第一操作状态下都能够由所述第一马达驱动，并且使得所述第一螺杆驱动器和所述第二螺杆驱动器在所述第一操作状态下彼此旋转地同步。

13.根据权利要求12所述的线性致动器组件，包括在所述第二马达与所述第一螺杆驱动器和所述第二螺杆驱动器之间的齿轮装置，使得所述第一螺杆驱动器和所述第二螺杆驱动器二者在所述第一操作状态下都能够由所述第二马达驱动，并且使得所述第一螺杆驱动器和第二螺杆驱动器在所述第一操作状态下彼此旋转地同步。

14.根据权利要求13所述的线性致动器组件，其中，所述齿轮装置包括：

第一马达齿轮，所述第一马达齿轮连接到所述第一马达的驱动轴；

第二马达齿轮，所述第二马达齿轮连接到所述第二马达的驱动轴；

第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮连接到所述第一螺杆驱动器的第一轴并与所述第一马达齿轮旋转接合；

第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮连接到所述第二螺杆驱动器的第二轴并与所述第二马达齿轮旋转接合；以及

同步齿轮，所述同步齿轮与所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮二者旋转接合。

15.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述第一支座连接件包括第一销接头连接件，其中所述枢转支座包括第一U形夹和第一U形夹销，并且所述第一驱动连杆机构包括配置成接纳所述第一U形夹销的第一销开口，使得所述枢转支座通过所述第一销接头连接件枢转地连接到所述第一驱动连杆机构。

16.根据权利要求15所述的致动器组件，其中，所述第二支座连接件包括第二销接头连接件，其中所述枢转支座包括第二U形夹和第二U形夹销，并且所述第二驱动连杆机构包括配置成接纳所述第二U形夹销的第二销开口，使得所述枢转支座通过所述第二销接头连接件枢转地连接到所述第二驱动连杆机构。

17.根据权利要求16所述的致动器组件，其中，所述第一支座连接件包括位于所述枢转支座与所述第一驱动连杆机构之间的第一球面轴承，并且所述第二支座连接件包括位于所述枢转支座与所述第二驱动连杆机构之间的第二球面轴承。

18.根据权利要求1所述的致动器组件，包括连接到所述枢转支座的从动物体和连接到所述驱动壳体的结构，并且其中，所述致动器组件被配置成赋予所述从动物体相对于所述结构绕旋转输出从动轴线的有限范围的旋转运动。

19.根据权利要求18所述的致动器组件，其中，所述驱动壳体经由壳体枢转连接件连接到所述结构。

20.根据权利要求19所述的致动器组件，其中，所述第一马达和所述第二马达由所述驱动壳体支撑。

21.根据权利要求18所述的致动器组件，其中，所述从动物体包括飞行器飞行控制表面。

22.根据权利要求21所述的致动器组件，其中，所述飞行控制表面选自水平安定面、升降舵、方向舵、副翼、襟翼、前缘缝翼和扰流板组成的组。

23.根据权利要求21所述的致动器组件，其中，所述飞行控制表面是水平安定面，并且所述结构是竖向安定面。

24.根据权利要求1所述的致动器组件，包括连接到所述驱动壳体的从动物体和连接到所述枢转支座的结构，其中，所述致动器组件被配置成赋予所述从动物体相对于所述结构绕旋转输出从动轴线的有限范围的旋转运动。

25.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述第一马达和所述第二马达中的每一个包括无刷DC永磁马达。

26.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述故障包括所述第一驱动连杆机构或所述第二驱动连杆机构中超过所述故障阈值的磨损或间隙。

27.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述旋转阈值与所述故障阈值成比例。

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