CN116539073A - 位置传感器装置和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位置传感器装置，该位置传感器装置包括：传感器组件，传感器组件包括传感器支座、传感器和靶标限位器，其中，传感器和靶标限位器固定到传感器支座并且彼此间隔开；以及靶标组件，靶标组件包括靶标支座和靶标，其中，靶标借助弹性引导机构附连到靶标支座，其中，靶标组件能够相对于传感器组件在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，靶标组件远离传感器组件，而在第二位置中，靶标组件接近传感器组件。这样，通过靶标限位器来限制靶标的移动范围，避免了因结构变形而可能导致的传感器误报警及传感器与靶标碰撞的问题。另外，本发明还涉及包括这种位置传感器装置的飞行器。

Description

位置传感器装置和飞行器

技术领域

本发明涉及一种位置传感器装置。另外，本发明还涉及包括这种位置传感器装置的飞行器。

背景技术

客机舱门在关闭时，因结构变形可能会导致靶标相对于位置传感器有较大位移，从而可能导致误报警，甚至存在靶标触碰传感器使得传感器或靶标损坏的问题。

为解决因结构变形而导致传感器误报警及传感器与靶标碰撞的问题，需要一种新的位置传感器装置，这种装置能够保证靶标与传感器不碰撞，且能够解决误报警问题。

目前判断舱门开关的位置传感器主要有两种布置方式：一种是分体布置方式，即分别将靶标和传感器安装在无连接关系的两个结构件上，如图1中示意性地示出的；另一种方式是将靶标和传感器安装在同一个结构件上或有连接关系的联动机构的两个结构件上，如图2中示意性地示出的。

在由本申请的申请人提交的、公开号为CN115108037、题为《舱门关闭告警组件》的发明专利中，将传感器与靶标均布置在门框上，以解决两者在同轴度与位置方面的相对变化，以实现对门闩状态的确认。在由中航飞机股份有限公司西安飞机分公司提交的、公开号为CN203487894U、题为《一种飞机舱门开关的检测机构》的实用新型专利中，也是将传感器与靶标均布置在门框上，以解决两者在同轴度与位置方面的相对变化，门上设置锁销与门框上的锁销孔对应，以实现门的关闭。在由本申请的申请人提交的、公开号为CN113320680A、题为《舱门状态监控装置》的发明专利中，传感器与靶标通过轴向转动实现重合与分离，从而发出舱门的关闭与开启信号。然而，在这些结构布置中，均需要相应的机构具有足够的刚度，从而避免传感器与靶标之间的相对位置有变动的情况。

在由本申请的申请人提交的、公开号为CN107829619B、题为《舱门锁定机构》的发明专利中，采用了较多数量的传感器与靶标，以更准确地确认是否已经关闭，因此需要一套判别程序，另外，该结构中未考虑可能的变形所带来的影响。

在某型号飞机上，靶标与传感器分别位于将舱门与门框连接的联动机构的两个结构件上，以便实现靶标与传感器的准确定位。然而，在这种结构布置中，联动机构对组成的结构件之间的位置关系要求较高，不易于安装维护。

因此，迫切需要优化现有技术中的位置传感器装置的结构，以便提供一种改进的位置传感器装置，该位置传感器装置能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种位置传感器装置，该装置能判断飞机舱门的打开或关闭，结构形式紧凑、安装维护方便，尤其适用于结构有大变形的情况。

根据本发明的一个方面，提出了一种位置传感器装置，该位置传感器装置可以包括：

传感器组件，传感器组件可以包括传感器支座、传感器和靶标限位器，其中，传感器和靶标限位器可以固定到传感器支座并且彼此间隔开；以及

靶标组件，靶标组件可以包括靶标支座和靶标，其中，靶标可以借助弹性引导机构附连到靶标支座，

其中，靶标组件能够相对于传感器组件在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，靶标组件远离传感器组件，而在第二位置中，靶标组件接近传感器组件。

这样，通过靶标限位器来限制靶标的移动范围，避免了因结构变形而可能导致的传感器误报警及传感器与靶标碰撞的问题。另外，弹性引导机构与靶标限位器协配，也可以避免靶标限位器与靶标之间的作用力过大而可能发生的结构损坏，提高了传感器组件的可靠性和耐用性，并且改善了航空公司的运营效率，避免了因传感器失效而可能发生的飞行安全事故。

根据本发明的上述方面，较佳地，在该第二位置中，靶标组件的靶标可以抵靠传感器组件的靶标限位器，从而能够确保靶标与传感器之间的距离，提高了传感器的感测精度。

根据本发明的上述方面，较佳地，弹性引导机构可以包括弹性构件和引导装置，其中，弹性构件设置在靶标支座和靶标之间，使得在靶标组件从第一位置转变到第二位置期间，靶标能够被靶标限位器迫使朝向靶标支座运动，而引导装置用于引导靶标的运动。

通过这种结构，可以允许传感器与靶标之间的相对位置有变动，确保靶标与靶标限位器之间保持接触，而不会影响靶标与靶标限位器之间由于变形产生的应力而发生结构损坏。

根据本发明的上述方面，较佳地，弹性构件可以包括螺旋弹簧，而引导装置可以包括承载靶标的支承轴和固定到靶标支座的引导部，其中，支承轴可以配合到引导部中以能够沿着引导部轴向移动，并且其中，引导部的有效轴向长度小于支承轴的有效轴向长度。

这样，在第二位置中，螺旋弹簧可以例如始终朝向靶标限位器偏置靶标，以有效地保持靶标与靶标限位器之间的接触，并且在飞行器飞行过程中如果相关结构发生结构变形，弹性构件和引导装置能够协配，例如使得支承轴相对于引导部轴向运动来避免结构损坏或者靶标与靶标限位器脱离接触，从而确保了传感器的感测精度，并且提高了位置传感器装置的可靠性和耐用性。

根据本发明的上述方面，较佳地，弹性引导机构可以设置成使得在第二位置中，在靶标与引导部的自由端之间存在第一间隙。该第一间隙可以允许靶标相对于引导部的自由端朝向彼此移动，即，允许它们之间的相对轴向移动，同时保持靶标与靶标限位器的接合，例如在靶标支座或者传感器支座在外力的作用下发生变形时。例如，在飞行器飞行过程中，由于气流扰动所引起的舱门相对于飞行器机身的短暂位移。

根据本发明的上述方面，较佳地，弹性引导机构还可以包括限位垫圈和调节螺母，并且引导部可以设置有与限位垫圈配合的凸台和与调节螺母协配的外螺纹，使得在第二位置中，在限位垫圈与引导部的与自由端相对的第二端之间存在第二间隙。

该第二间隙一方面用于：在第一位置中，使弹性构件复位，从而允许在运动到第二位置中时，能够施加弹性偏置力；另一方面，第二间隙可以允许在第二位置中，允许靶标相对于引导部的自由端彼此远离移动。例如，如上所述，在发生相关机构的变形的情况下，从而确保靶标能够保持抵靠靶标限位器，进而提高位置传感器装置的测量精度。另外，通过这种限位垫圈和调节螺母结构，能够对靶标的初始位置进行调节，以便于传感器装置的安装和调试。

根据本发明的上述方面，较佳地，靶标限位器可以是从传感器支座延伸的片状结构，并且可以包括面对传感器设置的开口，其中，靶标的周向尺寸可以大于开口的周向尺寸。该开口允许传感器能够直接面对靶标，而不会被靶标限位器遮挡，从而改进传感器装置的测量精度，并且使得靶标不会穿过该开口，从而使传感器发生损坏。

根据本发明的上述方面，为了进一步提高传感器装置的测量精度，并且提高其可靠性，较佳地，传感器组件可以包括两个传感器和两个靶标限位器，而靶标组件相应地设置有两个靶标。

根据本发明的上述方面，较佳地，传感器组件可以固定到飞行器的机身，而靶标组件可以固定到飞行器的舱门，使得在舱门闭合时，靶标组件相对于传感器组件移动到第二位置。这样，使得传感器保持到相对固定的位置，以提高其安全性，并且利于其布置以及相应信号的传输。

根据本发明的上述方面，较佳地，靶标支座可以固定到用于将飞行器的舱门枢转地连接到飞行器的机身的合页。这样，一方面能够尽可能小地降低传感器和靶标之间的安装位置误差，减少安装结构件的数量，并且可以减少在舱门上的安装孔布置。

根据本发明的上述方面，较佳地，为了增加对靶标的支承和引导强度，减少连接部件的数量，引导部可以与靶标支座整体形成。

根据本发明的另一方面，提出了一种飞行器，该飞行器可以包括根据以上方面所述的位置传感器装置。

根据本发明的位置传感器装置能判断飞机舱门开、关，结构紧凑，安装维护方便，尤其适用于结构有大变形的情况。当舱门打开时，靶标移走；当舱门关闭时，靶标移至靠近传感器的位置，将位置传感器信号激活。在舱门关闭时，可在限位器和诸如弹簧之类的弹性构件的共同作用下使靶标克服舱门变形的影响，保持与位置传感器的相对位置稳定，从而准确激活传感器信号，同时避免靶标与传感器相撞带来的破损。

由此，通过本发明的位置传感器装置能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的目的。

附图说明

为了进一步清楚地描述根据本发明的位置传感器装置，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：

图1是现有技术的位置传感器装置的第一示例布置方式的示意图；

图2是现有技术的位置传感器装置的第二示例布置方式的示意图；

图3是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置安装在飞行器的舱门位置的结构示意图；

图4是图3中所示的位置传感器装置的一部分的放大图；

图5是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置的示意性立体图，其中舱门处于关闭状态；

图6是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置的示意性立体图，其中舱门处于打开状态；

图7是根据本发明的非限制性实施例的靶标组件的示意性立体图；

图8是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置的示意性侧视图；以及

图9是图8中所示的位置传感器装置的示意性剖视图。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在附图和实施例中的列表：

100-位置传感器装置，包括：

10-传感器组件，包括：

11-传感器支座；

12-传感器；

13-靶标限位器，包括：

13A-开口；

20-靶标组件，包括：

21-靶标支座；

22-靶标；

23-弹性引导机构，包括：

231-弹性构件；

232-引导装置，包括：

22A-支承轴；

21A-引导部；

233-限位垫圈；

234-调节螺母；

G1-第一间隙；

G2-第二间隙；

200-机身结构；

300-舱门，包括：

301-合页；

X-枢转轴线。

具体实施方式

应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中描述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。

诸如商用客机之类的飞行器的舱门位置(例如用于起落架舱的舱门位置等)都可以安装有位置传感器装置，用于检测舱门的打开和关闭/闭合，并且将能够感测到的信号传递到驾驶室或相应的信号显示和控制系统，以供诸如飞行员或乘务组之类的操作人员操作和监控。

由于舱门关闭状态的告警系统是以高精度的传感器(例如接近传感器)为基础，将舱门运动机构的物理位置信息通过传感器的电磁感应转化为电气信号，达到显示舱门锁闩等系统状态的目的。这种传感器系统例如可以包括接近传感器、感应标靶、舱门系统运动构件和支架等。接近传感器的设计必须考虑到指示位置、安装调节、接近方式、在危险点前及时发出报警信号、避免产生虚报警等方面因素。基于安全性考虑和各项适航条款，舱门告警系统的设计非常重要。

例如，按照“运输类飞机适航标准”CCAR-25-R425.783(e)条款的要求，舱门的关闭、锁闩等位置应设计有接近传感器，以监控舱门的状态信息，并将信号显示在操作人员可以直接观察到的位置。因此需要根据特定舱门的运动原理和传感器的特性设计一种位置传感器装置，该装置能够准确监控舱门的关闭状态，防止监控系统发生虚报警，保证飞行安全。

图3是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置100安装在飞行器的舱门位置的结构示意图。

如图所示，位置传感器装置100可以安装在飞行器的机身结构200和舱门300之间，即，安装在有连接关系的联动机构的两个结构件上。

图4是图3中所示的位置传感器装置100的一部分的放大图，例如图3中以附图标记A指示的部分的放大图。

如图所示并且根据非限制性实施例，位置传感器装置100可以主要包括传感器组件10和靶标组件20。在图3和4示出的实施例中，传感器组件10可以固定到飞行器的机身结构200，而靶标组件20可以固定到飞行器的舱门300。在替代实施例中，传感器组件10可以固定到飞行器的舱门300，而靶标组件20可以固定到飞行器的机身结构200。

图5是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置100的示意性立体图，其中舱门300处于关闭或闭合状态；而图6是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置100的示意性立体图，其中舱门300处于打开或非闭合状态。

如图所示并且作为非限制性示例，传感器组件10可以包括传感器支座11、传感器12和靶标限位器13，而靶标组件20可以包括靶标支座21和靶标22。

传感器支座11可以成形为大致L形的角片的形式，并且例如可以借助螺纹紧固件等固定到飞行器的机身结构200，如图3和4中所示，因此，可以设置有多个紧固件孔。

如图5和6中示出的，传感器组件10可以包括并排布置的两个传感器12和两个靶标限位器13，而靶标组件20相应地设置有两个靶标22。在替代实施例中，传感器组件10可以包括其余数量的传感器和靶标限位器，例如一个或超过两个传感器和靶标限位器，并且靶标组件20可以设置相应数量的靶标。

作为非限制性示例，传感器12例如可以是接近传感器，并且固定到传感器支座11的大致L形的角片的一侧。传感器12也可以是本领域已知的任何类型的位置传感器或距离传感器。

作为非限制性示例，靶标限位器13可以是从传感器支座11延伸的片状结构，例如大致Z形的片状结构，其上端固定到传感器支座11，而下端自由延伸。靶标限位器13可以与传感器支座11整体制成，或者可以单独制成并且通过焊接、粘接或者紧固件连接到固定到传感器支座11。

靶标限位器13可以包括面对传感器12设置的开口13A，以面遮挡传感器12与靶标22之间的相互作用。

较佳地，靶标22的周向尺寸可以大于开口13A的周向尺寸。例如附图中示出的，开口13A可以成形为圆孔，而靶标22可以具有大致方形的形状。然而，附图中示出的形状是示意性的，本领域技术人员可以设想其余类型的开口12A和靶标22的形状，只要使得开口13A足够大，以允许尽可能降低靶标限位器13对传感器12的遮挡，并且也使得靶标22不会穿过开口13A即可。

如图所示，传感器12和靶标限位器13在不同的位置处固定到传感器支座11，并且在例如在传感器12的纵向轴线的方向上彼此间隔开，使得靶标限位器13位于传感器12前方，或者换言之，使得靶标限位器13位于传感器12与靶标22之间，以保护传感器12免受靶标22的损坏。

如图4-6中详细示出的，靶标组件20能够相对于传感器组件10在第一位置和第二位置之间移动，例如围绕轴线X在第一位置和第二位置之间周向地枢转运动。

在第一位置中，靶标组件20远离传感器组件10，该第一位置可以是图6中示意性地示出的舱门打开位置。在第二位置中，靶标组件20可以接近传感器组件10，该第二位置可以是图4和5中示意性地示出的舱门关闭位置或闭合位置。

如本文所用的术语“轴向”可以是指轴线X的延伸方向，即枢转轴的纵向方向；“周向”可以是指舱门300或者靶标组件20围绕轴线运动的方向。

如本文所用的“打开位置”可以是指舱门300到达打开状态时的位置，或者是指此时靶标组件20所在的位置；而“关闭位置”或“闭合位置”是指舱门300到达完全关闭或完全闭合状态时的位置，或者是指此时靶标组件20所在的位置。根据本发明的实施例，当舱门300从打开位置移动到闭合位置时，靶标组件20相对于传感器组件10移动到第二位置。

图7是根据本发明的非限制性实施例的靶标组件20的示意性立体图。

如图所示并且作为非限制性示例，靶标22可以借助弹性引导机构23附连到靶标支座21。靶标支座21可以固定到合页301，该合页301可以用于将飞行器的舱门300枢转地连接到飞行器的机身结构200，以允许舱门300从打开位置枢转移动到闭合位置。

图8是根据本发明的非限制性实施例的位置传感器装置100的示意性侧视图；而图9是图8中所示的位置传感器装置100的示意性剖视图。

如图所示，弹性引导机构23可以包括弹性构件231和引导装置232。

弹性构件231可以设置在靶标支座21和靶标22之间，使得在靶标组件20从第一位置转变(例如枢转)到第二位置期间，靶标22首先朝向靶标限位器13运动，继而与靶标限位器13接触，并且随着继续移动，靶标22可以被靶标限位器13迫使朝向靶标支座21，即，反向移动。这样，靶标组件20的靶标22在弹性构件231的弹性偏置力的作用下可以紧密抵靠传感器组件10的靶标限位器13。

作为较佳实施例，弹性构件231可以包括螺旋弹簧。然而，本领域技术人员可以设想其余类型的弹性构件，例如扭簧、锥形弹簧等，只要其允许靶标22朝向靶标限位器13移动，并且能够施加偏置力以使靶标22抵靠传感器组件10的靶标限位器13即可。

根据本发明的非限制性实施例实施例，引导装置232可以用于引导靶标22的运动。例如，引导装置232可以包括承载靶标22的支承轴22A和固定到支座21的引导部21A。

支承轴22A可以是大致圆柱形的轴，其第一端(例如图9中示出的上端)连接到靶标22或者与靶标22整体形成，而其第二端(例如图9中示出的下端)可以设置有直径减小段，以便在直径变化的位置处形成凸台，并且在直径减小段的靠近凸台的位置可以设置有外螺纹。

引导部21A例如可以是内部光滑的中空套筒的形式，其横截面与支承轴22A的横截面相适应。例如它们可以都是圆形的横截面，或者可以都是方形或者菱形的横截面。引导部21A可以单独制作并且借助螺纹紧固件或者焊接等牢固地固定到靶标支座21，或者可以如图所示与靶标支座21整体地形成为一件。

支承轴22A能够配合(例如插入)到引导部21A中以能够沿着引导部21A轴向移动。在参照附图示出的实施例中(例如图9中)，引导部21A的有效轴向长度小于支承轴22A的有效轴向长度，即，引导部21A的中空套筒部分的长度小于配合在其中的支承轴22A的配合长度。换言之，支承轴22A容纳在引导部21A中，使得支承轴22A的至少一端从引导部21A中延伸出来，较佳地，支承轴22A的两端从引导部21A的两端均延伸出来。

如图9中更好地示出的，此时，靶标组件20处于第二位置，即舱门300闭合的位置，在该第二位置中，弹性引导机构23可以设置成使得在靶标22(例如其下表面)与引导部21A的自由端(即图9中示出的引导部21A的上端)之间存在第一间隙G1。

继续参照图9，弹性引导机构23还可以包括限位垫圈233和调节螺母234，并且引导部21A(例如其下端)的凸台与限位垫圈233配合，而其直径减小部段处的外螺纹能与调节螺母234协配。在图9示出的第二位置中，在限位垫圈233(例如其上表面)与引导部21A的与自由端相反的第二端(即图9中示出的引导部21A的下端)之间存在第二间隙G2。

如本文所用的表示方位或取向的术语“上端”和“下端”以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一位置”可以是“第二位置”，并且“第一端”可以替代地是指“第二端”。

综上所述，根据本发明的实施例的位置传感器装置100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的位置传感器装置进行了说明，但是本技术领域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各种修改和变型，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)

1.一种位置传感器装置(100)，所述位置传感器装置包括：

传感器组件(10)，所述传感器组件包括传感器支座(11)、传感器(12)和靶标限位器(13)，其中，所述传感器(12)和所述靶标限位器(13)固定到所述传感器支座(11)并且彼此间隔开；以及

靶标组件(20)，所述靶标组件包括靶标支座(21)和靶标(22)，其中，所述靶标(22)借助弹性引导机构(23)附连到所述靶标支座(21)，

其中，所述靶标组件(20)能够相对于所述传感器组件(10)在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述靶标组件(20)远离所述传感器组件(10)，而在所述第二位置中，所述靶标组件(20)接近所述传感器组件(10)。

2.根据权利要求1所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述弹性引导机构(23)包括弹性构件(231)和引导装置(232)，其中，所述弹性构件(231)设置在所述靶标支座(21)和所述靶标(22)之间，使得在所述靶标组件(20)从所述第一位置转变到所述第二位置期间，所述靶标(22)能够被所述靶标限位器(13)迫使朝向所述靶标支座(21)运动，而所述引导装置(232)用于引导所述靶标(22)的运动。

3.根据权利要求2所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述弹性构件(231)包括螺旋弹簧，而所述引导装置(232)包括承载所述靶标(22)的支承轴(22A)和固定到所述靶标支座(21)的引导部(21A)，其中，所述支承轴(22A)配合到所述引导部(21A)中以能够沿着所述引导部(21A)轴向移动，并且其中，所述引导部(21A)的有效轴向长度小于所述支承轴(22A)的有效轴向长度。

4.根据权利要求3所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述弹性引导机构(23)设置成使得在所述第二位置中，在所述靶标(22)与所述引导部(21A)的自由端之间存在第一间隙(G1)。

5.根据权利要求3所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述弹性引导机构(23)还包括限位垫圈(233)和调节螺母(234)，并且所述引导部(21A)设置有与所述限位垫圈(233)配合的凸台和与所述调节螺母(234)协配的外螺纹，使得在所述第二位置中，在所述限位垫圈(233)与所述引导部(21A)的与自由端相对的第二端之间存在第二间隙(G2)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述靶标限位器(13)是从所述传感器支座(11)延伸的片状结构，并且包括面对所述传感器(12)设置的开口(13A)，其中，所述靶标(22)的周向尺寸大于所述开口(13A)的周向尺寸。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述传感器组件包括两个传感器(12)和靶标限位器(13)，而所述靶标组件(20)相应地设置有两个靶标(22)。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述传感器组件(10)固定到飞行器的机身结构(200)，而所述靶标组件(20)固定到所述飞行器的舱门(300)，使得在所述舱门(300)闭合时，所述靶标组件(20)相对于所述传感器组件(10)移动到所述第二位置。

9.根据权利要求8所述的位置传感器装置(100)，其特征在于，所述靶标支座(21)固定到用于将所述舱门(300)枢转地连接到所述机身结构(200)的合页(301)。

10.一种包括根据权利要求1-8中任一项所述的位置传感器装置(100)的飞行器。