CN1965182A - 结构紧凑的致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进型结构紧凑的致动器(20)，用来选择性地使物体(27)相对于支承件(21)运动。该改进型致动器包括安装在支承件上的齿轮减速装置(24)。该齿轮减速装置具有适于绕着纵向轴线(x－x)转动的内啮合齿轮(25)和安装在内啮合齿轮上的小齿轮(26)。输出件的所有轴承都物理地位于齿轮减速装置内。输出件与物体相连，使得输出件的转动将使物体相对于支撑件运动。

Description

结构紧凑的致动器
技术领域
本发明总体上涉及致动器和齿轮减速装置，尤其涉及一种改进型结构紧凑的致动器，其中齿轮或小齿轮与齿轮减速装置同轴，并且，该致动器特别适于使副翼或缝翼相对于飞机上的机翼运动。
背景技术
在现代飞机中，通常具有缝翼或副翼，它们可选择地相对于机翼运动以改变机翼面的形状和结构。
在一些应用中，可操纵地设置马达以便通过球形螺钉机构使副翼或缝翼运动。在美国专利No.4,995,575中代表性地示出并说明了这种球形螺钉机构(ball screw mechanism)的一个例子。但是，近来，研究已朝向使用齿条-小齿轮装置来使副翼或缝翼运动。在这种结构中，齿轮驱动机构具有外侧小齿轮(即，与致动器的输出轴相连且必须由其自身轴承支承的非同心小齿轮)，该小齿轮与安装在副翼或缝翼上的弧形齿条啮合。因此，根据需要可使用从动齿轮减速装置来选择性地转动小齿轮以使副翼或缝翼延伸或收缩。在美国专利No.1,917,428,4,471,928,4,838,503,5,544,847以及6,149,105中代表性地示出并说明了这些类型的机构的例子。
因为涉及到这些现有技术机构的结构和操作，因此，可参考使用上述参考文献中的每一份文献的全部内容。
虽然这些装置在某些方面大体上是令人满意的，但是，它们必然需要支承小齿轮的独立跨装式轴承。这样增加了飞机应用中被认为是额外的不必要的重量。
因此，通常希望提供一种改进式结构紧凑的致动器，该致动器能够提供重量减小的组合式齿轮或小齿轮以及齿轮减速装置。这种机构在飞机的应用中是特别有效的。
发明内容
参见仅用于说明但非限定的所披露实施例中的对应部件、部分和表面的附带性说明，本发明主要提供了一种用于可选择地使物体27相对于支承件21运动的改进型结构紧凑的致动器20。该改进型致动器主要包括：安装在支承件上的齿轮减速装置24，该齿轮减速装置具有适于绕齿轮减速装置的纵向轴线转动的内啮合齿轮25；输出件26，其安装在内啮合齿轮上，使得输出件的所有轴承均物理地位于齿轮减速装置内。输出件可操纵地与物体相连接，从而输出件的转动使物体相对于支承件运动。
输出件可拆卸地安装在内啮合齿轮上，或可与其形成一体。输出件可以是齿轮(例如，小齿轮)、链轮、驱动皮带轮或类似部件。齿轮减速装置具有纵向中心线x-x和横向中心线。在优选实施例中，输出件的横向中心线y-y与齿轮减速装置的横向中心线基本上对准和重合。物体可以是安装在机翼面(如副翼或缝翼)上的直线形或弧形齿条23。在这种形式中，输出件可以是与这种齿条匹配啮合的小齿轮。
齿轮减速装置可具有中心齿轮29和至少一个与中心齿轮啮合的行星齿轮30。内啮合齿轮可以与每一个行星齿轮啮合。齿轮减速装置可以是单一或复合式齿轮减速装置。中心齿轮可以由一些外部设备(例如远离设备的马达)驱动。在这种形式中，可以经与马达输出件相连的轴将动力传递至所述设备上。或者，马达可以物理地设置在齿轮减速装置内，从而使马达布置成可操纵地转动内啮合齿轮。在这种形式中，通常，在马达的输出轴上装有齿轮以与内啮合齿轮啮合，从而提供了一种齿轮减速装置。
本发明的主要优点在于减小了重量和尺寸以及提高了可靠性，并降低了成本。
因此，本发明的主要目的在于提供一种常规应用和用途的改进型结构紧凑的致动器。
本发明的另一个目的在于提供一种改进型结构紧凑的致动器，该致动器特别适用于飞机中，以可选择地使机翼面(如副翼或缝翼)相对于机翼运动。
本发明的另一个目的在于提供一种改进型结构紧凑的致动器，使得该致动器具有比现有技术中可得到的更容易的装配性能。
通过上面和下面的说明书、附图以及所附的权利要求将能理解这些和其它目的和优点。
附图说明
图1为局部竖直剖面图，其示出了与安装在机翼面下侧上的弧形齿条啮合的处于端部视图中的改进型结构紧凑的致动器。
图2为去掉安装的肋的图1所示的结构紧凑的致动器的侧视图。
图3为图2中所示的结构紧凑的致动器的右视图。
图4为改进型结构紧凑的致动器的放大的局部水平剖面图，该图是大致沿图3中线4-4截得的。
图5为图4中所示的两个行星齿轮的比例缩小视图。
图6为图4中所示的传输扭矩管的比例缩小视图。
图7为图4所示的具有一体小齿轮的内啮合齿轮的比例缩小视图。
图8为图4所示的安装肋和相关结构的比例缩小视图。
具体实施方式
首先，应清楚地理解，在所有附图中，相同的参考标号始终表示相同的部件、部分或表面，因为这些部件、部分或表面可由整个说明书(其详细说明是一个整体部分)作进一步说明或解释。如果不另外说明，这些附图往往与说明书一起阅读(例如，剖面线、部件的布置、比例、角度等)，并且这些附图被认为是本发明整个说明书的一部分。如在以下的说明中所使用的，术语“水平”，“竖直”，“左”，“右”，“上”和“下”以及它们派生的形容词和副词(如，“水平地”，“向右地”，“向上地”等)，仅指在特定附图朝向读者时所说明结构的方位。类似的，术语“向内地”和“向外地”大体上相应地表示一个表面相对于其延伸轴线或其转动轴线的方位。
参见附图，特别是参见图1～3，本发明主要提供了一种改进型结构紧凑的致动器，该致动器在最佳实施例中总体上由标号20标示，并且其适于安装在支承件上(在图4和8中以标号21标示了该支承件的局部部分)，以便可选择地使物体22相对于支承件移动。在图1中，物体22被具体示出为弧形齿条23，例如类型为现有技术中用以使副翼或缝翼相对于飞机中的机翼运动的齿条。但是，所述物体不需要必须是弧形齿条。根据需要，所述输出件可以是齿轮(例如，小齿轮)、驱动皮带轮、链轮等，所述物体可以是直线形齿条、齿轮系、皮带轮或驱动机构、链条型机构或类似部件。虽然如图所示，优选实施例具有与齿条啮合的外侧小齿轮，但是，其仅仅是用来说明当前优选实施例。在其它结构中，可以使用其它运动传递机构。
在图1中，弧形齿条23被示出安装在以标号27局部标示的如副翼或缝翼那样的机翼面的下侧。因此，当致动器绕其纵向轴线x-x转动时，弧形齿条和机翼将相对于支承件运动。所以，这种结构适于使副翼或缝翼相对于机翼运动。
整体参见图1～4，如图所示，改进型致动器主要包括安装在支承件上的齿轮减速装置，该齿轮减速装置总体以标号24标出。齿轮减速装置具有适于绕齿轮减速装置的纵向轴线x-x转动的内啮合齿轮25。所述改进型致动器还包括安装在内啮合齿轮上的输出件26。在所说明的实施例中，输出件26为被布置成处于与齿条啮合的小齿轮。但是，如上面所述的，输出件可以仅是被可操作地连接以使物体相对于支承件运动的齿轮、链轮、驱动皮带轮或一些其它机构。因此，输出件不应局限于附图中所示的特定小齿轮。
本发明的一个独特的特点在于，与其中用于小齿轮的轴承均位于齿轮减速装置外侧的现有技术结构不同，在本发明中，用于小齿轮的所有轴承均物理地位于齿轮减速装置的内部。另外需说明的是，由于小齿轮安装在内啮合齿轮上，因此无需用另外的轴承支承小齿轮。另外，小齿轮共用已存在于齿轮减速装置中的轴承。
参见图4，如图所示，齿轮减速装置具有总体以标号28标示的通轴，该通轴适于与其它构件相连并适于绕轴线x-x相对于支承件可选择地转动。总体以标号29标示的中心齿轮安装在通轴上。各自以标号30标示的多个行星齿轮与中心齿轮啮合并环绕中心齿轮。这些行星齿轮也与内啮合齿轮25啮合。例如，通过键-键槽连接(未示出)或类似方式将小齿轮26可动地安装在内啮合齿轮25上。在优选形式中，小齿轮26的轴线与内啮合齿轮25的轴线同轴。
参见图6，如图所示，连接套筒31与通轴28的左端形成花键连接。通轴具有总体以标号32标示的左侧径向加大部分和右侧窄部分33，该窄部分适于通过肋或支承件21中的孔34。通轴的右侧边缘端部带有螺纹以接收垫圈34和螺母35。垫圈34的左侧表面抵靠在连接密封件36上。因此，在组装期间，将齿轮减速装置设置在两个肋或支承件之间，并且连接轴的直径减小部分33通过对准的肋孔34，34。一旦处于该位置，连接密封件36便滑动通过通轴的右侧边缘端部，并且采用螺母和垫圈将组件固定在一起。当通轴33的穿入的直径减小部分滑动通过孔时，在连接轴上的某些齿与中心齿轮上的向内凹槽啮合以在其间实现花键连接38。因此，中心齿轮29与通轴一起转动。
如在图5中能最清楚地看到的，每一个行星齿轮均为水平细长的管状件，该管状件具有左侧外齿41、中间外齿40以及右侧外齿42。中间外齿40适于与内啮合齿轮25上的向内齿轮齿43啮合。如在前面所述的，在优选实施例中，例如通过键-键槽连接(未示出)或类似方式，将小齿轮可拆卸地安装在内啮合齿轮上。因此，外侧小齿轮与内啮合齿轮一起转动。
如在图8中能最清楚地看到的，支承结构44L和44R分别从左、右肋朝向彼此延伸。这些支承结构具有向内延伸部分45L和45R，以支承它们的内端轴承46L和46R。这些轴承将中心齿轮和通轴组件支承在支承件上。支承件44L和44R具有内齿48L和48R，这些内齿分别与小齿轮的齿41、42啮合。可操作地设置垫片49L和49R，以保持理想的间隙。
在图4中大体上示出了组装成的装置。通过另一机构(未示出)可选择地使通轴28以适当角度方向转动。当通轴转动时，通轴也使中心齿轮转动。这样便会产生行星齿轮的转动以及外侧内啮合齿轮和小齿轮的转动。因此，当通轴转动完整的一圈时，内啮合齿轮和小齿轮转动一圈的几分之一，并且根据转动方向，使齿条23沿着其上安装齿条23的轨道(未示出)作相应的运动，以选择性地使副翼延伸或收缩。
如以前所述的，与将小齿轮安装在齿轮减速装置一端上的现有技术结构不同，在本发明的结构中，小齿轮的中心线与齿轮减速装置的横向中心线y-y同轴。因此，所述小齿轮安装在内啮合齿轮上，从而无需提供另外的轴承以支承小齿轮。另外，小齿轮由齿轮减速装置的轴承支承并承载。
另一独特的特点在于将所述改进型结构紧凑的致动器安装在支承结构上的方式。如所说明的，通轴是可拆卸的，以允许该装置物理上位于两个支承肋21L，21R之间并通过适当的装置例如安装凸缘37(图1和3)固定在该位置处。随后，可以使通轴的直径减小部分通过中心齿轮并穿过两个肋上的孔34、34。在完成这项工作之后，可以使连接密封件滑动通过直径减小部分33的右端，并且可以通过安装在部件33的右侧边缘端部上的螺母和垫片固定所述组件。为了拆卸该装置，螺母和垫片被拆掉，并抽出通轴。一旦抽出，可从两个肋之间的空间物理上拆掉齿轮减速装置和小齿轮。
在可选择的结构中，可以仅通过螺栓将该改进型机构固定在一个肋上。所使用机构的类型完全取决于不同部分和部件的结构。
因此，总之，本发明主要提供了一种用于可选择地使物体相对于支承件运动的改进型结构紧凑的致动器。所述改进型致动器主要包括：安装在支承件上的齿轮减速装置，所述齿轮减速装置具有适于绕纵向轴线转动的内啮合齿轮；输出件，例如小齿轮26，其安装在内啮合齿轮上，使得输出件的所有轴承均物理地位于在齿轮减速装置内，输出件可操纵地与所述物体连接，使得输出件的转动使所述物体相对于支承件运动。如上所述，输出件可以是小齿轮。但是，其可以仅为适于与一些其它齿轮系、链轮、驱动皮带轮或一些其它机构啮合的齿轮。
因此，虽然已对改进型结构紧凑的致动器的当前优选形式进行了说明并对其几种变形进行了论述，但是，本领域技术人员应理解，在不脱离如由权利要求限定和区分的本发明精神的情况下，可作出各种其它的变化和改进。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于选择性地使安装在机翼面上的齿条相对于支承件运动的结构紧凑的致动器，其包括：
安装在所述支承件上的齿轮减速装置，所述齿轮减速装置具有适于绕纵向轴线转动的内啮合齿轮；以及，
小齿轮，其安装在所述内啮合齿轮上，使得所述小齿轮的所有轴承均位于在所述齿轮减速装置内，所述小齿轮可操纵地与所述齿条啮合，从而所述小齿轮的转动将使所述机翼面相对于所述支承件运动。
2.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述小齿轮可拆卸地安装在所述内啮合齿轮上。
3.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述齿轮减速装置具有横向中心线，所述小齿轮的横向中心线与所述齿轮减速装置的横向中心线基本上对准。
4.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述机翼面为副翼或缝翼。
5.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述齿轮减速装置具有中心齿轮和至少一个与所述中心齿轮啮合的行星齿轮，所述内啮合齿轮与每一个行星齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的结构紧凑的致动器，其还包括用于使所述中心齿轮转动的装置。
7.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，在所述齿轮减速装置内可操纵地设有马达，所述马达被布置成使所述内啮合齿轮选择性地转动。

Claims (10)

1.一种用于使物体相对于支承件选择性地运动的结构紧凑的致动器，其包括：
安装在所述支承件上的齿轮减速装置，所述齿轮减速装置具有适于绕纵向轴线转动的内啮合齿轮；以及，
输出件，其安装在所述内啮合齿轮上，使得所述输出件的所有轴承均位于所述齿轮减速装置内，所述输出件可操纵地与所述物体连接，从而所述输出件的转动将使所述物体相对于所述支承件运动。
2.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述输出件可拆卸地安装在所述内啮合齿轮上。
3.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述输出件为齿轮、链轮或驱动皮带轮。
4.根据权利要求2所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述输出件为齿轮、链轮或驱动皮带轮。
5.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述齿轮减速装置具有横向中心线，所述输出件的横向中心线与所述齿轮减速装置的横向中心线大致对准。
6.根据权利要求1所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述物体为安装在机翼面上的齿条，所述输出件为与所述齿条匹配啮合的小齿轮。
7.根据权利要求6所述的结构紧凑的致动器，其特征在于，所述机翼面为副翼或缝翼。
8.根据权利要求1所述的紧凑的致动器，其特征在于，所述齿轮减速装置具有中心齿轮和至少一个与中心齿轮啮合的行星齿轮，所述内啮合齿轮与每一个行星齿轮啮合。
9.根据权利要求8所述的结构紧凑的致动器，其还包括用于使所述中心齿轮转动的装置。
10.根据权利要求1所述的紧凑的致动器，其特征在于，在所述齿轮减速装置内可操纵地设有马达，所述马达被布置成使所述内啮合齿轮选择性地转动。
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