CN219795731U - 缩回内锁应急解锁机电作动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种缩回内锁应急解锁机电作动器，有效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放的问题。本实用新型通过下述技术方案实现：丝杠螺母径向缩颈槽对应螺母套筒的上锁导向槽，被螺母套筒下方滑块约束，滑块相连应急滑套，将上锁力弹簧和复位弹簧约束在活塞头端面及应急滑套端面和阶梯筒上锁滑套的端面上，丝杠螺母带动螺母套筒，推动阶梯筒上锁滑套一起克服复位弹簧和上锁力弹簧的弹力运动，完成刚性锁球机械切换上锁或开锁，作动筒直线收放到位锁定、解锁，沟通作动器上的应急能源进入口高压介质应急释放回路，预压于活塞头内的复位弹簧被压缩，阶梯筒上锁滑套、应急滑套克服弹簧力应急脱出，高压介质推动活塞筒缩回。

Description

缩回内锁应急解锁机电作动器

技术领域

本实用新型涉及机械领域，是关于应用于机电作动器上的应急解锁和缩回结构，更具体地说，本实用新型是关于可提高机电作动器安全性和任务可靠性，在作动器失电或传动部件卡塞的工况下，实现多介质应急开锁和缩回活塞筒的创新结构。

背景技术

随着现代技术的发展，对收放或开闭机构提出控制系统简单，操纵简便，结构简洁紧凑，功能齐全，质量可靠，性能稳定，长寿命，重量轻，易于维护，制造和使用成本低，在应急状态下，能安全、迅速地放下或开启机构等要求。由于现代飞行器的起落架通常是可收放的，一般利用液压进行起落架正常收放，当飞行器液压、电气等系统发生故障导致起落架无法正常放下时，飞行器必须具有人工应急放下起落架的措施，其工作性能直接影响到飞机的安全性。但以往有不少飞行器起落架应急放不到位，导致飞行器迫降的事例，可见起落架应急放系统对于保证飞行安全是极为重要的。利用电能进行起落架正常收放的作动缸是将输入轴的转动转化为作动杆的直线式运动的传动机构。如果在负载摆动过程中，作动缸内部的丝杆和螺母卡滞，将导致作动杆不会再伸缩，不能再推动负载，有可能会发生灾难性的故障，此时，需要一种电气控制系统及其内锁式电动作动筒机构，使得作动杆能继续推动负载，把故障降低到可以允许的范围内。但传统内锁式电动作动筒及其电气控制系统，特别是其应急开锁方法或形式已逐渐不能适应现代技术尤其是现代飞行器技术的发展。

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°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、缸筒组件、活塞筒组件、自锁定组件等。滚珠丝杠副是机电作动器的核心传动元件，其传动可靠性对机电作动器的整机可靠性有重要影响。为了降低在极限传动位置时滚珠丝杠与滚珠螺母之间的碰撞冲击，传统滚珠丝杠副在滚珠丝杠与滚珠螺母之间增加缓冲垫，此方案在以往配套的机电伺服机构中，将缓冲垫作为一种被动式防撞结构，在系统动力电故障或闭环位置控制失效时，机电作动器极限位置滚珠丝杠副内部端面与端面间刚性碰撞挤压，会导致滚珠丝杠副钢球螺旋滚道变形而间隙增大，降低螺旋传动精度，甚至引起丝杠副卡死故障导致机电作动器功能丧失。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。目前，作为传动机构的机电作动器，其功能为通电后根据指令驱动旋转。从机电作动器的电机到飞行器舵轴是减速增矩的过程。因此，需要在机电作动器不通电时，在其电机轴上安装相应的锁定装置，以在减速增矩后，提供所需锁定力矩。在某些安全性要求较高的应用场合，例如应用于飞机起落架收放的机电作动器，要求其必须具备一定的安全余度。余度方案采用电机、气动马达主备驱动形式属于非相似余度设计，能够提高系统可靠性。内置锁方案采用钢珠锁形式，能实现作动筒到位锁定、收放解锁及可靠锁紧功能。但是能应对紧急情况发生而快速开锁的产品并不多见。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或收回活塞筒。常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放，但和电机、气动马达主备驱动形式一样，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。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单，安全可靠，能够实现不依赖于电力的应急解锁并缩回活塞筒的方案。有效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放，但不能解决丝杠副卡塞的单点故障，实现不同工作介质的多余度的应急缩回内锁应急解锁机电作动器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种缩回内锁应急解锁机电作动器，包括：通过齿轮传动机构相连伺服电机齿轮的机电作动器缸筒1，装配在缸筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及缸筒1作伸缩运动的活塞筒6和防卡塞随动机构，其特征在于：活塞头中空且朝向缸筒1腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母7转变成外环面上套装的螺母套筒9的机械能，丝杠螺母7前部径向缩颈槽15对应螺母套筒9的上锁导向槽16，被螺母套筒9下方设有的滑块14约束，滑块14耦合相连应急滑套13，将上锁力弹簧12和保持上锁力的复位弹簧10轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套13端面和阶梯筒上锁滑套11的端面上，设置缸筒(1)内环面内壁的锁槽3内的刚性锁球4，通过活塞头外环面上的导向孔5，下端靠在上锁滑套11阶梯筒的外环面，开锁并随活塞筒缩回或伸出，丝杠螺母7带动螺母套筒9，推动阶梯筒上锁滑套11一起克服复位弹簧10和上锁力弹簧12的弹力运动，实现成刚性锁球4机械切换上锁或开锁。

进一步的，防卡塞随动机构通过丝杠螺母7外环面套装在螺母套筒9内环面，螺母套筒9末端与丝杠螺母7前部径向缩颈槽15相对位置设置上锁导向槽16，并且螺母套筒9的下方设有被所述上锁导向槽16、缩颈槽15约束的滑块14及滑块14耦合相连的应急滑套13，应急滑套13被上锁力弹簧12轴向约束在螺母套筒9的端面台阶，将丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起。

进一步的，应急滑套13内密封环密封螺母套筒9外环面，通过高压应急介质应急释放回路驱动而克服上锁力弹簧12弹力打开防卡塞随动机构的机械锁，给应急滑套13内外圆相应的应急介质进入作动器驱动机械锁开锁，使丝杠螺母7与螺母套筒9脱离，并将活塞筒6缩回。

进一步的，丝杠螺母7通过螺母套筒9带动上锁滑套11左移，刚性锁球4沿导向孔5滚动脱离锁槽3，从阶梯筒下端脱出开锁，螺母套筒9端面推动活塞筒6缩回。

进一步的，高压介质从缸筒1自由端上的应急能源进入口2进入机电作动器缸筒1内腔体，高压介质推动应急滑套13克服上锁力弹簧12弹力从滑块14上端脱出，滑块14沿上锁导向槽16径向滑动并从缩颈槽15脱出，丝杠螺母7与螺母套筒9脱离；高压介质推动阶梯筒上锁滑套11克服复位弹簧10弹力从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，高压介质推动活塞筒6缩回。

本实用新型相比于现有技术具有如下增益效果：

本实用新型采用通过齿轮传动机构相连伺服电机轴连接盘的机电作动器缸筒1，装配在缸筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及缸筒1作伸缩运动的活塞筒6和防卡塞随动机构，结构简单，机械强度高，可以承受较大的稳定载荷和动载荷。能使机械减少振动，降低噪音，改善工作环境。防卡塞随动机构通过丝杠螺母7外环面套装在螺母套筒9内环面，螺母套筒9末端与丝杠螺母7前部径向缩颈槽15相对位置设置上锁导向槽16，并且螺母套筒9的下方设有被所述上锁导向槽16、缩颈槽15约束的滑块14及滑块14耦合相连的应急滑套13，应急滑套13被上锁力弹簧12轴向约束在螺母套筒9的端面台阶，使得丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起。这种具有良好的安装固定结构，结构简洁紧凑，占用空间小，使得丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起，又能被高压介质解锁，能够有效隔离丝杠副卡塞带来的故障。

本实用新型通过应急滑套13内外圆设计密封结构，使之可被应急介质驱动而打开防卡塞随动机构机械锁，通过给阶梯筒上锁滑套11内外圆设计相应密封结构，使之可被应急介质驱动而打开刚性锁球4的机械锁，保证需应急操作时，进入作动器的应急介质能够驱动机械锁开锁，使丝杠螺母7与螺母套筒9脱离，并将活塞筒6缩回，从而解决了常规机电作动器无法解决丝杠副卡塞单点故障的问题。

本实用新型采用活塞头中空且朝向缸筒1腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母7转变成外环面上套装的螺母套筒9的机械能，丝杠螺母7)前部径向缩颈槽15对应螺母套筒9的上锁导向槽16，被螺母套筒9下方设有的滑块14约束，滑块14耦合相连应急滑套13，将上锁力弹簧12和保持上锁力的复位弹簧10轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套13端面和阶梯筒上锁滑套11的端面上，丝杠螺母7带动螺母套筒9，推动阶梯筒上锁滑套11一起克服复位弹簧10和上锁力弹簧12的弹力运动，完成刚性锁球4机械上锁或开锁，当刚性锁球4位于缸筒1内环面内壁的锁槽3内，下端靠在阶梯筒上锁滑套11外环面时，实现刚性锁球4的机械锁上锁，开锁时由丝杠螺母7、螺母套筒9带动阶梯筒上锁滑套11从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，螺母套筒9端面推动活塞筒6缩回。

本实用新型采用高压介质从缸筒1自由端上的应急能源进入口2进入机电作动器缸筒1内腔体，高压介质推动应急滑套13克服上锁力弹簧12弹力从滑块14上端脱出，滑块14沿上锁导向槽16径向滑动并从缩颈槽15脱出，丝杠螺母7与螺母套筒9脱离；高压介质推动阶梯筒上锁滑套11克服复位弹簧10弹力从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，高压介质推动活塞筒6缩回，有效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放但不能解决丝杠副卡塞的单点故障的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型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实用新型的保护范围。

图1是本实用新型缩回内锁应急解锁机电作动器锁定状态结构示意图。

图2是图1的断面放大示意图。

图中：1缸筒，2应急能源进入口，3锁槽，4刚性锁球，5导向孔，6活塞筒，7丝杠螺母，8丝杠传动副，9螺母套筒，10复位弹簧，11阶梯筒上锁滑套，12上锁力弹簧，13应急滑套，14滑筒，15缩颈槽，16上锁导向槽。

具体实施方式

参阅图1、图2。在以下描述的优选实施例中，一种缩回内锁应急解锁机电作动器，包括：通过齿轮传动机构相连伺服电机轴齿轮的机电作动器缸筒1，装配在缸筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及缸筒1作伸缩运动的活塞筒6和防卡塞随动机构，其特征在于：活塞头中空且朝向缸筒1腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母7转变成外环面上套装的螺母套筒9的机械能，丝杠螺母7前部径向缩颈槽15对应螺母套筒9的上锁导向槽16，被螺母套筒9下方设有的滑块14约束，滑块14耦合相连应急滑套13，将上锁力弹簧12和保持上锁力的复位弹簧10轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套13端面和阶梯筒上锁滑套11的端面上，环面内壁的锁槽3内的刚性锁球4，通过活塞头外环面上的导向孔5，下端靠在上锁滑套11阶梯筒的外环面，开锁并活塞筒缩回或伸出，丝杠螺母7带动螺母套筒9，推动阶梯筒上锁滑套11一起克服复位弹簧10和上锁力弹簧12的弹力运动，实现成刚性锁球4机械切换应急上锁或开锁。

完成刚性锁球4机械切换上锁或开锁，作动筒直线收放到位锁定、解锁，沟通作动器上的应急能源进入口2高压介质应急释放回路，预压于活塞头内部的复位弹簧10被压缩，阶梯筒上锁滑套11、应急滑套13克服弹簧力应急脱出，高压介质推动活塞筒6缩回。

防卡塞随动机构包括：套装的丝杠螺母7，丝杠螺母7外环面套装的螺母套筒9，螺母套筒9外环面环密封的应急滑套13，通过应急滑套13自由端约束的上锁力弹簧12，将复位弹簧10一端约束在上锁力弹簧12外环面上，另一端约束在活塞头内台阶孔端面上的阶梯筒上锁滑套11，螺母套筒9与丝杠螺母7前部径向缩颈槽15相对位置设置的上锁导向槽16，被所述上锁导向槽16、缩颈槽15约束的滑块14及滑块14下方耦合相连的应急滑套13，应急滑(13被上锁力弹簧12轴向约束在阶梯筒上锁滑套11的内筒内，从而构成将丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起的防卡塞随动机构。

实施例1

丝杠螺母7、螺母套筒9同步带动阶梯筒上锁滑套11左移，压缩复位弹簧10和上锁力弹簧12，刚性锁球4沿导向孔5滚动，刚性锁球4脱离锁槽3，滚动至阶梯筒上锁滑套11筒肩切角斜面开锁，螺母套筒9端面推动活塞筒(6)缩回。

实施例2

当需要应急开锁并缩回活塞筒时，高压介质从缸筒1自由端上的应急能源进入口2进入机电作动器缸筒1内腔体，推动应急滑套13克服上锁力弹簧(12)弹力，同步推动阶梯筒上锁滑套11克服复位弹簧10弹力，滑块14沿上锁导向槽(16)轴向滑动并脱离缩颈槽15，刚性锁球4沿导向孔5滚动脱离锁槽3，滚动至阶梯筒上锁滑套11筒肩切角斜面，高压介质推动活塞筒6应急开锁并缩回活塞筒。

根据上述任一示例性实施例，丝杠传动副(8)旋转，反推丝杠螺母7，同步带动螺母套筒9、活塞筒6和阶梯筒上锁滑套11右移，阶梯筒上锁滑套11随之移动，直到活塞头到达缸筒1底端台阶孔，复位弹簧10、上锁力弹簧(12)释放弹簧力，阶梯筒上锁滑套11将刚性锁球4推着沿活塞头部的导向孔(5)滚动直到推直到锁槽3，实现活塞筒6伸出上锁，作动筒缸筒1再次被锁定。

当活塞筒6伸出，刚性锁球4位于缸筒1内表面的锁槽3和钢球导向孔5内，下端靠在阶梯筒上锁滑套11外环面时，实现上锁。

作为参考，在示例性实施例的说明中，所述的刚性锁球4安装在活塞筒6活塞头外环台阶筒上的导向孔5内，上端安装在缸筒1内环面的锁槽3与刚性锁球4直径相当，下端靠在阶梯筒上锁滑套11外环面。滑筒14装在螺母套筒9的上锁导向槽16内，一端嵌入在丝杠螺母7的径向缩颈槽内，另一端靠在应急滑套13内环面。

尽管以上已经示出和描述了本实用新型的实施例，对本实用新型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实用新型；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实用新型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实用新型的限制。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种缩回内锁应急解锁机电作动器，包括：通过齿轮传动机构相连伺服电机轴连齿轮的机电作动器缸筒（1），装配在缸筒（1）传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副（8），以及缸筒（1）作伸缩运动的活塞筒（6）和防卡塞随动机构，其特征在于：活塞头中空且朝向缸筒（1）腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母（7）转变成外环面上套装的螺母套筒（9）的机械能，丝杠螺母（7）前部径向缩颈槽对应螺母套筒（9）的上锁导向槽（16），被螺母套筒（9）下方设有的滑块（14）约束，滑块（14）耦合相连应急滑套（13），将上锁力弹簧（12）和保持上锁力的复位弹簧（10）轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套（13）端面和阶梯筒上锁滑套（11）的端面上，设置缸筒（1）内环面内壁的锁槽（3）内的刚性锁球（4），通过活塞头外环面上的导向孔（5），下端靠在阶梯筒上锁滑套（11）阶梯筒的外环面，开锁并活塞筒缩回或伸出，丝杠螺母（7）带动螺母套筒（9），推动阶梯筒上锁滑套（11）一起克服复位弹簧（10）和上锁力弹簧（12）的弹力运动，实现刚性锁球（4）机械切换上锁或开锁。

2.如权利要求1所述的缩回内锁应急解锁机电作动器，其特征在于：防卡塞随动机构包括：套装的丝杠螺母（7），丝杠螺母（7）外环面套装的螺母套筒（9），螺母套筒（9）外环面环密封的应急滑套（13），应急滑套（13）自由端约束的上锁力弹簧（12），环密封上锁力弹簧（12），将复位弹簧（10）一端约束在上锁力弹簧（12）外环面上，另一端约束在活塞头内台阶孔端面上的阶梯筒上锁滑套（11），螺母套筒（9）与丝杠螺母（7）前部径向缩颈槽（15）相对位置设置的上锁导向槽（16），被所述上锁导向槽（16）、缩颈槽（15）约束的滑块（14）及滑块（14）下方耦合相连的应急滑套（13），应急滑套（13）被上锁力弹簧（12）轴向约束在阶梯筒上锁滑套（11）的内筒内，从而构成将丝杠螺母（7）与螺母套筒（9）锁定在一起的防卡塞随动机构。