DE60008942T2

DE60008942T2 - Anordnung zum Einbau eines Sensors

Info

Publication number: DE60008942T2
Application number: DE60008942T
Authority: DE
Inventors: John Herbert Perton Harvey; Timothy Priorslee Hudson; Jonathan Alan Clayton Darby
Original assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Current assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: DE60008942D1; GB9901852D0; EP1024300A2; US6239713B1; EP1024300B1; EP1024300A3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Sensor-Anbringungsanordnung zur Verwendung bei der Anbringung des bewegbaren Teils eines Positionssensors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung, mit der bei dem Ausfall einer Komponente der Anordnung der Sensor einen Betrieb fortsetzen und der Ausfall erfasst werden kann.
Wenn ein linearer variabler differentieller Transformator (Linear Variable Differential Transformer, LVDT) verwendet wird, um z. B. die Position eines Kolbenstabs zu überwachen, wird der bewegbare Teil des LVDT auf einer Anbringungskomponente angebracht, die an dem Kolbenstab befestigt ist und mit diesem bewegbar ist. Sollte die Anbringungskomponente brechen, wird die Bewegung des Kolbenstabs nicht durch die Anbringungskomponente an den LVDT übertragen und wird somit nicht erfasst werden, und genauso wird ein Signal nicht erzeugt werden, welches den Komponentenausfall anzeigt. Wenn der Kolbenstab einen Teil eines Aktuators bildet, der in einer sicherheitskritischen Anwendung verwendet wird, z. B. beim Steuern der Positionen der Klappen oder Schubumkehrer eines Flugzeugs, dann könnte der Komponentenausfall gefährlich sein, wenn er unerfasst bleibt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Sensoranbringungsanordnung bereitzustellen, bei der der Ausfall einer Anbringungskomponente erfasst werden kann, und bei der ein fortgesetzter Betrieb des Sensors zugelassen wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Sensor-Anbringungsanordnung vorgesehen, umfassend eine Anbringungskomponente, die bei der Verwendung angeordnet ist, um einen bewegbaren Teil eines Sensors zu tragen, wobei die Anbringungskomponente über einen ersten Lastpfad mit einer Antriebskomponente, um sich mit der Antriebskomponente zu bewegen, gekoppelt ist, wobei der erste Lastpfad eine Kopplungskomponente, die die Antriebskomponente mit der Anbringungskomponente verbindet, einschließt, und die Anbringungskomponente eine Öffnung, durch die sich die Antriebskomponente erstreckt, einschließt, wobei die Antriebskomponente eine Anlageoberfläche definiert, die von der Anbringungskomponente bei der normalen Verwendung beabstandet ist und derart angeordnet ist, dass dann, wenn der erste Lastpfad ausfällt, die Anlageoberfläche in einen Eingriff mit der Anbringungskomponente bewegbar ist, um eine Bewegung der Antriebskomponente an den Teil der Anbringungskomponente, die den bewegbaren Teil des Sensors trägt, durch einen zweiten Lastpfad zu übertragen.
Die Kopplung zwischen der Antriebskomponente und der Anbringungskomponente erlaubt in einer zweckdienlichen Weise eine Winkelbewegung zwischen den Komponenten, verhindert aber im wesentlichen eine relative axiale Bewegung.
Die Anlageoberfläche kann durch eine Oberfläche einer Komponente, beispielsweise einer Verriegelungsmutter, die an der Antriebskomponente befestigt ist, definiert werden.
Vorzugsweise umfasst der Sensor einen LVDT. In einer derartigen Anordnung kann der Kern des LVDT den bewegbaren Teil bilden, der von der Anbringungskomponente getragen wird.
Die Anbringungsanordnung kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Sensoren anzubringen, um z. B. die Position oder Bewegung eines Kolbenstabs zu überwachen.
Die Erfindung wird weiter beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die eine Querschnittsansicht einer Anbringungsanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist.
Die Anbringungsanordnung, die in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, ist zur Verwendung beim Tragen der bewegbaren Teile einer Vielzahl von Positionssensoren vorgesehen. Insbesondere ist die in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Anordnung zum Tragen der Kerne 10 einer Vielzahl von LVDT Positionssensoren vorgesehen. Die Positionssensoren sind zur Verwendung bei der Überwachung der Position eines Kolbenstabs vorgesehen, der einen Teil eines Aktuators bildet, der z. B. beim Steuern des Betriebs der Klappen oder Schubumkehrer eines Flugzeugs verwendet werden kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Sensor-Anbringungsanordnung zur Verwendung von anderen Typen von Sensoren geeignet ist und in anderen Anwendungen verwendet werden kann.
Die Sensor-Anbringungsanordnung umfasst eine Antriebskomponente 11, die bei der Verwendung an dem Kolbenstab befestigt ist, dessen Position überwacht werden soll. Die Antriebskomponente 11 nimmt die Form einer länglichen Welle mit einer abgestuften Form, einschließlich eines länglichen Bereichs 12 mit einem relativ kleinen Durchmesser und eines Bereichs 13 mit einem größeren Dwchmesser, an. Ein sich nach außen erstreckender Flansch 14 ist einstückig mit dem Bereich 13 mit größerem Durchmesser. An der Antriebskomponente 11 ist eine röhrenförmige Kopplungskomponente 15. Eine Abdichtungsanordnung 16 ist zwischen der Antriebskonponente 11 und der Kopplungskomponente 15 angeordnet. Die Verbindung zwischen der Antriebskomponente 11 und der Kopplungskomponente 15 ist derart, dass im wesentlichen keine relative Bewegung, entweder eine axiale Bewegung oder eine Winkelbewegung, zugelassen wird.
Eine Anbringungskomponente 17 mit einer röhrenförmigen Form erstreckt sich um den Bereich 12 mit dem relativ kleinen Durchmesser der Antriebskomponente 11. Eine Schraubengewindemutter 18 ist an einem Schraubengewinde-Endbereich des Bereichs 12 mit kleinem Durchmesser befestigt, wobei die Mutter 18 auch an der Antriebskomponente 11 angeschweißt ist, um ein Lösen der Mutter 18 zu verhindern. Die Anbringungskomponente 17 und die Kopplungskomponente 15 sind jeweils ausgeformt, um ringförmige Nuten zu definieren, in denen Kugellager aufgenommen sind, um die Anbringungskomponente 17 mit der Kopplungskomponente 15 und somit mit der Antriebskomponente 11 zu koppeln. Die Lager 19, die durch die Bereitstellung der Kugellager innerhalb der Nuten definiert werden, dienen dazu, um eine relative Winkelbewegung zwischen der Antriebskomponente 11 und der Anbringungskomponente 17 zuzulassen, aber um im wesentlichen eine axiale Bewegung der Anbringungskomponente 17 relativ zu der Antriebskomponente 11 zu verhindern. Ein Schraubengewinde-Aufnehmerelement 20 ist an der Kopplungskomponente 15 befestigt, um eine Lösung der Lager 19 zu verhindern. Das Halteelement 20 ist ebenfalls in zweckdienlicher Weise an der Kopplungskomponente 15 angeschweißt, um ein Lösen des Halteelements 20 von der Kopplungskomponente 15 zu verhindern.
Die Anbringungskomponente 17 ist geformt, um einen integralen, sich nach außen erstreckenden Flansch 21 zu definieren, der mit einer Vielzahl von Schraubengewindebohrungen versehen ist, die angeordnet sind, um sich parallel zu der Achse der Anbringungskomponente 17 zu erstrecken. Jede der Bohrungen empfängt in einem Schraubengewindeeingriff einen entsprechenden der Kerne 10. Ein geeigneter Halter 22 gehört ebenfalls zu jedem der Kerne 10, um ein Lösen der Kerne 10 von der Anbringungskomponente 17 zu verhindern.
In der Zeichnung sind die Komnponenten in ihrer normalen Betriebsbedingung gezeigt. Es sei aus der Zeichnung darauf hingewiesen, dass die Mutter 18 von der Anbringungskomponente 17 in diesen Umständen beabstandet ist.
Bei der Verwendung, wenn eine Bewegung des Kolbenstabs auftritt, wird die Antriebskomponente 11 den Kolbenstab bewegen. Die Bewegung der Antriebskomponente wird über einen ersten Lastpfad, der durch die Kopplungskomponente 15, die Lager 19 und die Anbringungskomponente 17 definiert wird, an die Kerne 10 übertragen. Die Position oder Bewegung der Kerne wird unter Verwendung der Positionssensoren in der gewöhnlichen Weise erfasst. Obwohl eine axiale Bewegung des Kolbenstabs an die Anbringungskomponente 17 übertragen wird, sei darauf hingewiesen, dass irgendeine Winkelbewegung der Antriebskomponente 11 nicht übertragen wird, wobei eine relative Winkelbewegung zwischen der Antriebskomponente 11 und der Anbringungskomponente 17 durch die Lager 19 zugelassen wird.
Für den Fall, dass der erste Lastpfad ausfällt, z. B. als Folge davon, dass die Anbringungskomponente 17 einen Bruch aufweist, was verhindert, dass die Bewegung der Antriebskomponente 11 durch die Kopplungskomponente 15, die Lager 19 und die Anbringungskomponente 17 an die Kerne 10 übertragen wird, sei darauf hingewiesen, dass die Bewegung der Antriebskomponente 11 dazu führen wird, dass eine Endanlageoberfläche 23 der Mutter 18 sich in einen Eingriff mit der Endoberfläche der Anbringungskomponente 17 bewegt. Sobald ein derartiger Eingriff aufgetreten ist, wird eine fortgesetzte Bewegung der Antriebskomponente 11 an die Kerne 10 durch einen zweiten Lastpfad übertragen, der durch den Bereich 12 mit relativ kleinem Durchmesser der Antriebskomponente 11 und der Mutter 18 definiert wird. Infolgedessen sei darauf hingewiesen, dass eine Positionsmessung noch unter Verwendung der Positionssensoren erreicht werden kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Messung etwas ungenau sein wird, da eine gewisse Bewegung des Kolbenstabs auftreten muss, um die Anlageoberfläche 23 in einen Eingrif mit der Anbringungskomponente 17 zu bringen.
Wenn die Sensor-Anbringungsanordnung in einer Flugzeuganwendung verwendet wird, kann durch vollständiges Ausfahren und Zurückziehen des Aktuators während Tests vor dem Flug jeglicher Fehler bei der Ablesung bzw. Messung der Positionssensoren gemessen werden und verwendet werden, um zu bestimmen, ob der erste Lastpfad ausgefallen ist oder nicht. Wenn der Aktuator in der vollständig ausgefahrenen oder vollständig zurückgezogenen Position ist, kann der Ausgang von dem Positionssensor mit entweder einem vorgegebenen oder vorher gemessenen Sensorausgang für einen richtig funktionierenden Aktuator verglichen werden. Für den Fall, dass der erste Lastpfad ausgefallen ist, wird eine Differenz zwischen dem vorgegebenen Sensorausgang und dem gemessenen Sensorausgang vorhanden sein und diese Differenz kann verwendet werden, um anzuzeigen, dass ein Fehler aufgetreten ist.
Genauso wie das Erfassen eines Ausfalls der Anbringungskomponente 17 sei darauf hingewiesen, dass die Sensor-Anbringungsanordnung auch verwendet werden kann, um den Ausfall der Kopplungskomponente 15 oder der Lager 19 zu erfassen.

Claims

Sensor-Anbringungsanordnung, umfassend eine Anbringungskomponente (17), die bei der Verwendung angeordnet ist, um einen bewegbaren Teil eines Sensors zu tragen, wobei die Anbringungskomponente (17) über einen ersten Lastpfad mit einer Antriebskomponente (11), um sich mit der Antriebskomponente (11) zu bewegen, gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lastpfad eine Kopplungskomponente (15), die die Antriebskomponente (11) mit der Anbringungskomponente (17) verbindet, einschließt und, dass die Anbringungskomponente (17) eine Öffnung, durch die sich die Antriebskomponente (11) erstreckt, einschließt, wobei die Antriebskomponente (11) eine Anlageoberfläche (23) definiert, die von der Anbringungskomponente (17) bei der normalen Verwendung beabstandet ist und derart angeordnet ist, dass dann, wenn der erste Lastpfad ausfällt, die Anlageoberfläche (23) in einen Eingriff mit der Anbringungskomponente (17) bewegbar ist, um eine Bewegung der Antriebskomponente (11) an einen Teil der Anbringungskomponente (17), die den bewegbaren Teil des Sensors trägt, durch einen zweiten Lastpfad zu übertragen.
Sensor-Anbringungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen der Antriebskomponente (11) und der Anbringungskomponente (17) angeordnet ist, um eine Winkelbewegung zwischen den Komponenten zuzulassen, aber im wesentlichen eine relative axiale Bewegung verhindert.
Sensor-Anbringungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungskomponente (15) ausgeformt ist, um Ausnehmungen zur Aufnahme von Kugellagern (19) zu definieren, um die Anbringungskomponente (17) mit der Kopplungskomponente (15) für eine axiale Bewegung damit zu koppeln, während eine relative Winkelbewegung dazwischen zugelassen wird.
Sensor-Anbringungsanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageoberfläche (23) durch eine Oberfläche einer Komponente (18), die an der Antriebskomponente (11) befestigt ist, definiert wird.
Sensor-Anbringungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten, die die Anlageoberfläche (23) definiert, eine Mutter (18) ist.
Sensor-Anbringungsanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen LVDT umfasst.
Sensor-Anbringungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der LVDT einen Kern aufweist, wobei der Kern den bewegbaren Teil bildet, der von der Anbringungskomponente (17) getragen wird.
Sensor-Anbringungsanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, zur Verwendung bei der Anbringung einer Vielzahl von Sensoren, um eine Position oder Bewegung eines Kolbenstabs zu überwachen.
Sensor-Anbringungsanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: eine Erfassungseinrichtung zum Überwachen des Ausgangs des Sensors, um zu bestimmen, ob in dem Sensorausgang als Folge eines Ausfalls des ersten Lastpfads ein Fehler aufgetreten ist oder nicht.