DE60200356T2

DE60200356T2 - Betätigungsvorrichtung mit selbsthemmender Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE60200356T2
Application number: DE60200356T
Authority: DE
Inventors: Terence John Wheaton Aston Capewell
Original assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Current assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: US20020121421A1; DE60200356D1; ES2217240T3; EP1239185A1; US6631797B2; EP1239185B1; US20030205442A9; GB0105270D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung hauptsächlich für eine lineare Schrauben-Betätigungsvorrichtung, wobei die Einrichtung von der Art ist, die als eine "nicht-zurück" ("selbsthemmende") Einrichtung bekannt ist.
Das Prinzip eines Betriebs von sogenannten "selbsthemmenden" Bremseinrichtungen ist in dem technischen Gebiet in Verbindung mit Betätigungsvorrichtungen zum Positionieren einer Flugsteueroberfläche auf einem Flugzeug bekannt. Der Betrieb von einem Typ von selbsthemmender Einrichtung ist z. B. in der GB 1 309 645 beschrieben, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Die Rolle einer derartigen selbsthemmenden Einrichtung besteht darin, eine Beseitigung des Effekts von irgendwelchen Kräften zu ermöglichen, die dazu neigen, ein Eingangsdrehmoment, das an eine Schraube bzw. ein Gewinde einer Betätigungsvorrichtung angelegt ist, zu unterstützen oder diesem entgegenzuwirken, und zwar im Hinblick darauf derartige Kräfte, die die Schrauben- bzw. Gewindewelle und somit die Hauptbewegungseinheit, die die Welle antreibt, zurücktreiben, im Wesentlichen zu verhindern. Es wird erkannt, dass Betriebsbedingungen vorhanden sein werden, bei denen die selbsthemmende Einrichtung einer Betätigungsvorrichtung (eines Aktuators) arbeitet, während gerade ein Antrieb an die Welle von der zugehörigen Hauptbewegungseinheit übertragen wird, und in derartigen Situationen kann die selbsthemmende Einrichtung Belastungen ausgesetzt sein, die hohe Abnutzungsraten hervorbringen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine selbsthemmende Einrichtung bereitzustellen, die gegenüber derartigen Betriebsbedingungen mit einer hohen Abnutzungsrate toleranter ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist eine selbsthemmende Einrichtung für eine Betätigungsvorrichtung mit einer Schraubenwelle, die sich entlang einer Achse erstreckt, und einem Bremsenelement, das zur Drehung mit der Welle befestigt ist und sich lateral von der Achse erstreckt, vorgesehen, wobei die selbsthemmende Einrichtung ein Drehratschenelement und ein Drehreibungselement, das für eine begrenzte axiale Bewegung innerhalb einer Aussparung angebracht ist, die durch ein Gehäuse definiert wird, umfasst, wobei die selbsthemmende Einrichtung wenigstens einen Pfad zum Weitergeben von Fluid durch die Aussparung definiert, wobei die selbsthemmende Einrichtung ferner eine sich umfangsmäßig erstreckende Ablenkungseinrichtung umfasst, die zwischen einem äußeren Umfang des Reibungselements und einer nach innen weisenden Umfangsoberfläche des Gehäuses angeordnet ist, wodurch bei der Verwendung Fluid, welches durch die Aussparung weitergegeben wird, weg von der nach innen weisenden Umfangsoberfläche des Gehäuses und über eine sich lateral erstreckende Oberfläche des Reibungselements abgelenkt wird.
In dieser Weise kann ein Fluss von Fluid über kritische Reibungsoberflächen gesteuert und unterstützt werden, wodurch eine effektive Kühlung und/oder Schmierung der Einrichtung in der Verwendung erleichtert wird.
Die Ablenkungseinrichtung kann eine Abdichtung sein.
Vorzugsweise umfasst die selbsthemmende Einrichtung einen Durchgang für eine Fluidkommunikation zwischen der sich lateral erstreckenden Oberfläche des Reibungselements und einer weiteren sich lateral erstreckenden Oberfläche des Reibungselements auf einer gegenüberliegenden Seite des Reibungselements.
Der Durchgang kann ein Durchloch in dem Reibungselement sein.
Die zuerst erwähnte sich lateral erstreckende Oberfläche des Reibungselements kann einen sich lateral erstreckenden Kanal zum Kanalisieren von Fluid über die zuerst erwähnte Oberfläche einschließen.
Die weitere sich lateral erstreckende Oberfläche des Reibungselements kann einen jeweiligen weiteren sich lateral erstreckenden Kanal zum Kanalisieren von Fluid über die weitere Oberfläche einschließen.
Der zuerst erwähnte Kanal und der weitere Kanal können für eine Fluidkommunikation durch den Durchgang untereinander verbunden sein.
Vorzugsweise ist die selbsthemmende Einrichtung dafür ausgelegt, um bei der Verwendung ein Bremselement der Schraubenwelle innerhalb der Aussparung derart aufzunehmen, dass das Bremselement axial angrenzend zu dem Reibungselement angeordnet ist, wobei eine Verteilung des Fluids, welches über eine der sich lateral erstreckenden Oberfläche des Reibungselements über diese Oberfläche übergeben wird, gefördert wird.
Damit die Erfindung gut verstanden wird, wird nun eine Ausführungsform davon nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer selbsthemmenden Einrichtung, die mit einer Schraubenwelle einer Betätigungsvorrichtung (Aktuator) zusammenarbeitet;
2 eine Endansicht eines Abschnitts eines Reibungselements der Einrichtung;
3 eine Querschnittsansicht des Reibungselements der 2.
Bezugnehmend auf die Zeichnung ist eine selbsthemmende Einrichtung 1 in Zusammenwirkung mit einer Schraubenwelle 3 einer linearen Schrauben-Betätigungsvorrichtung zum Positionieren einer Flugsteueroberfläche (nicht gezeigt) auf einem Flugzeug angebracht. Ein Gehäuse 2 der selbsthemmenden Einrichtung 1 definiert eine Aussparung 2a. Die Welle 3 ist einstöckig mit einem Bremsenelement in der Form eines sich radial erstreckenden Flansches 3a ausgebildet, der sich innerhalb der Aussparung 2a erstreckt. Drehreibungselemente in der Form von ringförmigen Kohlenstoffscheiben 4, 5 sind um die Welle 3 herum angebracht, die sich relativ dazu drehen kann. Die Scheiben 4 und 5 sind jeweils auf gegenüberliegenden axialen Seiten des sich radial erstreckenden Abschnitts 3a angebracht.
Eine sich umfangsmäßig erstreckende Ablenkungseinrichtung in der Form von ringförmigen Ringabdichtungen 6 und 7 sind jeweils zwischen jeweiligen äußeren Umfängen der Reibungsscheiben 4 und 5 und jeweiligen nach innen weisenden Oberflächen der umfangsmäßigen Ausnehmungen 8 und 9, die in einer inneren Umfangsoberfläche 10 des Gehäuses 2 gebildet sind, angeordnet. Jeweilige ringförmige Ratschenelemente 12 und 13 sind um die Schraubenwelle, axial nach außen von den Reibungsscheiben 4, 5, auf gegenüberliegenden Seiten des Bremsenelements 3a angeordnet. Jeweilige Traglager 14, 15 erstrecken sich umfangsmäßig um die Welle 3 herum und sind zwischen jeweiligen gegenüberliegenden nach innen weisenden Endoberflächen des Gehäuses und jeweiligen axial nach außen weisenden Oberflächen der Ratschenelemente 12, 13 angeordnet.
Kühl- und Schmierfluid in der Form von Öl wird durch einen Einlassdurchgang 17 des Gehäuses bei der Verwendung von einer Pumpe zugeführt und verlässt die selbsthemmende Einrichtung 1 durch einen Auslassdurchgang 18 in dem Gehäuse 2, von wo es in ein zugehöriges Getriebegehäuse 20 eintritt. Es sei darauf hingewiesen, dass Öl von dem Einlass die Gehäuseaussparung 2a an einer Stelle radial distal von der Welle 3 betritt und, wie mit dicken dunklen Pfeilen in 1 gezeigt, weiter entlang eines Pfads geht, der durch einen allgemein ringförmigen Raum zwischen der inneren Umfangsoberfläche 10 der Aussparung 2a und den jeweiligen radial äußeren Umfängen des Traglagers 14 und des Ratschenelements 12 vorgesehen ist. Danach wird der Fluss von Öl durch eine Abdichtung 6 durch einen ringförmigen Raum zwischen dem Ratschenelement 12 und der Reibungsscheibe 4 in einer Richtung radial von der Welle 3 nach innen abgelenkt.
Wie am besten in 2 ersichtlich sind umfangsmäßig beabstandete radiale Ausnehmungen 22 auf einer sich radial erstreckenden Reibungsoberfläche 4a der Reibungsscheibe 4 vorgesehen. Während vier Ausnehmungen 22 in 2 angedeutet sind, kann irgendeine zweckdienliche Anzahl von Ausnehmungen in Übereinstimmung mit Anforderungen bereitgestellt werden. Die Ausnehmungen 22 richten Öl über die Oberfläche 4a der Reibungsscheibe 4, wobei das Öl dazu neigt, sich über im Wesentlichen die gesamte Oberfläche 4a während einer Drehung der Scheibe 4 bei der Verwendung zu verteilen.
Wie sich am besten den 2 und 3 entnehmen lässt ist ein Durchloch 23 entsprechend zu jeder der radialen Ausnehmungen 22 vorgesehen. Die Durchlöcher 23 erlauben den Durchgang von Öl zu einer gegenüberliegenden Reibungsoberfläche 4b der Reibungsscheibe 4. Wie in 1 ersichtlich wird das Öl gezwungen radial außerhalb zwischen dem Bremsenelement 3a und der gegenüberliegenden Reibungsscheiben-Oberfläche 4b zu fließen, bevor es entlang eines Pfads weiterfließt, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche 10 der Aussparung 2a und dem äußeren Umfang des Reibungselements 3a definiert wird.
Das Öl wird dann durch eine Abdichtung 7 radikal nach innen über eine Reibungsoberfläche 5a der Reibungsscheibe 5 durch ein weiteres Durchloch 23 in der Scheibe 5 und über eine gegenüberliegende Reibungsoberfläche 5b der Reibungsscheibe 5 abgelenkt, bevor es das Gehäuse durch einen Auslass 18 verlässt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Reibungsscheibe 5 bei einem Richten von Öl über ihre gegenüberliegenden sich radial erstreckenden Reibungsoberflächen 5a, 5b durch radiale Ausnehmungen und Durchlöcher entsprechend zu den Ausnehmungen 22 und den Löchern 23, die in Bezug auf die Reibungsscheibe 4 beschrieben wurden, unterstützt wird.
Während eines Betriebs der selbsthemmenden Einrichtung, die in Übereinstimmung mit bekannten Prinzipien arbeitet, die hier nicht im Einzelnen beschrieben werden, wird eine Reibung zwischen den Reibungsoberflächen 4a, 4b, 5a, 5b der Reibungsscheiben 4 und 5 erzeugt, wenn sie gegen zugehörige Oberflächen der Ratschenelemente 12, 13 oder des Bremselements 3a reiben. Eine Ablenkung durch die Ölabdichtungen 6, 7 des Ölflusses über die kritischen Wärme-erzeugenden Oberflächen der Einrichtung 1 stellt eine relativ kostengünstige und effektive Vorgehensweise bereit, um eine Kühlung und Schmierung der kritischen Oberflächen zu ermöglichen.
Wenn die voranstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebene Einrichtung verwendet wird, wird ersichtlich sein, dass Fluid über gegenüberliegende Oberflächen von jedem der Reibungselemente durch relativ kleine axiale Abstände zwischen den Reibungselementen und jeweiligen nächstliegenden angrenzenden Teilen der Einrichtung getrieben werden kann, was eine effektive Kühlung und Schmierung der Einrichtung erleichtert.

Claims

Selbsthemmende Einrichtung für eine Betätigungsvorrichtung mit einer Schraubenwelle (3), die sich entlang einer Achse erstreckt, und einem Bremsenelement (3a), das zur Drehung mit der Welle befestigt ist und sich lateral von der Achse erstreckt, wobei die selbsthemmende Einrichtung ein Drehratschenelement (12, 13) und ein Drehreibungselement (4, 5), das für eine begrenzte axiale Bewegung innerhalb einer Aussparung (2a) angebracht ist, die durch ein Gehäuse (2) definiert wird, und wenigstens einen Pfad zum Weitergeben von Fluid durch die Aussparung (2a) definiert, umfasst, wobei die selbsthemmende Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner eine sich umfangsmäßig erstreckende Ablenkungseinrichtung (6, 7) umfasst, die zwischen einem äußeren Umfang des Reibungselements und einer nach innen weisenden Umfangsoberfläche (10) des Gehäuses angeordnet ist, wodurch bei der Verwendung Fluid, welches durch die Aussparung (2a) weitergegeben wird, weg von der nach innen weisenden Umfangsoberfläche (10) des Gehäuses und über eine sich lateral erstreckende Oberfläche (4a, 5a) des Reibungselements (4, 5) abgelenkt wird.
Selbsthemmende Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkungseinrichtung eine Abdichtung (6, 7) ist, die an dem Umfang des Reibungselements (4, 5) und dem Gehäuse (2) angreift.
Selbsthemmende Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass sie ferner einen Durchgang (23) für eine Fluidkommunikation zwischen der sich lateral erstreckenden Oberfläche (4a, 5a) des Reibungselements und einer weiteren sich lateral erstreckenden Oberfläche (4b, 5b) des Reibungselements auf einer gegenüberliegenden Seite des Reibungselements einschließt.
Selbsthemmende Einrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang ein Durchloch (23) in dem Reibungselement (4, 5) ist.
Selbsthemmende Einrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zuerst erwähnt sich lateral erstreckende Oberfläche (4a, 5a) des Reibungselements einen sich lateral erstreckenden Kanal (22) zum Kanalisieren von Fluid über die zuerst erwähnte Oberfläche einschließt.
Selbsthemmende Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere sich lateral erstreckende Oberfläche (4b, 5b) des Reibungselements einen jeweiligen weiteren sich lateral erstreckenden Kanal (22) zum Kanalisieren von Fluid über die weitere Oberfläche einschließt.
Selbsthemmende Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zuerst erwähnte Kanal und der weitere Kanal für eine Fluidkommunikation durch den Durchgang (23) untereinander verbunden sind.
Selbsthemmende Einrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsenelement (3a) der Schraubenwelle (3) innerhalb der Aussparung (2a) aufgenommen wird, so dass das Bremsenelement axial angrenzend zu dem Reibungselement (4, 5) angeordnet ist, wodurch eine Verteilung des Fluids, welches über eine der sich lateral erstreckenden Oberflächen des Reibungselements über diese Oberfläche übergeben wird, gefördert wird.
Selbsthemmende Einrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Reibungselement und ein zugehöriges Ratschenelement auf jeder Seite des Bremsenelements angeordnet sind.