KR20150035812A - 블로 다운 액추에이터 조립체 - Google Patents

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Abstract

액추에이터 조립체는 액추에이션 부재, 릴리즈 부재 및 가압 가스원을 포함하며, 정상 동작 모드 동안, 액추에이션 부재와 릴리즈 부재는 체결되어 함께 움직이며, 비상 동작 모드 동안, 가압 가스가 릴리즈 부재로부터 액추에이션 부재를 자동으로 분리하여 별도로 움직이게 한다. 본 개시의 또 다른 구성에 따라, 전자기계식 액추에이터는 전자기계식 구동 시스템과, 가스 생성기에 의해 동작하는 통합된 백업 시스템을 포함하며, 백업 시스템이 활성화될 때, 전자기계식 구동 시스템은 분리되며, 상기 액추에이터는 미리 결정된 위치로 움직여서 그 자리에서 기계적으로 잠긴다.

Description

블로 다운 액추에이터 조립체{BLOW DOWN ACTUATOR ASSEMBLY}
본 발명은 액추에이터 메커니즘에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 통합된 비상 백업 시스템을 갖는 액추에이터 조립체에 관한 것이다.
기계식 선형 액추에이터는 회전 움직임을 선형 움직임으로 변환하기 위해 사용한다. 예컨대, 볼 나사가, 나사산이 있는 샤프트와 너트 하우징에 의존하는 선형 액추에이터이다. 너트 하우징은 통상, 나사산이 있는 샤프트에 의해 형성된 나선형 궤도(raceway)와 체결되는 볼 베어링을 포함한다. 샤프트의 회전 움직임은 샤프트를 따라서 너트의 선형 움직임으로 변환된다. 이들 타입의 선형 액추에이터는 종종 예컨대 항공 응용에 사용되어 제어 표면의 움직임을 제어하고, 창문, 문 및/또는 접근 패널을 개폐하며, 착륙 기어의 연장을 제어한다. 선형 액추에이터는 또한, 종종 로봇 제작에서 정밀한 제어를 위해 그리고 차량 동력 조향 시스템에서 전기 모터로부터의 회전 움직임을 조향 랙(steering rack)의 축방향 움직임으로 전환하는데 사용된다.
특히 항공 응용에서, 기계식 선형 구동 시스템의 고장은 재앙적인 수준의 결과를 가져올 수 있다. 모터, 기어 트레인 또는 볼 나사 구동과 같은 구동 시스템의 하나 이상의 구성의 고장은 예컨대 항공기의 착륙 기어가 연장하거나 충분히 잠긴 개방 위치로 연장하는데 실패하게 할 수 있다. 따라서, 기계식 선형 구동 시스템을 오버라이드 및/또는 우회하여 그러한 고장을 해결하는 비상 시스템이 종종 구비된다. 그러나 이들 시스템은 종종 구동 조립체와는 별도의 조립체여서, 조립체를 수용하기 위한 추가 공간과 하드웨어를 필요로 한다.
통합된 비상 시스템을 갖는 액추에이터 조립체, 비상 사태 동안 시스템의 구성을 정상 구동 구성으로부터 자동으로 분리하는 시스템에 대한 필요와 바람이 있다.
본 발명의 실시예는 유리하게도 액추에이션 조립체 및 그 사용 방법을 제공한다. 액추에이터 조립체의 바람직한 실시예는 액추에이션 부재, 릴리즈 부재 및 가압 가스원을 포함하며, 정상 동작 모드 동안, 액추에이션 부재와 릴리즈 부재는 체결되어 함께 움직이며, 비상 동작 모드 동안, 가압 가스는 별도로 움직이도록 액추에이션 부재를 릴리즈 부재로부터 자동으로 분리한다.
본 개시의 다른 구성에 따르면, 전자기계식 액추에이터가 가스 생성기에 의해 동작하는 통합된 백업 시스템과 전자기계식 구동 시스템을 포함하며, 백업 시스템이 활성화될 때, 전자기계식 구동 시스템은 분리되어, 액추에이터는 미리 결정된 위치로 움직여, 그 자리에 기계적으로 잠긴다.
그 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있고, 종래 기술에 관한 본 기여를 더 잘 이해할 수 있기 위해, 본 발명의 특정한 실시예가 개괄적으로 다소 넓게 기술되었다. 물론, 후술될 것이며, 여기 수반되는 청구범위의 요지를 형성할 본 발명의 추가 실시예가 있다.
이러한 점에서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 그 응용에서 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 예시된 구성요소의 배치와 구조의 세부 내용으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은, 기재되었으며 여러 방식으로 실현되고 실행되는 실시예 외의 실시예일 수 있다. 또한, 요약서뿐만 아니라 상세한 설명에서 사용한 문구와 용어는 기재를 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되지 않아야 함을 이해해야 한다.
이처럼, 당업자는, 본 개시의 근거인 개념이 본 발명의 여러 목적을 실행하기 위한 다른 구조의 설계, 방법 및 시스템에 대한 기초로서 쉽게 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 청구범위는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 한, 그러한 등가의 구조를 포함하는 것으로 간주하는 것이 중요하다.
본 명세서에 병합되며 그 일부를 구성하는 수반하는 도면은 본 발명에 부합하는 여러 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은, 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 전방 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 다른 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 도 3의 라인 A-A를 따라 본 블로 다운 액추에이터 조립체의 횡단면도이다.
도 5는, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 조립체의 내부 구성요소를 예시하기 위해 커버 관과 기어 하우징이 제거된 블로 다운 액추에이터 조립체의 전방 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 커버 관과 기어 하우징이 제거되며 구동 아암 조립체가 연장된 사용 위치에 있는 블로 다운 액추에이터 조립체의 전방 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 절개 전방도이다.
도 8은, 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 구성의 확대한 절개도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 특정한 구성에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체에 사용하기 위한 잠금 링 메커니즘을 연속하여 예시한다.
도 12는, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 비상 동작 모드에서의 블로 다운 액추에이터 조립체의 절개 전방도이다.
도 13은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 충분히 연장된 및 기계적으로 잠긴 비상 동작 모드에서의 블로 다운 액추에이터 조립체의 절개 전방도이다.
도 14는, 본 발명의 특정한 실시예에 따른 블로 다운 액추에이터 조립체의 사시도이다.
도 15는, 본 발명의 특정한 구성에 따른 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 절개 전방도이다.
도 16은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 조립체의 내부 구성요소를 예시하도록 커버 관과 기어 하우징을 제거한 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 전방 사시도이다.
도 17은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 커버 관과 기어 하우징은 제거되고 구동 아암 조립체는 연장된 사용 위치에 있는 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 전방 사시도이다.
도 18은, 본 발명의 특정한 실시예에 따른, 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 구성의 확대 절개도이다.
도 19는, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 구성의 전방 절개도이다.
도 20 및 도 21은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 블로 다운 액추에이터 조립체에 사용하기 위한 고정 메커니즘을 연속하여 예시한다.
도 22는, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 비상 동작 모드에서 내부 구성요소를 예시하도록 커버 관이 제거된 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 절개 전방도이다.
도 23은, 본 발명의 특정한 구성에 따른, 비상 동작 모드에서 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체의 내부 구성요소를 예시하도록 커버 관을 제거한 확대 절개 사시도이다.
도 24 내지 도 26은, 본 발명의 특정한 구성에 따른 비상 절차 다음의 재체결 절차를 예시하도록 커버 관을 제거한 도 14에 도시한 블로 다운 액추에이터 조립체를 연속하여 예시한다.
이제, 본 발명은 도면 항목의 도면들을 참조하여 기재할 것이며, 이들 도면에서, 유사한 참조번호는 전체적으로 유사한 부분을 지칭한다.
액추에이터 조립체의 여러 구성은, 결합되고, 부착되며 및/또는 함께 연결되는 구성요소를 기재함으로써 예시할 수 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 용어, "결합된", "부착된" 및/또는 "연결된"은 두 구성요소 사이의 직접 연결을 나타내거나 적절한 경우 매개하는 또는 중간의 구성요소를 통해 서로에 대한 간접적인 연결을 나타내는데 사용한다. 대조적으로, 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 결합되는 것", "직접 부착되는 것" 및/또는 "직접 연결되는 것"으로서 지칭될 때, 매개하는 요소는 존재하지 않는다.
"하부" 또는 "바닥" 및 "상부" 또는 "정상"과 같은 상대적인 용어는 본 명세서에서 도면에 예시한 한 요소의 다른 요소에 대한 관계를 기재하는데 사용될 수 있다. 상대적인 용어는, 도면에 도시한 배향 외에, 전기 충격 조립체의 상이한 배향을 포함하고자 한다. 예를 들어, 도면에 도시한 액추에이터 조립체의 구성이 뒤집힌다면, 다른 요소의 "바닥" 측 상에 있는 것으로 기재한 요소는 이때 다른 요소의 "정상" 측 상에 배향될 것이다. 그러므로 용어, "바닥"은 장치의 특정한 배향에 따라서 "바닥" 및 "정상"의 배향 모두를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4는, 본 발명의 구성에 따른 조립된 블로 다운 액추에이터 조립체(100)의 여러 도면을 예시한다. 액추에이터 조립체(100)는, 기어 하우징(300)에 하우징된 기어 트레인을 통해 구동 조립체(200)에 동작 가능하게 연결된 전기 모터(110)를 포함할 수 있다. 브래킷 또는 임의의 다른 적절한 장착 메커니즘과 같은 장착 디바이스(120)를 기어 하우징(300)의 표면 상에 구비할 수 있어서, 액추에이터 조립체(100)를 항공기의 본체 구조와 같은 안정한 지지 구조에 장착할 수 있다. 구동 조립체(200)는, 예컨대 제어 표면, 문 또는 착륙 기어와 같은 제어된 부재의 액추에이션을 위한 구동 아암 조립체(202)를 포함한다. 구동 아암 조립체(202)의 원단(distal end)은 아이 볼트 로드(eye bolt rod) 또는 임의의 다른 적절한 연결 디바이스와 같은 연결 디바이스(204)가 구비될 수 있어서, 구동 아암 조립체(202)를 제어되는 부재에 연결할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 액추에이터 조립체는 모듈식일 수 있으며, 예컨대 모터(110) 및 구동 조립체(200)와 같은 주요 구성요소 각각은 용이한 유지보수 및/또는 교체를 위해 기어 하우징(300)으로부터 별도로 및 독립적으로 부착 및/또는 분리할 수 있다. 모터 장착판(112) 및/또는 구동 조립체 장착판(206)을 구비할 수 있어서, 모터(110) 및 구동 조립체(200)를 볼트나 나사와 같은 부착 수단을 통해 기어 하우징(300)에 장착할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 액추에이터 조립체의 측면도이다. 도 4는, 도 3의 횡단면 A-A을 따라 취한 액추에이터 조립체(100)의 횡단면도를 제공한다. 모터(110)는, 기어(116 및 118)를 통해 동작 가능하게 연결되어 구동 조립체(200)의 볼 나사(208)를 구동하는 중심 구동 샤프트(114)를 가질 수 있다. 구동 조립체(200)는 커버 관(210)과 단부 캡(212)을 갖는다. 단부 캡(212)은, 구동 아암 조립체(202)가 슬라이드 가능하게 연장하는 중심 구멍(214)을 갖는다. 볼 너트(216)는 볼 나사(208) 상에 위치할 수 있어서, 구동 조립체(200)의 정상 동작 동안, 볼 나사(208)의 회전은 볼 너트(216)가 하우징된 베어링(217)을 통해 볼 나사(208) 상의 나사산에 의해 형성된 궤도를 따라 일주하게 강제한다. 볼 나사(208)의 회전 방향은, 구동 아암 조립체(202)가 구멍(214)을 통해 연장하는지 또는 후퇴하는지를 결정한다.
너트 어댑터(218)가 볼 너트(216)의 원단 상에 구비될 수 있다. 너트 어댑터(218)는 하나 이상의 노치 시트(220)가 형성될 수 있어서, 하나 이상의 릴리즈 레버(224)의 하나 이상의 단부 부분(222)을 자리 잡게 할 수 있다. 릴리즈 레버(224)는 이하에서 더 상세하게 기재될 바와 같이 릴리즈 캡(226) 상에 회전 가능하게 장착할 수 있다.
릴리즈 캡(226)은, 피스톤형 구동 아암 조립체(202)의 주 종방향 본체 구성요소인 액추에이션 관(230)에 고정할 수 있다. 릴리즈 관(234)은 액추에이션 관(230)의 내부에 동심원 형태로 배치될 수 있다. 릴리즈 관(234)과 액추에이션 관(230)을 릴리즈 가능하게 체결하는 잠금 링(236)이 제공된다. 릴리즈 관(234)은 액추에이션 관(230) 내에서 종방향으로 연장하여, 릴리즈 피스톤(238)과 접한다. 릴리즈 피스톤(238)은 가스 생성기(240)를 하우징한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(230)의 원단은, 릴리즈 관(234)과 액추에이션 관(230)이 잠금 링(236)을 통해 잠긴 위치에서 체결될 때, 릴리즈 관(234)과 릴리즈 피스톤(238) 넘어로 연장한다.
시일링 플러그(244)가 구비되어, 액추에이션 관(230)의 원단을 폐쇄한다. 시일링 플러그(244)는 구동 조립체(200)의 정상 동작 동안 릴리즈 피스톤(238)과 접할 수 있다. 팽창 챔버(250)가 릴리즈 피스톤(238)과 시일링 플러그(244) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 릴리즈 피스톤(238) 및/또는 시일링 플러그(244)는 오목한 영역(252)이 형성될 수 있어서 팽창 챔버(250)를 형성할 수 있다. 연결 디바이스(204)가 예컨대 프레스 핏(press fit) 또는 나사산이 있는 연결에 의해서와 같이 시일링 플러그(244)에 장착될 수 있거나, 대안적으로 시일링 플러그(244)와 일체형으로 형성될 수 있다. 복수의 o-링(254) 또는 다른 적절한 시일링 메커니즘이, 팽창 챔버(250)가 충분히 시일링됨을 보장하는데 사용될 수 있다.
본 개시의 다른 구성에 따르면, 커버 관(210)에는 원단을 향한 내표면 상에 잠금 채널(256) 또는 임의의 다른 적절한 덴트 수단이 제공될 수 있다. 이후에 더 상세하게 설명할 바와 같이, 잠금 채널(256)은 액추에이터 조립체(100)의 비상 동작 동안 릴리즈 레버(224)와 체결할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 정상 모드 동안 액추에이터 조립체(100)의 동작을 예시하며, 이 모드에서, 모터(110)는 구동 조립체(200)를 제어하여 구동 아암 조립체(202)를 연장 및/또는 후퇴시킨다. 도 5 및 도 6은, 내부 구성요소의 동작을 이해하는 것을 돕도록 커버 관(210)과 기어 하우징을 제거하고 예시한다.
특히, 도 5는, 구동 아암 조립체(202)가 충분히 후퇴한 위치에 있는 조립체(100)를 예시한다. 제어된 디바이스, 예컨대 착륙 기어의 움직임을 제어하기 위해, 신호가 모터(110)에 전송될 수 있어서, 구동 아암 조립체(202)를 충분히 연장될 수 있고 및/또는 그 사이의 임의의 위치일 수 있는 미리 결정된 위치까지 연장할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 모터(110)는 기어 트레인을 통해 동작하여 볼 나사(208)를 회전시키며, 이것은 이제 볼 너트(216)가 볼 나사(208)의 샤프트를 따라 연장하게 하여, 구동 아암 조립체(202)를 푸쉬하여 연장시킨다.
도 7에 도시한 바와 같이, 정상 동작 모드에서, 잠금 링(236)은 액추에이션 관(230)과 릴리즈 관(234) 모두와 충분히 체결된다. 이처럼, 볼 너트(216), 너트 어댑터(218), 액추에이션 관(230) 및 릴리즈 관(234)은 모두 체결되어 하나의 조립체로서 함께 움직인다. 조립체는 따라서 커버 관(210) 내에서 원하는 위치까지 슬라이드할 수 있다. 구동 아암 조립체가 함께 움직이기 때문에, 릴리즈 레버(224)의 단부 부분(222)은 시트(220)와 커버 관(210) 사이의 폐쇄된 위치에서 자리 잡고 있다.
릴리즈 레버(224)는, 단부 부분(222)을 시트(220)를 향해 강제하는 스프링 부하를 갖는 스프링 부하 힌지(228)에 의해 릴리즈 캡(226)에 장착할 수 있다. 따라서, 정상 동작 동안, 릴리즈 레버(224)의 캐치 단부(223)는 커버 관(210)의 잠금 채널(256)과 체결하지 않을 것이다. 단부 부분(222)이 시트(220)로부터 떨어져서 힌지(228)의 스프링 힘이 캐치 단부(223)를 외부로 회전하게 한다면, 릴리즈 레버(224)의 캐치 단부(223)는 단지 잠금 채널(256)과 체결하도록 릴리즈될 수 있다. 이러한 방식으로, 정상 동작 모드 동안, 구동 아암 조립체(202)는, 액추에이터 조립체(100)가 충분히 개방된 위치에서 릴리즈 레버(224)에 의해 잠기지 않고도 충분히 개방된 위치까지 연장할 수 있다. 구동 아암 조립체(202)는 따라서 원한다면 충분히 개방된 위치로부터 후퇴할 수 있다.
도 7 내지 도 13은 액추에이터 조립체(100)의 비상 동작 모드를 예시하며, 이 모드 동안, 정상 구동 조립체의 구성은 자동으로 분리되어 액추에이션 관(230)의 충분히 연장된 잠긴 위치로의 비상 연장을 허용한다. 예컨대, 비행 도중, 모터, 기어 트레인 및/또는 볼 나사/볼 너트와 같은 액추에이터 조립체(100)의 구성요소의 오작동이 있다면, 착륙 기어는 충분한 연장을 달성하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 이러한 상황에서, 액추에이터 조립체(100)의 비상 동작 모드는 자동으로 개시될 수 있거나, 예컨대 조종사에 의해 수동으로 개시될 수 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 비상 모드가 개시된다면, 신호는 전기적으로 가스 생성기(240)에 전송될 수 있어서, 비상 시퀀스를 개시할 수 있다. 본 개시의 다른 구성에 따르면, 비상 모드는, 압전 스위치나 공이(firing pin)와 같은 활성화 스위치를 갖는 기계식 액추에이션 방법을 포함한 임의의 적절한 수단에 의해 활성화할 수 있다. 본 개시의 다른 구성에 따르면, 볼 나사(208)는 비어 있어서, 와이어가 활성화 신호를 가스 생성기(240)에 전달하게 할 수 있다. 신호는, 예컨대 종래의 에어백 디바이스와 유사하게, 큰 고온 질소 가스 버스트를 발생시키는 반응에서 아지드화 나트륨(sodium azide)(NaN3) 및 질산 칼륨(KNO3)을 혼합하는 가스 생성기(240)에서의 처리를 개시할 수 있다. 질소 가스의 급속한 팽창은 팽창 챔버(250) 내로 릴리즈된다. 본 개시의 다른 구성에서, 가스 생성기(240)는 예컨대, 가압된 유체 공급을 팽창 챔버(250) 내로 급속하게 릴리즈하는 것으로 알려진 화학물질의 임의의 조합을 릴리즈할 수 있다. 본 개시의 또 다른 구성에 따르면, 종래의 연소 기술은, 비상 백업 시스템의 활성화의 활성화 결과로서 팽창 챔버(250)에 필요한 급속한 압력 증가를 생성하는데 사용될 수 있다.
팽창 챔버(250) 내로의 가압 유체의 급속한 릴리즈는 릴리즈 피스톤(238)과 시일링 플러그(244)에 대해 압력을 동시에 발생시킨다. 릴리즈 피스톤(238)은 플랜지 부분(260)이 형성되어 있을 수 있다. 압력이 릴리즈 피스톤(238)에 대해 가해질 때, 플랜지 부분(260)은 릴리즈 관(234)의 원단과 체결하여 릴리즈 관(234)이 너트 어댑터(218)와 잠금 링(236)을 향한 방향으로 슬라이드하도록 강제한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 정상 동작 동안, 공간(235)이 릴리즈 관의 근단과 너트 어댑터(218) 사이에 존재한다. 공간(235)은 릴리즈 관(234)이 비상 동작 동안 후방으로 릴리즈할 자리를 허용한다.
도 8의 절개도에 도시한 바와 같이, 잠금 링(236)에는 돌출부(237)가 형성될 수 있어서, 액추에이션 관(230)과 릴리즈 관(234)의 슬롯과 체결될 수 있다. 도 9 내지 도 11에서 확대하여 연속하여 도시한 바와 같이, 릴리즈 관(234)이 팽창 챔버(250)의 증가하는 압력에 의해 뒤로 강제됨에 따라, 릴리즈 관(234)에 형성된 슬롯(264)으로 인해 잠금 링(236)의 돌출부(237)는 액추에이션 관(230)에 형성된 슬롯(266)을 통해 회전하게 된다. 액추에이션 관의 슬롯(266)은, 잠금 링(236)이 회전하면 잠금 링(236)으로부터 도 11에 도시한 위치로 액추에이션 관(230)의 릴리즈를 허용하도록 형성된다. 스프링(270)이 구비될 수 있어서, 릴리즈 관(234) 상에 장력을 유지할 수 있어 부딪침 및/또는 진동으로 인한 미성숙한 액추에이션을 방지할 수 있다.
릴리즈 관(234)이 형성되어, 비상 활성화 절차 내내 잠금 링(236)과 체결된 상태를 유지한다. 따라서, 액추에이션 관(230)이 도 11에 도시한 위치에 도달하면, 도 12에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(230)은 자유롭게 연장하며, 잠긴 릴리즈 관(234)을 지나 슬라이드하여 팽창 챔버(250)가 가스 생성기(240)로부터의 압력 하에서 팽창하게 한다. 액추에이션 관(230)이 연장함에 따라, 거기에 장착된 릴리즈 캡(226)은 또한 나사 너트(216)와 너트 어댑터(218)로부터 멀리 슬라이드하며, 이들 부품은 릴리즈 관(234)에 의해 제자리에 잠긴 상태를 유지한다. 릴리즈 레버(224)의 단부 부분(222)은 따라서 시트(220)로부터 자유로워지며, 스프링 부하 힌지(228)로부터의 스프링 힘 하에서 내부로 회전할 수 있다. 그러나 커버 관(210)은, 도 13에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(230)이 충분히 연장된 위치에 있을 때까지 릴리즈 레버(224)의 회전을 방지한다. 충분히 연장된 위치에서, 릴리즈 레버(224)의 캐치 단부(223)는 잠금 채널(256) 내로 자유롭게 회전한다. 액추에이션 관(230)은 따라서, 충분히 연장된 위치에서 잠긴 액추에이터 조립체(100)와 커버 관(210) 내로 다시 슬라이드하는 것이 방지될 수 있다.
본 개시의 많은 장점 중에서, 비상 절차의 활성화는 구동 아암 조립체(202)의 스트로크 위치에 상관없이 개시될 수 있다. 이처럼, 정상 동작 동안 고장이 발생한다면, 착륙 기어의 하강과 같은 절차 도중에, 블로 다운 액추에이터 조립체(100)의 비상 활성화가 정상 구동 모드와 관련된 조립체(100)의 그러한 구성들을 자동으로 분리하여, 통합된 비상 백업 시스템과 관련된 조립체(100)의 그러한 구성들을 통해 잠긴 위치 내로 액추에이션 관(230)의 충분한 연장을 허용한다.
본 개시의 또 다른 구성에 따르면, 압력 완화 밸브가 구비될 수 있어서, 특히 정상 구동 시스템이 거의 연장된 위치에 구동 아암 조립체(202)를 가질 때 비상 모드가 활성화될 경우에, 팽창 챔버(250)로부터의 과도한 압력을 경감시킬 수 있다. 그러한 경우, 팽창 챔버(250)는, 구동 아암 조립체(202)가 상당히 후퇴한 위치에 있는 상황 동안만큼 거의 팽창할 필요는 없을 것이다.
본 개시의 또 다른 구성에 따르면, 본 명세서에서 기재한 통합된 비상 백업 액추에이션 시스템은 예컨대 회전식 액추에이터와 같은 비선형 액추에이터 구동 조립체에 적용할 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 구성에 따라 조립된 블로 다운 액추에이터 조립체(1100)를 예시한다. 액추에이터 조립체(1100)는, 기어 하우징(1300)에 하우징된 기어 트레인을 통해 구동 조립체(1200)에 동작 가능하게 연결된 전기 모터(1110)를 포함할 수 있다. 브래킷 또는 임의의 다른 적절한 장착 메커니즘과 같은 장착 디바이스(1120)가 기어 하우징(1300)의 표면 상에 구비될 수 있어서, 액추에이터 조립체(1100)를 항공기의 본체 구조와 같은 안정된 지지 구조에 장착할 수 있다. 구동 조립체(1200)는, 예컨대 제어 표면, 문 또는 착륙 기어와 같은 제어된 부재의 액추에이션을 위해 구동 아암 조립체(1202)를 포함한다. 구동 아암 조립체(1202)의 원단은 아이 볼트 로드나 임의의 다른 적절한 연결 디바이스와 같은 연결 디바이스(1204)가 구비될 수 있어서, 구동 아암 조립체(1202)를 제어된 부재에 연결할 수 있다.
액추에이터 조립체는 모듈식일 수 있으며, 예컨대 모터(1110)와 구동 조립체(1200)와 같은 주요한 구성요소 각각은 용이한 유지보수 및/또는 교체를 위해 별도로 및 독립적으로 기어 하우징(1300)에 부착 및/또는 이로부터 분리될 수 있다. 모터 장착판(1112) 및/또는 구동 조립체 장착판(1206)이 제공될 수 있어서, 모터(1110)와 구동 조립체(1200)를 볼트나 나사와 같은 부착 수단을 통해 기어 하우징(1300)에 장착할 수 있다.
도 15는 액추에이터 조립체(1100)의 횡단면도를 제공한다. 모터(1110)는, 기어(1116 및 1118)를 통해 동작 가능하게 연결되어 구동 조립체(1200)의 볼 나사(1208)를 구동하는 중심 구동 샤프트(1114)를 가질 수 있다. 구동 조립체(1200)는 커버 관(1210)과 단부 캡(1212)을 갖는다. 단부 캡(1212)은, 구동 아암 조립체(1202)가 슬라이드 가능하게 연장하게 하는 중심 구멍(1214)을 갖는다. 팽창 가능한 리테이닝 링 조립체(1213)를 위한 하우징(1211)은 커버 관(1210)의 원단을 향하도록 구성될 수 있다.
볼 너트(1216)가 볼 나사(1208) 상에 위치할 수 있어서, 구동 조립체(1200)의 정상 동작 동안, 볼 나사(1208)의 회전은 볼 너트(1216)가 하우징된 베어링(1217)을 통해 볼 나사(1208) 상의 나사산에 의해 형성된 궤도를 따라 일주하도록 강제한다. 볼 나사(1208)의 회전 방향이, 구동 아암 조립체(1202)가 구멍(1214)을 통해 연장할지 또는 후퇴할지를 결정한다.
너트 어댑터(1218)가 볼 너트(1216)의 원단 상에 구비될 수 있다. 피스톤형 구동 아암 조립체(1202)의 주 종방향 본체 구성요소인 액추에이션 관(1230)이 릴리즈 관(1234) 주위에 동심원 형태로 배치될 수 있다. 릴리즈 관(1234)은 액추에이션 관(1230) 내에서 종방향으로 연장하여 릴리즈 피스톤(1238)과 접한다. 액추에이션 관(1230)의 원단은, 릴리즈 관(1234)과 액추에이션 관(1230)이 고정 메커니즘을 통해 잠긴 위치에서 체결될 때 릴리즈 관(1234)과 릴리즈 피스톤(1238) 넘어로 연장하며, 액추에이션 관(1230)의 근단은 리텐션 홈(1231)으로 구성될 수 있다.
시일링 플러그(1244)가 구비되어 액추에이션 관(1230)의 원단을 폐쇄한다. 시일링 플러그(1244)는 구동 조립체(1200)의 정상 동작 동안 릴리즈 피스톤(1238)과 접할 수 있다. 팽창 챔버(1250)가 릴리즈 피스톤(1238)과 시일링 플러그(1244) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 릴리즈 피스톤(1238) 및/또는 시일링 플러그(1244)에 오목한 영역(1252)이 형성될 수 있어서, 팽창 챔버(1250)를 형성할 수 있다. 연결 디바이스(1204)가 예컨대 프레스 핏에 의해 또는 나사산이 있는 연결을 통해서와 같이 시일링 플러그(1244)에 장착될 수 있거나, 대안적으로는 시일링 플러그(1244)와 일체형으로 형성될 수 있다. 복수의 o-링 또는 다른 적절한 시일링 메커니즘은 팽창 챔버(1250)가 완벽하게 시일링됨을 보장하는데 사용될 수 있다.
도 16 및 도 17은 정상 모드 동안 액추에이터 조립체(1100)의 동작을 예시하며, 이 모드에서, 모터(1110)는 구동 조립체(1200)를 제어하여 구동 아암 조립체(1202)를 연장 및/또는 후퇴시킨다. 도 16 및 도 17에는 내부 구성요소의 동작의 이해를 돕기 위해 커버 관(1210)과 기어 하우징을 제거하여 예시한다.
특히, 도 16은, 구동 아암 조립체(1202)가 충분히 후퇴한 위치에 있는 조립체(1100)를 예시한다. 예컨대 착륙 기어와 같은 제어된 디바이스의 움직임을 제어하기 위해, 신호가 모터(1110)에 전송될 수 있어, 구동 아암 조립체(1202)를 충분히 연장될 수 있거나 및/또는 그 사이의 임의의 위치일 수 있는 미리 결정된 위치까지 연장할 수 있다. 도 17에 도시한 바와 같이, 모터(1110)는 기어 트레인을 통해 동작하여, 볼 나사(1208)를 회전시키며, 이로 인해 이제 볼 너트(1216)는 볼 나사(1208)의 샤프트를 따라 연장하여, 구동 아암 조립체(1202)를 푸쉬하여 연장시킨다.
도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(1230)과 릴리즈 관(1234)은, 너트 어댑터(1218)에 구비된 슬롯(1219)에서 슬라이드하는 리테이닝 핀(1215)에 의해 체결될 수 있다. 정상 동작 모드에서, 리테이닝 핀(1215)은, 액추에이션 관(1230)과 릴리즈 관(1234)이 충분히 체결되어, 볼 너트(1216), 너트 어댑터(1218), 액추에이션 관(1230) 및 릴리즈 관(1234)이 모두 하나의 조립체로서 함께 움직이도록 고정됨을 보장한다. 조립체는 따라서 (도 18 및 도 18에 미도시된) 커버 관(1210) 내에서 원하는 위치까지 슬라이드할 수 있다.
너트 어댑터(1218)에는 경사진 연장부(1221)가 형성될 수 있다. 경사진 연장부(1221)의 기능은 이하에서 더 상세하게 설명할 것이다. 그러나 정상 동작 동안, 경사진 연장부(1221)는 팽창 가능한 리테이닝 링 조립체(1213)가 액추에이션 관(1230) 상의 리텐션 홈(1231)과 체결하는 것을 방지한다.
도 20 내지 도 22는 액추에이터 조립체(1100)의 비상 동작 모드를 예시하며, 이 동작 동안, 정상 구동 조립체의 구성은 자동으로 분리될 수 있어서, 액추에이션 관(1230)의 충분히 연장된 잠긴 위치로의 비상 연장을 허용할 수 있다. 예컨대, 비행 동안 모터, 기어 트레인 및/또는 볼 나사/볼 너트와 같은 액추에이터 조립체(1100)의 구성요소의 오작동이 있다면, 착륙 기어는 충분한 연장을 달성하는 것이 방지될 수 있다. 따라서 이 상황에서, 액추에이터 조립체(1100)의 비상 동작 모드는 자동으로 개시될 수 있거나, 예컨대 조종사에 의해 수동으로 개시될 수 있다. 도 15를 다시 참조하면, 비상 모드가 개시되면, 신호는 전기적으로 전송되어, 가압 가스원은 볼 나사(1208)의 빈 관 부분 내로 액추에이트할 수 있다. 개시의 다른 구성에 따르면, 비상 모드는, 압전 스위치나 공이와 같은 활성화 스위치를 갖는 기계식 액추에이션 방법을 포함한 임의의 적절한 수단에 의해 활성화될 수 있다. 질소와 같은 임의의 적절한 가압 가스는 조립체(1100)에 부착되거나 그 인근에 위치하거나 임의의 외부 위치로부터의 전달을 위해 콘딧에 의해 연결되는 가스 생성기(미도시)와 같은 가압 가스원으로부터 제공될 수 있다. 압력 콘딧의 부착을 위한 여러 타입의 압력 연결 피팅은, 가압 가스원에 신속히 부착 또는 분리하게 하도록 조립체에 구성할 수 있다. 가압 가스는 볼 나사(1208)의 빈 관 부분의 근단에 전달될 수 있으며, 팽창 챔버(1250) 내로 강제될 수 있다.
가압 유체의 팽창 챔버(1250) 내로의 급속한 릴리즈는 릴리즈 피스톤(1238)과 시일링 플러그(1244)에 대한 압력을 동시에 발생시킨다. 도 14에 도시한 바와 같이, 릴리즈 피스톤(1238)에는 플랜지 부분(1260)이 형성될 수 있다. 압력이 릴리즈 피스톤(1238)에 대해 가해질 때, 플랜지 부분(2160)은 릴리즈 관(1234)의 원단과 체결되어 릴리즈 관(1234)을 너트 어댑터(1218)와 리테이닝 핀(1215)을 향한 방향으로 슬라이드하도록 강제한다. 도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 릴리즈 관(1234)이 팽창 챔버(1250)의 증가 압력에 의해 후방 방향으로 강제됨에 따라, 리테이닝 핀(1215)은 너트 어댑터(1218) 상의 슬롯에서 슬라이드하여, 릴리즈 관(1234)이, 액추에이션 관(1230)이 자유롭게 릴리즈 관(1234)과 너트 어댑터(1218)로부터 풀리는 위치로 회전하도록 강제한다. 디텐트, 홈, 스프링 핀 및/또는 릴리즈 관(1234)으로부터 액추에이션 관(1230)의 풀림을 허용하기 위한 임의의 적절한 수단을 사용할 수 있다. 그에 따라, 도 22에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(1230)이 릴리즈 관(1234)과 너트 어댑터(1218)로부터 풀림에 따라, 액추에이션 관(1230)은, 팽창 챔버(1250)의 팽창을 증가시키는 압력으로 인해 자유롭게 연장한다. 스프링(1270)(도 20 및 도 21 참조)이 구비되어, 릴리즈 관(1234) 상의 장력을 유지하여 부딪침 및/또는 진동으로 인한 미성숙한 액추에이션을 방지할 수 있다.
릴리즈 관(1234)은, 비상 활성 절차 내내 리테이닝 핀(1215)을 통해 너트 어댑터(1218) 및 나사 너트(1216)와 체결된 상태를 유지하도록 형성된다. 액추에이션 관(1230)은, 도 23에 도시한 바와 같이, 액추에이션 관(1230) 상의 리텐션 홈(1231)이 하우징(1211)에 들어갈 때까지 연장하며, 팽창 가능한 리테이닝 링 조립체(1213)는 바이어싱 수단에 의해 리텐션 홈(1231) 내로 압착되어 액추에이션 관(1230)을 충분히 연장된 위치로 잠그도록 강제된다. 팽창 가능한 리테이닝 링 조립체(1213)는, 예컨대 액추에이션 관(1230)을 향해 바이어싱 위치 내로 스프링 액추에이트되는 네 개의 1/4 원형 링 피스가 되도록 구성될 수 있다. 정상 동작 동안, 팽창 가능한 리테이닝 링 조립체(1213) 또는 그 구성요소는 액추에이션 관(1230)의 외벽에 의한 압착이 방지된다. 도 26에 예시한 바와 같이, 예컨대, 너트 어댑터(1218) 상의 경사진 연장부(1221)가 액추에이션 관(1230)의 자유단 둘레 상의 미리 결정된 위치에 구성된 홈(1229)과 정렬되도록 형성된다. 정상 동작 동안(다시 도 17을 참조), 경사진 연장부(1221)가 홈(1229)에 자리 잡고 리텐션 홈(1231)을 가로질러 연장한다. 이처럼, 액추에이션 관(1230), 릴리즈 관(1234) 및 너트 어댑터(1218)가 하우징(1211)을 향해 슬라이드할 때, 경사진 연장부(1221)는 리테이닝 링 조립체(1213)가 리텐션 홈(1231) 내로 압착하는 것을 방지한다. 따라서, 정상 동작 동안, 경사진 연장부(1221)는 액추에이션 관(1230)의 적절한 후퇴를 허용한다.
그러나 도 24 내지 도 26에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 구성에 따라, 너트 어댑터(1218) 상의 경사진 연장부(1221)는, 비상 상황이 해결되면, 또한 체결된 리텐션 링(1213)을 풀어서 액추에이터 조립체(1100)의 리셋을 허용하도록 또한 구성된다. 액추에이터 조립체(1100) 내부의 가스 생성기의 부재와 함께, 블로 다운 액추에이터 조립체(1100)는 따라서 그 다음 비상 동작을 위해 리셋하도록 완전한 해체 및 재조립을 필요로 하지 않는다.
도 24 내지 도 26에 도시한 바와 같이, 액추에이터 조립체(1100)를 리셋하기 위해, 볼 나사(1208)가 볼 너트(1216), 너트 어댑터(1218) 및 릴리즈 관(1234)을 유닛으로서, 리텐션 홈(1231) 내로 바이어싱된 리텐션 링(1213)에 의해 연장된 위치에서 잠긴 액추에이션 관(1230)을 향해 움직이도록 액추에이트될 수 있다. 경사진 연장부(1221)는 하우징(1211)을 향해 그리고 홈(1229) 내로 슬라이드한다(도 25 참조). 볼 나사(1208)를 계속하여 회전시키면, 경사진 연장부(1221)는 팽창 링 조립체(1213) 아래에서 푸쉬하여 이러한 조립체를 팽창시키도록 강제하여, 링 조립체(1213)를 링 홈(1231)으로부터 푼다. 릴리즈 관(1234)은 액추에이션 관(1230)과 다시 체결하여, 전체 아암 조립체, 이제 조립체는 리셋되고 하우징(1210) 내로 후퇴할 수 있어서 정상 조건 하에서 동작할 수 있다. 이 절차는, 압력원을 대체하거나, 후속한 비상 상황 동안 조립체(1100)에 가압 가스를 공급하도록 구성하는 한 필요한 만큼 반복할 수 있다.
본 개시의 많은 장점 중, 비상 절차의 활성화는 구동 아암 조립체(1202)의 스트로크 위치에 상관없이 개시할 수 있다. 이처럼, 정상 동작 동안 고장이 발생한다면, 착륙 기어의 하강과 같은 절차의 도중에, 블로 다운 액추에이터 조립체(1100)의 비상 활성화는 정상 구동 모드와 관련된 조립체(1100)의 이들 구성을 자동으로 분리하여, 통합된 비상 백업 시스템과 관련된 조립체(1100)의 이들 구성을 통해 액추에이션 관(1230)의 잠긴 위치로의 충분한 연장을 허용한다.
본 개시의 다른 구성에 따르면, 압력 완화 밸브를 구비할 수 있어서, 특히 정상 구동 시스템이 거의 연장된 위치의 구동 아암 조립체(1202)를 가질 때 비상 모드가 활성화되는 경우에, 팽창 챔버(1250)로부터의 과도한 압력을 완화할 수 있다. 그러한 경우에, 팽창 챔버(1250)는, 구동 아암 조립체(1202)가 실질적으로 후퇴한 위치에 있는 상황 동안만큼 거의 팽창할 필요는 없을 것이다.
본 발명의 많은 특성과 장점은 상세한 설명으로부터 명백하며, 따라서 수반하는 청구범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위 내에 있는 본 발명의 그러한 모든 특성과 장점을 커버하고자 한다. 또한, 수많은 변경과 변형이 당업자에게 쉽게 발생할 것이므로, 예시하고 기재한 그러한 구조 및 동작으로 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 적절한 모든 변경 및 그 등가물을 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 생각할 수 있다.

Claims (20)

  1. 액추에이터 조립체로서,
    액추에이션 부재;
    릴리즈 부재; 및
    가압 가스원을 포함하며,
    정상 동작 모드 동안, 상기 액추에이션 부재와 상기 릴리즈 부재는 체결되어 함께 움직이며;
    비상 동작 모드 동안, 가압 가스가 상기 릴리즈 부재로부터 상기 액추에이션 부재를 자동으로 분리하여 별도로 움직이게 하는, 액추에이터 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서, 그 둘레 상에 궤도(raceway)가 구성된 볼 나사와, 상기 궤도를 타는(ride on) 베어링을 하우징(housing)하는 볼 너트를 더 포함하며, 상기 볼 너트는 상기 정상 동작 모드 동안 상기 액추에이션 부재에 결합되어 있어서, 상기 볼 나사의 회전 방향이 상기 액추에이션 부재가 하우징으로부터 연장 또는 후퇴할지를 결정하는, 액추에이터 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서, 고정 메커니즘을 더 포함하며, 상기 고정 메커니즘은 상기 정상 동작 모드 동안 상기 액추에이션 부재를 상기 릴리즈 부재에 릴리즈 가능하게 잠그는, 액추에이터 조립체.
  4. 청구항 3에 있어서, 단부 캡과 시일 플러그를 갖는 커버 관을 더 포함하는 액추에이터 조립체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 시일 플러그와의 사이에 팽창 챔버를 형성하는 릴리즈 피스톤을 더 포함하는 액추에이터 조립체.
  6. 청구항 5에 있어서, 가압 가스가 상기 팽창 챔버 내에 릴리즈될 때, 상기 릴리즈 부재는 상기 고정 메커니즘을 잠금 해제하도록 구동되어, 상기 액추에이션 부재를 릴리즈하여 상기 릴리즈 부재를 지나쳐 제한 없이 움직이게 하는, 액추에이터 조립체.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 가압 가스원은 상기 액추에이터 조립체 내부에 하우징된 가스 생성기인, 액추에이터 조립체.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 커버 관의 원단을 향해 하우징된 팽창 가능한 리텐션(retention) 링을 더 포함하며, 상기 액추에이션 부재는 원주 방향의 리텐션 홈(circumferential retention groove)을 포함하며, 상기 팽창 가능한 리텐션 링은, 상기 액추에이션 부재가 상기 커버 관의 단부 캡으로부터 미리 결정된 거리를 연장할 때, 바이어싱되어 상기 리텐션 홈 내로 압착되는, 액추에이터 조립체.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 팽창 가능한 리텐션 링은 적어도 두 개의 아치형 섹션을 포함하는, 액추에이터 조립체.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 릴리즈 부재와 상기 볼 너트에 결합된 너트 어댑터를 더 포함하며, 상기 너트 어댑터는, 상기 릴리즈 부재가 상기 액추에이션 부재에 고정될 때 상기 팽창 가능한 리텐션 링을 팽창시키기 위한 릴리즈 메커니즘으로 구성되는, 액추에이터 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 릴리즈 메커니즘은 상기 너트 어댑터 상에 구성된 경사진 연장부인, 액추에이터 조립체.
  12. 청구항 5에 있어서, 상기 볼 나사는 비어 있으며, 가압 가스가 상기 비상 동작 모드 동안 상기 볼 나사를 통해 상기 팽창 챔버까지 전달되는, 액추에이터 조립체.
  13. 청구항 2에 있어서, 상기 정상 동작 모드 동안 상기 액추에이션 부재를 연장 및 후퇴시키도록 상기 볼 나사를 구동하기 위해 모터와 기어 트레인을 더 포함하는 액추에이터 조립체.
  14. 전자기계식 액추에이터로서,
    전자기계식 구동 시스템; 및
    가압 가스에 의해 동작하는 통합된 백업 시스템을 포함하며,
    상기 백업 시스템이 활성화될 때, 상기 전자기계식 구동 시스템은 분리되며, 상기 액추에이터는 미리 결정된 위치로 움직여 그 자리에서 기계적으로 잠기는, 전자기계식 액추에이터.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 전자기계식 구동 시스템은, 그 둘레 상에 궤도가 구성된 볼 나사와 상기 궤도를 타는 베어링을 하우징하는 볼 너트를 포함하며, 상기 볼 너트는 정상 동작 모드 동안 결합되어 액추에이션 부재를 구동하는, 전자기계식 액추에이터.
  16. 청구항 14에 있어서, 가압 가스는 가압 질소인, 전자기계식 액추에이터.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 구동 시스템은, 가압 가스를 수용하기 위한 팽창 챔버를 형성하는 릴리즈 피스톤을 포함하는, 전자기계식 액추에이터.
  18. 청구항 14에 있어서, 상기 구동 시스템이 분리될 때, 상기 액추에이터를 기계적으로 잠그기 위한 잠금 조립체를 더 포함하며, 상기 잠금 조립체는, 상기 구동 시스템의 구동 아암 상의 링 홈과 체결되도록 바이어싱되는 팽창 가능한 리텐션 링을 포함하는, 전자기계식 액추에이터.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 팽창 가능한 리텐션 링은 적어도 두 개의 아치형 섹션을 포함하는, 전자기계식 액추에이터.
  20. 청구항 14에 기재된 액추에이터를 포함하는 항공기용 착륙 기어 유닛.
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