專利名稱：多動作線性致動器的制作方法
動作線性致動器
本發(fā)明涉及 一 種伸縮式線性致動器，其用于相對于彼此移動以及相 對于固定元件移動的第一元件和第二元件，這三個元件特別屬于渦輪噴
氣發(fā)動機的推力換向器，例如以No.06.09265提交的未公開的法國專利申 請以及類似的以No.06.05512提交的未公開法國專利申請中所述，所述兩 個申請是以本公司作為申請人提交的，并在此引用。
飛機通過多個滿輪噴氣發(fā)動機推動，每個渦輪噴氣發(fā)動機被安置在 機艙內，該機艙還安置與其操作相關并用于在渦輪噴氣發(fā)動機操作或不 操作時形成多種動作的輔助致動裝置的總成。這些輔助致動裝置包括例 如用于致動推力換向器的機械系統(tǒng)。
機艙通常具有管狀結構，其包括滿輪噴氣發(fā)動機的空氣吸入口上游； 中間區(qū)段，其用來圍繞渦輪噴氣發(fā)動機的風扇；下游區(qū)域，其容納推力 換向裝置并用來圍繞渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室；且機艙通常終止于噴氣 管，其出口位于渦輪噴氣發(fā)動機的下游。
現(xiàn)代的機艙用來容納旁通渦輪噴氣發(fā)動機，該渦輪噴氣發(fā)動機能夠 使用轉動風扇的葉片產生來自于渦輪噴氣發(fā)動機燃燒室的熱空氣流(還 公知為 一 次流)以及冷空氣流(旁通流或二次流)，該冷空氣流圍繞渦4侖 噴氣發(fā)動機的外側流過同樣公知為流動路徑的環(huán)形通道，該環(huán)形通道形 成在渦輪噴氣發(fā)動機的機罩和機搶內壁之間。兩個空氣流經由機/論后部 從渦輪噴氣發(fā)動 一幾噴射。
推力換向器的作用在于，在飛機著陸時，通過使渦輪噴氣發(fā)動機產 生的至少某些推進力的方向轉向前方，從而改善飛機的制動能力。在此 階段，換向器阻擋冷空氣流的流動路徑，并將冷空氣流朝著機艙前部弓I 導，由此產生換向推力從而增加飛機機輪的制動力。用來進行冷空氣流改變方向的裝置根據換向器的類型而不同。但是, 在所有情況下，換向器的結構包括可以在展開位置以及縮回位置之間運 動的運動機罩，在展開位置上，它們在機艙內打開用于偏轉氣流的通道， 并且在縮回位置上，它們關閉這些通道。這些機罩可執(zhí)行偏轉動作，或 者可簡單地致動其它的偏轉裝置。
在格柵式推力換向器的情況下，空氣流通過偏轉葉片的格柵來被轉 向，機罩具有目的在于露出或覆蓋這些葉柵的簡單的滑動功能，運動機 罩沿著縱向軸線的平移運動大致平行于機艙軸線。通過機罩滑動來致動 的互補閉合門(還公知為擋板)通常使得流動路徑在葉柵的下游被關閉， 以優(yōu)化冷空氣流的轉向。
這些擋板通常經由上游端樞轉安裝在滑動機罩上，使其在縮回位置 和展開位置之間樞轉，在縮回位置，它們和運動機罩一起確保才幾搶內壁 的空氣動力連續(xù)性，在展開位置，在推力換向的情況下，它們至少部分 關閉環(huán)形導管，以便朝著通過運動機罩滑動而露出的偏轉葉片的格柵偏 轉氣流。擋板的樞轉通過連桿操縱，連桿一方面附接到擋板上，另一方 面附接到限定環(huán)形導管的內部結構的固定點。
法國申請No.06.09265旨在通過使這些連桿經過流動路徑來克服所 述缺陷。
本專利申請旨在提供一種適當?shù)碾p向致動器，其具有簡單的構造并 滿足操縱擋板結構的需要，而沒有法國申請No.06.09265所述的連桿。
更特別是，運動機罩的致動和擋板的樞轉需要同時進行，但是采用 不同速度。
明顯的解決方法因此在于為每個運動部件提供一 個專用的致動器。 但是這種解決方法很麻煩，并且必然伴有致動裝置的復雜電子或機械同
步問題。
本發(fā)明因此提供了 一種雙向致動器，也就是說該致動器能夠以其本 身的動力來致動兩個運動部件的每個運動部件，并同時只需要 一 個致動 器驅動構件。
6為此，本發(fā)明包括用來相對于固定元件驅動至少兩個運動元件的多 動作線性致動器，其包括形成為桿并經由外螺紋和/或內螺紋相繼嵌套接 合的多個同心的管狀主體，其特征在于，所述主體之一連接到轉動驅動 裝置，而其它主體則一起形成內部和/或外部驅動系，所述主體與選擇性 鎖定裝置相關聯(lián)，并且內部和/或外部驅動系的最末端的主體被永久地阻 止轉動。
因此，通過提供能夠經由相互作用的螺紋將所述轉動運動傳遞到一 個或多個同心主體的單個轉動驅動主體，多種運動主體經由螺紋自動同 步。這些螺紋的相對尺寸可使得主體相互之間的相對平移運動的速度從 相同的轉動驅動速度的起始點開始就相互適應。
有利的是，致動器包括底座，其用來附接到固定元件并用作支承同 心主體的殼體。
作為一個優(yōu)選方案，該致動器包括外部主體、中央主體和內部主體， 所有三個主體形成為桿，該致動器的特征在于，中央主體具有能夠與外 部主體的相應螺紋協(xié)作的外部第一螺紋，以及設計成與內部主體的相應 螺紋協(xié)作的內部第二螺紋，主體之中的一個被阻止平移運動，并且能夠 與適當?shù)霓D動驅動裝置連接，而各自用來與運動元件之一連接的其它兩 個主體則可自由地實現(xiàn)平移運動，但是被阻止轉動，除了這些主體之一 是與可松脫的轉動鎖定裝置相關聯(lián)的中央主體的情況之夕I、。
根據實施例的第 一 可替換形式，中央主體的外部螺紋的螺距比內部 螺紋的螺距長(更粗)。外部主體的平移運動的速度因此將高于內部主體 的平移運動的速度。
根據實施例的第二可替換形式，中央主體的外部螺紋的螺距比內部 螺紋的螺距短(更細)。外部主體的平移運動的速度因此將低于內部主體 的平移運動的速度。
根據第三實施例，外部和內部螺紋具有相同的螺距。此時平移運動 的速度將是相同的。
根據本發(fā)明的第 一 實施例，連接，"轉動驅動裝置的主體是中央主體。
在這種情況下，根據本發(fā)明的致動器最好如上所述地適用于與推力
換向器面板同時地致動閉合擋板(blocking shutter ) 作為優(yōu)選方案，中央主體用來與運動推力換向器機罩相連接，同時 外部主體用來與驅動擋板樞轉的裝置相連接。
4艮顯然，在這兩個運動部件具有不同行程和不同的打開及關閉速度 的情況下，這種結構也能用于相對于彼此以及相對于固定部件同時致動 兩個運動部件。
按照第二實施例，連接到轉動驅動裝置的主體是外部主體。
此實施例使其可以如上所述地調整致動器的結構，并且調整它以克
服與致動可變噴嘴相關的問題，如法國申請No.06.05512描述那樣。
致動可變噴嘴的問題源自的事實為，在推力換向器位于關閉位置時 的飛行的各個階段，此噴嘴必須是可操縱的。
由于可變噴嘴安裝在運動的推力換向器機罩上，它需要能夠與后者 同時驅動，雖然"可變噴嘴"的使機艙的出口截面得以調整的功能可能 失效，并且在推力換向器啟動時不被使用。
因此，通過按照本發(fā)明的由外部主體來驅動致動器，可通過便利的 方式實現(xiàn)這種同步。
更特別是，在運動機罩需要被操縱時，中央主體被阻止轉動。因此 它不才巴轉動運動傳遞給內部主體，內部主體因此將#皮與中央主體相同的 運動所驅動。
在運動機罩位于關閉位置時，通過使用有選擇的鎖定裝置來使得中動。
由此，中央主體使得驅動夕I、部主體的轉動運動被傳遞5 'j被阻止轉動 的內部主體，使之產生相應的平移運動。
作為優(yōu)選，中央主體用來連接運動的推力換向器機罩，而內部主體 則用來連接所述推力換向系統(tǒng)所裝備的運動噴嘴相連。
顯然，同樣的致動器可被用于克服相同技術問題的其它應用。
作為優(yōu)選，可松脫的轉動鎖定裝置采用卡爪系統(tǒng)的形式，所述卡爪
有利的是，卡爪系統(tǒng)具有彈性返回裝置，其可迫使所述卡爪達到與 內部主體的齒相接合的位置。因此，在默認情況下以及在沒有任何特定
8指令的情況下，只有噴嘴部件可以被致動。
作為優(yōu)選，僅當可變噴嘴相對于運動機罩處于設定的位置時，內部 主體才可通過于中央主體所裝備的可松脫鎖定裝置的接合而被平移驅動。
通過以下詳細描述并參考附圖，將會對本發(fā)明有更好的理解。
圖1是按照法國申請No.06.09265的推力換向器的縱向截面的局部示
意圖，該換向器裝備有運動機罩和偏轉擋板；
圖2是根據本發(fā)明的致動器的第一實施例的第一可替換形式在縮回
位置的縱向截面視圖3是圖3所示致動器在展開位置的縱向截面視圖4是根據本發(fā)明的致動器的第一實施例的第二可替換形式在縮回
位置的縱向截面視圖5是圖4所示致動器在展開位置的縱向截面視圖6是位于關閉位置的運動的推力換向器機罩的示意截面圖，其裝
備有位于航行位置并且使用根據本發(fā)明的致動器的第二實施例致動的可
變噴嘴；
圖7是圖6中用于驅動可變噴嘴的系統(tǒng)的視圖； 圖8是圖6中系統(tǒng)的視圖，表示可變噴嘴位于略微縮回(短噴嘴) 的位置；
圖9是圖6中系統(tǒng)的視圖，表示噴嘴返回到航行位置并為運動機罩 的操縱做準備；
圖10表示圖6中系統(tǒng)的視圖，其中運動機罩打開，可變噴嘴的位置
圖)-5表示按照本發(fā)明的致動器的第一實施例，該致動器用于致動裝 閉合擋玲反的4灸向器的運動才幾罩。
圖1是在經過格柵式推力換向器的偏轉葉片的格柵的平面上的縱向
9截面的示意局部視圖，推力換向器裝備有法國申請No.06.09265所描述的 處于推力換向狀態(tài)的閉合擋板。
以公知的方式，圖1所示的推力換向器1與旁通渦輪噴氣發(fā)動機(未 示出)相關，并包括與同心內部結構11 一起確定用于二次流路徑的環(huán)形 流動導管10的外部機搶。
縱向滑動機罩2由兩個半圓柱形部件組成，它們以能夠沿著滑道(未 示出)滑動的方式安裝在機艙上。
安裝有固定偏轉葉片4的格柵的開口形成在推力換向器1的外部機 艙內。在氣體提供直接推力時，此開口被滑動機罩2關閉，并且在推力 換向狀態(tài)下，通過在滑動機罩2的下游方向(參考氣體流動方向)上的 縱向平移運動而露出。
圍繞機罩2的周邊分布的多個換向擋板20各自通過上游端圍繞滑動 機罩2上的鉸接軸線(未示出)被樞轉安裝，使其在縮回位置和展開位 置之間樞轉，在展開位置上，在推力換向狀態(tài)下，它們關閉環(huán)形導管10， 以便朝著安裝有葉柵4的開口偏轉氣流。在每個擋板20的周邊具有密封 件(未示出)，以便將流過環(huán)形導管10的流體與機艙外部的流體隔離。
當渦輪噴氣發(fā)動機在直接推力模式下操作時，滑動機罩2形成機艙2 下游部件的全部或部分，擋板20對妄著在滑動沖幾罩2內縮回，關閉安裝有 葉柵4的開口，擋板20因此確保環(huán)形導管10的外部空氣動力連續(xù)性。
為了使來自渦輪噴氣發(fā)動機的推力換向，滑動機罩2被移到下游位 置，并且擋板20被樞轉到關閉位置，以便朝著葉柵4偏轉二次流或旁通 流，并且形成由葉柵4引導的換向流。
如圖l所示，用于驅動擋板20的滑動件24 (或者驅動定位在滑動件 24的任一側的兩個擋板20)被安裝成使其可運動到側向滑道33中，該 側向滑道引導平移運動并形成在滑動機罩2的結構內。
通過圍繞軸31鉸接到擋板并圍繞橫向軸線26鉸接到滑動件24的驅 動連桿30，驅動滑動件24與擋板20的下游端相連接，使得滑動件24在 其導引滑道33內的平移運動伴隨有連桿30以及擋板20的樞轉。
這里，驅動滑動件形成沿著換向器的縱向軸線定位的 伸縮式"致 動缸22的中間運動部分24 。這種氣動、電動或液壓致動缸22包括聯(lián)接、固定或球頭連接到換向 器1上游的外部機艙的管狀底座23。底座23容納驅動滑動件24以及端 部桿25，兩者相互獨立安裝，并可以在致動缸22的底座23內軸向滑動。
端部桿25的下游端通過橫向驅動軸線27連接到滑動機罩2。
致動缸22以如下方式操作，即滑動機罩2在下游方向上處于其平移 行程的結束階段時，在其導引滑道33內驅動滑動件24平移運動。
因此將理解到按照較早的實施例，運動機罩2和擋板20都能夠以相 同狀態(tài)運動，因此盡管具有不同的速度，但是可以在運行中同時設定。 因此這就需要用于同步伸縮式致動缸22的兩個桿24、 25的另外的機構。
按照本發(fā)明，因此提供一種自同步致動器。這種致動器在圖2-5中描述。
按照本發(fā)明的致動器100包括圓柱形套筒101，該圓柱形套筒101容 納三個形成桿的同心主體，即外部主體102、中央主體103和內部主體 104。
三個主體102、 103、 104的每個主體經由螺紋與相鄰主體4幾械4妄合。
更特別是，外部主體102具有與中央主體103帶有的相應外部螺紋 106接合的內部螺紋105，后者也具有與內部主體104帶有的相應外部螺 紋108接合的內部螺紋107。
此外，中央主體103被阻止平移運動，并被安裝成使其可在容納于 致動器的底座110內的驅動裝置109上轉動。
對于外部主體102和內部主體104來說，它們被阻止轉動，但是能 夠自由平移運動。轉動鎖定可以通過將外部主體102和內部主體103附 接到它們各自用來驅動的運動部件(即運動機罩2和擋板20)來簡單地 實現(xiàn)。為此，內部主體104終止于固定眼孔111，而外部主體I02具有惻 向驅動銷112。
這種致動器的工作方式如下描述。在致動裝置109轉動中央主體103 時，它經由各螺紋105、 106和107、 108將此運動傳遞《^外部主體102 和內部主體104。由于外部主體102和內部主體104-坡阻止轉動，中央主 體103的驅動運動被轉換成平移運動。外部主體102和內部主體104因 此^皮賦予平移運動，其方向取決于驅動裝置轉動方向以及螺紋105、 106和107、 108的旋向。另外，雖然轉動速度是相同的，但是外部主體102 和內部主體104的線性平移速度耳又決于每個螺紋105、 106和107、 108
的螺距。
乂人中央主體103的單次轉動驅動，因此可能變成驅動連接到相應運 動部件的每個主體102、 104的平移運動，這種驅動在可通過螺紋105、 106和107、 108的螺距來容易地被調整的相對速度下同步進行。
才安照圖2和3所示的實施例的第一種可替換形式，外部螺紋105、 106 的螺距比內部螺紋107、 108的螺距短(更細)，因此外部主體將在低于 內部主體的速度下進行其平移運動。
相反，按照圖4和5所示的實施例的第二種可替換形式，外部螺紋 105、 106的螺距比內部螺紋107、 108的螺距長(更粗)，因此外部主體 將在高于內部主體的速度下進行其平移運動。
顯然地，這些參數(shù)通過本領域的普通技術人員調整，以適用于每個 運動部件的起始和結束點。
如上所述，所述的致動器的基本結構可被調整，使得可變噴嘴得以 驅動。這種實施例在圖6-10中描述。
這些附圖示意表示了裝備有噴嘴端部區(qū)段201的推力換向器機罩 200，該噴嘴端部區(qū)段被安裝成使其可相對于運動機罩運動，其方式是形
這種推力換向系統(tǒng)的每個運動部件能按照本發(fā)明的第二實施例使用 單個致動器203平移驅動。
類似于致動器100，致動器203包括外部主體204、中央主體205以
外部主體204與中央主體205才幾如戈4妻合，并且為此具有與中央主體 205的相應外部螺紋208接合的內部螺紋207。
另外，中央主體205具有與內部主體206的相應外部螺紋210接合 的內部螺紋209。
外部主體204被安裝成就轉動運動而言是固定的，但是就平移運動 而言是能夠運動的，并與容納在形成致動器底座的殼體212內的轉動驅 動裝置211連接。
及內部主體206，心的。
12對內部主體206來說，它能夠進行平移運動，但轉動卻被阻止。
這樣，被轉動驅動的外部主體204經由螺紋208和209將其運動傳 遞給中央主體205。
由此，如果中央主體205被阻止轉動，外部主體204的運動將被轉 換成中央主體205的平移運動。內部主體206因此不會接收到運動，并 相對于中央主體205保持靜止，因此它同時以相同速度進行平移運動。
如果中央主體205自由轉動，外部主體204的運動隨后不再轉換成 平移運動，而是轉動運動被傳遞給內部主體206,該內部主體206一皮阻止 轉動并被給予獨立的平移運動。
為了針對是否驅動單獨的內部主體206還是和中央主體205 —起驅 動來提供選擇，后者被裝備有卡爪連接器213形式的選擇性平移鎖定裝 置，該卡爪連接器213被安裝在中央主體205內，并具有能夠與內部主 體206的一端所帶有的相應齒214協(xié)作的缺口 。
這些鎖定裝置與控制裝置215相關，控制裝置215被選擇性地設計， 以便將足夠的壓力施加到卡爪連接器213的卡爪上，使其可被推回而離 開齒214。
在內部主體206被阻止轉動時，卡爪213與主體的齒214的接合使 得中央主體205 ^^阻止轉動。
因此，在希望致動推力換向器時，也就是說經由中央主體205致動 運動機罩時，電磁式的控制裝置215向左縮回，使得卡爪213接合齒214。 然后同時可能變成驅動運動機罩200以及與內部主體206相連接的可變 噴嘴區(qū)段201。
相反，在希望僅僅致動可變噴嘴201時，控制裝置213被致動以便 將連接器的卡爪213從齒214處移開，從而使得中央主體205自由轉動。 噴嘴201的致動在圖7-9中描述。
在鎖定運動機罩200的互補裝置218解鎖之后，運動機罩的致動器 在圖10中描述，
應該注意到的是，在這種特殊情況下，只有中央主體205被阻止轉 動，也就是說在連接器的卡爪213與齒214接合的情況下(它對應于噴 嘴201相對于運動機罩200處于設定的位置的情況)，運動機罩200才能
13被驅動。如果噴嘴201位于縮回位置或展開位置，將首先需要使其回到正常位置，以使得齒214接合卡爪213,并就轉動運動而言鎖定中央主體205。
此外，由于中央主體205用來轉動驅動，它將通過例如安裝在球軸承上的環(huán)件的球裝置220連接到運動機罩200。
雖然參考特定的實施例描述了本發(fā)明，顯然本發(fā)明并不局限于此，
并且本發(fā)明包括落入本發(fā)明范圍內的所述裝置的所有技術等同特征及其組合。
權利要求
1.一種用來相對于固定元件驅動至少兩個運動元件(2、20、200、201)的多動作線性致動器(100、203)，包括多個同心的管狀主體(103、205、102、204、104、206)，所述管狀主體形成為桿并且經由外螺紋和/或內螺紋(105、207、106、208、107、209、108、210)相繼嵌套接合，其特征在于，所述主體之一連接到轉動驅動裝置(109、211)，其它所述主體則一起形成內部和/或外部驅動系，所述主體與選擇性鎖定裝置(213)相關聯(lián)，并且所述內部和/或外部驅動系的最末端的主體被永久地阻止轉動。
2. 如權利要求1所述的線性致動器(100、 203 )，其特征在于，它包 括底座(IIO、 212)，所述底座用來附接到所述固定元件并用作支承所述 同心的主體的殼體。
3. 如權利要求1或2中任一項所述的致動器(100、 203 )，其特征在 于，所述致動器包括三個同心的主體，即中央主體(103、 205 )、外部主 體(102、 204)和內部主體(104、 206 )，所有三個所述主體形成為桿， 所述致動器的特征在于，所述中央主體具有能夠與所述外部主體的相應 螺紋(105、 207 )協(xié)作的外部第一螺紋(106、 208 )以及設計成與所述 內部主體的相應螺紋(108、 210)協(xié)作的內部第二螺紋(107、 209 )，所 述主體之中的一個被阻止平移運動，并且能夠與適當?shù)霓D動驅動裝置(109、 2U)連接，而各自用來與將被驅動的所述運動元件(2、 20、 200、 201)之一連接的其它兩個主體則能自由地實現(xiàn)平移運動，但是被阻止轉 動，除了這些主體之一是與可松脫的所述轉動鎖定裝置(213)相關聯(lián)的 所述中央主體的情況之外。
4. 如權利要求3所述的致動器(100),其特征在于，所述中央主體 (103)的所述外部螺紋(106)的螺距比所述內部螺紋(107)的螺距長 (更粗)。
5. 如權利要求3所述的致動器(100),其特征在于，所述中央主體(103) 的所述外部螺紋(106)的螺距比所述內部螺紋(107)的螺距短 (更細)。
6. 如權利要求3所述的致動器(203 ),其特征在于，所述外部螺紋 (208)和所述內部螺紋(209)具有相同的螺距。
7. 如權利要求3-6中的任一項所述的致動器(100),其特征在于， 連接到所述轉動驅動裝置(109)的所述主體是所述中央主體(103)。
8. 如權利要求7所述的致動器(100)，其特征在于，所述內部主體(104) 用來與運動推力換向器的機罩(2)相連接，而所述外部主體(102) 則用來與驅動擋板(20)以使其樞轉的裝置(30、 31)相連接。
9. 如權利要求3-6中任一項所述的致動器(203 )，其特征在于，連 接到所述轉動驅動裝置(211)的所述主體是所述外部主體(204)。
10. 如權利要求9所述的致動器(203 )，其特征在于，所述中央主體 (205 )用來與運動推力換向器的機罩(200 )相連接，而所述內部主體 (206 )則用來與所述推力換向系統(tǒng)所裝備的運動噴嘴(201)相連接。
11. 如權利要求9或10中任一項所述的致動器(203 )，其特征在于， 所述可松脫的轉動鎖定裝置采用卡爪系統(tǒng)(213)的形式，所述卡爪系統(tǒng) 被固定到所述中央主體(205 )上，并能夠與所述內部主體(206 )所具 有的相應的齒(214)協(xié)作。
12.如權利要求11所述的致動器(203 )，其特征在于，所述卡爪系 統(tǒng)(213)具有彈性返回裝置，所述彈性返回裝置能夠迫使所述卡爪達到 與所述內部主體(206 )的齒(214)相接合的位置。
13.如權利要求10-12中任一項所述的致動器(203 ),其特征在于， 僅當所述可變噴嘴(201)相對于所述運動機罩(200 )處于設定的位置 時，所述內部主體(206 )才能通過與所述中央主體(205 )所裝備的所 述可松脫的鎖定裝置(213)的接合而被平移驅動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來驅動能夠相對于固定元件運動的至少兩個元件的多動作線性致動器(100)，其包括形成為桿并經由外螺紋和/或內螺紋(105、106、107、108)相繼嵌套接合的多個同心的管狀主體(103、102、104)，其特征在于，主體之中的一個與轉動驅動裝置(109)相連接，而其它主體則一起形成內部和/或外部驅動系，所述主體與選擇性鎖定裝置(213)相關聯(lián)，而內部和/或外部驅動系的最末端主體被永久地阻止轉動。
文檔編號F02K1/76GK101680395SQ200880021083
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年6月19日
發(fā)明者居·沃琪爾, 皮埃爾·博迪 申請人:埃爾塞樂公司