本發(fā)明涉及一種設(shè)有鎖定可移動(dòng)元件的裝置的致動(dòng)器。本發(fā)明可例如用于航空領(lǐng)域中，用來(lái)鎖定飛行器上的副翼或襟翼。致動(dòng)器可以是線性的或旋轉(zhuǎn)的。

背景技術(shù)：

致動(dòng)器包括靜止結(jié)構(gòu)和相對(duì)于靜止結(jié)構(gòu)可移動(dòng)的致動(dòng)件。在航空工業(yè)中，總的趨勢(shì)青睞包括旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器，該旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，以使其能夠推動(dòng)或拉動(dòng)與待移動(dòng)的元件形成一體的杠桿。

致動(dòng)器通常包括用于將致動(dòng)件鎖定在位的裝置，以當(dāng)電動(dòng)機(jī)不再通電時(shí)，例如在失效后阻止可移動(dòng)元件的任何意外運(yùn)動(dòng)。

鎖定裝置具有專用于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作模式的用于釋放致動(dòng)件的狀態(tài)以及專用于發(fā)動(dòng)機(jī)失效模式的鎖定狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)鎖定裝置通常包括定子、轉(zhuǎn)子、至少一個(gè)鎖定件以及用于在這兩個(gè)位置之間致動(dòng)鎖定件的工具，轉(zhuǎn)子如此安裝，以便繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，至少一個(gè)鎖定件安裝在定子和轉(zhuǎn)子之間，以便在與轉(zhuǎn)子和定子相互作用的位置和相對(duì)于轉(zhuǎn)子縮回的位置之間可移動(dòng)。

裝置還可如此布置，從而無(wú)論旋轉(zhuǎn)方向如何都能阻止轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。或者，裝置可如此布置，從而阻止轉(zhuǎn)子在僅一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)并使得能夠在相反方向上自由旋轉(zhuǎn)。

后者更眾所周知的類型的裝置是自由輪單元，其鎖定件是通過(guò)彈性復(fù)位件回到相互作用位置的棘爪或輥?zhàn)?。于是轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)方向之一上自由旋轉(zhuǎn)，而鎖定件抵抗轉(zhuǎn)子在另一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高效可靠且同時(shí)具有有限整體尺寸、相對(duì)較低質(zhì)量和相對(duì)較低轉(zhuǎn)子慣性的鎖定裝置。

為此目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種致動(dòng)器，其包括靜止結(jié)構(gòu)和相對(duì)于靜止結(jié)構(gòu)可移動(dòng)的致動(dòng)件，用于將致動(dòng)件鎖定在位的裝置安裝在靜止結(jié)構(gòu)上并具有鎖定狀態(tài)和用于釋放致動(dòng)件的狀態(tài)。鎖定裝置依次包括應(yīng)力限制器和至少一個(gè)鎖定件，至少一個(gè)鎖定件如此布置，從而擱置在致動(dòng)件的表面上，以便通過(guò)對(duì)接抵靠來(lái)抵抗致動(dòng)件在預(yù)定方向上的運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器包括用于將鎖定裝置控制在其釋放狀態(tài)下的構(gòu)件，以及用于使鎖定裝置彈性回到其鎖定狀態(tài)的構(gòu)件。

本發(fā)明因此能夠提供一種受控的鎖定系統(tǒng)致動(dòng)器，該致動(dòng)器與偏心鎖定件和應(yīng)力限制器相關(guān)聯(lián)，使得能夠縮減鎖定件對(duì)接時(shí)施加到致動(dòng)器的部件的應(yīng)力峰值。具有偏心鎖定件能夠具有在致動(dòng)件的任何位置處(并且不和棘爪一樣僅在一個(gè)齒)的鎖定。根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置還提供致動(dòng)器部件的以及連接到致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)鎖定和保護(hù)，這在鎖定裝置時(shí)視為急動(dòng)。當(dāng)棘爪落在棘輪的齒頂部上時(shí)隨棘爪產(chǎn)生的重新綁定問(wèn)題也被消除。

附圖說(shuō)明

在閱讀本發(fā)明的非限制具體實(shí)施例的下列描述之后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯現(xiàn)。

將參照附圖，其中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的致動(dòng)器的示意圖，

-圖2是沿圖1的II-II線截取的致動(dòng)器的局部示意剖視圖，

-圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的局部示意剖視圖，

-圖4是根據(jù)致動(dòng)器的第一實(shí)施例的鎖定裝置的示意圖，

-圖5a是根據(jù)替代實(shí)施例的鎖定裝置的類似于圖3的視圖，

-圖5b是這個(gè)替代實(shí)施例的類似于圖2的視圖，

-圖6、7、8、9是根據(jù)本發(fā)明的第二、第三、第四和第五實(shí)施例的致動(dòng)器的類似于圖4的視圖。

具體實(shí)施方式

在本文中根據(jù)飛行器的移動(dòng)飛行面的致動(dòng)器描述本發(fā)明。該移動(dòng)飛行面例如是方向舵、襟翼、升降副翼、副翼等。

參照?qǐng)D1，這種旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括靜止結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)可動(dòng)構(gòu)件以及發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，該發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于靜止結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。更具體地說(shuō)，這里致動(dòng)器包括框架100，具有輸出軸的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)101安裝在框架100上，該輸出軸經(jīng)由減速齒輪102、螺母和螺紋軸傳動(dòng)系統(tǒng)的螺母驅(qū)動(dòng)。螺母如此安裝，從而自由旋轉(zhuǎn)并相對(duì)于框架100平移靜止。螺紋軸103嚙合在螺母中并具有連接到與方向舵形成一體的杠桿104的一端。

致動(dòng)器還包括旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，以便如果動(dòng)力失去，方向舵因空氣動(dòng)力學(xué)力的作用可回到其中立位置但不能露出?？偟臉?biāo)注為105的鎖定裝置安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)101和減速齒輪102之間。

也參照?qǐng)D2至4，根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置105包括定子1和轉(zhuǎn)子2，定子1連接到靜止結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子2與發(fā)動(dòng)機(jī)101的輸出軸旋轉(zhuǎn)形成一體并且如此安裝，從而繞樞轉(zhuǎn)軸線3樞轉(zhuǎn)。這里，定子1具有繞轉(zhuǎn)子2安裝的環(huán)的形狀，而且定子1和轉(zhuǎn)子2彼此同軸。這里，定子1形成具有與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體101形成一體的一端以及與減速齒輪箱102形成一體的一端的殼體。

鎖定裝置105依次包括總的被稱為4的應(yīng)力限制器，這里是轉(zhuǎn)矩限制器，以及由轉(zhuǎn)矩限制器4支撐的鎖定件5。

轉(zhuǎn)矩限制器4包括安裝在定子1中、與轉(zhuǎn)子2同軸的環(huán)6。轉(zhuǎn)子2如此安裝，從而具有平行于軸線3的某一軸向間隙并且相對(duì)于定子1自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)6具有與定子1的摩擦表面7相對(duì)的摩擦面6.1以及預(yù)加載彈簧8經(jīng)由螺紋環(huán)9按壓在其上的面6.2，螺紋環(huán)9平行于軸線3旋進(jìn)定子1中。應(yīng)當(dāng)理解，螺紋環(huán)9能夠調(diào)節(jié)由將環(huán)6壓靠摩擦表面7的彈簧8提供的應(yīng)力并且由此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，超過(guò)該轉(zhuǎn)矩，環(huán)6可相對(duì)于定子1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

這里，鎖定件5的數(shù)量是四個(gè)，并且繞轉(zhuǎn)子2定位。每個(gè)鎖定件5是安裝在環(huán)6上以繞平行于軸線3的軸線10在第一位置和第二位置之間偏心樞轉(zhuǎn)的卡爪，在第一位置，卡爪與轉(zhuǎn)子2的周向表面2.1分開(kāi)，而在第二位置，卡爪具有承靠表面2.1的表面5.1。彈簧11安裝在每個(gè)鎖定件5和環(huán)6之間以將鎖定件5壓向其第二位置。

表面5.1如此布置，從而當(dāng)鎖定件5在其第二位置時(shí)，轉(zhuǎn)子2沿第一旋轉(zhuǎn)方向R1自由旋轉(zhuǎn)并通過(guò)對(duì)接抵靠轉(zhuǎn)子2來(lái)阻止轉(zhuǎn)子2在第二旋轉(zhuǎn)方向R2上的旋轉(zhuǎn)。為此目的，布置被如此設(shè)計(jì)成，使得從卡爪的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)至接觸點(diǎn)的線和接觸面的法線形成小于兩種材料在彼此上的摩擦角的角度。鎖定件5因此通過(guò)楔形效應(yīng)施加經(jīng)受在第二旋轉(zhuǎn)方向上的輸入轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子2的漸增夾持力并且不斷抵抗其旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)指出，由于這種對(duì)接，在鎖定件5可以相對(duì)容易回到其第二位置之前，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子2沿旋轉(zhuǎn)方向R1的運(yùn)動(dòng)必須松開(kāi)鎖定件5。

因此：

-當(dāng)鎖定件5在其第一位置上時(shí)，鎖定裝置處于轉(zhuǎn)子2釋放狀態(tài)，并且

-當(dāng)鎖定件5在其第二位置上時(shí)，鎖定裝置處于轉(zhuǎn)子2鎖定狀態(tài)。

彈簧11因此形成使鎖定裝置彈性回到其鎖定狀態(tài)的構(gòu)件。

致動(dòng)器包括將鎖定裝置控制在其釋放狀態(tài)下的構(gòu)件。

控制件包括電磁線圈12和電源裝置，該電源裝置未示出但眾所周知，其如此布置，從而通電電磁線圈12可保持離開(kāi)所述轉(zhuǎn)子2表面2.1的鎖定件抵靠復(fù)位件。

在這里更具體描述的實(shí)施例中，控制件包括環(huán)狀鎖13，環(huán)狀鎖13平行于軸線3在保持位置和釋放位置之間可移動(dòng)，在保持位置，鎖13形成阻止鎖定件擱靠表面2.1的止擋件，而在釋放位置，鎖13使鎖定件在復(fù)位件11的作用下自由擱置在轉(zhuǎn)子2的表面2.1上。電磁線圈12如此布置，從而在通電時(shí)將鎖13移動(dòng)到其保持位置，而且電磁線圈12的電源設(shè)置在工作模式下，在該工作模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)也通電。鎖13和鎖定件通過(guò)凸輪表面協(xié)配，凸輪表面如此布置，從而在鎖從鎖定件釋放位置移動(dòng)到鎖定件保持位置，而鎖定件與致動(dòng)件的所述表面接觸時(shí)，鎖引起鎖定件與所述表面分開(kāi)。

應(yīng)當(dāng)理解，如果電磁線圈12未通電，則鎖定件5通過(guò)借助彈簧11將鎖13推向其釋放位置來(lái)移動(dòng)到其第二位置。如果轉(zhuǎn)子2經(jīng)受在旋轉(zhuǎn)方向R2上的轉(zhuǎn)矩，則鎖定件5對(duì)接并抵抗旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子2輸入轉(zhuǎn)矩小于克服環(huán)6的摩擦面6.1抵靠摩擦表面7的摩擦所需的轉(zhuǎn)矩，則轉(zhuǎn)子2被阻止旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子2輸入轉(zhuǎn)矩高于克服環(huán)6在摩擦表面7上的摩擦所需的轉(zhuǎn)矩，則轉(zhuǎn)子2驅(qū)動(dòng)鎖定件5和環(huán)6，環(huán)6的摩擦面6.1會(huì)摩擦摩擦表面7并且使轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)慢下來(lái)。

鎖13的軸向滑動(dòng)布置確保即使在振動(dòng)的情況下也有保持鎖定件5的良好阻力。

在圖5a和5b所示的替代解決方案中，鎖定件5是易于在定子1的斜面50上滾動(dòng)的輥?zhàn)踊蚯?。在有利?shí)施例中，對(duì)于阻止在斜面上方滾動(dòng)時(shí)的任何不對(duì)齊，球比輥?zhàn)觾?yōu)選。

每個(gè)斜面50具有第一端50.1和第二端50.2，第一端50.1設(shè)置有用來(lái)接納相應(yīng)球的凹槽，第二端50.2延伸到離樞轉(zhuǎn)軸線3一定距離，該距離小于第一端50.1和樞轉(zhuǎn)軸線3分開(kāi)的距離。因此，當(dāng)球在凹槽中時(shí)，它們限定直徑大于轉(zhuǎn)子2直徑的輪廓，反之，當(dāng)球在端50.2附近時(shí)，它們限定直徑基本上等于轉(zhuǎn)子2直徑的輪廓。

則應(yīng)當(dāng)理解：

-當(dāng)球在凹槽中時(shí)，由于鎖13的作用，它們使轉(zhuǎn)子2能夠沿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向(圖5a和5b中所示的位置)自由旋轉(zhuǎn)，

-當(dāng)球被擱置于在端50.2附近的斜面50上時(shí)，鎖定件抵抗轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)方向R2上(在該旋轉(zhuǎn)方向上，球往往因其在轉(zhuǎn)子2上的摩擦而回到斜面50的第二端50.2上并且因此它們施加漸增摩擦力到轉(zhuǎn)子2上直至實(shí)現(xiàn)楔緊)的旋轉(zhuǎn)并且使轉(zhuǎn)子2能夠沿旋轉(zhuǎn)方向R1(在該旋轉(zhuǎn)方向上，球往往向斜面50的第一端50.1返回)自由旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)參照?qǐng)D6至9時(shí)，相同元件或類似于上述元件的元件在下面其它實(shí)例的描述中賦予相同附圖標(biāo)記。

根據(jù)圖6所示的第二實(shí)施例，鎖定裝置105除了其沒(méi)有鎖之外，具有與先前所述鎖定裝置105相同的結(jié)構(gòu)。電磁線圈12如此布置，從而直接將鎖定件5曳拉到其第二位置。為此目的，電磁線圈可具有與軸線3同軸延伸到環(huán)6中的線圈的形狀。

根據(jù)圖7所示的第三實(shí)施例，除了鎖定件5與旋轉(zhuǎn)中間支撐件形成一體并且電磁線圈12如此布置，從而將支撐件與鎖定裝置105的轉(zhuǎn)矩限制器4的環(huán)6脫開(kāi)之外，鎖定裝置105具有與先前所述鎖定裝置105相同的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鎖定件5由軸2自由驅(qū)動(dòng)。如果電磁線圈未通電，則支撐件與環(huán)6形成一體使得，如果軸2沿旋轉(zhuǎn)方向R2旋轉(zhuǎn)，則支撐件往往會(huì)驅(qū)動(dòng)環(huán)6，環(huán)6的摩擦面6.1摩擦抵靠摩擦表面7并且抵抗在旋轉(zhuǎn)方向R2上的運(yùn)動(dòng)。

在替代實(shí)施例中，鎖定件5安裝在環(huán)6上，并且電磁線圈如此布置，從而通過(guò)抵抗復(fù)位彈簧8的作用以將環(huán)6保持在與摩擦表面7間隔開(kāi)的位置上。在離開(kāi)位置，轉(zhuǎn)矩限制器因此不抵抗軸2的旋轉(zhuǎn)。然而，這假設(shè)電磁線圈相對(duì)有力，因?yàn)槠浔仨毜挚箯?fù)位彈簧8。

根據(jù)分別在圖8和9中示出的第四和第五實(shí)施例，鎖定裝置105包括如上所述的轉(zhuǎn)矩限制器4和鎖定件5，但鎖定件5安裝在位于定子1和轉(zhuǎn)矩限制器4之間并且不再位于如先前實(shí)施例那樣在轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)矩限制器4之間的支撐件上。鎖定件的支撐5與定子1形成一體，并且鎖定件5如此安裝，從而擱靠在環(huán)6的圓柱形表面上。環(huán)6的摩擦面通過(guò)彈性件壓靠與軸2一起旋轉(zhuǎn)的徑向表面。

如前述，致動(dòng)器包括形成用于控制鎖定裝置的構(gòu)件的電磁線圈。

根據(jù)圖8所示的第四實(shí)施例，電磁線圈12如此布置，從而將環(huán)6的摩擦面保持遠(yuǎn)離軸2的徑向表面。因此，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，軸2自由樞轉(zhuǎn)而沒(méi)有通過(guò)轉(zhuǎn)矩限制器慢下來(lái)。如果電磁線圈未通電，則摩擦面擱靠轉(zhuǎn)子2的徑向表面，這驅(qū)動(dòng)環(huán)6旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，如果轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)方向R1上經(jīng)受轉(zhuǎn)矩，則鎖定件5使環(huán)6能夠自由運(yùn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)方向R2上經(jīng)受轉(zhuǎn)矩，則鎖定件5對(duì)接并抵抗冠部6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及因此轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在圖9的第五實(shí)施例中，電磁線圈12如此布置，從而將鎖定件5直接曳拉到其第二位置。因此，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鎖定件5保持在離冠部6一定距離處，冠部6與轉(zhuǎn)子2一起自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁線圈未通電并且轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)方向R1旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖定件5使環(huán)6能夠自由旋轉(zhuǎn)并且因此使轉(zhuǎn)子2能夠自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁線圈未通電并且轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)方向R2旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖定件5在環(huán)6上對(duì)接，環(huán)6摩擦抵靠轉(zhuǎn)子2并抵抗轉(zhuǎn)子2的樞轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例而是涵蓋在如由權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的任何替代解決方案。

具體地說(shuō)，鎖定裝置可集成在發(fā)動(dòng)機(jī)中或集成在與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的減速單元中，或仍與發(fā)動(dòng)機(jī)分開(kāi)。

轉(zhuǎn)子可具有安裝成繞定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)的形狀。

此外，鎖定件的數(shù)量和類型可與上述的鎖定件的數(shù)量和類型不同。

鎖可作用到支撐件上或轉(zhuǎn)矩限制器上。

鎖定件可繞轉(zhuǎn)子2對(duì)稱布置。

致動(dòng)器可以是線性致動(dòng)器或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。