增強潤滑的斜置滾子離合器組件以及包括該組件的致動器的製作方法
2023-07-18 21:22:41 2
專利名稱：增強潤滑的斜置滾子離合器組件以及包括該組件的致動器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及飛行器的操縱面致動，特別地涉及一種用於控制操縱面致動器的操作和運動的滾子離合器組件以及包括該組件的致動器。
背景技術：
飛行器的可操縱性在很大程度上取決於位於機翼後緣上的鉸接部或襟翼的運動。 通過選擇性地伸出和縮回所述襟翼，可以影響機翼的空氣動力學流動狀態以便於增加或減小由機翼產生的升力。例如，在飛行器起飛和著陸階段，調整飛行器襟翼的位置以優化機翼的升力和阻力特性。可以意識到的是襟翼的可靠操作對飛行器而言是至關重要的。
發明內容
提供了一種用於致動器中的滾子離合器組件，其包括滾子保持架和至少一個滾子。潤滑介質至少部分地圍繞滾子保持架和滾子。滾子保持架包括至少一個刮片，刮片配置成使潤滑介質朝向其靠近滾子的作用位置移動。還提供了一種用於控制飛行器操縱面的運動的飛行器致動器，其包括以可操作的方式連接到操縱面的滾珠絲槓和滾珠螺母。單向滾子離合器以可操作的方式連接到滾珠螺母並基本阻止滾珠螺母響應於施加在滾珠絲槓上的壓縮力而沿第一方向轉動。根據本發明的滾子離合器組件位於滾珠螺母與單向滾子離合器之間。
這裡提供的附示了本發明的一種優選結構，其中清楚地披露了上面的優點和特徵以及從圖示出的實施方式的如下描述中將容易理解的其它優點和特徵。在這些圖中圖1是安裝在傳統飛行器機翼上的根據本發明的襟翼致動器的等距視圖；圖2是本發明的襟翼致動器的等距視圖；圖3是沿著圖2的線3-3的本發明的襟翼致動器的剖視圖；圖4是沿著圖3的線4-4的本發明的襟翼致動器的剖視圖；圖5是沿著圖2的線5-5的本發明的襟翼致動器的剖視圖；圖6是襟翼致動器的放大剖視圖，包括根據本發明的一個實施方式的滾子離合器組件；圖7是根據本發明的一個實施方式的滾子保持架的側視圖8是圖7的滾子保持架的剖視圖。
具體實施例方式參照圖1-2，根據本發明的襟翼致動器總體上由附圖標記10表示。如傳統的那樣， 飛行器包括從機身(未示出)橫向伸出的機翼12。機翼12包括前端和後端14。襟翼18 的後端14包括形成在其中以用於容納襟翼18的襟翼容納槽16。機翼12後端14上的襟翼容納槽16分別由基本平行的第一側部20和第二側部22限定。對應側部20和22的各自的後端20a和2 與機翼12的後緣14相交。相應第一側部20和第二側部22的各自的前端20b和22b與機翼12的框架構件M相交。框架構件M從飛行器的機身橫向伸出並以可操作的方式連接到機身。襟翼18包括樞轉地連接到機翼12側部20上的第一側部沈和樞轉地連接到機翼 12側部22上的第二側部28。如傳統的那樣，襟翼18可以繞靠近且平行於襟翼18前緣30 的縱向軸線樞轉，並且可以在伸出和縮回位置之間運動。襟翼致動器10在靠近襟翼的前緣 30處將襟翼18與機翼12的框架構件M相互連接以便於控制襟翼18的運動。襟翼致動器10包括以任何合適的方式(比如螺釘等)剛性連接到殼體124的無電刷直流電機32。電機32電耦聯到控制器，以接收電功率並將電功率轉換成機械功率。電機32包括可根據從所述控制器接收到的指令沿第一和第二方向旋轉的驅動軸(未示出)。 意圖通過正齒輪組件36將電機32產生的機械功率傳送給滾珠絲槓98，理由如下所述。需要指出的是，在附圖中，襟翼致動器10如此地定向使得電機32遠離飛行器機身地伸出。 可以意識到的是在不脫離本發明的範圍的前提下可以將襟翼致動器10定向成朝向飛行器的機身伸出。參照圖4，正齒輪組件36包括安裝在沿縱向軸線延伸的離合器軸44上的離合器齒輪40。離合器軸44包括由軸承罩46可旋轉地支承的第一端4 和由軸承罩48支承的相對的第二端44b。離合器軸44還包括從與第一端4 相鄰的位置處沿徑向伸出的離合器盤 50。第一組滾子軸承52被限制在離合器盤50和離合器齒輪40的第一側部之間。第二組滾子軸承M被限制在離合器齒輪40的第二側部和繞離合器軸44延伸的止推板56的第一側部之間。貝氏(belleville)彈簧58被限制在止推板56的第二側部和擰到離合器軸44 上的調節螺母60之間。小齒輪62從離合器軸44上靠近它第二端44b的地方沿徑向伸出。在組裝時，貝氏彈簧58用於分別壓緊止推板56、第一和第二滾子軸承52和54，並將離合器齒輪40壓到離合器盤50上，以便在正常工作位置下將離合器齒輪40的旋轉(或者更精確地說，功率)傳遞到離合器軸44。在操作中，電機32的驅動軸的外表面與離合器齒輪40嚙合，並沿用戶要求的方向驅動離合器齒輪。如果離合器齒輪40上產生的扭矩低於一預定的閾值，那麼離合器齒輪40的旋轉就傳遞到離合器軸44。如果離合器齒輪40上的扭矩達到預定閾值(例如，如果襟翼致動器10的下遊部件被鎖定在適當的位置)，那麼離合器齒輪40就在離合器軸44上滑動，使得離合器齒輪40的旋轉不會傳遞到離合器軸44。 通過調節螺母60改變貝氏彈簧58在止推板56上產生的彈簧力，可以調節扭矩閾值。小齒輪62與正齒輪64嚙合並驅動該正齒輪。正齒輪64的內徑花鍵連接到錐齒輪軸66的外徑上。錐齒輪軸66分別由第一和第二軸承罩70和72可旋轉地支承。墊圈74 和螺母76組合安裝在錐齒輪軸66的第一端78上，以分別保持第一和第二軸承罩70和72
4以及位於其上的正齒輪64。錐齒輪軸66的第二端80包括從其伸出的增大的小錐齒輪82。 小錐齒輪82與錐齒輪86的齒84嚙合，以將小錐齒輪82的旋轉傳遞到錐齒輪86。參照圖3，錐齒輪86具有帶花鍵的內表面88，該內表面與滾珠螺母92的外表面90 接合。沿滾珠螺母90的內徑延伸的螺紋94與沿滾珠絲槓98的外表面延伸的螺紋96嚙合， 理由如下所述。滾珠絲槓98還包括中心通道98a，該中心通道98a適於接收穿過其中的內杆99。意圖在滾珠絲槓98斷裂的情況下通過內杆99保持滾珠絲槓98的完整性。內杆99、 因而滾珠絲槓98沿縱向軸線延伸，並且內杆99包括位於其第一端102的增大的頭部100。 加強孔104延伸穿過滾珠絲槓98的頭部100。如圖1清楚所示，滾珠絲槓98的頭部100在靠近機翼前緣30處通過孔104與機翼18互連。內杆99的第二端105包括固定在其上的密封件107和螺母109的組合，以將滾珠絲槓98保持在內杆99上，並防止不希望的材料進入中心通道98a。為了防止滾珠絲槓98在作用於襟翼18表面上的壓縮載荷的壓力下沿軸向(在圖 3中從右向左)運動、由此防止襟翼18在飛機工作過程中運動，設有止回組件106。止回組件106包括後止推板108，並定位成抵靠從滾珠螺母92沿徑向伸出的肩部110。斜輥112 位於後止推板108和前止推板114之間。前止推板114大體呈管狀，並包括一圍繞滾珠螺母92外周面的內徑和一從該前止推板的第一端沿徑向伸出的板狀元件116。止推墊圈118 和止推軸承120位於殼體124的支承表面122和止推板114的板狀元件116之間。單向滾子離合器1 位於止推板114的外表面1 和殼體124的內表面130之間。滾子離合器126僅允許推力板114沿一個方向轉動，例如沿順時針方向轉動。因而，在滾珠絲槓受壓縮載荷的情況下，止推板108與斜輥112接合，並迫壓斜輥抵靠止推軸承120。由於滾珠螺母凸緣110、止推板108、斜輥112和止推板114之間產生摩擦，因此滾子離合器126防止滾珠絲槓98沿順時針方向進一步旋轉。圖5中，殼體124分別通過主萬向接頭134和次萬向接頭136互連到機翼12的框架構件對上。如圖3清楚所示，殼體IM包括通過多個貫穿螺栓129(圖2)連接到它上面的主部125和次部127。殼體IM包括從殼體124的主部125的前端12 分別伸出的、隔開的主萬向接頭上部安裝片138和140。主萬向接頭上部安裝片138和140通常分別為U 形，分別包括相應的通孔142和144。隔開的主萬向接頭下部安裝片146和148分別從殼體124的主部125的前端12 伸出。主萬向接頭下部安裝片146和184通常為U形，並且分別包括相應的通孔150和152。分別穿過主萬向接頭上部安裝片138和140的孔142和 144與分別穿過相應的主萬向接頭下部安裝片146和148的孔150和152沿軸向對齊，理由如下所述。殼體IM還包括從殼體124的次部127的前端127a分別伸出的、隔開的次萬向接頭上部安裝片巧4和156。次萬向接頭上部安裝片巧4和156通常為U形，並且分別包括相應的通孔158和160。隔開的次萬向接頭下部安裝片162和164分別從殼體124的次部 127的前端127a伸出。次萬向接頭下部安裝片162和164通常為U形，並且分別包括相應的通孔166和168。分別穿過次萬向接頭上部安裝片巧4和156的孔158和160與分別穿過次萬向接頭下部安裝片162和164的孔166和168沿軸向相互對齊，並且與孔142、144、 150和152對齊。回到圖5，主萬向接頭134具有大體為四方形的構型，並且由分別具有通孔176和178的上壁170和下壁172限定。主萬向接頭134還由分別具有相應通孔(未示出)的第一側壁177和第二側壁179限定，理由如下。次萬向接頭136也具有類似四方形的構型，並分別包括上壁180、下壁182。次萬向接頭136的上、下壁180和182分別包括相應的通孔184和186。另外，次萬向接頭136 還由分別具有相應通孔(未示出)的第一和第二側壁188和190限定。為了將殼體IM安裝到機翼12上，位於上方的萬向接頭134被定位成使得主萬向接頭134的上壁170接納在主萬向接頭上部安裝片138和140之間，並且使得主萬向接頭 134的下壁172接納在主萬向接頭下部安裝片146和148之間。另外，穿過主萬向接頭134 上壁170的孔176與分別穿過主萬向接頭上部安裝片138和140的孔142和144軸向對齊， 並且，穿過主萬向接頭134下壁172的孔178與分別穿過主萬向接頭安裝片146和148的孔150和152軸向對齊。次萬向接頭136定位成使得次萬向接頭136的上壁180接納在次萬向接頭上部安裝片IM和156之間，並使得次萬向接頭136的下壁182接納在次萬向接頭下部安裝片 146和148之間。穿過次萬向接頭136上壁180的孔184與分別穿過次萬向接頭上部安裝片IM和156的孔158和160軸向對齊，而穿過次萬向接頭136下壁182的孔186與分別穿過次萬向接頭下部安裝片162和164的孔166和168軸向對齊。一旦主萬向接頭134和次萬向接頭136分別如上所述地定位，上部銷190就插入主萬向接頭上部安裝片138中的孔142、穿過主萬向接頭134上壁170的孔176、穿過主萬向接頭上部安裝片140的孔144、穿過次萬向接頭上部安裝片154的孔158、穿過次萬向接頭136上壁180的孔184、和穿過次萬向接頭上部安裝片156的孔160。另外，銷192插入主萬向接頭下部安裝片146中的孔150、穿過主萬向接頭134下壁172的孔178、穿過主萬向接頭下部安裝片148的孔152、穿過次萬向接頭下部安裝片162的孔166、穿過次萬向接頭136下壁182的孔186、和穿過次萬向接頭下部安裝片164的孔168。之後，主萬向接頭 134定位在從機翼12的框架構件M向後方伸出的安裝支架194內。結合有安裝銷的球面軸承安置在主萬向接頭134側壁177中的孔內以及次萬向接頭136側壁188中的孔內，以將襟翼致動器10剛性連接到安裝支架194上。與之相似，結合有安裝銷的球面軸承安置在主萬向接頭134側壁179中的孔內以及次萬向接頭136側壁190中的孔內，以將襟翼致動器10剛性連接到支架194上。在操作中，控制器根據飛行員的操縱致動電機32，以使得驅動軸沿用戶要求的方向旋轉。正齒輪組件36將驅動軸的旋轉傳遞給錐齒輪86，錐齒輪又使滾珠螺母92繞內杆 99的縱向軸線旋轉。滾珠螺母92的旋轉傳遞給滾珠絲槓98，滾珠絲槓又沿內杆99的縱向軸線線性運動。舉例來說，滾珠螺母92沿順時針方向的旋轉使滾珠絲槓98沿第一直線方向移動，而滾珠螺母92沿逆時針方向的旋轉使滾珠絲槓98沿相反的第二直線方向移動。由此，滾珠絲槓98可以從伸出位置移動到縮回位置，從而允許對襟翼10的位置進行調節。在飛行器操作期間，襟翼18可以在內杆99的第一端102和滾珠絲槓98上施加壓縮力(在圖3中從右到左)。該壓縮力通過如此前描述的止回組件106傳遞到殼體124。此後，壓縮載荷通過銷190和192分別傳遞到主萬向節134和次萬向節136，並分別通過主萬向節134和次萬向節136的球面軸承傳遞到機翼18。可以意識到的是襟翼致動器10的布置提供了由襟翼18上的載荷產生的任何壓縮力的冗餘載荷分配。例如，如果內杆99失效，則載荷可以僅通過滾珠絲槓98傳遞，反之亦然。類似地，如果殼體IM的主部125失效，則載荷可以僅通過殼體1 的次部127傳遞，反之亦然；或者，如果主萬向節134失效，則載荷可以僅通過次萬向節136傳遞，反之亦然。參照圖6-8，示出了本發明的另一個實施方式。滾子離合器組件212定位在從滾珠螺母92徑向伸出的肩部110與板狀元件116之間，並且至少部分地由潤滑介質(未示出) 圍繞，比如由油脂圍繞。滾子離合器組件212包括滾子保持架213和多個基本呈圓柱形的滾子215。滾子215容納在徑向斜置的孔217中，導致滾子215的截面基本呈橢圓形，如圖 6所示。滾子保持架213包括內轂219和徑向向外伸出的腹板221，所述腹板221的寬度小於轂219的寬度。這種結構提供了一環形的空間，以分別在腹板221與肩部110之間、以及腹板221與板狀元件116之間的空間223，225中容納潤滑介質。具體參照圖7和8，滾子保持架213還包括至少一個刮片227，所述刮片227的功能是重新分配(在圖示出的實施方式中徑向向內地重新分配)至少部分地由於滾子215的斜置取向而導致的徑向向外並遠離滾子215地移動的潤滑介質。在一個實施方式中，刮片 227靠近滾子保持架213的遠端2 定位。在圖示的結構中，刮片227和遠端229的寬度均大於腹板221的寬度。遠端229的寬度形成一唇緣，其功能是在動態操作條件下(例如保持架213轉動)容納潤滑介質。如圖7中所示，可以以預定角度(例如120° )間隔設置多個刮片227 (例如三個)，以便於更均勻地重新分配潤滑介質。在操作期間，單向滾子離合器126以可操作的方式連接到滾珠螺母92，以在存在壓縮(輔助)載荷並且命令致動器沿縮回方向運動時觸發滾子離合器組件212。滾子離合器組件212接合殼體並基本阻止滾珠螺母92沿第一方向轉動，與由襟翼18作用在滾珠絲槓上的壓縮(輔助)力的大小成比例。當滾子保持架213轉動時，刮片227的至少一個表面231接觸潤滑介質並通過其犁溝效應(「plowing effect")使潤滑介質徑向向內地朝向其靠近滾子215的作用位置移動。滾子215的斜置取向與潤滑介質的組合導致與壓縮(輔助)載荷成比例的可預期的制動扭矩。該成比例的制動功能防止致動器10被向後驅動並在縮回期間失控。雖然滾子離合器組件212尤其適用於致動器10中，但是其用途並不旨在局限於此。滾子離合器組件212還可應用在包括或需要例如滾子離合器、扭矩限制器的其它致動器機構中或者傳遞推力載荷的其它轉動裝置中。下面的權利要求特別指出了並明確要求保護被認為是發明的主題，實現本發明的各種方式被認為落入這些權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種用於致動器中的滾子離合器組件，包括滾子保持架；至少一個滾子；潤滑介質，其至少部分地圍繞所述滾子保持架和所述滾子；其中所述滾子保持架包括至少一個刮片，所述刮片配置成使所述潤滑介質朝向其靠近所述滾子的作用位置移動。
2.根據權利要求1所述的滾子離合器組件，其中所述滾子保持架包括用於容納徑向斜置的滾子的孔。
3.根據權利要求1所述的滾子離合器組件，其中所述滾子保持架包括內轂和徑向延伸的腹板，所述腹板的寬度小於所述轂的寬度。
4.根據權利要求3所述的滾子離合器組件，其中所述刮片靠近所述滾子保持架的遠端定位，所述刮片和所述遠端的寬度大於所述腹板的寬度。
5.根據權利要求1所述的滾子離合器組件，其中所述滾子保持架包括多個以預定角度間隔布置的刮片。
6.根據權利要求1所述的滾子離合器組件，其中所述刮片配置成通過犁溝效應使圍繞滾子組件的潤滑介質徑向向內地朝向滾子移動。
7.一種用於控制飛行器操縱面的運動的飛行器致動器，包括具有前端和後端的殼體；滾珠螺母，其以可轉動的方式支撐在所述殼體內；滾珠絲槓，其沿縱向軸線延伸並且具有以可操作的方式連接到操縱面的末端，並能夠響應於所述滾珠螺母的轉動在第一縮回位置與第二伸出位置之間運動；單向滾子離合器，其以可操作方式連接到所述滾珠螺母，並接合所述殼體並基本阻止所述滾珠螺母響應於操縱面施加在所述滾珠絲槓上的壓縮力沿第一方向轉動；以及滾子組件，其定位在所述滾珠螺母與所述單向滾子離合器之間並至少部分地由潤滑介質圍繞，並包括滾子保持架和至少一個滾子，所述滾子保持架包括至少一個刮片，所述刮片配置成使所述潤滑介質朝向其靠近所述滾子的作用位置移動。
8.根據權利要求7所述的致動器，其中所述滾子保持架包括用於容納徑向斜置的滾子的孔。
9.根據權利要求7所述的致動器，其中所述滾子保持架包括內轂和徑向延伸的腹板， 所述腹板的寬度小於所述轂的寬度。
10.根據權利要求9所述的致動器，其中所述刮片靠近所述滾子保持架的遠端定位，所述刮片和所述遠端的寬度大於所述腹板的寬度。
11.根據權利要求7所述的致動器，其中所述滾子保持架包括多個以預定角度間隔布置的刮片。
12.根據權利要求7所述的致動器，其中所述刮片配置成通過犁溝效應使圍繞滾子組件的潤滑介質徑向向內地朝向滾子移動。
全文摘要
提供一種用於致動器中的滾子離合器組件(213)，包括滾子保持架和至少一個滾子(217)。潤滑介質至少部分地圍繞滾子保持架(221)和滾子(217)。滾子保持架包括至少一個配置成使潤滑介質朝向其靠近滾子(217)的作用位置移動的刮片(227)。還提供一種用於控制飛行器操縱面的運動的飛行器致動器(10)，包括以可操作的方式連接到操縱面的滾珠絲槓(98)和滾珠螺母(92)。單向滾子離合器(126)以可操作的方式連接到滾珠螺母(92)並基本阻止滾珠螺母(92)響應於施加在滾珠絲槓(98)上的壓縮力而沿第一方向轉動。根據本發明的滾子離合器組件(126)位於滾珠螺母(92)與單向滾子離合器(126)之間。
文檔編號F16D45/00GK102458985SQ201080025104
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月6日 優先權日2009年4月8日
發明者A·M·克拉普, D·R·卡瓦利耶, W·A·馬雷斯科 申請人:伊頓公司