新型双余度飞机用电动油门机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型目的是设计一种新型双余度飞机用电动油门机构，提高油门机构输出精度。新型双余度飞机用电动油门机构，具有壳体，其在壳体内同时装有无刷电机和有刷电机，且无刷电机和有刷电机的输出轴通过双位离合器与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端与无游隙联轴器连接，在所述联轴器两侧，各有一个耐高温的轴封器，同时在所述减速器轴上，安装了两通道的同步器式轴角传感器。本实用新型用双余度可以提高油门控制的可靠性，本设计仅将电机，轴角传感器按双余度，其他机械部分可不必采用双余度，因为不必要的双余度，会降低总可靠性，这也是同行公认的做法。但本设计要强调的是，电机采用不同种类的双余度，可以防止同一故障因素导致双时效。
【专利说明】新型双余度飞机用电动油门机构
【技术领域】
[0001]电动油门机构是自动控制系统中，由电机驱动的油门执行机构。本实用新型双余度电动油门机构主要是针对飞机控制系统的发动机油门执行机构。通过调整设计参数和安装方式，也可以用于无人驾驶的车辆或其他载体或设施。
【背景技术】
[0002]目前，我国飞机上飞控系统的油门机构，主要是引进俄罗斯的技术，其缺点是体积大，重量大，输出误差大，可靠性不高。例如，双发动机的两路同体油门机构，共重13Kg，输出误差受末级齿轮空程限制通常大于0.5°.而我国自行设计的无人机单座双余度油门机构，重4.6Kg，输出误差由涡轮蜗杆的空程决定，初期的输出误差较小，当发生磨损会持续变大。而此前本人设计并投入使用的四发分离式油门机构，每个重量2.7Kg输出误差由齿轮空程所限，为0.5°。油门的的控制精度决定发动机的动力精度，是飞机着陆安全的关键。特别对舰载机的着舰操作，只有对油门精确控制下才能安全着舰。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是设计一种新型双余度飞机用电动油门机构，提高油门机构输出精度，以提高飞行器着陆或着舰安全性。
[0004]新型双余度飞机用电动油门机构，具有壳体，其在壳体内同时装有无刷电机和有刷电机，且无刷电机和有刷电机的输出的运转通过齿轮双位离合器与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端与无游隙联轴器连接，在所述联轴器两侧，各有一个耐高温的轴封器，同时在所述减速器轴上，安装了三个通道的轴角传感器。
[0005]双位离合器的带双面齿的动齿盘一侧具有带有齿轮的第一齿盘，并且齿盘通过与动齿盘啮合将无刷电机的转动通过齿轮组传递到动齿盘，由动齿盘转轴将转动输出到谐波减速器的输入端；动齿盘另外一侧具有带齿轮的第二齿盘，并且动齿盘通过与第二齿盘啮合，将有刷电机转动输入谐波减速器。
[0006]所述联轴器采用无游隙六自由度联轴器。
[0007]所述轴封器为带弹簧预紧的氟塑料耐高温轴封器。
[0008]所述轴角传感器采用便于飞控计算机对故障表决的三余度模式。
[0009]本实用新型电动油门机构的技术改进内容:
[0010]本实用新型针对上述四项(精度、重量、可靠性、通用性)问题作了如下改进:(I)本执行机构采用谐波减速器来提高输出精度，误差可以小于0.05°，工作稳定，并且重量轻，一个额定负荷3N -m,最大负荷5N -m的100:1谐波减速器，重量仅有160g，并且工作稳定可靠，抗振稳定性非常好，因为它的运动部件，对外来振动既不易响应，也不传递，只起耗散作用。
[0011](2)本执行机构采用两只电机作双余度驱动，分为常、备两态，冷备份。正常工作的为带旋变的无刷直流电机，避免了电刷寿命问题。备用电机为有刷直流电机，采用冷备份。用双位微型离合器切换。采用不同种类电机的双余度，对可靠性有利。常态电机本体故障率低，寿命很长，但驱动电源复杂，电源的故障率要高于电机本体的故障率。有刷电机受电刷磨损，寿命短，但它的驱动电源简单，不易出故障。正常飞行它不工作，只是当主电机(无刷电机)报故时，才作为应急补救用，一般只作少数起落使用，随后将根据报故记录，现场更换执行机构。需要声明的是，通常有刷电机在飞机使用寿命也不小于500小时，美国波音777上的回转作动器，一直在用着有刷电机。
[0012](3)本执行机构用微型离合器作电机备份切换，此微型离合器为本申请发明人此前发明的另一项专利(ZL201320293309.8。体积小、重量轻(300g)，双位工作，离合器通电时，主电机(无刷电机)被结合，断电时主电机脱离。备用电机结合。
[0013](4)输出轴采用了无游隙六自由度联轴器，有效容让基座振动，防止振动力从输出轴进入本机构。
[0014](5)轴封采用了带弹簧预紧的氟塑料耐高温轴封器，使本机构能在处于发动机近旁的高温下正常工作。
[0015]本实用新型用双余度可以提高油门控制的可靠性，本设计仅将电机采用双双余度，轴角传感器按双余度，其他机械部分可不必采用双余度，因为不必要的双余度，会降低总可靠性，这也是同行公认的做法。但本设计要强调的是，电机采用不同种类的双余度，可以防止同一故障因素导致双时效。三余度轴角传感器便于故障出现后飞行控制器中计算机表决采纳。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型结构示意图，
[0017]图2为图1的侧视图。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型用于飞机飞控系统双余度电动油门机构的新方案见图1和图2所示。
[0019]图1中I是双位离合器，通电时，带有双面齿盘的离合器动齿盘3向左移动，与左边的带有齿轮的齿盘2结合，是使无刷电机5的转动通过齿轮组传递到动齿盘3，由动齿盘转轴将转动输出到谐波减速器6的输入端。如离合器断电，在弹片和永磁体作用下，离合器动齿盘3向右移动脱开左边带齿轮的齿盘2而与右边带齿轮的齿盘4结合，动齿盘随有刷电机11转动，减速器所输入是有刷电机11的转动。谐波减速器6的输出轴，经无游隙联轴器7传递到被控油门轴上，在联轴器两侧，各有一个耐高温的轴封器8、9在减速器轴上，安装了三通道的轴角传感器10。
[0020]图2是图1的左视图，可以看到三个支承减振器12和电接插件13。上盖14结合壳体将所有组件包围固定。
[0021]上述实例仅是本实用新型的使用设计方案之一，并非用来限制本新型的方案范围。凡以第四节中所述内容相符合的其他方案，均属实用新型范围，皆包括在本专利权利要求范围之内。
[0022]油门机构仅是飞控设备的一个部件，不应太重(特别是应用于小型无人机)，通过本实用新型可以将每发(每路)油门机构的重量，设计成不大于1.5Kg。比目前应用的都要小得多。
[0023]通常，飞行控制系统的电动油门机构，由驱动电机，离合器，减速器，轴角传感器组成。本实用新型在电机的应用方法，离合器和减速器的类型三方面不同于现有的油门机构，因而形成本实用新型独有的特征和要点。
[0024]1.本实用新型采用微型谐波减速器作末级输出，使油门机构精度提高并稳定，重量轻。
[0025]2.采用了特殊的双位离合器其双位对应双余度电机的切换，结构简单，重量轻。
[0026]3.本实用新型采用双余度电机并不是同种电机双备份，而是用无刷电机和有刷电机做优缺点互补的配合，由无刷电机作常用电机，对应离合器通电态。有刷电机为冷备用，对应离合器断电态。这样的双余度有利提高可靠性。
[0027]4.本实用新型输出轴上装有隔振联轴器，此联轴器采用无游隙六自由度联轴器，不产生附加角向误差。
[0028]5.本实用新型输出轴装有耐高温并对磨损有自补偿的转动轴封。
【权利要求】
1.新型双余度飞机用电动油门机构，具有壳体，其特征是在壳体内同时装有无刷电机(5)和有刷电机(11)，且无刷电机(5)和有刷电机(11)的输出的运转通过齿轮双位离合器(I)与谐波减速器出)的输入端连接，谐波减速器出)的输出端与无游隙联轴器(7)连接，在所述联轴器两侧，各有一个耐高温的轴封器(8、9)，同时在所述减速器轴上，安装了三个通道的轴角传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的新型双余度飞机用电动油门机构，其特征是双位离合器(I)的带双面齿的动齿盘(3) —侧具有带有齿轮的第一齿盘(2),并且齿盘(2)通过与动齿盘(3)啮合将无刷电机(5)的转动通过齿轮组传递到动齿盘(3)，由动齿盘转轴将转动输出到谐波减速器出)的输入端；动齿盘(3)另外一侧具有带齿轮的第二齿盘(4)，并且动齿盘(3)通过与第二齿盘(4)啮合，将有刷电机(11)转动输入谐波减速器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的新型双余度飞机用电动油门机构，其特征是所述联轴器采用无游隙六自由度联轴器。
4.根据权利要求3所述的新型双余度飞机用电动油门机构，其特征是所述轴封器(8、9)为带弹簧预紧的氟塑料耐高温轴封器。
5.根据权利要求1所述的新型双余度飞机用电动油门机构，其特征是所述轴角传感器(10)采用便于飞控计算机对故障表决的三余度模式。
【文档编号】B64D31/14GK204173161SQ201420499743
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】江万良, 赵一龙, 江南, 李宏绪 申请人:宝鸡和立机械制造有限公司