致动器系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明概括来说涉及致动器系统领域，更具体地说涉及一种机电冗余致动器。
【背景技术】
[0002]冗余致动器系统是众所周知的。这些系统典型以位移相加或转矩相加的方式布置多个致动器。
【发明内容】
[0003]参照括号中的所公开的实施例的相应部分、部或表面，仅仅是为显示目的，而非限制，本发明提供一种致动器系统，其包括:共用联杆(121)，其构造并布置成绕第一轴线(131)相对于一基准结构(120)枢转运动；受控元件(125)，其构造并布置成绕第二轴线(126)相对于基准结构(120)枢转运动；第一部件，其构造并布置成绕第三轴线(134)相对于共用联杆枢转运动，以及构造并布置成绕第四轴线(136)相对于受控元件枢转运动，第三轴线(134)和第四轴线(136)偏离第一可变距离(LI);第一致动器(140)，其构造并布置成控制第一可变距离；第二部件，其构造并布置成绕第五轴线(133)相对于共用联杆枢转运动，以及构造并布置成绕第六轴线(135)相对于受控元件枢转运动，第五轴线(133)和第六轴线(135)偏离第二可变距离(L2);第二致动器(141)，其构造并布置成控制第二可变距离；所述致动器、共用联杆、第一部件、第二部件和受控元件可操作地构造并布置成，使得当第二可变距离恒定时，第一可变距离的变化使受控元件(125)绕第二轴线旋转，以及当第一可变距离恒定时，第二可变距离的变化使受控元件(125)绕第二轴线旋转。
[0004]第一、第二、第三、第四、第五和第六轴线可以大体上彼此平行。第四轴线和第六轴线可以设置在穿过第三轴线和第二轴线的假想线的相对两侧上。第四轴线(536)和第六轴线(535)可以设置在穿过第三轴线和第二轴线的假想线的同一侧上。第三轴线可与第五轴线重合。第一轴线可与第三轴线重合。第一轴线可与第五轴线重合。
[0005]所述系统还可以包括制动器(381)，所述制动器构造并布置成限制共用联杆绕第一轴线的旋转。致动器系统还可以包括构造并布置成保持第一可变距离或第二可变距离恒定的制动器。所述系统还可以包括弹簧(382)，所述弹簧(382)构造并布置成偏压共用联杆绕第一轴线的旋转。所述系统还可以包括构造并布置成偏压受控元件绕第二轴线的旋转的弹簧。所述系统还可以包括阻尼器(383)，所述阻尼器构造并布置成阻尼共用联杆绕第一轴线的旋转。第一部件可以包括线性芯轴(296)。
[0006]第一部件可以包括第一联杆(152)和第二联杆(146)，所述第一联杆(152)构造并布置成绕第三轴线(134)枢转运动，所述第二联杆(146)构造并布置成绕第四轴线(136)枢转运动，且第一联杆(152)构造并布置成绕第七轴线(194)相对于第二联杆(146)枢转运动。第一致动器可以包括安装在共用联杆(121)上的旋转致动器(140)，且所述旋转致动器构造并布置成控制共用联杆(121)和第一联杆(152)之间的旋转运动。第二部件可以包括第三联杆(153)和第四联杆(147)，所述第三联杆(153)构造并布置成绕第五轴线(133)枢转运动，所述第四联杆(147)构造并布置成绕第六轴线(135)枢转运动，且第三联杆(153)构造并布置成绕第八轴线(193)相对于第四联杆(147)枢转运动。第二致动器可以包括安装在共用联杆(121)上的旋转致动器(141)，且所述旋转致动器构造并布置成控制共用联杆(121)和第三联杆(153)之间的旋转运动。
[0007]第七轴线(494)和第八轴线(493)可以位于穿过第三轴线和第二轴线的假想线的同一侧上。第七轴线(194)和第八轴线(193)可以位于穿过第三轴线和第二轴线的假想线的相对两侧上。弹簧可以选自由扭转弹簧、线性弹簧和屈曲节(flexure)构成的组。阻尼器可以选自由线性阻尼器和旋转阻尼器构成的组。第一致动器和第二致动器可以包括步进马达或永磁马达。第一致动器可以包括马达输出轴，还可以包括位于第一部件的马达输出轴之间的行星齿轮级单元。受控元件可以是轴或飞行器控制表面。受控元件可以选自由翼阻流器、襟翼、襟副翼和副翼构成的组。基准结构可以选自由致动器框架、致动器外壳和飞行器框架构成的组。
[0008]在另一个方面，本发明提供一种致动器系统，其包括:元件(125)，该元件构造成绕第一轴线(126)相对于基准结构(120)旋转运动；连接于所述元件(125)和基准结构
(120)的联动系统，所述联动系统具有构造成绕第二轴线(131)相对于基准结构旋转运动的联杆(121)，第一轴线和第二轴线大体上平行，并且可操作地偏离一基本上恒定的距离，联动系统构造并布置成，使得所述元件和基准结构之间的第一旋转角度(161)可以独立于联杆(121)和基准结构(120)之间的第二旋转角度(162)被驱动；连接于联动系统的第一致动器(140)，其布置成为联动系统的第一自由度(164)提供动力；联接于联动系统的第二致动器(141)，其布置成为联动系统的第二自由度(163)提供动力；第一自由度和第二自由度为独立的自由度，其中，第一致动器(140)可以构造并布置成，在第二自由度可以被可操作地锁定时，驱动所述元件绕第一轴线旋转。
[0009]所述元件通过支承件可连接于所述基准结构。所述联杆通过支承件可连接于所述基准结构。联动系统可以包括五个联杆(152，153，146，147和121)。所述联动系统可以通过枢轴接头连接于所述元件。第一致动器(140)可以为联动系统中的两个连接在一起的联杆(121/152)之间的角度(164)变化提供动力。第一致动器可以为联动系统中的两个接头(134/136)之间的距离变化提供动力。第一致动器可以包括旋转致动器，且所述旋转致动器可以具有基本上与所述第二轴线相同的旋转轴线。第一致动器可以包括旋转马达或电动马达。第一致动器可以包括行星齿轮。第一致动器可以安装在联杆上。所述第一致动器可以通过枢轴连接而连接于基准结构。所述系统还可以包括构造并布置成限制联杆绕第二轴线的旋转的制动器。所述系统还可以包括构造并布置成保持联动系统的一个自由度恒定的制动器。所述系统还可以包括构造并布置成偏压联杆绕第二轴线的旋转的弹簧。所述系统还可以包括构造并布置成偏压所述元件绕第一轴线的旋转的弹簧。所述系统还可以包括构造并布置成阻尼联杆绕第二轴线的旋转的阻尼器。联动系统可以包括线性芯轴。弹簧可以选自由扭转弹簧、线性弹簧和屈曲节构成的组。阻尼器可以选自由线性阻尼器和旋转阻尼器构成的组。第一致动器和第二致动器可以包括步进马达或永磁马达。所述元件可以选自由飞行器控制表面和轴构成的组。所述元件可以选自由翼阻流器、襟翼、襟副翼和副翼构成的组。基准结构可以选自由致动器框架、致动器外壳和飞行器框架构成的组。
[0010]在另一个方面，本发明提供一种致动器系统，其包括:元件(125)，该元件构造成绕第一枢轴(126)相对于基准结构(120)旋转运动；第一联动装置(146，152，121)，其在与第一枢轴(126)偏离的第一元件连接处(136)连接于所述元件，并从第一元件连接处(136)延伸到与第一枢轴(126)偏离的基准结构的第一基准连接处(131);第二联动装置(147，153，121)，其在与第一枢轴(126)偏离的第二元件连接处(135)连接于所述元件，并从第二元件连接处(135)延伸到与第一枢轴(126)偏离的基准结构的第二基准连接处(131)，所述元件(125)和第一联动装置形成具有至少两个独立自由度的第一系统联动装置，所述元件(125)和第二联动装置形成具有至少两个独立自由度的第二系统联动装置；连接于第一联动装置的第一马达(140);连接于第二联动装置的第二马达(141)，所述第二马达独立于第一马达地可动，第一联动装置和第二联动装置联接以便共用一自由度，第一马达(140)构造并布置成为第一联动装置上的自由度提供动力，第二马达(141)构造并布置成为第二联动装置上的自由度提供动力，马达中的一个(140)构造并布置成，当马达中的另一个(141)可操作地锁定被提供动力的自由度时，使所述元件(125)相对于基准结构(120)运动。
[0011]在另一个方面，本发明提供一种致动器，其包括:共用联杆(121)，该共用联杆在附图标记(131)所指示的位置处可枢转地连接于一基准结构(120);受控元件(125)，其在附图标记(126)所指示的位置处可枢转地连接于一基准结构(120);第一电动马达(140)，其安装在共用联杆(121)上，第一电动马达(140)具有联接于上联杆(146)的近端部的驱动轴(152);第二电动马达(141)，其安装在共用联杆(121)上，第二电动马达(141)具有联接于下联杆(147)的近端部的驱动轴(153)，上联杆(146)具有在附图标记(136)所指示的位置处可枢转地连接于受控元件(125)的远端部，下联杆具有在附图标记(135)所指示的位置处可枢转地连接于受控元件(125)的远端部，由此，通过上述马达中的一个马达的致动同时使上述马达中的另一个马达保持静止，导致受控联杆(125)相对于基准结构(120)旋转。
[0012]在另一个方面，本发明提供了一种控制致动器系统的方法，其包括下列步骤:提供致动器系统，其包括:共用联杆(121)，该共用联杆构造并布置成绕第一轴线(131)相对于一基准结构(120)枢转运动；受控元件(125)，其构造并布置成绕第二轴线(126)相对于基准结构(120)枢转运动；第一部件，其构造并布置成绕第三轴线(134)相对于共用联杆枢转运动，且构造并布置成绕第四轴线(136)相对于所述受控元件枢转运动，第三轴线(134)和第四轴线(136)偏离第一可变距离(LI);第一致动器(140)，其构造并布置成控制所述第一可变距离；第二部件，其构造并布置成绕第五轴线(133)相对于共用联杆枢转运动，且构造并布置成绕第六轴线(135)相对于所述受控元件枢转运动，第五轴线(133)和第六轴线(135)偏离第二可变距离(L2);第二致动器(141)，其构造并布置成控制所述第二可变距离；所述致动器、共用联杆、第一部件、第二部件和受控元件可操作地构造并布置成，使得当第二可变距离恒定时，第一可变距离的变化使受控元件(125)绕第二轴线旋转，以及当第一可变距离恒定时，第二可变距离的变化使受控元件(125)绕第二轴线旋转；以及同时向第一致动器和第二致动器提供动力，使得受控元件(125)绕第二轴线旋转，而共用联杆
(121)绕第一轴线保持恒定。可以彼此相对地为第一致动器和第二致动器提供动力，由此可以使致动器系统中的后冲(backlash)最小化。
[0013]在另一个方面，本发明提供了一种控制致动器系统的方法，其包括下列步骤:提供致动器系统，其包括:共用联杆(121)，该共用联杆构造并布置成绕第一轴线(131)相对于一基准结构(120)枢转运动；受控元件(125)，其构造并布置成绕第二轴线(126)相对于基准结构(120)枢转运动；第一部件，其构造并布置成绕第三轴线(134)相对于共用联杆枢转运动，且第一部件构造并布置成绕第四轴线(136)相对于受控元件枢转运动，第三轴线
(134)和第四轴线(136)偏离第一可变距离(LI);第一致动器(140)，其构造并布置成控制所述第一可变距离；第二部件，其构造并布置成绕第五轴线(133)相对于共用联杆枢转运动，且第二部件构造并布置成绕第六轴线(135)相对于