专利名称：用于滚珠螺旋致动器的行程止挡件的屈从无卡滞端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚珠螺旋致动器，且更具体地涉及一种用于航空航天应用的电动 机械式致动器。
背景技术：
一种类型的电动机械式致动器(EMA)使用由电马达驱动的滚珠螺杆，并且可选地 通过变速箱。当设计小的高功率密度的EMA时，由马达施加在滚珠螺杆上的转动惯量可能 是成问题的。大的马达将产生显著量的转动惯量。当使用变速箱时，赋予滚珠螺杆的马达 惯量是与马达惯量乘以齿轮减速比的平方成比例的。
当设计齿轮系、滚珠螺杆和/或支撑件结构的尺寸时，马达惯量是重要的。典型的 EMA包括一个或多个端部止挡件，用于使致动器行程限制在完全缩进和/或完全伸出位置 处。如果行进的致动器撞击其行程止挡件的端部，则马达的转动惯量将趋向于造成致动器 继续驱动通过端部止挡件，进而对EMA造成重大损害。如果端部止挡件足够坚固以保持它 们的整体性，则下一个最薄弱的环节，典型地滚珠螺杆或变速箱可能被损害。
以前，通过对变速箱、止挡件和周围的支撑构件结构进行超安全标准设计以应对 与在滚珠螺杆撞击其行程止挡件的端部并且马达施加其转动惯量时该滚珠螺杆的几乎瞬 间停止相关联的强烈的扭矩尖峰来避免对EMA的损害。当马达继续与停止的滚珠螺杆一起 转动时，内部轴系、齿轮和支撑件结构变形。为了应对这种扭矩尖峰对EMA进行超安全标准 设计致使致动器比以前的明显更大且更重。发明内容
公开了一种线性致动器，其包括具有轴线的第一结构。第二结构配置成响应于第 一结构的旋转而相对于第一结构平移。第一止挡件和第二止挡件分别可操作地连接到第一 结构和第二结构。第一止挡件和第二止挡件配置成在行程限制位置处彼此接合。屈从构件 可操作地布置在第一结构和第二结构之间并且配置成吸收在行程限制位置中第一结构和 第二结构之间的能量。
在公开的示例中，第一结构是包括内孔和外表面的滚珠螺杆，所述外表面带有滚 珠螺杆轨道。滚珠螺杆具有第一面。屈从构件是布置在内孔中并且具有第一隔开部分和第 二隔开部分的扭簧。第一部分连接到滚珠螺杆。扭簧具有加载状态和卸载状态。第二止挡 件连接到第二部分并且具有第二面。间隙布置在第一面和第二面之间。所述间隙包括分别 处于卸载状态和加载状态下的第一尺寸和第二尺寸。第一尺寸大于第二尺寸。
在运行中，第一结构被旋转以线性地移动第二结构。第一止挡件和第二止挡件在 行程限制位置中彼此接合。屈从构件偏转以吸收在行程限制位置上所接合的止挡件的能 量。
从下面的说明书和附图中可以最好地理解本发明的这些和其它特征，下面是附图 简要说明。
图1是示例线性致动系统的透视图。
图2是图1中所示的线性致动器的一部分的局部剖视图。
图3是滚珠螺杆的一部分和在行程限制位置上彼此配合的第一止挡件和第二止 挡件的透视图。
图4是沿图2的线4-4截取的剖视图。
具体实施方式
图1示出了线性致动器系统10。系统10包括在第一构件14和第二构件16之间 互连的电动机械式致动器12。致动器12伸长和回缩，从而使第一构件14和第二构件16相 对于彼此运动。
致动器12包括提供第一端18的壳体19，第一端18连接到第一构件14。第二端 20由壳体19支撑以进行平移，并且第二端20连接到第二构件16。马达20和变速箱M支 撑在壳体19上。在示出的示例中，制动器沈也由壳体19支撑并且用于在致动器12的运 行期间与变速箱M协同工作。
参考图2和图3，致动器12包括支撑端部32的套筒30，端部32提供第二端20。 套筒30容纳在壳体19中的孔内(在图1和图4示出)，从而相对于壳体19线性平移。返 回到图2，滚珠螺杆观布置在套筒30内并且通过变速箱M绕轴线A由马达22旋转驱动。 滚珠螺杆观的一端由止推轴承31支撑在壳体19内。
滚珠螺杆观具有提供滚珠螺杆轨道支撑滚珠四的外表面，滚珠四在套筒30的 内径上由相应的滚珠螺杆轨道所容纳。滚珠螺杆观支撑相对于止推轴承31且邻近端部32 的止挡件34。第一止挡件突缘36和第二止挡件突缘38分别地设置在止挡件34和端部32 上。第一突缘36和第二突缘38在行程限制位置上彼此接合，这对应于在图2中示出的示 例中的完全回缩位置。应该理解，行程止挡件的类似端部可以用于完全伸出的位置。
参考图2和图4，屈从构件40可操作地布置在止挡件34和滚珠螺杆28之间，以 吸收在行程限制位置上滚珠螺杆观和止挡件34之间的能量，从而防止卡滞和/或损害致 动器12。在该示例中，屈从构件40包括由第一管状构件42、第二管状构件44和第三管状 构件46构成的扭簧。构件42、44和46相对于彼此套入并且布置在滚珠螺杆28中的内孔 内。第一构件42在屈从构件40的外端56处通过销48固定到止挡件34，如图3所示。第 一构件42的端部和第二构件44的端部在与止挡件34相对的内端M处通过销50彼此固 定。第二构件44和第三构件46在外端56处通过第三销52彼此固定。第三构件46在内 端M处附近通过销53固定到滚珠螺杆28。例如，销48、50、52和53中的一个或多个可以 被花键、焊接或螺钉所取代。根据致动器12的可用空间和工作特性，来选择第一构件42、第 二构件44和第三构件46的材料、长度和壁厚。可以使用比公开的数量更少的或更多的数 量的管状构件。套入管状构件能够在非常紧凑的空间中设置扭簧。
在图4中示出了行程限制位置，其中，在滚珠螺杆观绕轴线A的旋转R后，第一止 挡件突缘36的第一表面37和第二止挡件突缘38的第二表面39已经彼此接合。马达22 和变速箱M的动能将继续被传递到滚珠螺杆28。这种动能将从止挡件34传递到第一构件42，然后传递到第二构件44，再接着传递到第三构件46，从而吸收转动能量。在屈从构件40 被加载后，第一构件42、第二构件44和第三构件46将卸载并且反向驱动滚珠螺杆观、变速 箱24和电马达22。
当第一止挡件突缘36和第二止挡件突缘38最初彼此接合时，屈从构件40被卸 载。随着第一止挡件突缘36和第二止挡件突缘38彼此接合并且屈从构件40卸载，在止挡 件34的第一面58与滚珠螺杆观的第二面59之间提供第一尺寸的间隙60。当屈从构件 40被加载时，随着滚珠螺杆观继续旋转并且第一构件42、第二构件44和第三构件46的轴 向长度收紧，间隙60将减小到第二尺寸。当滚珠螺杆观旋转时，它迫使滚珠螺杆螺母继续 平移，从而迫使间隙60减小。在当屈从构件40吸收了致动器12内的惯量后而变得完全被 加载时，选择间隙60的第一尺寸，以防止第一面58和第二面59彼此接合。
尽管已经公开了示例实施例，但是本领域所属技术人员应当认识到，某些修改将 落入权利要求书的范围内。为此，应该研究下面的权利要求书，以确定其真实范围和内容。
权利要求
1.一种线性致动器，其包括 具有轴线的第一结构；第二结构，所述第二结构配置成响应于所述第一结构的旋转而相对于所述第一结构平移；分别可操作地连接到所述第一结构和所述第二装置的第一止挡件和第二止挡件，所述 第一止挡件和所述第二止挡件配置成在行程限制位置处彼此接合；以及屈从构件，所述屈从构件可操作地布置在所述第一结构和所述第二结构之间并且配置 成在所述行程限制位置上吸收所述第一结构和所述第二结构之间的能量。
2.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述第一结构是滚珠螺杆，所述第 二结构是支撑所述第二止挡件的套筒。
3.根据权利要求2所述的线性致动器，其特征在于，其包括带有孔的壳体，所述孔伸缩 地容纳所述套筒，所述滚珠螺杆布置成在回缩位置上相对于所述套筒被套入。
4.根据权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，其包括由所述壳体支撑的变速箱 和电马达，所述电马达配置成通过所述变速箱绕所述轴线旋转地驱动所述滚珠螺杆。
5.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述屈从构件包括扭簧。
6.根据权利要求5所述的线性致动器，其特征在于，所述扭簧包括至少一个管。
7.根据权利要求6所述的线性致动器，其特征在于，多个管绕所述轴线共轴地布置，所 述管将所述滚珠螺杆和所述第二止挡件互连。
8.根据权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，所述管相对于彼此套入并且与所 述第一结构共轴地布置。
9.根据权利要求5所述的线性致动器，其特征在于，间隙在所述行程限制位置中轴向 地设置在所述第一结构和所述第一止挡件之间，所述间隙配置成随着所述屈从构件吸收所 述能量而尺寸减小。
10.一种线性致动器，其包括包括内孔和外表面的滚珠螺杆，所述外表面具有滚珠螺杆轨道，所述滚珠螺杆具有第布置在所述内孔内的扭簧，所述内孔具有第一隔开部分和第二隔开部分，所述第一部 分连接到所述滚珠螺杆，所述扭簧具有加载状态和卸载状态；以及止挡件，所述止挡件连接到所述第二部分并且具有第二面，间隙布置在所述第一面和 所述第二面之间，所述间隙包括分别处于卸载状态和加载状态的第一尺寸和第二尺寸，所 述第一尺寸大于所述第二尺寸。
11.根据权利要求10所述线性致动器，其特征在于，所述扭簧包括至少一个管。
12.根据权利要求11所述的线性致动器，其特征在于，多个管绕所述轴线彼此共轴地 布置，所述管通过销彼此互连并且连接到所述滚珠螺杆和所述止挡件。
13.根据权利要求12所述的线性致动器，其特征在于，所述管相对于彼此套入并且与 所述第一结构同轴地布置。
14.一种吸收线性致动器中的能量的方法，其包括 旋转第一结构，以使第二结构线性地移动；接合在行程限制位置处与所述第一结构和所述第二结构分别相关联的第一止挡件和第二止挡件；和使屈从构件偏转，所述屈从构件将所述结构中的至少一个与其相应的止挡件互连，以 吸收在所述行程限制位置上接合的所述止挡件的能量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述屈从构件是扭簧，并且所述偏转步 骤包括绕轴线扭动所述扭簧。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一结构绕所述轴线旋转，所述第 一结构和所述扭簧相对于彼此套入。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述偏转步骤对所述扭簧加载，并且包 括对所述扭簧卸载并且反向驱动所述第一结构的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于滚珠螺旋致动器的行程止挡件的屈从无干扰端。一种线性致动器包括具有轴线的第一结构。第二结构配置成响应于第一结构的旋转而相对于第一结构平移。第一止挡件和第二止挡件分别地可操作地连接到第一结构和第二结构。第一止挡件和第二止挡件配置成在行程限制位置彼此接合。屈从构件可操作地布置在第一结构和第二结构之间并且配置成在行程限制位置吸收在第一结构和第二结构之间的能量。
文档编号F16H25/22GK102032328SQ20101029848
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者R·A·希默尔曼 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司