航空器飞行控制表面致动器的制作方法

本发明涉及一种航空器飞行控制表面致动器，以及包括这种致动器的致动器组件。

背景技术：

在飞机中，控制表面(襟翼或可移动的副翼)使得能够改变飞机表面上的周围的空气流，以控制飞机在空间中的位置。

控制表面例如包括主飞行控制表面和次级飞行控制表面(前缘缝翼(leadingedgeslat)、增升襟翼(high–liftflap))，该主飞行控制表面在飞行阶段期间被致动，该次级飞行控制表面仅在某些低速阶段期间，尤其是在起飞阶段和着陆阶段期间被致动。

在主飞行控制表面之中，位于飞机的机翼的端部处的副翼使得能够控制飞机的滚转运动(rollmotion)。

这些控制表面以相对于飞机的机身可枢转的方式安装。

每个控制表面可被数个被容纳在飞机的机翼中的控制致动器机械地致动，使得在致动器中的一个发生失效时另一个致动器能够进行接替。

致动器可以是直线式或旋转式的液压致动器或机电致动器。

然而，机电致动器具有卡死的风险，该卡死可能导致控制表面的阻滞。因此，在发生卡死时，必须使卡死的致动器从控制表面脱联接，以使得控制表面能够被其它的致动器致动，以避免损坏控制表面或致动器。

为此，已知脱联接设备包括当其承受大于预定的极限扭矩的扭矩时能够破裂的部分。

例如，文件ep0826902描述了一种旋转式致动器，该旋转式致动器包括切变部件(shearpiece)，该切变部件提供了输入轴与太阳轮之间的连接。在致动器发生卡死时，切变部件承受输入轴与太阳轮之间的剪切力。当剪切力超过某个阈值时，切变部件破裂。输入轴相对于太阳轮的旋转则使得脱联接螺母通过螺钉-螺母连接而平移移动，螺母的移动具有使脱联接机构致动的效果，以使致动器的输出环从可运动的齿轮脱连接。

这种设备的一个缺陷是，当切变部件承受大于预定的阈值的剪切力时，该切变部件必须能够可靠地破裂，同时还能够传递接近于破裂阈值的高扭矩，以及抗疲劳载荷。这在疲劳破裂模式变得占主要地位时变得尤其成问题。

现在切变部件的疲劳阈值取决于构成部件的材料的尺寸和特性，该阈值根据致动器的运行状况可能变化。

此外，预定的破裂阈值不一定与所有的飞行控制应用相容。然而，不能够取决于这些应用来调整阈值。

最后，由于存在脱联接机构，旋转式致动器具有相当大的体积，并且脱联接机构自身造成了卡住的危险。

技术实现要素：

本发明的一个目标是提出一种致动器，该致动器适于在发生卡住时可靠地从控制表面脱联接，同时还减少了空间的使用。

该目标在本发明的范围内由于航空器飞行控制表面致动器而被实现，该致动器包括：

-能够被附接到航空器的机身的至少一个固定齿轮，

-相对于固定齿轮能够围绕旋转轴线可旋转运动的至少一个齿轮，

-能够被附接到飞行控制表面的输出环，以及

-联接机构，该联接机构包括盘、保持部件和破裂构件，盘相对于可运动的齿轮可沿平行于旋转轴线的方向平移移动，盘可在接合位置与分离位置之间移动，在该接合位置处，盘与可运动的齿轮和输出环接合以使环被固定到可运动的齿轮，在该分离位置处，盘从可运动的齿轮分离以使输出环从可运动的齿轮脱联接，该保持部件能够将盘保持在接合位置，该破裂构件能够被启动以使保持部件破裂，以使得可移动的盘能够移位到分离位置。

以这种方式，在正常的运行中，是可移动的盘而不是保持部件对可运动的齿轮与输出环之间的扭矩提供传递。保持部件其仅有的功能为将可移动的盘保持在接合位置。

此外，可根据指令通过启动破裂构件来使保持部件破裂，这使得能够精确地控制从正常运行模式过渡到脱联接运行模式的状况。这些状况可取决于飞行控制应用而变化。

最后，由于其简单性，所提出的设备使用很小的空间。

所提出的致动器可进一步具有以下特征：

-根据第一种可能性，破裂构件包括由形状记忆材料构成的块，块在承受电场或磁场时能够改变形状以对保持部件施加拉应力，使得保持部件破裂，

-根据第二种可能性，破裂构件包括烟火药剂，该烟火药剂在承受电流时能够爆炸，使得保持部件破裂，

-保持部件具有弱化区域，该弱化区域在启动破裂构件时能够破裂，

-弱化区域为保持部件的变薄的区域，

-联接机构包括弹性返回构件，该弹性返回构件能够使可移动的盘朝向分离位置偏移，

-可运动的齿轮和输出环各自包括齿，并且可移动的盘包括能够同时与可运动的齿轮的齿和输出环的齿进行接合的齿，

-可运动的齿轮的齿、输出环的齿和可移动的盘的齿具有几何形状使得在可运动的齿轮与输出环之间施加扭矩产生分离力，该分离力使得可移动的盘朝向分离位置偏移，

-可运动的齿轮包括第一齿轮部分和第二齿轮部分，联接机构包括第一可移动的盘和第二可移动的盘，第一可移动的盘与可运动的齿轮的第一部分和输出环进行接合以在第一盘处于接合位置时使环被固定到可运动的齿轮的第一部分，第二可移动的盘与可运动的齿轮的第二部分和输出环进行接合以在第二盘处于接合位置时使环被固定到可运动的齿轮的第二部分，

-保持部件能够将第一盘和第二盘保持在接合位置，保持部件的破裂使得输出环、可运动的齿轮的第一部分和可运动的齿轮的第二部分能够分离，

-致动器进一步包括能够被马达驱动沿着旋转轴线进行旋转的输入轴、行星架、多个行星齿轮，每个行星齿轮被可旋转地安装在行星架上并且一方面能够与输入轴啮合，另一方面能够与固定齿轮和可运动的齿轮啮合，并且固定齿轮和可运动的齿轮具有数量彼此不同的齿，使得输入轴相对于固定齿轮的旋转驱动可运动的齿轮相对于固定齿轮进行旋转。

本发明还涉及一种用于致动航空器飞行控制表面的组件，该组件包括如之前所限定的致动器和能够驱动输入轴进行旋转的马达。

附图说明

根据以下完全是说明性和非限制性的并且必须参照附图来阅读的说明，其它的特征和优点将显现，在该附图中：

图1示意性地示出了航空器；

图2示意性地示出了用于飞行控制表面的致动器组件；

图3以透视的方式示意性地示出了根据本发明的实施例的致动器；

图4为致动器的主视图；

图5为致动器沿着纵向剖面a–a的剖视图；

图6为如在图5的区域b中所示的联接机构的细节视图；

图7为联接机构的透视图；

图8为联接机构的剖视透视图。

具体实施方式

在图1中，示出的航空器1为飞机，该飞机包括机身2和控制表面3，该控制表面相对于机身2可移动地安装。控制表面3为位于飞机的机翼的端部处的副翼。这些副翼3使得能够控制飞机的滚转运动，即，飞机围绕飞机的纵向轴线进行的旋转运动。每个副翼3以相对于机身2可围绕旋转轴线进行旋转运动的方式安装，该旋转轴线基本平行于机翼的后缘延伸。通过致动器组件来对每个副翼3的位置进行调整，该致动器组件包括一个或多个与副翼3相关联的控制致动器。

在图2中，示出的致动器组件60包括电控单元61(ecu)、两个致动器4和两个电动马达62。

致动器4为旋转式致动器。每个致动器4一方面被连接到机身2，另一方面被连接到控制表面3，并且能够驱动控制表面相对于机身2围绕轴线x进行旋转。

每个致动器4能够被相关联的电动马达62驱动，以调整副翼3相对于机身2的位置。电动马达62由电控单元61并行地控制。

在图3至图5中，示出的致动器4包括输入轴5、行星架6、多个行星齿轮7和8、两个固定齿轮9和10、可运动的齿轮11和输出环12。

固定齿轮被附接到航空器的机身2，同时输出环12被附接到控制表面3。

输入轴5以相对于固定齿轮9和10可围绕旋转轴线x旋转的方式安装。输入轴5能够被连接到电动马达62(或连接到马达减速器)，以驱动输入轴5相对于固定齿轮9和10进行旋转。为此，输入轴5具有一个配备有连接花键14的端部13。

此外，输入轴5包括具有有齿的部分16的外圆筒表面15。

行星架6也围绕轴线x可旋转地安装。行星架6支承行星齿轮7和8，每个行星齿轮以相对于行星架6可围绕平行于轴线x的旋转轴线x1至x6旋转的方式安装。

每个固定齿轮9、10包括有齿的内圆筒表面17、18，该内圆筒表面具有第一数量的齿。

可运动的齿轮11被定位在两个固定齿轮9和10之间。

可运动的齿轮11以相对于固定齿轮9和10可围绕轴线x旋转的方式安装。可运动的齿轮11包括有齿的内圆筒表面19，该内圆筒表面具有不同于第一数量的齿的第二数量的齿。

更准确地，可运动的齿轮11包括第一部分21和第二部分22。可运动的齿轮11的第一部分21包括具有第一齿的第一内表面23。第二部分22包括具有第二齿的第二内表面24。第一部分21和第二部分22包括相同数量的齿。然而，第二部分22的齿相对于第一部分21的齿是异相的(outofphase)，具有等于半个齿的相移。

每个行星齿轮7和8包括具有齿的外表面25，每个行星齿轮的齿能够一方面与输入轴5的齿啮合，另一方面与固定齿轮9和10的齿以及可运动的齿轮11的齿啮合。

更准确地，致动器4包括第一行星齿轮7和第二行星齿轮8。

行星齿轮7和8彼此相同。然而，第一行星齿轮7被布置为与可运动的齿轮11的第一部分21(但不与第二部分22)啮合，而第二行星齿轮8被布置为与可运动的齿轮11的第二部分22(但不与第一部分21)啮合。为此，行星齿轮7相对于行星齿轮8被“头对尾”地定位。

输入轴5相对于固定齿轮9和10的旋转具有使得行星齿轮7和8相对于固定齿轮9和10进行旋转的效果。由于一方面固定齿轮9、10与另一方面可运动的齿轮11之间齿的数量的差异，行星齿轮7和8的旋转使得可运动的齿轮11相对于固定齿轮9和10进行旋转。

输入轴5、行星架6、行星齿轮7和8、固定齿轮9和10以及可运动的齿轮11共同构成了周转减速齿轮，使得能够将输入轴5相对于固定齿轮9和10的旋转转换为可运动的齿轮11相对于固定齿轮9和10以低于输入轴5的速度的速度进行的旋转。

可运动的齿轮11的第一部分21的齿与第二部分22的齿之间的相移使得能够使行星齿轮7和8具有单齿的构型。

输出环12围绕可运动的齿轮11延伸。输出环12包括开口26和27，开口被设置为处于输出环12中的在直径方向上相对的位置。

此外，致动器4包括联接机构30，该联接机构使得能够在正常的运行模式下使输出环12被固定到可运动的齿轮11，以及在脱联接运行模式下使输出环12从可运动的齿轮11脱联接。

在图6至图8中更详细地示出了联接机构30。

联接机构30包括第一联接盘31、第二联接盘32、保持组件33、破裂构件34和弹性返回构件35和36。

第一联接盘31围绕可运动的齿轮11的第一部分21延伸。同样地，第二联接盘32围绕可运动的齿轮11的第二部分22延伸。每个联接盘31和32包括呈有齿的边缘的形式的齿41和42。

此外，可运动的齿轮11的第一部分21包括齿43，该齿也呈有齿的边缘的形式。同样地，可运动的齿轮11的第二部分22包括呈有齿的边缘的形式的齿44。

致动器4的输出环12还包括第一齿45(呈第一有齿边缘的形式)和第二齿46(呈有齿边缘的形式)。

第一联接盘31以相对于可运动的齿轮11的第一部分21能够沿平行于致动器的旋转轴线x的方向平移移动的方式安装。另外，第一联接盘31可在接合位置(在附图中被示出)与分离位置(未示出)之间移动，在该接合位置处，第一盘31的齿41与可运动的齿轮11的第一部分21的齿43以及输出环12的第一齿45接合，在该分离位置处，第一盘31的齿41从可运动的齿轮5的第一部分21的齿43以及输出环12的第一齿45分离。

对称地，第二联接盘32以相对于可运动的齿轮11的第二部分22能够沿平行于致动器的旋转轴线x的方向平移移动的方式安装。另外，第二联接盘32可在接合位置(在附图中被示出)与分离位置(未示出)之间移动，在该接合位置处，第二盘32的齿42与可运动的齿轮11的第二部分22的齿44以及输出环12的第二齿46接合，在该分离位置处，第二盘32的齿42从可运动的齿轮5的第二部分22的齿44以及输出环12的第二齿46分离。

以这种方式，当联接盘31和32处于接合位置时，联接盘31和32将输出齿轮12与可运动的齿轮11的两个部分21和22固定。因此，在正常运行中，输出环12被旋转固定到可运动的齿轮11。

由于该联接盘与可运动的齿轮11和输出环12联接的事实，联接盘31和32对可运动的齿轮11与输出环12之间的扭矩提供传递。

可运动的齿轮11的、输出环12的和联接盘31和32的齿41至46具有几何形状使得在可运动的齿轮11与输出环12之间施加扭矩产生分离力，该分离力朝向联接盘31和32的分离位置(箭头a和b)驱动该联接盘。

然而，联接盘31和32紧靠保持组件33，这防止了联接盘31和32朝向脱联接位置移位。

保持组件33包括第一保持部件47和第二保持部件48(或销)。

第一保持部件47包括中空的圆筒形部分49和凸环(collar)50。第二保持部件48包括圆柱形的杆51和凸环52。第二部件的杆51能够被插入输出环12的第一开口26中。此外，第一保持部件47的中空的圆筒形部分49能够被旋拧或压接(crimp)在第二保持部件48的杆51上，使得第一保持部件47的凸环50将第一盘31保持在接合位置并且第二部件48的凸环52将第二盘32保持在接合位置。

换言之，第一保持部件47的凸环50防止第一盘31朝向分离位置移位。同样地，第二保持部件48的凸环52防止第二盘32朝向分离位置移位。

第二保持部件48的杆51具有弱化区域53。弱化区域53由第二保持部件48的杆51的变薄的部分(即，具有小于杆的其余部分的直径的直径的部分)构成。该弱化区域53构成了当保持组件33承受沿x轴线的方向的拉应力时该保持组件的优选的破裂区域。

破裂构件34为能够被电信号或磁信号启动以使第二保持部件48破裂的构件。为此，破裂构件34包括两个块54和55，每个块具有c形的横截面。块54和55被定位在第二保持部件48的杆51的两侧。更准确地，块54和55被定位在弱化区域53的两侧。每个块54、55由形状记忆材料构成。因此，每个块54、55在其承受电激活场或磁激活场(magneticactivationfield)时能够改变形状，以在第二保持部件48上施加拉应力，该应力足以使第二保持部件48破裂。块54、55被设计为使得施加在第二保持部件48上的拉应力被导向为平行于轴线x。

在一个变型实施例中，破裂构件34可包括烟火药剂，该烟火药剂在其承受电激活流时能够爆炸，使得第二保持部件48破裂。

弹性返回构件35和36由第一弹簧35和第二弹簧36构成，该第一弹簧被定位在可运动的齿轮11的第一部分21与第一联接盘31之间，该第二弹簧被定位在可运动的齿轮12的第二部分22与第二联接盘32之间。弹簧35和36可以为压缩弹簧。

第一弹簧35被布置为使第一联接盘31朝向分离位置偏移。换言之，第一弹簧35在第一联接盘31上施加一力，该力趋向于使第一联接盘31远离输出环12(沿箭头a的方向)移动。

同样地，第二弹簧36被布置为使第二联接盘32朝向分离位置偏移。换言之，第二弹簧36在第二联接盘32上施加一力，该力趋向于使第二联接盘32远离输出环12(沿箭头b的方向，该方向与箭头a的方向相反)移动。

在图3至图8中示出的实施例中，联接机构30还包括与之前描述的保持组件33、破裂构件34以及弹性返回构件35和36相同的第二保持组件33'、第二破裂构件34'和第二弹性返回构件35'和36'。

保持组件33被插入到输出环12的第一开口26中，而保持组件33'被插入到输出环12的第二开口27中。保持组件33和33'都将联接盘31和32保持在接合位置。

在致动器4的正常运行中，致动器4的输入轴5被电动马达驱动相对于固定齿轮9和10围绕轴线x进行旋转。输入轴5的旋转驱动行星齿轮7和8相对于固定齿轮9和10进行伴随旋转。由于固定齿轮9、10与可运动的齿轮11之间的齿的数量的差异，行星齿轮7、8的旋转驱动可运动的齿轮11相对于固定齿轮9和10进行旋转。

输出环12被固定到可运动的齿轮11，输出环12也被驱动相对于固定齿轮9和10进行旋转。输出环12的旋转具有使飞行控制表面3相对于飞机的机身2移位的效果。

在检测到致动器4的部件中的一个中发生卡住时，致动器4被控制以从正常运行模式过渡到脱联接运行模式。

为此，通过电信号或磁信号来启动破裂构件34和34'。承受电场或磁场的块54和55改变其形状，由此在第二保持部件48上施加拉应力。由块54和55施加的拉应力具有使保持部件48在该保持部件的弱化区域53处破裂的效果。

一旦第二保持部件48破裂，第一联接盘31和第二联接盘32就不再被保持在接合位置。

在由第一返回构件35(第二返回构件36)施加在第一联接盘31上(在第二联接盘32上)的返回力的影响下，盘31、32中的每一个从接合位置朝向分离位置移动。盘21沿箭头a的方向移动，而盘22沿相反的、箭头b的方向移动。

可运动的齿轮11的、输出环12的和联接盘31和32的齿41至46的几何形状也有助于朝向分离位置的该移位，该移位产生了分离力，该分离力被加到返回构件35和36的偏移以使联接盘31和32远离输出环12移动。

一旦盘31和32处于分离位置，输出环12就从可运动的齿轮11分离。

此外，可运动的齿轮11的两个部分21和22彼此分离。

致动器4则从飞行控制表面3脱连接，因此可由其它的致动器来移动飞行控制表面3。

由于保持组件33和33'被布置在致动器4的驱动链的输出端处，所以无论驱动链中的什么部件被卡住，所提出的设备均使得能够获得致动器的脱连接。