一种登机门助力缓冲卷轴器的制作方法

本发明属于飞机登机门助力结构领域，具体为一种登机门开启、关闭过程中的助力缓冲卷轴器。

背景技术：

对于登机门转轴在水平方向的飞机，在登机门开启和关闭过程中，登机门的自重相对于登机门转轴会有一个较大的力矩。登机门开启过程中，垂直方向因为重力作用产生较大冲击，对登机门及机舱与登机门连接部位造成磨损，不利于登机门的密封和疲劳寿命；登机门关闭过程中，操作人员需要提供较大的操作力矩以克服登机门重力力矩。目前，大部分机型的登机门开启与关闭，都是通过液压操纵系统或者完全依靠驾驶员手动操作完成。对于轻型登机门，采用液压操纵系统使得舱门系统显得较为复杂，并且液压系统存在易漏油、易污染、不易维护等缺点。完全依靠驾驶员手动完成登机门的开启与关闭，操作过程很不便捷，存在安全隐患。

设计一种便捷的、易于维护的，能够克服重力力矩，在登机门开启过程起缓冲作用，在登机门关闭过程起助力作用的机构显得尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种登机门助力缓冲卷轴器。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种登机门助力缓冲卷轴器，包括绳索固定装置、绳索、转动体和弹性元件；所述绳索一端连接有用于将绳索固定在飞机舱门上方的绳索固定装置，另一端连接并缠绕在转动体上；转动体上连接有通过弹性变形来克服登机门重力的弹性元件。

优选的，弹性元件包括平面蜗卷弹簧和弹簧安装盒；平面蜗卷弹簧设置在弹簧安装盒内，平面蜗卷弹簧一端固定连接并缠绕在转动体上，另一端固定连接在弹簧安装盒上；平面蜗卷弹簧与绳索分别位于转动体不同位置，平面蜗卷弹簧在转动体上缠绕中心线与绳索在转动体上缠绕中心线重合。

进一步，平面蜗卷弹簧接近固定在弹簧安装盒上一端的宽度逐渐减小。

进一步，所述转动体包括卷筒、转轴、锁紧装置、第一轴承和第二轴承；卷筒设置在转轴的外圆周方向上，卷筒与转轴通过锁紧装置固定连接；卷筒上缠绕绳索，转轴上缠绕平面蜗卷弹簧；弹簧安装盒设置在转轴的外圆周方向上，弹簧安装盒的两端与转轴之间分别通过第一轴承和第二轴承连接。

再进一步，所述弹簧安装盒包括簧盒和端盖；簧盒设置成u形，端盖连接在簧盒的u形缺口端，端盖与转轴通过第一轴承连接，簧盒与转轴通过第二轴承连接。

再进一步，所述簧盒上设置有用于将簧盒固定在登机门上的至少三个安装耳。

进一步，所述卷筒外圆周方向上设置有用于使绳索不脱出卷筒的限位器。

再进一步，所述卷筒的外圆周面与限位器之间设置有用于使绳索单层顺序缠绕在卷筒上的间隙。

优选的，所述绳索固定装置为耳叉接头。

优选的，所述绳索为钢丝绳。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明登机门助力缓冲卷轴器的绳索一端连接绳索固定装置，绳索固定装置将绳索一端固定在飞机舱门上方，绳索另一端连接并缠绕在转动体上，转动体上连接弹性元件，转动体转动时，会引起弹性元件的弹性变形，通过弹性元件的弹性变形产生的弹力来克服登机门重力，从而起到助力缓冲的目的；本发明采用的是弹性元件，不存在漏油的问题，没有污染，易维护，并且操作方便。

进一步地，本发明的弹性元件包括平面蜗卷弹簧和弹簧安装盒，平面蜗卷弹簧受载荷后产生均匀变形，弹力稳定。

进一步地，本发明的转动体包括卷筒、转轴、锁紧装置、第一轴承和第二轴承，这样设置的转动体使得绳索和平面蜗卷弹簧的连接更方便，紧固。

进一步地，本发明的弹簧安装盒包括簧盒和端盖，这样的设置形式使得安装更方便，快捷。

进一步地，本发明的簧盒上设置有至少三个安装耳，将簧盒固定在登机门上，使得固定更加稳固。

进一步地，本发明的卷筒外圆周方向上设置有限位器，限位器使得绳索不脱出卷筒。

进一步地，本发明的卷筒的外圆周面与限位器之间设置有间隙，间隙使得绳索单层顺序缠绕在卷筒上。

进一步地，本发明的绳索固定装置为耳叉接头，耳叉接头使用方便快捷。

进一步地，本发明的绳索为钢丝绳，钢丝绳连接紧固。

附图说明

图1为本发明外形结构示意图；

图2为本发明平面蜗卷弹簧安装示意图；

图3为本发明的工作原理图；

图4为本发明登机门开合时示意图；

图5为现有登机门重力力矩与钢丝绳输出力矩关系曲线图；

图6为应用本发明平面蜗卷弹簧后登机门重力力矩与钢丝绳输出力矩关系曲线图；

图7为本发明平面蜗卷弹簧展开图；

图8为本发明平面蜗卷弹簧梯形部分结构示意图。

图中：1为绳索固定装置；2为绳索；3为卷筒；4为转轴；5为锁紧装置；6为限位器；7为簧盒；8为端盖；9为平面蜗卷弹簧；10为第一轴承；11为钢丝绳与机上固定点；12为登机门；13为登机门助力缓冲卷轴器；14为登机门转轴；15为安装耳；16为登机门关闭位置；17为登机门完全开启位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参加图1-3，一种登机门助力缓冲卷轴器，包括绳索固定装置1、绳索5、转动体和弹性元件；所述绳索5一端连接有用于将绳索5固定在飞机舱门上方的绳索固定装置1，另一端连接并缠绕在转动体上；转动体上连接有通过弹性变形来克服登机门重力的弹性元件。

所述弹性元件包括平面蜗卷弹簧9和弹簧安装盒；平面蜗卷弹簧9设置在弹簧安装盒内，平面蜗卷弹簧9一端固定连接并缠绕在转动体上，另一端固定连接在弹簧安装盒上；平面蜗卷弹簧9与绳索5分别位于转动体不同位置，平面蜗卷弹簧9在转动体上缠绕中心线与绳索5在转动体上缠绕中心线重合。弹性元件还可以为螺旋弹簧、片簧、蝶形弹簧、环形弹簧的形式。

所述转动体包括卷筒3、转轴4、锁紧装置5、第一轴承10和第二轴承；卷筒3设置在转轴4的外圆周方向上，卷筒3与转轴4通过锁紧装置5固定连接；卷筒3上缠绕绳索，转轴4上缠绕平面蜗卷弹簧9；弹簧安装盒设置在转轴4的外圆周方向上，弹簧安装盒的两端与转轴4之间分别通过第一轴承10和第二轴承连接。转动体还可以为转动轴和轴承的组合形式。

所述弹簧安装盒包括簧盒7和端盖8；簧盒7设置成u形，端盖8连接在簧盒7的u形缺口端，端盖8与转轴4通过第一轴承10连接，簧盒7与转轴4通过第二轴承连接。

所述簧盒7上设置有用于将簧盒7固定在登机门上的至少三个安装耳15。

所述卷筒3外圆周方向上设置有用于使绳索5不脱出卷筒3的限位器6。

所述卷筒3的外圆周面与限位器6之间设置有用于使绳索5单层顺序缠绕在卷筒3上的间隙。

所述绳索固定装置1为耳叉接头。

所述锁紧装置5为锁紧螺母。

所述绳索5为钢丝绳。

如图3所示，本发明登机门卷轴器通过簧盒7上的6个安装耳连接固定于登机门第二台阶侧壁，耳叉接头通过螺栓连接固定于飞机舱门上方机构。

登机门开启和关闭过程中，登机门绕登机门转轴14转动，登机门自重相对登机门转轴14会产生一个重力力矩。

登机门开启时，登机门绕登机门转轴14向下方转动，钢丝绳行程变长。进一步，钢丝绳带动卷筒3转动，卷筒3与转轴4采用花键连接固定。如图2所示，平面蜗卷弹簧9内圈固定于转轴4的卡槽内，转轴4两侧安装有轴承。进一步，与卷筒3连接的转轴转动，带动平面蜗卷弹簧9内圈卷紧。平面蜗卷弹簧9外圈固定于簧盒外圈，平面蜗卷弹簧9卷紧过程中，输出力矩与卷紧圈数接近线性增大，平面蜗卷弹簧9弹性势能增大。登机门开启过程中，平面蜗卷弹簧9输出力矩传递于钢丝绳上，钢丝绳上的拉力相对于登机门转轴14的力矩克服登机门自重力矩，实现缓冲功能。

登机门关闭时，登机门绕登机门转轴14向上方转动，钢丝绳行程变短。进一步，平面蜗卷弹簧9松卷，平面蜗卷弹簧9释放弹性势能，钢丝绳上的拉力相对于登机门转轴14的力矩克服登机门自重力矩，实现助力功能。

如图2所示，限位器6与卷筒3外径间留取适当间隙，该间隙可确保钢丝绳单层顺序缠绕。同时，限位器6与卷筒3两侧留取适当间隙，该间隙确保钢丝绳在登机门开启、关闭过程不会从卷筒3侧边脱出。

所述平面蜗卷弹簧9输出力矩与卷紧圈数接近线性关系。如图3所示，卷轴器簧盒有6个安装耳，每个安装耳间隔60度均布。进一步，通过调整安装耳安装位置，可调整平面蜗卷弹簧9的初始预紧圈数，进而调整钢丝绳上的拉力。钢丝绳上的拉力相对于登机门转轴14的力矩大于登机门自重力矩时，登机门卷轴顺时针旋转调整。反之，登机门卷轴逆时针旋转调整。

如图4所示为登机门卷轴器工作过程示意，图中a为登机门关闭位置，b为登机门完全开启位置，c为登机门重心移动轨迹，d为卷轴器移动轨迹，g为登机门重力，f为卷轴器钢丝绳拉力，l1为重力与登机门转轴14的矩，l2为钢丝绳拉力与登机门转轴14的矩，e为钢丝绳拉出长度，所述钢丝绳相对登机门转轴力矩与登机门重力力矩匹配的量化得：

k为力矩系数，当k取0.65～0.95时，登机门重力力矩和钢丝绳拉力力矩匹配较好，登机门卷轴器的缓冲和助力效果明显。

如图7和图8所示，所述平面蜗卷弹簧9外圈为梯形结构，平面蜗卷弹簧9接近固定在弹簧安装盒上一端的宽度逐渐减小。

典型平面蜗卷弹簧9宽度b不变，输出力矩与卷紧圈数成正比，这种设计方法下，登机门重力力矩与钢丝绳输出力矩曲线如图5所示，在a点前，登机门重力力矩大于钢丝绳拉力力矩，登机门能够在重力的作用下，缓慢地自动打开，但是在a点后，由于弹簧产生的钢丝绳拉力力矩比重力力矩大，导致登机门打开到最大角度后会出现反弹现象，这种反弹现象使登机门在开启过程中状态不稳定，使用不方便。

本发明通过一种新的结构对平面蜗卷弹簧9的输出扭矩进行修正，即对平面蜗卷弹簧9外圈一段进行梯形修正。在a点以前，平面蜗卷弹簧9宽度b不变时，△f为卷筒3每卷紧一圈对应的钢丝绳拉力增量。a点时钢丝绳拉力fa，从a点到登机门完全打开，卷筒3还需转动n圈。a点以后，弹簧设计宽度为m·b，m为修正系数，m的确定原则为：登机门完全开启时：(fa+m·n·△f)·l2＝g·l1。按照此方法修正后，登机门重力力矩与钢丝绳输出力矩的匹配关系如图6所示。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。