中心偏置致动器的制作方法

本发明涉及一种中心偏置致动器，更具体地说，涉及一种包括该中心偏置致动器的组件。

背景技术：

已知类别的致动器设置成偏置以呈现中间状况，该中间状况在致动器的延伸状况方面处于压缩状况和延伸状况之间。此类致动器在本文将被称为“中心偏置”。

中心偏置致动器可用于偏置组件的第一部件，以相对于组件的第二部件运动至预定位置并且抵抗离开预定位置的相对运动。一种这样的示例是飞行器起落架的‘桨距修整器’致动器，也可替代地称为“卡车定位器”，该致动器设置成使得转向架梁偏置以采用相对于主撑杆的预定定向，例如使得该转向架梁定向成在起飞之后存放。

中心偏置致动器包含加压流体，该加压流体作用在致动器的内表面上，以使得压力差致使致动器采用中间状况。因此，中心偏置致动器会抵抗所施加的力，该力作用于使得致动器离开中间状况运动。

加压流体能由诸如车辆液压供源的外部供源提供。替代地，中心偏置致动器可以是自容式的，其中，工作流体包括几乎不可压缩的液体和可压缩气体，该液体由压缩气体中存储的能量加压。

本发明人已经认识到，可以改进已知的自容式中心偏置致动器，以降低朝向中间状况损失偏置力的可能性。本发明人还认识到，可以改进已知的自容式中心偏置致动器，以简化致动器的维护和/或监控。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种根据权利要求1所述的中心偏置致动器。

因此，根据本发明的第一方面的中心偏置致动器具有密封气体腔室，该密封气体腔室由弹性容器或可膨胀腔室限定，且该密封气体腔室的体积可以弹性地改变。可膨胀腔室内的气体可膨胀以适应液压流体穿过动态密封件的损失，同时抑制液压流体传递至气体腔室以及气体从气体腔室传递到致动器内的液压流体中。这可降低致动器的中心偏置特性在使用中退化的可能性，同时由于消除监控气体腔室和液压流体腔室之间的液体或气体传递的任何需求，也使得更易于维护和监控致动器的操作特性。

中心偏置致动器可以是油气致动器或减震器。

可膨胀腔室可包括金属波纹管。本发明人已经发现，金属波纹管可为诸如飞行器起落架桨距修整器之类的自容式中心偏置致动器提供特别可靠的可膨胀腔室。

可膨胀腔室可安装在蓄能器气缸内，该蓄能器气缸通过外部气缸联接于液压流体端口。

杆组件可包括盲孔，该盲孔通向从动气缸的内部腔室并与该内部腔室流体连通。可膨胀腔室可安装在盲孔内。

外部气缸可具有一定长度，且一个或多个第二动态密封件可定位成与外部气缸的任意端部相比更靠近该外部气缸的中部。

外部气缸可包含至少一个压盖壳体动态杆密封件或用于内部活塞密封件的滑动表面。

外部气缸可包括第一轴向面和第二轴向面，该第一轴向面和第二轴向面由一个或多个第一侧壁连接以限定主腔室，且该第一轴向面具有第一通孔。因此，该外部气缸可限定内部容积，从动气缸在该内部容积内直线地移置，以能相对于外部气缸运动。

从动气缸能在该主腔室内直线地移置，该从动气缸包括第三轴向面和第四轴向面，该第三轴向面和第四轴向面由一个或多个第二侧壁连接，以限定从动气缸腔室，该第三轴向面具有第二通孔，且该从动气缸限制为仅仅在主腔室的第一和第二末端之间运动以留下主腔室的至少一个自由部分，该外部气缸包括与主腔室的自由部分流体连通的通气端口。

活塞和杆组件的活塞能在从动气缸腔室内直线地移置，且该活塞和杆组件的杆能延伸通过第二和第一通孔，以从外部气缸突出自由端部。

一个或多个第一动态密封件能安装在第一通孔处或者附近，并且设置成作用在杆的外表面上，以抑制腔室内的工作流体通过第一通孔。一个或多个第二动态密封件能安装在外部气缸的一个或多个第一侧壁上，并且设置成作用在从动气缸的一个或多个第二侧壁的外表面上，以抑制腔室内的工作流体通至主腔室的自由部分。

该致动器能设置成在延伸状况和压缩状况之间可运动并且偏置到中间状况，该中间状况介于延伸状况和压缩状况之间且与该延伸状况和压缩状况不同。在本发明的实施例中，该中间状况可以是介于延伸状况和压缩状况之间但不同于延伸状况和压缩状况的任何状况。在一些实施例中，该中间状况可以通常是延伸状况和压缩状况之间的中间状况。致动器可从缩回和延伸状况朝向中间状况偏置。

因此，根据本发明的一方面，提供一种中心偏置致动器，该中心偏置致动器设置成能在延伸状况和压缩状况之间运动并且偏置到中间状况，该中间状况介于延伸状况和压缩状况之间且与该延伸状况和压缩状况不同，且该致动器包括：

外部气缸，该外部气缸包括第一轴向面和第二轴向面，该第一轴向面和第二轴向面由一个或多个第一侧壁连接以限定主腔室，且该第一轴向面具有第一通孔；

从动气缸，该从动气缸在该主腔室内直线地移置，该从动气缸包括第三轴向面和第四轴向面，该第三轴向面和第四轴向面由一个或多个第二侧壁连接，以限定从动气缸腔室，该第三轴向面具有第二通孔，且该从动气缸限制为在主腔室的第一和第二末端之间运动以留下主腔室的至少一个自由部分，该外部气缸包括与主腔室的自由部分流体连通的通气端口；

杆组件，该杆组件的活塞在从动气缸腔室内直线地移置，且该杆组件的杆延伸通过第二和第一通孔，以从外部气缸突出自由端部；

一个或多个第一动态密封件，该一个或多个第一动态密封件设置成作用在杆的侧壁上，以抑制液压流体从外部气缸泄漏；

一个或多个第二动态密封件，该一个或多个第二动态密封件设置成作用在从动气缸的侧壁或外壳体的内表面上，以抑制液压流体从外部气缸泄漏；以及

气体腔室，该气体腔室包括含有气体的密封可膨胀腔室，该可膨胀腔室设置成作用在中心偏置致动器内的液压流体上，以将该中心偏置致动器偏置为呈现中间状况，该中间状况介于压缩状况和延伸状况之间。

该致动器可设有端部止挡件，这些端部止挡件设置成限定从动气缸的第一和第二运动末端。端部止挡件可包括邻抵成形件或缓冲阀。

致动器可设置成使得在从动气缸于第一和第二末端之间运动的同时、通气端口与腔室的自由端部流体连通。这可例如通过将端部止挡件定位成使得从动气缸无法运动至如下位置来实现：在该位置中，该从动气缸密封通气端口且在一些实施例中密封加压端口。替代地，能设有一个或多个释放通道，从而甚至在从动气缸与端口平行时仍提供流体连通。

根据本发明的又一方面，提供一种组件，该组件包括根据第一方面的致动器，该致动器设置成将组件的第一部件相对于第二部件偏置以呈现预定位置，该组件设置成在使用中当处于第一状态中时迫使致动器呈现第一状况，并且该组件具有第二状态，在该第二状态中，致动器使得组件的第一部件相对于第二部件运动至呈现预定位置。

该组件可以是飞行器组件，例如是飞行器起落架组件。

该第一部件可以是转向架梁。第二部件可以是主撑杆，例如减震撑杆的主要装配件或滑动管。

附图说明

现将参照附图描述本发明的实施例，附图中：

图1是现有技术致动器的视图；

图2是现有技术致动器的视图；

图3是根据本发明一实施例的致动器的视图；

图4是示出包括图3所示致动器的金属波纹管的蓄能器气缸的视图；

图5是根据本发明又一实施例的致动器的视图；以及

图6是根据本发明一实施例的飞行器起落架组件的视图。

具体实施方式

图1是已知的中心偏置致动器100的纵剖视图。致动器100是“单作用”的致动器，即当从偏置位置移位时，该致动器在其自身的内部流体压力下机械地偏置运动以呈现中间状况，但是在没有外部力的情形下并不设置成致动到压缩或延伸状况，因为该致动器须通过外部负载驱动到压缩或延伸位置。

致动器100包括外部气缸102，该外部气缸限定内部容积，该内部容积通常由从动气缸112分隔成被动气体腔室109和主腔室104，该主腔室用于容纳液压或工作流体。外部气缸102具有第一轴向面102a和第二轴向面102b，该第一轴向面和第二轴向面由一个或多个第一侧壁102c连接以限定主腔室104。第一轴向面102a具有第一通孔。外部气缸102限定第一联接区域110。

气体腔室109经由通气端口108与大气相通，该通气端口能形成在第二轴向面102b或第一侧壁102c中。

从动气缸112包括第三轴向面112a和第四轴向面112b，该第三轴向面和第四轴向面由一个或多个第二侧壁112c连接以限定从动气缸腔室113。第三轴向面112a具有第二通孔。从动气缸112轴向地容纳在内部容积内，以沿着轴线x在由端部止挡件e1、e2所限定的预定端点或末端之间运动，这些端部止挡件可例如由外部气缸102内的邻抵成形件或锁定阀限定。通气端口108在从动气缸112的整个运动期间充分地打开，以在气缸腔室109和大气之间提供压力均衡。

外部气缸102在从动气缸112的与通气端口108相对的侧部上包括液压流体端口106。液压流体端口106可用于将液压流体引入到主腔室104中。液压流体端口106在从动气缸112的整个运动期间充分地打开，以使得流体能供给至主腔室104。

第一动态密封件117设置在从动气缸112和外部气缸102之间，以抑制液压流体通至气体侧部108。密封件可安装在压盖螺母上，该压盖螺母设置成螺接到外部气缸102的轴向面中的孔中。多个第一动态密封件能设置成彼此平行。

从动气缸112限定从动气缸腔室113，活塞和杆组件120、122轴向地容纳在该从动气缸腔室内以沿着轴线x运动。活塞122在从动气缸腔室113内直线地移置，并且沿着该从动气缸腔室自由地运动。活塞杆120延伸通过第二和第一通孔，以从外部气缸102突出。活塞杆120的自由端部限定第二连接器124。

第二动态密封件121在通过外部气缸102的轴向面形成的孔内设置在活塞杆120和外部气缸102之间，以抑制液压流体经由孔通过外部气缸102离开。多个第二动态密封件能设置成彼此平行。

从动气缸112包括一个或多个控制孔115，该一个或多个控制孔设置成使得液压流体腔室104和从动气缸腔室113之间能流体连通。

活塞杆120包括通向从动气缸腔室113的盲孔。浮动活塞126在盲孔内直线地移置，以在气体腔室g和从动气缸腔室113内的液压流体之间限定可动分隔件。诸如氮气的气体可以经由端口127插入到气体腔室g中。浮动活塞126的面向限定活塞杆120的内表面的孔的侧壁设置有动态密封件138，以在使用中抑制液压流体或气体通过该动态密封件。

致动器100是自容式的，因为该致动器在使用中并不由外部电源供电。在使用中，气体腔室g内的压缩气体中的存储能量对液压流体加压，以迫使从动气缸112到达与通气端口108相邻的端部止挡件，并且还迫使活塞杆120相对于外部气缸102向外延伸。因此，致动器100持续地偏置到介于完全延伸状况和完全压缩状况之间且不同于该完全延伸状况和完全压缩状况的中间状况，且因此能同时用作定位器/修整器和减震器。

施加于联接区域110、124的主导拉伸力致使从动气缸112抵抗由外部气缸102内加压液压流体提供的弹性力而被拉离与通气端口108相邻的端部止挡件。因此，能迫使致动器100运动至完全延伸状况。在所施加的拉伸力变得低于由液压流体所提供的偏置力的情形下，致动器100朝向中间状况运动并且呈现该中间状况。

施加于联接区域110、124的主导压缩力致使活塞杆120的活塞122抵抗由外部气缸113内的加压液压流体提供的弹性力而朝向从动气缸112的活塞114运动。一旦所施加的压缩力变得低于由液压流体所提供的偏置力，致动器100朝向中间状况运动并且呈现该中间状况。

附加地参照图2，示出了另一种类型的中心偏置致动器200，该中心偏置致动器与包含外部气体的蓄能器气缸130组合，该蓄能器气缸联接于端口106。该蓄能器包括浮动活塞132，该浮动活塞将蓄压器气缸130分隔成气体腔室134和液压流体腔室136。浮动活塞132的面向蓄能器气缸130的孔的侧壁设置有动态密封件138，以在使用中抑制液压流体或气体通过该动态密封件。

在任一情形中，如果液压流体在使用中穿过动态密封件117或121从致动器100、200泄漏，则腔室g中的气体可迫使浮动活塞126、132朝向液压流体腔室133、136运动，以占据系统中的任何松弛部。

本发明人已认识到的是，液压流体或气体穿过浮动活塞动态密封件138的泄漏会增加朝向中间状况的偏置力损失的可能性，从而提高所需的预防性维护水平。在飞行器起落架桨距修整器的情形中，尤其是在处于寒冷状况中时，朝向中间状况的偏置力损失会由于无法定向转向架梁以便存放而导致中止起飞。

本发明人还已认识到的是，液压流体或气体穿过浮动活塞动态密封件138的泄漏会使得致动器100的监控相对复杂，因为会需要追踪浮动活塞132的位置。

图3示出根据本发明一实施例的致动器10。致动器10类似于已知的致动器100，且因此出于简明起见，以下描述会着重于致动器10和已知致动器100之间的差别。已将相同的附图标记赋予类似的部件。出于清楚起见，并未示出端部止挡件e1和e2。

致动器10与致动器100、200的不同之处在于，该致动器联接于蓄能器气缸12，其中可变容积气体腔室13由包含诸如氮气或氦气之类气体的密封可膨胀腔室14所限定。因此，可膨胀腔室14限定可变容积腔室，该可变容积腔室使得气体能够占据系统中的松弛部，同时抑制该可变容积腔室内的气体泄漏到液压流体腔室136中，并且还抑制来自液压流体腔室136的液压流体进入气体腔室13。气体可以随着可膨胀腔室14一起压缩和膨胀，以允许致动器10得以压缩和延伸。

可膨胀腔室14可采用各种形式。在一个示例中，可膨胀腔室14可包括如图4中示出的金属波纹管14，应附加地参考该金属波纹管，且该金属波纹管设置成沿着蓄能器气缸12的孔轴线a延伸和收缩。金属波纹管14在形状上通常可以是圆柱形的，且具有一个或多个径向向内或向外面向的‘v’形区域，这些区域可以打开以允许波纹管14延伸，以及闭合以允许波纹管14压缩。波纹管14的在使用中运动的轴向端部14a沿着壳体壁引导，该壳体壁例如是蓄能器气缸12的内侧壁12a。轴向端部14a接触液压流体腔室136内的液压流体，以对致动器10进行中心偏置。金属波纹管14可以成型或焊接。气体可经由端口14b插入。金属波纹管14可以充有气体，例如氮气氦气和/或混合物。本发明人已经发现，金属波纹管可以为诸如飞行器起落架桨距修整器之类的自容式中心偏置致动器提供特别可靠的可膨胀腔室14。金属波纹管可以“终身密封”，因为一旦这些金属波纹管充有气体，这些金属波纹管就不需要在产品的使用寿命期间再充气。金属波纹管可以作为独立单元从各种供应商处购买。

在其它示例中，可膨胀腔室可以是气囊式蓄能器或活塞式蓄能器。

在了解用于给定中心偏置致动器的液压腔室的内部容积的情形下，技术人员将能够为可膨胀腔室选择合适的容积和构造。

图5示出根据本发明又一实施例的致动器20。致动器20类似于图3所示的致动器10，且因此出于简明起见，以下描述会着重于致动器20和致动器10之间的差别。

活塞杆26包括盲孔，该盲孔包含可膨胀腔室24，该可膨胀腔室限定气体腔室23且由此限定蓄能器22。可膨胀腔室24可以与图3的可膨胀腔室14相同。气体腔室23内诸如氮气之类的气体迫使从动气缸腔室113内的液压流体以常规的方式将致动器20偏置到该致动器的中心位置。气体能压缩和膨胀，以允许致动器能压缩和膨胀。

虽然图3和图5的致动器示出了第二动态密封件117与外部气缸102的孔限定面滑动接合地起作用，但在其它实施例中，第二动态密封件117可以倒置，以安装在外部气缸102的孔限定面上以与从动气缸112的外侧壁滑动地接合。这可以通过降低液压流体泄漏经过第二动态密封件117的可能性而进一步简化致动器的维护和/或监控和/或改善致动器的操作性能。

图6示出根据本发明一实施例的起落架组件60。起落架60包括主撑杆62，该主撑杆具有上部部分(未示出)和下部部分62b，该上部部分设置成联接于飞行器(未示出)的下侧，而该下部部分相对于上部部分伸缩地安装。转向架梁64枢转地联接于主撑杆62b的下部部分，转向架梁64具有安装在其上的轮轴66，这些轮轴用于承载一个或多个轮组件(未示出)。根据本发明各实施例的起落架组件可具有任何合适数量的轮轴和针对每个轮轴的轮。

联动件70在第一联接区域72a处枢转地联接于转向架梁64，并在第二联接区域72b处枢转地联接于下部撑杆部分62b。在所说明的实施例中，联动件由根据本发明一实施例的致动器80、例如参照图2至5所描述的那些致动器所限定。应理解地是，转向架梁64相对于撑杆62的枢转运动致使致动器80的状况、即有效长度变化。术语“有效长度”可指代第一和第二联接区域72a、72b的枢转轴线之间的距离。同样，致动器80的有效长度的变化致使转向架梁64相对于撑杆62的枢转运动，且致动器80因此可用于“修整”转向架梁64的位置以便存放。在替代实施例中，联接区域72a、72b可倒置且在其它实施例中可联接在一方面转向架的任何部件与另一方面撑杆62的任何部件之间。在一些实施例中，联动件80可包括多杆联动件，该多杆联动件能由致动器移动从而改变转向架相对于撑杆的角度位置。

虽然致动器80参照起落架组件桨距修整致动器进行了描述，但根据本发明的各实施例的组件可以是任何这样的组件，该组件包括根据本发明一实施例的中心偏置致动器，该中心偏置致动器设置成将组件的第一部件相对于第二部件偏置为呈现预定位置，该组件设置成在使用中当处于第一状态中时迫使致动器呈现第一状况，并且该组件具有第二状态，在该第二状态中，该致动器使得组件的第一部件相对于第二部件运动至呈现预定位置。本发明在维护困难和/或昂贵的组件中特别有利；例如，飞行器机翼、石油钻机吊杆或车辆悬架系统中的襟翼或板条。

虽然上文已参照一个或多个较佳实施例描述了本发明，但应理解地是，可作出各种改变或修改，而不会偏离限定在所附权利要求中的本发明范围。词语“包括”能意指“包含”或“由……构成”，且因此并不排除除了作为整体在任何权利要求或说明书中列举的那些构件或步骤以外的构件或步骤的存在。在相互不同的从属权利要求中描述了特定措施的事实并不意味着这些措施的组合不能用于产生良好效果。