用于防止机械反馈致动器中的非命令运动的微型阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械反馈致动器，并且更具体地，涉及用于机械反馈致动器的剪式机构的弹簧和阻尼器配置。
【背景技术】
[0002]机械反馈致动器可以用于其中即使失去电力也需要提供控制反馈的应用中。例如，液体燃料火箭发动机经常通过万向悬挂支架安装至太空飞行器，其能够使发动机枢转并且将转向控制提供至太空飞行器。如果在太空飞行器上失去电力，期望液体发动机使它们本身集中，使得飞机一直向前飞行。
[0003]机械反馈致动器可包括致动器(例如，活塞)和用于致动器的控制器之间的机械连杆机构。当与致动器接触的机械连杆机构的第一端响应于致动器移动而移动时，与控制器接触的机械连杆机构的第二端也可以移动。机械连杆机构的第二端的移动可以移动控制器的部件，以提供用于致动器控制的反馈。例如，控制器可打开阀门释放增压的液压流体以使致动器移位一英寸。随着致动器达到一英寸的位移，机械连杆机构的第二端的相应运动可以施加关闭阀门的力，从而将致动器停止在一英寸的位移处。
[0004]为了提供机械反馈，机械连杆机构需要保持与致动器的接触。弹簧经常用于提供将机械连杆机构推动为与致动器的反馈表面(例如，凸轮面)接触的力。然而，弹簧可以受到共振的影响。更具体地，强烈的振动可以导致弹簧以共振频率振动，这可导致施加于机械连杆机构的力减小，使得机械连杆机构失去与致动器的接触。在这种情况下，机械连杆机构可将错误的致动器位置传输至控制器。
【发明内容】
[0005]根据实施方式，一种机械反馈致动器可包括可移动致动器以及被配置为控制可移动致动器的移动的控制器。可移动致动器可包括随着可移动致动器可移动的凸轮面。机械反馈致动器还可包括布置为与凸轮面接触的机械反馈连杆机构。机械反馈连杆机构可以响应于可移动致动器和凸轮面的移动相对于控制器移动。机械反馈连杆机构的相对于控制器的位置可以表示可移动致动器至控制器的位置。机械反馈可包括布置为与机械反馈连杆机构接触的至少一个弹簧。至少一个弹簧可以朝向凸轮面在机械反馈连杆机构上施加偏置力。机械反馈致动器可包括布置为与机械反馈连杆机构接触的至少一个阻尼器，以在机械反馈连杆机构上施加阻尼力。
[0006]根据实施方式，一种伺服致动器可包括液压致动器、被配置为输出控制信号的控制器、以及与液压致动器液压连通的电液压伺服阀。电液压伺服阀可以与控制器连通，并且到达伺服阀的控制信号将液压流体引导至液压致动器以致动液压致动器。伺服致动器还可包括布置为与液压致动器接触的机械反馈构件。机械反馈构件响应于液压致动器的移动相对于电液压伺服阀进行移动。机械反馈构件的相对于电液压伺服阀的位置可以表示液压致动器至电液压伺服阀的位置。伺服致动器还可包括布置为与机械反馈构件接触的至少一个弹簧，以朝向液压致动器在机械反馈构件上施加偏置力。伺服致动器可包括布置为与机械反馈构件接触的至少一个阻尼器，以在机械反馈构件上施加阻尼力。
[0007]根据实施方式，一种用于在致动器和控制器之间提供机械反馈的剪式连杆机构可包括第一细长构件，其包括第一端、第二端以及布置在第一端和第二端之间的第一枢轴。剪式连杆机构还可包括第二细长构件，其包第三端、第四端以及布置在第三端和第四端之间的第二枢轴。第一枢轴和第二枢轴彼此同轴，并且第一细长构件和第二细长构件相对于彼此绕着相应的枢轴旋转。剪式连杆机构可包括布置在第一细长构件和第二细长构件之间的至少一个弹簧，其中，至少一个弹簧被布置在第一细长构件的第一端和第一枢轴之间以及第二细长构件的第三端和第二枢轴之间，并且其中，至少一个弹簧施加力以使第一端和第三端彼此远离。剪式连杆机构还可包括布置在第一细长构件和第二细长构件之间的至少一个阻尼器，其中，至少一个阻尼器被布置在第一细长构件的第一端和第一枢轴之间以及第二细长构件的第三端和第二枢轴之间。
【附图说明】
[0008]图1是液体燃料火箭发动机的示意性侧视图；
[0009]图2是流体力学伺服致动器的示意图；
[0010]图3A是航天飞机的示图；
[0011]图3B是太空发射系统的示图；
[0012]图4A是用于流体力学伺服致动器中的剪式连杆机构的侧视图，其中，剪式连杆机构包括局部隐藏图中示出的三个弹簧和阻尼器；以及
[0013]图4B是用于图4A的剪式连杆机构的弹簧和阻尼器的截面侧视图。
【具体实施方式】
[0014]图1是液体火箭发动机102的示意图。发动机102包括将液体燃料供应到腔室的各种机构108 (例如，栗等)以及喷管104。燃烧的燃料通过喷管104的出口 106从发动机102排出。发动机102通过万向悬挂支架以及致动器112和114连接至火箭的框架110。致动器112和114使发动机102能够绕着万向悬挂支架上的两个轴相对于框架110旋转。第一致动器112包括可以相对于汽缸124可伸缩移动的活塞120。致动器112通过第一枢轴118连接至发动机102并且通过第二枢轴116连接至框架110。因此，活塞120相对于汽缸124的移动引起发动机102绕着第一轴相对于框架102枢转。第二致动器114包括相对于汽缸128其次可伸缩移动的活塞126。致动器114通过第一枢轴130连接至发动机102并且通过第二枢轴122连接至框架110。因此，活塞126相对于汽缸128的移动引起发动机102绕着第二轴(垂直于第一轴)相对于框架110枢转。
[0015]在高可靠性是重要的环境中，可以提供用于控制的机械反馈的致动器优于依赖电力的反馈系统(例如，使用传感器检测位置的反馈系统)。液体燃料火箭发动机可使用具有使发动机能够在电力中断的情况下将它们自身集中的机械反馈的致动器。图2是可在液体燃料火箭发动机上使用的机械反馈致动器200的示意图。机械反馈致动器200包括在汽缸208内部的活塞210。活塞210连接至连接杆206，该连接杆206连接至第一枢轴202。第二枢轴204可连接至汽缸208。活塞210 (和连接杆206)可以通过选择性地将液压流体(等)栗进以及栗出汽缸中的腔室212和214而相对于汽缸208可伸缩地移动。例如，为了沿箭头D的方向移动活塞210和连接杆206，液压流体可被栗进腔室212中并且栗出腔室214。
[0016]通过包括动力阀232的致动器控制220控制液压流体栗进汽缸208的腔室212和214中。动力阀232可以沿箭头G的方向(或者沿相反方向)滑动以选择性地使液压源P能够与腔室212或者腔室214连通。类似地，动力阀232的移动引起另一个腔室212和214与液压回流R连通。动力阀232的移动通过一个或多个伺服阀222控制。多个伺服阀222可用于提供控制动力阀的冗余度。
[0017]在正常操作下，各个伺服阀222的操作通过电信号进行控制。各个伺服阀222可包括转矩电机224。可以施加电流使转矩电机224中的电枢226相对于磁体如通过箭头A (或者沿相反方向)示出地扭转，。电枢226的扭转使挠曲套筒(flexure sleeve) 228沿箭头B的方向(或者根据电流流动方向沿相反方向)侧向移位。挠曲套筒228的侧向移位打开阀门230，这提供了液压源P和液压回流R与伺服阀222之间的连通。伺服阀222还可以沿箭头B的方向(或者沿相反方向)移动，以将液压提供至动力阀232的正面，使动力阀232在箭头G的方向上移动。
[0018]机械反馈致动器200可将机械反馈提供至致动器控制器220。活塞210可耦接至包括面向内的锥形面262的内部锥形凸轮260。锥形凸轮260随着活塞210相对于汽缸208是可移动的(沿箭头Η的方向)。剪式连杆机构242可设置有在锥形凸轮260内的第一端。剪式连杆机构242可包括第一细长构件246和第二细长构件248。分别在剪式连杆机构242的第一细长构件246和第二细长构件248的第一端上的滚轴250和252可以使锥形凸轮260能够相对于剪式连杆机构242的第一端平移(translate)。弹簧254将第一细长构件246的第一端和第二细长构件248的第一端推开。第二细长构件248的第二端可以绕着(例如，相对于第二枢轴204锚定的)锚定件枢转。第一细长构件246的第二端可连接至第一反馈连杆258。
[0019]随着活塞210和锥形凸轮260相对于剪式连杆机构242移动，第一细长构件246的第一端和第二细长构件248的第一端将沿箭头E的方向彼此相对或者彼此远离地移动。第一细长构件246的第二端和第二细长构件248的第二端将沿相反方向移动。例如，如果活塞210和锥形凸轮260沿箭头D和Η的方向移动，则第一细长构件246的第一端和第二细长构件248的第一端沿箭头Ε的方向将彼此远离地移动。同时，第一细长构件246的第二端和第二细长构件248的第二端将朝向彼此移动。如上所述，第二细长构件248的第二端可以通过锚定件256被固定在适当位置。换句话说，第二细长构件24