具有相关联的锁定装置和转矩限制器的致动器的制作方法

本发明涉及一种设有锁定可移动元件的装置的致动器。本发明可例如用于航空领域中，用来锁定飞行器上的副翼或襟翼。致动器可以是线性的或旋转的。

背景技术：

致动器包括静止结构和相对于静止结构可移动的致动件。在航空工业中，总的趋势青睐包括旋转电动机的致动器，该旋转电动机驱动传动系统，以使其能够推动或拉动与待移动的元件形成一体的杠杆。

致动器通常包括用于将致动件锁定在位的装置，以当电动机不再通电时，例如在失效后阻止可移动元件的任何意外运动。

锁定装置具有专用于发动机的正常工作模式的用于释放致动件的状态以及专用于发动机失效模式的锁定状态。旋转锁定装置通常包括定子、转子、至少一个锁定件以及用于在这两个位置之间致动锁定件的工具，转子如此安装，以便绕枢转轴线枢转，至少一个锁定件安装在定子和转子之间，以便在与转子和定子相互作用的位置和相对于转子缩回的位置之间可移动。

装置还可如此布置，从而无论旋转方向如何都能阻止转子的旋转。或者，装置可如此布置，从而阻止转子在仅一个旋转方向上的旋转并使得能够在相反方向上自由旋转。

后者更众所周知的类型的装置是自由轮单元，其锁定件是通过弹性复位件回到相互作用位置的棘爪或辊子。于是转子在旋转方向之一上自由旋转，而锁定件抵抗转子在另一旋转方向上的旋转。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效可靠且同时具有有限整体尺寸、相对较低质量和相对较低转子惯性的锁定装置。

为此目的，根据本发明，提供了一种致动器，其包括静止结构和相对于静止结构可移动的致动件，用于将致动件锁定在位的装置安装在静止结构上并具有锁定状态和用于释放致动件的状态。锁定装置依次包括应力限制器和至少一个锁定件，至少一个锁定件如此布置，从而搁置在致动件的表面上，以便通过对接抵靠来抵抗致动件在预定方向上的运动。致动器包括用于将锁定装置控制在其释放状态下的构件，以及用于使锁定装置弹性回到其锁定状态的构件。

本发明因此能够提供一种受控的锁定系统致动器，该致动器与偏心锁定件和应力限制器相关联，使得能够缩减锁定件对接时施加到致动器的部件的应力峰值。具有偏心锁定件能够具有在致动件的任何位置处(并且不和棘爪一样仅在一个齿)的锁定。根据本发明的锁定装置还提供致动器部件的以及连接到致动器的结构的渐进锁定和保护，这在锁定装置时视为急动。当棘爪落在棘轮的齿顶部上时随棘爪产生的重新绑定问题也被消除。

附图说明

在阅读本发明的非限制具体实施例的下列描述之后，本发明的其它特征和优点会显现。

将参照附图，其中：

-图1是根据本发明的第一实施例的致动器的示意图，

-图2是沿图1的II-II线截取的致动器的局部示意剖视图，

-图3是根据本发明的第一实施例的局部示意剖视图，

-图4是根据致动器的第一实施例的锁定装置的示意图，

-图5a是根据替代实施例的锁定装置的类似于图3的视图，

-图5b是这个替代实施例的类似于图2的视图，

-图6、7、8、9是根据本发明的第二、第三、第四和第五实施例的致动器的类似于图4的视图。

具体实施方式

在本文中根据飞行器的移动飞行面的致动器描述本发明。该移动飞行面例如是方向舵、襟翼、升降副翼、副翼等。

参照图1，这种旋转致动器包括静止结构、旋转可动构件以及发动机构件，该发动机构件驱动可移动构件相对于静止结构旋转。更具体地说，这里致动器包括框架100，具有输出轴的旋转电动机101安装在框架100上，该输出轴经由减速齿轮102、螺母和螺纹轴传动系统的螺母驱动。螺母如此安装，从而自由旋转并相对于框架100平移静止。螺纹轴103啮合在螺母中并具有连接到与方向舵形成一体的杠杆104的一端。

致动器还包括旋转锁定装置，以便如果动力失去，方向舵因空气动力学力的作用可回到其中立位置但不能露出。总的标注为105的锁定装置安装在发动机101和减速齿轮102之间。

也参照图2至4，根据本发明的锁定装置105包括定子1和转子2，定子1连接到静止结构，转子2与发动机101的输出轴旋转形成一体并且如此安装，从而绕枢转轴线3枢转。这里，定子1具有绕转子2安装的环的形状，而且定子1和转子2彼此同轴。这里，定子1形成具有与发动机壳体101形成一体的一端以及与减速齿轮箱102形成一体的一端的壳体。

锁定装置105依次包括总的被称为4的应力限制器，这里是转矩限制器，以及由转矩限制器4支撑的锁定件5。

转矩限制器4包括安装在定子1中、与转子2同轴的环6。转子2如此安装，从而具有平行于轴线3的某一轴向间隙并且相对于定子1自由旋转。环6具有与定子1的摩擦表面7相对的摩擦面6.1以及预加载弹簧8经由螺纹环9按压在其上的面6.2，螺纹环9平行于轴线3旋进定子1中。应当理解，螺纹环9能够调节由将环6压靠摩擦表面7的弹簧8提供的应力并且由此调节转矩，超过该转矩，环6可相对于定子1旋转驱动。

这里，锁定件5的数量是四个，并且绕转子2定位。每个锁定件5是安装在环6上以绕平行于轴线3的轴线10在第一位置和第二位置之间偏心枢转的卡爪，在第一位置，卡爪与转子2的周向表面2.1分开，而在第二位置，卡爪具有承靠表面2.1的表面5.1。弹簧11安装在每个锁定件5和环6之间以将锁定件5压向其第二位置。

表面5.1如此布置，从而当锁定件5在其第二位置时，转子2沿第一旋转方向R1自由旋转并通过对接抵靠转子2来阻止转子2在第二旋转方向R2上的旋转。为此目的，布置被如此设计成，使得从卡爪的枢转点至接触点的线和接触面的法线形成小于两种材料在彼此上的摩擦角的角度。锁定件5因此通过楔形效应施加经受在第二旋转方向上的输入转矩的转子2的渐增夹持力并且不断抵抗其旋转。应当指出，由于这种对接，在锁定件5可以相对容易回到其第二位置之前，启动转子2沿旋转方向R1的运动必须松开锁定件5。

因此：

-当锁定件5在其第一位置上时，锁定装置处于转子2释放状态，并且

-当锁定件5在其第二位置上时，锁定装置处于转子2锁定状态。

弹簧11因此形成使锁定装置弹性回到其锁定状态的构件。

致动器包括将锁定装置控制在其释放状态下的构件。

控制件包括电磁线圈12和电源装置，该电源装置未示出但众所周知，其如此布置，从而通电电磁线圈12可保持离开所述转子2表面2.1的锁定件抵靠复位件。

在这里更具体描述的实施例中，控制件包括环状锁13，环状锁13平行于轴线3在保持位置和释放位置之间可移动，在保持位置，锁13形成阻止锁定件搁靠表面2.1的止挡件，而在释放位置，锁13使锁定件在复位件11的作用下自由搁置在转子2的表面2.1上。电磁线圈12如此布置，从而在通电时将锁13移动到其保持位置，而且电磁线圈12的电源设置在工作模式下，在该工作模式下，发动机也通电。锁13和锁定件通过凸轮表面协配，凸轮表面如此布置，从而在锁从锁定件释放位置移动到锁定件保持位置，而锁定件与致动件的所述表面接触时，锁引起锁定件与所述表面分开。

应当理解，如果电磁线圈12未通电，则锁定件5通过借助弹簧11将锁13推向其释放位置来移动到其第二位置。如果转子2经受在旋转方向R2上的转矩，则锁定件5对接并抵抗旋转运动。如果转子2输入转矩小于克服环6的摩擦面6.1抵靠摩擦表面7的摩擦所需的转矩，则转子2被阻止旋转。如果转子2输入转矩高于克服环6在摩擦表面7上的摩擦所需的转矩，则转子2驱动锁定件5和环6，环6的摩擦面6.1会摩擦摩擦表面7并且使转子2的旋转慢下来。

锁13的轴向滑动布置确保即使在振动的情况下也有保持锁定件5的良好阻力。

在图5a和5b所示的替代解决方案中，锁定件5是易于在定子1的斜面50上滚动的辊子或球。在有利实施例中，对于阻止在斜面上方滚动时的任何不对齐，球比辊子优选。

每个斜面50具有第一端50.1和第二端50.2，第一端50.1设置有用来接纳相应球的凹槽，第二端50.2延伸到离枢转轴线3一定距离，该距离小于第一端50.1和枢转轴线3分开的距离。因此，当球在凹槽中时，它们限定直径大于转子2直径的轮廓，反之，当球在端50.2附近时，它们限定直径基本上等于转子2直径的轮廓。

则应当理解：

-当球在凹槽中时，由于锁13的作用，它们使转子2能够沿两个旋转方向(图5a和5b中所示的位置)自由旋转，

-当球被搁置于在端50.2附近的斜面50上时，锁定件抵抗转子2在旋转方向R2上(在该旋转方向上，球往往因其在转子2上的摩擦而回到斜面50的第二端50.2上并且因此它们施加渐增摩擦力到转子2上直至实现楔紧)的旋转并且使转子2能够沿旋转方向R1(在该旋转方向上，球往往向斜面50的第一端50.1返回)自由旋转。

当参照图6至9时，相同元件或类似于上述元件的元件在下面其它实例的描述中赋予相同附图标记。

根据图6所示的第二实施例，锁定装置105除了其没有锁之外，具有与先前所述锁定装置105相同的结构。电磁线圈12如此布置，从而直接将锁定件5曳拉到其第二位置。为此目的，电磁线圈可具有与轴线3同轴延伸到环6中的线圈的形状。

根据图7所示的第三实施例，除了锁定件5与旋转中间支撑件形成一体并且电磁线圈12如此布置，从而将支撑件与锁定装置105的转矩限制器4的环6脱开之外，锁定装置105具有与先前所述锁定装置105相同的结构。因此，当电磁线圈通电时，锁定件5由轴2自由驱动。如果电磁线圈未通电，则支撑件与环6形成一体使得，如果轴2沿旋转方向R2旋转，则支撑件往往会驱动环6，环6的摩擦面6.1摩擦抵靠摩擦表面7并且抵抗在旋转方向R2上的运动。

在替代实施例中，锁定件5安装在环6上，并且电磁线圈如此布置，从而通过抵抗复位弹簧8的作用以将环6保持在与摩擦表面7间隔开的位置上。在离开位置，转矩限制器因此不抵抗轴2的旋转。然而，这假设电磁线圈相对有力，因为其必须抵抗复位弹簧8。

根据分别在图8和9中示出的第四和第五实施例，锁定装置105包括如上所述的转矩限制器4和锁定件5，但锁定件5安装在位于定子1和转矩限制器4之间并且不再位于如先前实施例那样在转子2和转矩限制器4之间的支撑件上。锁定件的支撑5与定子1形成一体，并且锁定件5如此安装，从而搁靠在环6的圆柱形表面上。环6的摩擦面通过弹性件压靠与轴2一起旋转的径向表面。

如前述，致动器包括形成用于控制锁定装置的构件的电磁线圈。

根据图8所示的第四实施例，电磁线圈12如此布置，从而将环6的摩擦面保持远离轴2的径向表面。因此，当电磁线圈通电时，轴2自由枢转而没有通过转矩限制器慢下来。如果电磁线圈未通电，则摩擦面搁靠转子2的径向表面，这驱动环6旋转。在这种情况下，如果转子2在旋转方向R1上经受转矩，则锁定件5使环6能够自由运动。如果转子2在旋转方向R2上经受转矩，则锁定件5对接并抵抗冠部6的旋转运动以及因此转子2的旋转运动。

在图9的第五实施例中，电磁线圈12如此布置，从而将锁定件5直接曳拉到其第二位置。因此，当电磁线圈通电时，锁定件5保持在离冠部6一定距离处，冠部6与转子2一起自由旋转。当电磁线圈未通电并且转子沿旋转方向R1旋转时，锁定件5使环6能够自由旋转并且因此使转子2能够自由旋转。当电磁线圈未通电并且转子沿旋转方向R2旋转时，锁定件5在环6上对接，环6摩擦抵靠转子2并抵抗转子2的枢转。

当然，本发明不限于所述实施例而是涵盖在如由权利要求书限定的本发明的范围内的任何替代解决方案。

具体地说，锁定装置可集成在发动机中或集成在与发动机相关联的减速单元中，或仍与发动机分开。

转子可具有安装成绕定子旋转的环的形状。

此外，锁定件的数量和类型可与上述的锁定件的数量和类型不同。

锁可作用到支撑件上或转矩限制器上。

锁定件可绕转子2对称布置。

致动器可以是线性致动器或旋转致动器。