ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД С АНТИБЛОКИРОВОЧНЫМ СРЕДСТВОМ Российский патент 2016 года по МПК E05F15/70 

Изобретение относится к электромеханическому приводу, например, пригодному для использования в области авиации для того, чтобы перемещать подвижную поверхность управления полетом относительно неподвижной конструкции самолета. Например, поверхность управления полетом может быть рулем, элероном, элевоном, закрылком и так далее.

Известны электромеханические приводы, которые установлены на борту самолета и содержат каркас, имеющий поворотный двигатель, установленный на нем вместе с винтом, установленным с возможностью скольжения относительно каркаса. Двигатель действует посредством понижающей передачи для приведения во вращение гайки, которая установлена на винте, при этом предотвращается ее перемещение в процессе движения относительно каркаса. Каркас прикреплен к конструкции самолета и вращает гайку, таким образом заставляя винт перемещаться в процессе движения, при этом один конец винта соединен с поверхностью управления полетом, которая должна перемещаться.

В целях безопасности в общем обеспечены два привода для каждой поверхности управления полетом, которая должна перемещаться, при этом каждый привод имеет такие размеры, чтобы быть способным действовать сам по себе для перемещения поверхности, которая должна быть перемещена. Таким образом, в случае неисправности одного из приводов для перемещения поверхности управления используется другой привод и таким образом обеспечивается продолжение функционирования самолета.

Тем не менее, может возникать проблема в случае заклинивания привода и противодействия какому-либо перемещению поверхности управления. Для того чтобы исключить этот риск, обычно между приводом и поверхностью управления помещают ограничитель по крутящему моменту так, чтобы обеспечивать поверхность управления, отсоединяемую от неисправного привода, когда сила, приложенная поверхностью управления к неисправному приводу, достигает заданного порога. Тем не менее, такая конструкция является относительно громоздкой, так как для нее необходимо использовать привод, располагаемый дополнительно на расстоянии от поверхности управления.

Задачей изобретения является создание простого средства для исключения, по меньшей мере, частично, проблем блокирования приводов.

Для этого согласно изобретению электромеханический привод содержит каркас, имеющий установленные на нем поворотный двигатель и соосный зубчатый редуктор, имеющий в качестве входа выходной вал двигателя и в качестве выходов первый элемент антиблокировочной системы и кольцо, соосное с выходным валом двигателя и соединенное с рычагом для приведения в движение элемента, который должен быть приведен в действие. Зубчатый редуктор удерживается корпусом, установленным на каркасе с возможностью поворота вокруг оси выходного вала двигателя. Антиблокировочное устройство установлено на каркасе и содержит второй элемент, который является подвижным между блокирующим положением для блокирования первого элемента при вращении относительно каркаса и положением расцепления для расцепления первого элемента при вращении относительно каркаса.

Таким образом, в случае блокирования привода можно расцеплять первый элемент при вращении так, чтобы позволять рычагу свободно качаться.

Предпочтительно, зубчатый редуктор представляет собой эпициклический или ступенчатый зубчатый механизм, и первый элемент имеет кольцеобразный участок с внутренними зубьями для образования неподвижного элемента зубчатого редуктора.

Таким образом, зубчатый редуктор образует компактный дифференциальный зубчатый редуктор, и если в двигателе возникает блокировка, выходное кольцо может поворачиваться посредством расцепления первого элемента, который образовал неподвижную точку относительно каркаса.

Другие особенности и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания на примере конкретных неограничивающих вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показан привод в соответствии с изобретением, вид в продольном разрезе;

на фиг. 2 - кинематическая схема на виде сверху привода;

на фиг. 3-5 - фрагментарные кинематические схемы в перспективе, показывающие разблокирующее устройство соответственно при деактивации, являясь активированным, и при активации;

на фиг. 6а и 6b - фрагментарные схематические виды, показывающие активацию разблокирующего устройства; и

на фиг. 7 - фрагментарный вид снаружи в перспективе средств активации разблокирующего устройства.

На этих фигурах электромеханический привод согласно изобретению представляет собой поворотный привод, используемый в соответствии с этим вариантом осуществления для перемещения подвижного элемента, такого как поверхность управления самолетом, относительно неподвижной конструкции, такой как крыло самолета.

Привод содержит каркас 1, снабженный средствами для крепления его к конструкции, такими как отверстия для приема крепежных болтов.

На каркасе 1 установлены:

электродвигатель М;

зубчатый механизм или редуктор, в целом показанный ссылочным обозначением 2; и

антиблокировочное устройство, в целом показанное ссылочным обозначением 3.

Двигатель М представляет собой электродвигатель, имеющий статор, закрепленный на каркасе 1, и ротор, соединенный с возможностью вращения с выходным валом А двигателя М.

Зубчатый редуктор 2 согласно этому варианту осуществления относится к ступенчатому типу и содержит корпус 4, образующий первый элемент антиблокировочного устройства 3, выполненный из двух участков в этом примере, в котором проходит входной вал 21, расположенный на той же оси, что и выходной вал А двигателя М, и имеющий один конец, ограниченный для вращения с выходным валом А двигателя М, и противоположный конец, снабженный шестерней 22, входящей в зацепление с промежуточными зубчатыми колесами 23, каждое из которых установлено на соответствующем валу, удерживающем зубчатые колеса 24, входящие в зацепление с зубчатыми кольцевыми участками 25 корпуса 4. Промежуточные зубчатые колеса 23 также входят в зацепление с выходным кольцом 26, имеющим внутренние зубья и снабженным на внешней стороне рычагом 27 для приведения в движение поверхности управления, которая должна быть перемещена. Выходное кольцо 26, зубчатые колеса 23, 24 и входной вал 21 установлены с возможностью поворота относительно корпуса 4. Таким образом, зубчатые кольцевые участки 25 корпуса 4 образуют неподвижные промежуточные кольца зубчатого механизма 2.

Корпус 4 и таким образом зубчатый механизм 2 как одно целое установлены на каркасе 1 посредством двух подшипников, показанных ссылочными обозначениями 28 и 29. Каждый из подшипников 28, 29 может быть одинарным подшипником, например, может быть выполнен в виде одинарного шарикового подшипника, или он может быть сдвоенным подшипником, например, может быть образован внутренним шариковым подшипником и внешним шариковым подшипником, соосным с ним. Сдвоенный подшипник имеет преимущество в том, что заклинивание одного из двух шариковых подшипников в сдвоенном подшипнике не предотвращает корпус 4 от поворота относительно каркаса 1. Сдвоенный подшипник также может содержать одинарный шариковый подшипник, имеющий внутреннюю или внешнюю поверхность с низким коэффициентом трения, который пригоден для скольжения относительно элемента, с которым эта поверхность находится в контакте.

В нормальных условиях антиблокировочное устройство 3 выполнено с возможностью предотвращать вращение корпуса 4 относительно каркаса 1, а также, в случае блокирования двигателя М или зубчатого механизма 2, с возможностью позволять корпусу 4 вращаться относительно каркаса 1.

С этой целью антиблокировочное устройство 3 размещено в корпусе в каркасе 1, который расположен на стороне каркаса 1, удаленной от двигателя М так, что зубчатый механизм 2 лежит между двигателем М и антиблокировочным устройством 3. Антиблокировочное устройство содержит крышку 30, которая закрывает корпус в каркасе 1 и которая включает выступ на одной поверхности, от которой отходит опорный вал 31, лежащий на той же оси, что и выходной вал S двигателя М, и удерживающий элемент (который представляет собой второй элемент антиблокировочного устройства), который является подвижным для возможности скольжения между положением блокирования корпуса 4 при вращении относительно каркаса 1 и положением разблокирования корпуса 4 при вращении относительно каркаса 1.

Подвижный элемент представляет собой пластину 11 сцепления, которая является неподвижной при вращении, имеющую переднюю поверхность, образующую фрикционную поверхность 20, которая прижимается и к поверхности корпуса 4, и к поверхности каркаса 1 так, чтобы ограничивать их вместе при вращении, когда подвижный элемент находится в блокирующем положении (фиг. 1-4), и которая перемещается от каркаса 1 и корпуса 4, когда пластина 11 сцепления находится в расцепленном положении (фиг. 5). Пластину 11 сцепления толкают по направлению к положению расцепления упругим возвратным элементом, в этом варианте спиральной пружиной 32, проходящей вокруг опорного вала 31 между фрикционной поверхностью 20 и заплечиком на свободном конце опорного вала 31.

Антиблокировочное устройство 3 включает в себя удерживающий элемент для удержания пластины 11 сцепления в блокирующем положении, противодействуя силе, приложенной спиральной пружиной 32. Удерживающий элемент содержит пластину 10 с гнездами, установленную на опорном валу 31 с возможностью поворота вокруг указанного опорного вала 31 между первым положением, в котором распорные элементы 33, выступающие аксиально от задней поверхности пластины 11 сцепления, удерживают пластину 11 сцепления на расстоянии от охватывающей пластины 10 (фиг. 1-3), и вторым положением, в котором распорные элементы 33 расположены в гнездах 34 в пластине 10 с гнездами так, что пластина 11 сцепления и пластина 10 с гнездами расположены близко друг к другу (фиг. 5).

Электрически управляемая защелка 13 установлена на каркасе 1 для удержания охватывающей пластины 10 в ее первом положении, противодействуя силе, приложенной пружиной 12 кручения, окружающей опорный вал 31 и имеющей один конец, прикрепленный к крышке 30, и противоположный конец, прикрепленный к охватывающей пластине 10. В этом примере защелка 13 выполнена в виде качающегося рычага, имеющего один конец, зацепленный в периферийной выемке в пластине 10 с гнездами, и противоположный конец, приводимый в действие соленоидом 35 (фиг. 6). Срабатывание рычага, который образует защелку 13, заставляет защелку 13 отсоединяться от выемки, тем самым позволяя пластине 10 с гнездами вращаться (фиг. 4 и фиг. 6b).

При нормальной работе пластина 11 сцепления находится в ее блокирующем положении, а пластина 10 с гнездами находится в ее первом положении (фиг. 1-3). Корпус 4, таким образом, является неподвижным при вращении относительно каркаса 1.

В случае блокирования привода (причем способы для обнаружения таких блокирований известны) соленоид 35 функционирует с возможностью отцеплять защелку 13 от пластины 10 с гнездами. Пластина 10 с гнездами приводится во вращение спиральной пружиной 12 (фиг. 4), пока пластина 10 с гнездами не достигнет своего второго положения. Далее распорные элементы 33 совмещаются с гнездами 34, при этом они проникают в гнезда 34 под действием спиральной пружины 32, толкающей пластину 11 сцепления по направлению к пластине 10 (фиг. 5) с гнездами. Далее корпус 4 свободно вращается относительно каркаса 1, тем самым оставляя поверхность управления свободной для перемещения под действием другого привода или внешних сил, действующих на подвижный элемент. Следует отметить, что эти силы прикладываются большей частью пружинами, поэтому отсутствует необходимость использовать мощный соленоид, который будет громоздким и энергозатратным.

Блокировочное устройство должно быть возвращено в его положение нормальной работы вручную во время операции обслуживания.

Естественно, изобретение не ограничено описанными вариантами выполнения, но охватывает любой вариант, входящий в пределы объема охраны изобретения, который определен формулой изобретения.

В частности, защелка, соленоид и пружина кручения могут быть заменены вспомогательным приводом для реверсивного перемещения подвижного элемента между его двумя положениями.

Зубчатый редуктор может относиться к другому типу зубчатого механизма, такому как эпициклический зубчатый редуктор, в котором сателлит-держатель используют в качестве первого элемента антиблокировочного устройства.

Конструкция привода может быть отличной от раскрытой. Антиблокировочное устройство может, например, быть заключено в блоке, установленном на каркасе 1, защелка 13 может перемещаться скольжением вместо качания, зубчатый механизм может иметь большее или меньшее количество передаточных элементов, чем описано выше.

Электромеханический привод содержит каркас с установленными на нем поворотным двигателем и зубчатым механизмом, имеющим входной вал, лежащий на той же оси, что и выходной вал двигателя, и соединенный с ним, и выходное кольцо, соосное с выходным валом двигателя и соединенное с рычагом для приведения в действие элемента, который должен быть приведен в действие. Зубчатый механизм удерживается корпусом, установленным на каркасе с возможностью поворота вокруг оси выходного вала двигателя. Антиблокировочное устройство установлено на каркасе и содержит подвижный элемент, выполненный с возможностью перемещения между блокирующим положением для блокирования корпуса при вращении относительно каркаса и положением расцепления для расцепления корпуса при вращении относительно каркаса. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Электромеханический привод, содержащий каркас с установленными на нем поворотным двигателем и соосным зубчатым редуктором, имеющим в качестве входа выходной вал двигателя и в качестве выходов первый элемент антиблокировочной системы и кольцо, соосное с выходным валом двигателя и соединенное с рычагом для приведения в действие элемента, который должен быть приведен в действие, при этом зубчатый редуктор установлен на каркасе с возможностью поворота вокруг оси выходного вала двигателя, антиблокировочное устройство установлено на каркасе и включает в себя второй элемент, выполненный с возможностью перемещения между блокирующим положением для блокирования первого элемента при вращении относительно каркаса и положением расцепления для расцепления первого элемента при вращении относительно каркаса, причем антиблокировочное устройство включает в себя удерживающий элемент для удержания второго элемента в блокирующем положении и средство для разблокирования удерживающего элемента, при этом второй элемент направляется к положению расцепления посредством упругого элемента.

2. Привод по п. 1, в котором зубчатый редуктор представляет собой дифференциальный редуктор, а первый элемент имеет кольцевой участок с внутренними зубьями для образования неподвижного элемента зубчатого механизма.

3. Привод по п. 1, в котором второй элемент установлен с возможностью скольжения вдоль направления скольжения, совпадающего с выходным валом.

4. Привод по п. 3, в котором второй элемент представляет собой пластину, имеющую фрикционную поверхность, которая прижимается к первому элементу и каркасу так, чтобы ограничивать их вместе при вращении, когда второй элемент находится в блокирующем положении, и которая перемещается от каркаса и первого элемента, когда второй элемент находится в положении расцепления.

5. Привод по п. 3, в котором удерживающий элемент установлен с возможностью поворота вокруг направления скольжения между первым положением, в котором, по меньшей мере, один распорный элемент, прикрепленный ко второму элементу, располагает второй элемент на расстоянии от удерживающего элемента, и вторым положением, в котором распорный элемент расположен в гнезде удерживающего элемента таким образом, что второй элемент и удерживающий элемент перемещаются по направлению друг к другу, при этом электрически управляемая защелка удерживает удерживающий элемент в его первом положении, противодействуя силе, приложенной пружиной кручения.

6. Привод по п. 1, в котором антиблокировочное устройство включает в себя вспомогательный привод для реверсивного перемещения второго элемента между его двумя положениями.

7. Привод по п. 1, в котором первый элемент содержит кольцевой участок с внутренними зубьями, который соединен с каркасом посредством, по меньшей мере, одного сдвоенного подшипника.