專利名稱：特別用于飛行器渦輪噴氣發(fā)動機(jī)機(jī)艙的致動器的扭矩限制器的制作方法
特別用于飛行器渦輪噴氣發(fā)動機(jī)機(jī)艙的致動器的扭矩限制
器本發(fā)明涉及一種扭矩限制器，尤其涉及一種用于飛行器渦輪噴氣發(fā)動機(jī)機(jī)艙的致動器的扭矩限制器。飛行器渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的機(jī)艙具有許多活動部分，其中一種典型的例子就是格柵形式的推力反向器罩。所述推力反向器罩在所謂的“直接噴射”位置(尤其在飛行過程中采用)和“反向噴射”位置(在著陸時的制動過程中采用)之間移動。如國際申請PCT/US2004/019260中所公開的，通常使用電致動裝置來使得這些活動部分產(chǎn)生位移，電致動裝置已經(jīng)在隨附的

圖1中予以示出。該種電致動器包括螺桿1，在該螺桿1上螺紋連接有螺母3，螺母3又固定至致動管5，該致動管5的自由端以扣眼7結(jié)束。扣眼7又緊固至軛115，軛115連接至待發(fā)生位移的活動部分，從而消除軛115和扣眼7之間沿螺桿1的位移軸線的轉(zhuǎn)動和平移。優(yōu)選地，連接桿8插入在螺桿1的螺紋和螺母3的螺紋之間，從而減少摩擦，由此這種類型的致動器通常稱為“滾珠螺桿”。螺桿1在其與扣眼7的端部相對的另一端部具有小齒輪9，該小齒輪9帶有與主要小齒輪11協(xié)作的斜齒，其中，該主要小齒輪11又直接或間接地由電機(jī)驅(qū)動。在電機(jī)的作用下，能夠沿任意方向轉(zhuǎn)動螺桿1，并因此能夠沿任意方向平移螺母， 進(jìn)而能夠伸展和回縮管5，所述管5通過扣眼7和軛115而在轉(zhuǎn)動方面被鎖定。管5的這些運(yùn)動允許管5經(jīng)由其扣眼7對希望移動的機(jī)艙部分(例如格柵形式的推力反向器罩)起作用，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，一般來說有多個這種類型的致動器來驅(qū)動該罩。如果，出于某種原因，管5的伸展速度在其伸展的末期控制得不好，那么被致動的元件(諸如反向器罩)可能會有點(diǎn)突然地進(jìn)入停止(but6e)。但是，用于移動管5的整個機(jī)構(gòu)(電機(jī)、小齒輪、螺桿、螺母等等)具有很大的慣性，并且反向器罩的突然停止會對致動器和罩的某些部分造成損壞，尤其會對位于管5的端部與罩的連接區(qū)域中的部分造成損壞。出于這種原因，已知將扭矩限制器13設(shè)置于管5的自由端附近，即，就在扣眼7之前，如圖1所示。相對于由電機(jī)形成的扭矩發(fā)生器，在致動器的運(yùn)動鏈上盡可能“下游”地設(shè)置該扭矩限制器，這使得能夠在被致動的部分(例如推力反向器)突然停止時最好地保護(hù)所述罩和致動器的所有部分。具體而言，當(dāng)這種突然停止發(fā)生時，取決于該限制器的特性，由致動器的所有的活動部分所存儲的動能能夠通過形成扭矩限制器13的構(gòu)件的摩擦或變形而消耗。應(yīng)當(dāng)注意的是，該限制器能夠為滾珠和彈簧、凸耳剪切型、帶齒型、滑動型或其他類型。

在所有的情況下，此種扭矩限制器都是復(fù)雜的、龐大的、沉重的、并且難以精確校準(zhǔn)的。
本發(fā)明的目的特別在于解決這些問題。
本發(fā)明的目的是通過一種用于致動器的扭矩限制器實現(xiàn)的，所述致動器包括螺桿、安裝在所述螺桿上的螺母、剛性連接至所述螺母的致動管、以及用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的裝置，所述限制器的特征在于其包括止擋，所述止擋能夠簡單地通過所述螺桿在運(yùn)動過程中施加在所述螺母上的軸向力而通過摩擦防止所述管轉(zhuǎn)動，以及當(dāng)所述螺母到達(dá)所述螺桿的軸向止擋而超過由所述軸向力限定的預(yù)定扭矩閾值時，使得所述管能夠轉(zhuǎn)動。該扭矩限制器的工作基于以下事實通過致動器轉(zhuǎn)動所述螺桿以至于在所述螺母上施加軸向力，從而有助于將壓所述管使之壓靠所述止擋；這種壓靠導(dǎo)致所述管上的止擋產(chǎn)生與由所述螺母在所述管上施加的扭矩相反的摩擦扭矩。只要由所述止擋施加的扭矩大于由所述螺母施加的扭矩，所述管就保持在轉(zhuǎn)動方面被固定，并能夠在所述螺桿的轉(zhuǎn)動下持續(xù)移動。但是，當(dāng)由所述螺母施加的扭矩變得大于由被施壓的止擋所施加的扭矩時，所述管能夠與所述螺桿一致地旋轉(zhuǎn)。在由慣性存儲的動能的作用下，當(dāng)致動器到其行程的末端時，發(fā)生上述情況，進(jìn)而引起所述止擋的滑動轉(zhuǎn)動，并且所述管因此不再平移。因此能夠理解通過選擇適用于止擋的合適的幾何形狀、材料、以及表面狀態(tài)特性，能夠確保所述管平移所需的止擋的摩擦扭矩，同時基于所述致動器的軸向止擋來限制所述限制器的扭矩觸發(fā)閾值。采用這種方式制造的扭矩限制器非常簡單、體積并不是很大、可靠、并且易于校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的扭矩限制器的其他可選的特征所述止擋包括基本環(huán)形的摩擦表面，該摩擦表面具有滿足以下關(guān)系式的內(nèi)徑(Ri) 和外徑(Re)
3 Re^Rr2·π·ρ其中Cf為所述摩擦表面的摩擦系數(shù)，P為所述致動器螺桿的螺距，ρ為所述螺母在其螺桿上的運(yùn)動輸出；這種特定的關(guān)系式限定了能夠適用于本發(fā)明的實施的環(huán)形止擋的幾何形狀的特性，并且可以了解上述不等式的左項相對于右項越大，扭矩限制器將被觸發(fā)的越多以應(yīng)對高外部軸向阻力(即，由致動器外的元件所引起的)。該扭矩限制器包括用于在所述致動器的工作階段之外將所述止擋保持與所述管摩擦抵靠的裝置本發(fā)明中的這些接觸裝置必須不同于現(xiàn)有技術(shù)中的致動器中所能見到的永久預(yù)應(yīng)力裝置，使得能夠確保所述止擋的摩擦功能可自螺桿開始轉(zhuǎn)動起被施加。事實上， 在該螺桿轉(zhuǎn)動之前并且在零外力的作用下，螺母在管上沒有施加軸向力，因此所述管在所述止擋上沒有施加軸向力，從而所述管不會開始運(yùn)動所述接觸裝置，其實際上能夠采用保持止擋摩擦的小彈簧的形式，使得能夠消除起動缺陷的風(fēng)險。
應(yīng)當(dāng)理解的是能夠保持小的起動扭矩的任何其他裝置(例如剪切銷、分度球、等等)能夠解決這種同樣的問題本發(fā)明還涉及一種用于將所述管緊固在飛行器發(fā)動機(jī)艙活動部分上的軛，其中， 所述軛包含如前所述的扭矩限制器該實施例對應(yīng)于這樣一種情況，其中扭矩限制器并沒有包含在所述致動器中，嚴(yán)格地說，而是包含在安裝在待被致動的部分(例如推力反向器罩)上的緊固軛中。本發(fā)明還涉及一種致動器，這種類型的致動器包括螺桿、安裝在所述螺桿上的螺母、固定至所述螺母的致動管、以及用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的裝置，其中，所述致動器包括如前所述的扭矩限制器，所述扭矩限制器被設(shè)置在所述螺母和所述管的自由端之間該實施例對應(yīng)于這種情況，其中限制器類似于圖1所示方式設(shè)置，見上述。根據(jù)該致動器的一種可選的特征，其包括用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的電動裝置。本發(fā)明還涉及一種用于飛行器發(fā)動機(jī)艙的推力反向器，其中，所述推力反向器包括能夠在直接噴射位置和反向噴射位置之間運(yùn)動的罩以及至少一個如前所述的致動器。通過閱讀以下的描述以及審視附圖，將了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，在所述附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電致動器的軸向剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的致動器的端部與推力反向器罩的配件的協(xié)作區(qū)域的立體圖， 在該實施例中，扭矩限制器被插入在用于緊固致動器的管的軛與待被致動的活動部分之間；圖3是圖2中示出的復(fù)數(shù)個部分之間如何協(xié)作的示意圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的電致動器的軸向剖視示意圖，其中，該電致動器包括用于鎖住管的平移的螺栓。在所有的這些附圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記(100以內(nèi))指代相同或相似的構(gòu)件或構(gòu)件的群組。圖1示出了用于飛行器發(fā)動機(jī)艙的推力反向器的現(xiàn)有技術(shù)的電致動器。該致動器已經(jīng)在本說明書的前述部分中予以詳細(xì)描述?，F(xiàn)在參照圖2，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電動滾珠螺桿致動器的管105的自由端。該管105的自由端具有扣眼107，其中，扣眼107與通過螺栓螺桿117而緊固在該扣眼上的軛115協(xié)作。軛115基本上呈能夠夾緊扣眼107的U形卡形狀，該軛115又相對于配件119樞轉(zhuǎn)地安裝，其中，配件119固定至飛行器發(fā)動機(jī)艙的活動部分(例如推力反向器罩)。配件119，其事實上為活動部分的加強(qiáng)部，具有空腔121，軛115安裝在該空腔121。更具體地說，根據(jù)圖3能夠理解進(jìn)行中的運(yùn)動關(guān)系。圖3 —方面示出了軛115實際上在配件119內(nèi)以可樞轉(zhuǎn)的方式安裝，而且也示出了該軛具有摩擦部分123，摩擦部分123能夠抵靠配件119的環(huán)形表面124摩擦轉(zhuǎn)動。軛115還包括支撐部分127，該支撐部分127具有基本等同于面123的幾何形狀， 因此能夠確保限制器的工作在力的兩個方向上是基本相同的。在該支撐部分和配件119之間，布置有接觸保持彈簧125。這些低強(qiáng)度的彈簧具有恰好的尺寸來確保軛115的摩擦部分123稍稍頂靠配件119的表面124 ；絕不是那些在傳統(tǒng)扭矩限制器中所了解的的預(yù)應(yīng)力彈簧——即施加大應(yīng)力的彈簧，并且這些大應(yīng)力只能在扭矩限制構(gòu)型中被克服。盡管圖2和3中沒有示出，但是根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動致動器的管105的裝置類似于圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的用于驅(qū)動致動器的管5的那些裝置。所述設(shè)備的工作和優(yōu)點(diǎn) 描述如下。當(dāng)滾珠螺桿在相關(guān)的電機(jī)的作用下轉(zhuǎn)動以伸展管105時，管105的扣眼107在軛 115上施加軸向力A，如圖3中所示。該軸向力具有直接結(jié)果將軛115的摩擦部分123壓靠配件119的表面124。由于摩擦部分123在表面124上的這種接觸，軛115在管105上施加了摩擦扭矩Cl，該摩擦扭矩Cl與滾珠螺桿的螺母在管上施加的扭矩相反。如果摩擦扭矩Cl大于摩擦扭矩C2，管105不能相對于配件119樞轉(zhuǎn)，從而致動器的螺母相對于滾珠螺桿在轉(zhuǎn)動方面是固定的，進(jìn)而允許管在螺桿的轉(zhuǎn)動作用下的伸展運(yùn)動。當(dāng)滾珠螺桿的行進(jìn)在致動器內(nèi)被突然地鎖定時，尤其例如在行進(jìn)的最后，由致動器的螺母產(chǎn)生的扭矩C2能夠變得比由軛115在管105上產(chǎn)生的摩擦扭矩Cl大，從而驅(qū)動所述軛115相對于所述配件119轉(zhuǎn)動，并且因此通過摩擦部分123在配件119的表面124 上的摩擦，消耗由致動器傳遞的動能。能量的消耗能夠避免致動器的任何損壞以及避免所述致動器在推力反向裝置處的連接部分(軛115、配件119)的損壞。更具體地，當(dāng)軛115的摩擦部分123與配件119的表面124之間的協(xié)作區(qū)域具有基本環(huán)形的形狀(具有內(nèi)徑Ri和外徑Re，如圖3所示)時，摩擦扭矩Cl大于由螺母產(chǎn)生的扭矩C2且因此能夠在滾珠螺桿的轉(zhuǎn)動作用下驅(qū)動管105的條件如下l9(Rc2~Ri2\cf>-~— 3 Re3-^ /32·π·ρ事實上Cl 二 j·· (Re2 —?dú)v2 )·(/'·尸
3 Rc3-Ri3以及
PCl - --· F
2·π ■ ρ其中F表示由螺桿傳遞到螺母的軸向(S卩，沿圖3中所示的方向Α)力；Cf表明配件119的摩擦表面124的摩擦系數(shù)；P指代致動器的滾珠螺桿的螺距，以及ρ指代滾珠螺桿的輸出。當(dāng)然，Cl相對于C2越高，在外部軸向力下的觸發(fā)扭矩閾值越高，致動器處于內(nèi)部軸向停止。因此理解，通過特別作用于是配件119和摩擦部分123之間的接觸區(qū)域的幾何形狀以及兩個構(gòu)件的各自材料，扭矩C2能夠被設(shè)置得恰好大于扭矩Cl以限制觸發(fā)閾值。
接觸保持彈簧125的功能僅僅在于確保軛115的摩擦部分123與配件119 一直接觸，尤其是當(dāng)致動器非活動時確保一直接觸，由此，確保管105在軛115上不施加任何的軸向力在特定的情況下，在沒有彈簧125的情況下，摩擦部分123與配件119之間于是會變得沒有接觸，這種情況下在這兩個部分之間沒有摩擦，因此允許管105與滾珠螺桿一致地旋轉(zhuǎn)，并因此在平移方面固定管105。因此理解的是，這些接觸保持彈簧125，由于其低剛度，不具有與現(xiàn)有技術(shù)中的扭矩限制器中所使用彈簧相類似的預(yù)應(yīng)力功能，尤其是不具有與如上所述的文獻(xiàn)PCT/ US2004/019260中所教導(dǎo)的扭矩限制器中所使用彈簧相類似的預(yù)應(yīng)力功能。將理解的是，參照前面的描述，根據(jù)本發(fā)明的扭矩限制器具有極其基本的設(shè)計，并因此非?？煽俊Ｋ劶暗牟糠值膸缀涡螤詈瓦m合材料的簡單選擇能夠確定希望用于激活扭矩限制器的外部軸向力閾值，以限制相關(guān)的部件的變形和損壞。當(dāng)然，如上所述的扭矩限制器能夠被放置在致動器的其他地方，尤其是放置在致動器的端部處——與圖1所示出的現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備的情況一樣。但是，不言而喻，在被致動的部分(例如活動罩、推力反向器)突然停止，尤其在行程的最后突然停止的情況下，扭矩限制器離致動器的運(yùn)動鏈中的電機(jī)越遠(yuǎn)，這些部分變形的風(fēng)險被降得越低。圖4示出了剛剛所述的扭矩限制器的一種可能的應(yīng)用，該扭矩限制器應(yīng)用于帶有滾珠螺桿的電致動器，其中該電致動器裝配有處于回縮位置的管105的鎖定系統(tǒng)129。如已知的，此種固定至殼體130并通常稱作PLS (主要鎖定系統(tǒng))的鎖定系統(tǒng)129 能夠與管105的裙部131協(xié)作，從而將其保持在圖4中所示的回縮位置。該鎖定系統(tǒng)能夠防止被致動的部分(例如推力反向器罩)的任何不適時的打開， 尤其是能夠防止被致動的部分在飛行器處于飛行過程中時的打開。可以根據(jù)圖2和3的教導(dǎo)來設(shè)置扭矩限制器，例如，將扭矩限制器設(shè)置在用于與扣眼107協(xié)作的軛中。此種扭矩限制器的存在使得能夠在致動器的電機(jī)133以不適時的方式起動時防止管105的裙部131損壞鎖定系統(tǒng)129 事實上，根據(jù)本發(fā)明的扭矩限制器使得能夠(若適用)將管105與螺桿101 —致地轉(zhuǎn)動，并因此鎖住管105的平移運(yùn)動，并因此消除該管經(jīng)由其裙部131施加在鎖定系統(tǒng)129上的軸向力。將注意的是，在這種特定的應(yīng)用中，滾珠軸承135應(yīng)當(dāng)被放置在裙部131和鎖定系統(tǒng)129之間，從而防止能夠改變該扭矩限制器的校準(zhǔn)的寄生摩擦。當(dāng)然，本發(fā)明不限于所描述和圖示的實施例，所述實施例僅作為簡單的示例。
權(quán)利要求
1.一種用于致動器的扭矩限制器，其中，所述致動器包括螺桿(101)、安裝在所述螺桿上的螺母、剛性連接至所述螺母的致動管(105)、以及用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的裝置(109、 133)，其特征在于，所述扭矩限制器包括止擋(115、119)，所述止擋(115,119)能夠簡單地通過所述螺桿(101)在運(yùn)動過程中施加在所述螺母上的軸向力而通過摩擦防止所述管(105)轉(zhuǎn)動，以及當(dāng)所述螺母施加的扭矩變得大于所述止擋施加的扭矩時，使得所述管(105)能夠轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述止擋(115、119)包括基本環(huán)形的摩擦表面(124)，該摩擦表面具有滿足以下關(guān)系式的內(nèi)徑(Ri)和外徑(Re)
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的扭矩限制器，其特征在于，所述扭矩限制器包括在所述致動器的工作階段之外用于將所述止擋(115，119)保持與所述管(105)摩擦抵靠的裝置 (125)。
4.一種軛(115)，用于將所述管(105)緊固在飛行器發(fā)動機(jī)艙活動部分上，其特征在于，所述軛(115)包含根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的扭矩限制器。
5.一種致動器，包括螺桿(101)、安裝在所述螺桿上的螺母、固定至所述螺母的致動管 (105)、以及用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的裝置(109、133)，其特征在于，所述致動器包括根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的扭矩限制器，所述扭矩限制器設(shè)置在所述管的自由端和所述螺母之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的致動器，其特征在于，所述致動器包括用于轉(zhuǎn)動所述螺桿 (101)的電動裝置(133)。
7.一種用于飛行器發(fā)動機(jī)艙的推力反向器，其特征在于，所述推力反向器包括能夠在直接噴射位置和反向噴射位置之間運(yùn)動的罩以及至少一個根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的致動
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于致動器的扭矩限制器，其中，所述致動器包括螺桿(101)、安裝在所述螺桿上的螺母、剛性連接至所述螺母的致動管(105)、以及用于轉(zhuǎn)動所述螺桿的裝置(109，133)，其特征在于，所述扭矩限制器包括止擋(115，119)，所述止擋(115，119)能夠簡單地通過所述螺桿(101)在運(yùn)動過程中施加在所述螺母上的軸向力而通過摩擦防止所述管(105)轉(zhuǎn)動；以及當(dāng)所述螺母到達(dá)所述螺桿的軸向止擋而超過由所述軸向力限定的預(yù)定扭矩閾值時，使得所述管(105)能夠轉(zhuǎn)動。
文檔編號F02K1/76GK102414478SQ201080017963
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者皮埃爾·莫拉德爾-卡瑟拉 申請人:埃爾塞樂公司