用于控制飛機(jī)的操縱桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制飛機(jī)的操縱桿(1)，其包括：框架(2)；控制桿(3)；機(jī)械聯(lián)接總成(4)，其用于使所述控制桿連接至所述框架，從而使所述控制桿(3)繞第一旋轉(zhuǎn)軸(X)相對(duì)于所述框架(2)旋轉(zhuǎn)，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括第一樞軸接頭(9)，所述第一樞軸接頭(9)包括第一部分、相對(duì)于所述第一部分可移動(dòng)地安裝的第二部分、以及至少兩個(gè)柔性葉片，各個(gè)柔性葉片具有附接至所述第一部分的一端以及附接至所述第二部分的另一端，并且各個(gè)柔性葉片能夠彈性地變形，以使所述第二部分沿所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(X)相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生阻礙所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩。
【專利說(shuō)明】用于控制飛機(jī)的操縱桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制飛機(jī)的操縱桿。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)飛機(jī)是已知的，通過(guò)將機(jī)械連接的控制桿轉(zhuǎn)為機(jī)翼的可定向飛行控制來(lái)對(duì)其飛行控制裝置進(jìn)行控制。
[0003]飛行控制裝置的定向由通過(guò)用于感測(cè)控制桿的移動(dòng)的傳感器所控制的電致動(dòng)器和/或液壓致動(dòng)器來(lái)執(zhí)行的飛機(jī)也是已知的。基于這類裝置，控制桿因此并不機(jī)械聯(lián)接至飛行控制裝置，并且飛行員不感知來(lái)自控制桿的任何阻力，該阻力使飛行員估計(jì)飛行控制裝置的移動(dòng)和其承受的力。
[0004]但一些控制桿配備有用于模擬在控制桿上的反饋力的有源和/或無(wú)源裝置。
[0005]同時(shí)，在一些配備有電子飛行控制裝置的飛機(jī)中，控制桿被稱為“操縱桿”的控制裝置所代替。操作桿比傳統(tǒng)的控制桿更緊湊，一般將其集成到飛行員的座椅扶手中，操縱桿包括由飛行員以手腕的運(yùn)動(dòng)單獨(dú)操作的控制桿。安裝操縱桿空出了在飛行員與儀表板之間的空間，從而可安裝其他裝備。
[0006]操縱桿一般包括一組用于在控制桿的各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(翻滾軸和俯仰軸)上施加回復(fù)力以及在飛行員不在控制桿上施加力時(shí)將控制桿回復(fù)至空擋位置的彈簧。
[0007]由于操縱桿由手腕控制，因此，生成的回復(fù)力比在傳統(tǒng)控制桿上生成的回復(fù)力要弱得多。
[0008]同時(shí)，增加了飛行員對(duì)操縱桿動(dòng)作的敏感度。因此，能夠根據(jù)所定義的力的定律精確且穩(wěn)定地(即，可重現(xiàn))生成回復(fù)力是很重要的。然而，正如飛行員所感知到的，在現(xiàn)有機(jī)構(gòu)中存在的摩擦力會(huì)使操縱桿的性能惡化。
[0009]具體地說(shuō)，當(dāng)操縱桿配備有力傳感器時(shí)，在由這些傳感器所取得的測(cè)量值中引起偏壓和滯后的機(jī)構(gòu)的零件之間發(fā)生了摩擦，從而不能精確地生成力反饋。
[0010]除了摩擦問(wèn)題外，通常的無(wú)源裝置常是彈力甚至是耦合力的非線性源，該耦合力由軸線基于在通常獨(dú)立的第二軸線上所感測(cè)到的力的位移所引起。還存在許多導(dǎo)致力反饋不精確的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制飛機(jī)的簡(jiǎn)單、穩(wěn)健以及無(wú)干擾風(fēng)險(xiǎn)的操縱桿，從而十分精確穩(wěn)定地產(chǎn)生回復(fù)力。
[0012]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，該目的通過(guò)用于控制飛機(jī)的操縱桿而實(shí)現(xiàn)，所述操縱桿包括:
[0013]框架；
[0014]控制桿；
[0015]機(jī)械聯(lián)接總成，其用于使所述控制桿連接至所述框架，從而使所述控制桿繞第一旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述框架旋轉(zhuǎn)，
[0016]其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成包括第一樞軸接頭，所述第一樞軸接頭包括:第一部分；安裝為相對(duì)于所述第一部分移動(dòng)的第二部分；以及至少兩個(gè)柔性葉片，每個(gè)柔性葉片具有固定至所述第一部分的一端以及固定至所述第二部分的另一端，并且每個(gè)柔性葉片能夠彈性地變形，以使所述第二部分繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生趨向于對(duì)抗所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩。
[0017]在所述機(jī)械聯(lián)接總成中所使用的所述樞軸接頭的結(jié)構(gòu)在不引起摩擦的情況下引導(dǎo)所述控制桿旋轉(zhuǎn)，并且同時(shí)在所述控制桿上產(chǎn)生力反饋。
[0018]而且，所述接頭的所述結(jié)構(gòu)允許將傳感器恰好集成在關(guān)節(jié)的內(nèi)部。
[0019]而且，可串聯(lián)裝配若干樞軸接頭從而產(chǎn)生復(fù)合的力反饋規(guī)律。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的操縱桿還可具有以下特性:
[0021]所述第一樞軸接頭的所述第二部分能夠以僅根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)方向從靜止位置相對(duì)于所述第一樞軸接頭的所述第一部分旋轉(zhuǎn)的方式可，以及所述第一樞軸接頭包括第一擋塊，所述第一擋塊設(shè)置為抑制所述第二部分在與所述第一方向相反的第二方向上行進(jìn)；
[0022]所述機(jī)械聯(lián)接總成包括第一組樞軸接頭，所述第一組樞軸接頭包括所述第一樞軸接頭和第二樞軸接頭；所述第二樞軸接頭包括第一部分和第二部分，所述第二部分安裝為能夠以僅根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)方向從靜止位置相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)；以及所述第二樞軸接頭包括第二擋塊，所述第二擋塊設(shè)置為抑制所述第二部分在與所述第二方向相反的所述第一方向上行進(jìn)；
[0023]設(shè)置所述第一擋塊，從而當(dāng)所述第一接頭位于靜止位置時(shí)，所述第一樞軸接頭的葉片是彎曲的，并且在所述第一樞軸接頭的所述第二部分上施加非零回復(fù)扭矩；
[0024]所述第一擋塊的位置是可調(diào)節(jié)的，以便實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)所述非零回復(fù)扭矩；
[0025]至少一個(gè)樞軸接頭包括第一對(duì)葉片和第二對(duì)葉片，每對(duì)葉片均產(chǎn)生繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸線的回復(fù)扭矩；
[0026]所述第一對(duì)葉片和所述第二對(duì)葉片彼此對(duì)稱設(shè)置；
[0027]至少一個(gè)樞軸接頭還包括將所述第一部分和所述第二部分連接在一起的彈性元件，以及當(dāng)所述樞軸接頭的所述葉片未彎曲時(shí)，所述彈性元件牽引在所述第一部分與所述第二部分之間，從而使所述彈性元件產(chǎn)生趨向于引起所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)力；
[0028]所述機(jī)械聯(lián)接總成包括第一串樞軸接頭，所述第一串樞軸接頭包括所述第一樞軸接頭以及與所述第一樞軸接頭串聯(lián)安裝的第三樞軸接頭，所述第一接頭的第一部分或所述第一接頭的第二部分與所述第三樞軸接頭的第二部分整體安裝或與所述第三樞軸接頭的第一部分分別安裝；
[0029]所述第一樞軸接頭包括第一擋塊，所述第一擋塊設(shè)置為限制所述第一樞軸接頭的第二部分在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)；以及所述第三樞軸接頭包括第三擋塊，所述第三擋塊設(shè)置為限制所述第三樞軸接頭的第一部分在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)，從而當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述控制桿在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上相對(duì)于所述框架旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一樞軸接頭和所述第三樞軸接頭被相繼停止；
[0030]所述第一擋塊和/或所述第三擋塊的位置是可調(diào)節(jié)的，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)于停止所述第一樞軸接頭和/或所述第三樞軸接頭的行程的調(diào)節(jié)；
[0031]所述機(jī)械聯(lián)接總成包括安裝在其中一個(gè)所述葉片上的應(yīng)變或變形傳感器，所述葉片用作所述傳感器的測(cè)試體；
[0032]所述機(jī)械聯(lián)接總成使所述控制桿繞垂直于所述第一旋轉(zhuǎn)軸線的第二旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述框架旋轉(zhuǎn)，以及所述機(jī)械聯(lián)接總成包括第四樞軸接頭，所述第四樞軸接頭包括第一部分、第二部分和至少兩個(gè)柔性葉片，所述第二部分安裝為能夠相對(duì)于所述第一部分移動(dòng)，各個(gè)柔性葉片將所述第一部分和所述第二部分連接在一起，并且各個(gè)柔性葉片能夠彈性地變形，從而使所述第二部分能夠繞所述第二旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生趨向于對(duì)抗所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩；
[0033]所述機(jī)械聯(lián)接總成包括第二串樞軸接頭，所述第二串樞軸接頭包括第四樞軸接頭以及與所述第四樞軸接頭串聯(lián)安裝的第五樞軸接頭，所述第四接頭的所述第一部分或所述第四接頭的所述第二部分與所述第五樞軸接頭的第二部分整體安裝或與所述第五樞軸接頭的第一部分分別安裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]其他特性和優(yōu)勢(shì)將在以下說(shuō)明中出現(xiàn)，以下說(shuō)明僅為圖示性質(zhì)且不具限制性并且必須參考附圖進(jìn)行考慮，在附圖中:
[0035]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的操縱桿；
[0036]圖2A和圖2B示意性地示出了根據(jù)權(quán)利要求1可在操縱桿中使用的樞軸接頭；
[0037]圖3A至圖3C分別示意性地示出了位于靜止位置的樞軸接頭、在加載位置中的樞軸接頭、以及由樞軸接頭所產(chǎn)生的力偶隨著繞其主軸的旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律；
[0038]圖4示意性地示出了樞軸接頭的第一變型；
[0039]圖5A和5B分別示意性地示出了樞軸接頭的第二變型，以及由接頭所產(chǎn)生的力偶隨著旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律；
[0040]圖6A和6B分別示意性地示出了樞軸接頭的第三變型，以及由接頭所產(chǎn)生的力偶隨著旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律；
[0041]圖7A和7B示意性地示出了樞軸接頭的第四變型；
[0042]圖8A和SB分別示意性地示出了兩個(gè)樞軸接頭的串聯(lián)總成，以及由該總成所產(chǎn)生的力偶隨著旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律；
[0043]圖9A示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的操縱桿配置，其中控制桿繞第一旋轉(zhuǎn)軸線而傾斜；
[0044]圖9B示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的操縱桿配置，其中控制桿繞垂直于第一軸線的第二旋轉(zhuǎn)軸線而傾斜；
[0045]圖9C和9D示意性地示出了由接頭所產(chǎn)生的力偶隨著分別繞第一軸線和第二軸線的旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律；
[0046]圖10示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的操縱桿；
[0047]圖1lA示意性地示出了根據(jù)第二實(shí)施例的操縱桿配置，其中控制桿繞第一旋轉(zhuǎn)軸線而傾斜；
[0048]圖1lB示意性地示出了根據(jù)第二實(shí)施例的操縱桿配置，其中控制桿繞垂直于第一軸線的第二旋轉(zhuǎn)軸線而傾斜；
[0049]圖1lC示意性地示出了由接頭所產(chǎn)生的力偶隨著繞第一軸線或第二軸線的旋轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律。

【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的操縱桿I。
[0051]操縱桿I包括:框架2，其旨在例如集成到飛行員的座椅扶手中；安裝為能夠以相對(duì)于框架2旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)的控制桿3 ;以及在框架上的控制桿的機(jī)械聯(lián)接總成4，其用于繞兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線X和Y在控制桿上產(chǎn)生回復(fù)力。
[0052]控制桿3沿著縱向(Z’軸線)呈大體細(xì)長(zhǎng)的形式。
[0053]機(jī)械聯(lián)接總成4包括:相對(duì)于框架2固定安裝的兩個(gè)支撐件5和6 ;安裝為能夠以繞第一軸線X相對(duì)于支撐件5和6旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)的中間件7 ;以及在其上固定控制桿3的連接件8，連接件8安裝為以能夠繞第二軸線Y相對(duì)于中間件7旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)。第二軸線Y與第一軸線X垂直。而且，當(dāng)控制桿3位于空擋位置時(shí)，軸線X、Y、Z’彼此正交。
[0054]機(jī)械聯(lián)接總成4還包括第一對(duì)樞軸接頭9、10和第二對(duì)樞軸接頭11、12。
[0055]中間件7具有十字的形式。更具體地說(shuō)，中間件7包括從共同接頭17延伸的四個(gè)搖臂13到16，每個(gè)搖臂在其自由端的水平面處連接至相應(yīng)的的樞軸接頭9到12。
[0056]第一對(duì)樞軸接頭包括:安裝在支撐件5與中間件7之間的第一樞軸接頭9 ;以及安裝在支撐件6與中間件7之間且平行于第一樞軸接頭9的第二樞軸接頭10。樞軸接頭9和10使中間件7繞軸線X相對(duì)于框架2旋轉(zhuǎn)。
[0057]第二對(duì)樞軸接頭包括:安裝在中間件7與連接件8之間的第三樞軸接頭11 ;以及安裝在中間件7與連接件8之間且平行于第三樞軸接頭11的第四樞軸接頭12。樞軸接頭11和12使中間件7能夠繞軸線Y相對(duì)于框架2旋轉(zhuǎn)。
[0058]機(jī)械聯(lián)接總成4使控制桿3能夠同時(shí)繞軸線X和繞軸線Y相對(duì)于框架2旋轉(zhuǎn)，從而，例如讓飛行員控制飛機(jī)的翻滾和俯仰。
[0059]圖2A和圖2B示意性地示出了可在根據(jù)圖1的操縱桿中使用的樞軸接頭9。
[0060]樞軸接頭9包括第一部分91和相對(duì)于第一部分91移動(dòng)安裝的第二部分92。第一部分91固定至支撐件5 (即，框架2)，第二部分92固定至中間件7。
[0061]第一部分91和第二部分92分別具有大體的圓柱的形式，并通過(guò)結(jié)合其回轉(zhuǎn)軸線而彼此定位，兩個(gè)部分91和92均具有相對(duì)于該共同回轉(zhuǎn)軸線的相同內(nèi)半徑的圓柱段。
[0062]樞軸接頭9還包括兩個(gè)柔性葉片93和94，每個(gè)柔性葉片將第一部分91和第二部分92連接在一起。兩個(gè)柔性葉片包括:平行于第一平面延伸的第一葉片94和平行于與第一平面正交的第二平面延伸的第二葉片93。第一平面和第二平面穿過(guò)部分91和92的共同回轉(zhuǎn)軸線。
[0063]各個(gè)柔性葉片93或94均具有固定至第一部分91的第一端以及固定至第二部分92的第二端。更確切地說(shuō)，葉片93或94的各個(gè)端均通過(guò)完整的聯(lián)接(或殼體)機(jī)械聯(lián)接至部分91、92的其中之一。
[0064]葉片93、94可有彈性地彎曲變形，以使所述第二部分92能夠根據(jù)對(duì)應(yīng)于部分91和92的共同回轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生趨向于對(duì)抗第二部分92相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩。
[0065]因此，葉片93和94確保引導(dǎo)第二部分92根據(jù)單一自由度相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)(根據(jù)單一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn))。
[0066]葉片93和94在純彎曲狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且各個(gè)葉片均可用作測(cè)試體從而支撐傳感器950，例如應(yīng)變儀。這導(dǎo)致直接測(cè)量扭矩的樣本值或離原點(diǎn)最近的行程，并且因此，不受摩擦或活動(dòng)的干擾。
[0067]圖3A至圖3C示意性地示出了樞軸接頭9的功能。
[0068]在圖3A中，樞軸接頭9位于靜止位置。在該位置，柔性葉片93、94不彎曲，并不產(chǎn)生回復(fù)扭矩。
[0069]在圖3B中，驅(qū)動(dòng)第二部分92相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)。柔性葉片93和94 (以虛線示出)彎曲，并由于其彈性在第二部分92上產(chǎn)生大體上與第二部分92相對(duì)于第一部分91的旋轉(zhuǎn)角Θ成正比的回復(fù)扭矩。
[0070]圖3C示意性地示出了由樞軸接頭所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩隨著旋轉(zhuǎn)角Θ而變化的規(guī)律。由樞軸接頭9所生成的回復(fù)扭矩在-0max與+ 0max之間的角行程范圍內(nèi)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)角Θ成正比。在該范圍內(nèi)，所述規(guī)律相對(duì)于樞軸接頭的靜止位置O是線性的和對(duì)稱的。最大旋轉(zhuǎn)角-Θ max和+ Θ max對(duì)應(yīng)于樞軸接頭的端位置，在樞軸接頭中，第二部分92靠第一部分91停止。
[0071]圖1所示的樞軸接頭10至12的結(jié)構(gòu)與剛剛關(guān)于圖2A、2B、3A、3B和3C所描述的樞軸接頭9的結(jié)構(gòu)相同。
[0072]圖4示意性地示出了圖2A和2B的樞軸接頭9的第一變型。
[0073]在該變型中，樞軸接頭9包括四個(gè)葉片93至96。所述葉片包括第一對(duì)葉片93、94和第二對(duì)葉片95、96，葉片對(duì)彼此對(duì)稱設(shè)置。
[0074]葉片對(duì)各自包括:平行于第一平面延伸的第一葉片93(或96)以及平行于與第一平面正交的第二平面延伸的第二葉片94 (或95)。
[0075]第一葉片93和96 (或側(cè)葉片)在第二葉片94和95 (或中心葉片)的兩側(cè)上延伸，第二葉片94和95并排設(shè)置。
[0076]第一變型提供了在葉片之一破裂的情況下的安全保證。如果其中一個(gè)葉片意外破裂，則可能在不減少行程的情況下通過(guò)保留樞軸聯(lián)接的引導(dǎo)功能而保留降級(jí)模式下的功能，并且功能剛度僅減少四分之一(在標(biāo)稱旋轉(zhuǎn)模式下的四個(gè)葉片之一)。葉片必須超越其殼體而彼此隔開(kāi)，從而使一個(gè)葉片的任何破損不會(huì)擴(kuò)展至另一葉片。
[0077]圖5A示意性地示出了樞軸接頭9的第二變型。
[0078]在該變型中，樞軸接頭9的第二部分92能夠僅根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)方向(箭頭A)相對(duì)于樞軸接頭的第一部分91從靜止位置(當(dāng)不向接頭施力時(shí)接頭的位置)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)。為此，樞軸接頭9包括:擋塊97，其設(shè)置為禁止第二部分92在與第一方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向(箭頭B)上相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)。
[0079]圖5B示意性地示出了由樞軸接頭9所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩隨著第二部分相對(duì)于第一部分的旋轉(zhuǎn)角Θ變化的規(guī)律。由樞軸接頭9所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩在O與+ 0max行程范圍內(nèi)與在第一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)角Θ成正比。在該范圍內(nèi)，規(guī)律是線性的。
[0080]圖6A示意性地示出了樞軸接頭的第三變型。
[0081]在該變型中，設(shè)置擋塊97從而使當(dāng)接頭位于靜止位置時(shí)(即，不向接頭施力)，樞軸接頭9的葉片93、94彎曲，并在接頭的第二部分92上施加趨向于使第二部分92保持靠擋塊97支撐的非零回復(fù)扭矩。
[0082]圖6B示意性地示出了由樞軸接頭9所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩隨著旋轉(zhuǎn)角Θ而變化的規(guī)律。由樞軸接頭9所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩在+ Θ 1與+ θ 2(+ θ 2>+ Θ:>0)之間的行程范圍內(nèi)與在第一旋轉(zhuǎn)方向(箭頭A)上的旋轉(zhuǎn)角Θ成正比。在該范圍內(nèi)，該規(guī)律是線性的。旋轉(zhuǎn)角的端值+ Θ JP + Θ 2分別對(duì)應(yīng)于第二部分92靠擋塊97支撐的位置和第二部分92靠第一部分91 (第一部分91構(gòu)成第二部分92的擋塊)支撐的位置。
[0083]可(例如，通過(guò)螺紋元件)調(diào)節(jié)擋塊97的位置，以便調(diào)節(jié)角度+ Θ i從而接著調(diào)節(jié)最小致動(dòng)扭矩C。
[0084]圖7A示意性地示出了樞軸接頭9的第四變型。
[0085]第四變型在本文中與第二變型相同，但可應(yīng)用于任何其他變型。在第四變型中，樞軸接頭9同樣包括將第一部分91和第二部分92連接在一起的彈性元件98，諸如，例如彈簧。彈性元件98拉長(zhǎng)保持在第二部分92相對(duì)于第一部分91的角行程的整個(gè)范圍之上。
[0086]彈性元件98設(shè)置在中心葉片94、95之間，并在相對(duì)于葉片93、94、95和96形成45度角的方向上延伸。
[0087]如圖7B所圖示的，當(dāng)樞軸接頭9的葉片93至96不彎曲時(shí)，彈性元件98穿過(guò)第二部分92相對(duì)于第一部分91的旋轉(zhuǎn)軸線，從而即使彈性元件98在第一部分91與第二部分92之間牽引，它也不在后者之間施加扭矩。換言之，當(dāng)葉片93至96不彎曲時(shí)，彈性元件98位于均衡位置，并且它因此不在第一部分91與第二部分92之間施加力。
[0088]由于第二部分92相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，因此，由彈性元件98所產(chǎn)生的彈力不再穿過(guò)樞軸接頭9的旋轉(zhuǎn)軸線，并且它趨向于支持在與第二部分92相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)的相同方向上旋轉(zhuǎn)。
[0089]由于該設(shè)置，彈性元件98產(chǎn)生負(fù)回復(fù)扭矩，負(fù)回復(fù)扭矩至少部分地補(bǔ)償了由葉片93至96所產(chǎn)生的正回復(fù)扭矩。適當(dāng)?shù)剡x擇彈性元件98的特性使得能夠設(shè)計(jì)在空擋位置附近無(wú)摩擦和具有零剛度的樞軸接頭9。
[0090]而且，可能提供彈性元件98的張力的調(diào)節(jié)裝置980 (例如，與第一部分91配合的螺紋元件)，從而調(diào)節(jié)樞軸接頭9的合成剛度。
[0091]圖8A示意性地示出了兩個(gè)樞軸接頭9和109的用于形成樞軸接頭鏈的串聯(lián)總成。在該總成中，樞軸接頭109的第一部分1091固定至樞軸接頭9的第二部分92。
[0092]同時(shí)，在圖8A所示出的示例中，僅一個(gè)樞軸接頭9包括限制樞軸接頭行程的擋塊99 ο
[0093]可(例如，通過(guò)與樞軸接頭9的第一部分91配合的螺紋元件)調(diào)節(jié)擋塊99的位置，以便隨總成的剛度的變化調(diào)節(jié)角+ Θ 10
[0094]圖SB示意性地示出了由樞軸接頭的總成所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩隨著樞軸接頭109的第二部分1092相對(duì)于樞軸接頭9的第一部分91的旋轉(zhuǎn)角Θ而變化的規(guī)律。
[0095]所產(chǎn)生的變化規(guī)律具有雙斜率。更確切地說(shuō)，剛度遵循由段所定義的變化規(guī)律。
[0096]在O與Q1的第一行程范圍內(nèi)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)樞軸接頭9和109旋轉(zhuǎn)。由接頭9和109所產(chǎn)生的合成的回復(fù)扭矩是由兩個(gè)樞軸接頭9和109所產(chǎn)生的獨(dú)立回復(fù)扭矩的組合。該合成的回復(fù)扭矩與樞軸接頭109的第二部分1092相對(duì)于樞軸接頭9的第一部分91的旋轉(zhuǎn)角Θ成正比，第一剛度源于串聯(lián)的兩個(gè)樞軸接頭9和109的獨(dú)立剛度的組合。
[0097]當(dāng)旋轉(zhuǎn)角Θ達(dá)到Θ i時(shí)，樞軸接頭9的第二部分92與擋塊99接觸，從而不再相對(duì)于第一部分91旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第二部分92。
[0098]在Θ 1與Θ 2之間的第二行程范圍內(nèi)，由接頭9和109的總成所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩以線性方式變化，第二剛度等于樞軸接頭109單獨(dú)的獨(dú)立剛度。
[0099]當(dāng)旋轉(zhuǎn)角Θ達(dá)到Θ 2時(shí)，樞軸接頭109的第二部分1092到達(dá)靠著樞軸接頭109的第一部分1091停止的位置，并且可不再能夠相對(duì)于第一部分1091旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第二部分1092。總成的旋轉(zhuǎn)不可能超過(guò)θ2。
[0100]相同的功能可通過(guò)串聯(lián)裝配具有相同的角行程但剛度不同的樞軸接頭9和109獲得。實(shí)際上，利用相同的行程，最柔軟的樞軸接頭先于最硬的樞軸接頭到達(dá)停止位置。當(dāng)最柔軟的樞軸接頭達(dá)到其停止位置時(shí)，最初小于各個(gè)兩剛度中每個(gè)剛度的總成的剛度將回到最硬的樞軸接頭的剛度，最硬的樞軸接頭尚未達(dá)到其停止位置。
[0101]圖9Α示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的操縱桿I的配置，其中控制桿3繞第二旋轉(zhuǎn)軸線Y傾斜角Θ。
[0102]圖9C示意性地示出了由在控制桿3上的兩個(gè)接頭11和12所產(chǎn)生的力偶隨著控制桿3繞軸線Y相對(duì)于框架2的旋轉(zhuǎn)角Θ而變化的規(guī)律。
[0103]圖9Β示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的操縱桿I的配置，其中控制桿3繞第一旋轉(zhuǎn)軸線X傾斜角Θ。
[0104]圖9D示意性地示出了由在控制桿3上的兩個(gè)接頭9和10所產(chǎn)生的力偶隨著控制桿3繞軸X相對(duì)于框架2的旋轉(zhuǎn)角Θ而變化的規(guī)律。
[0105]圖10示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的操縱桿I。
[0106]該第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同，只是第一樞軸接頭9和第二樞軸接頭10被安裝在支撐件2與中間件7之間的第一串樞軸接頭9、109、209、309和第二串樞軸接頭10、110、210、310所代替。
[0107]同樣，第三樞軸接頭11和第四樞軸接頭12已經(jīng)被安裝在中間件7與連接件8之間的第三串樞軸接頭11、111、211、311和第四串樞軸接頭12、112、212、312所代替。
[0108]在圖10所示的示例中，每串樞軸接頭包括串聯(lián)安裝的四個(gè)樞軸接頭，其包括:
[0109]能夠僅根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)方向(箭頭Α)從預(yù)應(yīng)力位置移動(dòng)旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)樞軸接頭，具體地說(shuō)，樞軸接頭 9、109、10、110、11、111、12、112 ；
[0110]能夠僅根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)方向(箭頭B)從預(yù)應(yīng)力位置移動(dòng)旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)樞軸接頭，該第二旋轉(zhuǎn)方向與第一旋轉(zhuǎn)方向相反，具體地說(shuō)，樞軸接頭209、309、210、310、211、311、212、312。
[0111]為此，樞軸接頭9、109、10、110、11、111、12、112包括擋塊97，例如，圖5Α或6Α所示的阻礙接頭在第二旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)的擋塊。
[0112]同樣，樞軸接頭209、309、210、310、211、311、212、312包括諸如圖5Α或6Α所示的抑制接頭在第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)的第一擋塊97。
[0113]而且，每個(gè)樞軸接頭9、10、11和12包括限制接頭在第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)的第二擋塊99，例如圖8Α所示的擋塊。
[0114]同樣，每個(gè)樞軸接頭209、210、211和212包括限制接頭在第二旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)的第二擋塊99，例如圖8A所示的擋塊。
[0115]圖1lA示意性地示出了根據(jù)第二實(shí)施例的操縱桿I的配置，其中控制桿3繞第二旋轉(zhuǎn)軸線Y相對(duì)于框架2傾斜。
[0116]如該圖中所示的，當(dāng)控制桿3繞軸線Y在第二方向(箭頭B)上傾斜時(shí)，僅樞軸接頭211、311和212、312運(yùn)轉(zhuǎn)。樞軸接頭11、111和12、112停止。
[0117]相反，當(dāng)控制桿3在與第二方向相反的第一方向(箭頭A)上傾斜時(shí)，僅樞軸接頭11,111和12、112運(yùn)轉(zhuǎn)。樞軸接頭211、311和212、312停止。
[0118]圖1lB示意性地示出了根據(jù)第二實(shí)施例的操縱桿I的配置，其中控制桿3繞第一旋轉(zhuǎn)軸線X相對(duì)于框架2傾斜。
[0119]如該圖中所示的，當(dāng)控制桿3繞軸線Y在第二方向(箭頭B)上傾斜時(shí)，僅樞軸接頭209,309和210,310運(yùn)轉(zhuǎn)。樞軸接頭9、109和10、110停止。
[0120]相反，當(dāng)控制桿3在與第二方向相反的第一方向(箭頭A)上傾斜時(shí)，僅樞軸接頭9、109和10、110運(yùn)轉(zhuǎn)。樞軸接頭209、309和210、310停止。
[0121]如圖1lC所示的，該第二實(shí)施例產(chǎn)生了根據(jù)具有起始閾值的兩個(gè)軸線X和Y所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩的變化規(guī)律，即，飛行員必須在控制桿3上施加大于閾值C的力偶，從而驅(qū)動(dòng)控制桿圍繞軸線X和Y的各個(gè)方向旋轉(zhuǎn)(圍繞軸線X的各個(gè)方向的樞軸接頭9+109、209+309和10+110、210+310的剛度的組合和圍繞軸線Y的各個(gè)方向的樞軸接頭11+111、211+311和12+112,212+312的剛度的組合)。
[0122]同樣，變化規(guī)律具有雙斜率。更確切地說(shuō)，總成的剛度具有分段的變化規(guī)律。在O與間的第一行程范圍內(nèi)，由樞軸接頭串所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩具有隨著旋轉(zhuǎn)角θ而變化的第一剛度的線性變化。在91與Θ 2之間的第二行程范圍內(nèi)，由樞軸接頭串所產(chǎn)生的回復(fù)扭矩具有第二剛度(圍繞軸線X的各個(gè)方向的樞軸接頭剛度109、309和110、310和圍繞軸線Y的各個(gè)方向的樞軸接頭剛度111、311和112、312)的線性變化。
[0123]這樣，若干串聯(lián)裝配的樞軸接頭的組合產(chǎn)生了復(fù)合回復(fù)力的規(guī)律，樞軸接頭的特性和總成能夠隨著優(yōu)選的力反饋規(guī)律而變化。
[0124]附圖標(biāo)記
[0125]I操縱桿
[0126]2 框架
[0127]3控制桿
[0128]4機(jī)械聯(lián)接總成
[0129]5支撐件
[0130]6支撐件
[0131]7中間件
[0132]8連接件
[0133]9第一樞軸接頭(第一軸線)
[0134]10第二樞軸接頭(第一軸線)
[0135]11第三樞軸接頭(第二軸線)
[0136]12第四樞軸接頭(第二軸線)
[0137]13中間件的搖臂
[0138]14中間件的搖臂
[0139]15中間件的搖臂
[0140]16中間件的搖臂
[0141]17搖臂的共同接頭
[0142]91樞軸接頭的第一部分
[0143]92樞軸接頭的第二部分
[0144]93第一柔性葉片
[0145]94第二柔性葉片
[0146]95第二對(duì)葉片的第二柔性葉片
[0147]96第二對(duì)葉片的第一柔性葉片
[0148]97 擋塊
[0149]98彈性元件
[0150]99 擋塊
[0151]109樞軸接頭(第一軸線、方向A、第一和第二斜率)
[0152]110樞軸接頭(第一軸線、方向A、第一和第二斜率)
[0153]111樞軸接頭(第二軸線、方向A、第一和第二斜率)
[0154]112樞軸接頭(第二軸線、方向A、第一和第二斜率)
[0155]209樞軸接頭(第一軸線、方向B、第一斜率)
[0156]210樞軸接頭(第一軸線、方向B、第一斜率)
[0157]211樞軸接頭(第二軸線、方向B、第一斜率)
[0158]212樞軸接頭(第二軸線、方向B、第一斜率)
[0159]309樞軸接頭(第一軸線、方向B、第一和第二斜率)
[0160]310樞軸接頭(第一軸線、方向B、第一和第二斜率)
[0161]311樞軸接頭(第二軸線、方向B、第一和第二斜率)
[0162]312樞軸接頭(第二軸線、方向B、第一和第二斜率)
[0163]950傳感器
[0164]980用于張力調(diào)節(jié)的裝置
[0165]1091樞軸接頭的第一部分
[0166]1092樞軸接頭的第二部分
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制飛機(jī)的操縱桿(I)，其包括: 框架⑵； 控制桿⑶； 機(jī)械聯(lián)接總成(4)，用于使所述控制桿連接至所述框架，使得所述控制桿(3)繞第一旋轉(zhuǎn)軸線(X)相對(duì)于所述框架(2)旋轉(zhuǎn)； 其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括第一樞軸接頭(9)，所述第一樞軸接頭(9)包括:第一部分(91);安裝為能夠相對(duì)于所述第一部分(91)移動(dòng)的第二部分(92);以及至少兩個(gè)柔性葉片(93、94)，每個(gè)柔性葉片具有固定至所述第一部分(91)的一端和固定至所述第二部分(92)的另一端，并且每個(gè)柔性葉片能夠彈性地變形，以使所述第二部分(92)繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(X)相對(duì)于所述第一部分(91)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生趨向于對(duì)抗所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱桿，其中，所述第一樞軸接頭(9)的所述第二部分(92)能夠以僅根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)方向(A)從靜止位置相對(duì)于所述第一樞軸接頭(9)的所述第一部分(91)旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)，以及其中所述第一樞軸接頭(9)包括第一擋塊(97)，所述第一擋塊設(shè)置為抑制所述第二部分(92)在與所述第一方向相反的第二方向(B)上行進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的操作桿，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括:第一組樞軸接頭(9、10)，其包括所述第一樞軸接頭(9)和第二樞軸接頭(10);所述第二樞軸接頭(10)包括第一部分和第二部分，所述第二部分安裝為能夠以僅根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)方向從靜止位置相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)；以及其中，所述第二樞軸接頭包括第二擋塊，所述第二擋塊設(shè)置為抑制所述第二部分在與所述第二方向相反的所述第一方向上行進(jìn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的操縱桿，其中，設(shè)置所述第一擋塊(97)，從而當(dāng)所述第一接頭(9)位于所述靜止位置時(shí)，所述第一樞軸接頭(9)的所述葉片(93、94、95)是彎曲的，并且在所述第一樞軸接頭(9)的所述第二部分(92)上施加非零回復(fù)扭矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的操作桿，其中，所述第一擋塊(97)的位置是可調(diào)節(jié)的，以便實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)所述非零回復(fù)扭矩。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作桿，其中，至少一個(gè)樞軸接頭(9)包括第一對(duì)葉片(93、94)和第二對(duì)葉片(95、96)，每對(duì)葉片均產(chǎn)生圍繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(X)的回復(fù)扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的操縱桿，其中，所述第一對(duì)葉片(93、94)和所述第二對(duì)葉片(95、96)彼此對(duì)稱設(shè)置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱桿，其中，至少一個(gè)樞軸接頭(9)進(jìn)一步包括將所述第一部分(91)和所述第二部分(92)連接在一起的彈性元件(98)，以及其中，當(dāng)所述樞軸接頭(9)的所述葉片未彎曲時(shí)，所述彈性元件(98)牽引在所述第一部分(91)與所述第二部分(92)之間，從而使所述彈性元件(98)產(chǎn)生趨向于引起所述第二部分(92)相對(duì)于所述第一部分(91)旋轉(zhuǎn)的回復(fù)力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱桿，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括第一串樞軸接頭(9、109、209、309)，所述第一串樞軸接頭包括所述第一樞軸接頭(9)以及與所述第一樞軸接頭(9)串聯(lián)安裝的第三樞軸接頭(109)，所述第一接頭(9)的所述第一部分(91)或所述第一接頭(9)的所述第二部分(92)與所述第三樞軸接頭(109)的第二部分(1092)整體安裝或與所述第三樞軸接頭(109)的第一部分(1091)分別安裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的操縱桿，其中，所述第一樞軸接頭(9)包括第一擋塊(97)，所述第一擋塊(97)設(shè)置為限制所述第一樞軸接頭(9)的所述第二部分(92)在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)；以及所述第三樞軸接頭(109)包括第三擋塊，所述第三擋塊設(shè)置為限制所述第三樞軸接頭的所述第一部分(1091)在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)，從而當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述控制桿(3)在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上相對(duì)于所述框架(2)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一樞軸接頭(9)和所述第三樞軸接頭(109)被相繼被停止。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操縱桿，其中，所述第一擋塊(97)和/或所述第三擋塊的位置是可調(diào)節(jié)的，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)于停止所述第一樞軸接頭(97)和/或所述第三樞軸接頭(109)的行程的調(diào)節(jié)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱桿，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括安裝在其中一個(gè)所述葉片上的應(yīng)變或變形傳感器，所述葉片用作所述傳感器的測(cè)試體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱桿，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)使所述控制桿(3)繞垂直于所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(X)的第二旋轉(zhuǎn)軸線(Y)相對(duì)于所述框架(2)旋轉(zhuǎn)；以及其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括第四樞軸接頭(11)，所述第四樞軸接頭(11)包括第一部分、第二部分和至少兩個(gè)柔性葉片，所述第二部分安裝為能夠相對(duì)于所述第一部分移動(dòng)，各個(gè)柔性葉片將所述第一部分和所述第二部分連接在一起，并且各個(gè)柔性葉片能夠彈性地變形，從而使所述第二部分能夠繞所述第二旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生趨向于對(duì)抗所述第二部分相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)的回復(fù)扭矩。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操縱桿，其中，所述機(jī)械聯(lián)接總成(4)包括第二串樞軸接頭(11、111、211、311)，所述第二串樞軸接頭包括所述第四樞軸接頭(11)以及與所述第四樞軸接頭串聯(lián)安裝的第五樞軸接頭(111)，所述第四接頭的所述第一部分或所述第四接頭的所述第二部分與所述第五樞軸接頭的第二部分整體安裝或與所述第五樞軸接頭的第一部分分別安裝。
【文檔編號(hào)】G05G9/047GK104520184SQ201380034144
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】F·貝, E·梅萊, H·戈雷茨基 申請(qǐng)人:薩基姆防務(wù)安全公司