混合转矩限制旋转止回装置的制造方法
【专利说明】混合转矩限制旋转止回装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是要求在2014年7月18日提交的美国临时申请编号62/026，310的优先权益的非临时申请。美国临时申请编号62/026，310的全部公开内容通过引用并入本文。
[0003]发明背景
[0004]本文中公开的主题涉及旋转装置，并且更具体地，涉及具有止回能力和转矩限制能力的旋转装置。
[0005]飞机利用致动系统来控制飞机飞行表面。此类致动系统通过包括转矩管、齿轮箱和轴承支架的转矩传输装置将转矩传输至致动器。如果转矩传输装置发生断开故障，止回将通过将在飞行控制表面上由气动负载产生的合成转矩接地至结构地面来防止用于给定飞行表面的位置控制损失，并且从而将所述表面锁定在固定位置。
[0006]利用此类飞行控制致动系统，通常有必要减轻由结构堵塞产生的超载情况。完成超载减轻的一个方法为具有在致动系统内的转矩限制装置，以使得如果超过限制，致动器输出转矩由致动器内的机制通过将转矩转移至结构地面来限制。
[0007]发明简述
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种旋转装置组件，并且所述组件包括连接至转矩产生装置的输入轴、输出轴和旋转装置，所述旋转装置被布置以便将第一转矩从输入轴传输至输出轴，并且被配置具有止回能力以便防止施加至输出轴的第二转矩被传输至输入轴，以及被配置具有止回能力和扭转锁定能力以便在第二转矩超过转矩限制阈值的情况下，防止转矩产生装置的超载。
[0009]根据本发明的另一方面，提供飞行控制致动系统被，并且所述系统包括静态表面、相对于静态表面可枢转的动态表面、和旋转装置组件，所述旋转装置组件可操作地连接至静态表面和动态表面，并且被配置以便将第一转矩从输入轴传输至输出轴来控制动态表面的枢转，被配置具有独立预先装载止回能力以便防止施加至输出轴的第二转矩被传输至输入轴，并且被配置具有止回能力和扭转锁定能力以便在第二转矩超过转矩限制阈值的情况下，防止输入轴连接至其的转矩产生装置的超载。
【附图说明】
[0010]被视为本发明的主题是在说明书的结论处的权利要求中具体地指出并且明确提出保护要求。本发明的前述及其它特征和优点从以下结合附图进行的详述显而易见，在附图中:
[0011]图1为根据实施方案的飞机的透视图；
[0012]图2为图1的飞机的空气动力学表面的视图；
[0013]图3为根据实施方案的旋转装置的透视图；
[0014]图4为根据实施方案的旋转装置的侧视图；
[0015]图5为沿线A-A截取的图4的旋转装置的横截面视图；
[0016]图6为沿线B-B截取的图4的旋转装置的横截面视图；
[0017]图7是沿线C-C截取的图4的旋转装置的横截面视图；
[0018]图8为图4的旋转装置的滚珠坡道机构的操作情况的侧视图；
[0019]图9为根据替代性实施方案的图4的旋转装置的操作的示意图；
[0020]图10为根据替代性实施方案的图4的旋转装置的操作的示意图。
[0021]详述参考附图以举例方式来说明本发明的实施方案连同优点和特征。
[0022]发明详述
[0023]提供一种具有独立预先装载的混合转矩限制旋转止回装置。旋转止回装置可整合在飞机飞行控制致动系统(如襟翼升高系统和/或缝翼升高系统)内。如果致动系统的驱动线发生故障，所述装置的止回能力将防止飞机飞行控制表面偏离期望位置。当致动系统被装载超过转矩限制阈值时，所述装置的转矩限制能力将防止飞机结构的超载。
[0024]参考图1和2，飞机I包括机身2、从机身2向外延伸的静态空气动力学表面3 (即机翼)、动态空气动力学表面和引擎5。引擎5可附接至静态空气动力学表面3或机身2，并且被配置以便产生用于飞机I的推力。可将动态空气动力学表面设置成被布置在静态空气动力学表面3的后边缘处的襟翼控制表面(以下称为“襟翼”)40，或被布置在静态空气动力学表面3的前边缘处的缝翼控制表面(以下称为“缝翼”)41。襟翼40被配置以便通过襟翼致动器42相对于静态空气动力学表面3枢转，所述襟翼致动器42由襟翼功率驱动单元43来控制和驱动。类似地，缝翼41被配置以便通过缝翼致动器44相对于静态空气动力学表面3枢转，所述缝翼致动器44由缝翼功率驱动单元45来控制和驱动。如图2和3所示，飞机I的襟翼致动器42/缝翼致动器44可各自包括旋转装置组件6，所述旋转装置组件6可操作地连接至静态空气动力学表面3中的至少一个，以及连接至关联的一个或多个襟翼40和缝翼41，以便执行其枢转动作。
[0025]旋转装置组件6被配置以便将第一转矩从相对于静态空气动力学表面3可旋转的输入轴7传输至相对于动态空气动力学表面4不可旋转的输出轴8。通过此类转矩传输，旋转装置组件6能够控制动态空气动力学表面4的枢转，具有独立预先装载止回能力，并且在一些情况下具有止回能力和扭转锁定能力。
[0026]如以下将描述的，所述旋转装置组件的止回能力用于在第二转矩不超过(即小于)转矩限制阈值的情况下，防止第二转矩被传输至输入轴7，所述第二转矩可通过作用在襟翼40/缝翼41上的外力来施加至输出轴8。转矩锁定能力用于在第二转矩超过转矩限制阈值的情况下，防止输入轴7连接至的转矩产生装置(如襟翼功率驱动单元43和缝翼功率驱动单元45)的超载。
[0027]参考图4，旋转装置组件6包括:输入轴7，所述输入轴7连接至襟翼功率驱动单元43或缝翼功率驱动单元45，并且根据由襟翼功率驱动单元43或缝翼功率驱动单元45产生的转矩相对于静态空气动力学表面3 (见图2和3)可旋转；输出轴8，所述输出轴8相对于襟翼40/和缝翼41不可旋转；以及旋转装置10。旋转装置10可操作地被布置，以便将第一转矩沿输入转矩路径11从输入轴7传输至输出轴8，并且被配置具有独立预先装载止回能力以便在第二转矩不超过转矩限制阈值的情况下，防止第二转矩被传输至输入轴7，以及被配置具有止回能力和扭转锁定能力以便在第二转矩超过转矩限制阈值的情况下，防止襟翼功率驱动单元43和缝翼功率驱动单元45的超载。
[0028]旋转装置组件6更包括致动器或第一支撑外壳12、轴承元件13和第二支撑外壳14。第一支撑外壳12可被以支撑方式布置在静态空气动力学表面3内，并且轴承元件13被布置在第一支撑外壳12与输入轴7之间，以便从而将输入轴7旋转地支撑在支撑外壳12中。第二支撑外壳14可相对于静态空气动力学表面3为静态的，并且可被配置成旋转装置6可被锚定至的锚。
[0029]旋转装置6也包括输入部分和输出部分，所述输入部分和输出部分现都将继续参考图4以及附加参考图5-8来描述。输入部分包括滚珠坡道推力板15、输出锥形轴16和(例如，3个)球形球17。滚珠坡道推力板15从输入轴7向外延伸，并且通过辊70、花键或另一合适的装置扭转连接至输入轴7。输出轴8为扭转的
[0030]最终通过花键或其它合适的装置连接至输出锥形轴16，并且由弹簧(下文称为“第一弹性元件”)18预先装载，以及可与输出轴8 一起旋转。推力板15具有被成形以便限定凹坑151的第一轴向表面150，并且输出锥形轴16具有被成形以便限定3个坡道161的第二轴向表面160。第一轴向表面150和第二轴向表面160为互补的，并且在相对的轴向方向上面向彼此。
[0031]球形球17可各自被布置以便在其一侧面上部分坐落在凹坑151内，并且在其另一侧面上部分坐落在坡道161内。在这个情况下，由襟翼功率驱动单元43或缝翼功率驱动单元45产生的第一转矩被提供至输入轴7和推力板15，并且从推力板15至球形球17以及从球形球17至输出锥形轴16和输出轴8。然而，尽管球形球17不能被横向强迫至凹坑151夕卜，球形球17可沿倾斜部分162被横向强迫或驱动至坡道161外，所述倾斜部分162与坡道161的边缘和凹坑151的边缘的剩余相比各自更浅，如以下将描述的。
[0032]第一弹性元件I8被预先装载，以便用一个力将球形球17有效夹在第一轴向表面150与第二轴向表面160之间，所述力将球形球的各自位置维持在凹坑151和坡道161内，以便从而限定转矩限制阈值。就是说，只要第二转矩不超过转矩限制阈值，球形球17将保持被布置在凹坑151和坡道161中。然而，一旦第二转矩超过转矩限制阈值，球形球17将沿倾斜部分162被驱动并且从而至少从坡道161移除。输出锥形轴16、球形球17、第一弹性元件18、凹坑151和坡道161的组合可共同被称为滚珠坡道组件。
[0033]如图4所示，输出锥形轴16具有外部表面，所述外部表面具有伸长部分和被成形以便限定动态锥形部分19的远侧端部。动态锥形部分19包括具有径向面向部件和轴向面向部件的锥形表面190。由于动态锥形部分19像这样形成，旋转装置6的输出部分包括第一转矩路径20和第二转矩路径21。
[0034]在第二转矩不超过转矩限制阈值的情况下，第一转矩路径20被激活。在此类情况下，第一弹性元件18的预先装载导致第二转矩通过推力板15从输出锥形轴16传输至偏斜轴承组(下文被称为“第一偏斜辊组件”)201，第一偏斜辊组件201可操作地连接至第一支撑外壳12。从而，第一转矩路径20引导第二转矩远离输入轴7。
[0035]第二转矩路径21也引导第二转矩远离输入轴7，并且此外将第二转矩添加至由以下描述的锥形部分接合产生的转矩增益。第二转矩路径21包括静态锥形部分211，所述静态锥形部分211包括锥形表面212，所述锥形表面212具有与动态锥形部分19的锥形表面190的那些互补的径向面向部件和轴向面向部件，并且所述静态锥形部分211连接至第二支撑外壳14。
[0036]在第二转矩超过转矩限制阈值的情况下，第二转矩路径21被激活，在所述情况下球形球17沿倾斜部分162被驱动，并且从而至少从坡道161移除，以使得输出锥形轴16被径向向外推动。由于输出锥