具有倾斜接触表面的干摩擦滑动装置的制作方法

本发明涉及干摩擦滑动装置领域。干摩擦滑动装置是使得能够产生滑动连接的机械装置，滑动连接也就是只允许连接方向上的平移运动的机械连接。

背景技术：

在已知的滑动技术中，干摩擦滑动装置不同于所谓的滚动元件滑动装置、例如滚珠滑动装置，这是因为干摩擦滑动装置采用衬垫在接触表面上的摩擦来实现干摩擦滑动装置的平移运动、特别是导引。

干摩擦滑动装置具有下述优点：能够在存在污染物的情况下、例如在存在磨料粉尘或潜在腐蚀性流体的情况下正确、可靠地起作用。

这种类型的滑动装置通常用于许多工业领域，特别是用于航空应用。

一个应用示例涉及在旁通涡轮喷气发动机中控制反向襟翼的导引机构。该示例在下文中被扩展以对本发明进行说明。然而，本发明适用于任何干摩擦滑动装置。

然而，干摩擦滑动装置具有下述缺点：干摩擦滑动装置所采用的衬垫会以不特别均匀的方式逐渐磨损。这是因为衬垫上的压力的分布不均匀，并且相应地增加了承载最重的衬垫的磨损。

技术实现要素：

本发明意在提出解决与滑动装置的衬垫的潜在不规则逐渐磨损相关的可靠性问题的干摩擦滑动装置、特别是用于航空用途的滑动装置。

因此，本发明涉及摩擦滑动装置，该摩擦滑动装置包括：托架；导引件，该导引件沿纵向方向延伸；以及衬垫，这些衬垫设置在托架与导引件之间，使得托架能够通过衬垫在托架的或导引件的平面接触表面上的相对滑动沿纵向方向进行平移运动，同时使所述托架在横向方向和竖向方向上保持固定。纵向方向、横向方向和竖向方向相互正交。接触表面对称分布在两个平面、即与纵向方向和横向方向平行的水平面以及与纵向方向和竖向方向平行的中间平面的相应的相反两侧。托架在竖向方向上紧密地围绕导引件配装。接触表面定向成使得与所述水平面形成介于30°与70°之间且包括30°和70°的角度。

接触表面因此具有下述取向：该取向使得能够产生对使得滑动装置的托架承受具有竖向分量和横向分量的支撑力的应力的反作用。与包括用以吸收竖向力和横向力的不同衬垫的常规滑动装置相比，这实现了接触压力的改善的、更均匀的分布。此外，衬垫的磨损在衬垫之间更加规则，这是因为施加在托架上的竖向力或横向力被传递至滑动装置的至少两个衬垫，并且在滑动装置中产生的反作用力趋于使托架在其导引中重新居中。

接触表面的数目可以是四个。

导引件可以包括两个平行的纵向导轨。

托架可以包括上部分和下部分，上部分和下部分通过连接装置相互连接，连接装置构造成施加趋于将上部分和下部分朝向彼此移动的在竖向方向的预应力，导引件设置在所述上部分与所述下部分之间。

上部分和下部分可以在所述水平面中对称。

滑动装置可以包括用于测量力或表征预应力的演变的传感器。

上部分和下部分可以通过至少一个螺钉或销相互连接，螺钉或销是带仪表类型的以便形成力传感器，或者螺钉或销配备有垫圈式力传感器。

连接装置可以配备有预应力弹簧，例如弹簧垫圈。

接触表面可以定向成使得与所述水平面形成大约45°的角度。

本发明还涉及一种用于致动飞行器的可活动襟翼的包括如上所述的滑动装置的机构。

附图说明

本发明的其他特定特征和优点将在以下描述中变得更加明显。

在附图中，以非限制性示例的方式提供：

-图1以二维理论图示出了干摩擦滑动装置的一个应用示例；

-图2以示意性横截面示出了现有技术的干摩擦滑动装置；

-图3以与图2的示意性截面图类似的示意性截面图示出了符合本发明的一个实施方式的干摩擦滑动装置。

具体实施方式

图1示出了配备飞行器推进单元的推力反向器装置中采用的一组襟翼。所示出的组包括第一襟翼v1和第二襟翼v2，第一襟翼v1和第二襟翼v2可以共同地定位在关闭位置(未示出)或打开位置，在关闭位置，第一襟翼v1和第二襟翼v2与推进单元的短舱的壁p对准，在打开位置，这些襟翼不覆盖短舱中的开口，从而使推进单元的次级流中的一些次级流向外并向后定向。

致动机构m使襟翼v1、v2能够从关闭位置移动至打开位置，并且使襟翼v1、v2能够从打开位置移动至关闭位置。致动机构包括每个襟翼的拉杆t，每个拉杆在其端部中的一个端部处以旋转的方式连接至襟翼并且在其端部中的另一端部处以旋转的方式连接至滑动装置的托架1。托架1构造成根据滑动装置的特有操作原理沿着导引件2移动。在这种情况下，导引件2是能够使托架1沿着导引件2进行平移运动的直线导引件。

根据惯例，本文件的全文考虑的是托架能够在所谓的纵向方向(x)上活动，纵向方向(x)是导引件2延伸的大致方向。形成进一步限定纵向方向(x)、横向方向(y)和通常被称为竖向方向(z)的方向的三维正交轴系统。

因此，滑动装置的托架1的运动伴随着打开或关闭襟翼v1、v2。

该功能通常借助于常规滑动装置、比方说例如图2中示出的并在下文中更详细地描述的滑动装置来实现。鉴于这种类型的致动机构m需要非常高的可靠性，该机构构成用于符合本发明的滑动装置的特许应用。然而，符合本发明的滑动装置可以具有许多其他应用，特别是在航空领域。例如，符合本发明的滑动装置可以在用于致动襟翼的任何机构中采用。襟翼是指飞行器的任何外部可活动表面，比如飞行器的舱口或控制系统。符合本发明的滑动装置可以有利地替代任何常规干摩擦滑动装置，或者甚至任何类型的滑动装置。

图2以示意性截面图(沿着图1中的线c-c截取)示出了现有技术的干摩擦滑动装置的一个示例。滑动装置包括托架1和导引件2。导引件2包括一对平行导轨，即第一导轨21和第二导轨22。托架1横向地保持在第一导轨21与第二导轨22之间。托架1在竖向方向上紧密地围绕导引件2配装。因此，托架1相对于导引件2在横向方向(y)和竖向方向(z)上保持固定。另一方面，托架1相对于导引件2在所述导引件2的全部长度或部分长度上的纵向平移运动是可能的。为了使托架1能够相对于导引件在横向方向(y)和竖向方向(z)上以小间隙良好地保持并且还使托架能够沿纵向方向(x)容易进行平移运动，在托架1与导引件2之间设置衬垫3。

在所示的示例中，托架1包括上部分11和下部分12。

衬垫3有利地由对摩擦磨损相对不敏感的自润滑材料形成。可以设想许多材料，特别是金属或金属合金(青铜、纯铜、黄铜等)、基于石墨或填充有石墨的材料、塑料材料(尼龙、乙缩醛、聚四氟乙烯)或任何涂覆有自润滑涂层的材料。

衬垫3连接至托架1或连接至导引件2，或者自由地设置在托架1与导引件2之间。每个衬垫3具有意在支撑在能够供衬垫3滑动的接触表面上的表面。因此，与衬垫3中的每个衬垫对应的接触表面可以是托架1的表面或导引件2的表面。

在此处示出的示例中，滑动装置包括对称分布在两个平面、即与纵向方向(x)和横向方向(y)平行的水平面p1以及与纵向方向(x)和竖向方向(z)平行的中间平面p2中的六个衬垫，第一导轨21和第二导轨22相对于中间平面p2是等距的。

第一衬垫31设置在托架1与第一导轨21的竖向接触表面之间。第二衬垫32设置在托架1与第二导轨22的竖向接触表面之间。因此，托架1在横向方向(y)上被保持。

第三衬垫33设置在托架1与第一导轨21的第一水平接触表面之间。第四衬垫34设置在托架1与第一导轨21的第二水平接触表面之间，这两个接触表面具有相反的取向。因此，托架1在竖向方向(z)上被保持。另外两个衬垫以类似的方式相对于中间平面p2对称设置。

以必然的方式，托架在旋转方面被保持。

滑动装置通常定向成使得在使用中，除了纵向应力之外，托架还承受基本竖向的应力。然而，有时不可能在衬垫3之间获得力的均匀分布、特别是对称分布。这可能导致承载最重的衬垫3的过早磨损(与其他衬垫相比)。在这种情况下，磨损的衬垫与对应的接触表面之间的机械间隙增加。高磨损限制了对托架1的导引精度，并且滑动装置的可靠性可能受到损害。首先，可能出现较困难的点，也就是可能出现其中托架的平移运动所需的力发生改变的滑动装置的位置。在极端情形下，特别是在衬垫的磨损不均匀的情况下，由于托架1楔靠导引件2，滑动装置可能卡住。

甚至在这种现象发生之前，衬垫或滑动装置就必须被更换。因此，衬垫的磨损导致监测滑动装置的磨损和正确操作的必然问题。

图3以与图2的示意性截面图类似的示意性截面图示出了符合本发明的一个实施方式的滑动装置。

就像图2所示的滑动装置一样，托架1意在沿着包括第一导轨21和第二导轨22的导引件2进行平移运动。

在托架1与导引件2之间设置有衬垫3。衬垫3可以具有与参照图2描述的衬垫的构型类似的构型。衬垫3可以可选地连接至托架1或导引件2。此外，衬垫3与导引件2的或托架1的接触表面接触，在托架1的平移运动期间，衬垫3在该接触表面上滑动。在所示的实施方式中，衬垫连接至托架1，并且接触表面设置在导引件2的导轨21、22上。

在该实施方式中，滑动装置包括四个衬垫3。作为本发明的主题的滑动装置可以在横截平面c-c中具有多于四个的衬垫。作为本发明的主题的滑动装置可以包括在托架与导引件2之间纵向分布的多组衬垫。例如，以与图3中所示的分布类似的方式分布的衬垫可以存在于滑动装置的多个纵向分布的横向截面平面中。

衬垫3相对于水平面p1和中间平面p2对称分布。

此外，滑动装置构造成使得接触表面相对于水平面p1以介于30°与70°之间且包括30°和70°的角度α定向。由接触表面形成的斜面有利地朝向滑动装置的内部定向，也就是说，朝向中间平面p2的方向定向，或者在所示的示例中，朝向两个导轨21、22之间定向。导轨21、22中的每一者因此可以具有大致梯形的横截面(梯形的较短基部平行于中间平面p2并且比梯形的较长基部更靠近中间平面)。

这种类型的角度的存在使滑动装置中的应力能够分布得更加均匀。例如，已经示出了竖向施加在托架1上的力f。这种类型的取向表示在操作时通常施加在滑动装置中的大部分力的取向(除了使托架能够运动的纵向力之外)。力f将在倾斜接触表面的水平处被接收(takenup)。这导致与力f相反且相等的反作用力，该反作用力是与第一导轨21的接触表面正交的第一反作用力r和与第二导轨22的接触表面正交的第二反作用力r’的合力。为了获得力f与反作用力r、r’之间的平衡，反作用力r包括与r’的横向分量r1’相等且相反的横向分量r1，并且反作用力r包括竖向分量r2，竖向分量r2被加至r’的竖向分量r2’使得竖向合力与力f相反并抵消掉力f。

横向分量r1和r1’的作用是使托架相对于中间平面p2重新居中，这进一步保证了r和r’具有相同的值(也就是说，在经典力矢量图中具有相同的模量)。

上面的示例与在横向和纵向两者上施加在托架1的中间的竖向力f对应。如果力f沿不同的方向施加并且/或者具有趋于使托架1倾斜的分量(例如围绕沿横向方向(y)或纵向方向(x)定向的轴线)，则应力根据与力f相反的反作用力分布在滑动装置的四个衬垫之间。

根据使应力能够在大多数情况下(也就是说，具有不同的施加应力)尽可能均匀分布的构型，可以使用接触表面相对于水平面p1的45°取向。

托架1包括两个部分，即上部分11和下部分12。采用限定词“上”和“下”是因为这些部分沿竖向方向(z)分布，但是绝不影响滑动装置的空间上的取向。在此处示出的示例中，上部分11和下部分12相对于水平面p1对称。

上部分11和下部分12通过现有技术中已知类型的连接装置、比如螺钉5(通常在图3中由点划线表示)或销刚性地相互连接。当上部分11和下部分12分别构造成使得当上部分11和下部分12经由衬垫3支撑在导引件2上时，在上部分11与下部分12之间存在剩余空间4。这使预应力能够施加在该装置中，从而使得托架1通过所述预应力紧密地围绕导引件2的导轨21、22配装。预应力与趋于将上部分11和下部分12朝向彼此移动的竖向方向上的力对应。预应力在接触表面的水平处产生对预应力的反作用力。对预应力的反作用力得以平衡并趋于使托架1在中间平面p2中居中并因此相对于水平面p1居中。因此，预应力消除了滑动装置中的任何机械间隙，并且还有助于施加在托架1上的应力在滑动装置的衬垫3中的均匀分布。

以这种方式构造的滑动装置还在涉及控制和监测衬垫的磨损方面具有重要的优点。由于衬垫之间的磨损相对均匀，预应力的测量以及更具体地预应力的演变是衬垫磨损的高度相关的指标。因此，衬垫的磨损将允许上部分11和下部分12中的一者朝向另一者略微移动，这减轻了螺钉5中的张力(由弹性变形产生)并相应地减小了预应力。

为了测量应力或应力的演变，螺钉中的至少一个螺钉(或托架1的各部分之间采用的其他连接装置)可以带有仪表。特别地，带仪表类型的螺钉包括能够表征螺钉中的机械张力的传感器，该机械张力与螺钉施加在螺钉所连接的部分上的力对应。替代地，也可以采用其他传感器，例如垫圈式力传感器。这种类型的传感器设置在螺钉头与由所述螺钉组装的组件的一部分之间(或者替代地设置在安装在螺钉或销上的螺母与由所述销组装的组件的一部分之间)。

此外，有利的是在衬垫的磨损不过度的同时将预应力值保持在适当的范围内。当系统是新的时，过高的预应力会增加摩擦并因此有利于磨损，但是过低的预应力会导致滑动装置中出现间隙或难以表征所述预应力的减小。为了在衬垫保持可接受(也就是说，不会对滑动装置的正确操作带来风险)的情况下补偿衬垫的磨损，因此保证上部分11与下部分12之间采用的连接装置中具有一定的弹性是有利的。首先，可以采用适当的连接装置(例如，具有适当弹性模量的螺钉或销)。替代于螺钉或销或除螺钉或销之外，连接装置可以配备有预应力弹簧。预应力弹簧可以特别地采用现有技术中已知类型的弹簧垫圈的形式。

以这种方式开发的本发明首先能够获得下述可靠的干摩擦滑动装置：在该干摩擦滑动装置中，衬垫的磨损是规则的，甚至尽管存在潜在的不规则机械载荷，衬垫的磨损也是规则的。此外，还减小了滑动装置的严重故障的风险。由于该滑动装置的特定的构型，符合本发明的滑动装置有利于对衬垫磨损的容易和/或自动的监测。像任何干摩擦滑动装置一样，本发明的主题适于在侵蚀性环境或存在污染物的情况下发挥作用。