新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，提高油門機(jī)構(gòu)輸出精度。新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，具有殼體，其在殼體內(nèi)同時(shí)裝有無刷電機(jī)和有刷電機(jī)，且無刷電機(jī)和有刷電機(jī)的輸出軸通過雙位離合器與諧波減速器的輸入端連接，諧波減速器的輸出端與無游隙聯(lián)軸器連接，在所述聯(lián)軸器兩側(cè)，各有一個(gè)耐高溫的軸封器，同時(shí)在所述減速器軸上，安裝了兩通道的同步器式軸角傳感器。本發(fā)明用雙余度可以提高油門控制的可靠性，本設(shè)計(jì)僅將電機(jī)，軸角傳感器按雙余度，其他機(jī)械部分可不必采用雙余度，因?yàn)椴槐匾碾p余度，會(huì)降低總可靠性，這也是同行公認(rèn)的做法。但本設(shè)計(jì)要強(qiáng)調(diào)的是，電機(jī)采用不同種類的雙余度，可以防止同一故障因素導(dǎo)致雙時(shí)效。
【專利說明】新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明雙余度電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)主要是針對飛機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)和安裝方式，也可以用于無人駕駛的車輛或其他載體或設(shè)施。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國飛機(jī)上飛控系統(tǒng)的油門機(jī)構(gòu)，主要是引進(jìn)俄羅斯的技術(shù)，其缺點(diǎn)是體積大，重量大，輸出誤差大，可靠性不高。例如，雙發(fā)動(dòng)機(jī)的兩路同體油門機(jī)構(gòu)，共重13Kg，輸出誤差受末級齒輪空程限制通常大于0.5°.而我國自行設(shè)計(jì)的無人機(jī)單座雙余度油門機(jī)構(gòu)，重4.6Kg，輸出誤差由渦輪蝸桿的空程決定，初期的輸出誤差較小，當(dāng)發(fā)生磨損會(huì)持續(xù)變大。而此前本人設(shè)計(jì)并投入使用的四發(fā)分離式油門機(jī)構(gòu)，每個(gè)重量2.7Kg輸出誤差由齒輪空程所限，為0.5°。油門的的控制精度決定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力精度，是飛機(jī)著陸安全的關(guān)鍵。特別對艦載機(jī)的著艦操作，只有對油門精確控制下才能安全著艦。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，提高油門機(jī)構(gòu)輸出精度，以提高飛行器著陸或著艦安全性。
[0004]新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，具有殼體，其在殼體內(nèi)同時(shí)裝有無刷電機(jī)和有刷電機(jī)，且無刷電機(jī)和有刷電機(jī)的輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)通過齒輪雙位離合器與諧波減速器的輸入端連接，諧波減速器的輸出端與無游隙聯(lián)軸器連接，在所述聯(lián)軸器兩側(cè)，各有一個(gè)耐高溫的軸封器，同時(shí)在所述減速器軸上，安裝了三個(gè)通道的軸角傳感器。
[0005]雙位離合器的帶雙面齒的動(dòng)齒盤一側(cè)具有帶有齒輪的第一齒盤，并且齒盤通過與動(dòng)齒盤嚙合將無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪組傳遞到動(dòng)齒盤，由動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)輸出到諧波減速器的輸入端；動(dòng)齒盤另外一側(cè)具有帶齒輪的第二齒盤，并且動(dòng)齒盤通過與第二齒盤嚙合，將有刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)輸入諧波減速器。
[0006]所述聯(lián)軸器采用無游隙六自由度聯(lián)軸器。
[0007]所述軸封器為帶彈簧預(yù)緊的氟塑料耐高溫軸封器。
[0008]所述軸角傳感器采用便于飛控計(jì)算機(jī)對故障表決的三余度模式。
[0009]本發(fā)明電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)內(nèi)容:
[0010]本發(fā)明針對上述四項(xiàng)(精度、重量、可靠性、通用性)問題作了如下改進(jìn):(I)本執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用諧波減速器來提高輸出精度，誤差可以小于0.05°，工作穩(wěn)定，并且重量輕，一個(gè)額定負(fù)荷3N.m,最大負(fù)荷5N.m的100:1諧波減速器，重量僅有160g，并且工作穩(wěn)定可靠，抗振穩(wěn)定性非常好，因?yàn)樗倪\(yùn)動(dòng)部件，對外來振動(dòng)既不易響應(yīng)，也不傳遞，只起耗散作用。
[0011](2)本執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用兩只電機(jī)作雙余度驅(qū)動(dòng)，分為常、備兩態(tài)，冷備份。正常工作的為帶旋變的無刷直流電機(jī)，避免了電刷壽命問題。備用電機(jī)為有刷直流電機(jī)，采用冷備份。用雙位微型離合器切換。采用不同種類電機(jī)的雙余度，對可靠性有利。常態(tài)電機(jī)本體故障率低，壽命很長，但驅(qū)動(dòng)電源復(fù)雜，電源的故障率要高于電機(jī)本體的故障率。有刷電機(jī)受電刷磨損，壽命短，但它的驅(qū)動(dòng)電源簡單，不易出故障。正常飛行它不工作，只是當(dāng)主電機(jī)(無刷電機(jī))報(bào)故時(shí)，才作為應(yīng)急補(bǔ)救用，一般只作少數(shù)起落使用，隨后將根據(jù)報(bào)故記錄，現(xiàn)場更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)。需要聲明的是，通常有刷電機(jī)在飛機(jī)使用壽命也不小于500小時(shí)，美國波音777上的回轉(zhuǎn)作動(dòng)器，一直在用著有刷電機(jī)。
[0012](3)本執(zhí)行機(jī)構(gòu)用微型離合器作電機(jī)備份切換，此微型離合器為本申請發(fā)明人此前發(fā)明的另一項(xiàng)專利(ZL201320293309.8。體積小、重量輕(300g)，雙位工作，離合器通電時(shí)，主電機(jī)(無刷電機(jī))被結(jié)合，斷電時(shí)主電機(jī)脫離。備用電機(jī)結(jié)合。
[0013](4)輸出軸采用了無游隙六自由度聯(lián)軸器，有效容讓基座振動(dòng)，防止振動(dòng)力從輸出軸進(jìn)入本機(jī)構(gòu)。
[0014](5)軸封采用了帶彈簧預(yù)緊的氟塑料耐高溫軸封器，使本機(jī)構(gòu)能在處于發(fā)動(dòng)機(jī)近旁的高溫下正常工作。
[0015]本發(fā)明用雙余度可以提高油門控制的可靠性，本設(shè)計(jì)僅將電機(jī)采用雙雙余度，軸角傳感器按雙余度，其他機(jī)械部分可不必采用雙余度，因?yàn)椴槐匾碾p余度，會(huì)降低總可靠性，這也是同行公認(rèn)的做法。但本設(shè)計(jì)要強(qiáng)調(diào)的是，電機(jī)采用不同種類的雙余度，可以防止同一故障因素導(dǎo)致雙時(shí)效。三余度軸角傳感器便于故障出現(xiàn)后飛行控制器中計(jì)算機(jī)表決采納。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017]圖2為圖1的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明用于飛機(jī)飛控系統(tǒng)雙余度電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)的新方案見圖1和圖2所示。
[0019]圖1中I是雙位離合器，通電時(shí)，帶有雙面齒盤的離合器動(dòng)齒盤3向左移動(dòng)，與左邊的帶有齒輪的齒盤2結(jié)合，是使無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪組傳遞到動(dòng)齒盤3，由動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)輸出到諧波減速器6的輸入端。如離合器斷電，在彈片和永磁體作用下，離合器動(dòng)齒盤3向右移動(dòng)脫開左邊帶齒輪的齒盤2而與右邊帶齒輪的齒盤4結(jié)合，動(dòng)齒盤隨有刷電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器所輸入是有刷電機(jī)11的轉(zhuǎn)動(dòng)。諧波減速器6的輸出軸，經(jīng)無游隙聯(lián)軸器7傳遞到被控油門軸上，在聯(lián)軸器兩側(cè)，各有一個(gè)耐高溫的軸封器8、9在減速器軸上，安裝了三通道的軸角傳感器10。
[0020]圖2是圖1的左視圖，可以看到三個(gè)支承減振器12和電接插件13。上蓋14結(jié)合殼體將所有組件包圍固定。
[0021]上述實(shí)例僅是本發(fā)明的使用設(shè)計(jì)方案之一，并非用來限制本發(fā)明的方案范圍。凡以第四節(jié)中所述內(nèi)容相符合的其他方案，均屬發(fā)明范圍，皆包括在本專利權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
[0022]油門機(jī)構(gòu)僅是飛控設(shè)備的一個(gè)部件，不應(yīng)太重(特別是應(yīng)用于小型無人機(jī))，通過本發(fā)明可以將每發(fā)(每路)油門機(jī)構(gòu)的重量，設(shè)計(jì)成不大于1.5Kg。比目前應(yīng)用的都要小得多。
[0023]通常，飛行控制系統(tǒng)的電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)，離合器，減速器，軸角傳感器組成。本發(fā)明在電機(jī)的應(yīng)用方法，離合器和減速器的類型三方面不同于現(xiàn)有的油門機(jī)構(gòu)，因而形成本發(fā)明獨(dú)有的特征和要點(diǎn)。
[0024]1.本發(fā)明采用微型諧波減速器作末級輸出，使油門機(jī)構(gòu)精度提高并穩(wěn)定，重量輕。
[0025]2.采用了特殊的雙位離合器其雙位對應(yīng)雙余度電機(jī)的切換，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。
[0026]3.本發(fā)明采用雙余度電機(jī)并不是同種電機(jī)雙備份，而是用無刷電機(jī)和有刷電機(jī)做優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的配合，由無刷電機(jī)作常用電機(jī)，對應(yīng)離合器通電態(tài)。有刷電機(jī)為冷備用，對應(yīng)離合器斷電態(tài)。這樣的雙余度有利提高可靠性。
[0027]4.本發(fā)明輸出軸上裝有隔振聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器采用無游隙六自由度聯(lián)軸器，不產(chǎn)生附加角向誤差。
[0028]5.本發(fā)明輸出軸裝有耐高溫并對磨損有自補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)軸封。
【權(quán)利要求】
1.新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，具有殼體，其特征是在殼體內(nèi)同時(shí)裝有無刷電機(jī)(5)和有刷電機(jī)(11)，且無刷電機(jī)(5)和有刷電機(jī)(11)的輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)通過齒輪雙位離合器(I)與諧波減速器出)的輸入端連接，諧波減速器出)的輸出端與無游隙聯(lián)軸器(7)連接，在所述聯(lián)軸器兩側(cè)，各有一個(gè)耐高溫的軸封器(8、9)，同時(shí)在所述減速器軸上，安裝了三個(gè)通道的軸角傳感器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，其特征是雙位離合器(I)的帶雙面齒的動(dòng)齒盤(3) —側(cè)具有帶有齒輪的第一齒盤(2),并且齒盤(2)通過與動(dòng)齒盤(3)嚙合將無刷電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪組傳遞到動(dòng)齒盤(3)，由動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)輸出到諧波減速器出)的輸入端；動(dòng)齒盤(3)另外一側(cè)具有帶齒輪的第二齒盤(4)，并且動(dòng)齒盤(3)通過與第二齒盤(4)嚙合，將有刷電機(jī)(11)轉(zhuǎn)動(dòng)輸入諧波減速器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，其特征是所述聯(lián)軸器采用無游隙六自由度聯(lián)軸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，其特征是所述軸封器(8、9)為帶彈簧預(yù)緊的氟塑料耐高溫軸封器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙余度飛機(jī)用電動(dòng)油門機(jī)構(gòu)，其特征是所述軸角傳感器(10)采用便于飛控計(jì)算機(jī)對故障表決的三余度模式。
【文檔編號】B64D31/06GK104210666SQ201410440483
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】江萬良, 趙一龍, 江南, 李宏緒 申請人:寶雞和立機(jī)械制造有限公司