[发明专利]线性致动器和包括线性致动器的飞行器部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子机械致动器，并且更具体地，涉及一种在其内部机械部件阻塞的情况下仍能够工作的电子机械致动器。

背景技术

线性致动器用于多种工业产品中。在航空工业中，特别地用作飞行器控制表面和其它飞行器部件的致动器。

通常，每个飞行器控制表面都由并联的多个线性致动器致动，使得在它们中的一个的能量损失的情形中，该表面可以通过剩余的致动器控制。由于该构造具有一个致动器的阻塞可能产生表面的阻塞的弊端，因此航空法规要求对所述致动器的极低的阻塞可能性(10e-9的级别)。液压致动器能够满足该要求。

一种趋势是，减小系统重量和维护成本，飞行器具有更高的电气化(“更多的电子飞行器”，MEA)，这已经导致在飞行指令系统中引入包括主要飞行指令系统的新技术。

电液压致动器(EHA)已经结合在新的平台(A380，A400，A350，F35，..)中。这种类型的致动器具有集成的液压系统，使得与飞行器的动力系统的相互连接是纯电的，但是其到达飞行器控制表面的动力传送是通过集成液压致动器。由于传输到表面的动力，通过液压致动器而实现了阻塞可能性目标，并且与此同时，允许省略了飞行器的飞行器液压系统。该技术被认为是飞行器致动系统的进步电器化中的中间步骤。

尽管它们在复杂度、效率、重量和可维护性方面具有潜在优点，在初级飞行指令系统中(除了用于实验应用以外)，电子机械致动器(EMA)仍未被应用。为什么EMA没有引入到初级飞行指挥系统控制的主要原因是：

-目前可获得的致动器的阻塞的可能性不如要求的那么低。

-在电能损失的情形中，特别地如果电机与输出之间的机械优点很高，则这些致动器的可逆性不像液压输出阶段的致动器的情形中那么好。

在EMA致动器(主要滚珠螺钉和机械减速箱)的输出阶段中通常应用的技术不能充分确保上述要求，因为：

-通常连接在电机与螺钉之间的机械变速箱比该应用所要求的具有更高的阻塞可能性。滚珠螺钉由于包括再循环机械元件而具有相同的问题，其当阻塞时，妨碍或劣化螺钉的移动，直到非功能性(不能工作)的程度。

-因为通常使用很小的间距以使电机的尺寸最小化，因此在阻塞情形中滚珠螺钉的可逆性很低。

行星辊螺钉在以相同效率在强度、寿命和载荷能力等方面具有优于滚珠螺钉的优点。它们的设计较简单并且不包括循环元件。然而，由于外部污染、断裂等的存在，在其移动部分中(辊、同步冠、齿轮等)不具有阻塞，由此阻塞致动器的输出轴。

US7,410,132和US7,610,828公开了包括用于在阻塞的情形中释放输出轴的装置的滚珠螺钉线性致动器。

这些建议的一个弊端是，滚珠螺钉使再循环元件易于在再循环通道中受到阻塞。它们因此涉及阻塞的较高可能性。

另一个弊端是，在两种建议中，输出线性元件的解锁在螺杆的螺母的高度执行。然后，在释放输出线性元件以后，平行致动器(在上述情形中，通过一组平行致动器致动的飞行控制表面)应该拖拉螺钉和螺母两者。这意味着，致动器应该设计为，使得由螺钉和螺母沿着平行致动器的整个行程扫过的空间放松(free)。此外，通过平行致动器拖拉的惯性是螺钉和螺母的惯性。

还已知的是，文献US2007/295125披露的线性致动器包括：

-由电机驱动的旋转输入轴；

-输出轴，所述输出轴在其内端的外表面具有螺旋螺纹区域；

-第一辊齿轮(roller gear，滚柱齿轮)，构造为当所述输入轴旋转时相对于其轴旋转；

-多个第二辊齿轮，多个第二辊齿轮构造为与第一辊齿轮接合并且在其螺旋螺纹区域中与输出轴接合，使得第一辊齿轮的旋转首先传送到第二辊齿轮，其相对于它们的轴旋转，并且其次地转换成输出轴的线性运动。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种由电机驱动的线性致动器，其阻塞可能性比具有再循环元件的这些已知的线性致动更低。

本发明的另一个目的是，提供一种允许将输出轴与传送链的其它部分断开(去耦)的线性致动器。

这些和其它目的通过两级线性致动器实现，第一级包括：旋转输入轴，由在其内端的外表面中具有螺旋螺纹区域的电机驱动；以及多个第一螺旋辊齿轮，构造为在旋转输入轴的螺旋螺纹区域中与旋转输入轴接合，以便一起旋转。第二级包括多个第二螺旋辊齿轮，其构造为与输出轴接合，输出轴在其内端部的外表面中具有螺旋螺纹区域，以便将第二螺旋辊齿轮的旋转转换成输出轴的线性移动，第二螺旋辊齿轮也构造为与第一螺旋辊齿轮接合以便一起旋转。