CN104520183B - 用于控制飞机的操纵杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制飞机的操纵杆(200)，其包括：框架(201)；安装成相对于所述框架可旋转地移动的控制杆(202)；以及机械联接总成(203)，其将所述控制杆连接至所述框架，所述机械联接总成(203)包括：绕第一旋转轴线(X)相对于所述框架(201)可移动地安装的第一联接件(213、223)；绕第二旋转轴线(Y)相对于所述框架(201)可移动地安装的第二联接件(233、243)，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线形成非零角；安装成绕第三旋转轴线(Yˊ)相对于所述第一联接件(213、223)可旋转地移动的第三中间件(255、265)；安装以便绕第四旋转轴线(Xˊ)相对于所述第二联接件(233、243)可旋转地移动的第四中间件(275、285)，所述第四旋转轴线与所述第三旋转轴线形成非零角，其中，所述联接件(213、223；233、243)或所述中间件(255、265；275、285)绕第五旋转轴线(Zˊ)关于彼此可旋转地移动，所述第五旋转轴线(Zˊ)分别与所述第一旋转轴线(X)和所述第二旋转轴线(Y)或与所述第三旋转轴线(Yˊ)和所述第四旋转轴线(Xˊ)形成非零角，以便分别实现在所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线之间所形成的角度或在所述第三旋转轴线与所述第四旋转轴线之间所形成的角度的变化。

Description

用于控制飞机的操纵杆
技术领域
本发明涉及用于控制飞机的操纵杆。
背景技术
飞机在传统上配备有用于飞行员操作副翼和升降舵从而在俯仰轴和横滚子上控制飞机的姿态的转向控制杆。转向手柄位于飞行员的双腿之间，飞行员使用其手臂的力量来致动手柄。
在一些配备有电子飞行控制装置的飞机中，控制杆被称为“操纵杆”的控制装置所代替。操作杆比传统的控制杆更紧凑，一般将其集成到飞行员的座椅扶手中，并且操纵杆包括由飞行员仅以手腕的运动来操作的控制杆。操纵杆的安装空出了在飞行员与仪表板之间的空间，从而可安装其他装备。
而且，操纵杆一般包括一组用于在控制杆的各个旋转轴线(横滚子线和俯仰轴线)上施加回复力以及在飞行员不在控制杆上施加力时将控制杆回复至空档位置的弹簧。
然而，现有的机械操纵杆结构一般不允许对在控制杆的两个旋转轴线之间的回复力进行去耦。换言之，施加在控制杆的轴线上的回复力取决于绕另一轴线的控制杆的角位置。
而且，这些结构都不产生线性回复力(即，回复力的强度与控制杆沿相关旋转轴线的角位置成正比)。
发明内容
本发明的目的在于提出一种允许在施加于各个轴线上的回复力之间的去耦的操纵杆结构。
由于用于控制飞机的操纵杆，该问题在本发明的范围内得到了解决，所述操纵杆包括：框架；以相对于所述框架旋转的方式可移动地安装的控制杆；以及机械联接总成，其将所述控制杆连接至所述框架，所述机械联接总成包括：
绕第一旋转轴线相对于所述框架可移动地安装的第一联接件；
绕第二旋转轴线相对于所述框架可移动地安装的第二联接件，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线形成非零角；
以绕第三旋转轴线相对于所述第一联接件旋转的方式可移动地安装的第三中间件；
以绕第四旋转轴线相对于所述第二联接件旋转的方式可移动地安装的第四中间件，所述第四旋转轴线与所述第三旋转轴线形成非零角，
其中，所述联接件或所述中间件能够以绕第五旋转轴线相对于彼此旋转的方式移动，所述第五旋转轴线分别与所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线或与所述第三旋转轴线和所述第四旋转轴线形成非零角，以便分别准许在所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线之间所形成的角度或在所述第三旋转轴线与所述第四旋转轴线之间所形成的角度的变化。
由于所提出的所述操纵杆结构，可能完全独立地在所述第一联接件上和在所述第二联接件上施加回复力。
另外，第五旋转轴线的存在实现了在所述第一旋转轴线与所述第四旋转轴线之间和/或在所述第二旋转轴线与所述第三旋转轴线之间的偏移。尽管在由所述框架所形成的固定构架的轴线(第一和第二旋转轴线)与由所述联接件所形成的枢转构架的轴线(第三和第四轴线)之间发生了偏移，但该增加的自由度使得所述控制杆能够以同时绕所述第一旋转轴线和绕所述第二旋转轴线旋转的方式位移。
另外，根据本发明的所述操纵杆可具有以下特性：
所述机械联接总成包括联接构件，所述联接构件包括：绕所述第五旋转轴线相对于彼此可旋转地安装的外环和内环，各个联接件或相应的中间件分别连接至所述联接构件的各自的环；所述控制杆连接至所述第三中间件和/或所述第四中间件；
所述联接构件的其中一个环相对于所述第一联接件固定；以及另一环相对于所述第二联接件固定；
所述联接构件的其中一个环相对于所述框架固定，以便仅准许所述第一联接件或仅准许所述第二联接件绕所述第五旋转轴线相对于所述框架旋转；
所述联接构件包括：绕相对于所述框架固定的旋转轴线可旋转地安装的至少一个滚子，所述滚子***在所述内环与所述外环之间，从而使所述环的其中一个环相对于所述框架的旋转同时引起另一环相对于所述框架在相反方向上旋转；
所述联接构件的其中一个环相对于所述第三中间件固定；以及另一环相对于所述第四中间件固定；
所述联接构件的其中一个环相对于所述控制杆固定，以便准许所述控制杆绕所述第五旋转轴线仅相对于所述第三中间件或仅相对于所述第四中间件旋转；
所述联接构件包括：绕相对于所述控制杆固定的旋转轴线可旋转地安装的至少一个滚子，所述滚子***在所述内环与所述外环之间，从而使所述环的其中一个环相对于所述控制杆的旋转同时引起另一环相对于所述控制杆在相反方向上旋转；
所述机械联接总成包括联接构件，所述联接构件包括：固定部分和相对于所述固定部分可移动地安装的部分；所述联接构件包括至少两个柔性叶片，各个柔性叶片将所述各部分连接在一起并且可弹性地变形，从而准许所述可移动部分相对于所述固定部分旋转，所述柔性叶片能够产生趋向于抵抗所述各部分相对于彼此旋转的补偿扭矩；
所述第三中间件或所述第四中间件固定至所述联接构件的一个部分；以及所述控制杆固定至所述联接构件的另一部分；
所述控制杆通过球形接头连杆连接至所述框架，所述球形接头连杆使所述控制杆能够绕三个旋转轴线相对于所述框架旋转；
所述控制杆通过万向连杆连接至所述框架，所述万向连杆使所述控制杆能够相对于所述框架仅绕所述第一轴线旋转和仅绕所述第二轴线旋转；
所述控制杆能够直接在所述第三中间件上和在所述第四中间件上施加压力，从而促使所述中间件分别绕所述第三和第四轴线旋转，以便准许所述中间件绕所述第五旋转轴相对于所述控制杆相对旋转；
所述中间件的其中一个中间件包括挡块，设置所述挡块从而使所述控制杆能够在所述挡块上施加压力，从而压迫所述中间件上并使所述中间件在单一受力方向上旋转；
所述控制杆能够沿着平行于所述第五旋转轴的直线接触线在所述挡块上施加压力；
所述控制杆能够沿着具有平行于所述第五旋转轴的回转轴线的圆柱接触表面在所述挡块上施加压力；
所述操纵杆包括回复构件，所述回复构件能够压迫所述联接构件的其中一个中间件，以抵抗所述中间件的旋转；
所述回复构件包括将所述第一联接件或所述第二联接件连接至所述中间件的牵引弹簧，所述中间件被所述控制杆的作用所驱动而旋转；
所述回复构件包括连接所述牵引弹簧和所述中间件的条带，所述条带能够绕圆柱元件缠绕并连接至所述中间件。
附图说明
其他特性和优势将通过以下说明中展现，以下说明仅为说明性的且不具限制性并且必须参考附图进行考虑，在附图中：
图1A和1B示意性地图示了根据本发明的第一实施例的具有支架的操纵杆；
图2A和2B示意性地图示了在操纵杆的支架的外环上的回复构件的动作；
图3示意性地图示了在操纵杆的支架的内环上的回复构件的设置；
图4A和4B示意性地图示了在两个支架的内环上的两个回复构件的设置；
图5A至5D示意性地图示了具有双硬度的回复构件；
图6A至6C示意性地图示了可用于将控制杆安装在操纵杆的外壳上的万向***的示例；
图7A至7C示意性地图示了根据本发明的第二实施例的具有轴承的操纵杆；
图8A至8C示意性地图示了将回复构件固定至轴承的环；
图9A和9B示意性地图示了实现图1A和1B的操纵杆的在控制杆与支架之间的接触的两个示例；
图10示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第一变型；
图11示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第二变型；
图12示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第三变型；
图13示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第四变型；
图14示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第五变型；
图15示意性地图示了可用于在图12、13和14的变型中代替第五轴承的联接构件。
具体实施方式
图1A和1B示意性地图示了根据本发明的第一实施例的操纵杆100。
操纵杆100包括：旨在例如集成到座椅扶手中的框架101；以相对于框架旋转的方式可移动地安装的控制杆102；以及机械联接总成103，其中控制杆处于框架上，从而围绕两个旋转轴线在控制杆上生成力反馈。
控制杆102沿纵向(轴线Z')呈大致细长形。更确切地说，控制杆102包括：旨在由飞行员的手握住的细长上部分112；能够与机械联接总成103配合的细长下部分122；以及具有球状外表面142的中间部分132。
框架101包括支撑部分，所述支撑部分具有容纳控制杆102的中间部分132的球状内表面111。控制杆102通过球形接头连杆150连接至框架101，球形接头连杆150由控制杆102的中间部分132的球状外表面142和互补的框架101的支撑部分的球状内表面111构成。
机械联接总成103包括两对联接件，其包括第一对联接件113、123和第二对联接件133、143。
第一对联接件113、123中的每个都通过第一枢轴连杆110和120绕第一旋转轴线(轴线X)相对于框架101旋转的方式可移动地安装。
同样，第二对联接件133、143中的每个都通过第二枢轴连杆130和140绕第二旋转轴线(轴线Y)相对于框架101的方式可移动地安装。
当操纵杆100位于空档位置时(即，当飞行员不在控制杆102上施加压力时)，第二旋转轴线(轴线Y)垂直于第一旋转轴线(轴线X)。而且，第一旋转轴线和第二旋转轴线在交点O处相交，交点O还是控制杆102相对于框架101的旋转中心，是球形接头连杆150(根据轴线Z'在图中偏移示出，唯一目的在于使在附图上的零件的视图明晰)的中心。
机械联接总成103还包括四组支架153、163、173和183，其包括两个第一组支架153、163和两个第二组支架173、183。每组支架包括支架框架和控制杆支架。
在每个第一组支架153、163中，支架框架154、164安装连接至第一联接件113、123，从而使第一联接件113、123绕第一旋转轴线X的旋转还引起第一组支架153、163的旋转。而且，控制杆支架155、165以绕垂直于第一旋转轴线(轴线X)的第三旋转轴线(轴线Y')相对于支架框架154、164旋转的方式可移动地安装。
同样，在每个第二组支架173、183中，支架框架174、184安装连接至第二联接件133、143，从而使第二联接件133、143绕第二旋转轴线Y的旋转还引起第二组支架173、183的旋转。而且，控制杆支架175、185以绕垂直于第二旋转轴线(轴线Y)的第四旋转轴线(轴线X')相对于外支架174、184旋转的方式可移动地安装。
在该第一实施例中，控制杆支架155、165、175和185构成使联接件联接至控制杆102的机械联接总成103的中间件。
更确切地说，在每个第一组支架153、163中，控制杆支架155、165能够在控制杆102的作用下被驱动而绕第三旋转轴线相对于支架框架154、164(并因此相对于第一联接件)旋转。如图1B中清晰可见的，控制杆102在绕第三轴线(轴线Y')的旋转同时引起第二组支架173、183和第二联接件133、143绕第二旋转轴线相对于框架(轴线Y)旋转。
同样，在每个第二组支架173、183中，控制杆支架175、185能够在控制杆102的作用下被驱动而绕第四旋转轴线相对于支架框架174、184(并因此相对于第二联接件)旋转。如图1A中清晰可见的，控制杆102在绕第四轴线(轴线X')的旋转同时引起第一组支架153、163和第一联接件113、123绕第一旋转轴线相对于框架101(轴线X)旋转。
这就是支架组153、163、173、183构成控制杆102的原因，控制杆102相对于由框架101所限定的固定构架使构架枢转。
如图2A和2B所图示的，操纵杆100包括：联接件113；一组支架，其包括相对于联接件113固定的支架框架154和相对于固定的支架框架154(并因此相对于联接件)可移动的控制杆支架155；以及在联接件123与可移动的控制杆支架155之间延伸的回复构件156。回复构件156能够补偿扭矩，所述补偿扭矩趋向于抵抗控制杆支架155相对于支架框架154的旋转(即，抵抗控制杆102相对于框架101旋转)。回复构件156包括线性螺旋弹簧157和绕控制杆支架155的一部分圆柱表面缠绕的条带158。
条带158具有固定至那部分圆柱表面的第一端和固定至弹簧的第二端的第二端。弹簧157具有固定至联接件的第一端和固定至条带的第二端的第二端。如图2B所图示的，控制杆支架155相对于支架框架154的旋转引起条带158的缠绕和弹簧157的拉伸，弹簧157的拉伸与控制杆支架155绕轴线Y'相对于支架框架154的旋转角θ成正比。该安装方式在控制杆102上产生了线性回复力。
在图2A和2B中，控制杆支架155为外支架以及支架框架154为支架组153的内支架。这就是回复构件156在外控制杆支架155上施加回复力的原因。
图3、4A和4B示出了安装的示例，其中，在每组支架173、183中，控制杆支架175、185为内支架以及支架框架174、184为外支架。回复构件176、186在内控制杆支架175、185上施加回复力。
在这些图中，仅示出了第二联接件133、143和第二组支架173、183。然而，为第一联接件113、123和第一组支架153、163完成了相同的安装。
如图4A和4B中显而易见的，控制杆102的下部分122包括四个突起152、162、172和182。而且，每个控制杆支架155、165、175和185都具有挡块。每个突起152、162、172和182能够抵靠控制杆支架155、165、175和185的对应的挡块从而驱动控制杆支架旋转。
设置突起和挡块，从而使控制杆102绕第四旋转轴线(轴线X')在第一方向上的旋转引起控制杆支架175相对于支架框架174旋转，而并不驱动控制杆支架185旋转。相反，控制杆102绕第四旋转轴线(轴线X')在与第一方向相反的第二方向上的旋转引起控制杆支架185相对于支架框架184旋转，而并不驱动控制杆支架175旋转。
由于每个控制杆支架155、165、175、185与其自身的回复构件适配，因此可能提供具有不同特性的回复构件156、166、176、186，从而根据控制杆绕轴线X'和轴线Y'的受力方向产生不同的回复力。
而且，所提出的安装方式允许仅以牵引方式运转回复构件156、166、176、186，从而不再需要任何回复构件的引导装置，并且消除了构成这些回复构件的元件的任何失稳风险(无论它是条带158还是线性螺旋弹簧157)。
而且，该安装方式产生了这样的操纵杆100，其中通过以牵引方式施加预应力而安装回复构件156、166、176、186，即，当控制杆102位于空档位置时，每个回复构件156、166、176、186在控制杆102上施加非零回复力。这便产生了要在控制杆的位移初始化期间克服的力阈值。
图5A至5C示意性地图示了用于在旋转方向上产生双硬度的回复构件156的示例。
为此，回复构件156包括弹簧157和挡块159。弹簧157具有第一弹簧部1571和与第一弹簧部1571串联安装的第二弹簧部1572，挡块159***在第一弹簧部1571的簧圈与第二弹簧部1572的簧圈之间。
在图5A中，弹簧157最初位于空档位置，即，控制杆102没受到来自飞行员的任何压力。
图5B和5C图示了当控制杆102被飞行员施加了绕旋转轴线Y'的压力时的弹簧157。
在图5B中，在第一阶段期间，弹簧157被拉伸了第一长度L1。拉伸两个弹簧部1571和1572，直到第一弹簧部1571的簧圈被支撑抵靠在挡块159上。一旦第一弹簧部1571的簧圈被支撑抵靠在挡块159上，第一弹簧部1571便不再被拉伸。
在图5C中，在第二阶段期间，弹簧被拉伸大于第一长度L1的第二长度L2，但仅拉伸了第二弹簧部1572，第一弹簧部1571被挡块159所抑制。
图5D图示了随着弹簧157的延伸L，由回复构件156所产生的回复力F的强度。显然，所产生的力F遵循双斜率的力规律。在第一阶段期间，两个弹簧部都受力，从而使所产生的力显示具有第一斜率的线性变化。在第二阶段期间，仅第二弹簧部受力，从而使力显示具有大于第一斜率的第二斜率的线性变化。
在第一实施例的变型中，使控制杆102连接至框架101的球形接头连杆150可由万向连杆20代替。图6A至6C示意性地图示了万向***21的示例，万向***21可用于将控制杆102安装在操纵杆100的外壳101上。所图示的***减小了摩擦力并消除了任何磨损风险。而且，所图示的万向***21的大体上扁平的形式释放了在控制杆102的旋转中心132之上的空间，这在狭小的环境中是特别有利的。
图6A至6C所图示的万向***21包括：基础平面22；扁平中间件23；以及两个支撑件24和25。基础平面22固定至操纵杆100的框架101，控制杆102固定至两个支撑件24和25。
万向***21另外包括两个柔性叶片26、27，其使基础22联接至中间件23，并使中间件23绕第一旋转轴线(轴线X)相对于基础平面22旋转。
万向***21还包括两个柔性叶片28、29，其使中间件23联接至支撑件24、25，并使支撑件24、25绕垂直于第一旋转轴线的第二旋转轴线(轴线Y)相对于中间件23旋转。
这样，可驱动控制杆102绕两个旋转轴线X和Y相对于外壳旋转，这两个旋转轴线相对于框架101固定。
图7A至7C示意性地图示了根据本发明的第二实施例的操纵杆200。
在该第二实施例中，支架组153、163、173和183由球轴承253、263、273、283代替，各轴承分别包括环状控制杆255、265、275、285和环状框架254、264、274、284。
在图7A至7C中，操纵杆200包括：框架201；以相对于框架旋转的方式可移动地安装的控制杆202；以及位于框架上的控制杆的机械联接总成203。
机械联接总成203包括两对联接件，所述两对联接件包括第一对联接件213、223和第二对联接件233、243。
第一对联接件213、223分别通过第一枢轴连杆210和220以绕第一旋转轴线(轴线X)相对于框架201旋转的方式可移动地安装。
同样，第二对联接件233、243分别通过第二枢轴连杆230和240绕第二旋转轴线(轴线Y)相对于框架201可移动地安装。
机械联接总成203还包括四个轴承253、263、273和283，所述四个轴承包括第一对轴承253、263和第二对轴承273、283。每个轴承分别包括环状控制杆和环状框架。
在各个第一对轴承253、263中，环状框架254、264安装连接至第一联接件213、223，从而使第一联接件213、223绕第一旋转轴线X的旋转也引起轴承253、263的旋转。而且，环状控制杆255、265以绕垂直于第一旋转轴线(轴线X)的第三旋转轴线(轴线Y')相对于环状框架254、264旋转的方式可移动地安装。
同样，在各个第二对轴承273、283中，环状框架274、284安装连接至第二联接件233、243，从而使第二联接件233、243绕第二旋转轴线Y的旋转也引起轴承273、283的旋转。而且，环状控制杆275、285以绕垂直于第二旋转轴线(轴线Y)的第四旋转轴线(轴线X')相对于环状框架274、284旋转的方式可移动地安装。
在该第二实施例中，环状控制杆255、265、275和285构成了将联接件联接至控制杆202的机械联接总成203的中间件。
如图8A至8C所图示的，操纵杆200包括在联接件223与环状控制杆255之间延伸的回复构件256，如在第一实施例中的那样。回复构件256能够施加趋向于抵抗环状控制杆255相对于环状框架254旋转(即，抵抗控制杆202相对于框架201旋转)的补偿扭矩。回复构件256包括线性螺旋弹簧257和绕环状控制杆255的圆柱表面259的一部分缠绕的条带258。
图8A图示了当控制杆202位于空档位置时的回复构件256。
图8B图示了在驱动控制杆202在第一旋转方向上绕轴Y'旋转时的回复构件256。由控制杆202驱动旋转的环状控制杆255不驱动不绕环状控制杆255的圆柱体部分缠绕的条带258，从而使弹簧257的拉伸不变。
图8C图示了在驱动控制杆202在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上绕轴线Y'旋转时的回复构件256。控制杆202驱动环状控制杆255旋转，其作用在于绕环状控制杆255缠绕条带258。条带258在弹簧257上施加牵引力，弹簧257拉伸并产生趋向于抵抗环状控制杆255相对于环状框架254旋转的回复力。
图9A和9B示意性地图示了用于同时在同一轴线上的两个旋转方向上产生分离的替代安装方式。在该替代实施方式中，控制杆支架175和185分别具有挡块。控制杆102的下部分122能够被抵靠支撑在控制杆支架175和185的挡块上，从而驱动控制杆支架旋转。
设置挡块，从而使控制杆102绕第四旋转轴线(轴线X')在第一方向上的旋转引起控制杆支架175相对于支架框架174旋转，而并不驱动控制杆支架185旋转。相反，控制杆102绕第四旋转轴线(轴线X')在与第一方向相反的第二方向上的旋转引起控制杆支架185相对于支架框架184旋转，而并不驱动控制杆支架175旋转。
在图9A中，控制杆102沿直线接触线与挡块接触。在图9B中，控制杆202沿圆柱接触面与挡块接触。在这两个实例中，在控制杆102与挡块之间的接触使控制杆102能够绕轴线Z'相对于控制杆支架175和185旋转，而不造成控制杆支架175和185相对于框架支架174和184的任何寄生旋转，这对于不在轴线X'与Y'之间产生耦合是不可避免的。
显然，图9A和9B的替代安装方式需要包括将控制杆102与框架101相联接的装置，诸如，例如球形接头连杆150。
图10示意性地图示了图7A至7C的操纵杆200的第一变型。
在该第一变型中，枢轴220和210固定安装在框架201上，而枢轴230和240相对于框架201可旋转地安装。换言之，第二联接件233和243以绕第五轴线(轴线Z)相对于框架201旋转的方式可移动地安装，第五轴线垂直于第一轴线(轴线X)和第二轴线(轴线Y)并穿过控制杆202的旋转中心O。
为此，机械联接总成203包括第五轴承293，第五轴承293包括：相对于框架201固定安装的外环294，和以绕轴线Z相对于外环294(并因此相对于框架201)旋转的方式可移动地安装的内环295。联接件233和243通过枢轴230和240绕轴线Y可旋转地安装在内环295上。
该安装方式使固定构架(由联接件233和243所限定的Y)绕轴线Z相对于另一固定构架(由联接件213和223所限定的X)旋转，然而，枢转构架的两个轴线X'和Y'相对于彼此保持固定和正交。
该安装方式使得在第一旋转轴线X与第二旋转轴线Y之间所形成的角度能够变化，第一旋转轴线X相对于框架201固定。
由于该安装方式，在第二旋转轴线Y与第三旋转轴线Y'之间的偏移是可能的。旋转矢量的投影所不可避免造成的该增加的自由度，允许控制杆202以同时绕第一旋转轴线X和根据第二旋转轴线Y旋转的方式位移。
图11示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第二变型，其中，第一旋转轴线X和第二旋转轴线Y能够相对于框架201移动。
在该第二变型中，机械联接总成203包括第五轴承293，第五轴承293包括外环294和内环295，环294和295以分别绕轴线Z相对于框架201旋转的方式可移动地安装。机械联接总成203还包括多个滚子296，滚子296***在环294与295之间，并以绕环294与295的轴线相对于框架201旋转的方式可移动地安装，所述环294与295的轴线平行于轴线Z并相对于框架201并固定。
滚子296以旋转方式联接环294和295，从而使其中一个环相对于框架201在一个方向上的旋转同时引起另一环在相反方向上的相同角度的旋转。
该安装方式还使固定构架X和Y绕轴线Z相对于彼此(一方面由联接件213和223所限定以及另一方面由联接件233和243所限定)旋转，同时枢转构架的两个轴线X'和Y'相对于彼此保持固定和正交。
由于该安装方式，一方面，在第一旋转轴线X与第四旋转轴线X'之间的偏移，以及另一方面，在第二旋转轴线Y与第三旋转轴线Y'之间的偏移是可能的，所述偏移是对称的。
由旋转矢量的投影所不可避免造成的该增加的自由度，允许控制杆202以同时绕第一旋转轴线X和绕第二旋转轴线Y旋转的方式位移，而并不引起控制杆绕轴线Z'的旋转。
图12示意性地图示了图7A至7C的操纵杆200的第三变型，其中轴承能够以旋转方式移动。
在该第三变型中，轴承253和263相对于控制杆202固定安装，而轴承273和283相对于控制杆202旋转安装。换言之，中间件275和285(由轴承273和283的可移动环形成)以绕第五轴线(轴线Z')相对于控制杆202旋转的方式可移动地安装，第五轴线垂直于第三轴线(轴线Y')和第四轴线(轴线X')并穿过控制杆202的旋转中心O。
为此，机械联接总成203包括第五轴承293，第五轴承293包括：相对于控制杆202固定安装的内环295，和以绕轴线Z'相对于内环295(并因此相对于控制杆202)旋转的方式可移动地安装的外环294。中间件275和285固定安装在第五轴承293的外环294上。
该安装方式使控制杆202绕轴线Z'(控制杆202的纵轴线)相对于枢转构架(由联接件233和243限定)旋转。
该安装方式使得在第三旋转轴线Y'与第四旋转轴线X'之间所形成的角度能够变化，第三旋转轴线Y'相对于控制杆202固定。
由于该安装方式，在第三旋转轴线Y'与第二旋转轴线Y之间的偏移是可能的。由旋转矢量的投影所不可避免造成的该增加的自由度，允许控制杆202以同时绕第一旋转轴线X和绕第二旋转轴线Y旋转的方式的位移。
图13示意性地图示了图7A至7C的操纵杆的第四变型。该第四变型具有与第三变型相同的功能。虽然第三变型允许使用相同的轴承253、263、273和283，但第四变型更紧凑并包括嵌入式轴承。
在第四变型中，第五轴承293的外环294固定至第二对轴承273和283的内控制杆环275和285。
第五轴承293的内环295固定至第一对轴承253和263的外控制杆环255和265。
图14示意性地图示了图7A至图7C的操纵杆的第五变型，其中，第四旋转轴线X'和第三旋转轴线Y'相对于控制杆202可移动。
在该第五变型中，机械联接总成203包括第五轴承293，第五轴承293包括外环294和内环295，环294和295分别以绕轴线Z'相对于控制杆202旋转的方式可移动地安装。机械联接总成203还包括多个滚子296，滚子296***在环294与295之间并以绕它们的轴线相对于控制杆旋转的方式可移动地安装，所述轴线平行于轴线Z'并相对于控制杆202固定。
滚子296以旋转方式联接环294和295，从而使其中一个环在一个方向上相对于控制杆202的旋转同时引起另一环在相反方向上相同角度的旋转。
该安装方式使控制杆202能够绕轴线Z'相对于各个枢转构架(枢转构架分别由联接件213和223和由联接件233和243所限定)旋转。
由于该安装方式，一方面，在第一旋转轴线X与第四旋转轴线X'之间的偏移是可能的，以及另一方面，在第二旋转轴线Y与第三旋转轴线Y'之间的偏移也是可能的，所述偏移是对称的。
由于旋转矢量的投影所不可避免造成的该增加的自由度，该安装方式允许控制杆202以同时绕第一旋转轴线X和绕第二旋转轴线Y旋转的方式位移，而并不引起控制杆绕轴线Z'的旋转。
图15示意性地图示了联接构件393，其可用于图14的变型中来代替第五轴承293和多个相关联的滚子296。
所图示的联接构件393包括第一部分394、第二部分395和第三部分396。第一部分394相对于第三部分396可移动地安装。同样，第二部分395相对于第三部分396可移动地安装。
联接构件393还包括两对柔性叶片301和302、303和304。第一对柔性叶片301和302分别使第一部分394和第三部分396连接在一起并且可弹性地变形，从而使第三部分396能够相对于第一部分394旋转。柔性叶片301和302能够产生趋向于抵抗部分394和396一起旋转的补偿扭矩。
同样，第二对柔性叶片303和304分别使第二部分395和第三部分396连接在一起并且可弹性地变形，从而使第三部分396能够相对于第二部分395旋转。柔性叶片303、304能够产生趋向于抵抗部分395和396一起旋转的补偿扭矩。
第一部分394固定至中间件275和285。
第二部分395固定至中间件255和265。
第三部分396固定至控制杆202。
如在图14的操纵杆的情况下，该安装方式使控制杆202能够绕轴线Z'相对于各个枢转构架(枢转构架分别由联接件213和223和由联接件233和243所限定)旋转。
由于该安装方式，一方面，在第一旋转轴线X与第四旋转轴线X'之间的偏移是可能的，以及另一方面，在第二旋转轴线Y与第三旋转轴线Y'之间的偏移也是可能的，所述偏移是对称的。
由于旋转矢量的投影所不可避免造成的该增加的自由度，该安装还允许控制杆202以同时绕第一旋转轴线X和绕第二旋转轴线Y旋转的方式位移，且并不引起控制杆绕轴线Z'的旋转。
附图标记
100操纵杆(第一实施例)
101框架
102控制杆
103机械联接总成
110枢轴连杆(轴线X)
111球状内表面
112控制杆的下部分
113联接件(第一对)
120枢轴连杆(轴线X)
122控制杆的下部分
123联接件(第一对)
130枢轴连杆(轴线Y)
132控制杆的中间部分
133联接件(第二对)
140枢轴连杆(轴线Y)
142球状外表面
143联接件(第二对)
150球形接头连杆
152突起
153支架组(第一组)
154框架支架
155控制杆支架
156回复构件
157线性螺旋弹簧
158条带
159挡块
162突起
163支架组(第一组)
164框架支架
165控制杆支架
166回复构件
172突起
173支架组(第二组)
174框架支架
175控制杆支架
176回复构件
182突起
183支架组(第二组)
184框架支架
185控制杆支架
186回复构件
200操纵杆(第二实施例)
201框架
202控制杆
203机械联接总成
210枢轴连杆(轴线X)
213联接件(第一对)
220枢轴连杆(轴线X)
222控制杆的下部分
223联接件(第一对)
230枢轴连杆(轴线Y)
233联接件(第二对)
240枢轴连杆(轴线Y)
243联接件(第二对)
253球轴承(第一对)
254框架环
255控制杆环
256回复构件
257线性螺旋弹簧
258条带
259圆柱表面的部分
263球轴承(第一对)
264框架环
265控制杆环
266回复构件
267线性螺旋弹簧
269圆柱表面的部分
273球轴承(第二对)
274框架环
275控制杆环
276回复构件
277线性螺旋弹簧
279圆柱表面的部分
283球轴承(第二对)
284框架环
285控制杆环
286回复构件
287线性螺旋弹簧
289圆柱表面的部分
293第五轴承
294外环
295内环
296滚子
301柔性叶片(第一对)
302柔性叶片(第一对)
303柔性叶片(第二对)
304柔性叶片(第二对)
20万向连杆
21万向***
22基础平面
23中间件
24支撑件
25支撑件
26柔性叶片
27柔性叶片
28柔性叶片
29柔性叶片
393联接构件
394联接构件的第一部分
395联接构件的第二部分
396联接构件的第三部分
1571第一弹簧部分
1572第二弹簧部分。

Claims (19)

1.一种用于控制飞机的操纵杆(100、200)，其包括：框架(101、201)；以相对于所述框架旋转的方式可移动地安装的控制杆(102、202)；以及机械联接总成(103、203)，其将所述控制杆连接至所述框架，所述机械联接总成(103、203)包括：
绕第一旋转轴线(X)相对于所述框架(101、201)可移动地安装的第一联接件(113、123、213、223)；
绕第二旋转轴线(Y)相对于所述框架(101、201)可移动地安装的第二联接件(133、143、233、243)，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线形成非零角；
以绕第三旋转轴线(Y')相对于所述第一联接件(113、123、213、223)旋转的方式可移动地安装的第三中间件(155、165、255、265)；
以绕第四旋转轴线(X')相对于所述第二联接件(133、143、233、243)旋转的方式可移动地安装的第四中间件(175、185、275、285)，所述第四旋转轴线与所述第三旋转轴线形成非零角，
其中，所述联接件(113、123、213、233；133、143、233、243)或所述中间件(155、165、255、265；175、185、275、285)能够以绕第五旋转轴线(Z、Z')相对于彼此旋转的方式移动，所述第五旋转轴线(Z、Z')分别与所述第一旋转轴线(X)和所述第二旋转轴线(Y)或与所述第三旋转轴线(X')和所述第四旋转轴线(Y')形成非零角，以便分别准许在所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线之间所形成的角度或在所述第三旋转轴线与所述第四旋转轴线之间所形成的角度的变化。
2.根据权利要求1所述的操纵杆，其中，所述机械联接总成(203)包括联接构件(293)，所述联接构件(293)包括：绕所述第五旋转轴线(Z、Z')相对于彼此可旋转地安装的外环(294)和内环(295)，各个联接件(213、223；233、243)或相应的中间件(255、265；275、285)分别连接至所述联接构件(293)的各自的环(294、295)；所述控制杆(102、202)连接至所述第三中间件(255、265)和/或所述第四中间件(275、285)。
3.根据权利要求2所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)的其中一个环(294)相对于所述第一联接件(213、223)固定；以及另一环(295)相对于所述第二联接件(233、243)固定。
4.根据权利要求3所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)的其中一个环(294或295)相对于所述框架(201)固定，以便仅准许所述第一联接件(213、223)或仅准许所述第二联接件(233、243)绕所述第五旋转轴线(Z)相对于所述框架(201)旋转。
5.根据权利要求3所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)包括：绕相对于所述框架(201)固定的旋转轴线可旋转地安装的至少一个滚子(296)，所述滚子(296)***在所述内环(295)与所述外环(294)之间，从而使所述环的其中一个环相对于所述框架(201)的旋转同时引起另一环相对于所述框架(201)在相反方向上旋转。
6.根据权利要求2所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)的其中一个环(295)相对于所述第三中间件(255、265)固定；以及另一环(294)相对于所述第四中间件(275、285)固定。
7.根据权利要求6所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)的其中一个环(294或295)相对于所述控制杆(202)固定，以便准许所述控制杆(202)绕所述第五旋转轴线(Z')仅相对于所述第三中间件(255、265)或仅相对于所述第四中间件(275、285)旋转。
8.根据权利要求6所述的操纵杆，其中，所述联接构件(293)包括：绕相对于所述控制杆(202)固定的旋转轴线可旋转地安装的至少一个滚子(296)，所述滚子(296)***在所述内环(295)与所述外环(294)之间，从而使所述环的其中一个环(294、295)相对于所述控制杆(202)的旋转同时引起另一环(294、295)相对于所述控制杆(202)在相反方向上旋转。
9.根据权利要求1所述的操纵杆，其中，所述机械联接总成(203)包括联接构件(393)，所述联接构件(393)包括固定部分(396)和相对于所述固定部分可移动地安装的部分(394、395)；所述联接构件(393)包括至少两个柔性叶片(301、302；303、304)，各个柔性叶片(301、302；303、304)使所述各部分(394、395、396)连接在一起并且可弹性地变形，从而准许所述可移动移动部分(394、395)相对于所述固定部分(396)旋转，所述柔性叶片(301、302；303、304)能够产生趋向于抵抗所述各部分(394、395、396)相对于彼此旋转的补偿扭矩。
10.根据权利要求9所述的操纵杆，其中，所述第三中间件(255、265)或所述第四中间件(275、285)固定至所述联接构件(393)的一个部分(394、395)；以及所述控制杆(202)固定至所述联接构件(393)的另一部分(396)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的操纵杆，其中，所述控制杆(102、202)通过球形接头连杆(150)连接至所述框架(101、201),所述球形接头连杆(150)使所述控制杆(102、202)能够绕三个旋转轴线(X、Y、Z；Z')相对于所述框架(101、201)旋转。
12.根据权利要求1所述的操纵杆，其中，所述控制杆(102、202)通过万向连杆连接至所述框架(101、201),所述万向连杆使所述控制杆(102、202)能够相对于所述框架(101、201)仅绕所述第一旋转轴线(X)旋转和仅绕所述第二旋转轴线(Y)旋转。
13.根据权利要求12所述的操纵杆，其中，所述控制杆(102、202)能够直接在所述第三中间件上和在所述第四中间件上施加压力，从而促使所述中间件分别绕所述第三旋转轴线和第四旋转轴线(Υ'、Χ')旋转，以便准许所述中间件绕所述第五旋转轴线(Z、Z')相对于所述控制杆(102、202)相对旋转。
14.根据权利要求13所述的操纵杆，其中，所述中间件之一包括挡块，设置所述挡块从而使所述控制杆(202)能够在所述挡块上施加压力，从而压迫所述中间件并使所述中间件在单一受力方向上旋转。
15.根据权利要求14所述的操纵杆，其中，所述控制杆(202)能够沿着平行于所述第五旋转轴线(Z、Z')的直线接触线在所述挡块上施加压力。
16.根据权利要求14所述的操纵杆，其中，所述控制杆(202)能够沿着具有平行于所述第五旋转轴线(Z、Z')的回转轴线的圆柱接触表面在所述挡块上施加压力。
17.根据权利要求1-10和12-16中任一项所述的操纵杆，其包括回复构件(156、166、176、186、256、266、276、286)，所述回复构件能够压迫所述联接构件(253、263、273、283)的其中一个中间件(155、165、175、185、255、265、275、285)，以抵抗所述中间件的旋转。
18.根据权利要求17所述的操纵杆，其中，所述回复构件(156、166、176、186、256、266、276、286)包括将所述第一联接件(113、123、213、223)或所述第二联接件(133、143、233、243)连接至所述中间件(155、165、175、185、255、265、275、285)的牵引弹簧(157、167、177、187、257、267、277、287)，所述中间件(155、165、175、185、255、265、275、285)被所述控制杆(202)的作用所驱动而旋转。
19.根据权利要求18所述的操纵杆，其中，所述回复构件(156、166、176、186、256、266、276、286)包括连接所述牵引弹簧(157、167、177、187、257、267、277、287)和所述中间件(155、165、175、185、255、265、275、285)的条带(158、258)，所述条带能够绕圆柱元件(259、269、279、289)缠绕并连接至所述中间件(155、165、175、185、255、265、275、285)。
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