CN107600394B - 一种起落架电动上位锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起落架电动上位锁装置，其包括两个互为冷备份的第一电机和第二电机，且第一、二电机分别通过第一、二棘轮机构与设置在减速器上的齿轮连接；减速器的输出轴与锁壳之间固定安装滚珠丝杠，滚珠丝杠上集成枢设凸轮，且凸轮与锁壳之间的滚珠丝杠上套设弹簧；该凸轮设置于锁臂下方，能推动锁臂，使锁臂释放第一、二锁钩实现开锁，或者锁臂在扭簧作用下复位，实现对第一、二锁钩的锁定。本发明简化了起落架收放***、去除了常规作动筒、液压、气压等***元器件，大大节省了收藏空间、减轻了重量、提高了***的可靠性、避免了泄漏故障造成的维护成本。

Description

一种起落架电动上位锁装置

技术领域

本发明涉及飞机起落架收放***，特别是一种起落架电动上位锁装置。

背景技术

起落架上位锁能否可靠上锁直接影响飞机在空中安全飞行，而起落架上位锁能否可靠开锁直接导致起落架能否放下，直接影响飞机的着陆安全。

传统飞机起落架上位锁一般都是采用液压驱动装置或气压驱动装置，采用液压驱动或气压驱动实现上位锁锁定、开锁功能，需庞杂的液（气）压原器件及液（气）压管路，这不仅大大占用了飞机有效空间及增加了重量，且易出现密封泄漏故障，影响飞机的正常任务执行，并对其单个产品的可靠性要求也相对较高，这无疑大大增加***重量及复杂度且造成产品维护、保障成本增加。

近些年，随着小型飞机或无人机产业的快速发展，对其安全性、高速性、机动性提出更高的要求。因而，需要结构更紧凑、重量更轻、***可靠度更高的起落架收放***。传统液（气）压上位锁***在小型飞机、无人机起落架所占比重、结构空间相对较大，很大程度限制了起落架性能、重量等要求，且密封泄漏故障，影响飞机正常任务执行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种起落架电动上位锁装置，其通过电机、棘轮机构、齿轮、锁机构等实现起落架上位锁打开；以及起落架收起后将起落架自动锁定在关闭状态，整体结构紧凑、重量轻、***可靠度更高。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种起落架电动上位锁装置，包括枢设安装于锁壳内两端的第一锁钩和第二锁钩，锁壳外侧安装有与第一、二锁钩匹配的第一、二锁挡和第一、二锁环，第一、二锁钩上设置用于复位的扭簧，其特点在于，所述锁壳内的第一、二锁钩上方枢设安装有与第一、二锁钩匹配的锁臂，该锁臂的前端设有与第一锁钩匹配的滚动环，锁臂的中部与锁壳枢设定位，锁臂的后端设置与第二锁钩匹配的止动面，且锁臂上设有用于复位的扭簧，锁臂下方的锁壳内设有能推动锁臂顺时针转动的凸轮，且凸轮下方的锁壳上安装用于限制凸轮转动角度的止动销；

该锁壳的一侧设有电机机箱，该电机机箱内平行安装有两个互为冷备份的第一电机和第二电机，且第一、二电机上方的电机机箱中安装有减速器；第一电机的输出轴上固定安装第一内棘轮，第一内棘轮上套设第一外棘轮，第一外棘轮的中部第一卡槽，第一内棘轮上设有第一棘爪和第一弹性垫片，且在第一弹性垫片的涨开力或第一卡槽的压力下第一棘爪进入或退出第一卡槽，以实现第一内棘轮与第一外棘轮的锁定或解锁；第二电机的输出轴上固定安装第二内棘轮，第二内棘轮上套设第二外棘轮，第二外棘轮的中部设有第二卡槽，第二内棘轮上设有第二棘爪和第二弹性垫片，且在第二弹性垫片的涨开力或第二卡槽的压力下第二棘爪进入或退出第二卡槽，以实现第二内棘轮与第二外棘轮的锁定或解锁；第一外棘轮和第二外棘轮的外周布满齿，且第一外棘轮和第二外棘轮同时与安装在减速器输入轴上的齿轮啮合，该减速器的输出轴伸出电机机箱并进入锁壳作为电机机箱输出轴；锁壳与电机机箱输出轴之间固定安装滚珠丝杠，该滚珠丝杠上集成枢设所述凸轮，并使凸轮与滚珠丝杠形成一体结构，且凸轮与锁壳之间的滚珠丝杠上套设有弹簧。

上述方案的进一步改进为，所述第一内棘轮上对称设有两个第一棘爪和两个第一弹性垫片。所述第二内棘轮上对称设有两个第二棘爪和两个第二弹性垫片。

上述方案中，所述滚珠丝杠的一端与电机机箱输出轴通过键连接，另一端通过推力轴承与锁壳连接固定。

上述方案中，所述第一锁钩的上端内侧设有止动面，外侧设有滑动面。

上述方案中，所述第二锁钩的上端外侧设有止动面，且顶部设有止动槽。

上述方案中，所述锁臂呈L型结构，且锁臂的后端底面和外侧设有止动面。

上述方案中，所述凸轮的底部设有与第一止动销配合的止动杆。

当起落架放下时，首先需打开上位锁，为提高电动上位锁开锁可靠性，本发明设置了两套相互独立的第一电机和第二电机，分别实现正常开锁及应急开锁功能。控制***发送开锁指令控制第一电机转动，第一电机输出扭矩并通过棘轮机构、减速器、锁机构等驱动第一、二锁钩打开，使第一、二锁环从起落架锁中脱离，从而实现起落架开锁。当一个电机失效或卡滞后，第二电机、第二棘轮机构启动，确保第一电机故障不影响第二电机的开锁功能，实现应急打开上位锁并保证了电机的冷备份状态。

本发明起落架电动上位锁装置，具有电动开锁，开锁机构自动复位、电机驱动双备份的功能。本发明装置避免了常规起落架上位锁装置所需的作动筒、液压、气压等***元器件，大大节省了收藏空间，减轻了起落架***重量，降低了***复杂度，并提高了上位锁开锁可靠性，有效避免了泄漏故障造成的维护成本。特别对依靠电驱动作为驱动能源的飞机提出了很好的起落架上位锁解决方案。

本发明起落架电动上位锁装置具有结构和功能集成，操纵简单，工作性能稳定、可靠，制造工艺简单，易维护等特点，满足了现代飞机起落架收放装备的需求。

本发明可适用于小型飞机、无人机的电动收放***以及大中型飞机电动应急***，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明起落架上位锁上锁状态结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是上位锁上锁状态锁壳内部结构示意图。

图4是上位锁驱动开锁结构示意图。

图5是上位锁开锁位置结构示意图。

图6是上位锁凸轮复位状态结构示意图。

图7是双备份电机和棘轮机构结构原理示意图。

图8是第一锁钩结构简图。

图9是第二锁钩结构简图。

图10是锁臂结构简图。

图11是滚珠丝杠示意图。

图12是凸轮结构示意图。

图中：1.锁壳；2.第一锁挡；3.第一锁钩；4.第一锁环；5. 第二锁环；6. 第二锁钩；7. 第二锁挡；8.锁臂；9.凸轮；10.扭簧；11.扭簧；12.扭簧；13.第一电机；14.棘轮机构；15.齿轮；16.减速器；17.电机机箱；18.键；19.滚珠丝杠；20.弹簧；21.轴承座；22.推力轴承；23.第一止动销；24.第二止动销；25.第一外棘轮；251.第一卡槽；26.第一棘爪；27.第一内棘轮；28.螺钉；29.第一弹性垫片；30.第二外棘轮；301.第二卡槽；31.第二棘爪；32.第二内棘轮；33.螺钉；34.第二弹性垫片；35.轴连接孔；36.扭簧卡槽；37.滑动面；38.止动面；39.止动面；40.止动槽；41.轴连接孔；42.扭簧卡槽；43.滚动环；44.扭簧卡槽；45.轴连接孔；46.止动面；47.止动面；48.滚珠丝杠齿；49.滚珠槽；50.止动杆；51.滚珠丝杠齿。

具体实施方式

如图1－图12所示，本发明一种起落架电动上位锁装置，包括两个互为冷备份的第一电机13和第二电机（图中未示），第一电机13和第二电机分别通过其输出轴平行安装于电机机箱17中。第一电机13的输出轴上通过键齿连接安装第一棘轮机构14，第一棘轮机构14包括直接安装于第一电机13的输出轴上的第一内棘轮27和套设于第一内棘轮27上的第一外棘轮25，第一外棘轮25的中部设有一圈第一卡槽251，第一内棘轮27上设有两对称的第一棘爪26和第一弹性垫片29，且第一棘爪26在第一弹性垫片29的涨开力或第一卡槽251的压力作用下卡进或退出第一卡槽251内，实现第一内棘轮27与第一外棘轮25的锁定或解锁；第二电机的输出轴上通过键齿连接安装第二棘轮机构，第二棘轮机构包括直接安装于第二电机的输出轴上的第二内棘轮32和套设于第二内棘轮32上的第二外棘轮30，第二外棘轮30的中部设有一圈第二卡槽301，第二内棘轮32上设有两对称的第二棘爪31和第二弹性垫片34，且第二棘爪31在第二卡槽301的压力或第二弹性垫片34的涨紧力作用下退出或卡进第二卡槽301，实现第二外棘轮30与第二内棘轮32的脱开或锁定。第一外棘轮25和第二外棘轮30的外侧布满齿，且第一外棘轮25和第二外棘轮30分别与齿轮15啮合。齿轮15通过键齿连接一减速器16一端的输入轴。该减速器16通过其输入轴和输出轴安装于电机机箱17中，且减速器16的输出轴伸出电机机箱17而作为电机机箱17的输出轴输出转矩。电机机箱17的外侧设置锁壳1，且电机机箱17的输出轴伸入锁壳1，并在锁壳1与电机机箱输出轴之间安装滚珠丝杠19。该滚珠丝杠19的一端与电机机箱输出轴通过键18连接，另一端通过推力轴承22与锁壳1连接固定。滚珠丝杠19上集成枢设有凸轮9，并使凸轮9成为滚珠丝杠19的一部分。凸轮9与锁壳1之间的滚珠丝杠19上套设有弹簧20。凸轮9的上方安装锁臂8，锁臂8的两端底部分别安装第一锁钩3和第二锁钩6，第一、二锁钩3、6的下面对应安装有第一锁环4和第二锁环5。凸轮9的下方安装第一止动销23和第二止动销24，以限制凸轮9的转动角度。锁臂8、第一锁钩3和第二锁钩6分别通过螺栓连接安装于锁壳1中并分别安装有复位的扭簧10、11、12，第一、二止动销23、24也通过螺栓连接安装于锁壳1中。

本发明一种起落架电动上位锁装置的工作原理如下所述：

正常开锁原理：当起落架控制***向上位锁发送开锁指令后，第一电机13开始逆时针转动（第二电机不驱动），带动第一内棘轮27逆时针转动（如图7所示），第一内棘轮27上的第一棘爪26在第一弹性垫片29的涨开力作用下卡进第一外棘轮25的第一卡槽251内，使第一外棘轮25也沿逆时针转动，齿轮15在第一外棘轮25驱动下沿顺时针转动，第二外棘轮30在齿轮15驱动下沿逆时针转动，此时，第二棘爪31在第二外棘轮30的第二卡槽301的压力下压缩第二弹性垫片33使第二外棘轮30与第二内棘轮32脱开，因而此时，第二内棘轮32不转动，因此，第一电机的转矩不会传递到与第二内棘轮32同轴安装的第二电机处，实现了第二电机作为应急电机驱动的冷备份功能，第二电机的故障（卡滞等）也不会影响到第一电机13的正常开锁功能；

齿轮15在第一外棘轮25驱动下顺时针转动，通过减速器16提高其输出扭矩后带动滚珠丝杠19顺时针转动，滚珠丝杠19与凸轮9集成一体形成滚珠丝杠副，滚珠丝杠19转动时，凸轮9有如图3所示的顺时针转动副和图4所示的向左的移动副，但因凸轮9受锁臂8上的扭簧10的预紧力和锁臂8与第一、二锁钩3、6的摩擦力，限制了凸轮9转动，因此凸轮9只能向图4所示的左方向移动并压缩弹簧20，当凸轮9向左移动至轴承座21端面并止动时，此时凸轮9仅能如图3所示顺时针转动，当第一电机13的输出扭矩驱动凸轮9克服锁臂8上的扭簧10的预紧力和第一、二锁钩3、6的摩擦力后，凸轮9转动驱动锁臂8抬起，从而使第一、二锁钩3，6与锁臂8脱开，第一电机继续驱动凸轮9转至如图5所示第一止动销23的止动位，此时，第一、二锁环4、5脱离第一、二锁钩3、6，上位锁打开。当上位锁开锁后，锁传感器将开锁信号传递给控制***，控制***控制第一电机13关闭，在减速器16、第一、二棘轮机构以及第一电机关闭的状态下，滚珠丝杠19不能反转，滚珠丝杠停止在电机关闭状态的位置，然后弹簧20推动凸轮9向如图4所示的右侧移动，同时凸轮9在滚珠丝杠副的约束下逆时针转动，通过止动销23限位，完成凸轮9的复位。

应急开锁原理：当正常***出现故障未开锁时，控制***对上位锁发送应急指令，驱动第二电机逆时针转动，如图7所示，第二内棘轮32上的第二棘爪31在第二弹性垫片34的涨开力作用下卡进第二外棘轮30的第二卡槽301内，使第二外棘轮30也沿逆时针转动，通过齿轮副驱动齿轮15沿顺时针转动，同时，齿轮15驱动第一外棘轮25沿逆时针转动，第一棘爪26在第一外棘轮25的第一卡槽251的压力下压缩第一弹性垫片29使第一外棘轮与第一内棘轮27脱开，因此，第一电机的故障与否不影响应急开锁功能。后续开锁原理与正常开锁原理相同。

上位锁上锁：由于起落架收上时，第一、二锁环4、5存在不同步的情况。当第二锁环5先到位时，第二锁环5推动第二锁钩6如图3所示逆时针转动，锁臂8在扭簧10的作用下逆时针转动，直至锁臂8上的止动面47旋转入锁钩6的止动槽40内，使锁钩6不能顺时针转动，因此，第二锁环5向下运动的自由度被限制，同时，在第二锁挡7的止动作用下，第二锁环5向上和左右的位移自由度被限制，从而将连接起落架的第二锁环5锁定在上位锁内。当第一锁环4到位时，第一锁环4推动第一锁钩3顺时针转动，第一锁钩3上的滑动面37推动锁臂8上的滚动环43使锁臂8顺时针转动，当滚动环43与滑动面37脱离后，第一锁钩3继续顺时针转动至上锁位置，锁臂8在扭簧10的作用下逆时针转动，使第一锁钩上的止动面38被滚动环43止动而不能逆时针转动，因此，第一锁环4向下运动的自由度被限制，同时，在第一锁挡2的止动作用下，第一锁环4向上和左右的位移自由度被限制，从而将连接起落架的第一锁环4锁定在上位锁内。当连接起落架的第一、二锁环4、5同时被锁定至上位锁锁定位置时，实现起落架的上位锁定，锁传感器将起落架上锁信号传递给控制***，完成起落架收上并上锁动作。

当第一锁环4先到位时，第一锁环4推动第一锁钩3如图3所示顺时针转动至第一锁钩3先到位，此时，第一锁钩3上锁到位，但由于锁臂8未上锁到位，所以第一锁环4并未锁定。当第二锁环5收上至上锁位置时，第二锁环5推动第二锁钩6如图3所示逆时针转动，锁臂8在扭簧10的作用下逆时针转动，直至锁臂8上的止动面47旋转入第二锁钩6的止动槽40内，使第二锁钩6不能顺时针转动，从而限制第二锁环5向下的位移自由度，在第二锁挡7的止动作用下，第二锁环5向上和左右的位移自由度被限制，从而将连接起落架的第二锁环5锁定在上位锁内。锁臂8逆时针转动的同时，使第一锁钩3上的止动面38被滚动环43止动而不能逆时针转动，从而限制第一锁环4向下的位移自由度，在第一锁挡2的止动作用下，第一锁环4向上和左右的位移自由度被限制，从而将连接起落架的第一锁环4锁定在上位锁内。当连接起落架的第一、二锁环4、5同时被锁定至上位锁锁定位置时，实现起落架的上位锁定。锁传感器将起落架上锁信号传递给控制***，完成起落架收上并上锁动作。

Claims (8)

1.一种起落架电动上位锁装置，包括枢设安装于锁壳（1）内两端的第一锁钩（3）和第二锁钩（6），锁壳外侧安装有与第一、二锁钩（3、6）匹配的第一、二锁挡（2、7）和第一、二锁环（4、5），第一、二锁钩（3、6）上设置用于复位的扭簧，其特征在于，所述锁壳内的第一、二锁钩上方枢设安装有与第一、二锁钩（3、6）匹配的锁臂（8），该锁臂的前端设有与第一锁钩匹配的滚动环（43），锁臂的中部与锁壳枢设定位，锁臂的后端设置与第二锁钩匹配的止动面，且锁臂上设有用于复位的扭簧，锁臂下方的锁壳内设有能推动锁臂顺时针转动的凸轮（9），且凸轮下方的锁壳上安装用于限制凸轮转动角度的第一止动销（23）和第二止动销（24）；

该锁壳的一侧设有电机机箱（17），该电机机箱内平行安装有两个互为冷备份的第一电机（13）和第二电机，且第一、二电机上方的电机机箱中安装有减速器（16）；第一电机的输出轴上固定安装第一内棘轮（27），第一内棘轮上套设第一外棘轮（25），第一外棘轮的中部设有第一卡槽（251），第一内棘轮上设有第一棘爪（26）和第一弹性垫片（29），且在第一弹性垫片的涨开力或第一卡槽的压力下第一棘爪进入或退出第一卡槽，以实现第一内棘轮与第一外棘轮的锁定或解锁；第二电机的输出轴上固定安装第二内棘轮（32），第二内棘轮上套设第二外棘轮（30），第二外棘轮的中部设有第二卡槽（301），第二内棘轮上设有第二棘爪（31）和第二弹性垫片（34），且在第二弹性垫片的涨开力或第二卡槽的压力下第二棘爪进入或退出第二卡槽，以实现第二内棘轮与第二外棘轮的锁定或解锁；第一外棘轮和第二外棘轮的外周布满齿，且第一外棘轮和第二外棘轮同时与安装在减速器输入轴上的齿轮（15）啮合，该减速器的输出轴伸出电机机箱并进入锁壳作为电机机箱输出轴；锁壳与电机机箱输出轴之间固定安装滚珠丝杠（19），该滚珠丝杠上集成枢设所述凸轮（9），并使凸轮与滚珠丝杠形成一体结构，且凸轮（9）与锁壳之间的滚珠丝杠上套设有弹簧（20）。

2.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述第一内棘轮上对称设有两个第一棘爪和两个第一弹性垫片。

3.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述第二内棘轮上对称设有两个第二棘爪和两个第二弹性垫片。

4.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述滚珠丝杠的一端与电机机箱输出轴通过键（18）连接，另一端通过推力轴承（22）与锁壳连接固定。

5.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述第一锁钩的上端内侧设有止动面（38），外侧设有滑动面（37）。

6.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述第二锁钩的上端外侧设有止动面（39），且顶部设有止动槽（40）。

7.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述锁臂呈L型结构，且锁臂的后端底面设有止动面（47），锁臂的后端外侧设有止动面（46）。

8.根据权利要求1所述的一种起落架电动上位锁装置，其特征在于，所述凸轮的底部设有与第一止动销配合的止动杆（50）。