紧凑型两轴操纵杆制造技术

一种包括两轴万向节的操纵杆的电气部分，其每个轴包括由滚动元件轴承支撑的机械万向节结构、基于凸轮的定中机构、联接包括旋转变压器转换无刷直流电机的齿轮驱动器和复式行星齿轮减速器以提供主动力反馈和一些电气独立RVDT位置传感器联动装置。齿轮架构使用固定架，在可以是单级或多级行星齿轮减速器上的旋转内齿轮装置。齿轮减速器的输出力矩由旋转内齿圈外壳上的功能部件提供，允许整个驱动器在更中心的位置的轴向移动，减少减速及输出架轴承的位移，并且推动使用联动装置的万向节紧凑驱动装置。此外，普通驱动器可以用于横滚和俯仰轴。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型两轴操纵杆相关专利申请的交叉引用本专利申请要求于2011年10月28日提交的美国临时专利申请No.61/552493的权益，其整个教导和公开内容通过参考在此被合并。
本专利技术主要涉及飞机控制系统，并且更具体地涉及操纵杆装置，以用于将横滚(roll)和俯仰控制的飞行员输入转换为电信号。本专利技术也可用于需要将两轴机械输入转换为电信号的任何应用。
技术介绍
用于将横滚和俯仰控制的飞行员输入转换为电信号的输入装置通常包括可操作地联接(couple)到两轴-万向节机构的飞行员输入装置，两轴-万向节机构使飞行员输入装置可操作地操纵两轴以控制飞机的横滚和俯仰。许多飞机使用操纵杆不直接连接到飞机的操纵面的“电传操纵系统”控制。替代性地，操纵杆包括多个位置传感器，位置传感器用来感测飞行员输入装置的位置变化并将飞行员输入装置的位置变化转换为能用于操纵飞机的操纵面的电子控制致动器的电子信号。力反馈被植入这些电传操纵式操纵杆，用以模拟操纵杆机械地联接到飞机的操纵面的情况下飞行员经受的操作杆的触觉。由于飞机驾驶舱空间限制，总是需更减小操纵杆的元件的尺寸以尽可能提供更紧凑和轻质的套件。另外，也需要尽可能提供更廉价的设计。本专利技术的实施方式提供新颖和非显而易见的电磁和机械元件的结合，这导致紧凑的结构，以用于提供两轴有效操纵杆(two-axisactivecontrolstick)的机电部分。本专利技术的这些和其他优点，以及另外的创造性特征，将会根据在此提供的本专利技术的描述中变得明显。
技术实现思路
鉴于上述内容，本专利技术的实施方式提供新颖和改进的紧凑型两轴操纵杆。在一个实施方式中，紧凑型两轴操纵杆具有飞行员输入装置、俯仰力反馈驱动器、横滚力反馈驱动器、俯仰联动装置和横滚联动装置。飞行员输入装置围绕俯仰轴和横滚轴枢转。俯仰力反馈驱动器包括包含输出轴和俯仰齿轮系的俯仰电机。俯仰齿轮系包括安装至俯仰电机输出轴的俯仰太阳齿轮、安装至固定位置的俯仰支架的多个俯仰行星齿轮和俯仰齿圈。多个俯仰行星齿轮径向放置在俯仰太阳齿轮和俯仰齿圈之间。横滚力反馈驱动器包括包含输出轴和横滚齿轮系的横滚电机。横滚齿轮系包括安装至横滚电机输出轴的横滚太阳齿轮、安装至固定位置的横滚架的多个横滚行星齿轮和横滚齿圈。多个横滚行星齿轮径向放置在横滚太阳齿轮和横滚齿圈之间。俯仰联动装置可操作地连接俯仰力反馈驱动器到飞行员输入装置。俯仰联动装置可操作地连接到飞行员输入装置和俯仰齿圈以使俯仰齿圈的旋转导致飞行员输入设置围绕俯仰轴旋转。横滚联动装置可操作地连接横滚力反馈驱动器到飞行员输入装置。横滚联动装置可操作地连接到飞行员输入装置和横滚齿圈以使横滚齿圈的旋转导致飞行员输入装置围绕横滚轴旋转。在一个实施方式中，横滚力反馈驱动器和俯仰力反馈驱动器大体相同。在一个实施方式中，俯仰电机输出轴围绕平行于俯仰轴的旋转轴旋转并且横滚电机输出轴围绕平行于横滚轴的旋转轴旋转。俯仰电机输出轴和横滚电机输出轴的旋转轴线大体彼此垂直。在一个实施方式中，操纵杆进一步包括俯仰定中机构，当飞行员输入装置围绕俯仰轴旋转离开俯仰原始位置时，作用于飞行员输入装置用以偏压飞行员输入装置到俯仰原始位置。操纵杆还包括横滚定中机构，当飞行员输入装置围绕横滚轴旋转离开横滚原始位置时，作用于飞行员输入装置用以偏压飞行员输入装置到横滚原始位置。在一个实施方式中，操纵杆进一步包括可枢转安装飞行员输入装置围绕俯仰轴和横滚轴旋转的基架。固定位置的俯仰支架为每个俯仰行星齿轮限定旋转轴。固定位置的俯仰支架相对于基架具有固定的位置并且保持多个俯仰行星齿轮的旋转轴相对于基架在固定位置。固定位置的横滚架为每个横滚行星齿轮限定旋转轴。固定位置的横滚架相对于基架具有固定的位置并且保持多个横滚行星齿轮的旋转轴相对于基架在固定位置。在一个实施方式中，俯仰齿圈包括径向向外伸出的附连部件。俯仰联动装置邻近俯仰联动装置的第一端枢转连接到俯仰齿圈的径向向外伸出的附连部件并且俯仰联动装置邻近俯仰联动装置的第二端可枢转连接到飞行员输入装置。横滚齿圈包括径向向外伸出的附连部件。横滚联动装置邻近横滚联动装置的第一端枢转连接到横滚齿圈的径向向外伸出的附连部件并且横滚联动装置邻近横滚联动装置的第二端可枢转连接到飞行员输入装置。在一个实施方式中，俯仰齿圈具有临近俯仰电机的第一端和与第一端相对的第二端。第二端与俯仰电机间隔开，其中第一端沿着由俯仰电机输出轴限定的轴线轴向地设置于第二端和俯仰电机之间。俯仰齿圈的径向向外伸出的附连部件轴向延伸不超过俯仰齿圈的第二端。横滚齿圈具有临近横滚电机的第一端和与第一端相对的第二端。第二端远离横滚电机布置，其中第一端沿着由横滚电机输出轴限定的轴线轴向地设置于第二端和横滚电机之间。横滚齿圈的径向向外伸出的附连部件轴向延伸不超过横滚齿圈的第二端。在一个实施方式中，俯仰力反馈驱动器包括一对轴向间隔开的齿轮减速器架轴承径向支撑俯仰齿圈旋转。俯仰齿圈的径向向外伸出的附连部件相对于轴向间隔开的齿轮减速器架轴承对几乎轴向居中。横滚力反馈驱动器包括一对轴向间隔开的齿轮减速器架轴承径向支撑横滚齿圈旋转。横滚齿圈的径向向外伸出的附连部件相对于轴向间隔开的齿轮减速器架轴承对几乎轴向居中。在替代性的实施方式中，俯仰齿圈的径向向外伸出的附连部件具有一对径向向外伸出的轴向间隔开的支腿并且俯仰联动装置位于轴向间隔开的支腿对之间。横滚齿圈的径向向外伸出的附连部件具有一对径向向外伸出的轴向间隔开的支腿并且横滚联动装置位于轴向间隔开的支腿对之间。尽管如此，在一个实施方式中，齿圈的径向向外伸出的附连部件具有径向向外伸出的单个的支腿。在一个实施方式中，支腿可以定位成临近最接近电机的齿轮减速器架轴承。取决于力反馈驱动器相对于飞行员输入装置的具体位置，联动装置可以连接支腿的任意一端。在一个实施方式中，联动装置，尤其是俯仰联动装置，可以连接到支腿的电机端以使联动装置轴向偏压电机并且完全轴向偏移齿圈。这使俯仰联动装置几乎，如果不完全，与横滚旋转轴线在一条线上并且对中以使得俯仰力反馈驱动器几乎在横滚旋转轴线的中心。在替代实施方式中，联动装置可以连接支腿相对的一端以使联动装置轴向位于齿轮减速器架轴承对之间并且其轴向偏压齿圈而不是电机。尽管如此，在任何配置中，需要联动装置不轴向远离电机偏压和超过齿圈离电机最远端以避免力反馈驱动器整体长度增加。在一个实施方式中，提供一种提供力反馈装置到飞行员输入装置的方法。方法包括感测飞行员输入装置相对俯仰轴线的位移；提供俯仰力反馈以使用通过俯仰联动装置可操作地连接到飞行员输入装置的俯仰力反馈驱动器朝向俯仰原始位置偏斜飞行员输入装置。俯仰力反馈驱动器包括包含输出轴和俯仰齿轮系的俯仰电机。俯仰齿轮系包括安装至俯仰电机输出轴的俯仰太阳齿轮、安装至固定位置的俯仰支架的多个俯仰行星齿轮和俯仰齿圈。多个俯仰行星齿轮径向放置在俯仰太阳齿轮和俯仰齿圈之间。俯仰联动装置直接可操作地连接到俯仰齿圈。方法进一步包括感测飞行员输入装置相对横滚轴线的位移；提供横滚力反馈以使用通过横滚联动装置可操作地连接到飞行员输入装置的横滚力反馈驱动器朝向横滚原始位置偏斜飞行员输入装置。横滚力反馈驱动器包括包含输出轴和横滚齿轮系的横滚电机。横滚齿轮系包括安装至横滚电机输出轴的横滚太阳齿轮、安装至固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型两轴操纵杆，包括：围绕俯仰轴和横滚轴可枢转的飞行员输入装置；俯仰力反馈驱动器，其包括：包括输出轴的俯仰电机；俯仰齿轮系，其包括安装至俯仰电机输出轴的俯仰太阳齿轮、安装至固定位置的俯仰支架的多个俯仰行星齿轮；和俯仰齿圈；所述多个俯仰行星齿轮径向设置在俯仰太阳齿轮和俯仰齿圈之间；横滚力反馈驱动器，其包括：包括输出轴的横滚电机；横滚齿轮系，包括安装至横滚电机输出轴的横滚太阳齿轮、安装至固定位置的横滚支架的多个横滚行星齿轮；和横滚齿圈，所述多个横滚行星齿轮径向设置在横滚太阳齿轮和横滚齿圈之间；以及可操作地将俯仰力反馈驱动器联接到飞行员输入装置的俯仰联动装置，俯仰联动装置被可操作地联接到飞行员输入装置和俯仰齿圈，以便俯仰齿圈的旋转导致飞行员输入设置围绕俯仰轴旋转；可操作地将横滚力反馈驱动器联接到飞行员输入装置的横滚联动装置，横滚联动装置被可操作地联接到飞行员输入装置和横滚齿圈，以便横滚齿圈的旋转导致飞行员输入装置围绕横滚轴旋转。

【技术特征摘要】
2011.10.28 US 61/552,493;2012.10.22 US 13/657,2941.一种紧凑型两轴操纵杆，包括：围绕俯仰轴和横滚轴可枢转的飞行员输入装置；俯仰力反馈驱动器，其包括：包括输出轴的俯仰电机；俯仰齿轮系，该俯仰齿轮系包括安装至所述俯仰电机的所述输出轴的俯仰太阳齿轮、安装至固定位置的俯仰支架的多个俯仰行星齿轮、俯仰齿圈；所述多个俯仰行星齿轮径向设置在所述俯仰太阳齿轮和所述俯仰齿圈之间；横滚力反馈驱动器，其包括：包括输出轴的横滚电机；横滚齿轮系，所述横滚齿轮系包括安装至所述横滚电机的所述输出轴的横滚太阳齿轮、安装至固定位置的横滚支架的多个横滚行星齿轮、横滚齿圈，所述多个横滚行星齿轮径向设置在所述横滚太阳齿轮和所述横滚齿圈之间；以及可操作地将所述俯仰力反馈驱动器联接到所述飞行员输入装置的俯仰联动装置，所述俯仰联动装置被可操作地联接到所述飞行员输入装置和所述俯仰齿圈，以便所述俯仰齿圈的旋转导致所述飞行员输入装置围绕所述俯仰轴旋转；可操作地将所述横滚力反馈驱动器联接到所述飞行员输入装置的横滚联动装置，所述横滚联动装置被可操作地联接到所述飞行员输入装置和所述横滚齿圈，以便所述横滚齿圈的旋转导致所述飞行员输入装置围绕所述横滚轴旋转。2.根据权利要求1所述的操纵杆，其中所述横滚力反馈驱动器和所述俯仰力反馈驱动器大体相同。3.根据权利要求1所述的操纵杆，其中所述俯仰电机的所述输出轴围绕平行于所述俯仰轴的旋转轴旋转并且所述横滚电机的所述输出轴围绕平行于所述横滚轴的旋转轴旋转，所述俯仰电机的所述输出轴的旋转轴和所述横滚电机的所述输出轴的旋转轴大体彼此垂直。4.根据权利要求1所述的操纵杆，进一步包括：俯仰定中机构，当所述飞行员输入装置围绕所述俯仰轴旋转离开俯仰原始位置时，所述俯仰定中机构作用于所述飞行员输入装置，以便将所述飞行员输入装置向所述俯仰原始位置偏压；和横滚定中机构，当所述飞行员输入装置围绕所述横滚轴旋转离开横滚原始位置时，所述横滚定中机构作用于所述飞行员输入装置，以便将所述飞行员输入装置向所述横滚原始位置偏压。5.根据权利要求1所述的操纵杆，进一步包括：基架，所述飞行员输入装置可操作、可枢转地安装至所述基架，以用于围绕所述俯仰轴和所述横滚轴旋转；所述固定位置的俯仰支架限定所述多个俯仰行星齿轮中的每一个的旋转轴，所述固定位置的俯仰支架具有相对于所述基架的固定位置并且相对于所述基架将所述多个俯仰行星齿轮的旋转轴保持在固定位置；并且所述固定位置的横滚支架限定所述多个横滚行星齿轮中的每一个的旋转轴，所述固定位置的横滚支架具有相对于所述基架的固定位置并且相对于所述基架将所述多个横滚行星齿轮的旋转轴保持在固定位置。6.根据权利要求1所述的操纵杆，其中所述俯仰齿圈包括径向向外伸出的附连部件，邻近所述俯仰联动装置的第一端该俯仰联动装置被可枢转、可操作地连接到所述俯仰齿圈的所述径向向外伸出的附连部件，并且邻近所述俯仰联动装置的第二端该俯仰联动装置可枢转、可操作地连接到所述飞行员输入装置；并且其中所述横滚齿圈包括径向向外伸出的附连部件，邻近所述横滚联动装置的第一端该横滚联动装置可枢转、可操作地连接到所述横滚齿圈的所述径向向外伸出的附连部件，并且邻近所述横滚联动装置的第二端该横滚联动装置可枢转、可操作地连接到所述飞行员输入装置。7.根据权利要求6所述的操纵杆，其中所述俯仰齿圈具有临近所述俯仰电机的第一端和与该第一端相对的第二端，该第二端与所述俯仰电机间隔开，其中所述第一端沿着由所述俯仰电机的输出轴限定的轴线轴向地设置于所述第二端和所述俯仰电机之间，所述俯仰齿圈的所述径向向外伸出的附连部件向外轴向延伸不超过所述第二端；并且其中所述横滚齿圈具有临近所述横滚电机的第一端和与所述横滚齿圈的该第一端相对的第二端，所述横滚齿圈的所述第二端与所述横滚电机间隔开，其中所述横滚齿圈的所述第一端沿着由所述横滚电机的输出轴限定的轴线轴向地设置于所述横滚齿圈的所述第二端和所述横滚电机之间，所述横滚齿圈的所述径向向外伸出的附连部件并不轴向向外延伸超过所述横滚齿圈的所述第二端。8.根据权利要求6所述的操纵杆，进一步包括：径向支撑所述俯仰齿圈以使所述俯仰齿圈进行旋转的一对轴向间隔开的齿轮减速器架轴承，所述俯仰齿圈的所述径向向外伸出的附连部件轴向定位成邻近所述齿轮减速器架轴承中的一个；和径向支撑所述横滚齿圈以使所述横滚齿圈进行旋转的一对轴向间隔开的齿轮减速器架轴承，所述横滚齿圈的所述径向向外伸出的附连部件轴向定位成邻近径向支撑所述横滚齿圈的所述一对轴向间隔开的齿轮减速器架轴承中的一个。9.根据权利要求8所述的操纵杆，其中所述俯仰齿圈的所述径向向外伸出的附连部件具有径向向外伸出的单个的支腿并且所述俯仰联动装置可操作地连接到所述支腿的一侧；并且其中，所述横滚齿圈的所述径向向外伸出的附连部件具有径向向外伸出的单个的支腿并且所述横滚联动装置可操作地连接到所述横滚齿圈的所述径向向外伸出的附连部件的该支腿的一侧。10.根据权利要求9所述的操纵杆，其中所述俯仰联动装置连接到所述俯仰齿圈的所述支腿的俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·德卡雷纳，M·克雷默，N·汤普森，A·彼得鲁，
申请(专利权)人：伍德沃德MPC股份有限公司，
类型：发明
国别省市：