ШАРНИР РЫЧАГА УПРАВЛЕНИЯ
CONTROL LEVER HINGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к шарниру рычага управления, например шарниру для рычага управления летательного аппарата.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В транспортном средстве рычаг управления может быть предусмотрен для управления диапазоном перемещения транспортного средства. Рычаг управления выполнен с возможностью управления несколькими параметрами управления. Например, рычаг управления в летательном аппарате может быть выполнен с возможностью управления креном и тангажом летательного аппарата путем обеспечения возможности вращения рычага управления вокруг нескольких осей.
С целью способствования вращению рычага управления вокруг одной из его осей, вал рычага управления может быть установлен на подшипник шарнира. Обычные подшипники шарнира включают шариковые подшипники или роликовые подшипники. Хотя роликовые подшипники обеспечивают шарнир с низким коэффициентом трения, они подвержены ударным нагрузкам, поломке тела качения, поломке дорожек подшипников, или износу вследствие проникновения пыли или грязи в подшипник.
Для устранения этих недостатков известные шарниры рычага управления обычно содержат второй подшипник, установленный концентрично основному роликовому подшипнику для обеспечения резервирования; второй, резервный подшипник вводится в действие в качестве подшипника скольжения в случае поломки основного роликового подшипника. Таким образом, в случае рычага управления для летательного аппарата, пилот может продолжать использовать рычаг управления в случае поломки роликового подшипника.
Изобретатель установил, что, несмотря на то, что известные шарнирные системы для рычагов управления могут содержать резервный шарнир для обеспечения сохранения функциональности шарнира в случае поломки основного подшипника, они могут быть улучшены.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с вариантом реализации изобретения предложен шарнир рычага управления, содержащий: основной подшипник шарнира; резервный подшипник шарнира на одной стороне основного подшипника шарнира, причем резервный подшипник шарнира вводится в действие в качестве подшипника в случае неисправности основного подшипника шарнира; и компонент обнаружения для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации вышеуказанного компонент обнаружения может содержать один или более элементов, расположенных на резервном подшипнике шарнира для приложения крутящего момента к резервному подшипнику шарнира во время технического обслуживания или проверки. Указанный один или более элементов могут быть расположены в торце резервного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, указанные элементы могут содержать отверстия или углубления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, компонент обнаружения может содержать датчик, выполненный с возможностью обнаружения относительного перемещения на поверхности взаимодействия между основным подшипником шарнира и резервным подшипником шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть оптическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть электрическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть магнитным датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного резервный подшипник шарнира может быть установлен на наружной поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного резервный подшипник шарнира может быть установлен на внутренней поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного шарнир рычага управления может быть цилиндрическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного шарнир рычага управления может быть сферическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного резервный подшипник шарнира может содержать втулку.
В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения предложен шарнирный узел для использования с рычагом управления летательного аппарата, содержащий: вал; корпус; и шарнир рычага управления, расположенный вокруг конца указанного вала и установленный в указанном корпусе, причем шарнир рычага управления содержит: основной подшипник шарнира; резервный подшипник шарнира на одной стороне основного подшипника шарнира, причем резервный подшипник шарнира вводится в действие в качестве подшипника в случае неисправности основного подшипника шарнира; и компонент обнаружения для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации вышеуказанного шарнирный узел может быть выполнен в форме модуля рычага управления для летательного аппарата.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, компонент обнаружения может содержать один или более элементов, расположенных на резервном подшипнике шарнира для приложения крутящего момента к резервному подшипнику шарнира во время технического обслуживания или проверки. Указанный один или более элементы могут быть расположены на торце резервного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, элементы могут содержать отверстия или углубления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, компонент обнаружения может содержать датчик, выполненный с возможностью обнаружения относительного перемещения на поверхности взаимодействия между основным подшипником шарнира и резервным подшипником шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть оптическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть электрическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть магнитным датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может быть установлен на наружной поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может быть установлен на внутренней поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, шарнир рычага управления может быть цилиндрическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, шарнир рычага управления может быть сферическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может содержать втулку.
В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения предложен способ обнаружения неисправности шарнира рычага управления, включающий: введение в действие в шарнире рычага управления, содержащем резервный подшипник шарнира на одной стороне основного подшипника шарнира, резервного подшипника шарнира в качестве подшипника в случае неисправности основного подшипника шарнира, причем способ включает использование компонента обнаружения, расположенного на шарнире рычага управления для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации вышеуказанного компонент обнаружения может содержать один или более элементов, расположенных на резервном подшипнике шарнира для приложения крутящего момента к резервному подшипнику шарнира во время технического обслуживания или проверки. Указанный один или более элементов могут быть расположены на торце резервного подшипника шарнира. Способ может включать измерение уровня крутящего момента, требуемого для работы резервного подшипника шарнира в различных режимах, посредством чувственного восприятия или измеренных величин.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, элементы могут содержать отверстия или углубления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, компонент обнаружения может содержать датчик, выполненный с возможностью обнаружения относительного перемещения на поверхности взаимодействия между основным подшипником шарнира и резервным подшипником шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть оптическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть электрическим датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, датчик может быть магнитным датчиком.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может быть установлен на наружной поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может быть установлен на внутренней поверхности основного подшипника шарнира.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, шарнир рычага управления может быть цилиндрическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, шарнир рычага управления может быть сферическим шарниром рычага управления.
В другом варианте реализации любого из вышеуказанного, резервный подшипник шарнира может содержать втулку.
Эти и другие признаки систем и способов по настоящему изобретению будут понятны специалистам в данной области техники из последующего подробного описания в сочетании с чертежами, которые иллюстрируют варианты реализации настоящего изобретения исключительно в качестве примера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того, чтобы специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение, было понятно, как изготовить и использовать устройства и способы по настоящему изобретению без ненужных экспериментов, варианты его реализации будут подробно описаны ниже в настоящем документе посредством примера со ссылкой на определенные чертежи, на которых:
На фиг. 1 показан схематический вид приведенного в качестве примера шарнирного узла для использования в рычаге управления летательного аппарата;
На фиг. 2 показан вид в поперечном разрезе шарнирного узла по фиг. 1, имеющего цилиндрический профиль;
На фиг. 2A показан вид в поперечном разрезе приведенного в качестве примера шарнирного узла, имеющего сферический профиль;
На фиг. 3 показан схематический вид приведенного в качестве примера шарнирного узла для использования в рычаге управления летательного аппарата;
На фиг. 4 показан схематический вид приведенного в качестве примера приспособления для технического обслуживания, используемого для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира;
На фиг. 4A показан схематический вид приведенного в качестве примера ломкого соединения, служащего в качестве визуального индикатора для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира;
На фиг. 4B показан схематический вид приведенной в качестве примера метки выравнивания, служащей в качестве визуального индикатора для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира;
На фиг. 5 показан схематический вид приведенного в качестве примера оптического датчика для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира;
На фиг. 6 показан схематический вид приведенного в качестве примера электрического датчика для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира; и
На фиг. 7 показан схематический вид приведенного в качестве примера магнитного датчика для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Делается ссылка на чертежи, на которых одинаковые номера обозначают одинаковые структурные элементы или аспекты настоящего изобретения. В целях объяснения и иллюстрации, а не ограничения, на фиг. 1 показан иллюстративный вид варианта реализации шарнирного узла для рычага управления и в целом обозначен ссылочной позицией 100. Другие аспекты этого изобретения показаны на фиг. 2 - 7.
Шарнирный узел 100 содержит вал 110, имеющий продольную ось R-R, вокруг которой указанный вал 110 выполнен с возможностью вращения. Шарнир 200 рычага управления расположен вокруг конца указанного вала 110. Шарнир 200 рычага управления может быть расположен внутри корпуса 120.
Шарнир 200 рычага управления содержит основной подшипник 210 шарнира и резервный подшипник 220 шарнира (вспомогательный подшипник шарнира), оба из которых расположены концентрично вокруг вала 110. Основной подшипник 210 шарнира и резервный подшипник 220 шарнира выполнены с возможностью вращения вокруг оси R-R. Основной подшипник 210 шарнира может содержать наружный элемент 212 (например, наружную дорожку подшипника) и внутренний элемент 214 (например, внутреннюю дорожку подшипника). Резервный подшипник 220 шарнира может содержать втулку 225.
В одном варианте реализации, как показано на фиг. 1 и 2, резервный подшипник 220 шарнира может быть расположен между основным подшипником 210 шарнира и валом 110. В этом варианте реализации наружная поверхность 213 наружного элемента 212 может быть прикреплена к корпусу 120. Внутренняя поверхность 215 внутреннего элемента 214 может быть расположена вокруг резервного подшипника 220 шарнира.
В этом варианте реализации в основном режиме работы обеспечивается минимальное относительное перемещение между резервным подшипником 220 шарнира и внутренним элементом 214, или такое перемещение исключается. При вращении вала 110 вокруг оси R-R обеспечивается вращение резервного подшипника 220 шарнира с валом 110. Вращение резервного подшипника 220 шарнира обеспечивает вращение внутреннего элемента 214 вокруг оси R-R. Так как наружный элемент 212 прикреплен к корпусу, обеспечивается относительное перемещение между внутренним элементом 214 и наружным элементом 212.
Однако в случае неисправности основного подшипника 210 шарнира, при котором основной подшипник 210 шарнира прекращает или неспособен эффективно функционировать, обеспечивается начало скользящего контакта между резервным подшипником 220 шарнира и внутренним элементом 214 или между резервным подшипником 220 шарнира и валом 110. Таким образом, резервный подшипник 220 шарнира начинает действовать в качестве шарнира. Таким образом, сохраняется возможность вращения вала 110 вокруг оси R-R.
В еще одном варианте реализации, как показано на фиг. 3, резервный подшипник 220 шарнира может быть установлен на наружной поверхности основного подшипника 210 шарнира таким образом, чтобы располагаться между основным подшипником 210 шарнира и корпусом 120. В основном режиме работы обеспечивается минимальное относительное перемещение между резервным подшипником 220 шарнира и наружным элементом 212 основного подшипника 210 шарнира, или такое перемещение исключается. При вращении вала 110 вокруг оси R-R обеспечивается вращение внутреннего элемента 214 основного подшипника 210 шарнира с валом 110. Таким образом, обеспечивается относительное перемещение между внутренним элементом 214 и наружным элементом 212, и обеспечивается функционирование основного подшипника 210 шарнира в качестве шарнира.
Однако в случае неисправности основного подшипника 210 шарнира, обеспечивается начало скользящего контакта между резервным подшипником 220 шарнира и наружным элементом 212 или между резервным подшипником 220 шарнира и корпусом 120. Таким образом, резервный подшипник 220 шарнира начинает действовать в качестве шарнира. Таким образом, сохраняется возможность вращения вала 110 и основного подшипника 210 шарнира вокруг оси R-R.
Следует понимать, что основной подшипник 210 шарнира может быть любым требуемым подшипником, например, роликовым подшипником или другим подшипником с низким коэффициентом трения. Он может включать, например, шариковые подшипники, роликовые подшипники или другие тела качения. Таким образом, в основном режиме работы основной подшипник 210 шарнира выполнен с возможностью функционирования с контактом качения (например, между наружным элементом 212 и внутренним элементом 214). Однако когда резервный подшипник 220 шарнира вводится в действие, инициируется контакт скольжения между резервным подшипником 220 шарнира и его смежным компонентом, например, внутренним элементом 214 в случае варианта реализации, изображенного на фиг. 1 и 2.
Крутящий момент, требуемый для поворота вала 110, по существу больше, когда шарнир 200 рычага управления функционирует со скользящим контактом, чем с контактом качения. Таким образом, пользователь обнаружит неисправность основного подшипника 210 шарнира, когда рычаг управления станет более жестким в маневрировании. Однако важно то, чтобы рычаг управления оставался эргономичным в использовании. Материал для резервного подшипника 220 шарнира может быть выбран таким образом, чтобы удовлетворять желаемому уровню фрикционного момента в вале 110 до его введения в действие, который по существу не отличается на столько, чтобы вызвать проблемы управления, но который может быть обнаружен бдительным пилотом.
Резервный подшипник 220 шарнира или втулка 225 может содержать пластик или быть полностью изготовленной из пластика. Преимущество использования пластика заключается в том, что он исключает контактную коррозию с другими компонентами, и, следовательно, менее подвержен поломке. Он также может обеспечивать изолирующий слой для способствования предотвращению контактной коррозии между деталями на любой из сторон. Однако предусмотрено, что резервный подшипник 220 шарнира или втулка 225 может быть выполнена из любого подходящего материала или сочетания материалов.
Резервный подшипник 220 шарнира может также содержать другие формы подшипников, например, даже роликовый подшипник, в котором может быть установлен рабочий уровень крутящего момента, достаточно высокий для его работы после неисправности основного подшипника 210 шарнира.
Несмотря на то, что на фиг. 2 изображен шарнир 200 рычага управления с цилиндрическим профилем, предусмотрено, что шарнир 200 рычага управления может иметь сферический профиль, как показано на фиг. 2A.
Шарнир 200 рычага управления содержит компонент обнаружения для обнаружения неисправности основного подшипника 210 шарнира. С дополнительной ссылкой на фиг. 4 резервный подшипник 220 шарнира может содержать один или более элементов 230, расположенных на резервном подшипнике 226 шарнира, например на торцевой стороне 226 резервного подшипника 220 шарнира.
Элементы 230 могут содержать отверстия 235 или углубления, которые могут проходить в продольном направлении в резервный подшипник 220 шарнира. Элементы 230 могут иметь круглое поперечное сечение, как показано, или другие формы. Может быть обеспечено приспособление 240 для технического обслуживания, выполненное с возможностью взаимодействия с элементами 230. Во время технического обслуживания, приспособление 240 для технического обслуживания может быть введено в элементы 230. Путем вращения приспособления 240 для технического обслуживания вокруг оси R-R вала может быть обеспечено вращение резервного подшипника 220 шарнира вокруг указанной оси R-R.
Инженерможет определить, является ли основной подшипник 210 шарнира неисправным или является ли резервный подшипник 220 шарнира функциональным. Инженер по техническому обслуживанию удостоверяется в устойчивом удержании вала 110 таким образом, чтобы исключить его вращение вокруг оси R-R, затем применяет приспособление 240 для технического обслуживания для вращения резервного подшипника 220 шарнира вокруг оси R-R. Неисправность основного подшипника 210 шарнира может быть обнаружена путем измерения уровня крутящего момента, требуемого для работы резервного подшипника 220 шарнира в различных режимах, посредством чувственного восприятия или измеренных величин.
Если резервный подшипник 220 шарнира установлен на внутренней поверхности основного подшипника 210 шарнира таким образом, что он располагается между основным подшипником 210 шарнира и валом 110, как показано на фиг. 1 и 2, резервный подшипник 220 шарнира будет контактировать с внутренним элементом 214 основного подшипника 210 шарнира. При вращении внутреннего элемента 214 в связке с резервным подшипником 220 шарнира, основной подшипник 210 шарнира работает эффективно. Однако вращение резервного подшипника 220 шарнира независимо от внутреннего элемента 214 может указывать на неисправность основного подшипника 210 шарнира. Аналогично, вращение резервного подшипника 220 шарнира относительно вала 110 может указывать на неисправность основного подшипника 210 шарнира.
Если резервный подшипник 220 шарнира установлен на наружной поверхности основного подшипника 210 шарнира таким образом, что  он располагается между основным подшипником 210 шарнира и корпусом 120, как показано на фиг. 3, резервный подшипник 220 шарнира будет контактировать с наружным элементом 212 основного подшипника 210 шарнира. При вращении наружного элемента 212 в связке с резервным подшипником 220 шарнира, основной подшипник 210 шарнира работает эффективно. Однако вращение резервного подшипника 220 шарнира независимо от наружного элемента 212 может указывать на неисправность основного подшипника 210 шарнира. Аналогично, вращение резервного подшипника 220 шарнира относительно корпуса 120 может указывать на неисправность основного подшипника 210 шарнира.
Шарнир 200 рычага управления может дополнительно содержать компонент обнаружения, содержащий визуальный индикатор для оповещения пользователя или инженера по техническому обслуживанию о неисправности основного подшипника 210 шарнира. Предусмотрено, что такой визуальный индикатор может содержать ломкое соединение 280, как показано на фиг. 4A, между основным подшипником 210 шарнира и резервным подшипником 220 шарнира, и/или другим смежным компонентом (компонентами), такими как вал 110 или корпус 120. В случае неисправности основного подшипника 210 шарнира, обеспечивается начало скользящего контакта на поверхности взаимодействия между основным подшипником 210 шарнира и резервным подшипником 220 шарнира, который нарушает ломкое соединение 280 и указывает пользователю на поломку основного подшипника 210 шарнира.
Альтернативный визуальный индикатор может содержать метку выравнивания, как показано на фиг. 4B. Первый маркер 290 может быть предусмотрен, например, на основном подшипнике 210 шарнира, а второй маркер 295 может быть предусмотрен на резервном подшипнике 220 шарнира. Во время установки шарнира рычага управления резервный подшипник 220 шарнира может быть прикреплен таким образом, чтобы обеспечивать выравнивание первого маркера 290 и второго маркера 295. В случае неисправности основного подшипника 210 шарнира, обеспечивается начало скользящего контакта на поверхности взаимодействия между основным подшипником 210 шарнира и резервным подшипником 220 шарнира, обеспечивая выведение первого и второго маркеров 290, 295 из выравнивания, и таким образом уведомление пользователя о неисправности основного подшипника 210 шарнира. Предусмотрено, что первый и второй маркеры 290, 295 могут быть нанесены посредством печати, травления или тиснения.
В дополнение к описанному выше компоненту обнаружения или в качестве альтернативы ему, шарнирный механизм может содержать компонент обнаружения, содержащий датчик, выполненный с возможностью обнаружения относительного перемещения на поверхности взаимодействия между основным подшипником 210 шарнира и резервным подшипником 220 шарнира. Со ссылкой на фиг. 5, 6 и 7, шарнир 200 рычага управления может содержать оптический датчик 300, содержащий светочувствительный элемент. Дополнительно или альтернативно, шарнир 200 рычага управления может содержать электрический датчик 310, содержащий переключатель. Дополнительно или альтернативно шарнир 200 рычага управления может содержать магнитный датчик 320, содержащий магнит и бесконтактный переключатель.
При обнаружении относительного перемещения между основным подшипником 210 шарнира и резервным подшипником 220 шарнира, может быть поднята тревога для оповещения оператора и/или инженера о неисправности основного подшипника 210 шарнира.
Настоящим изобретением дополнительно предложен модуль рычага управления, содержащий шарнир рычага управления, содержащий: основной подшипник шарнира; резервный подшипник шарнира на одной стороне основного подшипника шарнира, причем резервный подшипник шарнира выполнен с возможностью введения в действие в качестве подшипника в случае неисправности основного подшипника шарнира; и компонент обнаружения для обнаружения неисправности основного подшипника шарнира.
Несмотря на то, что устройство и способы по настоящему изобретению показаны и описаны со ссылкой на варианты реализации, специалистам в данной области техники будет понятно, что в них могут быть осуществлены изменения и/или модификации без отклонения от сущности настоящего изобретения.
Следующий абзац описывает признаки настоящего изобретения, которые могут являться или не являться заявляемыми, но которые могут формировать основание для будущих изменений и/или выделенной заявки. Способ обнаружения неисправности шарнира рычага управления, включающий: введение в действие в шарнире рычага управления, содержащем резервный подшипник шарнира на одной стороне основного подшипника шарнира, резервного подшипника шарнира в качестве подшипника в случае неисправности основного подшипника шарнира, причем способ включает обнаружение неисправности основного подшипника шарнира с использованием компонента обнаружения, расположенного на шарнире рычага управления.