УСТАНОВКА ДЛЯ УСТРОЙСТВА, ОГРАНИЧИВАЮЩЕГО КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ
INSTALLATION FOR TORQUE LIMITER

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к установке, указывающей когда сработало устройство, ограничивающее крутящий момент, а также, в более конкретных вариантах реализации изобретения, к устройству, указывающему направление, в котором сработало устройство, ограничивающее крутящий момент.
Уровень техники
Ограничители крутящего момента известны в данной области техники и содержат входной вал или другой элемент привода и выходной вал или другой элемент привода. Для передачи крутящего момента от входного вала к выходному валу могут быть предусмотрены один или несколько соединительных элементов. В данной области техники известно множество систем для предотвращения перегрузки муфты между входным валом и выходным валом. Обычно они работают, используя тормоз, который активируется после превышения заданного предела крутящего момента. Этот способ ограничения крутящего момента обычно используется в авиационных применениях, например, при приведении в действие аэродинамической поверхности управления полётом самолета, чтобы защитить привод от повреждений.
Известно, как обеспечить устройство, которое указывает, когда устройство, ограничивающее крутящий момент, было активировано или сработало во время полета. Желательно обеспечить улучшенный способ и устройство индикации, указывающей на срабатывание или активацию устройства, ограничивающего крутящий момент.
Краткое описание сущности изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается установка для ограничителя крутящего момента, содержащая устройство индикации, выполненное с возможностью обеспечения индикации того, что ограничитель крутящего момента сработал, и индикации направления крутящего момента, приложенного к ограничителю крутящего момента, когда ограничитель крутящего момента сработал, в процессе эксплуатации.
Установка может дополнительно содержать подвижную деталь, выполненную с возможностью перемещения в первом и втором противоположных направлениях в зависимости от направления крутящего момента, приложенного к ограничителю крутящего момента, при этом подвижная деталь соединена с устройством индикации, так что при использовании устройство индикации перемещается или иным образом указывает направление крутящего момента, приложенного к ограничителю крутящего момента, в зависимости от того, в первом или втором направлении перемещается подвижная деталь.
Подвижная деталь может быть кольцом, а первое и второе противоположные направления могут соответствовать направлениям вращения кольца по часовой стрелке и против часовой стрелки. Кольцо может быть выполненное с возможностью вращаться на ограниченную величину в направлении по часовой стрелке и в направлении против часовой стрелки. Установка может быть сконфигурирована таким образом, что кольцо может перемещаться на ограниченную величину в направлении по часовой стрелке и в направлении против часовой стрелки, но затем, после перемещения на ограниченную величину, его вращательное движение ограничивается.
Например, кольцо может содержать фланец, который находится в кольцевом кармане и выполнен с возможностью скольжения внутри кармана при вращении кольца. Кольцевой карман может проходить вокруг окружной части кольца и может содержать первую и вторую противоположные по окружности поверхности, выполненные с возможностью упирания первой и второй поверхностей фланца, соответственно. Кольцевой карман может простираться менее чем на 50%, 40%, 30%, 20% или 10% от окружности кольца.
Устройство индикации может содержать стержень, выполненный с возможностью перемещения в противоположных осевых направлениях в зависимости от того, в первом или втором противоположном направлении перемещается подвижная деталь.
Устройство индикации и подвижная деталь могут быть соединены рычагом. Устройство индикации и подвижная деталь могут быть связаны между собой устройством (например, рычагом), выполненным с возможностью усиления движения подвижной детали.
Установка может дополнительно содержать корпус, при этом подвижная деталь и устройство индикации могут быть расположены внутри корпуса. Корпус может быть частью ограничителя крутящего момента.
Корпус может содержать полый внутренний проход для размещения вращающихся деталей ограничителя крутящего момента (и, необязательно, ограничителя крутящего момента).
Корпус может содержать цилиндрический проход, в котором стержень перемещается в противоположных осевых направлениях. Продольная ось цилиндрического прохода может располагаться под прямым углом к продольной оси ограничителя крутящего момента.
Установка может дополнительно содержать одно или несколько уплотнений, выполненных с возможностью гидравлического уплотнения стержня относительно внутренних стенок цилиндрического прохода.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается ограничитель крутящего момента, содержащий описанную выше установку. Ограничитель крутящего момента может содержать вращающийся входной элемент привода, вращающийся выходной элемент привода, соосный с входным элементом привода, и один или несколько соединительных элементов, через которые крутящий момент передается от входного элемента привода к выходному элемента привода.
Тормозное устройство может быть прикреплено к входному элементу привода или выходному элементу привода и может быть выполнено с возможностью ограничивать или предотвращать вращательное движение ограничителя крутящего момента, если крутящий момент, приложенный входным элементом привода, превышает заданную или заранее установленную величину. Тормозное устройство может содержать любую из установок для ограничителя крутящего момента, описанную выше.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ использования ограничителя крутящего момента, при этом ограничитель крутящего момента содержит вращающийся входной элемент привода, вращающийся выходной элемент привода, соосный с входным элементом привода, и один или несколько соединительных элементов, через которые крутящий момент передается от входного элемента привода к выходному элемента привода. Способ содержит ограничение или предотвращение вращательного движения с использованием подвижной детали, выполненной с возможностью перемещения в первом и втором противоположных направлениях в зависимости от направления крутящего момента, приложенного к ограничителю крутящего момента, при этом способ включает соединение подвижной детали с устройством индикации, так что в процессе эксплуатации устройство индикации перемещается (или иным образом указывает направление крутящего момента, приложенного к ограничителю крутящего момента), в зависимости от того, в первом или втором направлении перемещается подвижная деталь.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается ограничитель крутящего момента, содержащий:
вращающийся входной элемент привода;
вращающийся выходной элемент привода, соосный с входным элементом привода;
один или несколько соединительных элементов, через которые крутящий момент передается от входного элемента привода к выходному элементу привода; и
тормозное устройство, прикрепленное к входному элементу привода или выходному элементу привода, и выполненное с возможностью ограничения или предотвращения вращательного движения ограничителя крутящего момента, если крутящий момент, приложенный входным элементом привода, превышает заданную или заранее установленную величину;
при этом тормозное устройство содержит подвижную деталь, выполненную с возможностью перемещения в первом и втором противоположных направлениях в зависимости от направления крутящего момента, приложенного к входному элементу привода, причем подвижная деталь соединена со стержнем, выполненным с возможностью перемещения в противоположных осевых направлениях в зависимости от того, в первом или втором противоположном направлении перемещается подвижная деталь.
Краткое описание графических материалов
Теперь, только для примера, будут описаны различные варианты реализации изобретения, со ссылками на прилагающиеся графические материалы, в которых:
На Фиг. 1 показано первое изображение в перспективе и со вскрытием внутренней части ограничителя крутящего момента;
На Фиг. 2 показано второе изображение в перспективе и со вскрытием внутренней части ограничителя крутящего момента на Фиг. 1;
На Фиг. 3 показан вид в разрезе по линии А - А на Фиг. 1;
На Фиг. 4 показан вариант реализации индикатора срабатывания для устройства, ограничивающего крутящий момент, в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 5 показан индикатор срабатывания по Фиг. 4, указывающий движение вала по часовой стрелке; и
На Фиг. 6 показан индикатор срабатывания по Фиг. 4, указывающий движение вала против часовой стрелки.
Подробное описание сущности изобретения
Настоящее изобретение в целом относится к индикатору срабатывания или устройству, указывающему на срабатывание ограничителя крутящего момента, а также, в более конкретных вариантах реализации изобретения, к устройству, указывающему направление, в котором сработал ограничитель крутящего момента. Ограничитель крутящего момента может составлять часть приводного механизма, например привода для летательного аппарата, такого как привод аэродинамической поверхности управления полётом (например, закрылки, элерона).
Приводной механизм может содержать ограничитель крутящего момента, который обычно может содержать входной элемент и выходной элемент, при этом входной элемент вращается вокруг оси и может формировать первичный привод для приводного механизма. Выходной элемент может вращаться вокруг той же оси (то есть соосно с входным элементом) и может формировать вторичный привод для приводного механизма. Ограничитель крутящего момента может упоминаться как устройство, передающее крутящий момент или устройство, ограничивающее крутящий момент.
В данной области техники известны и описаны многие ограничители крутящего момента, и с описанной в настоящее время технологией может использоваться любой из обычных ограничителей крутящего момента, если они совместимы с ней. Один конкретный тип ограничителя 100 крутящего момента описан ниже и показан на Фиг. 1 - 3, хотя будет понятно, что самые широкие аспекты настоящего изобретения могут включать использование индикатора срабатывания, описанного в данном документе, с любым совместимым ограничителем крутящего момента.
Ограничитель 100 крутящего момента содержит входной элемент 110 и выходной элемент 111, а также тормозные детали, которые содержат выступ 112 и окружающую роликовую обойму 113. Ролики 114 расположены между выступом 112 и роликовой обоймой 113.
Вращение входного элемента 110 вызывает соответствующее вращение выходного элемента 111 через один или несколько соединительных элемента 116, 117. Когда крутящий момент приложен к входному элементу 110 в направлении по часовой стрелке, крутящий момент может передаваться через один или несколько соединительных элементов 116, 117, и крутящий момент может быть приложен к выходному элементу 111 в направлении по часовой стрелке. Аналогично, когда крутящий момент приложен к входному элементу в направлении против часовой стрелки, он может передаваться через соединительные элементы 116, 117, так что к выходному элементу приложен момент в направлении против часовой стрелки. Крутящий момент прикладывается через торсионный стержень 118, который является предварительно напряженным, чтобы поджать соединительные элементы 116, 117 в предельное положение, показанное на Фиг. 3.
Стационарное наружное кольцо 115 (или другая деталь, которая закреплена и не вращается) окружает движущиеся компоненты и по существу фиксируется от поворота, например, путем соединения с корпусом.
Соединительный элемент 117 соединен с выходным валом 111 и содержит ребра 117а, 117b, которые принимаются в соответствующие пазы 121 на конце соединительного элемента 116 (который соединен с входным валом 110). Пазы 121 допускают ограниченную величину угловых перемещений между элементами 116, 117. Соединительный элемент 116 также содержит пару криволинейных выступов 116a, 116b.
Как показано на Фиг. 3, одна сторона каждого криволинейного выступа 116a, 116b и противоположная сторона соответствующего из ребер 117a, 117b зацепляют противоположные стороны соответствующей одной из пары шпоночных канавок 119a, 119b во входном элементе 110 внутри выступа 112, а также зацепляют соответствующую пару шпоночных канавок 120a, 120b в выходном элементе 111. Как показано, шпоночные канавки 119a, 120a, обычно выровнены, как и шпоночные канавки 119b, 120b.
Когда приложенный крутящий момент имеет значение ниже заданной или заранее установленной величины, входные и выходные валы 110, 111 могут вращаться относительно неподвижного наружного кольца 115, поскольку относительное угловое перемещение соединительных элементов 116, 117 не превышает того, что разрешено пазами 121.
Когда крутящий момент, приложенный входным элементом 110, превышает заданную или заранее установленную величину, приложенный крутящий момент может привести к задействованию тормоза. Оно может быть выполнено с использованием стационарного наружного кольца 115 или другой детали, которая зафиксирована от поворота.
Когда приложенный крутящий момент достигает или превышает заданную или заранее установленную величину, относительное угловое перемещение между элементами 116, 117 превышает допустимое пазами 121 перемещение, вызывая вращение выступа 112, которое затем прижимает ролики 114 наружу в неподвижное кольцо 115. Это приводит к тому, что вращающаяся конструкция, включая входной элемент 110, выходной элемент 111 и соединительные элементы 116, 117, удерживается от вращения неподвижным кольцом 115.
В настоящем изобретении деталь, которая зафиксирована от вращения в ограничителе крутящего момента (например, стационарное наружное кольцо 115 в типовом ограничителе крутящего момента по Фиг. 1 - 3), заменяется подвижной деталью, выполненной с возможностью перемещения в первом и втором противоположных направлениях на ограниченную величину в зависимости от направления крутящего момента, приложенного к входному элементу. Например, подвижная деталь может быть наружным кольцом, которому позволено совершать вращение на ограниченную величину как в направлении по часовой стрелке, так и в направлении против часовой стрелки. Подвижная деталь может перемещаться на ограниченную величину в противоположных направлениях, например в направлении по часовой стрелке и в направлении против часовой стрелки, но затем ограничивается от вращательного движения после перемещения на ограниченную величину в любом направлении (для обеспечения функции торможения).
Как более подробно описано ниже, было обнаружено, что выполнение этого перемещения позволяет индикатору срабатывания указывать направление, в котором вращался ограничитель крутящего момента, когда он сработал, в то же время обеспечивая функцию ограничения крутящего момента путем торможения вращения.
На Фиг. 4 показано устройство 10 индикации в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
Устройство 10 индикации содержит подвижную деталь в форме наружного кольца 12, которому позволено вращение на ограниченную величину в направлении по часовой стрелке и в направлении против часовой стрелки. Понятно, что устройство 10 индикации может быть частью ограничителя крутящего момента, содержащего ряд вращающихся деталей, расположенных внутри наружного кольца 12, например, описанные выше конструктивные особенности ограничителя крутящего момента.
Наружное кольцо 12 находится внутри цилиндрической выемки 22 корпуса 20 и в процессе эксплуатации может быть прижато к радиальной поверхности 24 корпуса. Наружное кольцо 12 может быть ограничено от осевого движения одной или несколькими деталями, такими как подшипники (не показаны) ограничителя крутящего момента, которые также могут находиться в цилиндрической выемке 22.
Наружное кольцо 12 содержит осевой фланец 14, который находится внутри кольцевого кармана 26 корпуса 20 и выполнен с возможностью скольжения в кармане 26 при вращении наружного кольца 12. Карман 26 проходит вокруг окружной части наружного кольца 12 и содержит две, первую и вторую противоположные поверхности 27, 28 по окружности, которые выполнены с возможностью упирания первой и второй поверхностей 15, 16 осевого фланца 14, соответственно.
Осевой фланец 14 содержит выемку 30, внутри которой расположено первое плечо 32 рычага 34. Рычаг 34 выполнен с возможностью поворота вокруг центра 38 шарнира, так что перемещение осевого фланца 14 по окружности заставляет рычаг 34 поворачиваться (вращаться) вокруг центра 38 шарнира. Рычаг 34 содержит второе плечо 36, противоположное первому плечу 32 и выполненное с возможностью перемещения в противоположном к первому рычагу 32 направлении при вращении рычага 34.
Стержень индикатора 40 установлен с возможностью скольжения внутри цилиндрического прохода 23 корпуса 20, и содержит выемку 42, внутри которой находится второй плечо 36 рычага 34. Таким образом, перемещение второго плеча 36 рычага 34 заставляет индикаторный стержень 40 скользить в цилиндрическом проходе 23 корпуса 20. Два уплотнения 44, например, О-образное уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью гидравлического уплотнения внутренней части ограничителя крутящего момента от внешней среды.
Стержень индикатора 40 содержит первый и второй противоположные концы 47, 48, которые сконфигурированы так, чтобы во время штатной эксплуатации оставаться в цилиндрическом проходе 23 корпуса 20. При перемещении стержня индикатора 40 один из противоположных концов 47, 48 будет выступать из корпуса 20, а другой из противоположных концов 47, 48 будет перемещаться дальше в цилиндрический проход 23.
Величина перемещения стержня индикатора 40 внутри цилиндрического прохода 23 будет ограничена величиной перемещения осевого фланца 14 в кольцевом кармане 26. То есть первый противоположный конец 47 стержня индикатора 40 прекратит выступать, как только первая поверхность 15 осевого фланца 14 упрется в первую противоположную поверхность 27 периферического кармана 26, а второй противоположный конец 48 индикаторной панели 40 прекратит выступать, когда вторая поверхность 16 осевого фланца 14 упрется во вторую противоположную поверхность 28 периферического кармана 26.
Наружное кольцо 12 может быть выполнено с возможностью поворота в соответствии с величиной перемещения осевого фланца 14 в кольцевом кармане 26.
Уплотнения 44 выполнены с возможностью оставаться в цилиндрическом проходе 23 при любом возможном движении стержня индикатора 40, так что функция уплотнения, обеспечиваемая уплотнениями 44, в процессе эксплуатации никогда не утрачивается.
Устройство индикации 10, показанное и описанное со ссылкой на Фиг.4, обеспечивает не только указание того, что ограничитель крутящего момента сработал, но также и указание направления срабатывания (то есть в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки). Кроме того, устройство 10 индикации обеспечивает эту индикацию, одновременно герметизируя ограничитель крутящего момента.
Как показано на Фиг. 5, при вращении наружного кольца 12 в первом направлении вращения (например, в направлении по часовой стрелке), как показано стрелкой 2, осевой фланец 14 перемещается внутри кармана 26 до тех пор, пока первый конец 15 осевого фланца 14 не упрется в первую противоположную поверхность 27 кармана 26. В этот момент наружное кольцо 12 (а также вращающиеся компоненты ограничителя крутящего момента) ограничено от дальнейшего вращения.
Движение осевого фланца 14 заставляет рычаг 34 поворачиваться или вращаться вокруг центра 38 шарнира, как показано стрелкой 3. Это, в свою очередь, заставляет стержень индикатора 40 скользить в цилиндрическом проходе 23, как показано стрелкой 4, так что второй конец 48 стержня индикатора 40 выступает из цилиндрического прохода 23. Оператор или специалист по ремонту может быстро определить, что ограничитель крутящего момента заблокирован от вращения (т.е. сработал), а также, что крутящий момент был приложен в направлении по часовой стрелке, когда он был заблокирован.
Как показано на Фиг. 6, при вращении наружного кольца 12 во втором, противоположном направлении вращения (например, против часовой стрелки), как показано стрелкой 6, осевой фланец 14 перемещается внутри кармана 26 (в противоположном направлении в сравнении с тем, когда наружное кольцо 12 вращается по часовой стрелке), пока второй конец 16 осевого фланца 14 не упирается во вторую противоположную поверхность 28 кармана 26. В этот момент наружное кольцо 12 (а также вращающиеся компоненты ограничителя крутящего момента) ограничено от дальнейшего вращения.
Движение осевого фланца 14 заставляет рычаг 34 поворачиваться или вращаться вокруг центра 38 шарнира, как показано стрелкой 7. Это, в свою очередь, заставляет стержень индикатора 40 скользить в цилиндрическом канале 23 (в противоположном направлении в сравнении с тем, когда наружное кольцо 12 вращается по часовой стрелке), как показано стрелкой 8, так что первый конец 47 стержня индикатора 40 выступает из цилиндрического прохода 23. Оператор или специалист по ремонту может быстро определить, что ограничитель крутящего момента заблокирован против вращения (т.е. сработал), а также, что крутящий момент был приложен против часовой стрелки, когда он был заблокирован.
Технология, описанная в вышеприведенных вариантах реализации изобретения, может помочь оператору при осмотре ограничителя крутящего момента путем обеспечения легко различимой (и механической) индикации того, что ограничитель крутящего момента сработал, а также направление вращения ограничителя крутящего момента при его срабатывании. Эти преимущества могут быть достигнуты также в самых широких аспектах настоящего изобретения, которые в различных вариантах реализации изобретения относятся к устройству индикации для ограничителя крутящего момента, который способен указывать направление вращения элемента крутящего момента при его срабатывании или когда тормоз был применен иначе.
Это также дает преимущество при использовании нескольких ограничителей крутящего момента, как это часто бывает при работе с приводами для поверхностей управления самолетами. Предоставление устройства индикации, описанного в данном документе, для нескольких приводных механизмов, означает, что приводимый в действие приводной механизм может быть легко идентифицирован, и проблема, которая вызвала его отключение, может быть быстрее обнаружена, так как устройство индикации указывает, было ли оно вытянуто или задвинуто во время отключения (т.е. соответствовало вращению по часовой стрелке или против часовой стрелки).
Индикатор 40 также можно легко возвратить в исходное положение, вдавив стержень индикатора 40 обратно в кольцевой проход 23.
Для описанного выше устройства индикации могут быть сделаны различные изменения в деталях, при этом все еще сохраняя преимущества, указанные в данном документе. Например, рычаг, как показано в варианте реализации изобретения, по Фиг. 1 - 3 может быть полезным, поскольку это означает, что небольшое вращение внешнего кольца 12 приводит к относительно большой величине хода стержня индикатора 40. В общем, хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на различные варианты реализации изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без отклонения от объема изобретения, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.