[發明專利]形狀記憶合金致動的扭矩鎖

有效

• 申請號: 201210017989.8
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102627144B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: I·M·甘特爾;D·克林格曼
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B64C3/50
• 分類號: B64C3/50;B64C9/00;B64C5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明總體涉及致動系統，并且更具體地涉及用于致動系統的扭矩鎖總成。

背景技術

飛機通常包括用于控制飛機方向性和用于改變飛機的升力特性的各種可運動的空氣動力學裝置。例如，固定翼飛機通常包括安裝在機翼前沿和后沿的縫翼和襟翼。一些飛機可以包括安裝在機翼前沿內側部分的克魯格襟翼和安裝在機翼前沿外側部分的縫翼。在一些飛行階段期間克魯格襟翼和縫翼可以從機翼前沿展開以便增加有效的機翼彎度并且以大攻角保持機翼上的氣流。

襟翼也可以安裝在機翼后沿，以便當飛機以相對低的空速運動時增加由機翼產生的升力。例如，后沿襟翼可以在起飛期間通過使襟翼向下轉一角度而展開，以增加升力，并且然后在巡航飛行階段期間可以收回。在接近著陸和著陸飛行階段期間襟翼可以再一次展開，以便通過增加有效的機翼彎度和機翼面積來增加升力，以補償著陸期間飛機較低的空速。

此外，一些飛機可以包括被構造成小翼展方向伸出的古奈襟翼(Gurney?flap)，當飛機例如在巡航期間以相對高的空速運動時其可以在機翼底側上從機翼后沿垂直地展開以增加機翼升力系數。古奈襟翼通過延伸不遠于從機翼上通過的氣流的邊界層從而可以增加機翼升力系數而不明顯增加阻力。古奈襟翼可以保持機翼表面上的氣流附著并且因而改善機翼的空氣動力學效率，這可以減少燃油消耗。

聯邦航空委員會(FAA)要求諸如上面所提到的襟翼和縫翼的空氣動力學裝置包括諸如扭矩鎖的鎖緊機構以便將該裝置保持在選定展開位置而不需飛行員介入。將空氣動力學裝置保持在展開位置的要求增加了諸如飛機動力系統的動力故障的事件。但是FAA規章在一些情況下允許空氣動力學裝置從展開位置自動收回。例如，當飛機遇到風剪切力時空氣動力學裝置可以被自動收回以避免機翼結構過載。對于裝有古奈襟翼并且在巡航飛行中通常以每小時500至600英里飛行的飛機而言，必須在相當短的時間(即，幾毫秒)內收回或收納古奈襟翼，以防止機翼過載。

現有技術包括若干種致動器結構，包括用于展開和收回空氣動力學裝置的液壓和機電致動器。雖然液壓和機電致動器對于其預期目的通常是有效的，但是液壓和機電致動器可能具有用于將空氣動力學裝置保持在展開位置的比較低的特定保持轉矩，并且因此物理尺寸必需比較大以產生足夠的保持轉矩以便將該空氣動力學裝置鎖定在展開位置。遺憾的是，現有技術致動器的相對大的物理尺寸使得難以將該致動器整合到機翼后沿的窄區域中。此外，這種致動器的相對大的物理尺寸會增加飛機的重量、復雜性和成本。而且，以相對高的空速飛行的飛機(例如，500-600mph)在遇到剪切風力時，這種現有技術致動器會缺少在極短時間(即，幾毫秒)內將諸如古奈襟翼的空氣動力學裝置從其展開位置收回或釋放的能力。

正如能夠看到的，本領域需要一種用于致動器的扭矩鎖，這種扭矩鎖具有相對小的尺寸并且能夠產生相對大的保持轉矩，以用于將可展開裝置保持在展開位置。而且，本發明領域需要一種扭矩鎖，這種扭矩鎖能夠在毫秒級的相對短的時間內收回或釋放可展開裝置。

發明內容

上面提到的與用于致動系統的扭矩鎖有關的需求是通過本發明解決并緩解的，在一個實施例中，本發明提供一種扭矩鎖總成，其包括離合器、彈簧和形狀記憶合金(SMA)部件。該彈簧可以被構造成導致在該離合器上施加壓力以使其接合。該SMA部件在被加熱時可以以卸載離合器上的壓力的方式線性地縮回以使其松開。

在另一個實施例中，公開一種用于具有致動器驅動軸的致動系統的扭矩鎖總成。該扭矩鎖總成包括總成外殼、鎖子總成和快速釋放子總成。該鎖子總成可以包括鎖離合器、鎖彈簧和SMA管。該鎖離合器可以將驅動齒輪軸聯接于總成外殼。該鎖彈簧可以導致在該鎖離合器上施加壓力以使其接合。該SMA管在被加熱時可以以卸載鎖離合器上的壓力的方式線性地縮回以使其松開從而允許驅動齒輪軸旋轉。

該快速釋放子總成可以包括快速釋放離合器、快速釋放彈簧和SMA線材。該快速釋放離合器可以將驅動齒輪軸聯接于輸出軸。該快速釋放彈簧可以導致在該快速釋放離合器上施加壓力以使其接合。該SMA線材在被加熱時可以以卸載快速釋放離合器上的壓力的方式線性地縮回以使其松開，從而允許輸出軸能夠相對于驅動齒輪軸旋轉。

還公開一種松開離合器的方法。該方法可以包括對離合器施加壓力以使其接合的步驟。該方法還包括加熱聯接于該離合器的形狀記憶合金(SMA)部件的步驟。該SMA部件可以響應該加熱而線性地縮回。該方法還可以包括以松開該離合器的方式響應該SMA部件的線性縮回來卸載該離合器上壓力。