阅读说明：本技术 一种飞机用一体式电机离合器 (Integrated motor clutch for airplane ) 是由 庞健 吴莹莹 王钧 陆峰 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：一种飞机用一体式电机离合器,驱动齿轮安装在丝杠内；转子螺母安装在该丝杠的外圆周表面上。在该转子螺母的外圆周表面均布有磁钢片,并且线圈绕组套装在该磁钢片上,定子套装在该线圈绕组的外圆周表面。作动筒套装在该丝杠上。在所述作动筒靠近所述驱动齿轮的齿轮端外圆周表面上安装有两个微动开关。本发明传动间隙小,能够实现高精密传动,并具备到位自锁功能；结构紧凑,离合方式机动灵活,间隙不受限制,并减轻了飞机的结构重量,节省了燃油；降低了飞机的滑行噪音。本发明的工作环境温度范围为-55℃～120℃,能够满足军用飞机和民航飞机多种使用环境要求,并且具有良好的适配性和通用性。(An integrated motor clutch for an airplane is characterized in that a driving gear is arranged in a lead screw; a rotor nut is mounted on an outer circumferential surface of the lead screw. The outer circumferential surface of the rotor nut is uniformly distributed with magnetic steel sheets, a coil winding is sleeved on the magnetic steel sheets, and a stator is sleeved on the outer circumferential surface of the coil winding. The actuating cylinder is sleeved on the screw rod. Two micro switches are arranged on the outer circumferential surface of the actuating cylinder close to the gear end of the driving gear. The invention has small transmission clearance, can realize high-precision transmission and has in-place self-locking function; the structure is compact, the clutch mode is flexible, the gap is not limited, the structural weight of the airplane is reduced, and fuel is saved; the glide noise of the aircraft is reduced. The temperature range of the working environment of the invention is-55-120 ℃, which can meet the requirements of military aircraft and civil aircraft on various use environments and has good adaptability and universality.)

一种飞机用一体式电机离合器

技术领域

本发明涉及飞机刹车机轮技术领域，具体是一种飞机用一体式电机离合器，该电机离合器的行程为0～42mm。

背景技术

目前民用设备动力系统离合器主要承担动力与发动机(或电机)之间进行切断与连接工作，首先，发动机空载启动，通过离合器使发动机所受阻力矩逐渐增大，克服启动瞬间动力负载较大的惯性矩阻力，实现动力平稳过渡，使其转速始终保持在最低稳定转速以上，避免发生熄火而停止工作；其次，电机加载同步启动，所受阻力矩逐渐减小，其转速由0直至达到额定转速，避免冲击造成设备机械损伤。目前通用离合器的离合间隙在0.2～3mm之间，传动扭矩大小对离合器质量/外形会造成较大影响，对民航飞机用超大行程即离合间隙远大于3mm、任意停止/转动状态下的同步离合、特殊设备，普通离合器已无法满足要求。

目前已有的专利内容多为汽车领域，且无大行程飞机用一体式电机离合器相关专利。

在公开号为CN209458312U的实用新型专利中公开了一种管状电机离合器。该管状电机离合器通过设置电动推杆和锁紧块,使离合器可以稳定快速的将管状电机锁止,电动推杆相对于传统的机械结构有更大的作用力,且使用寿命更长,能够使离合器工作更加稳定,使用寿命更长。该专利使用蓄电池供电，供电时间短。

在公开号为CN209262118U的实用新型专利中公开了一种汽车电动滑门电机离合器，该汽车电动滑门电机离合器设有壳体,所述壳体内通过轴承固定有输出轴,所述输出轴其中一端伸壳体,所述壳体一侧固定有电机蜗轮,所述电机蜗轮与输出轴共轴且通过轴承固定在输出轴或壳体上,所述壳体内固定有线圈,所述电机蜗轮朝向线圈一侧设有通过限位块固定的衔铁,所述衔铁在限位块内可沿电机蜗轮的轴向上下滑动,所述衔铁和线圈之间设有固接在输出轴上的刹车片,所述衔铁通过弹簧片与电机蜗轮连接使线圈不通电状态下衔铁与刹车片之间有间隙。该专利未提及所能提供的驱动力大小。

发明内容

为克服现有技术离合器不能满足大离合间隙、轻型大扭矩要求的不足，本发明提出了一种飞机用一体式电机离合器。

本发明包括驱动齿轮、作动筒、转子螺母、丝杠、微动开关和轴承座。其中，所述驱动齿轮的中部通过轴承安装在丝杠内，并使该驱动齿轮的齿轮端的内端面与所述作动筒一端的外端面贴合。转子螺母安装在该丝杠的外圆周表面上。在该转子螺母的外圆周表面均布有九个磁钢片；线圈绕组套装在该磁钢片上，定子套装在该线圈绕组的外圆周表面。所述作动筒套装在该丝杠的最大外圆周表面上。两个轴承套装在所述转子螺母的外圆周表面，并分别位于所述线圈绕组的两端。在该驱动齿轮的轴杆上套装有端盖，并使该端盖的内表面与所述作动筒的端面、转子螺母的端面和丝杠的端面贴合。在所述驱动齿轮的轴杆靠近该驱动齿轮的齿轮端上套装有轴承。在所述作动筒靠近所述驱动齿轮的齿轮端外圆周表面上安装有两个微动开关。

所述轴承的轴承座套装在该驱动齿轮的轴杆上，并使该轴承座的连接板与所述丝杠另一端的外端面贴合。

所述作动筒的内径与所述丝杠的定位盘的外径相同。所述作动筒一端的外圆周表面有径向凸出的法兰，用于连接外部设备。在该作动筒靠近所述挡板的外圆周表面沿轴向排布有两个条形开孔，用于安放微动开关。当所述微动开关安放后，在该作动筒壳体的外圆周表面固定有护盖。

所述磁钢片内弧面的半径与所述转子螺母的外半径相同。该磁钢片有9个，沿圆周360°方向均布。各所述磁钢片的弧度为35°，轴向长度与定子相同为20mm，厚度按输出功率计算为3mm。

所述转子螺母的内圆周表面为与丝杠配合的螺纹面。该转子螺母的外径与所述轴承的内径相同。在该转子螺母中部的外圆周表面有两处沿轴向分布的径向凸台，各所述凸台之间形成了磁钢片的安装槽。各所述凸台的径向高度与该磁钢片的厚度相同。

所述驱动齿轮为整体结构，包括轴杆和齿轮。该轴杆的外径小于所述丝杠的最小内径。该轴杆一端有齿轮。在所述轴杆靠近齿轮端的外圆周表面有用于安装轴承座的阶梯面。齿轮轴杆的横截面为异形结构，所述齿轮轴杆的横截面由三段半径为R的弧线和三段半径为r的弧线组成，并使三段半径为R的弧线与上述三段半径为r的弧线间隔连接，形成近似等边三角形的齿轮轴杆横截面的外轮廓。各所述弧线之间光滑过渡。

所述丝杠的外圆周表面有与所述转子螺母配合的螺纹面。该丝杠的一端为敞口，另一端端口处有端板，在该端板的中心有贯通的所述驱动齿轮轴杆的过孔。在该丝杠有端板一端端头外圆周表面有径向凸出的定位盘；该定位盘的外径与所述作动筒的内径相同。在所述定位盘上分布有所述轴承座的安装孔。在该定位盘的外端面有轴向凸出的环形凸台，形成了该轴承座的定位止口。

与现有技术相比较，本发明具有以下特点：

1、工作环境温度范围为-55℃～120℃，工作环境温度范围大，能够满足军用飞机和民航飞机多种使用环境要求。

2、该一体式电机离合器采用28VDC的电源，与飞机配置电源一致，且一般通用电机即可满足要求，具有良好的适配性和通用性。

3、在同样提供不小于7500N.m的驱动力矩下，本发明的重量仅为25Kg，大约是现有离合器重量的10％～20％。飞机设计师们为减轻每1克而奋斗，飞机的轻量化趋势已非常明显。使用本发明减轻了飞机的结构重量，同时节省燃油30％，并使飞机的滑行噪音从约110分贝降至约100分贝，从而达到飞机低油耗、低噪音、低污染设计目标，实现绿色航空的目的。

4、本发明的有效行程高达42mm，当处于工作状态时，驱动齿轮与被驱动设备啮合，实现力矩的传递；当处于非工作状态时，驱动齿轮与被驱动设备脱离；从而保护驱动齿轮免受来自被驱动设备的机械冲击损伤。

5、本发明的啮合/脱开时间不大于3秒，能够实现快速啮合与脱离；且驱动齿轮通过齿轮传动，传动间隙小，能够实现高精密的传动。

6、本发明采用直流电机驱动，将电机旋转运动转换为丝杠及驱动齿轮的直线运动，当离合间隙满足要求时，微动开关能够适时检测，将驱动齿轮固定在当前位置，实现精准到位控制。

7、本发明具备到位自锁功能，其摩擦角为0.77°，远小于钢类摩擦角8.5°，按照机械自锁原理完全具备自锁条件。其优势是具备到位掉电实现自锁功能，在无需外力的情况下即能够完成动力的可靠传递，保持扭矩传递效率最大化；所述的外力是指现有技术中通用的在工作期间保持通电、液体保压或附加弹簧方式。

8、本发明中，转子螺母和丝杠采用梯形螺纹啮合实现一体化设计，减少了连接件，节省安装空间。采用电机直接驱动的传动形式，无需齿轮传动组件，使得结构紧凑，节省了安装空间。同时选用轴向尺寸小的轴承，达到了节省安装空间的目的。

9、相比于传统离合器而言，本发明的离合间隙不受限制，调整轴承座与作动筒之间的间隙，即能够改变离合间隙。

10、离合方式机动灵活，应用于干式环境，无需浸油，安全性及防火性好。

附图说明

图1是飞机用一体式电机离合器结构示意图。

图2是作动筒结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是是图2的局部视图。

图5是磁钢片结构示意图。

图6是转子螺母结构示意图。

图7是图6的侧视图。

图8是轴承座的结构示意图。

图9是图8的侧视图。

图10是轴承座结构的示意图。

图11是图10的侧视图。

图12是丝杠的结构示意图。

图13是图12的侧视图。

图14护盖的结构示意图。

图15是图14的侧视图。

图16是图14的俯视图。

图中：1.作动筒；2.定子；3.线圈绕组；4.磁钢片；5.转子螺母；6.轴承座；7.驱动齿轮；8.丝杠；9.轴承；10.微动开关；11.护盖。

具体实施方式

本实施例是一种飞机用一体式电机离合器，包括驱动齿轮7、作动筒1、丝杠8、微动开关10和轴承座6。其中，所述驱动齿轮7的中部通过轴承安装在丝杠8内，并使该驱动齿轮的齿轮端的内端面与所述作动筒1一端的外端面贴合。转子螺母5通过螺纹安装在该丝杠的外圆周表面上。在该转子螺母的外圆周表面安装有磁钢片4，圆周方向九个磁钢片均匀分布，通过低温合金钎焊在转子螺母5上；线圈绕组3套装在该磁钢片上，所述定子2套装在该线圈绕组的外圆周表面。所述作动筒1套装在该丝杠的最大外圆周表面上。两个轴承9套装在所述转子螺母5的外圆周表面，并分别位于所述线圈绕组的两端。在该驱动齿轮7的轴杆上套装有端盖，并使该端盖的内表面与所述作动筒1的端面、转子螺母5的端面和丝杠8的端面贴合。在所述驱动齿轮的轴杆靠近该驱动齿轮的齿轮端上套装有轴承，该轴承的轴承座套装在该驱动齿轮的轴杆上，并使该轴承座的连接板与所述丝杠另一端的外端面贴合。在所述作动筒1靠近所述驱动齿轮的齿轮端外圆周表面上安装有两个微动开关10；在各微动开关上安装有护盖11。

所述作动筒1为壳体状。该作动筒的内径与所述丝杠8的定位盘的外径相同。所述作动筒一端的外圆周表面有径向凸出的法兰，用于与外部设备连接。在该作动筒靠近所述挡板的外圆周表面沿轴向排布有两个条形开孔，用于安放微动开关10。当所述微动开关安放后，在该作动筒壳体的外圆周表面固定有护盖11。

所述磁钢片4为弧形片，该磁钢片内弧面的半径与所述转子螺母5的外半径相同。本实施例中，该磁钢片有9个，沿圆周360°方向均布。各所述磁钢片的弧度为35°，轴向长度与定子相同为20mm，厚度按输出功率计算为3mm。

所述转子螺母5为套筒状。该转子螺母的内圆周表面为与所述丝杠8配合的螺纹面。该转子螺母的外径与所述轴承9的内径相同。在该转子螺母中部的外圆周表面有两处沿轴向分布的径向凸台，各所述凸台之间形成了磁钢片4的安装槽。各所述凸台的径向高度与该磁钢片的厚度相同。

所述轴承座6为圆形壳体，其内径与轴承的外径相同。在该轴承座内端端头的外圆周表面有径向凸出的连接板，该连接板的外径与所述丝杠8端板的外径相同。

所述驱动齿轮7为整体结构，包括轴杆和齿轮。该轴杆的外径小于所述丝杠8的最小内径。该轴杆一端有齿轮。在所述轴杆靠近齿轮端的外圆周表面有用于安装轴承座6的阶梯面。齿轮轴杆的横截面为异形结构，所述齿轮轴杆的横截面由三段半径为R的弧线和三段半径为r的弧线组成，并使三段半径为R的弧线与上述三段半径为r的弧线间隔连接，形成近似等边三角形的齿轮轴杆横截面的外轮廓。各所述弧线之间光滑过渡。本实施例中，所述R＝38.75mm，r＝13.5mm。

所述丝杠8为套筒状，其外圆周表面有与所述转子螺母配合的螺纹面。该丝杠的一端为敞口，另一端端口处有端板，在该端板的中心有贯通的所述驱动齿轮7轴杆的过孔。在该丝杠有端板一端端头外圆周表面有径向凸出的定位盘；该定位盘的外径与所述作动筒1的内径相同。在所述定位盘上分布有所述轴承座6的安装孔。在该定位盘的外端面有轴向凸出的环形凸台，形成了该轴承座的定位止口。

所述护盖11为槽状，用金属板加工而成。其槽口处外表面有用于固定的耳片。所述槽的宽度略大于所述作动筒1上条形开孔的长度，槽的高度大于安装后的微动开关10的高度。

现有离合器不具备超大间隙，本发明提出的飞机用一体式电机离合器，通过在现有离合器基础上，在离合器设计转子螺母、丝杠结构，将电机旋转运动转换为直线运动从而实现离合器超大行程的功能，本发明提出的飞机用一体式电机离合器离合间隙达到42mm。

电机通电，转子螺母带动丝杠运动，与丝杠固定的驱动齿轮同步运动，由微动开关控制驱动齿轮和动力负载可靠接合，到位后丝杠完成自锁，保证发动机与动力工作期间接合的安全性，发动机通过驱动齿轮输出扭矩，实现动力的传递功能。

通过改变电机旋转方向及微动开关接触距离，从而满足发动机与动力的接合、分离、不同离合间隙要求。