專利名稱：具有相對于被動控制桿的手動激活復位件的主動控制桿的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及用于飛機的控制桿，更具體地，用于飛機的線傳飛控控制桿。
背景技術：
隨著對民用和軍用飛機的性能要求的提高，傳統的使用機械連接的控制技術不能緩解飛行員的更高的腦力和體力的控制行為。這樣，現今的高性能飛機以及一些運輸機使用“線傳飛控”的側桿和中心桿，它們也被稱為“控制桿”。這些線傳飛控的控制桿模擬有關飛機操縱面的觸覺反饋給控制桿。在“被動的”控制桿中，根據控制桿的桿相對于機械基準所施加的偏離，飛行員會感到彈簧力或阻尼力。桿的偏離是從飛行員到飛行控制電腦(FCC)的有關預定的俯仰和/ 或滾轉的控制輸入。觸覺力由作用在桿上的彈簧阻尼箱實現。在這種被動的控制桿中，飛行員的控制器的力(即，觸覺)通常是固定的。與傳統的控制器相反，這種被動控制概念的弊端在于飛行員失去了與飛機的操縱面的聯系，在駕駛艙中也失去了與第二飛行員的聯系。這樣，飛行員失去了觸覺信息，只能使用視覺線索來告知自己實際的飛行狀態和可用的平穩控制動力以及另外一個飛行員做什么。其他不足之處涉及這樣的事實反饋表現(反饋資料，feedback profile)不能被調整以彌補飛機在飛行狀態中或操縱面的其他的變化，例如因海拔高度、天氣、或機械故障產生的變化。在“直接驅動的主動”控制桿中，飛行員通過單獨使用精密的伺服系統而感受到模擬的控制力。在直接驅動的主動控制器中，馬達、驅動器、高帶寬閉環力和阻尼控制算法被用來直接給桿提供觸覺反饋，以便模擬飛機的操縱面的觸覺反饋。通過使用該高帶寬系統， 由于增加了多個傳感器，以及控制系統的復雜性，該系統既昂貴又笨重。此外，考慮到了，在這些直接驅動的主動系統中，如果馬達故障或被鎖定，那么桿被鎖定，從而阻止飛行員控制飛機。為了糾正這個問題，必須把不必要的冗余建立這個系統中，以避免機械和/或電子故障。希望提供一種用于控制桿的可調整的觸覺反饋系統，其具有主動系統的優點，但也能在控制桿的主動部分發生故障的情況下，轉換到被動系統。
發明內容
在一個方面，本發明提供控制桿，該控制桿具有改進的性能，以便手動地將控制桿從主動控制桿轉化成被動控制桿，在控制桿的主動桿故障的情況下，被動控制桿提供觸覺反饋。在更具體的實施例中，控制桿能從主動間接控制桿復位成完全被動控制桿。在一個實施例中，提供用于飛機的控制桿，其包括被動反饋裝置、桿和基準鎖定機構。被動反饋裝置相對于機械基準可移動，以便調整提供給桿的反饋表現。桿能相對于機械基準和基準鎖定機構移動。基準鎖定機構具有鎖定狀態，在鎖定狀態中，被動反饋裝置被保持在相對于機械基準的固定位置中。這是控制桿處于完全比洞狀態中。基準鎖定機構還具有正常狀態，在正常狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動。在一個實施例中，控制桿還包括致動器，當基準鎖定機構處于正常狀態，以便相對于機械基準移動被動反饋裝置時，致動器可操作地連接至被動反饋裝置。另外，基準鎖定機構不是在正常操作期間配置成相對于機械基準移動被動反饋裝置的致動器。在另外的實施例中，當基準鎖定機構處于鎖定狀態，以便致動器不阻止被動反饋裝置相對于機械基準移動時，致動器可操作地與被動反饋裝置分離。在另外的實施例中，基準鎖定機構還包括中間轉換狀態，在中間轉換狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動，并且致動器可操作地與被動反饋裝置分離，使得被動反饋裝置能相對于機械基準獨立于致動器移動。這使得被動反饋裝置在致動器機械故障的情況下相對于機械基準移動并且致動器被鎖定。因此，如果發生這種故障，基準鎖定機構能被移動到鎖定狀態。在一個實施例中，基準鎖定機構和被動反饋裝置包括在它們之間的掛鉤裝置，在正常狀態和中間狀態中掛鉤裝置被分離，以便基準鎖定機構不阻止被動反饋裝置的移動， 在鎖定狀態中，掛鉤機構被連接，以便基準鎖定機構固定反饋裝置相對于機械基準的位置。在一個實施例中，掛鉤裝置包括鎖定件和包括接收腔的配合的接收件。在正常狀態和中間狀態中，鎖定件保持為在接收腔之外。在將被動反饋裝置相對于機械基準的位置固定的鎖定狀態中，鎖定件插入接收腔。在一個實施例中，控制桿還包括作用在鎖定件上的偏壓機構。偏壓件向接收件偏壓鎖定件；阻塞機構防止偏壓機構在正常狀態中將鎖定件偏壓入接收腔。操作阻塞件以允許在鎖定狀態中偏壓件將鎖定件偏壓入接收腔。在一個實施例中，接收件包括圍繞接收腔的鄰接表面。在中間狀態中，鎖定件偏壓抵鄰接表面。當基準鎖定機構從中間狀態轉換到鎖定狀態時，鎖定件沿鄰接表面滑動。在一個實施例中，桿通過被動反饋裝置被間接連接至致動器，以便在正常狀態和鎖定狀態中桿通過被動反饋裝置被允許相對于致動器和/或機械基準移動。在一個實施例中，被動反饋裝置包括提供凸輪表面的凸輪和作用在凸輪上的阻力裝置。桿包括與凸輪表面相互作用的凸輪從動件。凸輪從動件沿凸輪表面的移動通過阻力裝置改變施加至桿的偏壓力。在一個實施例中，被動反饋裝置還包括能相對于機械基準移動的萬向節裝置。桿和萬向節裝置圍繞共同的軸線轉動。凸輪件被萬向節裝置承載并且相對于其能移動。當桿沿凸輪表面移動時阻力裝置作用在萬向節和凸輪件之間。在一個實施例中，當基準鎖定機構處于鎖定狀態時，被動反饋組件被固定在基準中間位置處。但是，桿能保持相對于機械基準和被動反饋機構的反饋中間位置移動。在一個實施例中，當基準鎖定機構處于中間狀態中時，被動反饋組件從基準中間位置移動。本發明的實施例提供通常手動地將控制桿從主動控制桿轉變到被動控制桿(通常被動控制桿只給控制桿的桿提供被動反饋)的方法。該方法包括將控制桿的基準鎖定機構在正常狀態和鎖定狀態之間轉換，在正常狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動，在鎖定狀態中，被動反饋裝置被保持在相對于機械基準的固定位置中。桿被允許通過被動反饋裝置在正常狀態和鎖定狀態中相對于機械基準和被動反饋裝置移動。在具體的方法中，該方法還包括如下步驟，S卩，將分離致動器從被動反饋裝置分離，以便被動反饋裝置能相對機械基準獨立于致動器被轉換；當基準鎖定機構處于正常狀態時，致動器可操作地連接至被動反饋裝置，以便相對于機械基準將移動被動反饋裝置。在一個實施例中，該方法還包括如下的步驟，接合由反饋裝置和基準鎖定機構提供的掛鉤裝置，以便將基準鎖定機構轉換進入鎖定狀態。在一個實施例中，掛鉤裝置包括第一掛構件和第二掛構件。在正常狀態和鎖定狀態之間轉換基準鎖定機構的步驟包括中間狀態，其中，致動器從致動器分離，并且被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動。在另一實施例中，第一掛構件和第二掛構件在中間狀態中彼此鄰接。所述方法還包括如下的步驟，以鄰接接觸的方式將第一掛構件和第二掛構件相對于彼此滑動，直到掛鉤裝置被接合并且基準鎖定機構處于鎖定狀態。在一個實施例中，接合掛鉤裝置的步驟包括將鎖定件插入接收件的接受腔。當鎖定件插入接收腔時，鎖定件防止被動反饋裝置相對于機械基準移動。在一個實施例中，該方法還包括如下的步驟，利用偏壓件將鎖定件向接收腔偏壓； 并且，當處于正常狀態時，利用阻塞件阻塞鎖定件向接收腔的運動；并且，當處于鎖定狀態時，通過轉換阻塞件到新的狀態對鎖定件向接收腔的運動解除阻塞。當結合附圖根據如下的詳細說明，本發明的其他方面、目的和有點將變得更清楚。
并入并形成說明書的一部分的附圖示出了本發明的幾個方面，并與說明書一起以便解釋本發明的原理。在圖中圖1是根據本發明的實施例的包括一對控制桿的控制系統的示意圖，其中，控制桿處于正常狀態，在這種正常狀態中，被動反饋和主動反饋被提供給控制桿的桿。圖2是圖1的控制系統的示意圖，其中控制桿之一處于鎖定狀態，使得控制桿之一給控制桿的桿只提供被動反饋。雖然本發明將會結合特定優選的實施例進行說明，但不是把它局限于這些實施例。相反，目的是為了覆蓋所有由附加的權利要求限定的、包含在本發明的精神和范圍內的所有的替代、改變和等效物。
具體實施例方式圖1是用于控制飛機的俯仰、滾轉或俯仰和滾轉的飛機控制系統100的簡化的示意圖。飛機控制系統100通常包括第一和第二控制桿102，104(統稱為“控制桿102，104”)。 飛行員(例如飛行員和副駕駛)使用控制桿102，104來控制不同的飛機操作，例如俯仰、 滾轉和/或俯仰和滾轉。控制桿102，104被視為線傳飛控控制桿，因為操縱控制桿以調整飛機的俯仰和/ 或滾轉狀態，并不是直接通過機械設備傳遞到飛機的操縱面上的。相反，控制桿從中間位置的偏離被感知后，轉化為電子信號。這些信號接著被傳遞給致動器，致動器用這些電子信號，在飛機的操縱面中進行按比例的變化。
因為控制桿102，104不是機械地連接至操縱面，所以控制系統100結合有應用到控制桿102，104的觸覺反饋，以便模擬如果控制桿102，104實際上是機械地連接至操縱面時，飛行員可能會有的感覺。例如，如果飛行員需要大幅度地俯仰或滾轉，觸覺反饋會增加飛行員必須施加給控制桿的力，以便執行在操縱面中的改變。這樣，通過飛行員向相應的控制桿施加大的力，將實現在飛機的現有控制中的很大程度的偏離。控制桿102，104基本包括第一和第二桿108，110 (即飛行員和副駕駛的桿)，飛行員通過它們輸入有關期望的俯仰和/或滾轉的控制信號。第一和第二桿108，110與第一和第二反饋組件112，114相互作用，以提供觸覺反饋。桿102，104連接至用來控制反饋組件 112. 114的動態調整的電子控制裝置106。每個反饋組件112，114向其相應的桿108，110提供觸覺反饋。在一些實施例中， 此觸覺反饋有兩個分量，被動分量和主動分量。通常，被動分量，即觸覺反饋的第一部分，涉及飛行狀態，即由桿從中間位置偏移的量而產生的飛行員所需要的俯仰或滾轉的量。在一個實施例中，主動分量，即觸覺反饋的第二部分，涉及兩個不同控制桿102，104之間的矛盾。更具體地說，當兩個桿108，110相對于機械基準(mechanical ground)不處于相同的位置時，即，飛行員正向飛機提出沖突的控制命令時，反饋組件112，114提供觸覺反饋。但，其他系統能根據其他的輸入，例如，飛機特性的改變，如海拔、操縱面的結冰情況、控制操縱面的致動器的功能的故障或降低等，提供主動觸覺反饋。本實施例的控制桿102，104基本上是相同的。桿108基本包括第一手柄部116，桿 110包括第二手柄部118。飛行員手動地操作手柄部116，118，以控制向要的俯仰和/或滾轉的量。手柄部116可操作地連接至第一連接棒120，手柄部118可操作地連接至第二連接棒122。連接棒120，122分別可操作地連接至或包括第一和第二凸輪從動件124，126中的一個(在本實施例中為滾軸)。凸輪從動件124，126與相應的反饋組件112，114相互作用，以便向桿108，110提供不同的觸覺反饋表現。相對于相應的第一和第二基準中間位置132，134，桿108，110繞相應的第一或第二共同的樞轉點128，130中之一樞轉。桿108，110相對于相應的基準中間位置132，134的角位移是與飛行員要求的俯仰或滾轉的量成比例的，即，與飛機相應的操縱面的位置的變化量成比例。通常，反饋組件112，114通過向桿108，110從基準(ground)中間位置132，134的移動提供主力，向飛行員提供觸覺反饋。在一個實施例中，反饋組件112，114是間接驅動的主動反饋組件。這允許系統提供主動反饋和被動反饋。反饋組件112，114使用被動的反饋作為觸覺反饋的第一形式，如上所述，觸覺反饋的第一形式通常涉及桿108，110的控制狀態。這涉及要求的俯仰和/或滾轉的量，并模擬與飛機的操縱面的連接。此被動反饋由阻力裝置136，138 (即，彈簧阻尼箱)，通過使用一個或多個彈簧和/或阻尼器或其他偏壓裝置提供，阻力裝置136，138抵抗桿108，110從反饋中間位置的旋轉運動。在典型的實施例中，阻力裝置的阻力表現(阻力資料，resistance profile)增加了桿108，110從反饋中間位置的角位移或偏離的更大的量，反饋中間位置在圖示的實施例中為中間位置132，134。阻力向飛行員提供了反饋，使得當飛行員要求一定量的俯仰或滾轉時，他的肌肉記憶會用一定量的推力或拉力，來克服阻力裝置136，138的彈簧和阻尼器的力。因此，飛行員會“學會”需要用多大的力來控制飛機，即，使用多大的力來調整桿108， 110相對于基準中間132，134的位置，來實現俯仰和/或滾轉的量。在附圖的實施例中，反饋組件112，114包括成形的(profiled)第一或第二凸輪 144，146，第一或第二凸輪分別具有與凸輪從動件124,1 相互作用的第一和第二 V形凸輪表面148，150。當凸輪從動件124，126從凸輪表面148，150的中心，即，“V”的底部，離開 (transition away)，阻力裝置136，138增加作用于相應桿108，110的角向力，以便向飛行員提供觸覺反饋。凸輪表面148，150的中點也可以被稱作“反饋中間位置”或“萬向節中間位置”，因為在這個位置，反饋組件112，114沒有施加任何旋轉力給桿108，110。在一個實施例中，在反饋中間位置中，凸輪從動件124，126將接觸相應的V形凸輪表面148，150的兩側，使得反饋組件112，114沒有施加旋轉力給桿108，110。圖1中，反饋中間位置圖示為與基準中間位置132，134對齊。第一和第二凸輪144，146與第一和第二阻力裝置136，138可被稱為被動定心機構，因為由此產生的力總是試圖向凸輪144，146的中心驅動桿108，110，凸輪144，146的中心對應于反饋中間位置。在一些實施例中，飛機控制系統100也被構造成當兩個不同桿108，110之間的控制輸入不一致時，向飛行員提供主動觸覺反饋。當一個飛行員相對于另一個飛行員試著要求不同程度的俯仰和/或滾轉時，就產生了不一致。這能利用前述的第二種形式的觸覺反饋，即，主動觸覺反饋來表示。在一個實施例中，當一個飛行員的動作引起兩個桿108，110之間位置不一致時， 反饋組件112，114被構造成試圖將第一和第二桿108，110維持在相對于機械基準159相同的位置。為了向一個桿108，110提供有關另一個桿110，108的操作的主動觸覺反饋，反饋組件112，114包括由第一和第二致動器156，158中的相應的一個驅動的、可移動的第一和第二萬向節152，154中的一個，以便調整第一和第二凸輪144，146相對于機械基準159的位置。凸輪144，146相對于機械基準159的位置的調整會主動地調整相對于機械基準159 的力反饋表現。因此，當桿108，110相對于機械基準移動時，相應的反饋組件108，110能將不同的力施加至相應的桿108，110。在所示的實施例中，致動器156，158被示意為線性致動器，其被樞轉地連接至機械基準159，并且樞轉地連接至萬向節152，154。但是，其它致動器可被用作，例如(定位在， 比如，樞轉點128，130處的)旋轉式致動器，或用作具有齒輪的馬達，齒輪用作萬向節152， 154的相應的齒輪傳動。其它種類的驅動機構可用于調整萬向節152，154相對于機械基準 159的位置。此外，因為被動反饋部分，S卩，阻力裝置136，138，相應的萬向節152，154，凸輪 144，146，被設置在致動器156，158和桿108，110之間，這提供的是間接驅動，因為致動器 156，158不是直接連接至桿108，110。因此，桿108，110至少在一定程度上可以獨立于致動器156，158移動。因此，至少在桿108，110和其相應的反饋組件112，114之間有受限制的自由度或偏壓程度的自由度(a limited or biased degree of freedom)。這樣，如果致動器156，158被鎖定或被控制成固定狀態，桿108，110仍然可以相對于機械基準159運動，使飛行員在飛機處于控制狀態中時，仍然能夠進行調整。萬向節152，154旋轉地安裝在機械基準159上，以便分別繞第一和第二共同的樞轉點128，130轉動。這樣，指定的控制桿102，104的桿108，110和萬向節152，154被允許繞著由各自的共同的樞轉點128，130提供的相應的共同的軸轉動。在圖示的實施例中，萬向節152，巧4包含萬向節架160，162。萬向節架160，162可移動地承載第一和第二凸輪144，146。在圖示的實施例中，第一和第二凸輪144，146包括凸輪連接臂164，166，凸輪連接臂樞轉地連接于第一和第二萬向節架臂168，170。第一和第二凸輪144，146和萬向節架160，162通過在它們之間的樞轉連接部172，174相對于彼此旋轉，以便由于在阻力裝置136，138內調整偏壓機構的壓縮或擴張，來調整實施于第一和第二桿108，110的力的量。然而，還可以提供允許凸輪144，146相對于萬向節框架160，162移動的其他裝置。 例如，凸輪144，146可以自由地浮動并只連接到阻力裝置136，138的端部。替代地，凸輪 144，146可以沿著萬向節框架160，162線性地滑動。阻力裝置136，138提供的阻尼器174，176增加了系統的阻尼。在圖示的實施例中， 阻力裝置136，138，特別是其中的阻尼器，設置在桿108，110和萬向節152，IM之間。當其它的實施例將阻力裝置136，138，特別是阻尼器174，176，設置在機械基準159和桿108，110 之間，而本實施例并沒有這么做，因為將阻尼器174，176的作用從致動器156，158中隔離出來，會增加其優勢。因此，在本實施例中，當致動器156，158調整萬向節152，154相對于機械基準159的位置時，阻力裝置136，138，特別是阻尼器174，176由此沒有妨礙致動器156， 158操作。通過將阻力裝置設置在桿108，110和萬向節152，154之間，致動器156，158通過反饋組件112，114的被動反饋部分來驅動桿108，110，但是，沒有飛行員的輸入，阻力裝置 136，138和特別是阻尼器174，176不會抵抗致動器156，158的運動。阻尼器174，176可為可旋轉式流體阻尼模塊。替代地，它也可以為線型的流體阻尼器。也可以結合其他阻尼器，例如電子阻尼器。更具體地，關于控制凸輪144，146相對于機械基準的位置的描述，記載在轉讓給本申請(instant application)的受讓人的同時待決的申請文件中，其代理人案卷號為 RBVD 507843，名稱為《用于線傳飛控的控制桿的交叉耦合操作的位置控制系統》(Cross Coupled Operation of Fly-By-Wire Control Columns)，申請號 12/844，867，申請日期 2010年7月觀日，其中的教導和披露的內容在此作為參考被并入。在一個實施例中，通過主動調整萬向節152，154的位置，以及相應的凸輪144，146 繞共同的樞轉點128，130的位置，相對于中間位置132，134和機械基準159、施加于相應桿 108，110的阻力或反饋表現被主動地改變，以便向飛行員提供已修改的觸覺反饋。主動可調整性能可用來指示出兩根桿108，110之間接受到的不一致的指令。當一個飛行員通過向已移動的桿提供矯正力(該矯正力補償了飛行員試圖偏離另一個桿而施加的增加的力)來輸入控制差異時，力的表現的可調整性也可用于試圖將兩個桿108，110 維持在共同的位置。此外，阻力或反饋表現的主動可調整性也可以用來模擬飛機的其它變化，比如操縱面的變化，控制操縱面的致動器的變化或故障，操縱面的結冰情況，海拔高度的變化等。
圖1和2所示的實施例示出另外的特征。所示的控制桿102、104配置成能從提供主動反饋和被動反饋轉變成指提供被動反饋。如上所述的提供主動反饋，萬向節152，巧4 相對于機械基準159移動，以便調整由凸輪144，146提供的反饋表現。在只提供被動反饋的完全被動配置中，基準鎖定機構180，182鎖定萬向節的位置，從而相對于機械基準159鎖定反饋組件112，114。在對萬向節152，154的位置控制失敗的情況下，允許被動抵抗施加至桿108，110。 通常，這些系統配置成在故障之間的平均時間基于對電子元件首先故障的確定。在這種情況下，如果電子元件，例如控制系統106首先發生故障，就沒有能量被提供給致動器156， 158，從而萬向節153，IM不相對于基準固定。替代地，當致動器給萬向節152，154的運動提供基本為零的阻力時，桿108，110的移動基本不受阻止。萬向節152，巧4不接地(grounded) 的情況下，桿108，110的移動不被阻力裝置136，138抵抗，但會簡單地導致萬向節152，154 隨著桿運動。這樣，飛行員很難控制俯仰和/或滾轉，因為他們沒有“學會”的抵抗或觸感， 抵抗或觸感反作用于桿108，110相對于機械基準159的位置調整。替代地，如果致動器發生機械故障，致動器將萬向節152，154的位置鎖定在不期望的位置中。如果致動器156，158停止工作，基準鎖定機構180，182能配置成可操作地將致動器156，158與萬向節152，154分離，使得連接至故障的致動器156，158的萬向節152， 154能轉換到預定的位置，通常，反饋中間位置與基準中間位置132，134對齊，并且接著，萬向節152，154能被鎖定在該位置。在正常狀態中，基準鎖定機構180，182脫離接合，使得萬向節152，IM相對于機械基準自由地運動，例如由致動器156，158操作的情況下。但是，當發生故障時，基準鎖定機構180，182 —起或單獨地被轉換到鎖定狀態，在鎖定狀態中，基準鎖定機構180，182鎖定萬向節152，154相對于機械基準的位置(參見圖2中的控制桿102)。在所示的實施例中，基準鎖定機構180，182和萬向節152，154包括掛鉤機構184， 186，掛鉤機構可操作地連接和分離以便在鎖定狀態(參見圖2中的控制桿102)和正常狀態(參見圖1)之間轉換。掛鉤機構184，186包括第一和第二掛構件，第一和第二掛構件采取如圖所示的鎖定件188，190和接收件192，194的形式，接收件包括接收腔196，198。在鎖定狀態中，相應的鎖定件188，190接合相應的接收腔196，198，無論哪個桿102，104發生故障。當鎖定件 188，190結合接收件192，194時，萬向節152，154接地并且被阻止相對于基準159移動，無論致動器156，158是什么操作狀態。是在故障的情況下，當萬向節152，154從基準中間位置132，134偏離或以其他方式使得鎖定件188，190不與接收腔196，198對齊時，在故障的情況下，基準鎖定機構180，182配置成致動器156，158能與萬向節152，154分離。這使得飛行員通過使用控制桿108，110手動地定位萬向節，以便將鎖定件188，190與接收腔196， 198對齊，即使致動器156，158機械地停頓。對于控制桿102，圖2中的斷開部199表示分離。當斷開部示出為完全致動器156 與萬向節152彎曲斷開時，能夠操作其他機構。例如，機械基準159和致動器156之間的連接可以被去除，使得致動器156自身能相對于機械基準移動。但是，這將被視為致動器與萬向節分離，因為這通過使萬向節以機械基準為基準分離了馬達具有的基準作用。替代地，使萬向節152從致動器156的分離能導致致動器的驅動軸與致動器156分離。這樣，通過致動器156，去除萬向節和機械基準之間的鏈接的任何方式都被視為，使致動器156與萬向節 152分離。一旦致動器156從萬向節152分離，飛行員能通過移動桿108將萬向節操作至基準中間位置。發生這種情況是因為凸輪從動件124與凸輪144的凸輪表面148相互作用。 當飛行員偏移桿108時，負載被施加至凸輪144，使得萬向節152也發生轉換。一旦接收腔 196和鎖定件188對齊，二者將在預定位置接合鎖定萬向節152，并且在只能獲得由可阻力裝置136和凸輪144提供的被動反饋。在一些實施例中，基準鎖定機構180，182可具有中間狀態(萬向節152，154相對于機械基準159自由地移動并且從致動器156，158分離)。在這種中間狀態，萬向節152， 154向鎖定狀態轉換。在一些實施例中，掛構件可彼此偏壓。在這種中間狀態中，在所示實施例中，鎖定構件188，190可抵靠接收件192，194并且橫跨其鄰接表面202，204滑動。這允許飛行員來回移動桿108，110直到鎖定件188，190確實地插入接收腔196，198。基準鎖定機構180，182包括偏壓件206，208,偏壓件構造成將兩個掛構件彼此偏壓，即，鎖定件188，190和接收件192，194彼此面對。在所示的實施例中，偏壓件206，208 以張緊的卷簧的形式示出。但是，也能使用張緊或壓縮的其他彈簧或偏壓件。為了在正常操作期間防止鎖定件188，190和接收件192，194之間的不期望的接合，并為了將基準鎖定機構保持在正常狀態中，鎖定件210，212干擾接收件192，194通過偏壓件206向鎖定件188，190移動。為了使控制桿102，104在主動狀態和完全被動狀態之間轉換，飛行員能手動地移動鎖定件210，212，使得接收件192，194不再被阻止在由偏壓件206，208提供的負載下向鎖定件188,190移動。如上所述，如果鎖定件188，190不與接收腔196，198對齊，那么偏壓件將把接收件 192，194偏壓成與鎖定件188，190鄰接。飛行員圍繞公共軸線1 ，130來回偏移桿108， 110，以便對齊元件。鄰接的元件相對于彼此滑動，并且當鎖定件188，190與接收腔196，198 對齊時，偏壓件206，208將導致元件接合并鎖定萬向節152，154的位置。一旦接合，桿108， 110將只受到被動反饋并且反饋表現不能被調整。當示出萬向節152，154包括銷或鉤狀的鎖定件188，190時，掛鉤裝置184，186能被轉換成萬向節152，154是接收件并包括接收腔。另外，接收件192，194，在鄰近接收腔196，198處是錐形的，以便有助于將鎖定件 188，190偏壓或引入接收腔196，198。通常，阻塞件210，212將被手動地去除，以防止對掛構件之間的接合發生干擾。通過推-推型線纜件可提供手動致動。在一個實施例中，推-推線纜的手柄能包括指示裝置， 以便向飛行員清楚地示出單獨的桿102，104已經被張緊進入完全被動狀態。這可通過使飛行員以90度轉動推-推線纜的手柄來實現，以便其具有不同的外觀。而且，該轉動能導致手柄在指示器處被觀察，該指示器表面桿102，104處于完全被動模式。通常，阻塞件210，212被手動地去除，同時阻塞件210，212也能自動地被去除。另外，接收件192，194，S卩，用于鎖定萬向節152，154的元件被圖示為樞轉地連接至機械基準159，萬向節相對于機械基準能線性地滑動。例如，基準鎖定機構的可移動機構能由線性移動的銷提供，線性移動的銷接合形成在萬向節152，154的接收腔。在更特別的實施例中，偏壓件可是圍繞銷向萬向節152，IM偏壓銷的壓縮彈簧。在這種實施方式中，阻塞件被設計成C形夾，C形夾是圍繞銷部分地延伸的基本叉形并且干擾偏壓銷的壓縮彈簧的動作。所有的參考文獻，包括出版物、專利申請和在此引用的專利，均特此合并到同樣的范圍，就好像獨立地和明確地表明每份參考文獻均已被合并，并且在此被闡明其全部內容。除非在此另有說明或與文章內容明顯矛盾，本申請的說明書正文中(特別是以下的權利要求書正文中)使用術語“一個(a)”和“一個(an)”和“這(the)”和類似的指示對象均理解為包括單數和復數。除非有另外的批注，術語“包括，(comprising)”、“有， (having)”、“含有，(including)”和“包含(containing) ”均理解為開放式術語(S卩，意思為“含有，卻不局限為”)。除非另有說明，在此列舉的范圍值僅僅意欲作為一種速記法，單獨地記錄涉及落在此范圍內的每個單獨的值，并且好像在此把它單獨地列舉一樣地將每個單獨的值合并入本說明書。除非另有說明或與文章內容明顯矛盾，在此描述的所有方法能以任意合適的順序實施。除非另有說明，對任何和所有例子或的使用示范語言(即“例如”) 的使用僅僅意欲更好地說明本發明，其沒有對本發明的范圍提出限制。不可把本發明的語言理解為將任何沒有說明過的元素暗示為對本發明的實踐不可或缺的。本申請優選實施例包括了發明者所知道的最好的用來實施本發明的模式。通過閱讀前述說明書，那些優選實施例的變化形式對本領域的專業人士是顯而易見的。發明者期望專業人士適當地使用變化形式，并且，除了在文中詳細描述的內容之外，發明者打算將本發明用于更多的實踐中。因此，由適用法批準的、附加權利要求書中所引用的、本主題的所有的修正和等價方案都包括在本申請中。而且，除非在此另有說明或與文章內容明顯矛盾， 本發明包含了以所有可能的變化形式對上述元素進行的任何的結合方式。
權利要求
1.一種用于飛機的控制桿，其包括被動反饋裝置，其能相對于機械基準移動；桿，其能相對于機械基準移動；以及基準鎖定機構，其具有鎖定狀態和正常狀態，其中，在鎖定狀態中，被動反饋裝置被保持在相對于機械基準的固定位置中，在正常狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動。
2.如權利要求1所述的控制桿，其還包括致動器，當基準鎖定機構處于正常狀態，以便相對于機械基準移動被動反饋裝置時，致動器可操作地連接至被動反饋裝置。
3.如權利要求2所述的控制桿，其中，當基準鎖定機構處于鎖定狀態，以便致動器不阻止被動反饋裝置相對于機械基準移動時，致動器可操作地與被動反饋裝置分離。
4.如權利要求2所述的控制桿，其中，基準鎖定機構還包括中間轉換狀態，在中間轉換狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動，并且致動器可操作地與被動反饋裝置分離，使得被動反饋裝置能相對于機械基準獨立于致動器移動。
5.如權利要求4所述的控制桿，其中，基準鎖定機構和被動反饋裝置包括在它們之間的掛鉤裝置，在正常狀態和中間狀態中掛鉤裝置被分離，以便基準鎖定機構不阻止被動反饋裝置的移動，在鎖定狀態中，掛鉤機構被連接，以便基準鎖定機構固定反饋裝置相對于機械基準的位置。
6.如權利要求5所述的控制桿，其中，掛鉤裝置包括鎖定件和包括接收腔的相配合的接收件，其中，在正常狀態和中間狀態中，鎖定件保持為在接收腔之外，在將被動反饋裝置相對于機械基準的位置固定的鎖定狀態中，鎖定件插入接收腔。
7.如權利要求6所述的控制桿，其還包括作用在鎖定件上的偏壓機構，以便向接收件偏壓鎖定件；并且還包括阻塞機構，以便防止偏壓機構在正常狀態中將鎖定件偏壓入接收腔并在鎖定狀態中允許偏壓件將鎖定件偏壓入接收腔。
8.如權利要求6所述的控制桿，其中，接收件包括圍繞接收腔的鄰接表面，并且，在中間狀態中，鎖定件偏壓抵靠處于中間狀態的鄰接表面；當基準鎖定機構從中間狀態轉換到鎖定狀態時，鎖定件沿鄰接表面滑動。
9.如權利要求2所述的控制桿，其中，桿通過被動反饋裝置間接連接至致動器，以便在正常狀態和鎖定狀態中桿通過被動反饋裝置被允許相對于致動器移動。
10.如權利要求9所述的控制桿，其中，被動反饋裝置包括提供凸輪表面的凸輪和作用在凸輪上的阻力裝置，桿包括與凸輪表面相互作用的凸輪從動件，凸輪從動件沿凸輪表面的移動通過阻力裝置改變施加至桿的偏壓力。
11.如權利要求10所述的控制桿，其中，被動反饋裝置還包括能相對于機械基準移動的萬向節裝置，桿和萬向節裝置圍繞共同的軸線轉動，凸輪件被萬向節裝置承載并且能相對于其移動，當桿沿凸輪表面移動時阻力裝置作用在萬向節和凸輪件之間。
12.如權利要求4所述的控制桿，其中，當基準鎖定機構處于鎖定狀態時，被動反饋組件被固定在基準中間位置處。
13.如權利要求12所述的控制桿，其中，當基準鎖定機構處于中間狀態中時，被動反饋組件從基準中間位置移動。
14.如權利要求1所述的控制桿，其中，基準鎖定機構和被動反饋裝置包括在它們之間的掛鉤裝置，在正常狀態中，掛鉤裝置被分離，以便基準鎖定機構不阻止被動反饋裝置的運動，在鎖定狀態中，掛鉤裝置被連接，以便基準鎖定機構固定反饋機構相對于機械基準的位置。
15.一種將控制桿從主動控制桿轉變成被動控制桿的方法，被動控制桿給控制桿的桿提供被動反饋，所述方法包括如下步驟將控制桿的基準鎖定機構在正常狀態和鎖定狀態之間轉換，在正常狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動，在鎖定狀態中，被動反饋裝置被保持在相對于機械基準的固定位置中，其中，桿被允許通過被動反饋裝置在正常狀態和鎖定狀態中相對于機械基準和被動反饋裝置移動。
16.如權利要求15所述的方法，其還包括如下步驟，從被動反饋裝置分離致動器，以便被動反饋裝置能相對機械基準獨立于致動器被轉換；當基準鎖定機構處于正常狀態時，致動器可操作地連接至被動反饋裝置，以便相對于機械基準將移動被動反饋裝置。
17.如權利要求16所述的方法，其還包括如下的步驟，接合由反饋裝置和基準鎖定機構提供的掛鉤裝置，以便將基準鎖定機構轉換入鎖定狀態。
18.如權利要求17所述的方法，其中，掛鉤裝置包括第一掛構件和第二掛構件，其中， 在正常狀態和鎖定狀態之間轉換基準鎖定機構的步驟包括中間狀態，其中，致動器從致動器分離，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動。
19.如權利要求18所述的方法，其中，第一掛構件和第二掛構件在中間狀態中彼此鄰接，所述方法還包括如下的步驟，以鄰接接觸的方式將第一掛構件和第二掛構件相對于彼此滑動，直到掛鉤裝置被接合并且基準鎖定機構處于鎖定狀態。
20.如權利要求16所述的方法，其中，接合掛鉤裝置的步驟包括將鎖定件插入接收件的接受腔，其中，當鎖定件插入接收腔時，鎖定件防止被動反饋裝置相對于機械基準移動。
21.如權利要求16所述的方法，其還包括如下的步驟，利用偏壓件將鎖定件向接收腔偏壓；并且，當處于正常狀態時，利用阻塞件阻塞鎖定件向接收腔的運動；并且，當處于鎖定狀態時，通過轉換阻塞件到新的狀態對鎖定件向接收腔的運動解除阻塞。
全文摘要
提供一種用于飛機的能轉換到完全被動狀態的主動控制桿和使用其的方法。其包括被動反饋裝置、桿和基準鎖定機構。被動反饋裝置相對于機械基準可移動，以便調整提供給桿的反饋表現。桿能相對于機械基準和基準鎖定機構移動。基準鎖定機構具有鎖定狀態，在鎖定狀態中，被動反饋裝置被保持在相對于機械基準的固定位置中。這是控制桿處于完全被動狀態中。基準鎖定機構具有正常狀態，在正常狀態中，被動反饋裝置被允許相對于機械基準移動，以便主動反饋給桿。
文檔編號B64C13/04GK102343977SQ20111021949
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者D·S·斯塔赫尼亞克, T·M·拉薩克 申請人:伍德沃德Mpc股份有限公司