用于液壓致動(dòng)器系統(tǒng)的冗余流量控制的制作方法

專利名稱：用于液壓致動(dòng)器系統(tǒng)的冗余流量控制的制作方法
背景技術(shù)：
液壓致動(dòng)器可用于多種用途，并且如果用在伺服機(jī)構(gòu)的液壓流量控制閥中，能夠用來(lái)控制機(jī)器及結(jié)構(gòu)。在這種應(yīng)用中，液壓致動(dòng)器可以被稱為伺服致動(dòng)器。致動(dòng)器和伺服致動(dòng)器可以具有包括機(jī)械和航空用途在內(nèi)的多種用途。伺服致動(dòng)器可以用于旋轉(zhuǎn)和固定翼飛行器上，用來(lái)抵抗和控制在飛行器的飛行和著陸過(guò)程中作用在飛行操縱面上的巨大作用力。例如，伺服致動(dòng)器可以被用于旋轉(zhuǎn)飛行器，以便用來(lái)定位諸如旋轉(zhuǎn)斜盤等設(shè)備；也可以被用于固定翼飛行器，以便用來(lái)定位諸如前輪起落架、主起落架、減速板操縱面、翼片操縱面以及主飛行操縱面等設(shè)備。
對(duì)于某些應(yīng)用，比如上述或其他應(yīng)用，理想的是采用串聯(lián)液壓活塞，即具有兩個(gè)或更多個(gè)活塞頭的活塞。對(duì)于串聯(lián)活塞，可以使用冗余流量控制閥和液壓系統(tǒng)，從而使得液壓系統(tǒng)，例如飛行控制系統(tǒng)，能夠在液壓系統(tǒng)之一發(fā)生故障時(shí)運(yùn)行。如果采用兩個(gè)活塞頭，則可以稱該致動(dòng)器為串聯(lián)或雙串式致動(dòng)器或伺服致動(dòng)器。
在典型的冗余雙串式伺服致動(dòng)器中，需要兩個(gè)機(jī)械流量控制閥來(lái)提供必需的流量控制冗余度。該冗余度包括在液壓供應(yīng)失效或控制閥堵塞，即控制閥閥芯堵塞或卡在控制閥套筒內(nèi)的情況下，用于為致動(dòng)器提供流量控制的能力。例如，在飛行器應(yīng)用中，對(duì)于冗余雙串式伺服致動(dòng)器而言，理想的是具有能夠使飛行員在一個(gè)液壓系統(tǒng)中的液壓供應(yīng)發(fā)生故障之后利用另一個(gè)液壓系統(tǒng)機(jī)械地操縱伺服致動(dòng)器的故障運(yùn)行能力。對(duì)于冗余雙串式伺服致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，也比較理想的是具有能夠使飛行員在流量控制閥之一堵塞或卡住時(shí)機(jī)械地操縱兩個(gè)流量控制閥的能力。
已經(jīng)有多種冗余伺服致動(dòng)器用于這種安全用途，但是這些致動(dòng)器通常使用相對(duì)較高的液壓供應(yīng)系統(tǒng)壓強(qiáng)。這樣的壓強(qiáng)通常為幾千磅每平方英寸(ksi)。在一個(gè)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障之后，這樣的壓強(qiáng)會(huì)在沒(méi)有運(yùn)行的活塞/液壓缸組件的內(nèi)腔中形成巨大的偏壓力，這導(dǎo)致操縱者難于移動(dòng)故障系統(tǒng)，從而消除了具有冗余致動(dòng)器系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
基于上述原因，需要一種用于液壓致動(dòng)器的冗余流量控制，該冗余流量控制能夠提供故障運(yùn)行能力，并且在發(fā)生故障的致動(dòng)器系統(tǒng)內(nèi)隨后形成低壓強(qiáng)和低偏壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于冗余液壓致動(dòng)器系統(tǒng)的冗余流量控制閥系統(tǒng)，包括但不局限于雙液壓致動(dòng)器系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一實(shí)施例可以包括用來(lái)與串聯(lián)液壓致動(dòng)器共用的液壓流量控制系統(tǒng)。該流量控制系統(tǒng)可以包括流量控制閥組件，所述組件包括套筒、滑動(dòng)地設(shè)置在套筒內(nèi)的支路控制閥芯、以及滑動(dòng)地設(shè)置在支路控制閥芯內(nèi)的主控制閥芯。支路截流閥可以被液壓地連接到控制致動(dòng)器活塞之一的供應(yīng)管路、返回管路、控制管路、致動(dòng)器伸長(zhǎng)管路以及致動(dòng)器縮回管路上。該流量控制系統(tǒng)還可以包括節(jié)流器—止回閥組件，該組件包括定向止回閥和節(jié)流裝置。支路控制閥芯可以包括一個(gè)或多個(gè)溝槽，并且可以具有帶兩個(gè)控制邊緣的控制溝槽。
第二實(shí)施例可以包括伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括第一流量控制閥，該閥具有可滑動(dòng)地設(shè)置在第一支路閥芯內(nèi)的第一主控制閥芯和內(nèi)部可滑動(dòng)地設(shè)置有第一支路閥芯的第一固定式套筒。該系統(tǒng)可以包括第二流量控制閥，該閥具有可滑動(dòng)地設(shè)置在第二支路閥芯內(nèi)的第二主控制閥芯和內(nèi)部可滑動(dòng)地設(shè)置有第二支路閥芯的第二固定式套筒。第一支路截流閥可以被液壓地連接到第一控制閥上。第二支路截路閥可以被液壓地連接到第二控制閥上。第一節(jié)流器-止回閥組件可以被液壓地連接到第一支路截流閥。第二節(jié)流器-止回閥組件可以被液壓地連接到第二支路截流閥。串聯(lián)式液壓致動(dòng)器可以被液壓地連接到第一控制閥和第二控制閥。該第一和第二支路控制閥芯可以分別包括具有一個(gè)或多個(gè)周向溝槽的徑向外表面，該周向溝槽包括帶有第一和第二控制邊緣的控制溝槽。
第三實(shí)施例包括為液壓致動(dòng)器提供冗余流量控制的方法。響應(yīng)于液壓流量控制系統(tǒng)的故障，在相應(yīng)致動(dòng)器兩側(cè)的液壓缸內(nèi)腔壓力可以被排減到相應(yīng)的返回管路?？梢韵驘o(wú)故障液壓流量控制系統(tǒng)的相應(yīng)活塞提供流量控制。響應(yīng)于液壓供應(yīng)管路故障和/或致動(dòng)器堵塞，在相應(yīng)致動(dòng)器兩側(cè)的液壓缸內(nèi)腔壓力可以被排減到相應(yīng)的返回管路?？梢酝ㄟ^(guò)將支路截流閥從截流位置移動(dòng)到旁路位置來(lái)使液壓缸內(nèi)腔壓力排減到返回管路?？梢酝ㄟ^(guò)從無(wú)效位置移位支路控制閥芯來(lái)使液壓缸內(nèi)腔壓力排減到返回管路。控制閥芯的移位可以包括將控制管路通向相應(yīng)的返回管路。


參照下述說(shuō)明、所附權(quán)利要求以及附圖將更好地理解本發(fā)明的上述以及其他的特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。附圖包括圖1表示用于直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的主伺服控制系統(tǒng)。
圖2表示圖1系統(tǒng)中一個(gè)流量控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)壓力失效。
圖3表示圖1系統(tǒng)中的一個(gè)流量控制閥處于堵塞狀態(tài)。
圖4表示主伺服控制系統(tǒng)的代表性流量控制閥的放大視圖。
圖5表示支路截流閥的放大視圖。
圖6表示系統(tǒng)壓力失效的一個(gè)流量控制系統(tǒng)的放大視圖。
圖7表示圖6的系統(tǒng)處于流量控制閥被堵塞的狀態(tài)。
圖8表示典型的雙串式輸出活塞組件的斷續(xù)剖視圖。
圖9是為冗余液壓致動(dòng)器提供冗余流量控制的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)下述具體說(shuō)明可以理解本發(fā)明，在閱讀以下具體說(shuō)明時(shí)應(yīng)結(jié)合附圖。以下內(nèi)容僅通過(guò)實(shí)例對(duì)某些實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明，但是并不意味著是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制。
參照?qǐng)D1，圖示的伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)或主伺服控制系統(tǒng)100用于通過(guò)一對(duì)冗余的液壓流量控制系統(tǒng)120a、120b來(lái)控制雙串式液壓致動(dòng)器111。在圖中，除了標(biāo)明之外，以“a”和“b”結(jié)尾的附圖標(biāo)記分別表示第一和第二液壓流量控制系統(tǒng)的相應(yīng)元件，例如120a和120b。
每個(gè)液壓流量控制系統(tǒng)120a、120b可以包括液壓流量控制閥140a、140b，支路截流閥組件160a、160b，以及節(jié)流器—止回閥組件170a、170b。每個(gè)流量控制系統(tǒng)120a、120b可以起到控制雙串式液壓致動(dòng)器111的液壓缸105a、105b內(nèi)的活塞104a、104b的位置的作用?；钊?04a、104b可以被連接作為具有輸出桿108的輸出活塞組件的一部分。
在某些實(shí)施例中，每個(gè)液壓流量控制系統(tǒng)120a、120b可以被包括在單獨(dú)的歧管102a、102b內(nèi)，以便減輕或消除影響一個(gè)系統(tǒng)的裂縫傳向另一系統(tǒng)的可能性。第一和第二歧管102a、102b可以被剛性地連接在一起，第一和第二液壓缸105a、105b也可以被剛性地連接到一起。例如，可以通過(guò)圍繞液壓缸105a、105b的中心壓蓋區(qū)域間隔開(kāi)的高強(qiáng)度螺栓來(lái)連接液壓缸105a、105b?；蛘?，液壓流量控制系統(tǒng)120a、120b可以被包括在一個(gè)歧管內(nèi)。
繼續(xù)參照?qǐng)D1，輸出桿108可以在連接點(diǎn)3被連接到結(jié)構(gòu)1，例如直升機(jī)結(jié)構(gòu)或機(jī)架。流量控制系統(tǒng)120a、120b可以控制液壓致動(dòng)器111，以便相對(duì)于活塞104a、104b伸長(zhǎng)和縮回旋轉(zhuǎn)斜盤輸出桿和球端110，從而移動(dòng)所連接的任何元件。例如，直升機(jī)旋轉(zhuǎn)斜盤7可以通過(guò)桿和球頭110被連接到歧管102b，借助系統(tǒng)100向旋轉(zhuǎn)斜盤7提供輸出位置、速度以及載荷控制。以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)體類型的伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)。
在流量控制系統(tǒng)120a、120b內(nèi)的每個(gè)液壓流量控制閥140a、140b可包括外套筒142a、142b，支路控制閥芯144a、144b以及主控制閥芯146a、146b。每個(gè)支路控制閥芯144a、144b分別安裝在相關(guān)的套筒142a、142b內(nèi)，并且可以在套筒142a、142b內(nèi)移動(dòng)。流量控制閥140a、140b可以通過(guò)連接裝置或連桿，比如與主控制閥芯146a和146b相連的輸入軸(以虛線101a表示)相連接。結(jié)果，響應(yīng)于相同的機(jī)械輸入，主控制閥芯146a、146b可以以串聯(lián)的方式移動(dòng)。
主控制閥芯146a、146b可以在支路控制閥芯144a、144b內(nèi)沿著縱軸線移動(dòng)。套筒142a、142b，支路控制閥芯144a、144b以及主控制閥芯146a、146b可以被布置成同心的嵌套式結(jié)構(gòu)。主控制閥芯146a、146b可以與支路控制閥芯144a、144b重疊。在某些實(shí)施例中，主控制閥芯146a、146b和支路控制閥芯144a、144b以及相關(guān)的溝槽和孔可以受到流動(dòng)碾磨(flowgrinding)或“流動(dòng)研磨”。支路控制閥芯144a、144b可以類似地與套筒142a、142b重疊，并且對(duì)套筒142a、142b進(jìn)行流動(dòng)研磨。每個(gè)流量控制系統(tǒng)的外套筒142a、142b可以通過(guò)合適的流量控制閥液壓零點(diǎn)調(diào)節(jié)器/鎖定裝置112a、112b，例如一個(gè)或多個(gè)螺釘組件，而被保持在合適的位置。盡管只示出了用于流量控制閥140a的一個(gè)調(diào)節(jié)器/鎖定裝置112a，但是也可以使用第二調(diào)節(jié)器/鎖定裝置112a，類似于所示的用于流量控制閥140b的兩個(gè)調(diào)節(jié)器/鎖定裝置112b。
對(duì)中裝置150a、150b可以分別用來(lái)將支路控制閥芯144a、144b偏壓到在每個(gè)相關(guān)歧管內(nèi)的預(yù)定位置。在某些實(shí)施例中，例如圖4所示的實(shí)施例中，包括但并不局限于獨(dú)立嵌套的內(nèi)卷簧和外卷簧的彈簧組件可以用作合適的對(duì)中裝置。
支路截流閥160a、160b可以被液壓地連接到流量控制閥140a、140b。該支路截流閥160a、160b可以是梭閥并且可以具有支路閥芯162a、162b，該閥芯受到偏壓裝置164a、164b，比如偏壓彈簧的偏壓作用。對(duì)于每個(gè)流量控制系統(tǒng)120a、120b，各個(gè)支路截流閥160a、160b可以起到下述作用(i)在正常運(yùn)行過(guò)程中使液壓流體從供應(yīng)管路130a、130b不間斷地供應(yīng)到流量控制閥，以及(ii)在供應(yīng)故障或控制閥阻塞的情況下將伸長(zhǎng)和縮回管路內(nèi)的控制壓力轉(zhuǎn)向至返回管路。
根據(jù)特定液壓流量控制系統(tǒng)(例如120a)的運(yùn)行條件，支路閥芯162a、162b可以從如圖1所示的第一位置移動(dòng)到如圖2所示的第二位置。開(kāi)關(guān)165a、165b在某些實(shí)施例中可以是微開(kāi)關(guān)，并且可以在支路閥芯162a、162b處于旁路位置時(shí)起到指示的作用。
可以為每個(gè)支路截流閥組件160a、160b設(shè)置開(kāi)關(guān)165a、165b，以便指示支路閥芯，例如162a的位置。開(kāi)關(guān)165a、165b可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)線166而被連接，并且可以通過(guò)電連接器168訪問(wèn)。
節(jié)流器—止回閥組件170a、170b可以被液壓地連接到支路截流閥160a、160b。節(jié)流器—止回閥組件170a、170b可以包括定向止回閥171a、171b以及節(jié)流裝置174a、174b，其可以是例如尺寸足夠小的孔或縫隙。定向止回閥171a、171b可以使被支路閥芯162a、162b排出的液壓流體能夠進(jìn)入相關(guān)的供應(yīng)管路130a、130b。該節(jié)流裝置在限定容積流率的某些情況下可以使流體以控制壓力來(lái)移動(dòng)支路閥芯162a、162b，以下會(huì)對(duì)此作具體的介紹。
參照?qǐng)D2，圖1所示的系統(tǒng)100具有處于供應(yīng)壓力失效狀態(tài)的液壓流量控制系統(tǒng)120a。對(duì)于如圖所示的狀態(tài)，供應(yīng)入口130a處的液壓供應(yīng)壓力從正常供應(yīng)壓力降低，例如當(dāng)液壓供應(yīng)管路130a發(fā)生泄漏時(shí)。
所示的用于液壓流量控制系統(tǒng)120b的支路閥芯162b處于第一位置或“截流”位置，液壓流量控制系統(tǒng)120b和液壓流量控制系統(tǒng)120a的支路閥芯162a的正常運(yùn)行狀態(tài)如圖所示為第二位置或“旁路”位置。在截流位置中，處于供應(yīng)壓力的液壓流體作用在支路閥芯162a一端的力大于偏壓裝置164b，例如彈簧的反作用力。結(jié)果，支路閥芯162b被保持在截流位置并且阻斷在相關(guān)液壓循環(huán)管路或通道內(nèi)的某些出口，下文將參照?qǐng)D5予以詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)于截流位置，支路閥芯的溝槽與供應(yīng)管路對(duì)準(zhǔn)，使得處于完全供應(yīng)壓力下的液壓流體能夠流向控制閥140b。
在供應(yīng)壓力失效，例如圖2中液壓流量控制系統(tǒng)120a所示的情況下，偏壓裝置164a、164b向旁路位置推動(dòng)支路閥芯162a、162b。在旁路位置，來(lái)自液壓缸105a、105b的伸出腔和縮回腔的壓力被排減到相應(yīng)的返回管路176a、176b，從而顯著降低作用在活塞104a、104b上的壓力，下文將對(duì)此作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
圖3表示圖1的系統(tǒng)100處于運(yùn)行狀態(tài)，其中液壓流量控制系統(tǒng)120b在正常運(yùn)行，但是液壓流量控制系統(tǒng)120a處于故障或堵塞狀態(tài)。所示的流量控制閥140a的主控制閥芯146a相對(duì)于支路控制閥芯144a被堵塞并被卡住。所示的支路控制閥芯144a通過(guò)飛行員機(jī)械輸入桿4和輸入軸101a而相對(duì)于機(jī)械中性位置而被移位，如圖1和2所示。正常運(yùn)行的流量控制系統(tǒng)140b不會(huì)受到流量控制系統(tǒng)140a的被堵塞的主控制閥芯146a的影響。
圖4表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于冗余流量控制的典型的流量控制閥400的放大視圖。該流量控制閥400可以位于歧管403b內(nèi)，并且可以包括位于支路控制閥芯444內(nèi)的主控制閥芯446。該支路控制閥芯444可以被容納在套筒442內(nèi)。輸入桿附件或末端401可以用來(lái)向主控制閥芯446傳遞控制力。套筒442可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)套筒調(diào)節(jié)件/套筒鎖，例如402而被保持在歧管403b內(nèi)，該套筒調(diào)節(jié)件/套筒鎖402可以被操作，以便設(shè)置并調(diào)節(jié)流量控制閥400的液壓零點(diǎn)。該套筒調(diào)節(jié)件/套筒鎖402可以穿過(guò)第二歧管403a的一部分并且具有圓錐形末端404，其中上述第二歧管403a與雙控制閥系統(tǒng)(例如圖1的系統(tǒng)100)的另一流量控制閥(未示出)相連，上述末端能夠被套筒442的開(kāi)孔406所容納。
主控制閥芯446可以具有所需數(shù)量的槽脊(land)490，例如如圖所示的四個(gè)，并且可以重疊到支路控制閥芯444上并被流動(dòng)研磨?？梢酝ㄟ^(guò)任何已知的裝置，包括與主控制閥芯446上的溝槽(例如在輸入端401處的溝槽)相配合的球形球桿，向主控制閥芯446進(jìn)行機(jī)械輸入。可以通過(guò)向輸入端401的機(jī)械輸入指令，例如通過(guò)飛行員向輸入軸(例如圖1的輸入軸101a)發(fā)出的輸入命令，來(lái)控制住控制閥芯446的位置。
套筒442和支路控制閥芯444之間以及支路控制閥芯444和主控制閥芯446之間的直徑間隙可以是任意合適的規(guī)格或尺寸。在某些實(shí)施例中，直徑間隙可以為0.001英寸(0.0254毫米)的數(shù)量級(jí)?？梢园刹鹦兜纳w子430，以便允許接近流量控制閥400，并且該蓋子400可以通過(guò)螺栓434和墊圈432被連接到歧管403b，如圖所示。
套筒442可以包括溝槽443以及流道445和孔口493。溝槽443可以使液壓流體圍繞套筒443沿周向流動(dòng)。流道445和孔口493可以使液壓流體穿過(guò)套筒442作徑向流動(dòng)。供應(yīng)管路478可以被連接到套筒內(nèi)的溝槽443和流道445，如圖所示。伸長(zhǎng)控制管路476和縮回控制管路472可以被連接到套筒442內(nèi)的溝槽443和流道445。如圖4所示，伸長(zhǎng)管路476和縮回管路472的上部和下部可以分別通向支路截流閥，例如圖1中的160b和相關(guān)的液壓缸，例如圖1中的105b?；蛘撸扉L(zhǎng)管路和縮回管路可以被以相反的結(jié)構(gòu)連接到支路截流閥和液壓缸。
支路控制閥芯444還可以包括能夠使液壓流體做類似流動(dòng)的溝槽447和流道449。支路控制閥芯444還可以包括控制流體流動(dòng)的孔口492。支路控制閥芯和套筒的某些溝槽和流道可以徑向地對(duì)齊，盡管徑向位置定向并非是必需的。支路控制閥芯444、套筒442以及主控制閥芯446在正常運(yùn)行下起到四通控制閥的作用。每個(gè)溝槽可以具有連接套筒的徑向外表面和徑向內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)孔口或流道。如果支路控制閥芯444沒(méi)有阻斷孔口492，液壓流體能夠從套筒442外部的液壓管路流向套筒內(nèi)部，支路控制閥芯444和主控制閥芯446位于套筒的內(nèi)部。盡管如圖所示在套筒442上具有7個(gè)溝槽，但是應(yīng)該理解到也可以使用其他數(shù)量的溝槽443。
支路控制閥芯444可以重疊并流動(dòng)研磨套筒442。支路控制閥芯444可以包括具有兩個(gè)流動(dòng)研磨回復(fù)控制邊緣482、484的控制溝槽480，該溝槽480在正常運(yùn)行狀態(tài)下與套筒442上的流量計(jì)量槽或流道445重疊。具有處于系統(tǒng)壓力下的液壓流體(例如來(lái)自圖1中的節(jié)流裝置174b的液壓流體)的控制管路474可以液壓地被連接到兩個(gè)孔口493之間的溝槽480，兩個(gè)孔口493對(duì)應(yīng)于計(jì)量表面或控制邊緣482、484。在正常運(yùn)行下的零點(diǎn)位置，控制邊緣482、484的重疊可以使控制管路474和返回管路470、471之間的任何流動(dòng)或壓力泄漏降至最小。當(dāng)控制邊緣482、484相對(duì)于套筒442和孔口493移動(dòng)時(shí)，控制管路474內(nèi)的壓力被排減到在470和471處相連的返回管路。
支路控制閥芯444可以用來(lái)提供(i)向主控制閥芯446提供流體源，用于正常的流量控制閥運(yùn)行，以及(ii)在支路控制閥芯444和主控制閥芯446之間發(fā)生卡死或堵塞(諸如如圖3中所示的液壓流量控制系統(tǒng)120a)之后提供支路截流閥的支路流量控制。套筒442為液壓供應(yīng)管路、返回管路、液壓缸腔控制管路(即伸長(zhǎng)和縮回管路)，以及為支路截流閥控制壓力提供流量控制閥組件400的流入和流出。在支路控制閥芯444和主控制閥芯446之間卡死的情況下，支路控制閥芯444會(huì)相對(duì)于套筒442和支路溝槽480以及計(jì)量表面(例如482、484)滑動(dòng)，將會(huì)把控制腔(例如圖5的511)壓力排減到返回管路(例如470和471處)壓力。
對(duì)中裝置450可以用來(lái)將支路控制閥芯444相對(duì)于套筒422偏壓在預(yù)定位置。在某些實(shí)施例中，對(duì)中裝置450可以包括對(duì)中彈簧組件、一對(duì)彈簧保持架456和保持銷457，其中對(duì)中彈簧組件包括具有一對(duì)嵌套的內(nèi)、外壓縮彈簧452和454的隔離蓋453。外彈簧454可以被預(yù)加載在該外彈簧一側(cè)處的歧管/液壓缸組件表面之間，和被預(yù)加載在該外彈簧另一側(cè)處的彈簧保持套筒表面之間。所述內(nèi)彈簧452可以被預(yù)加載在相同的保持架/套筒表面上，并且該保持架可以被銷接到支路控制閥芯444。
在主控制閥芯446相對(duì)于支路控制閥芯444被卡住或堵塞的情況下，二者可以響應(yīng)機(jī)械輸入而一起移動(dòng)，由此壓縮對(duì)中裝置450的內(nèi)彈簧452或外彈簧454。該主控制閥芯446可以包括中空通道448，該通道可以使端部腔室458對(duì)冗余流量控制閥(未示出)的壓力(例如返回壓力)處于平衡。這樣，通道448能夠幫助包括流量控制閥400的冗余流量控制閥系統(tǒng)返回壓力平衡。
可以使用一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器/鎖402、并且通過(guò)沿各個(gè)方向調(diào)節(jié)相應(yīng)的套筒/支路控制閥芯組件直至達(dá)到液壓零點(diǎn)來(lái)提供流量控制閥400的主控制閥芯446的零位調(diào)節(jié)。對(duì)于該調(diào)節(jié)，通過(guò)使用與輸入桿上的閥沖程銷相配合的剛性銷工具可以將輸入桿保持在機(jī)械零點(diǎn)。當(dāng)達(dá)到液壓零點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)用于套筒的調(diào)節(jié)器被同時(shí)地上緊到受控扭矩或預(yù)定扭矩水平，并且被安全鎖定到歧管和/或液壓缸組件，以便牢固地將套筒保持在緊靠歧管/液壓缸組件的位置。受控扭矩可以防止套筒重疊配合的內(nèi)徑發(fā)生變形，并且可以減小閥芯至套筒的重疊間隙。另一流量控制系統(tǒng)，例如圖1中的140a，可以通過(guò)零位調(diào)節(jié)器/鎖而被調(diào)節(jié)到液壓零點(diǎn)，其中該零位調(diào)節(jié)器/鎖可以位于另一流量控制系統(tǒng)(未示出)內(nèi)。另一調(diào)節(jié)器/鎖可以被用來(lái)完成零位調(diào)節(jié)或鎖定功能。
借助冗余流量控制系統(tǒng)的剩余流量控制閥(未示出)為對(duì)中所提供的相應(yīng)裝置可以提供冗余的縱向反向力，由于該冗余的縱向反向力，支路控制閥芯444在雙向預(yù)加載荷條件下被對(duì)中并且被保持到套筒442上的預(yù)定位置。該對(duì)中彈簧組件可以沿每個(gè)方向預(yù)加相等的載荷，并且可以被設(shè)計(jì)成在支路控制閥芯和套筒之間沿位移方向(在閥芯的中心線上)沒(méi)有間隙。
在某些實(shí)施例中，比如在不希望在不同的液壓系統(tǒng)之間發(fā)生系統(tǒng)間泄露的實(shí)施例中，可以設(shè)置如圖所示的動(dòng)態(tài)密封460、4601、4602。密封460可以起到減少套筒442和歧管403b之間的泄露的作用。密封4601、4602可以被定位成防止套筒442和支路控制閥芯444之間、以及支路控制閥芯444和主控制閥芯446之間發(fā)生泄漏。這些密封可以防止或最小化液壓系統(tǒng)泄漏進(jìn)入端部腔室458。這些密封是可選的，并且即使存在，也可以不用于相關(guān)的流量控制閥。
參照?qǐng)D5，該圖示出了支路截流閥500的放大視圖。該支路截流閥500可以包括支路閥芯501，該閥芯受偏壓裝置505的作用而被偏壓到預(yù)定位置。偏壓裝置505的實(shí)例可以包括、但并局限于彈簧組件，例如一個(gè)或多個(gè)帶有支座579和止動(dòng)件504的彈簧。
可以在歧管(例如529)內(nèi)設(shè)置支路截流閥500，該截流閥可以針對(duì)相關(guān)的活塞和液壓缸(未示出)將控制轉(zhuǎn)向返回管路576，或者向返回管路576旁路液壓缸腔室管路(例如伸長(zhǎng)管路509e和縮回管路509r)。該支路閥芯501可以從第一或“截流”位置移動(dòng)到第二或“旁路”位置，在第一位置，支路液壓缸腔室管路509e和509r被阻斷并且供應(yīng)管路530打開(kāi)并接通相關(guān)的流量控制閥，例如圖4中400，由此提供正常的流量控制閥流量控制；上述第二位置將液壓缸腔室管路509e和509r連接到返回管路576。
在下述情況下，支路閥芯501可以從截流位置返回至支路位置(i)控制管路578(例如從圖2的節(jié)流器—止回閥組件170a開(kāi)始)內(nèi)的系統(tǒng)壓力失效或降低到閾值以下，或者(ii)支路控制閥芯(例如圖4中的444)由于堵塞故障而相對(duì)于套筒(例如圖4中的442)移動(dòng)。無(wú)論在(i)還是(ii)的情況下，與控制管路578相連的控制腔511內(nèi)的作用在支路閥芯501一側(cè)上的壓力被降低到預(yù)定閾值以下，并且支路閥芯501被從截流位置(如圖所示)復(fù)位回旁路位置(例如圖5中的控制腔511的左端)。
支路閥芯501可以具有一個(gè)或多個(gè)槽脊502和周向溝槽503。該支路閥芯501還可以具有通道或內(nèi)部流道，其包括中心開(kāi)口512和流道506。流道506可以將中心開(kāi)口512連接到在某些槽脊502之間的槽道或溝槽503。流道506和中心開(kāi)口512可以被鉆削加工或通過(guò)其他方法，包括但并舉局限于電火花加工(EDM)加工而成。
在有些實(shí)施例中，可以設(shè)置微開(kāi)關(guān)520來(lái)檢測(cè)支路閥芯501的位置，從而能夠向觀察者或操作者指示系統(tǒng)壓力或流量控制閥堵塞故障?？梢苿?dòng)的微開(kāi)關(guān)蓋524能夠使用戶接近微開(kāi)關(guān)520?？梢栽O(shè)置動(dòng)態(tài)密封5261和5262來(lái)改善液壓密封?？梢栽O(shè)置通氣孔510來(lái)減輕動(dòng)態(tài)密封5261和5262之間的壓力。可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)螺釘522來(lái)固定微開(kāi)關(guān)520?？梢栽O(shè)置保持架508來(lái)限制支路閥芯501的活動(dòng)，并且允許接近和定位彈簧止動(dòng)件504。
圖6表示包括兩個(gè)流量控制系統(tǒng)的主伺服控制系統(tǒng)600的一部分，圖中表示出了兩個(gè)流量控制系統(tǒng)之一的流量控制系統(tǒng)620a。該流量控制系統(tǒng)620a可以包括流量控制閥640a，以及支路截流閥660a。另外還表示出了相關(guān)聯(lián)的雙活塞串聯(lián)式致動(dòng)器的相應(yīng)的液壓缸614a，活塞615a，帶有動(dòng)態(tài)密封611、619的輸出桿610，以及主軸621。輸出桿610通過(guò)桿和球端607以及支架633可以與結(jié)構(gòu)631，比如飛行控制元件或飛機(jī)機(jī)架相連。盡管在圖中沒(méi)有表示出，但是應(yīng)該理解到，可以結(jié)合圖示的特征使用第二流量控制系統(tǒng)，以便作用在雙活塞串聯(lián)式致動(dòng)器的第二活塞上或者提供冗余流量控制功能。
流量控制閥640a可以包括在支路控制閥芯644a內(nèi)的主控制閥芯646a。該支路控制閥芯646a可以被容納在套筒642a內(nèi)。該套筒642a可以包括溝槽643a，流道645a和孔口698a。支路控制閥芯644a可以包括如上所述的溝槽和647a、孔口649a以及流道697a，從而使得流量控制閥640a在正常運(yùn)行狀態(tài)下能夠起到四通控制閥的作用。支路控制閥芯640a還可以包括支路溝槽680a，其帶有計(jì)量表面或控制邊緣682a和684a。在套筒642a內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)溝槽643a可以通過(guò)支路返回管路696a被連接到返回回路或管路690a。用于伸長(zhǎng)或縮回活塞615a的控制管路692a、694a可以將活塞615a連接到流量控制閥640a和套筒642a，如圖所示。控制管路692a和694a可以作用在活塞615a的不同側(cè)面，例如伸長(zhǎng)和縮回表面或側(cè)面618a和617a。動(dòng)態(tài)密封616a可以設(shè)置來(lái)降低或消除泄漏或分離液壓缸腔室壓力612a和613a。
帶有輸入附件603a的輸入桿或端部601a可以用來(lái)向主控制閥芯646a傳遞控制力。該輸入桿附件或端部601a和輸入桿603a可以被連接到相關(guān)聯(lián)的流量控制系統(tǒng)的相應(yīng)輸入組件，從而兩個(gè)主控制閥可以以串聯(lián)方式移動(dòng)?？梢栽谄绻?06a內(nèi)設(shè)置流量控制閥640a，該歧管606a可以與容納第二流量控制系統(tǒng)(未示出)的第二歧管606b相連。兩個(gè)歧管606a、606b可以通過(guò)連接點(diǎn)，例如螺栓連接而被連接在一起，并且如分隔線632所示彼此緊靠。該套筒642a可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)套筒調(diào)節(jié)器/鎖602a而被保持在歧管606a內(nèi)。
對(duì)中裝置650a包括彈簧組件，該彈簧組件帶有內(nèi)彈簧652a和外彈簧654a、保持架656a以及銷658a；該對(duì)中裝置650可以相對(duì)于套筒642a定位并預(yù)加載支路控制閥芯644a。蓋子659a可以允許接近該對(duì)中裝置和/或控制閥640a。
圖6所示的運(yùn)行狀況對(duì)應(yīng)于至第一液壓流量控制系統(tǒng)620a的供應(yīng)管路630a中發(fā)生的系統(tǒng)壓力或液壓流體損失故障。當(dāng)供應(yīng)管路630a內(nèi)的壓力下降到閾值以下，例如當(dāng)液壓流體泄漏的情況下，控制管路686a內(nèi)的壓力也下降，并且彈簧669a所施加的偏壓力將支路截流閥組件660a內(nèi)的梭閥或支路閥芯662a從截流位置復(fù)位到旁路位置。來(lái)自支路截流閥控制壓力腔的液壓液量可以流過(guò)單向止回閥671a，以便有助于支路閥芯662a的復(fù)位，其中上述控制壓力腔與控制管路上部678a和下部686a相連。具有如箭頭所示的受阻流動(dòng)方向的止回閥671a可以是節(jié)流器一止回閥組件670a的一部分，該節(jié)流器—止回閥670a還可以包括節(jié)流裝置674a，比如孔口。可以在供應(yīng)管路630a內(nèi)設(shè)置過(guò)濾器673a來(lái)濾除液壓流體雜質(zhì)。
如果支路閥芯662a位于支路位置，如圖所示，則在伸出側(cè)和縮回側(cè)612a和613a的液壓缸腔室壓力通過(guò)支路管路685a和688a、支路閥芯內(nèi)的流到663a被排減到返回管路或回路676a。在旁路位置中，支路閥芯662a阻斷供應(yīng)管路630a的上部和供應(yīng)管路的下部687a，該供應(yīng)管路為流量控制閥640a供應(yīng)液壓流體。
可以通過(guò)開(kāi)關(guān)665a來(lái)檢測(cè)支路閥芯662a的支路位置，該開(kāi)關(guān)可以通過(guò)管路或電線666而被連接到所需位置，例如用于第二流量控制系統(tǒng)的相應(yīng)開(kāi)關(guān)，和/或輸入/輸出連接，例如圖1中的電連接器168。
在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，作用在液壓缸614a內(nèi)的活塞的任一側(cè)面612a、613a上的液壓缸腔室壓力與返回管路676a內(nèi)的壓力相等或大致相等。由于返回管路壓力通常遠(yuǎn)小于供應(yīng)管路或系統(tǒng)管路壓力，因此作用于與雙串式活塞的軸621相連的第二活塞的正常運(yùn)行的液壓流量控制系統(tǒng)(未示出)可以無(wú)須克服作用在活塞615a上的巨大作用力，否則將要克服該作用力。
在有些實(shí)施例中，一個(gè)流量控制系統(tǒng)(例如未示出的有關(guān)系統(tǒng))的返回管路壓力可以被排減到流量控制閥640a的端部腔室651a，以便使作用在主伺服控制致動(dòng)器系統(tǒng)600的兩個(gè)流量控制閥組件上的返回管路壓力保持平衡。例如，來(lái)自相關(guān)流量控制閥組件的返回管路696b、并且在653處的返回管路壓力可以通過(guò)主控制閥芯646a內(nèi)的開(kāi)口(例如648a)被排減到端部腔室651a。
圖7表示圖6的主伺服控制致動(dòng)器系統(tǒng)600的一部分，其中流量控制閥640a處于卡死或堵塞狀態(tài)。所示的主控制閥芯646a相對(duì)于相關(guān)的支路控制閥芯644a被卡死或被堵塞，同時(shí)支路控制閥芯644a相對(duì)于套筒642a被移離中間位置?？梢詫⑨槍?duì)支路控制閥芯644a的中間位置調(diào)節(jié)到所需位置，例如，圖1和2所示的位置。
如圖7所示，當(dāng)支路控制閥芯644a被從中間位置移開(kāi)時(shí)，計(jì)量表面之一(例如682a或684a)移動(dòng)通過(guò)在套筒642a內(nèi)的相關(guān)孔口689a的邊緣或一部分，使得處于控制壓力的液壓流體在控制管路686a內(nèi)從支路截流閥的控制側(cè)經(jīng)由管路690a被轉(zhuǎn)向或被排至返回管路676a。一旦控制管路686a內(nèi)的液壓流體被轉(zhuǎn)向返回管路，作用在支路閥芯662a的控制側(cè)的壓力下降，并且支路閥芯662a被偏壓裝置669a從截流位置復(fù)位到旁路位置(未示出)。一旦處于旁路位置，支路閥芯662a阻斷從供應(yīng)管路630a經(jīng)管路687a到流量控制閥640a的液壓流體的流動(dòng)。
在該結(jié)構(gòu)中，控制管路686a內(nèi)的液壓流體可以流經(jīng)(如箭頭所示)支路溝槽680，進(jìn)入流道645a，隨后進(jìn)入相應(yīng)的套筒溝槽643a。一旦進(jìn)入溝槽643a，其中該溝槽可以為周向的，流體可以進(jìn)入返回管路系統(tǒng)，例如管路696a和690a以及溝槽643a。如圖所示，管路690a的上部可以將套筒642a連接到支路截流閥660以及返回管路676a。對(duì)于圖示位置，由于其與返回管路676a相連，因此節(jié)流器—止回閥組件670a的節(jié)流器或孔口674a可以防止供應(yīng)壓力630a下的大量液壓流體在686a處建立壓力。這可以防止支路閥芯662a返回截流位置。
對(duì)于圖7所示的結(jié)構(gòu)，在活塞615a的伸長(zhǎng)側(cè)612a和縮回側(cè)613a的液壓缸腔室壓力降低到返回管路壓力水平。正常運(yùn)行的流量控制系統(tǒng)(未示出)可以繼續(xù)控制與軸621相連的雙活塞致動(dòng)器的另一活塞，并且無(wú)需克服作用在活塞615a上的高壓作用力。一個(gè)流量控制系統(tǒng)(未示出)的返回管路壓力可以通過(guò)開(kāi)口684a被排減到端部腔室651a，以便使作用在兩個(gè)流量控制閥組件上的返回管路壓力保持平衡。
圖8表示典型的雙串式輸出活塞組件或致動(dòng)器800的斷續(xù)剖視圖。圖示的具有沖程長(zhǎng)度的輸出軸808被連接到包括第一活塞頭804a和第二活塞頭804b的主活塞上。第一活塞頭804a在第一液壓缸組件805a內(nèi)滑動(dòng)，該液壓缸組件805a可以與系統(tǒng)歧管一體或被連接到系統(tǒng)歧管上，該歧管包含用于活塞頭804a的液壓流量控制系統(tǒng)。類似地，該第二活塞頭805b在相應(yīng)的第二液壓缸組件805b內(nèi)滑動(dòng)，第二液壓缸組件805b可以是與另一系統(tǒng)歧管為一體或連接到另一系統(tǒng)歧管。盡管在圖中沒(méi)有標(biāo)示出控制管路和液壓口，但是應(yīng)該理解到，它們存在于合適的位置。
第一和第二液壓缸組件805a、805b可以通過(guò)合適的連接方式連接，例如他們可以是剛性地連接并以螺栓連接在一起，等等。第一和第二中心壓蓋816a，816b可以分隔開(kāi)相連接的液壓缸組件805a、805b的兩個(gè)內(nèi)腔，以便提供活塞止動(dòng)面和液壓密封。每一個(gè)中心壓蓋，例如，816a可包括單個(gè)活塞桿動(dòng)態(tài)密封803和單個(gè)靜態(tài)密封807。每個(gè)中心壓蓋，例如816b，可以安裝被陷設(shè)在兩個(gè)系統(tǒng)液壓缸之間。在特定的實(shí)施例中，中心壓蓋816a、816b可以由自潤(rùn)滑鋁青銅材料制成，該材料可以減少活塞桿對(duì)中心壓蓋的接觸磨損。液壓缸805a、805b都可以被定位成與中心壓蓋同心并且在流量控制閥組件外徑處的緊公差導(dǎo)引直徑連接。可以設(shè)置活塞桿動(dòng)態(tài)密封802以及活塞頭動(dòng)態(tài)密封801來(lái)改善動(dòng)態(tài)密封。
繼續(xù)參照?qǐng)D8，分別受到伸長(zhǎng)腔812a，812b和縮回腔813a，813b作用的活塞伸長(zhǎng)側(cè)818a，818b和縮回側(cè)817a，817b的面積可以有所不同并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)。例如，伸長(zhǎng)和縮回活塞面積可以被設(shè)計(jì)成符合特定的失速載荷和包絡(luò)線需求。在有些實(shí)施例中，第一活塞面積可以被設(shè)計(jì)成稍稍有別于或完全不等于第二活塞面積。例如，第一活塞的伸長(zhǎng)面積為1.554in2(1002.8mm2)，縮回面積為1.063in2(685.9mm2)，相應(yīng)的第二活塞的伸長(zhǎng)面積為1.604in2(1034.7mm2)，縮回面積為1.410in2(909.9mm2)。在某些實(shí)施例中，活塞面積可以相等或大致相等，以便使可能在相應(yīng)的液壓缸腔室內(nèi)移動(dòng)相應(yīng)活塞的偏壓力降至最小。
圖9表示用于提供冗余流量控制的方法900的流程圖，上述冗余流量控制用于冗余液壓致動(dòng)器或伺服致動(dòng)器系統(tǒng)。響應(yīng)于相應(yīng)液壓流量控制系統(tǒng)的故障，在冗余致動(dòng)器的液壓致動(dòng)器兩側(cè)的液壓缸室壓力可以被排減到相應(yīng)的返回管路902。響應(yīng)于控制閥芯卡死在堵塞的控制閥內(nèi)，壓力控制管路可以被排放到相應(yīng)的返回管路904。響應(yīng)于相應(yīng)供應(yīng)管路的故障，致動(dòng)器兩側(cè)的腔室壓力可以被排至相應(yīng)的返回管路906?？梢岳脽o(wú)故障液壓流量控制系統(tǒng)來(lái)提供對(duì)冗余致動(dòng)器的活塞的流量控制。故障液壓流量控制系統(tǒng)內(nèi)的致動(dòng)器液壓缸室的排放可以降低或消除該系統(tǒng)作用在冗余致動(dòng)器上的載荷?？梢岳斫獾剑襟E904和906可以獨(dú)立的發(fā)生，也可以以任何順序聯(lián)合發(fā)生。
下面參照附圖介紹主伺服控制系統(tǒng)的運(yùn)行。在正常運(yùn)行條件下，例如圖1所示，來(lái)自液壓管路的液壓流體以系統(tǒng)壓力被供給每個(gè)流量控制系統(tǒng)。在支路截流閥的控制端的液壓流體壓力克服偏壓裝置作用在支路閥芯上的力，并且支路閥芯隨后被定位，從而支路閥芯內(nèi)的開(kāi)口或溝槽使供應(yīng)管路流向流量控制閥，該流量控制閥可以起到四通流量控制閥的作用，例如中心位置封閉的四通流量控制閥。
在正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)流量控制閥可以與另一個(gè)串聯(lián)動(dòng)作，以便伸長(zhǎng)或縮回各自的伺服致動(dòng)器活塞。雙流量控制閥的每一個(gè)控制液壓壓力和液壓流，使其進(jìn)入或流出線性伸長(zhǎng)和縮回液壓缸內(nèi)腔，從而使得伺服致動(dòng)器能夠響應(yīng)飛行員的機(jī)械輸入指令以受控速度移動(dòng)載荷，例如主電機(jī)旋轉(zhuǎn)斜盤。
如果一個(gè)流量控制系統(tǒng)發(fā)生液壓供應(yīng)故障，如圖2和6所示，在支路截流閥的控制端處的控制壓力下降，并且偏壓裝置所施加的力向旁路位置移動(dòng)支路閥芯。在旁路位置，支路閥芯內(nèi)的開(kāi)口將致動(dòng)器控制腔管路(即伸長(zhǎng)管路和縮回管路)連接到返回管路，為流量控制通泄去或“衰減”致動(dòng)器腔室內(nèi)的壓力。剩下的流量控制系統(tǒng)(一個(gè)或多個(gè))和致動(dòng)器(一個(gè)或多個(gè))能夠被正常地控制，而不需要抵抗故障系統(tǒng)的致動(dòng)器所產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力。然而，當(dāng)活塞不同側(cè)面的面積不同，可以在故障致動(dòng)器內(nèi)產(chǎn)生小的偏壓力；由于返回管路壓力低于供應(yīng)壓力或系統(tǒng)壓力，因此偏壓力很小。
在流量控制閥的主控制閥芯之一被卡死或堵塞在相應(yīng)的支路控制閥芯內(nèi)的情況下，如圖3和7所示，當(dāng)有足夠的力來(lái)克服對(duì)中裝置所提供的力時(shí)，對(duì)應(yīng)的支路控制閥芯和主控制閥芯會(huì)作為一個(gè)單元在流量控制閥的套筒內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)支路閥芯相對(duì)于套筒移動(dòng)時(shí)，支路控制閥芯上的計(jì)量表面或控制邊緣在套筒內(nèi)相對(duì)于孔口移動(dòng)。套筒內(nèi)的孔口被直接連接到返回管路和支路截流閥控制管路、溝槽、以及相連的流道，并通過(guò)套筒流向支路溝槽。一旦支路控制閥芯偏離中立位置相對(duì)于套筒向任一方向移動(dòng)，在支路閥的控制管路和控制側(cè)的壓力被連接到或被排減到返回管路。當(dāng)支路閥內(nèi)的控制側(cè)壓力下降，支路閥芯移向旁路位置，并且致動(dòng)器的伸長(zhǎng)或縮回管路借助支路閥芯通向返回管路。液壓缸腔室內(nèi)的壓力因此而降低到返回管路壓力，從而僅有較小的力作用在活塞上。
當(dāng)主控制閥芯被卡在支路控制閥芯上之后，支路控制閥芯的位移(i)將支路截流閥控制腔流體輸出到返回管路，這使得支路截流閥能夠復(fù)位到支路位置，并且連接液壓缸腔室和返回管路，以及(ii)允許非卡塞流量控制閥組件的正常機(jī)械輸入控制。
無(wú)論是一個(gè)流量控制系統(tǒng)內(nèi)的液壓供應(yīng)失效(如圖2所示)還是一個(gè)流量控制閥內(nèi)的主控制閥芯卡死(如圖3所示)，液壓缸腔室均可以與返回管路壓力平衡，并且通過(guò)某些裝置相互連接，以便使飛行員能夠利用正常的系統(tǒng)機(jī)械地操縱該伺服致動(dòng)器。
這樣，本發(fā)明為液壓致動(dòng)器和伺服致動(dòng)器提供了冗余流量控制，并且在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)單個(gè)液壓供應(yīng)故障或單個(gè)流量控制閥卡死故障，或同時(shí)發(fā)生的液壓供應(yīng)故障和流量控制閥卡死之后，提供故障運(yùn)行能力。如果利用本發(fā)明來(lái)操縱無(wú)故障系統(tǒng)，則能夠使性能的降低達(dá)到最小。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例可以被用于包括飛行控制系統(tǒng)(例如固定式機(jī)翼飛行控制系統(tǒng)或直升機(jī)飛行控制系統(tǒng))的航空系統(tǒng)，以便控制和定位一些設(shè)備，這些設(shè)備包括但是并不局限于旋轉(zhuǎn)斜盤、起落架、主起落架、減速板操縱面、翼片操縱面以及主飛行操縱面。
在有些實(shí)施例中，主活塞和活塞頭的材料可以是15-5PH耐蝕鋼(CRES)。這種鋼可以被熱處理到H1025狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于具有大約為155至175ksi(1069-1206N/m2)的屈服強(qiáng)度。該活塞桿直徑可以鍍鉻或具有合適的其他涂層，以便使活塞桿動(dòng)態(tài)密封最佳/刮擦器使用壽命最長(zhǎng)。在有些實(shí)施例中，活塞頭可以是未經(jīng)電鍍/裸露的15-5PH CRES。與活塞組件一同使用的鎖定螺母可以是與活塞相同的材料?？捎玫逆i定螺母墊圈可以由300系列的CRES制成。
在有些實(shí)施例中，致動(dòng)器液壓缸可以由7075-T73鋁合金制成，完全硬化陽(yáng)極鍍覆(包括缸膛)至大約0.0015-0.0020英寸(0.381-0.508mm)，用于抗磨以及防蝕。硬化陽(yáng)極處理后的活塞缸膛能夠確?；钊^動(dòng)態(tài)密封磨損被降至最低。硬化陽(yáng)極處理后的活塞桿孔能夠使由于活塞桿循環(huán)所引起的磨損降至最低。
在有些實(shí)施例中，適用于活塞組件的的動(dòng)態(tài)密封可以包括Busak-Shamban牌的STEPSEAL型密封以及O形圈。其他的合適材料也可以用作多元件密封和O形圈。還可以使用活塞桿刮擦器。在有些實(shí)施例中，可以使用Busak-Shamban牌的EXCLUDER桿刮擦器。
此外，在有些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)密封可以被用在主控制閥芯和支路控制閥芯上，以便有助于防止雙液壓系統(tǒng)之間的泄漏。在有些實(shí)施例中，節(jié)流器-止回閥組件可以是易于包裝和安裝的插裝式，并且可以組合固定式孔口和止回閥的功能。止回閥部分可以被構(gòu)造成球/座式結(jié)構(gòu)，并且小尺寸的固定式孔口可以沿各個(gè)流動(dòng)方向被過(guò)濾，以便防止由雜質(zhì)而引起的阻塞。節(jié)流器-止回閥組件可以用300系列的耐蝕鋼(CRES)制成。在某些實(shí)施例中，可以采用Lee Company的節(jié)流器-止回閥組件，P/N FCFA 2815系列或等效器件。帶有標(biāo)準(zhǔn)AN814鋁合金放出塞的保留到歧管/液壓缸組件上的開(kāi)口可以與過(guò)濾器結(jié)合使用。
在有些實(shí)施例中，對(duì)中裝置的內(nèi)彈簧和外彈簧可以由17-7PH耐蝕鋼(CRES)材料制成，該材料被熱處理到H900狀態(tài)。在某些實(shí)施例中，與彈簧使用的保持架可以由300系列的CRES材料制成，并且保持架銷可以由400系列的CRES材料制成。
在有些實(shí)施例中，可以使用Honeywell Division Micoro Switch的防外界干擾基本開(kāi)關(guān)，例如零件號(hào)1XE3，一種單桿單擲(SPST)常開(kāi)微開(kāi)關(guān)。在某些實(shí)施例中，可以使用電連接器，例如符合MIL-C-83723、III系連接器的壁裝式電插座M83723/83W1005W。在有些實(shí)施例中，主控制閥芯、支路控制閥芯以及套筒可以由440C耐蝕鋼(CRES)制造，并且可以被熱處理至硬度大于或等于58洛氏硬度(RHC58)。在有些實(shí)施例中，用于流量控制閥的套筒調(diào)節(jié)器/鎖可以由15-5PH CRES制成，并且可以被熱處理至H1025狀態(tài)。
盡管本文參照某些優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了非常詳細(xì)的介紹，但是其他實(shí)施方式也是可行的。例如，盡管上述說(shuō)明參照移動(dòng)體式伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)，但是本發(fā)明的實(shí)施例可以用于固定體式伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)。盡管上述說(shuō)明參照了直升機(jī)旋轉(zhuǎn)斜盤控制系統(tǒng)的實(shí)施例的應(yīng)用，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到，本發(fā)明的保護(hù)范圍包括需要具有故障運(yùn)行功能的冗余致動(dòng)器的任何應(yīng)用或用途。盡管上述說(shuō)明參照了飛行員機(jī)械輸入控制的雙活塞致動(dòng)器和/或伺服致動(dòng)器，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍包括帶有多個(gè)活塞的致動(dòng)器的使用。應(yīng)該理解到，對(duì)伺服致動(dòng)器的參照可以包括在帶有活塞反饋功能(例如電子位置錯(cuò)誤信號(hào))和電控流量控制閥的飛線結(jié)構(gòu)中的所有電氣操作。此外，由于本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于任何特定尺寸，因此本文所用的任何尺寸均是為了說(shuō)明的目的。此外，盡管本發(fā)明參照了用作四通控制閥的流量控制閥，但是應(yīng)該理解到，本發(fā)明的保護(hù)范圍包括其他類型的流量控制閥，例如三通流量控制閥。
讀者應(yīng)該注意與本發(fā)明同時(shí)提交的所有文件和資料，這些文件和資料與本說(shuō)明書(shū)一起被向公眾公開(kāi)，并且所有這些文件和資料的內(nèi)容在此引入作為參考。本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，包括所附的權(quán)利要求、摘要以及附圖可以被能夠達(dá)到相同、等同或類似目的的特征所替換，特別聲明的除外。
權(quán)利要求
1.一種與串聯(lián)式液壓致動(dòng)器一起使用的液壓流量控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流量控制閥組件，其包括套筒、可滑動(dòng)地設(shè)置在所述套筒內(nèi)的支路控制閥芯，以及可滑動(dòng)地設(shè)置在所述支路控制閥芯內(nèi)的主控制閥芯；與供應(yīng)管路、返回管路、壓力控制管路、致動(dòng)器伸長(zhǎng)管路以及致動(dòng)器縮回管路液壓地相連接的支路截流閥；以及節(jié)流器-止回閥組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述主控制閥芯包括一個(gè)或多個(gè)槽脊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述支路控制閥芯包括在徑向外表面上的一個(gè)或多個(gè)周向溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)溝槽包括具有第一和第二控制邊緣的支路溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述支路控制閥芯能夠在所述套筒內(nèi)從第一位置移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)第二位置，其中在所述第一位置中，與所述第一和第二控制邊緣相連的第一和第二槽脊阻斷所述套筒內(nèi)的孔口，而在所述第二位置中，所述槽脊之一沒(méi)有完全阻斷所述孔口之一，使得在支路截流閥壓力控制管路內(nèi)的液壓流體能夠流至返回管路。
6.一種伺服致動(dòng)器控制系統(tǒng)，包括第一流量控制閥，其具有可滑動(dòng)地設(shè)置在第一支路控制閥芯內(nèi)的第一主控制閥芯和內(nèi)部可滑動(dòng)地設(shè)置有第一支路控制閥芯的第一固定式套筒；第二流量控制閥，其具有可滑動(dòng)地設(shè)置在第二支路控制閥芯內(nèi)的第二主控制閥芯和內(nèi)部可滑動(dòng)地設(shè)置有第二支路控制閥芯的第二固定式套筒；通過(guò)第一液壓回路被液壓地連接到所述第一流量控制閥上的第一支路截流閥；被液壓地連接到所述第二流量控制閥上的第二支路截流閥；被液壓地連接到所述第一支路截流閥上的第一節(jié)流器-止回閥組件；被液壓地連接到所述第二支路截流閥上的第二節(jié)流器-止回閥組件；以及被液壓地連接到所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥上的串聯(lián)式液壓致動(dòng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一套筒包括具有一個(gè)或多個(gè)周向溝槽的徑向外表面，所述溝槽與所述第一液壓回路的流道對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一套筒包括一個(gè)或多個(gè)套筒孔口和流道，所述孔口或流道將一個(gè)或多個(gè)所述周向溝槽連接到所述第一套筒的徑向內(nèi)表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一支路控制閥芯包括具有一個(gè)或多個(gè)周向溝槽的徑向外表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第一支路控制閥芯還包括具有第一和第二控制邊緣的支路溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一支路控制閥芯可以從第一位置移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)第二位置，其中所述第一位置阻斷所述第一液壓回路內(nèi)的控制流體通道和所述第一液壓回路內(nèi)的返回流體通道之間的流體流動(dòng)，而所述第二位置連接所述控制流體通道和所述返回流體通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，與所述第一和第二控制邊緣相連的第一和第二槽脊阻斷溝槽內(nèi)的孔口，其中所述溝槽連接所述返回流體通道和在所述支路控制閥芯上的所述支路溝槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二套筒包括具有一個(gè)或多個(gè)周向溝槽的徑向外表面，其中所述周向溝槽與所述第二液壓回路的流道相對(duì)準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第二套筒包括一個(gè)或多個(gè)套筒孔口和流道，其中所述孔口和流道將一個(gè)或多個(gè)所述周向溝槽連接到所述第二套筒的徑向內(nèi)表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二支路控制閥芯包括具有一個(gè)或多個(gè)周向溝槽的徑向外表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第二支路控制閥芯還包括具有第一和第二控制邊緣的支路溝槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二支路控制閥芯可以從第一位置移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)第二位置，其中所述第一位置阻斷所述第二液壓回路內(nèi)的控制流體通道和所述第二液壓回路內(nèi)的返回流體通道之間的流體流動(dòng)，而所述第二位置連接所述控制流體通道和所述返回流體通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，與所述第一和第二控制邊緣相連的第一和第二槽脊阻斷溝槽內(nèi)的孔口，其中所述溝槽連接所述返回流體通道和在所述第二支路控制閥芯上的所述支路溝槽。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一主控制閥芯與所述第一支路閥芯相重疊并且流動(dòng)研磨所述第一支路閥芯。
20.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一支路控制閥芯與所述第一套筒相重疊并且流動(dòng)研磨所述第一套筒。
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二主控制閥芯與所述第二支路閥芯相重疊并且流動(dòng)研磨所述第二支路閥芯。
22.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二支路控制閥芯與所述第二套筒相重疊并且流動(dòng)研磨所述第二套筒。
23.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一主控制閥芯和所述第一支路控制閥芯具有大約0.001in(0.00254mm)的直徑間隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一支路控制閥芯和所述第一套筒具有大約為0.001in(0.00254mm)的直徑間隙。
25.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二主控制閥芯和所述第二支路控制閥芯具有大約0.001in(0.00254mm)的直徑間隙。
26.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二支路控制閥芯和所述第二套筒具有大約為0.001in(0.00254mm)的直徑間隙。
27.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二主控制閥芯分別在第一和第二輸入端處與同一輸入軸相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一流量控制閥的第一縱向軸線和所述第二流量控制閥的第二縱向軸線共線。
29.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括用于相對(duì)于岐管鎖定所述第一流量控制閥的第一套筒鎖裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括用于相對(duì)于岐管鎖定所述第二流量控制閥的第二套筒鎖裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括第一液壓零位調(diào)節(jié)裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括與所述第一支路截流閥相通的第一卡死檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述第一支路截流閥處于旁路位置時(shí)，所述第一卡死檢測(cè)開(kāi)關(guān)可以產(chǎn)生故障信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括與所述第二支路截流閥相通的第二卡死檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述第二支路截流閥處于支路位置時(shí)，所述第二卡死檢測(cè)開(kāi)關(guān)可以產(chǎn)生故障信號(hào)。
34.一種為液壓致動(dòng)器控制提供冗余流量控制的方法，包括以下步驟響應(yīng)于一個(gè)液壓流量控制系統(tǒng)的故障，將相應(yīng)致動(dòng)器兩側(cè)處的液壓缸內(nèi)腔壓力排減到相應(yīng)的返回管路；以及向無(wú)故障液壓流量控制系統(tǒng)的相應(yīng)活塞提供流量控制。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述排減液壓缸內(nèi)腔壓力的步驟響應(yīng)于液壓供應(yīng)管路故障。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述排減液壓缸內(nèi)腔壓力的步驟響應(yīng)于致動(dòng)器堵塞。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述排減液壓缸內(nèi)腔壓力的步驟包括將支路截流閥從截流位置移向旁路位置。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述排減液壓缸內(nèi)腔壓力的步驟包括移動(dòng)支路控制閥芯離開(kāi)零點(diǎn)位置。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述移動(dòng)支路控制閥芯的步驟還包括將控制管路通向所述相應(yīng)的返回管路。
全文摘要
兩個(gè)或更多個(gè)流量控制閥(140a，140b)可以用來(lái)為液壓致動(dòng)器(111)或伺服致動(dòng)器提供冗余流量控制。該流量控制閥包括套筒(142a，142b)控制閥芯(146a，146b)。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每個(gè)支路控制閥芯相對(duì)于套筒靜止，并且流量控制閥起到四通液壓流量控制閥的作用。每個(gè)流量控制閥與支路截流閥(160a，160b)相連，支路截流閥具有能夠從截流位置移動(dòng)到旁路位置的支路閥芯。一旦一個(gè)流量控制閥的供應(yīng)壓力發(fā)生故障，則支路閥芯移向旁路位置，降低相應(yīng)的致動(dòng)器活塞腔內(nèi)的壓力。當(dāng)主控制閥芯(146a，146b)卡死時(shí)，相應(yīng)的支路控制閥芯在其套筒(142a，142b)內(nèi)移動(dòng)，使得支路溝槽能夠?qū)⒖刂茐毫ε艤p到返回管路，借此降低相應(yīng)的致動(dòng)器活塞腔內(nèi)的壓力。
文檔編號(hào)F15B13/04GK1914426SQ200480041587
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
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