用于防止機械反饋致動器中的非命令運動的微型阻尼器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械反饋致動器，并且更具體地，涉及用于機械反饋致動器的剪式機構的彈簧和阻尼器配置。
【背景技術】
[0002]機械反饋致動器可以用于其中即使失去電力也需要提供控制反饋的應用中。例如，液體燃料火箭發動機經常通過萬向懸掛支架安裝至太空飛行器，其能夠使發動機樞轉并且將轉向控制提供至太空飛行器。如果在太空飛行器上失去電力，期望液體發動機使它們本身集中，使得飛機一直向前飛行。
[0003]機械反饋致動器可包括致動器(例如，活塞)和用于致動器的控制器之間的機械連桿機構。當與致動器接觸的機械連桿機構的第一端響應于致動器移動而移動時，與控制器接觸的機械連桿機構的第二端也可以移動。機械連桿機構的第二端的移動可以移動控制器的部件，以提供用于致動器控制的反饋。例如，控制器可打開閥門釋放增壓的液壓流體以使致動器移位一英寸。隨著致動器達到一英寸的位移，機械連桿機構的第二端的相應運動可以施加關閉閥門的力，從而將致動器停止在一英寸的位移處。
[0004]為了提供機械反饋，機械連桿機構需要保持與致動器的接觸。彈簧經常用于提供將機械連桿機構推動為與致動器的反饋表面(例如，凸輪面)接觸的力。然而，彈簧可以受到共振的影響。更具體地，強烈的振動可以導致彈簧以共振頻率振動，這可導致施加于機械連桿機構的力減小，使得機械連桿機構失去與致動器的接觸。在這種情況下，機械連桿機構可將錯誤的致動器位置傳輸至控制器。
【發明內容】
[0005]根據實施方式，一種機械反饋致動器可包括可移動致動器以及被配置為控制可移動致動器的移動的控制器。可移動致動器可包括隨著可移動致動器可移動的凸輪面。機械反饋致動器還可包括布置為與凸輪面接觸的機械反饋連桿機構。機械反饋連桿機構可以響應于可移動致動器和凸輪面的移動相對于控制器移動。機械反饋連桿機構的相對于控制器的位置可以表示可移動致動器至控制器的位置。機械反饋可包括布置為與機械反饋連桿機構接觸的至少一個彈簧。至少一個彈簧可以朝向凸輪面在機械反饋連桿機構上施加偏置力。機械反饋致動器可包括布置為與機械反饋連桿機構接觸的至少一個阻尼器，以在機械反饋連桿機構上施加阻尼力。
[0006]根據實施方式，一種伺服致動器可包括液壓致動器、被配置為輸出控制信號的控制器、以及與液壓致動器液壓連通的電液壓伺服閥。電液壓伺服閥可以與控制器連通，并且到達伺服閥的控制信號將液壓流體引導至液壓致動器以致動液壓致動器。伺服致動器還可包括布置為與液壓致動器接觸的機械反饋構件。機械反饋構件響應于液壓致動器的移動相對于電液壓伺服閥進行移動。機械反饋構件的相對于電液壓伺服閥的位置可以表示液壓致動器至電液壓伺服閥的位置。伺服致動器還可包括布置為與機械反饋構件接觸的至少一個彈簧，以朝向液壓致動器在機械反饋構件上施加偏置力。伺服致動器可包括布置為與機械反饋構件接觸的至少一個阻尼器，以在機械反饋構件上施加阻尼力。
[0007]根據實施方式，一種用于在致動器和控制器之間提供機械反饋的剪式連桿機構可包括第一細長構件，其包括第一端、第二端以及布置在第一端和第二端之間的第一樞軸。剪式連桿機構還可包括第二細長構件，其包第三端、第四端以及布置在第三端和第四端之間的第二樞軸。第一樞軸和第二樞軸彼此同軸，并且第一細長構件和第二細長構件相對于彼此繞著相應的樞軸旋轉。剪式連桿機構可包括布置在第一細長構件和第二細長構件之間的至少一個彈簧，其中，至少一個彈簧被布置在第一細長構件的第一端和第一樞軸之間以及第二細長構件的第三端和第二樞軸之間，并且其中，至少一個彈簧施加力以使第一端和第三端彼此遠離。剪式連桿機構還可包括布置在第一細長構件和第二細長構件之間的至少一個阻尼器，其中，至少一個阻尼器被布置在第一細長構件的第一端和第一樞軸之間以及第二細長構件的第三端和第二樞軸之間。
【附圖說明】
[0008]圖1是液體燃料火箭發動機的示意性側視圖；
[0009]圖2是流體力學伺服致動器的示意圖；
[0010]圖3A是航天飛機的示圖；
[0011]圖3B是太空發射系統的示圖；
[0012]圖4A是用于流體力學伺服致動器中的剪式連桿機構的側視圖，其中，剪式連桿機構包括局部隱藏圖中示出的三個彈簧和阻尼器；以及
[0013]圖4B是用于圖4A的剪式連桿機構的彈簧和阻尼器的截面側視圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1是液體火箭發動機102的示意圖。發動機102包括將液體燃料供應到腔室的各種機構108 (例如，栗等)以及噴管104。燃燒的燃料通過噴管104的出口 106從發動機102排出。發動機102通過萬向懸掛支架以及致動器112和114連接至火箭的框架110。致動器112和114使發動機102能夠繞著萬向懸掛支架上的兩個軸相對于框架110旋轉。第一致動器112包括可以相對于汽缸124可伸縮移動的活塞120。致動器112通過第一樞軸118連接至發動機102并且通過第二樞軸116連接至框架110。因此，活塞120相對于汽缸124的移動引起發動機102繞著第一軸相對于框架102樞轉。第二致動器114包括相對于汽缸128其次可伸縮移動的活塞126。致動器114通過第一樞軸130連接至發動機102并且通過第二樞軸122連接至框架110。因此，活塞126相對于汽缸128的移動引起發動機102繞著第二軸(垂直于第一軸)相對于框架110樞轉。
[0015]在高可靠性是重要的環境中，可以提供用于控制的機械反饋的致動器優于依賴電力的反饋系統(例如，使用傳感器檢測位置的反饋系統)。液體燃料火箭發動機可使用具有使發動機能夠在電力中斷的情況下將它們自身集中的機械反饋的致動器。圖2是可在液體燃料火箭發動機上使用的機械反饋致動器200的示意圖。機械反饋致動器200包括在汽缸208內部的活塞210。活塞210連接至連接桿206，該連接桿206連接至第一樞軸202。第二樞軸204可連接至汽缸208。活塞210 (和連接桿206)可以通過選擇性地將液壓流體(等)栗進以及栗出汽缸中的腔室212和214而相對于汽缸208可伸縮地移動。例如，為了沿箭頭D的方向移動活塞210和連接桿206，液壓流體可被栗進腔室212中并且栗出腔室214。
[0016]通過包括動力閥232的致動器控制220控制液壓流體栗進汽缸208的腔室212和214中。動力閥232可以沿箭頭G的方向(或者沿相反方向)滑動以選擇性地使液壓源P能夠與腔室212或者腔室214連通。類似地，動力閥232的移動引起另一個腔室212和214與液壓回流R連通。動力閥232的移動通過一個或多個伺服閥222控制。多個伺服閥222可用于提供控制動力閥的冗余度。
[0017]在正常操作下，各個伺服閥222的操作通過電信號進行控制。各個伺服閥222可包括轉矩電機224。可以施加電流使轉矩電機224中的電樞226相對于磁體如通過箭頭A (或者沿相反方向)示出地扭轉，。電樞226的扭轉使撓曲套筒(flexure sleeve) 228沿箭頭B的方向(或者根據電流流動方向沿相反方向)側向移位。撓曲套筒228的側向移位打開閥門230，這提供了液壓源P和液壓回流R與伺服閥222之間的連通。伺服閥222還可以沿箭頭B的方向(或者沿相反方向)移動，以將液壓提供至動力閥232的正面，使動力閥232在箭頭G的方向上移動。
[0018]機械反饋致動器200可將機械反饋提供至致動器控制器220。活塞210可耦接至包括面向內的錐形面262的內部錐形凸輪260。錐形凸輪260隨著活塞210相對于汽缸208是可移動的(沿箭頭Η的方向)。剪式連桿機構242可設置有在錐形凸輪260內的第一端。剪式連桿機構242可包括第一細長構件246和第二細長構件248。分別在剪式連桿機構242的第一細長構件246和第二細長構件248的第一端上的滾軸250和252可以使錐形凸輪260能夠相對于剪式連桿機構242的第一端平移(translate)。彈簧254將第一細長構件246的第一端和第二細長構件248的第一端推開。第二細長構件248的第二端可以繞著(例如，相對于第二樞軸204錨定的)錨定件樞轉。第一細長構件246的第二端可連接至第一反饋連桿258。
[0019]隨著活塞210和錐形凸輪260相對于剪式連桿機構242移動，第一細長構件246的第一端和第二細長構件248的第一端將沿箭頭E的方向彼此相對或者彼此遠離地移動。第一細長構件246的第二端和第二細長構件248的第二端將沿相反方向移動。例如，如果活塞210和錐形凸輪260沿箭頭D和Η的方向移動，則第一細長構件246的第一端和第二細長構件248的第一端沿箭頭Ε的方向將彼此遠離地移動。同時，第一細長構件246的第二端和第二細長構件248的第二端將朝向彼此移動。如上所述，第二細長構件248的第二端可以通過錨定件256被固定在適當位置。換句話說，第二細長構件24