飞行器舱门设备及包括该飞行器舱门设备的飞行器

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飞行器舱门设备及包括该飞行器舱门设备的飞行器
申请号	CN201410040312.5	申请日	2014-01-27	公开(公告)号	CN104015921B	公开(公告)日	2016-08-17
申请人	空中客车运作有限责任公司;			发明人	沃尔夫冈·爱康; 斯特凡·塔克; 西蒙·路瑟;
摘要	本发明涉及一种飞行器舱门设备及包括该飞行器舱门设备的飞行器，飞行器舱门设备包括能枢转的舱门（13）。线性致动机构（3）能操作用于实现该运动并且包括细长直壳体（4）和能选择性地伸出和收缩的杆（5）。致动器安装装置将壳体（4）安装在飞行器的主结构的两个间隔开的元件（2）之间，使得壳体能绕旋转轴线（10）枢转。杆（5）还枢转地耦接于舱门（13），使得杆（5）的延伸和收缩使舱门（13）运动。致动器安装装置包括刚性安装部件（20），刚性安装部件包括与壳体（4）和旋转轴线（10）一起在共用平面中延伸并且每一者均具有第一纵向端部和第二纵向端部的三个细长支腿（21、22、23）。
权利要求	1.一种飞行器舱门设备，包括舱门(13)，铰接地安装于飞行器的机身，使得所述舱门能选择性地枢转地运动到闭合位置和打开位置中，在所述闭合位置中，所述舱门关闭所述机身中的开口，在所述打开位置中，所述舱门提供穿过所述开口的通路，线性致动机构(3)，适于能操作以用于选择性地使所述舱门(13)在所述舱门的打开位置与闭合位置之间运动，其中所述线性致动机构(3)包括细长笔直壳体(4)和杆(5)，所述杆设置在所述壳体(4)中并且部分地从所述壳体(4)的纵向端部(6)延伸，并且通过操作所述线性致动机构(3)使所述杆能选择性地伸出和收缩，以及致动器安装装置，所述壳体通过所述致动器安装装置而安装在所述飞行器的主结构的两个间隔开的元件(2)之间并且由所述两个间隔开的元件支撑，使得所述壳体能绕旋转轴线(10)枢转，其中，所述杆(5)的从所述壳体(4)延伸的纵向端部(11)枢转地耦接于所述舱门(13)，使得在所述杆(5)从所述壳体(4)延伸时，所述舱门(13)运动到所述舱门的打开位置，并且在所述杆(5)收缩到所述壳体(4)中时，所述舱门(13)运动到所述舱门的闭合位置，其特征在于，所述致动器安装装置包括刚性安装部件(20)，所述刚性安装部件包括三个细长支腿(21、22、23)，所述三个细长支腿与所述壳体(4)和所述旋转轴线(10)一起在共用平面中延伸，并且所述三个细长支腿中的每一个具有第一纵向端部和第二纵向端部，其中所述三个细长支腿包括第一支腿(21)和第二支腿(22)并包括第三支腿(23)，所述第一支腿和所述第二支腿的长度和形状相同，并且其中-所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)中的每一者使用各自的第一纵向端部连接至所述壳体(4)，使得所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)在所述壳体的相反两侧以成角度地远离所述壳体(4)的方式对称地延伸，并且使得在操作所述线性致动机构(3)时作用在所述壳体(4)上的负荷传递至所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)并沿着所述第一支腿和所述第二支腿传递，-所述第三支腿(23)的第一纵向端部连接至所述第一支腿(21)的第二纵向端部并且所述第三支腿(23)的第二纵向端部连接至所述第二支腿(22)的第二纵向端部，使得所述第三支腿(23)连接在所述第一支腿(21)的第二纵向端部和所述第二支腿(22)的第二纵向端部之间，并且-所述第一支腿(21)的第二纵向端部和所述第二支腿(22)的第二纵向端部中的每一者在所述旋转轴线(10)上能旋转地耦接于所述飞行器的所述主结构的间隔开的元件(2)中的相应的一者，使得所述刚性安装部件(20)能绕所述旋转轴线(10)枢转。 2.根据权利要求1所述的飞行器舱门设备，其中，所述第三支腿(23)在与所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)的第一纵向端部连接至所述壳体(4)的位置间隔开的位置处支撑所述壳体(4)，其中所述第三支腿(23)刚性地连接至所述壳体(4)，或者，其中所述第三支腿(23)和所述壳体(4)浮动地连接，使得所述第三支腿和所述壳体能相对于彼此在所述壳体(4)的纵向方向上运动。 3.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述壳体(4)连接至所述第三支腿(23)，使得所述第三支腿(23)以阻碍所述壳体沿所述旋转轴线(10)的方向运动的方式支撑所述壳体(4)。 4.根据权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述壳体(4)在所述第三支腿的第一纵向端部与第二纵向端部之间的中间处连接至所述第三支腿(23)。 5.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述刚性安装部件(20)关于延伸通过所述壳体的纵向轴线并且与由所述刚性安装部件(20)限定的平面垂直的平面呈镜像对称。 6.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)是笔直的或者弯曲的，并且/或者其中所述第三支腿(23)是笔直的或者弯曲的。 7.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)的第一纵向端部刚性地连接至所述壳体(4)。 8.根据权利要求7所述的飞行器舱门设备，其中，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)与所述壳体(4)整体地形成单件，并且/或者所述第三支腿(23)与所述壳体(4)整体地形成单件。 9.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)的第一纵向端部由耦接于所述壳体(4)的耦接部件(24)连接和分离。 10.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)的第一纵向端部由耦接于所述壳体(4)的耦接部件(24)连接和分离，并且其中所述耦接部件(24)包括万向接头，所述第一支腿(21)和所述第二支腿(22)的第一纵向端部通过所述万向接头连接至所述壳体(4)。 11.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述线性致动机构(3)为线性液压致动器、线性气压致动器或者线性电致动器。 12.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述旋转轴线(10)沿着所述飞行器的纵向轴线定向。 13.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述飞行器的所述主结构的所述两个间隔开的元件(2)为两个平行横梁。 14.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器舱门设备，其中，所述舱门(13)为检修面板、副翼、货舱门或者出入口。 15.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器舱门设备的飞行器。
说明书全文	飞行器舱门设备及包括该飞行器舱门设备的飞行器技术领域 [0001] 本发明涉及一种飞行器舱门设备或者系统，该飞行器舱门设备或者系统包括舱门，舱门铰接地安装于飞行器的机身，使得舱门可选择性绕相应的铰接头枢转地运动到闭合位置中(在该闭合位置中其关闭机身中的开口并且通常与机身的蒙皮平齐)和打开位置(在该打开位置中其提供经过该开口到机身的内部的通路)。这种舱门典型地构建成使得铰接头设置在舱门的上边缘处，常常定向在飞行器的纵向方向或飞行方向上。背景技术 [0002] 为了打开和关闭舱门，这种舱门设备通常包括线性致动机构或者线性致动器，该线性致动机构或者线性致动器被设置和改适成使得它可被操作以选择性地使舱门在其打开位置与其闭合位置之间运动。出于这个目的，线性致动机构包括细长的笔直壳体和设置在形成于壳体中的纵向孔中的杆。杆部分地从壳体的两个纵向端部中的一个延伸，并且线性致动机构可操作以选择性地使杆从壳体进一步地伸出或者以使杆进一步地收缩到壳体中。因此，线性致动机构可特别地为或者包括已知的气动或者液压致动器，但是也可为或者包括已知的电线性致动器。 [0003] 线性致动机构的壳体由致动器安装装置支撑，该致动器安装装置将壳体安装在飞行器的主结构的两个间隔开的元件之间。这样，壳体由该致动器安装装置通过两个间隔开的元件支撑。该安装实现为使得壳体可绕旋转轴线枢转，该旋转轴线典型地平行于由舱门的铰接头限定的轴线。 [0004] 杆的从壳体延伸的纵向端部(即至少当杆被完全或者部分地伸出时远离壳体的纵向端部)枢转地耦接于舱门。出于耦接的目的，杆的端部可包括被耦接于例如合适的舱门配件上的合适的眼孔。杆在一位置处耦接至舱门使得，(由于壳体被飞行器的主结构的间隔开的元件支撑并且杆附接于舱门的事实)在杆从壳体延伸时舱门运动至其打开位置，并且在杆收缩到壳体中时舱门运动至其闭合位置。 [0005] 在目前被用在飞行器中的该普通类型的现有技术的舱门设备中，壳体以及典型地壳体的与杆从其伸出的端部相反的端部枢转地耦接于并且被刚性细长的所谓的致动器配件或梁支撑，该致动器配件或梁刚性地耦接在两个平行并且间隔的横梁之间，其在这个情况下构成飞行器的主结构的间隔开的元件。这在图1中示出，图1示意性示出上述类型的现有技术的舱门设备。 [0006] 在图1中，细长的梁1(其为致动器配件)在其两个端部处附接至两个横梁2中的相应一个。该附接使得梁1刚性地耦接于横梁2，即不可能有相对的平移或旋转运动。线性致动器3包括壳体4和从壳体4的纵向端部6伸出的杆5。使用合适的操作装置(未示出)，诸如液压或者气动装置，杆5可在壳体4和杆5的纵向方向上(即，在沿着由坐标系8限定的y方向定向的箭头7的方向上)从壳体4进一步延伸或者再次收缩到壳体4中。 [0007] 壳体4的端部部分8在两个横梁2之间的中间位置处耦接于刚性地附接至横梁1上的轴承9，使得壳体4能够绕旋转轴线10枢转。另一方面，设置在杆5的远离壳体4的端部处的眼孔11耦接于刚性地附接至舱门13的轴承12，使得舱门13和杆5能够相对于彼此绕平行于旋转轴线10的旋转轴线14枢转。 [0008] 在图1中，舱门13示出为在其闭合位置中，在该闭合位置中舱门13垂直于附图平面延伸。通过使杆5延伸，舱门13可绕平行于旋转轴线10和旋转轴线14两者的旋转轴线15枢转到打开位置(未示出)中。在该过程中，舱门13和杆5相对于彼此绕旋转轴线14枢转，并且壳体4相对于固定的梁1绕旋转轴线10枢转。 [0009] 对于典型的飞行器舱门(诸如货舱门)，由线性致动器3传递到梁1并且因此待由梁1吸收且待分布至横梁2的致动力或者负荷达到例如11吨的值。这些负荷不仅包括作用在y方向上的负荷分量(该负荷分量倾向于使梁1弯曲)，而且由于在yz平面上的枢转运动，还包括将角动量传递到梁1并且最后传递到横梁2的负荷分量。换言之，致动器配件或者梁1由于沿y方向的弯曲力以及由扭矩或者扭转动量而承受负荷，并且相应的负荷被施加在梁1的轴承9处，该轴承9支撑壳体4并且为壳体4提供旋转轴线10。 [0010] 因此，为了避免故障，致动器配件或者梁1必须是非常结实和强固的部件，其典型地由钛制成并且其与横梁2的附接同样必须是非常强的。满足这些要求是昂贵的并且给飞行器增加很大的重量。发明内容 [0011] 因此本发明的目的是提供一种飞行器舱门设备，其改善了负荷向飞行器的主结构的传递，是较便宜的，增加较少的重量并且克服了现有技术的缺点。 [0012] 该目的通过上文中的普通类型的但是包括不同的致动器安装装置的飞行器舱门设备或者系统实现。 [0013] 因此，根据普通类型的以上描述，飞行器舱门设备包括舱门，该舱门铰接头地安装于飞行器的机身，使得舱门可选择性地枢转地运动到闭合位置和打开位置，在闭合位置中舱门关闭机身中的开口，在打开位置中，舱门提供穿过该开口的通路。它还包括适于可操作用于选择性地使舱门在其打开位置与闭合位置之间运动的线性致动机构或者线性致动器，其中线性致动机构包括细长笔直壳体和杆，该杆设置在壳体中并且部分地从壳体的纵向端部伸出，通过操作线性致动机构使得杆可选择性地延伸和收缩。此外，它包括致动器安装装置，壳体通过该致动器安装装置而安装在飞行器的主结构的两个间隔开的元件之间并且由该两个间隔开的元件支撑，使得壳体可绕旋转轴线枢转。杆的从壳体延伸的纵向端部(即，当被至少部分地延伸时远离壳体的端部)枢转地耦接于舱门，例如通过合适的舱门配件，使得在使杆从壳体延伸时舱门运动至其打开位置，并且在使杆收缩到壳体中时舱门运动至其闭合位置。有关细节，参考上文中的普通类型的飞行器舱门设备的描述，可将其所有特征提供在本发明中。 [0014] 然而，与使用致动器配件或者梁并且以示例性的方式在图1中示出的现有技术的飞行器舱门设备不同，致动器安装装置包括刚性安装部件，该安装部件包括与壳体和旋转轴线一起在共用平面中延伸的三个细长支腿或杆。支腿中的每一者均具有第一纵向端部和第二纵向端部。该三个细长支腿包括第三支腿以及长度和形状相同的第一支腿和第二支腿。 [0015] 第一支腿和第二支腿中的每一者使用其各自的第一端部耦接于壳体，使得第一支腿和第二支腿在壳体的相反侧上远离壳体成角度对称地延伸。在这方面，如在下文中将更详细地解释的，第一端部可直接地或者通过设置在第一支腿和第二支腿的第一端部之间的一个或多个中间部件附接至壳体。在任何情况下，该连接使得在操作线性致动机构时作用在壳体上的负荷(即，致动负荷)传递至第一支腿和第二支腿并沿着第一支腿和第二支腿传递。有利地，由于对称的布置，这些致动负荷沿着第一支腿和第二支腿均匀地分布。 [0016] 第三支腿的第一端部连接并且优选地直接附接至第一支腿的第二端部并且第三支腿的第二端部连接并且优选地直接附接至第二支腿的第二端部，使得第三支腿连接在第一支腿和第二支腿的第二端部之间。 [0017] 从相关布置的以上描述可看出，三个支腿以相同于、大体对应于或者通常地类似于等腰三角形或者等腰梯形(在第一支腿和第二支腿的第一端部之间的中间部件的情况下)的布置设置。 [0018] 最后，第一支腿和第二支腿的第二端部中的每一个在旋转轴线上以这样的方式可旋转地耦接于飞行器的主结构的间隔开的元件中的另一个，使得安装部件可绕旋转轴线枢转。因此，第二端部与间隔开的元件的耦接限定旋转轴线。换言之，第一支腿和第二支腿中的每一者可相对于间隔开的元件中的对应的一个绕旋转轴线旋转，该旋转轴线与安装部件的旋转轴线重合。 [0019] 致动器安装装置和现有技术的致动器配件或梁的替换方案的这种构建和布置具有这样的优点，即，致动负荷直接通过第一支腿和第二支腿(其相对于壳体是倾斜的并且可相对于间隔开的元件旋转)而非通过壳体、旋转轴线和致动器梁传递至间隔开的元件和主飞行器结构。因此，改善了负荷传递路径并且避免或者显著地减少了不利的弯曲和扭转力矩。实际上，由于第一支腿和第二支腿的对称布置，没有或者至少仅仅相对小的作用在旋转轴线的方向上的力通过致动器安装装置传递至间隔开的元件。而是，只有或者基本上只有剪切力传递至间隔开的元件。此外，第三支腿(其稳定第一支腿和第二支腿的第二端部)可构建成具有比现有技术的致动器配件或梁小得多的强度。因此，可实现重量和成本的节省。此外，与现有技术的致动器配件或梁(其刚性地附接至间隔开的元件)的相对大的纵向端面相比，由第一支腿和第二支腿以及它们与间隔开的元件的耦接提供的连接基础是小得多的。因此，与减少了并且能更容易地解决与组装公差相关的可能问题。 [0020] 在优选的实施例中，第三支腿在与第一支腿和第二支腿的第一端部连接至壳体的位置间隔开的位置处支撑壳体。在这方面，第三支腿可刚性地连接至壳体。然而，优选的是第三支腿和壳体浮动地连接，使得它们可相对于彼此在壳体的纵向方向上运动(可能地仅仅在有限的限度内)。这避免了对第三支腿施加弯曲力，但是仍然为壳体提供了额外的支撑。在上下文中，如果壳体和第三支腿之间可在与壳体的纵向方向和旋转轴线的方向两者垂直的方向上进行一些运动，则这是更优选的。这可通过适当地构建浮动连接实现。 [0021] 在优选的实施例中，壳体连接至第三支腿使得第三支腿以阻碍壳体沿旋转轴线的方向的运动的方式支撑壳体。优选的是，该支撑仅仅在该方向上提供，例如通过上文中提到的浮动连接。然而，也可提供另外在与共用平面和旋转轴线两者垂直的方向上的支撑，这也可由上文中提到的浮动连接实现，或者另外在所有方向上的支撑(可能地通过例如刚性连接)。由于第一支腿和第二支腿相对于壳体的对称布置，在旋转轴线的方向上的负荷传递被基本上消除。 [0022] 在其中壳体连接至第三支腿的任何情况下，壳体优选地被在第三支腿的第一端部和第二端部之间的中间位置处连接至第三支腿。这确保作用在旋转轴线的方向上的力的传递被最小化。 [0023] 通常，如果安装部件有利地关于延伸通过壳体的纵向轴线并且垂直于由安装部件限定的平面的平面呈镜像对称，则实现使作用在旋转轴线的方向上的力的最小化。 [0024] 第一支腿和第二支腿可为笔直的或者弯曲的，并且/或者第三支腿可为笔直的或者弯曲的。因此，所有支腿可为笔直的，所有支腿可为弯曲的，第一支腿和第二支腿可为笔直的而第三支腿为弯曲的，或者第一支腿和第二支腿可为弯曲的而第三支腿为笔直的。这样，有利的是，可依据所讨论的应用而选择最适于改善负荷传递和最小化的重量的致动器安装装置的结构。 [0025] 第一支腿和第二支腿的第一端部可性地连接至壳体。例如，第一支腿和第二支腿可与壳体在整体地形成单件。应当注意到的是，此外或者可替换地，还可能的是，第三支腿与壳体整体地形成单件。可替换地，第一端部也可通过合适的附接装置而附接至壳体。 [0026] 在任何情况下，第一支腿和第二支腿的第一端部可直接连接至壳体或者可通过耦接部件连接和分离，该耦接部件耦接于壳体并且单独地可由仅仅一个或者由多个部件构成。对于这样的耦接部件，致动器安装装置将具有大体对应于等腰梯形的形状。 [0027] 在其中第一支腿和第二支腿的第一端部通过耦接于壳体的耦接部件连接和分离的实施例中，进一步优选的是，耦接部件是或者包括万向接头，第一支腿和第二支腿的第一端部通过该万向接头连接至壳体。这确保没有角动量传递至第一支腿和第二支腿。 [0028] 在优选的实施例中，线性致动机构是线性液压致动器、线性气压致动器或者电致动器。 [0029] 在优选的实施例中，旋转轴线沿着飞行器的纵向轴线或飞行方向定向。在该情况下，舱门将设置在飞行器的机身的侧蒙皮部分中。 [0030] 在优选的实施例中，飞行器的主结构的两个间隔开的元件为两个平行且间隔开的横梁，特别地为垂直于飞行器的纵向轴线或飞行方向延伸的两个平行横梁。 [0031] 在本申请中，术语“舱门”应当被宽泛地理解，因此该舱门可为例如检修面板、货舱门、副翼或者出入口。 [0032] 有利的飞行器可包括根据上文的考虑而构建的舱门设备。附图说明 [0033] 在下文中，将参考附图更详细地阐述本发明的优选实施例。 [0034] 图1示意性示出了包括致动器安装装置的现有技术的飞行器舱门设备，该致动器安装装置包括致动器配件或梁。 [0035] 图2示意性示出了根据本发明的飞行器舱门的一个实施例。 [0036] 图3示意性示出了根据本发明的飞行器舱门的另一实施例。具体实施方式 [0037] 在图中，相同或者相似的部件由相同的参考标号表示。 [0038] 因此，在图2中，线性致动器3包括壳体4和从壳体4的纵向端部6伸出的杆5，并且设置在主飞行器结构的两个横梁2之间的中间位置处。使用合适的操作装置(未示出)，诸如液压或者气动装置，杆5可在壳体4和杆5的纵向方向上(即，在沿着由坐标系8限定的y方向定向的箭头7的方向上)从壳体4进一步延伸或者再次收缩到壳体4中。 [0039] 壳体4的端部部分8被支撑在贯穿笔直的细长杆或者支腿23设置于支腿23中间的孔中且位于横梁2之间的中间，使得端部部分8被支撑为不能在x方向上运动，但是允许在y方向上以及(至少在某种程度上)在z方向上运动。另一方面，设置在杆5的远离壳体4的端部处的眼孔11耦接于刚性地附接至舱门13的轴承12，使得舱门13和杆5能够相对于彼此绕旋转轴线14枢转。 [0040] 支腿23是刚性安装部件20的一部分，该刚性安装部件20还包括长度和形状相同的笔直细长的支腿21、22以及耦接部件24。支腿21和22在它们的纵向端部中的一个处刚性地附接至耦接部件24，并且在它们的相反的纵向端部处耦接于横梁2中的相应一个上。此外，支腿23刚性地连接在耦接于横梁2上的支腿21和22的两个纵向端部之间。支腿21和22的这些端部与横梁2之间的耦接使得，通过合适的旋转轴承(未具体示出)，端部以及因此整个安装部件20可绕由该耦接限定的旋转轴线10旋转。旋转轴线10平行于旋转轴线14。支腿21、22和23以及耦接部件24在共用平面中延伸，其中壳体4也在该共用平面中延伸。应当注意到的是，坐标系8与安装部件20一起旋转，使得共用平面是坐标系8的xy平面。 [0041] 如可在图2中看到的，支腿21和22在壳体4的相反侧上从耦接部件24延伸，耦接部件在相对于壳体和杆5的纵向轴线倾斜的方向上成角度地远离壳体4和舱门13。耦接部件24包括万向接头(在图2中不可见)，该万向接头以这样的方式支撑壳体4，使得作用在x、y和z方向上的负荷从壳体4传递至耦接部件24以及传递至支腿21和22，但是并不包括绕壳体4的纵向轴线的扭转负荷。 [0042] 在图2中，舱门13再次示出为处于其闭合位置中，在该闭合位置中舱门13垂直于附图的平面延伸。通过使杆5延伸，舱门13可绕平行于旋转轴线10和旋转轴线14两者的旋转轴线15枢转至打开位置(未示出)。在该过程中，舱门13和杆5相对于彼此绕旋转轴线14枢转，并且安装部件20与壳体4一起相对于横梁2绕旋转轴线10枢转。 [0043] 在打开和关闭舱门13时作用的致动负荷通过支腿21和22而作为力Fxyz(见图2中的对应箭头)朝向这些支腿到横梁2的耦接部传递。由于支腿21和22的对称布置，x方向上的力分量被消除，使得只有作用在y和/或z方向上的剪切力Fyz传递至横梁2。这种剪切力可由横梁2有效地吸收，这有利地使得无需吸收扭转或者弯曲负荷。 [0044] 图3示出了可替换实施例，其与图2中示出的实施例的不同仅仅在于安装部件20已经在由附图限定的平面中旋转了180o。因此，耦接部件24以与图2的实施例中相同的方式支撑壳体4，但是被设置在壳体4的远离舱门13的纵向端部处。因此，支腿21和22再次在壳体4的相反侧上从耦接部件24延伸(耦接部件在相对于壳体和杆5的纵向轴线倾斜的方向上成角度地远离壳体4)，但是在该情况下朝向舱门延伸。 [0045] 在打开和关闭舱门时舱门设备的操作以及从壳体4到横梁2的负荷和力的传递与图2中的实施例对应。