具有選擇性斷開和重新連接的諧波驅(qū)動(dòng)組件的制作方法
【專利說明】具有選擇性斷開和重新連接的諧波驅(qū)動(dòng)組件
[0001]相關(guān)申請案
發(fā)明背景
本發(fā)明一般涉及飛行器的致動(dòng)系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的諧波驅(qū)動(dòng)組件。
[0002]諧波驅(qū)動(dòng)可減少在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的齒隙。更具體地，諧波齒輪允許與同心軸的高減速比以及相對低的齒隙和振動(dòng)。諧波齒輪基于使用金屬的彈塑性機(jī)械性能的相對簡單的構(gòu)造。
[0003]諧波齒輪一般由波發(fā)生器、柔輪和環(huán)形齒輪構(gòu)造。波發(fā)生器是卵形或橢圓形凸輪，其中薄球軸承圍繞凸輪的外周放置。波發(fā)生器安裝到馬達(dá)的軸上。柔輪是薄的并且由彈性金屬制成，該柔輪具有沿柔輪的外周形成的外齒。環(huán)形齒輪是剛性內(nèi)齒輪，該環(huán)形齒輪具有沿環(huán)形齒輪的內(nèi)周形成的內(nèi)齒。內(nèi)齒與柔輪的外齒具有相同的尺寸，但環(huán)形齒輪的內(nèi)齒比柔輪的外齒更多。環(huán)形齒輪沿環(huán)形齒輪的外周附接到齒輪箱。波發(fā)生器、柔輪和環(huán)形齒輪關(guān)于彼此共軸對齊。
[0004]在操作中，波發(fā)生器安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，并且隨著波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，其賦予柔輪連續(xù)移動(dòng)的橢圓形式或波狀運(yùn)動(dòng)。這使得柔輪的外齒與環(huán)形齒輪的內(nèi)齒在其接合或連接的相應(yīng)等距離點(diǎn)處嚙合，從而以連續(xù)滾動(dòng)的方式前進(jìn)。這也允許在與波發(fā)生器的短軸相對的點(diǎn)處的全齒軸向脫離或斷開。因?yàn)槿彷喌拈L軸實(shí)際上隨著波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，所以對應(yīng)齒彼此嚙合的點(diǎn)以與波發(fā)生器相等的速度圍繞中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]由于柔輪的外齒比環(huán)形齒輪的內(nèi)齒少，并且全齒軸向斷開通過波發(fā)生器的橢圓率成為可能，所述以波發(fā)生器的每個(gè)整轉(zhuǎn)均造成柔輪相對于環(huán)形齒輪的圓周位移。該位移總是在與波發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)方向相對的方向上(即，如果波發(fā)生器在順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)，則柔輪的位移在逆時(shí)針方向上，并且反之亦然)。以這種方式，諧波驅(qū)動(dòng)能夠起到減速器的作用。
[0006]例如，在飛行器系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)的電子機(jī)械致動(dòng)器(旋轉(zhuǎn)的EMA)主要實(shí)施用于所謂的“輔助飛行控制”(諸如副翼、襟翼、縫翼和阻流板以及其他飛行控制表面)。關(guān)于這點(diǎn)，諧波驅(qū)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)的EMA結(jié)合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的EMA發(fā)生故障時(shí)，其可將經(jīng)配置致動(dòng)的表面鎖定。發(fā)生此類故障時(shí)，期望自由地或選擇性地?cái)嚅_旋轉(zhuǎn)的EMA，并且然后重新連接已斷開的旋轉(zhuǎn)的EMA。然而，波發(fā)生器自柔輪離開的軸向移動(dòng)使得此類重新連接困難。因此，期望更容易地重新連接已斷開的旋轉(zhuǎn)的EMA。
發(fā)明概要
[0007]根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，提供了具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)組件。驅(qū)動(dòng)組件包括專用諧波發(fā)生器，其經(jīng)配置旋轉(zhuǎn)并且斷開以及重新連接致動(dòng)器的諧波驅(qū)動(dòng)。為此，波發(fā)生器經(jīng)配置徑向向內(nèi)移動(dòng)以允許柔輪從環(huán)形齒輪斷開同時(shí)留在柔輪內(nèi)，并且徑向向外移動(dòng)以允許柔輪重新連接到環(huán)形齒輪。
[0008]更具體地，驅(qū)動(dòng)組件還包括螺線管、球鎖套管、球鎖套管返回彈簧、鎖球軸承、旋轉(zhuǎn)軸線、錐形滾柱軸承和斷開彈簧。關(guān)于斷開，滾柱軸承和斷開彈簧經(jīng)配置在啟用螺線管時(shí)軸向推動(dòng)波發(fā)生器，從而允許滾柱軸承徑向向內(nèi)移動(dòng)。該移動(dòng)在柔輪上釋放了向外的力，從而將柔輪從環(huán)形齒輪斷開。停用螺線管，使得球鎖套管通過球鎖套管返回彈簧軸向受力，并且球軸承被迫徑向進(jìn)入處于鎖定的“斷開”位置的凹槽中。
【附圖說明】
[0009]在本說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中，具體指出并且明確要求保護(hù)了被視作本發(fā)明的主題。從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)組件的非限制性實(shí)施例的截面圖，其示出處于“連接”狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)組件。
[0010]圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)組件的非限制性實(shí)施例的圖1中所說明的截面“D”的詳細(xì)視圖。
[0011]圖3-5是根據(jù)本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)組件的非限制性實(shí)施例的相應(yīng)的詳細(xì)視圖，其示出在驅(qū)動(dòng)組件斷開過程中的各個(gè)階段，圖5是示出在圖6中所說明的截面“D”的詳細(xì)視圖。
[0012]圖6是根據(jù)本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)組件的非限制性實(shí)施例的截面圖，其示出處于“斷開”狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)組件。
具體實(shí)施例
[0013]現(xiàn)在參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)組件以及因此旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的非限制性實(shí)施例由10表示。雖然致動(dòng)器10在本文被公開為電子機(jī)械致動(dòng)器(旋轉(zhuǎn)的EMA致動(dòng)器10)，但應(yīng)當(dāng)理解，致動(dòng)器10可以是任何合適類型的致動(dòng)器。此外，雖然致動(dòng)器10被如此公開為實(shí)施用于飛行器系統(tǒng)的輔助飛行控制，但也應(yīng)當(dāng)理解，致動(dòng)器10可被實(shí)施用于此類系統(tǒng)的任何合適的運(yùn)動(dòng)控制。此外，雖然致動(dòng)器10被如此公開為結(jié)合飛行器系統(tǒng)使用，但也應(yīng)當(dāng)理解，致動(dòng)器10可結(jié)合任何合適的系統(tǒng)使用。
[0014]具體參考圖1，致動(dòng)器10包括螺線管12、球鎖套管14、球鎖套管返回彈簧16和鎖球軸承18。螺線管12經(jīng)配置接收“連接”和“斷開”命令(其為到螺線管12的相同命令)。球鎖套管14與螺線管12可操作地連通。球軸承18經(jīng)配置徑向向內(nèi)(圖1中向右)并且徑向向外(圖1中向左)移動(dòng)到處于“連接”位置的主凹槽20或處于鎖定的“斷開”位置的輔助凹槽22中。球軸承18保持在鎖球軸承保持架24中。螺線管12推動(dòng)球鎖套管14并且將球軸承18解鎖。然后，螺線管12斷電，并且球鎖套管返回彈簧16將球軸承18鎖定在“斷開”位置或“連接”位置中的任一位置。圖1示出處于“連接”狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)組件10。
[0015]更具體地，螺線管12經(jīng)配置接收待啟用的“斷開”命令，以沿旋轉(zhuǎn)軸線“A”遠(yuǎn)離諧波驅(qū)動(dòng)并且朝向螺線管12 (圖1中向上)軸向推動(dòng)球鎖套管14。螺線管12經(jīng)配置也接收待啟用的“連接”命令，以沿旋轉(zhuǎn)軸線“A”遠(yuǎn)離諧波驅(qū)動(dòng)并且朝向螺線管12 (圖1中向下)再次推動(dòng)球鎖套管14。為此，球鎖套管返回彈簧16經(jīng)配置迫使球鎖套管14軸向遠(yuǎn)離螺線管12 (圖1中向下)。應(yīng)當(dāng)理解，螺線管12可接收“斷開”命令，并且可通過在現(xiàn)有技術(shù)中一般是已知的任何方式啟用和停用。
[0016]致動(dòng)器10也包括滾柱軸承26 (圖2)和斷開彈簧28。每個(gè)滾柱軸承26均是錐形的，并且在滾柱軸承26處可生成(如下所述的)載荷，此類載荷限定軸向分量和徑向分量。斷開彈簧28經(jīng)配置施加可通過滾柱軸承26處的載荷的軸向分量輔助的力。
[0017]具體參考圖2，致動(dòng)器10也包括滾柱軸承分離器30和專用諧波發(fā)生器32。滾柱軸承分離器30將滾柱軸承26分離。波發(fā)生器32經(jīng)配置圍繞旋轉(zhuǎn)軸線“A”旋轉(zhuǎn)，可操作地接觸滾柱軸承26，并且限定波發(fā)生器32的軸向長度。該軸向長度使得在波發(fā)生器32與滾柱軸承26之間一直維持可操作接觸。波發(fā)生器32也是錐形的，并且經(jīng)配置關(guān)于該錐形移動(dòng)一即，朝向和遠(yuǎn)離螺線管12 (圖1中分別為向上和向下)軸向移動(dòng)。因此，波發(fā)生器32的徑向尺寸隨著波發(fā)生器32朝向螺線管12軸向移動(dòng)而減小并且隨著波發(fā)生器32遠(yuǎn)離螺線管12軸向移動(dòng)而增大。以這種方式，滾柱軸承26經(jīng)配置分別徑向向內(nèi)(圖2中向右)移動(dòng)和徑向向外(圖2中向左)移動(dòng)。另外，由來自斷開彈簧28的力輔助的滾柱軸承26處的載荷的軸向分量可朝向螺線管12 (圖1中向上)軸向推動(dòng)波發(fā)生器32。
[0018]關(guān)于波發(fā)生器32遠(yuǎn)離螺線管12 (圖1中向下)的軸向移動(dòng)，可將外力施加到該波發(fā)生器32以引起此類移動(dòng)。僅以舉例的方式，千斤頂螺絲(未示出)可抵靠波發(fā)生器32手動(dòng)地放置以施加此類力。
[0019]仍具體參考圖2，致動(dòng)器10也包括柔輪34和環(huán)形齒輪36 (S卩，主環(huán)形齒輪36a和輔助環(huán)形齒輪36b)。柔輪34經(jīng)配置可操作地連接到環(huán)形齒輪3