具有選擇性斷開和重新連接的諧波驅動組件的制作方法
【專利說明】具有選擇性斷開和重新連接的諧波驅動組件
[0001]相關申請案
發(fā)明背景
本發(fā)明一般涉及飛行器的致動系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的諧波驅動組件。
[0002]諧波驅動可減少在運動控制系統(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。諧波齒輪基于使用金屬的彈塑性機械性能的相對簡單的構造。
[0003]諧波齒輪一般由波發(fā)生器、柔輪和環(huán)形齒輪構造。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)形齒輪是剛性內齒輪，該環(huán)形齒輪具有沿環(huán)形齒輪的內周形成的內齒。內齒與柔輪的外齒具有相同的尺寸，但環(huán)形齒輪的內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)形齒輪關于彼此共軸對齊。
[0004]在操作中，波發(fā)生器安裝在驅動軸上，并且隨著波發(fā)生器旋轉，其賦予柔輪連續(xù)移動的橢圓形式或波狀運動。這使得柔輪的外齒與環(huán)形齒輪的內齒在其接合或連接的相應等距離點處嚙合，從而以連續(xù)滾動的方式前進。這也允許在與波發(fā)生器的短軸相對的點處的全齒軸向脫離或斷開。因為柔輪的長軸實際上隨著波發(fā)生器旋轉，所以對應齒彼此嚙合的點以與波發(fā)生器相等的速度圍繞中心點轉動。
[0005]由于柔輪的外齒比環(huán)形齒輪的內齒少，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)生器的每個整轉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)生器的旋轉方向相對的方向上(即，如果波發(fā)生器在順時針方向上旋轉，則柔輪的位移在逆時針方向上，并且反之亦然)。以這種方式，諧波驅動能夠起到減速器的作用。
[0006]例如，在飛行器系統(tǒng)中，旋轉的電子機械致動器(旋轉的EMA)主要實施用于所謂的“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)。關于這點，諧波驅動與旋轉的EMA結合。當旋轉的EMA發(fā)生故障時，其可將經配置致動的表面鎖定。發(fā)生此類故障時，期望自由地或選擇性地斷開旋轉的EMA，并且然后重新連接已斷開的旋轉的EMA。然而，波發(fā)生器自柔輪離開的軸向移動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的EMA。
發(fā)明概要
[0007]根據本發(fā)明的非限制性實施例，提供了具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的驅動組件。驅動組件包括專用諧波發(fā)生器，其經配置旋轉并且斷開以及重新連接致動器的諧波驅動。為此，波發(fā)生器經配置徑向向內移動以允許柔輪從環(huán)形齒輪斷開同時留在柔輪內，并且徑向向外移動以允許柔輪重新連接到環(huán)形齒輪。
[0008]更具體地，驅動組件還包括螺線管、球鎖套管、球鎖套管返回彈簧、鎖球軸承、旋轉軸線、錐形滾柱軸承和斷開彈簧。關于斷開，滾柱軸承和斷開彈簧經配置在啟用螺線管時軸向推動波發(fā)生器，從而允許滾柱軸承徑向向內移動。該移動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]在本說明書結尾處的權利要求中，具體指出并且明確要求保護了被視作本發(fā)明的主題。從下面結合附圖的詳細說明中，本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點是顯而易見的，其中:
圖1是根據本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的驅動組件的非限制性實施例的截面圖，其示出處于“連接”狀態(tài)的驅動組件。
[0010]圖2是示出在根據本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的驅動組件的非限制性實施例的圖1中所說明的截面“D”的詳細視圖。
[0011]圖3-5是根據本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的驅動組件的非限制性實施例的相應的詳細視圖，其示出在驅動組件斷開過程中的各個階段，圖5是示出在圖6中所說明的截面“D”的詳細視圖。
[0012]圖6是根據本發(fā)明的具有選擇性斷開和重新連接的旋轉致動器的驅動組件的非限制性實施例的截面圖，其示出處于“斷開”狀態(tài)的驅動組件。
具體實施例
[0013]現在參考附圖，根據本發(fā)明的驅動組件以及因此旋轉致動器的非限制性實施例由10表示。雖然致動器10在本文被公開為電子機械致動器(旋轉的EMA致動器10)，但應當理解，致動器10可以是任何合適類型的致動器。此外，雖然致動器10被如此公開為實施用于飛行器系統(tǒng)的輔助飛行控制，但也應當理解，致動器10可被實施用于此類系統(tǒng)的任何合適的運動控制。此外，雖然致動器10被如此公開為結合飛行器系統(tǒng)使用，但也應當理解，致動器10可結合任何合適的系統(tǒng)使用。
[0014]具體參考圖1，致動器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經配置徑向向內(圖1中向右)并且徑向向外(圖1中向左)移動到處于“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)的驅動組件10。
[0015]更具體地，螺線管12經配置接收待啟用的“斷開”命令，以沿旋轉軸線“A”遠離諧波驅動并且朝向螺線管12 (圖1中向上)軸向推動球鎖套管14。螺線管12經配置也接收待啟用的“連接”命令，以沿旋轉軸線“A”遠離諧波驅動并且朝向螺線管12 (圖1中向下)再次推動球鎖套管14。為此，球鎖套管返回彈簧16經配置迫使球鎖套管14軸向遠離螺線管12 (圖1中向下)。應當理解，螺線管12可接收“斷開”命令，并且可通過在現有技術中一般是已知的任何方式啟用和停用。
[0016]致動器10也包括滾柱軸承26 (圖2)和斷開彈簧28。每個滾柱軸承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經配置圍繞旋轉軸線“A”旋轉，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，并且經配置關于該錐形移動一即，朝向和遠離螺線管12 (圖1中分別為向上和向下)軸向移動。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軸向移動而減小并且隨著波發(fā)生器32遠離螺線管12軸向移動而增大。以這種方式，滾柱軸承26經配置分別徑向向內(圖2中向右)移動和徑向向外(圖2中向左)移動。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)軸向推動波發(fā)生器32。
[0018]關于波發(fā)生器32遠離螺線管12 (圖1中向下)的軸向移動，可將外力施加到該波發(fā)生器32以引起此類移動。僅以舉例的方式，千斤頂螺絲(未示出)可抵靠波發(fā)生器32手動地放置以施加此類力。
[0019]仍具體參考圖2，致動器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經配置可操作地連接到環(huán)形齒輪3