響應于輸出力矩的力矩限制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及力矩限制機構，特別涉及用在齒輪旋轉致動器(GRA)中的力矩限制機構，齒輪旋轉致動器用于致動航空器控制表面。
【背景技術】
[0002]GRA例如用在航空器中以致動襟翼、縫翼以及其它空氣動力控制表面。GRA典型地包含力矩限制器，力矩限制器用于在發(fā)生故障的情況下限制GRA的輸入軸和輸出軸之間的力矩傳遞。傳統(tǒng)的力矩限制裝置包括盤式制動組，盤式制動組具有多個制動盤，多個制動盤利用相鄰制動盤之間的摩擦接觸以限制力矩傳遞。該力矩限制裝置具有幾個固有問題。因為摩擦系數(shù)對潤滑特別敏感，潤滑環(huán)境的變化能夠致使摩擦系數(shù)下降到低于提供正力矩極限所需的臨界值。這個能夠導致力矩限制器超過最大力矩限制設置。如果盤式制動組中存在太少的潤滑并且存在水分，盤式制動組能夠凍結，導致防害鎖止。當為盤式制動組提供充足的潤滑時，存在相當大的粘性拖拽。只要在力矩限制器設置和動力控制單元(PCU)定量中準確地預測和計算粘性拖拽，粘性拖拽就不是問題，但是，該粘性拖拽導致系統(tǒng)中的低效以及對力矩限制器下游的組件造成更高的限制負載。
[0003]已知的力矩限制機構響應于GRA的輸入力矩而不是GRA輸出力矩。結果，鎖止的力矩極限設置必須遠高于GRA的最大操作力矩，所以GRA設計為具有比較大的極限輸出力矩。因此，每個GRA具有與其相關聯(lián)的更大的重量，并增加GRA下游的結構。假定航空器具有很多GRA，例如三十或者更多，那么累積重量成本被強加于航空器設計。
[0004]需要解決上述問題的力矩限制器。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種力矩限制器，限制繞輸入軸線可旋轉的輸入軸和繞輸出軸線可旋轉的輸出軸之間的力矩傳遞，并以解決上面所討論的問題的方式這么做。在本發(fā)明的示意性實施例中，力矩限制器被包含在用于致動航空器控制表面的GRA中，例如相對于固定翼可移動的襟翼或縫翼。本發(fā)明的力矩限制器以如下事實為特征:力矩限制器響應于與輸出軸相關聯(lián)的輸出力矩而不是與輸入軸相關聯(lián)的輸入力矩。
[0006]本發(fā)明的力矩限制器大體包括結構基礎件和用于將輸入軸的旋轉運動傳遞到輸出軸的齒輪組件。齒輪組件包括參考齒輪，參考齒輪與結構基礎件相聯(lián)接以使參考齒輪的相對于結構基礎件的運動取決于輸出軸處的輸出力矩。當輸出力矩小于輸出力矩極限時，參考齒輪相對于結構基礎件靜止，當輸出力矩超過輸出力矩極限時，參考齒輪相對于結構基礎件移動。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，齒輪組件還可包括輸入齒輪、從動齒輪和至少一個傳遞齒輪，輸入齒輪響應于輸入軸的旋轉而相對于結構基礎件旋轉，從動齒輪與輸出軸相關聯(lián)以使輸出軸響應于從動齒輪的旋轉而旋轉，至少一個傳遞齒輪接合輸入齒輪、參考齒輪和從動齒輪以使輸入軸的旋轉導致輸出軸的旋轉，而不會導致參考齒輪相對于結構基礎件的移動，除非超過力矩極限。當超過力矩極限時，參考齒輪相對于結構基礎件移動，例如參考齒輪可繞其軸線相對于結構基礎件旋轉。齒輪組件可以構造為行星齒輪組件，其中輸入齒輪布置為輸入軸上的太陽齒輪，參考齒輪布置為繞輸入齒輪的環(huán)形齒輪，而至少一個傳遞齒輪包括布置在輸入齒輪和參考齒輪之間的多個行星齒輪。輸入齒輪、參考齒輪和從動齒輪可沿主軸線同軸地布置，行星齒輪可在平行于組件的主軸線的方向上軸向地延伸。
[0008]在本發(fā)明的另一方面，力矩限制器可包括鎖定機構，用于在超過力矩極限后防止輸入軸和輸出軸之間的力矩傳輸，其中在已經超過力矩極限后，鎖定機構將來自輸入軸的力矩重定向到結構基礎件。鎖定機構可包括布置成與輸入軸一起旋轉的卡爪載體，以及可樞轉地聯(lián)接到卡爪載體的至少一個卡爪件。鎖定機構可進一步包括鎖定環(huán)，鎖定環(huán)包括徑向向內延伸的至少一個止擋，其中鎖定環(huán)沿主軸線布置并軸向可移位的從非鎖定位置到鎖定位置，在非鎖定位置，每個止擋徑向脫離每個卡爪，在鎖定位置，每個止擋徑向干涉每個卡爪件。彈簧可布置成朝向非鎖定位置推動鎖定環(huán)，并且多個球軸承可位于鎖定環(huán)和參考齒輪之間。當鎖定環(huán)和參考齒輪相對于彼此繞主軸線以預定角度取向時，球軸承將鎖定環(huán)維持在非鎖定位置，以及當參考齒輪相對于鎖定環(huán)繞主軸線旋轉時，球軸承朝向鎖定位置移位鎖定環(huán)。當被參考齒輪的旋轉激活時，鎖定機構通過鎖定環(huán)可將輸入力矩重定向到結構基礎件。
【附圖說明】
[0009]下面參照附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例形成的GRA的透視圖；
[0011]圖2是示出圖1中的GRA的截面透視圖；
[0012]圖3是示出圖1中的GRA的另一個截面透視圖；
[0013]圖4是圖1中所示的GRA的縱向截面圖；
[0014]圖5是GRA的大體沿圖4中的A_A線截取的橫向截面圖；
[0015]圖6是GRA的大體沿圖4中的B_B線截取的橫向截面圖；
[0016]圖7是GRA的大體沿圖4中的C_C線截取的橫向截面圖；
[0017]圖8是GRA的大體沿圖4中的D_D線截取的橫向截面圖；
[0018]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的GRA的鎖定機構的透視圖；
[0019]圖10A和10B是示出當超過力矩極限時鎖定機構的鎖定環(huán)的從非鎖定位置到鎖定位置的軸向位移的放大截面圖；
[0020]圖11A-11E是示出當超過力矩極限時鎖定機構的操作的一系列橫向截面圖；
[0021]圖12A-12E是示出通過鎖定機構的卡爪載體的逆向旋轉重置鎖定機構的一系列橫向截面圖；以及
[0022]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的非對稱球凹陷的詳細截面圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1-7描述了體現(xiàn)本發(fā)明的GRA 10。GRA 10可用在航空器控制表面致動系統(tǒng)或涉及力矩傳遞的其他應用中。GRA 10構造為在繞輸入軸線可旋轉的輸入軸12和繞輸出軸線可旋轉的輸出軸14之間傳遞力矩。在當前實施例中，輸入軸線和輸出軸線沿主軸線11彼此一致。
[0024]GRA 10包括外殼16形式的結構基礎件，外殼16可包括殼體18，位于殼體18 —端的外殼端板20以及保持在鄰近外殼端板20的軸向地固定的位置上的間隔環(huán)22。間隔環(huán)22可限定出環(huán)形徑向臺階面24。輸入軸12通過旋轉軸承13可旋轉地支撐在外殼16的輸入端。輸出軸14通過另一個旋轉軸承15可旋轉地支撐在輸入軸12的一端。
[0025]GRA 10還包括用于將輸入軸12的旋轉運動傳遞到輸出軸14的齒輪組件。如所描述的實施例所示，齒輪組件包括輸入齒輪26，參考齒輪28，從動齒輪30和至少一個傳遞齒輪32。輸入齒輪26可被固定地安裝在輸入軸12上或與輸入軸一體形成，以使輸入齒輪26響應于輸入軸的旋轉相對于外殼16旋轉。參考齒輪28聯(lián)接到外殼16，以使參考齒輪不會相對于外殼16移動，除非超過力矩極限。例如，參考齒輪28可以為保持在外殼16內的內部有齒的環(huán)形齒輪的形式，以使參考齒輪不會繞主軸線11相對于外殼16旋轉，除非參考齒輪遭受到超過力矩極限的繞主軸線11的力矩。從動齒輪30與輸出軸14相關聯(lián)，例如通過將從動齒輪固定地連接到輸出軸14或者通過將從動齒輪與輸出軸14 一體地形成，其中輸出軸14響應于從動齒輪30的旋轉而旋轉。如在所描述的實施例中所示，從動齒輪30可以為內部有齒的環(huán)形齒輪。
[0026]至少一個傳遞齒輪32接合輸入齒輪26、參考齒輪28和從動齒輪30以使輸入軸12的旋轉導致輸出軸14的旋轉而不會導致參考齒輪28的相對于由外殼16提供的結構基礎件的移動，除非超過力矩極限。當超過力矩極限時，參考齒輪28通過繞主軸線11相對于外殼16旋轉而相對于結構基礎件(即外殼16)移動。
[0027]如圖中所示，齒輪組件為行星齒輪組件，其中輸入齒輪26布置為輸入軸12上的太陽齒輪，參考齒輪28布置為繞輸入齒輪的環(huán)形齒輪，而至少一個傳遞齒輪32包括布置在輸入齒輪26和參考齒輪28之間的多個行星齒輪。在所描述的實施例中，多個行星齒輪(即傳遞齒輪32)在平行于主軸線11的方向上軸向地延伸。輸入齒輪26和從動齒輪30可沿主軸線11彼此同軸地布置。進一步地，參考齒輪28可與輸入齒輪26和從動齒輪30沿主軸線11同軸地布置。傳遞齒輪32可繞輸入齒輪26布置，并且每個傳遞齒輪可包括與輸入齒輪26和參考齒輪30相嚙合的第一有齒部分32A，僅與參考齒輪28相嚙合第二有齒部分32B，以及僅與從動齒輪30相嚙合的第三有齒部分32C。
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