諧波傳動器及組裝方法
【專利說明】諧波傳動器及組裝方法
[0001]發(fā)明背景
[0002]本文的實施方案涉及齒輪系統(tǒng)，且更明確地說，涉及諧波傳動齒輪系統(tǒng)，以及組裝此類系統(tǒng)的方法。
[0003]飛機通常在飛機機翼結(jié)構(gòu)上包括飛行控制表面，所述飛行控制表面移動并定位，以便更改機翼結(jié)構(gòu)的升力特性。致動器耦合到飛行控制表面，并控制和指導(dǎo)飛行控制表面在若干位置之間的移動。通常，飛機中使用兩種類型的致動器:線性致動器和旋轉(zhuǎn)致動器。按照慣例，旋轉(zhuǎn)致動器使用周轉(zhuǎn)型減速齒輪傳動，通常稱為行星齒輪傳動，來逐步減低歸因于電動馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)致動器使用具有多個級(多組行星齒輪)的行星齒輪傳動來增加行星齒輪傳動的減速比和扭矩重量比也是常見的。雖然將多個級并入行星齒輪傳動中增加了行星齒輪傳動的減速比和扭矩重量比，但這也不合意地增加了行星齒輪傳動的大小、重量和復(fù)雜性。
[0004]目前，飛機機翼的構(gòu)造正朝薄機翼設(shè)計發(fā)展，其中機翼的總厚度與先前設(shè)計相比減小。因為機翼的厚度正減小，所以將具有行星齒輪傳動的常規(guī)旋轉(zhuǎn)致動器套設(shè)在機翼的橫截面內(nèi)，尤其是在行星齒輪傳動并入有多個級的時候，正變得越來越困難?？蓽p小行星齒輪傳動的直徑，以便將其套設(shè)在減小的機翼橫截面面積內(nèi)，然而，也必須減小齒的大小，以便維持高減速比。減小齒的大小是不合意的，因為這降低了行星齒輪傳動的扭矩重量比，同時還增加了行星齒輪傳動的制造容差和成本。
[0005]發(fā)明簡述
[0006]根據(jù)一個實施方案，一種諧波傳動器包括柔性齒輪。還包括與所述柔性齒輪相嚙合的環(huán)形齒輪。進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子。更進(jìn)一步包括波發(fā)生器套筒，其直接套設(shè)在轉(zhuǎn)子的外表面上，其中所述波發(fā)生器套筒徑向安置在柔性齒輪內(nèi)。還包括軸承組合件，其安置在波發(fā)生器套筒與柔性齒輪之間，其中隨著轉(zhuǎn)子使波發(fā)生器套筒旋轉(zhuǎn)，波發(fā)生器使柔性齒輪旋轉(zhuǎn)。
[0007]根據(jù)另一個實施方案，提供一種組裝諧波傳動器的方法。所述方法包括將波發(fā)生器套筒徑向定位在柔性齒輪和軸承組合件內(nèi)，所述柔性齒輪包括徑向向外延伸的齒。所述方法還包括將環(huán)形齒輪定位在柔性齒輪的一部分周圍，使得環(huán)形齒輪的徑向向內(nèi)延伸的齒與柔性齒輪的徑向向外延伸的齒相嚙合。所述方法還包括將波發(fā)生器套筒直接套設(shè)至轉(zhuǎn)子的外徑，所述轉(zhuǎn)子被配置來使波發(fā)生器和柔性齒輪旋轉(zhuǎn)。
[0008]附圖簡述
[0009]在說明書總結(jié)處的權(quán)利要求書中，明確指出并清楚地要求被稱為本發(fā)明的標(biāo)的物。從結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述顯而易見本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點，其中:
[0010]圖1是諧波傳動組合件的端視圖；
[0011]圖2是根據(jù)圖1的截面A的諧波傳動組合件的端視圖；以及
[0012]圖3是根據(jù)圖1的線A-A的諧波傳動組合件的橫截面圖。
[0013]發(fā)明詳述
[0014]參看圖1到圖3，示意圖說明諧波傳動組合件10。如圖所示，輸入12、輸出14和接地18連接到諧波傳動組合件10。另外，一個以上輸出可從諧波傳動組合件10出來。諧波傳動組合件10還包括柔性齒輪20、環(huán)形齒輪24和波發(fā)生器套筒30。嵌入式定子組合件60徑向向輸入(本文也稱為轉(zhuǎn)子)12內(nèi)部安置，且被配置來致使輸入12旋轉(zhuǎn)。諧波傳動組合件10還可包括未具體示出或論述的其它組件和特征。
[0015]波發(fā)生器套筒30徑向向柔性齒輪20內(nèi)部安置，并直接或間接地嚙合柔性齒輪20。波發(fā)生器套筒30通常包括橢圓形或其它非圓形幾何形狀，例如所說明的三葉幾何形狀。
[0016]波發(fā)生器套筒30直接套設(shè)至輸入12。輸入12可為電動馬達(dá)、液壓旋轉(zhuǎn)傳動器或其它合適扭矩來源的輸出軸桿(本文稱為“轉(zhuǎn)子”)，并使波發(fā)生器套筒30旋轉(zhuǎn)。波發(fā)生器套筒30經(jīng)由建立波發(fā)生器套筒30與輸入12之間緊密的套設(shè)固定的任何合適工藝而直接套設(shè)至輸入12的外表面52。在一些實施方案中，波發(fā)生器套筒30在使波發(fā)生器套筒30硬化的熱工藝中熱套設(shè)至軸桿上。在一些實施方案中，使用高強度粘合劑，將波發(fā)生器套筒30直接套設(shè)至輸入12。不管將波發(fā)生器套筒30直接套設(shè)至輸入12上的確切方式如何，波發(fā)生器套筒30包括非常適合硬化工藝的可硬化材料，其允許波發(fā)生器套筒30支撐徑向向波發(fā)生器套筒30外且徑向向外部軸承座圈33內(nèi)定位軸承組合件31。波發(fā)生器套筒30的材料可為鋼、鋼合金、不銹鋼，或任何具有與所提供實例中任何一個類似的特性的替代材料。在一些實施方案中，波發(fā)生器套筒30由與轉(zhuǎn)子的材料類似或相同的材料形成。在其它實施方案中，波發(fā)生器套筒30由與轉(zhuǎn)子的材料不同的材料形成。
[0017]隨著輸入12使波發(fā)生器套筒30旋轉(zhuǎn)，波發(fā)生器套筒30致使柔性齒輪20在與波發(fā)生器套筒30相反的方向上旋轉(zhuǎn)。
[0018]有利的是，通過將波發(fā)生器套筒30直接套設(shè)在輸入(S卩，軸桿)上，額外的緊固和中間組件被去除，從而減小了整個系統(tǒng)的體積、質(zhì)量和慣性，同時增加了功率密度。
[0019]在操作中，諧波傳動組合件10使輸入12向輸出14逐步降低。輸入12使波發(fā)生器套筒30在第一方向上以第一速率旋轉(zhuǎn)。波發(fā)生器套筒30使柔性齒輪20在環(huán)形齒輪24內(nèi)以比第一速率慢的第二速率，且在與第一方向相反的第二方向上旋轉(zhuǎn)。舉例來說，如果柔性齒輪20具有X個齒，且環(huán)形齒輪24具有與柔性齒輪20的X個齒相嚙合的x+1個齒，那么柔性齒輪20將在與輸入12和波發(fā)生器套筒30的速率相反的方向上以所述速率的1/x旋轉(zhuǎn)。環(huán)形齒輪24為剛性圓環(huán)，其具有多個徑向向內(nèi)定向的齒。將柔性齒輪20和波發(fā)生器30放置在環(huán)形齒輪24內(nèi)部，從而嚙合柔性齒輪20的徑向向外定向的齒以及環(huán)形齒輪24的齒。因為柔性齒輪20具有橢圓性或小葉形狀，因此其齒僅在柔性齒輪20的選定區(qū)中與環(huán)形齒輪24的齒相嚙合。如上文所述，與環(huán)形齒輪24上的齒相比，柔性齒輪20上的齒較少，使得對于波發(fā)生器30的每次完整旋轉(zhuǎn)，將要求柔性齒輪20相對于環(huán)形齒輪24向后旋轉(zhuǎn)輕微量。因此，波發(fā)生器30的旋轉(zhuǎn)動作導(dǎo)致柔性齒輪20在相反方向上的緩慢得多的旋轉(zhuǎn)，且藉此實現(xiàn)較高的減速比。
[0020]雖然已僅結(jié)合有限數(shù)目的實施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)容易理解，本發(fā)明不限于此類所公開的實施方案。相反，可將本發(fā)明修改成并入有前文未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)目的變化、更改、替代或等效布置。另外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實施方案，但將理解，本發(fā)明的方面可僅包括所描述實施方案中的一些實施方案。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為受前面的描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。
【主權(quán)項】
1.一種諧波傳動器，其包括: 柔性齒輪； 環(huán)形齒輪，其與所述柔性齒輪相嚙合； 轉(zhuǎn)子; 波發(fā)生器套筒，其直接套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子的外表面上，其中所述波發(fā)生器套筒徑向安置在所述柔性齒輪內(nèi)；以及 軸承組合件，其安置在所述波發(fā)生器套筒與所述柔性齒輪之間，其中隨著所述轉(zhuǎn)子使所述波發(fā)生器套筒旋轉(zhuǎn)，所述波發(fā)生器使所述柔性齒輪旋轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的諧波傳動器，其還包括: 定子組合件，其徑向向所述轉(zhuǎn)子內(nèi)部安置，且被配置來迫使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。3.如權(quán)利要求1所述的諧波傳動器，其中所述波發(fā)生器套筒熱套設(shè)至軸桿上。4.如權(quán)利要求1所述的諧波傳動器，其中用粘合劑將所述波發(fā)生器套筒直接套設(shè)在所述軸桿上。5.如權(quán)利要求1所述的諧波傳動器，其中所述波發(fā)生器套筒包括可硬化材料。6.如權(quán)利要求5所述的諧波傳動器，其中所述可硬化材料包括鋼。7.如權(quán)利要求5所述的諧波傳動器，其中所述可硬化材料包括不銹鋼。8.如權(quán)利要求1所述的諧波傳動器，其中所述波發(fā)生器套筒包括三葉形套筒。9.如權(quán)利要求5所述的諧波傳動器，其中所述波發(fā)生器套筒包括套筒材料，且所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子材料，其中所述套筒材料不同于所述轉(zhuǎn)子材料。10.一種組裝諧波傳動器的方法，其包括: 將波發(fā)生器套筒徑向定位在柔性齒輪和軸承組合件內(nèi)，所述柔性齒輪包括徑向向外延伸的齒； 將環(huán)形齒輪定位在所述柔性齒輪的一部分周圍，使得所述環(huán)形齒輪的徑向向內(nèi)延伸的齒與所述柔性齒輪的所述徑向向外延伸的齒相嚙合； 將所述波發(fā)生器套筒直接套設(shè)至轉(zhuǎn)子的外徑，所述轉(zhuǎn)子被配置來使所述波發(fā)生器和所述柔性齒輪旋轉(zhuǎn)。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過熱套設(shè)工藝將所述波發(fā)生器套筒直接套設(shè)至所述轉(zhuǎn)子的所述外徑。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中使用粘合劑將所述波發(fā)生器套筒直接套設(shè)至所述轉(zhuǎn)子的所述外徑。13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述波發(fā)生器套筒定位成為軸承組合件支撐件。14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述熱套設(shè)工藝使所述波發(fā)生器套筒收縮以提供套設(shè)的配置。
【專利摘要】一種諧波傳動器包括柔性齒輪。還包括與所述柔性齒輪相嚙合的環(huán)形齒輪。進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子。更進(jìn)一步包括波發(fā)生器套筒，其直接套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子的外表面上，其中所述波發(fā)生器套筒徑向安置在所述柔性齒輪內(nèi)。還包括軸承組合件，其安置在所述波發(fā)生器套筒與所述柔性齒輪之間，其中隨著所述轉(zhuǎn)子使所述波發(fā)生器套筒旋轉(zhuǎn)，所述波發(fā)生器使所述柔性齒輪旋轉(zhuǎn)。
【IPC分類】F16H1/32
【公開號】CN105257784
【申請?zhí)枴緾N201510398379
【發(fā)明人】D.S.巴爾西格, N.R.范德韋雷
【申請人】哈米爾頓森德斯特蘭德公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月8日
【公告號】CA2896676A1, US20160010738