响应于输出力矩的力矩限制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力矩限制机构，特别涉及用在齿轮旋转致动器(GRA)中的力矩限制机构，齿轮旋转致动器用于致动航空器控制表面。
【背景技术】
[0002]GRA例如用在航空器中以致动襟翼、缝翼以及其它空气动力控制表面。GRA典型地包含力矩限制器，力矩限制器用于在发生故障的情况下限制GRA的输入轴和输出轴之间的力矩传递。传统的力矩限制装置包括盘式制动组，盘式制动组具有多个制动盘，多个制动盘利用相邻制动盘之间的摩擦接触以限制力矩传递。该力矩限制装置具有几个固有问题。因为摩擦系数对润滑特别敏感，润滑环境的变化能够致使摩擦系数下降到低于提供正力矩极限所需的临界值。这个能够导致力矩限制器超过最大力矩限制设置。如果盘式制动组中存在太少的润滑并且存在水分，盘式制动组能够冻结，导致防害锁止。当为盘式制动组提供充足的润滑时，存在相当大的粘性拖拽。只要在力矩限制器设置和动力控制单元(PCU)定量中准确地预测和计算粘性拖拽，粘性拖拽就不是问题，但是，该粘性拖拽导致系统中的低效以及对力矩限制器下游的组件造成更高的限制负载。
[0003]已知的力矩限制机构响应于GRA的输入力矩而不是GRA输出力矩。结果，锁止的力矩极限设置必须远高于GRA的最大操作力矩，所以GRA设计为具有比较大的极限输出力矩。因此，每个GRA具有与其相关联的更大的重量，并增加GRA下游的结构。假定航空器具有很多GRA，例如三十或者更多，那么累积重量成本被强加于航空器设计。
[0004]需要解决上述问题的力矩限制器。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种力矩限制器，限制绕输入轴线可旋转的输入轴和绕输出轴线可旋转的输出轴之间的力矩传递，并以解决上面所讨论的问题的方式这么做。在本发明的示意性实施例中，力矩限制器被包含在用于致动航空器控制表面的GRA中，例如相对于固定翼可移动的襟翼或缝翼。本发明的力矩限制器以如下事实为特征:力矩限制器响应于与输出轴相关联的输出力矩而不是与输入轴相关联的输入力矩。
[0006]本发明的力矩限制器大体包括结构基础件和用于将输入轴的旋转运动传递到输出轴的齿轮组件。齿轮组件包括参考齿轮，参考齿轮与结构基础件相联接以使参考齿轮的相对于结构基础件的运动取决于输出轴处的输出力矩。当输出力矩小于输出力矩极限时，参考齿轮相对于结构基础件静止，当输出力矩超过输出力矩极限时，参考齿轮相对于结构基础件移动。
[0007]根据本发明的具体实施例，齿轮组件还可包括输入齿轮、从动齿轮和至少一个传递齿轮，输入齿轮响应于输入轴的旋转而相对于结构基础件旋转，从动齿轮与输出轴相关联以使输出轴响应于从动齿轮的旋转而旋转，至少一个传递齿轮接合输入齿轮、参考齿轮和从动齿轮以使输入轴的旋转导致输出轴的旋转，而不会导致参考齿轮相对于结构基础件的移动，除非超过力矩极限。当超过力矩极限时，参考齿轮相对于结构基础件移动，例如参考齿轮可绕其轴线相对于结构基础件旋转。齿轮组件可以构造为行星齿轮组件，其中输入齿轮布置为输入轴上的太阳齿轮，参考齿轮布置为绕输入齿轮的环形齿轮，而至少一个传递齿轮包括布置在输入齿轮和参考齿轮之间的多个行星齿轮。输入齿轮、参考齿轮和从动齿轮可沿主轴线同轴地布置，行星齿轮可在平行于组件的主轴线的方向上轴向地延伸。
[0008]在本发明的另一方面，力矩限制器可包括锁定机构，用于在超过力矩极限后防止输入轴和输出轴之间的力矩传输，其中在已经超过力矩极限后，锁定机构将来自输入轴的力矩重定向到结构基础件。锁定机构可包括布置成与输入轴一起旋转的卡爪载体，以及可枢转地联接到卡爪载体的至少一个卡爪件。锁定机构可进一步包括锁定环，锁定环包括径向向内延伸的至少一个止挡，其中锁定环沿主轴线布置并轴向可移位的从非锁定位置到锁定位置，在非锁定位置，每个止挡径向脱离每个卡爪，在锁定位置，每个止挡径向干涉每个卡爪件。弹簧可布置成朝向非锁定位置推动锁定环，并且多个球轴承可位于锁定环和参考齿轮之间。当锁定环和参考齿轮相对于彼此绕主轴线以预定角度取向时，球轴承将锁定环维持在非锁定位置，以及当参考齿轮相对于锁定环绕主轴线旋转时，球轴承朝向锁定位置移位锁定环。当被参考齿轮的旋转激活时，锁定机构通过锁定环可将输入力矩重定向到结构基础件。
【附图说明】
[0009]下面参照附图对本发明进行详细描述，其中:
[0010]图1是根据本发明的一个实施例形成的GRA的透视图；
[0011]图2是示出图1中的GRA的截面透视图；
[0012]图3是示出图1中的GRA的另一个截面透视图；
[0013]图4是图1中所示的GRA的纵向截面图；
[0014]图5是GRA的大体沿图4中的A_A线截取的横向截面图；
[0015]图6是GRA的大体沿图4中的B_B线截取的横向截面图；
[0016]图7是GRA的大体沿图4中的C_C线截取的横向截面图；
[0017]图8是GRA的大体沿图4中的D_D线截取的横向截面图；
[0018]图9是示出根据本发明的实施例的GRA的锁定机构的透视图；
[0019]图10A和10B是示出当超过力矩极限时锁定机构的锁定环的从非锁定位置到锁定位置的轴向位移的放大截面图；
[0020]图11A-11E是示出当超过力矩极限时锁定机构的操作的一系列横向截面图；
[0021]图12A-12E是示出通过锁定机构的卡爪载体的逆向旋转重置锁定机构的一系列横向截面图；以及
[0022]图13是示出根据本发明的实施例的非对称球凹陷的详细截面图。
【具体实施方式】
[0023]图1-7描述了体现本发明的GRA 10。GRA 10可用在航空器控制表面致动系统或涉及力矩传递的其他应用中。GRA 10构造为在绕输入轴线可旋转的输入轴12和绕输出轴线可旋转的输出轴14之间传递力矩。在当前实施例中，输入轴线和输出轴线沿主轴线11彼此一致。
[0024]GRA 10包括外壳16形式的结构基础件，外壳16可包括壳体18，位于壳体18 —端的外壳端板20以及保持在邻近外壳端板20的轴向地固定的位置上的间隔环22。间隔环22可限定出环形径向台阶面24。输入轴12通过旋转轴承13可旋转地支撑在外壳16的输入端。输出轴14通过另一个旋转轴承15可旋转地支撑在输入轴12的一端。
[0025]GRA 10还包括用于将输入轴12的旋转运动传递到输出轴14的齿轮组件。如所描述的实施例所示，齿轮组件包括输入齿轮26，参考齿轮28，从动齿轮30和至少一个传递齿轮32。输入齿轮26可被固定地安装在输入轴12上或与输入轴一体形成，以使输入齿轮26响应于输入轴的旋转相对于外壳16旋转。参考齿轮28联接到外壳16，以使参考齿轮不会相对于外壳16移动，除非超过力矩极限。例如，参考齿轮28可以为保持在外壳16内的内部有齿的环形齿轮的形式，以使参考齿轮不会绕主轴线11相对于外壳16旋转，除非参考齿轮遭受到超过力矩极限的绕主轴线11的力矩。从动齿轮30与输出轴14相关联，例如通过将从动齿轮固定地连接到输出轴14或者通过将从动齿轮与输出轴14 一体地形成，其中输出轴14响应于从动齿轮30的旋转而旋转。如在所描述的实施例中所示，从动齿轮30可以为内部有齿的环形齿轮。
[0026]至少一个传递齿轮32接合输入齿轮26、参考齿轮28和从动齿轮30以使输入轴12的旋转导致输出轴14的旋转而不会导致参考齿轮28的相对于由外壳16提供的结构基础件的移动，除非超过力矩极限。当超过力矩极限时，参考齿轮28通过绕主轴线11相对于外壳16旋转而相对于结构基础件(即外壳16)移动。
[0027]如图中所示，齿轮组件为行星齿轮组件，其中输入齿轮26布置为输入轴12上的太阳齿轮，参考齿轮28布置为绕输入齿轮的环形齿轮，而至少一个传递齿轮32包括布置在输入齿轮26和参考齿轮28之间的多个行星齿轮。在所描述的实施例中，多个行星齿轮(即传递齿轮32)在平行于主轴线11的方向上轴向地延伸。输入齿轮26和从动齿轮30可沿主轴线11彼此同轴地布置。进一步地，参考齿轮28可与输入齿轮26和从动齿轮30沿主轴线11同轴地布置。传递齿轮32可绕输入齿轮26布置，并且每个传递齿轮可包括与输入齿轮26和参考齿轮30相啮合的第一有齿部分32A，仅与参考齿轮28相啮合第二有齿部分32B，以及仅与从动齿轮30相啮合的第三有齿部分32C。
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