CN104648658A - 具有选择性断开件的驱动总成 - Google Patents

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Abstract

一种具有选择性断开件的驱动总成包括：电机，其具有电机驱动轴；谐波驱动器，其耦接到所述电机驱动轴一端；输出轴，其耦接到所述谐波驱动器；和回缩机构，其选择性地轴向回缩所述电机驱动轴使所述电机驱动轴与所述谐波驱动器去耦。

Description

具有选择性断开件的驱动总成
政府权益综述
本发明至少部分在美国政府支持下根据美国空军授予的波音合同第475120号所作。美国政府对本发明会具有某些权利。
发明背景
本发明涉及与电动机械致动器连用的驱动器，且特定来说，涉及用于分离飞机中使用的驱动器和电动机械致动器的系统和方法。
飞机通常包括电动机械致动器和控制飞机机翼和机尾结构上的飞行控制表面的其它飞行控制系统。这些飞行控制表面被移动和定位来改变机翼和机尾结构的上升特性。为安全起见，飞机通常具有电动机械致动器和控制飞行控制表面的飞行控制系统的备份来允许在主系统故障或失效的情况下控制飞机的可操纵性。当主系统故障时，备份系统接管并控制可移动飞行控制表面。主系统会卡在或挤在一个位置，使得难以让备份系统克服主系统和控制飞行控制表面。
发明概要
具有选择性断开件的驱动总成包括：电机，其具有电机驱动轴；谐波驱动器，其耦接到电机驱动轴；输出轴，其耦接到谐波驱动器；和回缩机构，其选择性地轴向回缩电机驱动轴和波生成器使电机驱动轴和波生成器与谐波驱动器去耦。
一种方法包括：通过位于输出轴与电机驱动轴之间的谐波驱动器来用电机驱动轴驱动输出轴，以及通过选择性地使电机驱动轴和波生成器与谐波驱动器去耦来使输出轴与电机驱动轴断开。
附图简述
图1是具有选择性断开件的驱动总成的框图。
图2A是处于接合、锁定位置的具有选择性断开件的驱动总成的截面图。
图2B是处于接合、解锁位置的图2A的具有选择性断开件的驱动总成的截面图。
图2C是处于分离、解锁位置的图2A的具有选择性断开件的驱动总成的截面图。
图2D是处于分离、锁定位置的图2A的具有选择性断开件的驱动总成的截面图。
具体实施方式
图1是具有选择性断开件的驱动总成的框图。具有选择性断开件的驱动总成10包括电机12、电机驱动轴13、谐波驱动器14、输出轴16、致动器18、回缩机构20和控制器22。控制器22接收反馈信号24A到24C且给出指令或命令信号26A和26B。
电机驱动轴13至少部分在电机12内且从电机12接收能量。由电机驱动轴13从电机12接收的能量使电机驱动轴13旋转。当处于接合位置时(如将在下文讨论)，电机驱动轴13的一端接合/耦接到谐波驱动器14，其接着连接/耦接到输出轴16。输出轴16连接到且驱动致动器18，其可用于各种目的，包括在飞机中用来控制可移动飞行控制表面，例如副翼或升降舱。电机驱动轴13的另一端邻接回缩机构20。控制器22连接到输出轴16、电机12和回缩机构20。控制器22从电机12、输出轴16和致动器18接收反馈信号且提供指令或命令信号给电机12和回缩机构20。
电机12可以是电动电机、液压电机、气动电机或燃料燃烧电机，或是能够从另一源接收能量并将其转化成使电机驱动轴13旋转的形式的机械功的另一电机类型。电机驱动轴13可由任何合适材料制成，例如钢或另一种合金，且形状上极通常是圆柱形。电机驱动轴13可具有实心芯体或可以是中空，这取决于设计考量以及是否存在减少重量的需要。电机驱动轴13的芯体还可以是与外壳不同的材料。电机12应被构造使得可从任一端接达电机驱动轴13以便允许一端接合/耦接到谐波驱动器14而另一端邻接回缩机构20。电机12可包含监测电机12以检测任何故障或失效的传感器。所述传感器被构造成与控制器22通信且通知控制器22电机12的任何故障或失效。电机12被构造成使电机驱动轴13旋转，从而使电机驱动轴13做功。
谐波驱动器14在电机驱动轴13的一端，谐波驱动器14是包括波生成器、柔性齿轮或柔性齿条和环形齿轮或环形齿条的齿轮减速(将在下文结合图2A到图2D讨论)。本领域中已知谐波驱动器的构造和功能，但下文将更详细地描述。谐波驱动器14耦接到电机驱动轴13和输出轴16且在电机驱动轴13与输出轴16之间传输能量。
输出轴16是通过谐波驱动器14从电机驱动轴13接收能量的驱动轴。输出轴16可以由任何合适材料制成，例如钢或另一种合金，且形状上极通常是圆柱形。输出轴16可具有实心芯体或可以是中空，这取决于设计考量以及是否存在减少重量的需要。输出轴16的芯体还可以是与外壳不同的材料。
输出轴16附接到致动器18。致动器18可以是任何电动机械致动器、铰接线致动器或被装备用来从输出轴16接收旋转能并将其转化到有用端(例如移动飞机上的飞行控制表面)的任何其它装置。此外，致动器18可被构造成将旋转运动转化成线性运动。当在飞机机翼或机尾中使用时，致动器18可以是铰接线致动器，其用来控制飞行控制系统的可移动控制表面，例如副翼或升降舱。
回缩机构20与谐波驱动器14相对地位于电机驱动轴13的另一端。图1示出附接到电机驱动轴13的回缩机构20，但回缩机构20可具有其它构造(如将关于图2A到图2D讨论)。回缩机构20被构造成在被提供来自控制器22的指令或命令信号26B时回缩电机驱动轴13。当电机驱动轴13被回缩时，电机驱动轴13与谐波驱动器14分离且去耦。一旦分离，来自电机驱动轴13的能量不再被传输到输出轴16。相反地，输出轴16可以不再传输能量给电机驱动轴13。回缩机构20还可被构造成将电机驱动轴13移动回到其原始位置以将电机驱动轴13接合/耦接到谐波驱动器14且允许在电机驱动轴13与输出轴16之间传输能量。
控制器22可电连接到具有选择性断开件的驱动总成10中的所有其它组件来整体测定系统的功能和/或具有选择性断开件的驱动总成10内的每个组件。在图1中，控制器22连接到电机12、输出轴16和致动器18来分别接收反馈信号24C、24B和24A，且连接到电机12和回缩机构20来分别提供指令或命令信号26A和26B。如果在飞机中，控制器22还可连接到飞机的其它组件以便给出和接收关于飞机功能的信息。在接收反馈信号24A到24C并确定具有选择性断开件的驱动总成10并不适当地用以控制致动器18或其它组件之后，控制器22将提供指令或命令信号26A来关闭电机12，以及提供指令或命令信号26B到回缩机构20来回缩电机驱动轴13，其使电机驱动轴13与谐波驱动器14分离/去耦且防止能量在电机驱动轴13与输出轴16之间传输。提供给控制器22的反馈信号24A到24C会造成控制器22指示电机12关闭且指示回缩机构20分离/去耦电机驱动轴13。这个结果会因任何数量的问题造成，例如输出轴16不移动或不从谐波驱动器14接收能量，或者致动器18故障，或者电机12并未基于电机12的能量汲取产生适当量的旋转能，或者电机驱动轴13失效或故障的通知。
在到控制器22中的反馈信号24A到24C或其它输入示出具有选择性断开件的驱动总成10将在再次使用时适当地工作，控制器22将提供以下指令或命令信号：提供指令或命令信号26A个电机12来开启并使电机驱动轴13旋转，且提供指令或命令信号26B给回缩机构20来将电机驱动轴13移动到其原始位置而使电机驱动轴13接合/耦接到谐波驱动器14。因此，构造具有选择性断开件的驱动总成10来使用来自电机12的能量而驱动输出轴16和致动器18。
由于具有选择性断开件的驱动总成10能够从谐波驱动器14、输出轴16和致动器18分离/去耦电机驱动轴13，所以其是有利的。与谐波驱动器14分离/去耦电机驱动轴13是有利的，因为许多机器(例如飞机中的可移动飞行控制系统)包含在电机12、电机驱动轴13和/或输出轴16故障的情况下接管致动器18职责的备份系统。当主系统发生故障时，如果备份系统不必克服因输出轴16通过谐波驱动器14耦接到电机驱动轴13和电机12所造成的输出轴16上的阻力，那么备份系统接管且可更易于用来移动控制系统以及执行致动器18的职责。因此，从谐波驱动器14和输出轴16分离电机驱动轴13防止了多余能量通过输出轴16从备份系统传输到电机驱动轴13和具有选择性断开件的驱动总成10的其它组件。如果在故障情况下且当备份系统发挥作用时，电机驱动轴13未与谐波驱动器14去耦，那么备份系统将必须克服致动器18、输出轴16、谐波驱动器14、电机驱动轴13和电机12发挥作用的阻力。因为具有选择性断开件的驱动总成10从谐波驱动器14分离/去耦电机驱动轴13，所以其允许备份系统更有效且更可靠。此外，从谐波驱动器14分离/去耦电机驱动轴13防止系统(输出轴16和致动器18)在失效或故障时被挤在适当位置。如果致动器用来控制可移动飞行控制表面，那么这种挤塞会造成无法控制飞行中的飞机。
图2A、图2B、图2C和图2D示出在接合(耦接)和分离(去耦)的各个阶段的具有选择性断开件的驱动总成。图2A是处于接合、锁定位置的具有选择性断开件的驱动总成的截面图；图2B是处于接合、解锁位置的具有选择性断开件的驱动总成的截面图；图2C是处于分离、解锁位置的具有选择性断开件的驱动总成的截面图；且图2D是处于分离、锁定位置的具有选择性断开件的驱动总成的截面图。
图2A至图2D的具有选择性断开件的驱动总成110包括电机112、电机驱动轴113、谐波驱动器114、输出轴116和回缩机构120。谐波驱动器114包括波生成器128、柔性齿轮130和环形齿轮132。回缩机构120包括螺线管134、锁定机构136、锁定滚珠护圈138、锁定滚珠轴承140、弹簧142和再连接套管143。在电机驱动轴113中，接合凹槽144和分离凹槽146在回缩机构120附近。具有选择性断开件的驱动总成110还包括限程式齿条(stroke spline)148和导引滚珠轴承150。
电机112从电机驱动轴113至少部分径向向外，其形成中心线，电机驱动轴113、谐波驱动器114和具有选择性断开件的驱动总成110的许多其它组件以所述中心线为中心。电机112从电机驱动轴113中间附近的区域径向向外且允许电机驱动轴113从电机112的两侧延伸出。电机112可以是提供呈使电机驱动轴113旋转的形式的机械能的任何电机，例如电动电机、燃料电机或另一类型的电机。
电机驱动轴113可以是圆柱形且由任何合适材料构成，例如金属、合金或能够处理因电机驱动轴113在高速下旋转造成的应力的其它材料。电机驱动轴113应在轴向方向上足够坚固以将能量从电机112传输到谐波驱动器114而不会实质变形。电机驱动轴113还应足够坚固而能够从一端被牵拉来轴向移动而不变形。此外，电机驱动轴越接近谐波驱动器114(其邻近电机驱动轴113的一端)，电机驱动轴113的直径会沿着电机驱动轴113的轴向方向以阶梯方式递减。
限程式齿条148和导引滚珠轴承150径向位于电机112与电机驱动轴113之间，其阻止电机驱动轴113径向移动。限程式齿条148是环形，其具有在最远离谐波驱动器114的端部处径向向外延伸的凸缘且可由多种材料制成，包括金属或合金。限程式齿条148具有在圆周周围轴向对齐的多个孔洞来给导引滚珠轴承150提供空间，导引滚珠轴承150位于所述孔洞中且接触电机驱动轴113以便提供具有低摩擦系数的支撑表面。导引滚珠轴承150是球形滚珠轴承，其可由任何材料制成，所述材料足够硬而足以给电机驱动轴113提供支撑同时还具有与电机驱动轴113和限程式齿条148的低摩擦系数来减少磨损并提高效率。虽然图2A至图2D示出限程式齿条148中的两行导引滚珠轴承150，但如果不需要这些组件来阻止电机驱动轴113径向移动，那么其它实施方案可包括不同构造或甚至可不包括限程式齿条148或导引滚珠轴承150。
谐波驱动器114邻近一端且从电机驱动轴113径向向外。谐波驱动器114是熟悉本领域的技术人员已知的谐波驱动器或应变波传动装置且从径向向内到径向向外包括波生成器128、柔性齿轮130和环形齿轮132。电机驱动轴113连接到波生成器128使得如果电机驱动轴113轴向移动，那么波生成器128也轴向移动。波生成器128具有在每端上具有半圆形的矩形横截面。电机驱动轴113在波生成器128的径向内侧上且柔性齿轮130在径向外侧上。波生成器128与电机驱动轴113之间可以是润滑剂来减小波生成器128与柔性齿轮130之间的摩擦和磨损以便改进耐用性和效率。
柔性齿轮130在径向内侧上具有波生成器128且在径向外侧上具有环形齿轮132。柔性齿轮130可以或具有另一横截面，但在图2A至图2D中当波生成器128径向处于柔性齿轮130内时具有大体椭圆形或椭圆的横截面。柔性齿轮130在径向内表面上是平滑的以使波生成器128在波生成器128旋转时易于滑动，且在径向外表面上具有齿使得当旋转时配合到环形齿轮132内表面上的齿中。柔性齿轮130由挠性材料制成，例如弹簧钢或另一合适材料，以使当波生成器128径向处于柔性齿轮130内时，柔性齿轮130采取类似于椭圆形的形状。当波生成器128径向处于柔性齿轮130内时，仅在波生成器128的半圆形端部附近的柔性齿轮130的平滑内表面接触波生成器128。因此，对于柔性齿轮130采用大致椭圆形的横截面而言，仅从接触波生成器128的表面径向向外的柔性齿轮130的齿在任何一个时间接触环形齿轮132，但环形齿轮132具有圆形横截面。随着波生成器128旋转，波生成器128在柔性齿轮130内滑动使得柔性齿轮130不会随着波生成器128以相同角速度旋转(因此存在齿轮减速)。一般来说，当波生成器128旋转时，柔性齿轮130以较慢角速度旋转。
环形齿轮132是环形且在径向内侧上具有柔性齿轮130。因为当波生成器28处于柔性齿轮130内时，环形齿轮132是环形且柔性齿轮130具有大致椭圆形横截面，所以并非环形齿轮132的径向内表面上的全部齿同时接触柔性齿轮130上的齿。虽然图2A至图2D示出当环形齿轮132锚定时连接到输出轴116的柔性齿轮130，但柔性齿轮130或环形齿轮132可连接到输出轴116而另一个(柔性齿轮130或环形齿轮132)锚定在适当位置。
将谐波驱动器114用作为齿轮减速是有利的，因为期望其从谐波驱动器114和输出轴116分离/去耦电机驱动轴113且稍后将电机驱动轴113再接合/耦接到谐波驱动器114和输出轴116。如将在下文更详细地讨论，为了分离电机驱动轴113，电机驱动轴113和波生成器128从谐波驱动器114移除(如图2C中所示)使得波生成器128不再径向处于柔性齿轮130和环形齿轮132内。这防止了电机驱动轴113与输出轴116之间通过谐波驱动器114的能量传输。相反地，为了再接合电机驱动轴113，电机驱动轴113和波生成器128移动回到谐波驱动器114中以便将波生成器128径向定位在柔性齿轮130和环形齿轮132内。因为波生成器128的外表面和柔性齿轮130的内表面是平滑的且没有齿，所以波生成器128和柔性齿轮130不必特定对齐，使得将波生成器128插入到谐波驱动器114中大体比使用常规齿轮减速(在这两个表面上具有齿且需要齿完全对齐)来得更容易。下文描述了一种用以使电机驱动轴113和波生成器128与谐波驱动器114分离和再接合的系统。
如上文论述，输出轴116可在一端附接到柔性齿轮130或环形齿轮132且作为在与电机驱动轴113相反的方向上远离谐波驱动器114延伸的圆柱体或另一构造。输出轴116的另一端可附接到被装备来从输出轴116接收能量且将其转化到有用端(例如图1中的致动器18)的任何驱动器或其它装置。输出轴116可以是中空或实心且由多种材料制成，所述材料充分具有能够从谐波驱动器114接收旋转能并将其转化到致动器或另一装置的性质。输出轴116的直径可能大于电机驱动轴113的直径，这是由于输出轴116连接到柔性齿轮130或环形齿轮132。
回缩机构120邻近电机驱动轴113的另一端。回缩机构120包括弹簧142，其从电机驱动轴113径向向外且邻近限程式齿条148。弹簧142的一端应附接到电机驱动轴113以便造成电机驱动轴113可能轴向移动。弹簧142的另一端应被锚定。弹簧142可以是盘绕电机驱动轴113的一个螺旋弹簧、圆周地配置在电机驱动轴113周围的许多螺旋弹簧或能够在当允许或提示时推动电机驱动轴113远离谐波驱动器114的另一机械或其它装置。弹簧142应足够坚固来将电机驱动轴113和波生成器128从谐波驱动器114移出并克服因波生成器128与柔性齿轮130之间的摩擦造成的阻力。
回缩机构120还包括螺线管134，其定位成最远离回缩机构120全部组件的电机驱动轴113。螺线管134沿着与电机驱动轴113中心的相同中心线轴向居中并且延伸远离与谐波驱动器114相对的电机驱动轴113的端部。螺线管134可以是气动、电动机械或能够回缩和拉动锁定机构136使锁定机构136远离电机驱动轴113移动的另一构造。虽然图2A至图2D示出的螺线管134被构造成拉动锁定机构136来解锁电机驱动轴113且使弹簧142从谐波驱动器114移除电机驱动轴113和波生成器128(如下文将讨论)，但螺线管134还可被构造成从谐波驱动器114直接回缩和移除电机驱动轴113和波生成器128，且相反地将电机驱动轴113和波生成器128延伸和推动回到谐波驱动器114中。
锁定机构136在螺线管134与电机驱动轴113之间，其是环形的，其具有从电机驱动轴113径向向外的开口端和附接到螺线管134的闭合端。锁定机构136可具有在外表面上的至少一个凸缘来提供结构支撑。锁定机构136的内表面具有锥形部分，其中锁定机构136的直径随着其接近锁定机构136端部(其邻近电机驱动轴113)而增大。锁定机构136的内表面还具有在锁定机构136的闭合端附近具有一致直径的非锥形部分。当螺线管134回缩时，其拉动锁定机构136，使锁定机构136远离电机驱动轴113移动并解锁电机驱动轴113(允许电机驱动轴113和波生成器128的轴向移动)。在这个实施方案中，弹簧142用以从谐波驱动器114移除电机驱动轴113和波生成器128且再连接套管143用以使电机驱动轴113和波生成器128移动回到谐波驱动器114，但这些任务都可由螺线管或其它装置完成。
再连接套管143从螺线管134、锁定机构136和回缩机构120的其它组件径向向外，其可以是一个或许多起重螺丝钉或是能够使电机驱动轴113和波生成器128移动向谐波驱动器114而将电机驱动轴113和波生成器与谐波驱动器114接合/耦接的另一装置。其它实施方案可不包括再连接套管143且可包括能够将电机驱动轴113推动向谐波驱动器114的螺线管(螺线管134或另一螺线管)。
锁定滚珠护圈138径向处于至少部分在锁定机构136的环形部分(与锁定机构136的闭合端相对)与电机驱动轴113之间的锁定机构136内。锁定滚珠护圈138是环形，其具有邻接上锁定机构136的闭合端的内表面的一端以及相邻于电机驱动轴113的另一端。锁定滚珠护圈138被锚定以便在电机驱动轴113或锁定机构136移动时不移动。锁定滚珠护圈138最接近电机驱动轴113的端部可不径向处于锁定机构136内且可具有径向向外延伸的至少一个凸缘来提供结构支撑和其它作用。锁定滚珠护圈138的直径和厚度在锁定滚珠护圈138的整个长度上大体一致且不像锁定机构136般呈锥形。锁定滚珠护圈138包括多个孔洞，当沿着锁定滚珠护圈138的长度测量时，所述多个孔洞在锁定滚珠护圈138中间附近的点处在锁定滚珠护圈138周围圆周地对齐。
锁定滚珠轴承140处于锁定滚珠护圈138的多个孔洞内，其是球形且具有大于锁定滚珠护圈138厚度的直径使得锁定滚珠轴承140从锁定滚珠护圈138的内表面或外表面突出，这取决于锁定机构136处于锁定位置(图2A和图2D)或解锁位置(图2B和图2C)。当锁定滚珠轴承140径向处于锁定机构136的非锥形部分内时且当电机驱动轴113处于接合位置(如将在下文讨论)时，锁定滚珠轴承140至少部分处于接合凹槽144内，如图2A中所示。
接合凹槽144是在电机驱动轴113周围圆周地对齐的缺口且与锁定滚珠轴承140一起防止电机驱动轴113的轴向移动。接合凹槽144在电机驱动轴113的端部附近使得当锁定滚珠轴承140处于接合凹槽144内时，电机驱动轴113和波生成器128处于谐波驱动器114内。当锁定滚珠轴承140径向处于锁定机构136的非锥形部分内时(锁定机构136的内表面推动锁定滚珠轴承140)且当电机驱动轴113处于分离位置(如将在下文讨论)时，锁定滚珠轴承140至少部分处于分离凹槽146内，如图2D中所示。分离凹槽146类似于接合凹槽144但更接近谐波驱动器114使得当锁定滚珠轴承140处于分离凹槽144内时，电机驱动轴113和波生成器128不在谐波驱动器114内。
当锁定滚珠轴承140不被锁定机构136的非锥形部分推动到接合凹槽144或分离凹槽146内时(当锁定滚珠轴承径向处于锁定机构136的锥形部分内时)，锁定滚珠护圈138被构造成(通过使用弹簧或其它装置)径向向外推动锁定滚珠轴承140使得锁定滚珠轴承不在接合凹槽144或分离凹槽146内。在这种情况中，没有防止电机驱动轴113和波生成器128因锁定滚珠轴承140而轴向移动且能够从谐波驱动器114移除或插入到谐波驱动器114中。下文描述当电机驱动轴113从谐波驱动器114和输出轴116分离时具有选择性断开件的驱动总成110的各个阶段。
图2A示出处于接合、锁定位置的具有选择性断开件的驱动总成110。在这点上，电机驱动轴113和波生成器128在谐波驱动器114内，允许在谐波驱动器114与输出轴116之间传输能量。此外，螺线管134处于非回缩位置使得锁定机构136处于更接近谐波驱动器114的位置，这意谓锁定机构136的非锥形部分从锁定滚珠轴承140径向向外。在这种情况中，锁定机构136非锥形部分的内表面推动锁定滚珠轴承140，造成锁定滚珠轴承140至少部分处于接合凹槽144内并防止电机驱动轴113轴向移动。这使电机驱动轴113和波生成器128在谐波驱动器114内保持处于接合位置。
具有选择性断开件的驱动总成110在正常工作状态期间处于接合、锁定位置，允许输出轴116驱动致动器或其它装置。当在这个位置时，螺线管134尚未回缩锁定机构136，从而将锁定滚珠轴承140推动到接合凹槽144中。电机驱动轴113处于前向、接合位置且弹簧142被压缩并且阻止由接合凹槽144中的锁定滚珠轴承将电机驱动轴113推动远离谐波驱动器114。
图2B示出处于接合、解锁位置的具有选择性断开件的驱动总成110。在这点上，电机驱动轴113和波生成器128在谐波驱动器114内，允许通过谐波驱动器114在电机驱动轴113与输出轴116之间传输能量。螺线管134已经回缩锁定机构136，从而将锁定机构136置于比其在图2A中的位置更远离谐波驱动器114的位置中。因为锁定机构136由螺线管134回缩，所以锁定机构136的锥形部分从锁定滚珠轴承140径向向外。在这种情况中，锁定机构136锥形部分的内表面不推动锁定滚珠轴承140，从而使锁定滚珠轴承140向外径向移动且不会至少部分处于接合凹槽144内。因为锁定滚珠轴承140不在接合凹槽144内，所以电机驱动轴113并非轴向锁定在适当位置。
具有选择性断开件的驱动总成110仅在短时间段内处于接合、解锁位置直到弹簧142远离谐波驱动器114延伸和推动电机驱动轴113。螺线管134将受到控制系统指示来回缩锁定机构136，例如控制器22，其监测具有选择性断开件的驱动总成110。当确定输出轴116故障使得致动器或由输出轴116驱动的其它装置无法适当运作时，螺线管134将受到指示来回缩锁定机构136并且开始(通过使波生成器128不与柔性齿轮130接触)从谐波驱动器114分离/去耦电机驱动轴113和波生成器128。
图2C示出处于分离、解锁位置的具有选择性断开件的驱动总成110。在这点上，电机驱动轴113和波生成器128不在谐波驱动器114内，因此波生成器128不与柔性齿轮130接触，从而防止在电机驱动轴113与输出轴116之间传输能量。此外，以为内电机驱动轴113和波生成器128不在谐波驱动器114内，所以被启动来接管控制致动器或附接到输出轴116的其它装置的备份系统不必克服输出轴116上因输出轴116耦接到电机驱动轴113而提供的阻力。
当具有选择性断开件的驱动总成110处于分离、解锁位置时，螺线管134和锁定机构136处于回缩位置，如其在图2B中。因为锁定机构136由螺线管134回缩，所以锁定机构136的锥形部分从锁定滚珠轴承140径向向外。在这种情况中，锁定机构136锥形部分的内表面不推动锁定滚珠轴承140，从而使锁定滚珠轴承140从电机驱动轴113径向向外且不会至少部分处于接合凹槽144或分离凹槽146内(其会防止电机驱动轴113轴向移动)。虽然在图2C中锁定滚珠轴承140不在分离凹槽146内，但锁定滚珠轴承140在从分离凹槽146径向向外的位置中对齐。锁定滚珠轴承140在这个位置是因为弹簧142已经移动电机驱动轴113且已经造成分离凹槽146轴向移动成与锁定滚珠轴承140对齐。
具有选择性断开件的驱动总成110仅在短时间段内处于分离、解锁位置直到螺线管134朝向谐波驱动器114延伸和推动锁定机构136，其再次将电机驱动轴113锁定在适当位置，如图2D中所示。如上论述，当电机驱动轴113处于分离位置时，无法通过谐波驱动器114在电机驱动轴113与输出轴116之间传输能量且输出轴116不被电机驱动轴113限制或锁定在适当位置而是自由旋转。
图2D示出处于分离、锁定位置的具有选择性断开件的驱动总成110。在这点上，电机驱动轴113和波生成器128不在谐波驱动器114内且锁定在适当位置使得不允许轴向移动。电机驱动轴113被锁定滚珠轴承140阻止了轴向移动，锁定滚珠轴承140至少部分在分离凹槽146内，这是因为锁定机构136已经被螺线管134移动向谐波驱动器114，从而造成锁定机构136的非锥形部分从锁定滚珠轴承140径向向外且将锁定滚珠轴承140推动到分离凹槽146中。
当确定输出轴116故障时具有选择性断开件的驱动总成110处于分离、锁定位置使得由输出轴116驱动的致动器或其它装置无法适当运作。输出轴116和/或连接到输出轴116的致动器或其它装置不会适当运作，这是因为其或另一组件已经失效。如之前论述，一旦具有选择性断开件的驱动总成110处于分离、锁定位置，那么其将维持在那直到系统固定或已经确定适当工作。当确定系统适当工作时，便可启动再连接套管143来将电机驱动轴113和波生成器128移动回到谐波驱动器114中且在接合电机驱动轴113(在螺线管134已经回缩锁定机构136来解锁电机驱动轴113且允许轴向移动之后)。
将电机驱动轴113和波生成器128再接合/插入到谐波驱动器114中使得波生成器128径向处于柔性齿轮130内需要波生成器128接触柔性齿轮130的平滑内表面。因为谐波驱动器114内轴向移动的位置在波生成器128的平滑外表面与柔性齿轮130的平滑内表面之间，所以波生成器128不必与柔性齿轮130大致对齐，使得比用常规齿轮减速(在这两个表面上具有齿且需要齿完全对齐)更容易再接合。
此外，具有选择性断开件的驱动总成110是有利的，因为其允许电机驱动轴113从谐波驱动器114和输出轴116分离/去耦，因此任何备份系统不必克服电机驱动轴113因耦接到输出轴116而提供的阻力。因为电机驱动轴113与输出轴116去耦，所以输出轴116不被卡在或挤在适当位置，从而提供更安全且更易于固定的系统。
可行实施方案的讨论
下文是本发明的可行实施方案的非排它性描述。
具有选择性断开件的驱动总成可包括：电机，其具有电机驱动轴；谐波驱动器，其耦接到电机驱动轴一端；输出轴，其耦接到谐波驱动器；和回缩机构，其选择性地轴向回缩电机驱动轴使电机驱动轴与谐波驱动器去耦。
前述段落的具有选择性断开件的驱动总成可视情况包括(此外和/或替代地)以下特征、构造和/或额外组件中的任何一个或多个。
电机驱动轴连接到谐波驱动器中的波生成器。
当回缩机构选择性地回缩电机驱动轴时，波生成器被回缩离开谐波驱动器。
输出轴连接到致动器。
回缩机构响应来自输出轴或电动电机的反馈而选择性地轴向回缩电机驱动轴。
回缩机构还可包括：锁定机构，其位于电机驱动轴的另一端，锁定机构具有第一端和第二端，第一端径向位于电机驱动轴的外部；螺线管，其连接到锁定机构的第二端，螺线管选择性地轴向回缩锁定机构使锁定机构从锁定位置移动到解锁位置；和弹簧，其附接到电机驱动轴，当螺线管使锁定机构移动到解锁位置时，弹簧回缩电机驱动轴。
螺线管选择性地使锁定机构从解锁位置轴向移动到锁定位置。
锁定机构的径向内表面部分呈锥形来使当锁定机构回缩到解锁位置时，多个滚球轴承径向向外移动，且当锁定机构移动到锁定位置时，多个滚球轴承径向向内移动。
当多个滚珠轴承径向位于电机驱动轴周围的凹槽中时，锁定机构处于锁定位置。
一种方法可包括：通过位于输出轴与电机驱动轴之间的谐波驱动器来用电机驱动轴驱动输出轴；以及通过选择性地使电机驱动轴与谐波驱动器去耦来使输出轴与电机驱动轴断开。
前述段落的方法可视情况包括(此外和/或替代地)以下特征、构造和/或额外组件中的任何一个或多个。
防止电机驱动轴轴向移动。
电机驱动轴附接到谐波驱动器内的波生成器，且当电机驱动轴与谐波驱动器断开时，波生成器从谐波驱动器回缩。
电机驱动轴和波生成器由弹簧选择性地回缩。
螺线管选择性地回缩锁定机构来解锁电机驱动轴且使弹簧回缩电机驱动轴和波生成器。
电机驱动轴和波生成器响应于来自电动电机、电机驱动轴或输出轴的反馈而选择性地回缩。
本文中使用的任何相关术语或程度术语(例如“大致”、“本质上”、“一般”)应根据本文明确阐述的任何适用定义或限制来解释且隶属于其。在所有情况中，本文中使用的任何相关术语或程度术语应被解释为广泛包括任何相关公开实施方案以及熟悉本领域的一般技术人员在审视本公开全文时所了解的这些范围或变更，例如包括一般制造公差、附带对齐变更、瞬时振动和摇动、因操作条件引起的暂时对齐或形状变更等等。
虽然已经参考示例性实施方案描述本发明，但熟悉本领域的技术人员将了解在不脱离本发明范围的情况下可作出各种变更且等效物可替代其元件。此外，在不脱离本发明的本质范围的情况下，可作出许多修改来使特定情况或材料适合本发明的教示。因此，旨在不将本发明限于所公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的全部实施方案。

Claims (15)

1.一种具有选择性断开件的驱动总成，其包括：
电机，其具有电机驱动轴；
谐波驱动器，其耦接到所述电机驱动轴的一端；
输出轴，其耦接到所述谐波驱动器；和
回缩机构，其选择性地轴向回缩所述电机驱动轴使所述电机驱动轴与所述谐波驱动器去耦。
2.根据权利要求1所述的总成，其中所述电机驱动轴连接到所述谐波驱动器中的波生成器。
3.根据权利要求2所述的总成，其中当所述回缩机构选择性地回缩所述电机驱动轴时，所述波生成器被回缩离开所述谐波驱动器。
4.根据权利要求1所述的总成，其中所述输出轴连接到致动器。
5.根据权利要求1所述的总成，其中所述回缩机构响应于来自所述输出轴或所述电动电机的反馈而选择性地轴向回缩所述电机驱动轴。
6.根据权利要求1所述的总成，其中所述回缩机构包括：
锁定机构，其位于所述电机驱动轴的另一端，所述锁定机构具有第一端和第二端，所述第一端径向位于所述电机驱动轴的外部；
螺线管，其连接到所述锁定机构的所述第二端，所述螺线管选择性地轴向回缩所述锁定机构使所述锁定机构从锁定位置移动到解锁位置；和
弹簧，其附接到所述电机驱动轴，当所述螺线管使所述锁定机构移动到解锁位置时，所述弹簧回缩所述电机驱动轴。
7.根据权利要求6所述的总成，其中所述螺线管选择性地使所述锁定机构从所述解锁位置轴向移动到所述锁定位置。
8.根据权利要求6所述的总成，其中所述锁定机构的径向内表面部分呈锥形来使当所述锁定机构回缩到所述解锁位置时，多个滚球轴承径向向外移动，且当所述锁定机构移动到所述锁定位置时，所述多个滚球轴承径向向内移动。
9.根据权利要求8所述的总成，其中当所述多个滚珠轴承径向位于所述电机驱动轴周围的凹槽中时，所述锁定机构处于所述锁定位置。
10.一种方法，其包括：
通过位于输出轴与电机驱动轴之间的谐波驱动器来用所述电机驱动轴驱动所述输出轴；和
通过选择性地使所述电机驱动轴与所述谐波驱动器去耦来使所述输出轴与所述电机驱动轴断开。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括：
防止所述电机驱动轴轴向移动。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述电机驱动轴附接到所述谐波驱动器内的波生成器，且当所述电机驱动轴与所述谐波驱动器断开时，所述波生成器从所述谐波驱动器回缩。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电机驱动轴和所述波生成器由弹簧选择性地回缩。
14.根据权利要求13所述的方法，其中螺线管选择性地回缩锁定机构来解锁所述电机驱动轴且允许所述弹簧回缩所述电机驱动轴和所述波生成器。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述电机驱动轴和所述波生成器响应于来自所述电动电机、电机驱动轴或输出轴的反馈而选择性地回缩。
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