CN105257784A - 谐波传动器及组装方法 - Google Patents

Abstract

一种谐波传动器包括柔性齿轮。还包括与所述柔性齿轮相啮合的环形齿轮。进一步包括转子。更进一步包括波发生器套筒，其直接套设在所述转子的外表面上，其中所述波发生器套筒径向安置在所述柔性齿轮内。还包括轴承组合件，其安置在所述波发生器套筒与所述柔性齿轮之间，其中随着所述转子使所述波发生器套筒旋转，所述波发生器使所述柔性齿轮旋转。

Description

谐波传动器及组装方法

发明背景

本文的实施方案涉及齿轮系统，且更明确地说，涉及谐波传动齿轮系统，以及组装此类系统的方法。

飞机通常在飞机机翼结构上包括飞行控制表面，所述飞行控制表面移动并定位，以便更改机翼结构的升力特性。致动器耦合到飞行控制表面，并控制和指导飞行控制表面在若干位置之间的移动。通常，飞机中使用两种类型的致动器：线性致动器和旋转致动器。按照惯例，旋转致动器使用周转型减速齿轮传动，通常称为行星齿轮传动，来逐步减低归因于电动马达的高速旋转。旋转致动器使用具有多个级(多组行星齿轮)的行星齿轮传动来增加行星齿轮传动的减速比和扭矩重量比也是常见的。虽然将多个级并入行星齿轮传动中增加了行星齿轮传动的减速比和扭矩重量比，但这也不合意地增加了行星齿轮传动的大小、重量和复杂性。

目前，飞机机翼的构造正朝薄机翼设计发展，其中机翼的总厚度与先前设计相比减小。因为机翼的厚度正减小，所以将具有行星齿轮传动的常规旋转致动器套设在机翼的横截面内，尤其是在行星齿轮传动并入有多个级的时候，正变得越来越困难。可减小行星齿轮传动的直径，以便将其套设在减小的机翼横截面面积内，然而，也必须减小齿的大小，以便维持高减速比。减小齿的大小是不合意的，因为这降低了行星齿轮传动的扭矩重量比，同时还增加了行星齿轮传动的制造容差和成本。

发明简述

根据一个实施方案，一种谐波传动器包括柔性齿轮。还包括与所述柔性齿轮相啮合的环形齿轮。进一步包括转子。更进一步包括波发生器套筒，其直接套设在转子的外表面上，其中所述波发生器套筒径向安置在柔性齿轮内。还包括轴承组合件，其安置在波发生器套筒与柔性齿轮之间，其中随着转子使波发生器套筒旋转，波发生器使柔性齿轮旋转。

根据另一个实施方案，提供一种组装谐波传动器的方法。所述方法包括将波发生器套筒径向定位在柔性齿轮和轴承组合件内，所述柔性齿轮包括径向向外延伸的齿。所述方法还包括将环形齿轮定位在柔性齿轮的一部分周围，使得环形齿轮的径向向内延伸的齿与柔性齿轮的径向向外延伸的齿相啮合。所述方法还包括将波发生器套筒直接套设至转子的外径，所述转子被配置来使波发生器和柔性齿轮旋转。

附图简述

在说明书总结处的权利要求书中，明确指出并清楚地要求被称为本发明的标的物。从结合附图进行的以下详细描述显而易见本发明的前述和其它特征和优点，其中：

图1是谐波传动组合件的端视图；

图2是根据图1的截面A的谐波传动组合件的端视图；以及

图3是根据图1的线A-A的谐波传动组合件的横截面图。

发明详述

参看图1到图3，示意图说明谐波传动组合件10。如图所示，输入12、输出14和接地18连接到谐波传动组合件10。另外，一个以上输出可从谐波传动组合件10出来。谐波传动组合件10还包括柔性齿轮20、环形齿轮24和波发生器套筒30。嵌入式定子组合件60径向向输入(本文也称为转子)12内部安置，且被配置来致使输入12旋转。谐波传动组合件10还可包括未具体示出或论述的其它组件和特征。

波发生器套筒30径向向柔性齿轮20内部安置，并直接或间接地啮合柔性齿轮20。波发生器套筒30通常包括椭圆形或其它非圆形几何形状，例如所说明的三叶几何形状。

波发生器套筒30直接套设至输入12。输入12可为电动马达、液压旋转传动器或其它合适扭矩来源的输出轴杆(本文称为“转子”)，并使波发生器套筒30旋转。波发生器套筒30经由建立波发生器套筒30与输入12之间紧密的套设固定的任何合适工艺而直接套设至输入12的外表面52。在一些实施方案中，波发生器套筒30在使波发生器套筒30硬化的热工艺中热套设至轴杆上。在一些实施方案中，使用高强度粘合剂，将波发生器套筒30直接套设至输入12。不管将波发生器套筒30直接套设至输入12上的确切方式如何，波发生器套筒30包括非常适合硬化工艺的可硬化材料，其允许波发生器套筒30支撑径向向波发生器套筒30外且径向向外部轴承座圈33内定位轴承组合件31。波发生器套筒30的材料可为钢、钢合金、不锈钢，或任何具有与所提供实例中任何一个类似的特性的替代材料。在一些实施方案中，波发生器套筒30由与转子的材料类似或相同的材料形成。在其它实施方案中，波发生器套筒30由与转子的材料不同的材料形成。

随着输入12使波发生器套筒30旋转，波发生器套筒30致使柔性齿轮20在与波发生器套筒30相反的方向上旋转。

有利的是，通过将波发生器套筒30直接套设在输入(即，轴杆)上，额外的紧固和中间组件被去除，从而减小了整个系统的体积、质量和惯性，同时增加了功率密度。

在操作中，谐波传动组合件10使输入12向输出14逐步降低。输入12使波发生器套筒30在第一方向上以第一速率旋转。波发生器套筒30使柔性齿轮20在环形齿轮24内以比第一速率慢的第二速率，且在与第一方向相反的第二方向上旋转。举例来说，如果柔性齿轮20具有x个齿，且环形齿轮24具有与柔性齿轮20的x个齿相啮合的x+1个齿，那么柔性齿轮20将在与输入12和波发生器套筒30的速率相反的方向上以所述速率的1/x旋转。环形齿轮24为刚性圆环，其具有多个径向向内定向的齿。将柔性齿轮20和波发生器30放置在环形齿轮24内部，从而啮合柔性齿轮20的径向向外定向的齿以及环形齿轮24的齿。因为柔性齿轮20具有椭圆性或小叶形状，因此其齿仅在柔性齿轮20的选定区中与环形齿轮24的齿相啮合。如上文所述，与环形齿轮24上的齿相比，柔性齿轮20上的齿较少，使得对于波发生器30的每次完整旋转，将要求柔性齿轮20相对于环形齿轮24向后旋转轻微量。因此，波发生器30的旋转动作导致柔性齿轮20在相反方向上的缓慢得多的旋转，且藉此实现较高的减速比。

虽然已仅结合有限数目的实施方案详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于此类所公开的实施方案。相反，可将本发明修改成并入有前文未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数目的变化、更改、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但将理解，本发明的方面可仅包括所描述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不应被视为受前面的描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (14)

1.一种谐波传动器，其包括：

柔性齿轮；

环形齿轮，其与所述柔性齿轮相啮合；

转子；

波发生器套筒，其直接套设在所述转子的外表面上，其中所述波发生器套筒径向安置在所述柔性齿轮内；以及

轴承组合件，其安置在所述波发生器套筒与所述柔性齿轮之间，其中随着所述转子使所述波发生器套筒旋转，所述波发生器使所述柔性齿轮旋转。

2.如权利要求1所述的谐波传动器，其还包括：

定子组合件，其径向向所述转子内部安置，且被配置来迫使所述转子旋转。

3.如权利要求1所述的谐波传动器，其中所述波发生器套筒热套设至轴杆上。

4.如权利要求1所述的谐波传动器，其中用粘合剂将所述波发生器套筒直接套设在所述轴杆上。

5.如权利要求1所述的谐波传动器，其中所述波发生器套筒包括可硬化材料。

6.如权利要求5所述的谐波传动器，其中所述可硬化材料包括钢。

7.如权利要求5所述的谐波传动器，其中所述可硬化材料包括不锈钢。

8.如权利要求1所述的谐波传动器，其中所述波发生器套筒包括三叶形套筒。

9.如权利要求5所述的谐波传动器，其中所述波发生器套筒包括套筒材料，且所述转子包括转子材料，其中所述套筒材料不同于所述转子材料。

10.一种组装谐波传动器的方法，其包括：

将波发生器套筒径向定位在柔性齿轮和轴承组合件内，所述柔性齿轮包括径向向外延伸的齿；

将环形齿轮定位在所述柔性齿轮的一部分周围，使得所述环形齿轮的径向向内延伸的齿与所述柔性齿轮的所述径向向外延伸的齿相啮合；

将所述波发生器套筒直接套设至转子的外径，所述转子被配置来使所述波发生器和所述柔性齿轮旋转。

11.如权利要求10所述的方法，其中通过热套设工艺将所述波发生器套筒直接套设至所述转子的所述外径。

12.如权利要求11所述的方法，其中使用粘合剂将所述波发生器套筒直接套设至所述转子的所述外径。

13.如权利要求10所述的方法，其中将所述波发生器套筒定位成为轴承组合件支撑件。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述热套设工艺使所述波发生器套筒收缩以提供套设的配置。