CN105276127A - 具有选择性断开的谐波传动组合件及方法 - Google Patents

Abstract

一种具有选择性断开的谐波传动组合件包括具有马达传动轴杆的马达、操作地耦合到所述马达传动轴杆的谐波传动器，以及操作地耦合到所述马达传动轴杆以及所述谐波传动器的弯曲齿轮的波发生器。还包括所述谐波传动器的环形齿轮，其操作地耦合到所述弯曲齿轮，所述环形齿轮具有多个环形齿轮齿，其被配置来与多个弯曲齿轮齿相啮合。进一步包括操作地耦合到所述谐波传动器的输出轴杆。更进一步包括缩回机构，其被配置来选择性地缩回所述马达传动轴杆和所述波发生器，以使所述马达传动轴杆和所述波发生器从所述谐波传动器去耦，其中在所述马达传动轴杆和所述波发生器缩回后，所述环形齿轮齿与所述弯曲齿轮齿之间的间隙就得以建立。

Description

具有选择性断开的谐波传动组合件及方法

发明背景

本文的实施方案涉及谐波传动器，且更明确地说，涉及谐波传动组合件以及用于脱离谐波传动器的方法。

飞机通常包括机电致动器以及其它飞行控制系统，其控制飞机机翼和尾部结构上的飞行控制表面。移动和定位这些飞行控制表面来更改机翼和尾部结构的升力特性。为了安全，飞机通常在机电致动器和控制飞行控制表面的飞行控制系统中具有冗余度，以在主要系统发生故障或失效的事件中，实现飞机的受控机动性。当主要系统发生故障时，后援系统接管，并控制可移动飞行控制表面。主要系统可能已被卡在或堵在一个位置，使得后援系统难以克服主要系统并控制飞行控制表面。

发明简述

根据一个实施方案，一种具有选择性断开的谐波传动组合件包括具有马达传动轴杆的马达。还包括谐波传动器，其操作地耦合到马达传动轴杆的一端。进一步包括所述谐波传动器的波发生器，其操作地耦合到所述马达传动轴杆，以及所述谐波传动器的弯曲齿轮。更进一步包括所述谐波传动的环形齿轮，其操作地耦合到所述弯曲齿轮，所述环形齿轮具有多个环形齿轮齿，其被配置来与多个弯曲齿轮齿相啮合。还包括输出轴杆，其操作地耦合到所述谐波传动器。进一步包括：缩回机构，其被配置来选择性地缩回所述马达传动轴杆和所述波发生器，以在轴向上使马达传动轴杆从谐波传动器脱离，且使波发生器从弯曲齿轮脱离，其中在马达传动轴杆和波发生器缩回后，环形齿轮齿与弯曲齿轮齿之间的间隙就得以建立。

根据另一实施方案，提供一种断开谐波传动组合件的方法。所述方法包括缩回谐波传动器的波发生器以及在所述谐波传动器的弯曲齿轮之外的马达传动轴杆。所述方法还包括使弯曲齿轮的多个弯曲齿轮齿从谐波传动器的环形齿轮的多个环形齿轮齿脱离，其中使弯曲齿轮齿和环形齿轮齿脱离在其之间提供了间隙。

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是具有选择性断开的传动组合件的框图；

图2A是处于啮合的锁定位置的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；

图2B是处于啮合的未锁定位置的图2A的具有选择性断开系统的传动组合件的横截面图；

图2C是处于脱离的未锁定位置的图2A的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；

图2D是处于脱离的锁定位置的图2A的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；以及

图3A是传动组合件的端视图，其中波发生器安置在传动组合件的弯曲齿轮内；

图3B是图3A的截面A的端视图；

图4A是传动组合件的端视图，其中在缩回条件下，波发生器从弯曲齿轮退出；以及

图4B是图4A的截面B的端视图。

发明详述

参看图1，说明具有选择性断开的传动组合件的框图。具有选择性断开的传动组合件10包括马达12、马达传动轴杆13、谐波传动器14、输出轴杆16、致动器18、缩回机构20和控制器22。控制器22接收反馈信号24A到24C，并给出指令或命令信号26A和26B。

马达传动轴杆13至少部分地在马达12内，并接收来自马达12的能量。马达传动轴杆13从马达12接收到的能量致使马达传动轴杆13旋转。当处于啮合位置(如下文将论述)时，马达传动轴杆13的一端啮合/耦合到谐波传动器14，谐波传动器14又连接/耦合到输出轴杆16。输出轴杆16连接到致动器18并驱动致动器18，致动器18可用于多种目的，包括在飞机中用来控制可移动飞行控制表面，例如副翼或升降舵。马达传动轴杆13的另一端邻近于缩回机构20。连接到输出轴杆16、马达12和缩回机构20的是控制器22。控制器22接收来自马达12、输出轴杆16和致动器18的反馈信号，并将指令或命令信号提供给马达12和缩回机构20。

马达12可为电动马达、液压马达、气动马达、或燃料燃烧马达，或其它类型的能够从另一来源接收能量并将其转换成使马达传动轴杆13旋转的形式的机械工作的马达。马达传动轴杆13可由任何合适材料制成，例如钢或另一合金，且形状最常见的是圆柱形。马达传动轴杆13可具有实芯或可为中空的，取决于设计考虑以及是否需要减少重量。马达传动轴杆13的芯也可为与壳不同的材料。马达12应被配置成使得可从任一端接近马达传动轴杆13，以便允许一端啮合/耦合到谐波传动器14，而另一端邻近于缩回机构20。马达12可含有传感器，其监视马达12以检测任何故障或失效。所述传感器被配置来与控制器22通信，并将马达12中的任何故障或失效告知控制器22。马达12被配置来使马达传动轴杆13旋转，从而使马达传动轴杆13能够执行工作。

马达传动轴杆13的一端处是谐波传动器14，谐波传动器14是齿轮减速器，其包括波发生器、弯曲齿轮或弯曲齿条，以及环形齿轮或环形齿条(其将在下文结合图2A到图2D来论述)。谐波传动器的配置和功能性是此项技术中已知的，但将在下文更详细地描述。谐波传动器14耦合到马达传动轴杆13和输出轴杆16，且在马达传动轴杆13与输出轴杆16之间传递能量。

输出轴杆16是传动轴杆，其通过谐波传动器14从马达传动轴杆13接收能量。输出轴杆16可由任何合适材料制成，例如钢或另一合金，且最常见是圆柱形的。输出轴杆16可具有实芯或可为中空的，取决于设计考虑以及是否需要减少重量。输出轴杆16的芯也可为与壳不同的材料。

输出轴杆16附接到致动器18。致动器18可为任何机电致动器，铰合线致动器、或任何其它被配备来接收来自输出轴杆16的旋转能量并将其转换成有用结果(例如移动飞机上的飞行控制表面)的装置。另外，致动器18可被配置来将旋转运动转换成线性运动。如飞机机翼或尾部中所使用的致动器18可为铰合线致动器，其工作来控制飞行控制系统的可移动控制表面，例如副翼或升降舵。

缩回机构20定位在马达传动轴杆13的另一端，与谐波传动14相对。图1示出附接到马达传动轴杆13的缩回机构20，但缩回机构20可具有其它配置(如将相对于图2A到图2D所论述)。当被提供来自控制器22的指令或命令信号26B时，缩回机构20被配置来使马达传动轴杆13缩回。当马达传动轴杆13缩回时，马达传动轴杆13从谐波传动器14脱离或去耦。一旦脱离，来自马达传动轴杆13的能量就不再被传递到输出轴杆16。相反地，输出轴杆16可不再将能量传递到马达传动轴杆13。缩回机构20还可被配置来将马达传动轴杆13移回到其原始位置中，以便将马达传动轴杆13啮合/耦合到谐波传动器14，并允许能量在马达传动轴杆13与输出轴杆16之间传递。

控制器22可以电连接到具有选择性断开的传动组合件10中的每个其它组件，以确定整个系统和/或具有选择性断开的传动组合件10内的每一组件的功能性。在图1中，控制器22连接到马达12、输出轴杆16和致动器18，以分别接收反馈信号24C、24B和24A，且连接到马达12和缩回机构20，以分别提供指令或命令信号26A和26B。如果在飞机中，那么控制器22也可连接到飞机的其它组件，以便给出和接收关于飞机功能性的信息。在接收到反馈信号24A到24C且确定具有选择性断开的传动组合件10不在适当地起作用来控制致动器18或其它组件之后，控制器22将提供指令或命令信号26A来使马达12掉电；以及将指令或命令信号26B提供给缩回机构20来使马达传动轴杆13缩回，这使马达传动轴杆13从谐波传动器14脱离/去耦，并防止能量在马达传动轴杆13与输出轴杆16之间传递。提供给控制器22的反馈信号24A到24C可导致控制器22指令马达12掉电，并指令缩回机构20使马达传动轴杆13脱离/去耦。此结果可由任何数目的问题导致，例如以下情况的通知：输出轴杆16不在移动或接收来自谐波传动器14的能量或致动器18正发生故障，或马达12不在基于马达12所汲取的能量产生适当量的旋转能量，或马达传动轴杆13已失效或发生故障。

基于显示具有选择性断开的传动组合件10在再次使用时将适当地起作用的反馈信号24A到24C或进入控制器22中的其它输入，控制器22将提供以下指今或命令信号：指示马达12通电并使马达传动轴杆13旋转的指令或命令信号26A；以及指示缩回机构20将马达传动轴杆13移入其原始位置以将马达传动轴杆13啮合/耦合到谐波传动器14的指令或命令信号26B。藉此，配置具有选择性断开的传动组合件10，以使用来自马达12的能量来驱动输出轴杆16和致动器18。

具有选择性断开的传动组合件10是有利的，因为其有能力来使马达传动轴杆13从谐波传动14、输出轴杆16和致动器18脱离/去耦。有利地是使马达传动轴杆13从谐波传动器14脱离/去耦，因为许多机器，例如飞机中的可移动飞行控制系统，含有备用系统来在马达12、马达传动轴杆13和/或输出轴杆16失效的情况下接管致动器18的任务。当主要系统发生失效时，后援系统接管，且如果后援系统不必克服输出轴杆16上因输出轴杆16正通过谐波传动器14耦合到马达传动轴杆13和马达12而导致的阻力，那么可较容易地起作用来移动控制系统，且执行致动器18的任务。因此，使马达传动轴杆13从谐波传动器14和输出轴杆16脱离防止了浪费的能量从后援系统，经过输出轴杆16传递到马达传动轴杆13以及具有选择性断开的传动组合件10的其它组件。如果在失效情况下且在后援系统正起作用时，马达传动轴杆13未从谐波传动器14去耦，那么后援系统将必须克服致动器18、输出轴杆16、谐波传动器14、马达传动轴杆13和马达12的阻力来起作用。因为具有选择性断开的传动组合件10使马达传动轴杆13从谐波传动器14脱离/去耦，所以允许后援系统更高效且可靠。另外，使马达传动轴杆13从谐波传动器14脱离/去耦防止了系统(输出轴杆16和致动器18)在失效或故障后动弹不得。如果使用所述致动器来控制可移动飞行控制表面，那么此堵塞可导致无法在飞行中控制飞机。

图2A、图2B、图2C和图2D示出处于各个啮合(耦合)和脱离(去耦)阶段的具有选择性断开的传动组合件。图2A是处于啮合的锁定位置的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；图2B是处于啮合的未锁定位置的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；图2C是处于脱离的未锁定位置的具有选择性断开的传动组合件的横截面图；以及图2D是处于脱离的锁定位置的具有选择性断开的传动组合件的横截面图。

图2A到图2D的具有选择性断开的传动组合件110包括马达112、马达传动轴杆113、谐波传动114、输出轴杆116和缩回机构120。谐波传动114包括波发生器128、弯曲齿轮130和环形齿轮132。缩回机构120包括螺线管134、锁定机构136、锁定球保持器138、锁定球轴承140、弹簧142和重连套筒143。在马达传动轴杆113中，接近缩回机构120处，是啮合凹槽144和脱离凹槽146。具有选择性断开的传动组合件110还包括冲程齿条148和引导球轴承150。

马达112至少部分地从马达传动轴杆113径向向外，这形成了具有选择性断开的传动组合件110的马达传动轴杆113、谐波传动114和许多其它组件以之为中心的中线。马达112从马达传动轴杆113的中心附近的区域径向向外，且允许马达传动轴杆113从马达112的两侧延伸出来。马达112可为以使马达传动轴杆113旋转的形式提供机械能量的任何马达，例如电马达、燃料马达或另一类型的马达。

马达传动轴杆113可为圆柱形的，且由任何合适材料构造，例如金属、合金或其它能够处理因马达传动轴杆113高速旋转而导致的应力的材料。马达传动轴杆113应在轴向上足够强韧，以将能量从马达112传递到谐波传动器114，而无显著变形。马达传动轴杆113也应足够强韧，以便能够被从一端拉动以轴向移动而无变形。另外，马达传动轴杆越靠近谐波传动器114(其邻近于马达传动轴杆113的一端)，马达传动轴杆113的直径可沿马达传动轴杆113的轴向以阶梯方式减小。

径向定位于马达112与马达传动轴杆113之间的是冲程齿条148和引导球轴承150，其阻止马达传动轴杆113径向移动。冲程齿条148是环状的，其凸缘在最远离谐波传动器114的端部径向向外延伸，且可由多种材料制成，包括金属或合金。冲程齿条148具有在圆周周围轴向对准的多个孔，以为引导球轴承150提供空间，引导球轴承150位于所述孔中，并接触马达传动轴杆113，以便提供具有低摩擦系数的支撑表面。引导球轴承150为球面球轴承，其可由足够硬的任何材料制成，以为马达传动轴杆113提供足够的支撑，同时也具有与马达传动轴杆113和冲程齿条148的较低摩擦系数，以减少磨损并增加效率。虽然图2A到图2D示出冲程齿条148中的两排引导球轴承150，但其它实施方案可包括不同配置，或如果不需要冲程齿条148或引导球轴承150来阻止马达传动轴杆113径向移动，那么甚至可不包括此类组件。

谐波传动器114邻近于马达传动轴杆113的一端，并从马达传动轴杆113径向向外。谐波传动器114是本领域的技术人员已知的谐波传动器或应变波传动装置，且从径向向内到径向向外，包括波发生器128、弯曲齿轮130和环形齿轮132。马达传动轴杆113连接到波发生器128，使得如果马达传动轴杆113轴向移动，那么波发生器128也轴向移动。波发生器128在每一端上具有为带半圆形的矩形的横截面。在波发生器128的径向内侧上的是马达传动轴杆113，且径向外侧上的是弯曲齿轮130。波发生器128与马达传动轴杆113之间可为润滑剂，来减少波发生器128与弯曲齿轮130之间的摩擦和磨损，以便改进耐用性和效率。

弯曲齿轮130在径向内侧上具有波发生器128，且在径向外侧上具有环形齿轮132。弯曲齿轮130可为或具有另一横截面，但在图2A到图2D中，当波发生器128径向定位于弯曲齿轮130内时，具有大体上卵形或椭圆形的横截面。弯曲齿轮130在径向内表面上是光滑的，以允许波发生器128随着波发生器128旋转而容易滑动，且在径向外表面上具有齿，所述齿在被旋转时，配合到环形齿轮132的内表面上的齿中。弯曲齿轮130由柔性材料支撑，例如弹簧钢或另一合适材料，以在波发生器128径向定位于弯曲齿轮130内时，允许弯曲齿轮130取得类似于卵形的形状。当波发生器128径向定位于弯曲齿轮130内时，仅弯曲齿轮130的接近波发生器128的半圆形端的光滑内表面接触波发生器128。因此，在任何一个时间，仅弯曲齿轮130的从与波发生器128接触的表面径向向外的齿与环形齿轮132接触，因为弯曲齿轮130呈现大体上卵形的横截面，而环形齿轮132具有圆形的横截面。随着波发生器128旋转，波发生器128在弯曲齿轮130内滑动，使得弯曲齿轮130并不以与波发生器128相同的角速度旋转(因此存在齿轮减速器)。一般来说，当波发生器128旋转时，弯曲齿轮130以较低的角速度旋转。

环形齿轮132是环状的，且在径向内侧上具有弯曲齿轮130。因为环形齿轮132是环状的，且当波发生器28在弯曲齿轮130内时，弯曲齿轮130具有大体上卵形的横截面，因此不是环形齿轮132的径向内表面上的所有齿均同时接触弯曲齿轮130上的齿。虽然图2A到图2D示出当环形齿轮132被锚定时，弯曲齿轮130连接到输出轴杆116，但当弯曲齿轮130或环形齿轮132锚定在适当位置时，另一个(弯曲齿轮130或环形齿轮132)可连接到输出轴杆116。

参看图3A和图3B，示出波发生器128处于啮合条件，其中弯曲齿轮130与环形齿轮132啮合。具体地说，如上文所述，弯曲齿轮130沿弯曲齿轮130的径向外部位置包括多个弯曲齿轮齿152。环形齿轮132沿环形齿轮132的径向内部位置包括多个环形齿轮齿154。当波发生器128处于非缩回条件且安置在弯曲齿轮130内时，弯曲齿轮齿152和环形齿轮齿154处于相啮合或啮合条件。

参看图4A和图4B，示出波发生器128处于缩回条件，这对应于将波发生器安置在弯曲齿轮130之外的移除位置(波发生器为空，用参考数字129指代)。在缩回条件下，归因于波发生器128的退出，弯曲齿轮130采取本文称为“自由状态”的状态。在自由状态下，弯曲齿轮齿152和环形齿轮齿154彼此完全脱离，以在其间形成间隙。通过建立弯曲齿轮齿152与环形齿轮齿154之间的完整间隙，确保了弯曲齿轮130与环形齿轮132之间的棘轮效应得以避免。为了确保此条件，弯曲齿轮齿152和环形齿轮齿154的大小被设计成具有特定关系。明确地说，弯曲齿轮齿152在自由状态下具有中径，其小于环形齿轮齿154的中径减去自由状态下的弯曲齿轮齿高度与环形齿轮的齿高度的总和。此关系由以下等式界定：

PD_FS＜PD_RG-(TH_FS+TH_RG)

其中PD_FS为自由状态下弯曲齿轮齿的中径；PD_RG为环形齿轮齿的中径；TH_FS为自由状态下的弯曲齿轮齿高度；且TH_RG为环形齿轮齿高度。

将谐波传动器114用作齿轮减速器是有利的，因为可能希望使马达传动轴杆113从谐波传动器114和输出轴杆116脱离/去耦，且之后使马达传动轴杆113重新啮合/耦合到谐波传动器114和输出轴杆116。如下文将更详细地论述，为了使马达传动轴杆113脱离，将马达传动轴杆113和波发生器128从谐波传动器114移除(如图2C中所示)，使得波发生器128不再径向定位于弯曲齿轮130和环形齿轮132内。这防止能量通过谐波传动器114在马达传动轴杆113与输出轴杆116之间传递。相反地，为了重新啮合马达传动轴杆113，将马达传动轴杆113和波发生器128移回到谐波传动器114中，以便将波发生器128径向定位在弯曲齿轮130和环形齿轮132内。因为波发生器128的外表面和弯曲齿轮130的内表面是光滑的且没有齿，因此波发生器128和弯曲齿轮130不必特定对准，从而使得将波发生器128插入谐波传动器114中实质上比常规齿轮减速器容易，所述常规齿轮减速器在这两个表面上均具有齿，且要求所述齿完全对准。下文描述一种用来使马达传动轴杆113和波发生器128与谐波传动器114脱离和重新啮合的系统。

如上文所提到，输出轴杆116可在一端附接到弯曲齿轮130或环形齿轮132，且在与马达传动轴杆113相反的方向上，作为圆柱形或另一配置延伸远离谐波齿轮114。输出轴杆116的另一端可附接到被配备来接收来自输出轴杆116的能量并将其转换成有用结果的任何传动器或其它装置，例如图1中的致动器18。输出轴杆116可为中空或实心的，且由具有充分特性以便能够接收来自谐波传动器114的旋转能量并将其运输到致动器或另一装置的各种材料制成。由于输出轴杆116连接到弯曲齿轮130或环形齿轮132，输出轴杆116的直径可能大于马达传动轴杆113的直径。

邻近于马达传动轴杆113的另一端的是缩回机构120。缩回机构120包括弹簧142，其从马达传动轴杆113径向向外，且邻近于冲程齿条148。弹簧142的一端应附接到马达传动轴杆113，以便在可能时，致使马达传动轴杆113轴向移动。弹簧142的另一端应被锚定。弹簧142可为盘在马达传动轴杆113周围的一个螺旋状弹簧，圆周布置在马达传动轴杆113周围的若干螺旋状弹簧，或在被允许或被提示时能够推动马达传动轴杆113远离谐波传动器114的另一机械或其它装置。弹簧142应足够强韧，以将马达传动轴杆113和波发生器128从谐波传动器114移出，并克服波发生器128与弯曲齿轮130之间的摩擦所导致的阻力。

缩回机构120还包括螺线管134，其被定位成在缩回机构120的所有组件中离马达传动轴杆113最远。螺线管134沿马达传动轴杆113以之为中心的同一中线轴向定中心，且远离马达传动轴杆113的与谐波传动器114相对的端而延伸。螺线管134可为能够在锁定机构136上缩回和拉动的气动、机电或另一配置，以便移动锁定机构136远离马达传动轴杆113。虽然图2A到图2D示出螺线管134，其被配置来拉动锁定机构136来解锁马达传动轴杆113，且允许弹簧142将马达传动轴杆113和波发生器128从谐波传动器114移除(如下文将论述)，但螺线管134也可被配置来使马达传动轴杆113和波发生器128直接从谐波传动器114直接缩回和移除，且相反地将马达传动轴杆113和波发生器128延伸和推回到谐波传动器114中。

螺线管134与马达传动轴杆113之间的是锁定机构136，锁定机构136是环状的，其开端从马达传动轴杆113径向向外，且闭端附接到螺线管134。锁定机构136可在外表面上具有至少一个凸缘，以提供结构支撑。锁定机构136的内表面具有渐细部分，其中锁定机构136的直径随着其靠近锁定机构136的邻近于马达传动轴杆113的端部而增加。锁定机构136的内表面还具有非渐细部分，其在靠近锁定机构136的闭端处具有一致直径。当螺线管134缩回时，其在锁定机构136拉动，从而移动锁定机构136远离马达传动轴杆113，并解锁马达传动轴杆113(允许马达传动轴杆113和波发生器128的轴向移动)。在此实施方案中，使用弹簧142来将马达传动轴杆113和波发生器128从谐波传动器114移除，且使用重连套筒143来将马达传动轴杆113和波发生器128移回到谐波传动器114中，但这两个任务均可由螺线管或其它装置来完成。

从缩回机构120的螺线管134、锁定机构136以及其它组件径向向外的是重连套筒143，其可为能够使马达传动轴杆113和波发生器128朝谐波传动器114移动以使马达传动轴杆113和波发生器与谐波传动器114啮合/耦合的一个或若干插孔螺钉或另一装置。其它实施方案可不包括重连套筒143，且可包括螺线管(螺线管134或另一螺线管)，其能够将马达传动轴杆113朝谐波传动器114推动。

径向在锁定机构136内，至少部分地在锁定机构136的环状零件(与锁定机构136的闭端相对)与马达传动轴杆113之间的是锁定球保持器138。锁定球保持器138是环状的，其一端邻接锁定机构136的闭端的内表面，且另一端邻近于马达传动轴杆113。锁定球保持器138被锚定，以便在马达传动轴杆113或锁定机构136移动时不移动。锁定球保持器138的最靠近马达传动轴杆113的端可不径向定位于锁定机构136内，且可具有至少一个凸缘，其径向向外延伸，以提供结构支撑和其它功能。锁定球保持器138的直径和厚度在锁定球保持器138的整个长度上是大体上一致的，且不像锁定机构136那样是渐细的。当沿锁定球保持器138的长度测量时，锁定球保持器138包括在锁定球保持器138的中间附近的点处，在锁定球保持器138周围周向对准的多个孔。

在锁定球保持器138中的所述多个孔内的是锁定球轴承140，其为球面的，且具有大于锁定球保持器138的厚度的直径，使得锁定球轴承140从锁定球保持器138的内表面或外表面突出，取决于锁定机构136处于锁定位置(图2A和图2D)还是未锁定位置(图2B和图2C)。当锁定球轴承140径向定位于锁定机构136的非渐细部分内时，且当马达传动轴杆113位于啮合为止时(如下文将论述)，锁定球轴承140至少部分地在啮合凹槽144内，如图2A中所示。

啮合凹槽144是在马达传动轴杆113周围周向对准的压痕，且连同锁定球轴承140一起，防止马达传动轴杆113的轴向移动。啮合凹槽144靠近马达传动轴杆113的端部，使得当锁定球轴承140在啮合凹槽144内时，马达传动轴杆113和波发生器128在谐波传动器114内。当锁定球轴承140径向定位于锁定机构136的非渐细部分内(锁定机构136的内表面正在锁定球轴承140上推动)时，且当马达传动轴杆113位于脱离位置中时(如下文将论述)，锁定球轴承140至少部分地在脱离凹槽146内，如图2D中所示。脱离凹槽146类似于啮合凹槽144，但较靠近谐波传动器114，使得当锁定球轴承140在脱离凹槽144内时，马达传动轴杆113和波发生器128不在谐波传动器114内。

当锁定机构136的非渐细部分并不在将锁定球轴承140推入啮合凹槽144或脱离凹槽146中时(当锁定球轴承径向在锁定机构136的渐细部分内时)，锁定球保持器138被配置来(通过使用弹簧或其它装置)将锁定球轴承140径向向外推，使得锁定球轴承不在啮合凹槽144或脱离凹槽146内。在此位置中，马达传动轴杆113和波发生器128未被锁定球轴承140阻止轴向移动，且能够从谐波传动器114移除，或插入谐波传动器114中。下文描述当马达传动轴杆113从谐波传动器114和输出轴杆116脱离时，具有选择性断开的传动组合件110的各个阶段。

图2A示出处于啮合的锁定位置的具有选择性断开的传动组合件110。此时，马达传动轴杆113和波发生器128在谐波传动器114内，从而允许能量在谐波传动器114与输出轴杆116之间传递。另外，螺线管134处于非缩回位置，因此锁定机构136处于较靠近谐波传动器114的位置，意味着锁定机构136的非渐细部分从锁定球轴承140径向向外。在此位置中，锁定机构136的非渐细部分的内表面在锁定球轴承140上推动，致使锁定球轴承140至少部分地在啮合凹槽144内，且阻止马达传动轴杆113轴向移动。这使马达传动轴杆113和波发生器128保持在谐波传动器114内的啮合位置中。

在正常工作条件期间，具有选择性断开的传动组合件110处于啮合的锁定位置，从而允许输出116驱动致动器或其它装置。当处于此位置时，螺线管134尚未缩回锁定机构136，从而将锁定球轴承140推入啮合凹槽144中。马达传动轴杆113处于向前的啮合位置中，且弹簧142被压缩，并被啮合凹槽144中的锁定球轴承阻止推动马达传动轴杆113远离谐波传动器114。

图2B示出处于啮合的未锁定位置的具有选择性断开的传动组合件110。此时，马达传动轴杆113和波发生器128在谐波传动器114内，从而允许能量通过谐波传动器114在马达传动轴杆113与输出轴杆116之间传递。螺线管134已缩回锁定机构136，从而使锁定机构136处于比其在图2A中的位置离谐波传动器114远的位置中。因为锁定机构136被螺线管134缩回，所以锁定机构136的渐细部分从锁定球轴承140径向向外。在此位置中，锁定机构136的渐细部分的内表面不在锁定球轴承140上推动，从而允许锁定球轴承140径向向外移动，且并不至少部分地在啮合凹槽144内。因为锁定球轴承140不在啮合凹槽144内，所以马达传动轴杆113未被轴向锁定在合适位置。

具有选择性断开的传动组合件110处于啮合的未锁定位置，仅持续较短的时间周期，直到弹簧142延伸并推动马达传动轴杆113远离谐波传动器114为止。将通过监视具有选择性断开的传动组合件110的控制系统(例如控制器22)来指令螺线管134将锁定机构136缩回。当确定输出轴杆116发生故障，使得输出轴杆116所驱动的致动器或其它装置不能恰当地起作用时，将指令螺线管134将锁定机构136缩回，并开始使马达传动轴杆113和波发生器128从谐波传动器114脱离/去耦的过程(通过将波发生器128从与弯曲齿轮130的接触移除)。

图2C示出处于脱离的未锁定位置的具有选择性断开的传动组合件110。此时，马达传动轴杆113和波发生器128不在谐波传动器114内，因此波发生器128不与弯曲齿轮130接触，从而防止能量在马达传动轴杆113与输出轴杆116之间传递。另外，因为马达传动轴杆113和波发生器128不在谐波传动器114内，因此被激活来接管附接到输出轴杆116的致动器或其它装置的控制的后援系统不必克服正耦合到马达传动轴杆113的输出轴杆116所提供的输出轴杆116上的阻力。

当具有选择性断开的传动组合件110处于脱离的未锁定位置时，螺线管134和锁定机构136处于缩回位置，如在图2B中。因为锁定机构136被螺线管134缩回，所以锁定机构136的渐细部分从锁定球轴承140径向向外。在此位置中，锁定机构136的渐细部分的内表面不在锁定球轴承140上推动，从而允许锁定球轴承140从马达传动轴杆113径向向外，且并不至少部分地在啮合凹槽144或脱离凹槽146内(这将防止马达传动轴杆113轴向移动)。虽然在图2C中，锁定球轴承140不在脱离凹槽146内，但锁定球轴承140在从脱离凹槽146径向向外的位置中对准。锁定球轴承140处于此位置中，因为弹簧142已移动马达传动轴杆113，并致使脱离凹槽146轴向移动成与锁定球轴承140对准。

具有选择性断开的传动组合件110处于脱离的未锁定位置，仅持续较短的时间周期，直到螺线管134延伸并使锁定机构136朝谐波传动器114移动为止，这再次将马达传动轴杆113锁定在合适位置，如图2D中所示。如上文所提到，当马达传动轴杆113处于脱离位置时，能量不通过谐波传动器114在马达传动轴杆113与输出轴杆116之间传递，且输出轴杆116不被马达传动轴杆113束缚或锁定在合适位置，而是自由旋转。

图2D示出处于脱离的锁定位置的具有选择性断开的传动组合件110。此时，马达传动轴杆113和波发生器128不在谐波传动器114内，且被锁定在合适位置，使得不允许轴向移动。锁定球轴承140防止马达传动轴杆113进行轴向移动，锁定球轴承140至少部分地在脱离凹槽146内，因为锁定机构136已被螺线管134朝谐波传动器114移动，从而致使锁定机构136的非渐细部分从锁定球轴承140径向向外，并将锁定球轴承140推入脱离凹槽146中。

当确定输出轴杆116发生故障，使得输出轴杆116所驱动的致动器或其它装置不能恰当地起作用时，具有选择性断开的传动组合件110处于脱离的锁定位置中。输出轴杆116和/或连接到输出轴杆116的致动器或其它装置无法恰当地起作用，因为输出轴杆116或另一组件已失效。如上文所提到，一旦具有选择性断开的传动组合件110处于脱离的锁定位置，具有选择性断开的传动组合件110就将保持在那里，直到系统固定或已被确定恰当地工作为止。当确定系统恰当地工作时，可接着激活重连套筒143，来将马达传动轴杆113和波发生器128移回到谐波传动器114中，并(在螺线管134已将锁定机构136缩回以解锁马达传动轴杆113且允许轴向移动之后)重新啮合马达传动轴杆113。

重新啮合/将马达传动轴杆113和波发生器128插入谐波传动器114中使得波发生器128径向在弯曲齿轮130内要求波发生器128与弯曲齿轮130的光滑内表面接触。因为谐波传动器114内的轴向移动的位置在波发生器128的光滑外表面与弯曲齿轮130的光滑内表面之间，因此波发生器128不必实质上与弯曲齿轮130对准，从而使得重新啮合比常规齿轮减速器将遇到的重新啮合容易，常规齿轮减速器在这两个表面上均具有齿，且要求所述齿完全对准。

另外，具有选择性断开的传动组合件110是有利的，因为其允许马达传动轴杆113从谐波传动器114和输出轴杆116脱离/去耦，因此任何后援系统不必克服马达传动轴杆113因为耦合到输出轴杆116而提供的阻力。因为马达传动轴杆113从输出轴杆116去耦，因此输出轴杆116不会被卡在或堵在某一地方，从而提供较安全或较容易固定的系统。

虽然已结合仅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实施方案。相反，可修改本发明，以并入有任何数目的前面未描述但与本发明的精神和范围相称的变化、更改、替代或均等布置。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，不将本发明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 (12)

1.一种具有选择性断开的谐波传动组合件，其包括：

马达，其具有马达传动轴杆；

谐波传动器，其操作地耦合到所述马达传动轴杆的一端；

所述谐波传动器的波发生器，其操作地耦合到所述马达传动轴杆以及所述谐波传动器的弯曲齿轮；

所述谐波传动器的环形齿轮，其操作地耦合到所述弯曲齿轮，所述环形齿轮具有被配置来与多个弯曲齿轮齿相啮合的多个环形齿轮齿；

输出轴杆，其操作地耦合到所述谐波传动器；以及

缩回机构，其被配置来选择性地在轴向上缩回所述马达传动轴杆和所述波发生器，以使所述马达传动轴杆从所述谐波传动器去耦，且使所述波发生器从所述弯曲齿轮去耦，其中在所述马达传动轴杆和所述波发生器缩回后，所述环形齿轮齿与所述弯曲齿轮齿之间的间隙就得以建立。

2.如权利要求1所述的谐波传动组合件，其中所述弯曲齿轮被配置来在变形状态与自由状态之间移动，其中当所述波发生器处于缩回条件时，所述弯曲齿轮处于所述自由状态。

3.如权利要求2所述的谐波传动组合件，其中所述弯曲齿轮齿在所述自由状态下具有中径，所述中径小于所述环形齿轮齿的中径减去所述自由状态下的弯曲齿轮齿高度与所述环形齿轮的齿高度的总和。

4.如权利要求1所述的谐波传动组合件，其中所述输出轴杆耦合到致动器。

5.如权利要求1所述的谐波传动组合件，其中所述缩回机构响应于来自所述输出轴杆或电马达的反馈，选择性地在轴向上缩回所述马达传动轴杆。

6.如权利要求1所述的组合件，其中所述缩回机构包括：

锁定机构，其定位在所述马达传动轴杆的另一端，所述锁定机构具有第一端和第二端，所述第一端径向定位于所述马达传动轴杆的外侧；

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在轴向上缩回所述锁定机构，以将所述锁定机构从锁定位置移动到未锁定位置；以及

弹簧，其附接到所述马达传动轴杆，当所述螺线管将所述锁定机构移入未锁定位置中时，所述弹簧将所述马达传动轴杆缩回。

7.如权利要求6所述的组合件，其中所述螺线管选择性地使所述锁定机构在轴向上从所述未锁定位置移动到所述锁定位置。

8.如权利要求6所述的组合件，其中所述锁定机构的径向内表面部分地渐细，以在所述锁定机构缩回到所述未锁定位置中时，允许多个球轴承径向向外移动，且当所述锁定机构被移入所述锁定位置中时，允许所述多个球轴承径向向内移动。

9.如权利要求8所述的组合件，其中当所述多个球轴承定位于径向环绕所述马达传动轴杆的凹槽中时，所述锁定机构处于所述锁定位置中。

10.一种断开谐波传动组合件的方法，其包括：

缩回谐波传动器的波发生器以及在所述谐波传动器的弯曲齿轮之外的马达传动轴杆；以及

使所述弯曲齿轮的多个弯曲齿轮齿从所述谐波传动器的环形齿轮的多个环形齿轮齿脱离，其中使所述弯曲齿轮齿和所述环形齿轮齿脱离在其之间提供了间隙。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述弯曲齿轮可在变形状态与自由状态之间移动，其中当所述波发生器处于缩回条件时，所述弯曲齿轮处于所述自由状态。

12.如权利要求11所述的方法，其中通过将所述弯曲齿轮齿的大小设计成在所述自由状态下具有中径，来建立所述弯曲齿轮齿与所述环形齿轮齿之间的所述间隙，所述中径小于所述环形齿轮齿的中径减去所述自由状态下的弯曲齿轮齿高度与所述环形齿轮的齿高度的总和。