DE102016000690A1

DE102016000690A1 - Torque limiting system for an actuator

Info

Publication number: DE102016000690A1
Application number: DE102016000690.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Bildstein
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehmomentbegrenzungssystem für einen Aktuator mit einer Eingangswelle, einer Ausgabewelle und einem zwischen den beiden Wellen wirkenden Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe, wobei das Drehmomentbegrenzungs-system umfasst: eine erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung, die zwischen dem Getriebe und der Ausgabewelle angeordnet ist, und eine zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung, die zwischen dem Getriebe und der Eingangswelle angeordnet ist, wobei die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei Überschreiten eines an der Ausgabewelle anliegenden ersten Drehmomentgrenzwertes aktiviert wird, die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei Überschreiten eines an der Eingangswelle anliegenden zweiten Drehmomentgrenzwertes aktiviert wird, ein Aktivieren der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung einen Drehmomentanstieg im Getriebe und an der Eingangswelle zur Folge hat, der zu einem Aktivieren der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung führt, wobei das Aktivieren der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung über das Getriebe erfolgt.The present invention relates to a torque limiting system for an actuator having an input shaft, an output shaft and a gear acting between the two shafts, in particular a reduction gear, wherein the torque limiting system comprises: a first torque limiter disposed between the gear and the output shaft, and a second torque limiting device, which is arranged between the transmission and the input shaft, wherein the first torque limiting device is activated when a first torque limit value applied to the output shaft is exceeded, the second torque limiting device is activated when a second torque limit value applied to the input shaft is exceeded, activating the first torque limiting device results in an increase in torque in the transmission and on the input shaft, resulting in an activation of the second torque limiting device leads, wherein the activation of the second torque limiting device via the transmission.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehmomentbegrenzungssystem für einen Aktuator, insbesondere ein solches für einen in einem Luftfahrzeug vorhandenen Aktuator.The present invention relates to a torque limiting system for an actuator, in particular such for an existing in an aircraft actuator.

Ein Aktuator ist im Wesentlichen ein Stellantrieb, dessen Primärfunktion es ist, eine kontrollierbare Kraft zum Bewegen eines Stellelements aufzubringen, um dieses in eine gewünschte Position zu bringen. Dabei ist es von Vorteil, wenn ein Aktuatorsystem die auf das Stellelement wirkende Kraft beschränken kann, damit auch bei einer Fehlfunktion kein Schaden in dem System entsteht. Im Stand der Technik wird dies typischerweise dadurch erreicht, indem eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung auf der Aktuatorausgangswelle wirkt. Insbesondere im Luftfahrtbereich sind Aktuatoren mit Drehmomentbegrenzungssystemen weit verbreitet.An actuator is essentially an actuator whose primary function is to apply a controllable force to move an actuator to bring it into a desired position. It is advantageous if an actuator system can limit the force acting on the actuating element, so that no damage occurs in the system even in case of malfunction. In the prior art, this is typically accomplished by having a torque limiting device on the actuator output shaft. Especially in the aviation sector, actuators with torque limiting systems are widely used.

Hierin werden typischerweise eine Vielzahl von Getriebedrehantrieben verwendet, die Drehmomentbegrenzungssysteme aufweisen. Diese Systeme schützen ein Untersetzungsgetriebe und die nachgelagerte Flugzeugstruktur, indem das Ausgangsdrehmoment auf einen vorbestimmten Wert beschränkt wird. Dabei wird im Stand der Technik ein Drehmomentbegrenzungssystem an der Eingangswelle des Untersetzungsgetriebes angeordnet um die genannte Beschränkung des Ausgangsdrehmomentes zu erreichen. Dies hat den Nachteil zur Folge, dass der Wirkungsgrad des Untersetzungsgetriebes die Beschränkung des Ausgangsdrehmoments beeinflusst. Im Besonderen ergibt sich der Nachteil daraus, dass der Wirkungsgrad des Getriebes einer Streuung unterliegt, die auf verschiedene Gründe zurückzuführen ist, wie Streuung der Fertigungsgüte, Getriebeeinlauf, Getriebeverschleiß, Änderung der Schmiereigenschaften über die Gebrauchsdauer, Änderung der Schmierstoffviskosität aufgrund Temperaturänderung und/oder Verschmutzung.Herein, a plurality of transmission rotary actuators having torque limiting systems are typically used. These systems protect a reduction gear and the downstream aircraft structure by limiting the output torque to a predetermined value. In the prior art, a torque limiting system is arranged on the input shaft of the reduction gear to achieve said restriction of the output torque. This has the disadvantage that the efficiency of the reduction gear affects the restriction of the output torque. In particular, the disadvantage arises from the fact that the efficiency of the transmission is subject to scattering, which is due to various reasons, such as variation in the quality of production, gear inlet, gear wear, change in lubricating properties over the service life, change in lubricant viscosity due to temperature change and / or contamination.

Die Streuung des Getriebewirkungsgrades ist üblicherweise sehr ausgeprägt bei Aktuatoren für Luftfahrzeuge im Wesentlichen bedingt durch den sehr weiten Temperaturbereich und der bevorzugten Verwendung von hochübersetzenden Getrieben nach dem Wolfrom-Prinzip. Konkret zeigt sich der Nachteil darin, dass das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzungssystems an der Eingangswelle derart festgelegt werden muss, damit das erforderliche maximale Betriebsdrehmoment an der Ausgangswelle bei minimalem Wirkungsgrad erreicht wird. Dies hat jedoch zur Folge, dass bei maximalem Wirkungsgrad ein entsprechend höheres Drehmoment an der Ausgangswelle erreicht wird, was eine entsprechend schwere und stabile Ausführung von Getriebe und nachfolgender Stellelemente erfordert.The dispersion of the transmission efficiency is usually very pronounced for actuators for aircraft essentially due to the very wide temperature range and the preferred use of high-ratio transmissions on the Wolfrom principle. Concretely, the drawback is that the limit torque of the torque limiting system on the input shaft must be set so as to obtain the required maximum operating torque at the output shaft with minimum efficiency. However, this has the consequence that at maximum efficiency, a correspondingly higher torque is achieved at the output shaft, which requires a correspondingly heavy and stable design of the transmission and subsequent adjusting elements.

Der Stand der Technik kennt jedoch auch solche Systeme, in denen das Ausgangsdrehmoment direkt an einer Aktuatorausgangswelle gemessen wird, und bei Überschreiten eines Grenzwerts eine Eingangsdrehmomentbegrenzungsvorrichtung die Eingangswelle auf ein bestimmtes Drehmoment beschränkt.However, the prior art also knows such systems in which the output torque is measured directly on an actuator output shaft, and when a limit value is exceeded, an input torque limiting device restricts the input shaft to a specific torque.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 2 336 023 A2 bekannt. Dabei wird das Ausgangsdrehmoment eines Getriebedrehantriebs gemessen und bei Überschreiten eines Grenzdrehmoments eine an der Eingabewelle des Getriebedrehantriebs angeordnete Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aktiviert. Dies geschieht mit Hilfe eines mit Tellerfedern vorgespannten Kolbens, der seine Position in Abhängigkeit des Ausgangsdrehmoments verändert. Mit Hilfe eines Rückkopplungsmechanismus führt eine bestimmte Position des Kolbens zu einem Eingreifen der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung an der Eingabewelle.Such a device is for example from the EP 2 336 023 A2 known. In this case, the output torque of a transmission rotary drive is measured, and when a limit torque is exceeded, a torque limiting device arranged on the input shaft of the transmission rotary drive is activated. This is done by means of a biased with disc springs piston, which changes its position in dependence on the output torque. By means of a feedback mechanism, a particular position of the piston results in engagement of the torque limiting device on the input shaft.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass zum einen die Drehmomentmesseinrichtung konstruktiv komplex und somit kostenintensiv und zuverlässigkeitsreduzierend ist und dass zum anderen das hohe Getriebe-Ausgangsdrehmoment durch Kugelkontakte übertragen wird was eine örtlich hohe Materialbelastung zu Folge hat und eine entsprechend bauraum- und gewichtserhöhende Dimensionierung erfordert.A disadvantage of this prior art that on the one hand, the torque measuring device is structurally complex and therefore cost-intensive and reliability-reducing and that on the other hand, the high transmission output torque is transmitted by ball contacts which has a locally high material load result and a corresponding space and weight-increasing dimensions requires.

Von daher ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung ein Drehmomentbegrenzungssystem für einen Aktuator zu schaffen, das besonders wartungsarm, besonders robust und kleiner in seinen Abmessungen ist.Therefore, it is the object of the present invention to provide a torque limiting system for an actuator which is particularly low maintenance, particularly robust and smaller in size.

Dies gelingt mit einem Drehmomentbegrenzungssystem für einen Aktuator, das sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.This is achieved with a torque limiting system for an actuator, which comprises all features of claim 1.

Ein solches Drehmomentbegrenzungssystem für einen Aktuator mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einem zwischen den beiden Wellen wirkenden Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe, umfasst eine erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung, die zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle angeordnet ist, und eine zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung, die zwischen dem Getriebe und der Eingangswelle angeordnet ist, wobei die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei Überschreiten eines an der Ausgangswelle anliegenden ersten Drehmomentgrenzwertes aktiviert wird, die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei Überschreiten eines an der Eingangswelle anliegenden zweiten Drehmomentgrenzwertes aktiviert wird, und ein dem zweiten Drehmomentgrenzwert entsprechendes Drehmoment, das an der Eingangswelle anliegt, einen Drehmoment an der Ausgangswelle entspricht, das größer als der erste Drehmomentgrenzwert ist.Such a torque limiting system for an actuator having an input shaft, an output shaft and a transmission acting between the two shafts, in particular a reduction gear, comprises a first torque limiter disposed between the gear and the output shaft and a second torque limiter disposed between the gear and the first torque limiting device is activated when a first torque limit value applied to the output shaft is exceeded, the second torque limiting device is activated when a second torque limit value applied to the input shaft is exceeded, and a torque corresponding to the second torque limit value, which is applied to the input shaft, a torque corresponds to the output shaft, which is greater than the first torque limit.

Durch das Vorsehen von mindestens zwei oder genau zwei Drehmomentbegrenzungseinrichtungen, wobei eine davon zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle und die andere zwischen dem Getriebe und der Eingangswelle angeordnet ist, wird ein besonders robustes Drehmomentbegrenzungssystem geschaffen, das die im einleitenden Teil aufgeführten Nachteile überwindet.By providing at least two or exactly two torque limiting devices, one of which is arranged between the transmission and the output shaft and the other between the transmission and the input shaft, a particularly robust torque limiting system is provided, which overcomes the disadvantages listed in the introductory part.

In einem typischen Anwendungsfall wird die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung zuerst aktiviert und erst danach die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung aktiviert werden. Dies liegt daran, da die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung bei Überschreiben eines an der Ausgangswelle anliegenden ersten Drehmomentgrenzwertes aktiviert wird, wobei das Anliegen des ersten Drehmomentgrenzwertes an der Ausgangswelle einem Drehmomentwert an der Eingangswelle entspricht, der kleiner als der zweite Drehmomentgrenzwert ist, bei dem die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung eingreift. Die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung greift demnach bei Überschreiten des ersten Drehmomentgrenzwerts am Ausgang ein und der dadurch hervorgerufene Drehmomentanstieg im Getriebe infolge weiter ansteigenden Eingangsdrehmoments führt zum Auslösen der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung am Eingang.In a typical application, the first torque limiting device is activated first and only then the second torque limiting device activated. This is because the first torque limiter is activated upon overwriting a first torque limit applied to the output shaft, wherein the application of the first torque limit at the output shaft corresponds to a torque value at the input shaft that is less than the second torque limit at which the second torque limiter engages , Accordingly, when the first torque limit value is exceeded, the first torque limiting device intervenes at the output and the resulting increase in torque in the transmission as a result of further increasing input torque leads to the triggering of the second torque limiting device at the input.

Durch das Vorsehen der mindestens zwei Drehmomentbegrenzungseinrichtungen ist es zum einen möglich, ein Auslösen des Drehmomentbegrenzungssystems in Abhängigkeit des Ausgangsdrehmoments einzustellen und zum anderen das vom Getriebe nicht beeinflusste Drehmoment an der Eingangswelle mit der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung zu beschränken.By providing the at least two torque limiting devices, it is possible on the one hand to set a triggering of the torque limiting system as a function of the output torque and, on the other hand, to limit the torque not influenced by the transmission on the input shaft with the second torque limiting device.

Vorzugsweise entspricht ein dem ersten Drehmomentgrenzwert entsprechendes Drehmoment, das an der Ausgangswelle anliegt, einem Drehmoment an der Eingangswelle, das kleiner als der zweite Drehmomentgrenzwert ist. Liegt also genau das dem ersten Drehmomentgrenzwert entsprechende Drehmoment an der Ausgangswelle an, so bewirkt dies ein Drehmoment an der Eingangswelle, das kleiner als der zweite Drehmomentgrenzwert ist. Dies führt also, wie vorstehend bereits erläutert, zu einem Eingreifen der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung durch dessen Wirken wiederum die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung aktiviert wird. Dem Fachmann ist klar, dass durch das Eingreifen der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung das Drehmoment durch das Getriebe und an der Eingangswelle erhöht wird, sodass der zweite Drehmomentgrenzwert überschritten wird und die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung ebenfalls aktiviert wird. Dies passiert bspw. durch den weiterlaufenden Antrieb.Preferably, a torque corresponding to the first torque limit, which is applied to the output shaft, corresponds to a torque at the input shaft which is smaller than the second torque limit value. If, therefore, exactly the torque corresponding to the first torque limit is present at the output shaft, this causes a torque at the input shaft which is smaller than the second torque limit value. Thus, as already explained above, this leads to an intervention of the first torque limiting device by the action of which in turn the second torque limiting device is activated. It will be appreciated by those skilled in the art that by engaging the first torque limiting device, torque is increased through the transmission and on the input shaft so that the second torque limit is exceeded and the second torque limiting device is also activated. This happens, for example, by the ongoing drive.

Nach einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung hat ein Aktivieren der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung einen Drehmomentanstieg im Getriebe und an der Eingangswelle zur Folge, der zu einem Aktivieren der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung führt.According to another optional embodiment of the invention, activating the first torque limiting device results in an increase in torque in the transmission and on the input shaft, which results in activation of the second torque limiting device.

Vorzugsweise arbeitet die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung nach dem Klemmrollenprinzip. Dieses ist besonders widerstandsfähig und kann sehr platzsparend umgesetzt werden. Zudem weist eine Klemmrolle keine in Axialrichtung zur Ein- oder Ausgangswelle bewegbaren Elemente auf.Preferably, the first torque limiting device operates according to the pinch roller principle. This is particularly resistant and can be implemented very space-saving. In addition, a pinch roller does not have elements movable in the axial direction to the input or output shaft.

Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung wird das Ausgangsdrehmoment des Getriebes über eine Torsionshohlwelle an die Ausgangswelle gegeben, wobei die Torsionshohlwelle in Abhängigkeit des von ihr übertragenen Drehmomentes tordiert. Die Torsionshohlwelle verwindet sich also umso mehr, je größer das von ihr übertragene Drehmoment ist. In einem lastfreien Zustand tordiert die Torsionshohlwelle nicht, wohingegen in einem Lastzustand ein Verwinden der Torsionshohlwelle um einen bestimmten Betrag auftritt. Die Drehfrequenz am Eingang der Torsionshohlwelle entspricht dabei der Drehfrequenz am Ausgang der Torsionshohlwelle, wobei diese zueinander phasenmäßig (bezogen auf ihre Rotation) versetzt sind, sofern ein bestimmtes Drehmoment übertragen wird.According to a further optional modification of the invention, the output torque of the transmission is transmitted via a torsion hollow shaft to the output shaft, the torsion hollow shaft depending on the torque transmitted by it. The torsional hollow shaft thus entangles all the more, the greater is the torque transmitted by it. In a load-free state, the torsion hollow shaft does not twist, whereas in a load state, twisting of the torsion hollow shaft occurs by a certain amount. The rotational frequency at the input of the torsion hollow shaft corresponds to the rotational frequency at the output of the torsion hollow shaft, which are mutually phase-shifted (relative to their rotation), if a certain torque is transmitted.

Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung wird die Drehposition der Ausgangswelle zu der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung zurückgeführt, vorzugsweise über eine nicht tordierende Hohlwelle.According to a further development of the invention, the rotational position of the output shaft is returned to the first torque limiting device, preferably via a non-twisting hollow shaft.

Dabei kann nach der Erfindung die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung eine durch die Torsionshohlwelle bedingte Abweichung zwischen der Drehposition der Ausgangswelle und einem dem Getriebe zugewandten Endabschnitt der Torsionshohlwelle nutzen, um das Vorliegen des ersten Drehmomentgrenzwerts zu überprüfen. In anderen Worten wird also der Verwindungsgrad der Torsionshohlwelle genutzt, um den ersten Drehmomentgrenzwert zu bestimmen. Das Nutzen einer Torsionshohlwelle ist dabei besonders fehlerrobust und platzsparend.In this case, according to the invention, the first torque limiting device use a caused by the torsion hollow shaft deviation between the rotational position of the output shaft and a gear facing end portion of the torsion hollow shaft to check the presence of the first torque limit. In other words, therefore, the twisting degree of the torsion hollow shaft is used to determine the first torque limit value. The use of a torsion hollow shaft is particularly error-robust and space-saving.

Nach einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung ferner einen Sperrring, einen Klemmrollenpositionierer, der mit mindestens einer Klemmrolle verbunden ist und diese in einer von dem Sperrring definierten Ebene in dem von dem Sperrring umschlossenen Bereich anordnet, wobei der Klemmrollenpositionierer vorzugsweise koaxial zu dem Sperrring ist und/oder eine Ringform aufweist, und einen Klemmrollenkörper, der koaxial zu dem Sperrring ausgebildet ist, wobei die Klemmrollen zwischen dem Klemmrollenkörper und dem Sperrring angeordnet sind, und bei einer Relativdrehung des Klemmkörpers zu dem Klemmrollenpositionierer die mindestens eine Klemmrolle durch den Klemmkörper in Richtung Sperrring gedrängt wird.According to another optional embodiment of the invention, the first torque limiting device further comprises a locking ring, a Klemmrollenpositionierer, which is connected to at least one pinch roller and arranges them in a plane defined by the locking ring in the area enclosed by the locking ring, the Klemmrollenpositionierer preferably coaxially is to the locking ring and / or has a ring shape, and a pinch roller body which is coaxial with the locking ring, wherein the pinch rollers between the pinch roller body and the locking ring are arranged, and at a relative rotation of the clamping body to the Klemmrollenpositionierer the at least one pinch roller through the Clamping body is urged towards locking ring.

Der Sperrring ist dabei bezüglich einer Ein- oder Ausgangswelle rotationsfest oder starr angeordnet, sodass bei einem Drängen der Klemmrollen durch den Klemmrollenkörper an den Sperrring ein Drehmoment über den Sperrring abgeleitet werden kann.The locking ring is rotationally fixed or rigidly arranged with respect to an input or output shaft, so that at a pressure of the pinch rollers by the pinch roller body to the locking ring, a torque can be derived via the locking ring.

Vorzugsweise ist der dem Getriebe zugewandte Endabschnitt der Torsionshohlwelle mit dem Klemmrollenkörper verbunden, wobei diese in einer bevorzugten Ausführungsform einstückig mit dem Klemmrollenkörper verbunden ist.Preferably, the gear-facing end portion of the torsion hollow shaft is connected to the pinch roller body, which in one preferred embodiment is integrally connected to the pinch roller body.

Zudem kann in der Erfindung der Klemmrollenpositionierer mit einer die Drehposition der Ausgangswelle zu der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung zurückführenden nicht tordierenden Hohlwelle verbunden sein, wobei diese vorzugsweise einstückig mit der Ausgangswelle verbunden ist. Vorzugsweise liegt diese koaxial zur Torsionshohlwelle und nimmt diese in ihrem Innenbereich teilweise oder vollständig auf.In addition, in the invention, the Klemmrollenpositionierer be connected to a rotational position of the output shaft to the first torque limiting device returning non-torsional hollow shaft, which is preferably integrally connected to the output shaft. Preferably, this is coaxial with the torsion hollow shaft and takes these in their interior partially or completely.

Der mit der Ausgangswelle in Verbindung stehende Klemmrollenpositionierer und der mit dem dem Getriebe zugewandten Ende der Torsionshohlwelle in Verbindung stehende Klemmrollenkörper weisen aufgrund der Verwindungsfähigkeit der Torsionshohlwelle ein gewisses Maß eines Phasenversatzes zueinander auf, wenn ein Drehmoment über die Torsionshohlwelle übertragen wird. Übersteigt dieses Drehmoment das erste Grenzdrehmoment, erreicht der Phasenversatz des Klemmrollenpositionierers und des Klemmrollenkörpers (= relative Verdrehung zueinander) ein bestimmtes Maß, bei dem der Klemmrollenkörper die mindestens eine Klemmrolle gegen den Sperrring drängt und so ein oberhalb des ersten Drehmomentgrenzwerts liegendes Drehmoment ableitet.The pinch roller positioner associated with the output shaft and pinch roller body associated with the end of the torsion hollow shaft facing the transmission have some degree of phase offset due to the torsional hollow shaft twisting capability when torque is transmitted through the torsion hollow shaft. If this torque exceeds the first limit torque, the phase offset of the pinch roller positioner and the pinch roller body (= relative rotation to one another) reaches a certain extent, in which the pinch roller body urges the at least one pinch roller against the locking ring and thus derives a torque lying above the first torque limit value.

Vorzugsweise sind in einem Initialisierungszustand der Klemmrollenkörper und der Klemmrollenpositionierer zueinander so ausgerichtet, dass die mindestens eine Klemmrolle ein radiales Spiel aufweist, sodass eine phasengleiche Rotation des Klemmrollenpositionierers und des Klemmrollenkörpers möglich ist. Vorzugsweise ist dabei auch eine Abweichung in der phasengleichen Rotation um ein bestimmtes Phasenmaß möglich. Ein Initialisierungszustand ist dabei vorzugsweise ein lastfreier Zustand der Torsionshohlwelle.Preferably, in an initialized state, the pinch roller body and the pinch roller positioner are aligned with each other so that the at least one pinch roller has a radial clearance, so that an in-phase rotation of the Klemmrollenpositionierers and the pinch roller body is possible. Preferably, a deviation in the in-phase rotation about a certain phase dimension is possible. An initialization state is preferably a load-free state of the torsion hollow shaft.

Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung wird bei einem Phasenversatz, vorzugsweise hervorgerufen durch eine drehmomentbedingte Torsion der Torsionshohlwelle, in der Rotation von Klemmrollenpositionierer und Klemmrollenkörper das radiale Spiel der mindestens einen Klemmrolle verringert, bis hin zu einem Aufheben des radialen Spiels und einem Drängen der mindestens einen Klemmrolle radial nach außen gegen die Innenseite des Sperrrings, was zu einem Klemmen der mindestens einen Klemmrolle zwischen dem Sperrring und dem Klemmrollenkörper führt.According to an optional modification of the invention, in a phase shift, preferably caused by a torsional torsional hollow shaft torsion, in the rotation of the pinch roller positioner and pinch roller body, the radial play of the at least one pinch roller is reduced until the radial play is released and the at least one pinion urged Pinch roller radially outwardly against the inside of the locking ring, resulting in a jamming of the at least one pinch roller between the locking ring and the clamping roller body.

Vorzugsweise ist der Klemmrollenkörper ein Klemmrollenoktagon und der Klemmrollenpositionierer mit 8 Klemmrollen verbunden.Preferably, the pinch roller body is a Klemmrollenoktagon and the Klemmrollenpositionierer connected to 8 pinch rollers.

Die Erfindung betrifft zudem einen Aktuator für ein Luftfahrzeug, das ein System nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst.The invention also relates to an actuator for an aircraft comprising a system according to one of the embodiments described above.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgend diskutierten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the drawings discussed below. Show it:

1: einen herkömmlichen Aktuator mit einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung am Eingang, 1 a conventional actuator with a torque limiting device at the entrance,

2: ein erfindungsgemäßes Drehmomentbegrenzungssystem in einer partiellen Schnittansicht, 2 FIG. 2 is a partial sectional view of a torque limiting system according to the invention; FIG.

3: eine Schnittansicht der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung, und 3 FIG. 2 is a sectional view of the first torque limiter, and FIG

4: eine Querschnittsansicht der ersten Drehmomentbegrenzungseinrichtung aus 3. 4 : A cross-sectional view of the first torque limiter 3 ,

1 zeigt einen herkömmlichen Aktuator 2, der eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 an seiner Eingangswelle 3 aufweist. Zwischen der Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 und der Ausgangswelle 4 ist typischerweise ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, das die Drehzahl der Eingangswelle 3 verringert und das Drehmoment erhöht. Dieser Aktuator 2, der lediglich eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 umfasst, weist die im einleitenden Teil der Anmeldung aufgeführten Nachteile auf. 1 shows a conventional actuator 2 , the torque limiting device 7 at its input shaft 3 having. Between the torque limiting device 7 and the output shaft 4 Typically, a reduction gear is arranged, which controls the speed of the input shaft 3 decreases and increases the torque. This actuator 2 , the only one torque limiting device 7 comprises, has the disadvantages listed in the introductory part of the application.

2 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzungssystems, bei dem ein Teil in einer Schnittdarstellung wiedergegeben ist. Der in der Schnittdarstellung wiedergegebene Teil betrifft im Wesentlichen die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung 6, die zwischen dem Getriebe 5 und der Ausgangswelle 4 angeordnet ist. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Drehmomentbegrenzungssystem schlägt die Erfindung eine erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung 6, die zwischen dem Getriebe 5 und der Ausgangswelle 4 angeordnet ist und eine zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 vor, die zwischen der Eingangswelle 3 und dem Getriebe 5 angeordnet ist. Die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung 6 ist demnach stromabwärts der zweiten Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 angeordnet. Dabei kann die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung 6 zudem auch stromabwärts des Aktuatorgetriebes angeordnet sein. 2 shows a view of the torque limiting system according to the invention, in which a part is shown in a sectional view. The reproduced in the sectional view part essentially relates to the first torque limiting device 6 between the gearbox 5 and the output shaft 4 is arranged. Unlike a conventional torque limiting system, the invention proposes a first torque limiting device 6 between the gearbox 5 and the output shaft 4 is arranged and a second torque limiting device 7 in front, between the input shaft 3 and the transmission 5 is arranged. The first torque limiting device 6 is therefore downstream of the second torque limiting device 7 arranged. In this case, the first torque limiting device 6 also be arranged downstream of the Aktuatorgetriebes.

3 zeigt die erste Drehmomentbegrenzungseinrichtung 6 in einer vergrößerten Darstellung. Am Ausgang des Getriebes 5 findet mit Hilfe einer Ausgangssteckverzahnung 8 ein Übergeben der vom Getriebe 5 ausgegebenen Drehmomente an den getriebenahen Endabschnitt der Torsionshohlwelle 9 statt. Die Torsionshohlwelle steht an dem vom Getriebe 5 abgewandten Ende mit einer Ausgangswelle 4 in Verbindung. Beispielsweise erfolgt dies erneut über eine Verzahnung der Torsionshohlwelle an dem von dem Getriebe 5 entfernten Ende 10 mit der Ausgangswelle 4. Ferner erfolgt hier über eine Hohlwelle 11 eine Rückführung der Position der Ausgangswelle 4 in Richtung des Getriebes 5. Dabei ist es möglich, dass die Ausgangswelle ein Teil der Hohlwelle 11 ist. 3 shows the first torque limiting device 6 in an enlarged view. At the output of the transmission 5 takes place with the help of an output spline 8th a handing over of the gearbox 5 output torque to the proximal end portion of the torsion hollow shaft 9 instead of. The torsion hollow shaft is on the transmission 5 opposite end with an output shaft 4 in connection. For example, this is again done via a toothing of the torsion hollow shaft to that of the transmission 5 distant end 10 with the output shaft 4 , Furthermore, here via a hollow shaft 11 a return of the position of the output shaft 4 in the direction of the transmission 5 , It is possible that the output shaft is a part of the hollow shaft 11 is.

Dabei steht die Hohlwelle 11 zur Rückführung der Position der Ausgangswelle 4 über ein Befestigungsmittel 12, beispielsweise eine Schraube oder dergleichen, mit einem Klemmrollenpositionierer 13 in Verbindung. Der Klemmrollenpositionierer 13 steht mit Klemmrollen 14 in Verbindung, die in einer radial zur Ausgangswelle 4 angeordneten Position drehbar sind. Koaxial zur Ausgangswelle 4 befindet sich ein Sperrring 16, der umlaufend geschlossen ist. Dabei sind die Klemmrollen 14 an dessen Innenseite radial versetzt nach innen angeordnet. Ferner ist ein Klemmrollenoktagon 15 einstückig mit dem zum Getriebe 5 nahen Ende der Torsionshohlwelle 9 ausgebildet, das an einem radial nach innen versetzten Bereich von den Klemmrollen 14 angeordnet ist. Das Klemmrollenoktagon 15 und der Klemmrollenpositionierer 13, bzw. die damit platzierten Klemmrollen 14 sind in Abhängigkeit von dem durch die Torsionshohlwelle 9 übertragenen Drehmoment in eine relativ zueinander verdrehbare Position bringbar.Here is the hollow shaft 11 for returning the position of the output shaft 4 via a fastener 12 For example, a screw or the like, with a Klemmrollenpositionierer 13 in connection. The pinch roller positioner 13 stands with pinch rollers 14 in conjunction, in a radial direction to the output shaft 4 are arranged rotatable position. Coaxial to the output shaft 4 there is a locking ring 16 which is closed around the clock. Here are the pinch rollers 14 arranged on the inside radially offset inwards. Furthermore, a Klemmrollenoktagon 15 integral with the gearbox 5 near end of the torsion hollow shaft 9 formed at a radially inwardly offset portion of the pinch rollers 14 is arranged. The pinch roller octagon 15 and the pinch roller positioner 13 , or the clamping rollers placed therewith 14 are dependent on the through the torsion hollow shaft 9 transmitted torque in a relatively rotatable position can be brought.

Deutlicher wird dies mit Hilfe der 4, die einen Querschnitt entlang der Ebene B-B in 3 darstellt. Man erkennt das außen angeordnete Gehäuse 17, sowie einen damit rotationsfest angeordneten Sperrring 16. An dessen Innenseite erkennt man die Klemmrollen 14 und den die Klemmrollen positionierenden Klemmrollenpositionierer 13. Weiter radial nach innen versetzt ist der Klemmkörper 15, der in der 4 als Klemmrollenoktagon ausgeführt ist, angeordnet. Der Sperrring 16, der Klemmrollenpositionierer 13 und das Klemmrollenoktagon 15 sind zueinander koaxial ausgerichtet. Die Relativdrehposition des Klemmkörpers 15 zu dem Klemmrollen 14 bzw. zu dem Klemmrollenpositionierer 13 hängt im Wesentlichen von der Verwindung der Torsionshohlwelle 9 ab. Diese verwindet sich in Abhängigkeit eines durch die Torsionshohlwelle 9 übertragenen Drehmoments, sodass bei einem lastlosen Zustand, in dem kein Drehmoment durch die Torsionshohlwelle 9 übertragen wird, die Klemmrollen 14 und der Klemmkörper 15 in ihrer ursprünglichen Anordnung miteinander gleichlaufend und phasengleich rotieren. Mit Ansteigen eines Drehmoments tordiert die Torsionshohlwelle 9, wodurch sich die Klemmrollen 14 bezüglich des Klemmkörpers 15 verschieben. Dabei ist der Klemmkörper 15 an seiner zu dem Klemmrollen 14 zugewandten Seite so ausgebildet, dass bei einem bestimmten Verschiebungsmaß, das u. a. auch als Phasenversatz von Klemmrolle 14 bzw. Klemmrollenpositionierer 13 zu dem Klemmkörper 15 bezeichnet werden kann, die Klemmrollen 14 radial nach außen in Richtung des Sperrrings 16 gedrängt werden. Nach Überschreiten eines gewissen Phasenversatzes zueinander führt dies dazu, dass die Klemmrollen 14 kein radiales Spiel zwischen Klemmkörper 15 und Sperrring 16 mehr besitzen und zwischen Sperrring 16 und Klemmkörper klemmen. Dies beschränkt das durch die Torsionshohlwelle 9 übertragbare Drehmoment auf ein gewisses Maß, das dem Phasenversatz entspricht, in dem die Klemmrollen 14 von dem Klemmkörper 15 und dem Sperrring geklemmt werden. Das hierbei überschüssige Drehmoment wird dabei durch den Sperrring 16 in das drehstarre Gehäuse 17 abgeleitet.This is clearer with the help of 4 which is a cross section along the plane BB in 3 represents. You can see the outside arranged housing 17 , And so it rotatably arranged locking ring 16 , On the inside you can see the pinch rollers 14 and the pinch roller positioner positioning the pinch rollers 13 , Further radially inwardly offset is the clamping body 15 , the Indian 4 designed as Klemmrollenoktagon arranged. The locking ring 16 , the pinch roller positioner 13 and the pinch roller octagon 15 are aligned coaxially with each other. The relative rotational position of the clamp body 15 to the pinch rollers 14 or to the Klemmrollenpositionierer 13 depends essentially on the torsion of the torsion hollow shaft 9 from. This warps depending on a through the torsion hollow shaft 9 transmitted torque, so that in a no-load condition in which no torque through the torsion hollow shaft 9 is transmitted, the pinch rollers 14 and the clamp body 15 rotate concurrently and in phase in their original arrangement. As torque increases, the torsional hollow shaft will twist 9 , which causes the pinch rollers 14 with respect to the clamp body 15 move. Here is the clamp body 15 at his to the pinch rollers 14 side facing formed so that at a certain displacement, including the phase offset of pinch roller 14 or pinch roller positioner 13 to the clamp body 15 can be designated, the pinch rollers 14 radially outward in the direction of the locking ring 16 be urged. After exceeding a certain phase offset to each other, this causes the pinch rollers 14 no radial play between sprags 15 and locking ring 16 own more and between lock ring 16 and clamp body. This is limited by the torsion hollow shaft 9 transferable torque to a certain extent corresponding to the phase offset in which the pinch rollers 14 from the clamp body 15 and be clamped the lock ring. The excess torque is thereby through the locking ring 16 in the torsionally rigid housing 17 derived.

In einem solchen Zustand steigt das Drehmoment an der Eingangswelle wodurch auch die zweite Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 in einen aktiven Zustand übergeht.In such a state, the torque increases on the input shaft, whereby the second torque limiting device 7 goes into an active state.

Über Ausrichtmittel kann die Lage des Klemmkörpers 15 zu dem Klemmrollenpositionierer 13 bzw. der mindestens einen Klemmrolle 14 eingestellt werden.About alignment can the position of the clamp body 15 to the pinch roller positioner 13 or the at least one pinch roller 14 be set.

Vorzugsweise ist der Klemmkörper so ausgeformt und gegenüber dem Klemmrollenpositionierer 13 so ausgerichtet, dass der Drehmomentgrenzwert unabhängig von der Drehrichtung des Getriebes gleich ist.Preferably, the clamping body is shaped and opposite the Klemmrollenpositionierer 13 aligned so that the torque limit is the same regardless of the direction of rotation of the transmission.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2336023 A2 [0006]

Claims

A torque limiting system for an actuator having an input shaft, an output shaft and a transmission acting between the two shafts, in particular a reduction gear, the torque limiting system comprising: a first torque limiter disposed between the transmission and the output shaft, and a second torque limiter disposed between the transmission and the input shaft, wherein the first torque limiting device is activated when a first torque limit value applied to the output shaft is exceeded, the second torque limiting device is activated when a second torque limit value applied to the input shaft is exceeded, and activating the first torque limiting means results in an increase in torque in the transmission and on the input shaft resulting in activation of the second torque limiting device, wherein the second torque limiting device is activated via the transmission.

The system of claim 1, wherein a second torque limit corresponding torque applied to the input shaft corresponds to a torque on the output shaft which is greater than the first torque limit value.

A system according to any one of the preceding claims, wherein a torque corresponding to the first torque limit value applied to the output shaft corresponds to a torque at the input shaft that is smaller than the second torque limit value.

System according to one of the preceding claims, wherein the first torque limiting device operates on the pinch roller principle.

System according to one of the preceding claims, wherein the output torque of the transmission is transmitted via a torsion hollow shaft to the output shaft, wherein the torsion hollow shaft in response to the torque transmitted by it torsion.

System according to one of the preceding claims, wherein the rotational position of the output shaft is returned to the first torque limiting device, preferably via a non-twisting hollow shaft.

A system according to claims 5 and 6, wherein the first torque limiting means utilizes a deviation between the rotational position of the output shaft and a geared end portion of the torsion hollow shaft caused by the torsional hollow shaft to check the presence of the first torque limit.

The system of any one of the preceding claims, wherein the first torque limiting device further comprises: a locking ring, a Klemmrollenpositionierer, which is connected to at least one pinch roller and arranges them in a plane defined by the locking ring in the area enclosed by the locking ring area, the Klemmrollenpositionierer is preferably coaxial with the locking ring and / or has a ring shape, and a pinch roller body coaxially aligned with the lock ring, wherein the at least one pinch roller is arranged between the pinch roller body and the locking ring, and during a relative rotation of the clamping body to the Klemmrollenpositionierer the at least one pinch roller is urged by the clamping body in the direction of locking ring.

The system of claim 8, wherein the gear-facing end portion of the torsion hollow shaft is connected to the pinch roller body, preferably integrally connected to the pinch roller body.

A system according to any one of claims 8 or 9, wherein the pinch roller positioner is connected to a non-twisting hollow shaft returning the rotational position of the output shaft to the first torque limiter, preferably integrally connected.

A system according to any one of claims 8-10, wherein in an initialization state, the pinch roller body and the pinch roller positioner are aligned with each other so that the at least one pinch roller has a radial clearance so that in-phase rotation of the pinch roller positioner and the pinch roller body is possible.

The system of claim 11, wherein, in a phase offset, preferably caused by torsional torsion of the torsion hollow shaft, in the rotation of the pinch roller positioner and pinch roller body, the radial play of the at least one pinch roller is reduced, up to canceling the radial clearance and urging the at least one Pinch roller radially outward against the inside of the locking ring, resulting in a jamming of the at least one pinch roller between the locking ring and the clamping roller body leads.

The system of any one of claims 8-12, wherein the clip body is a pinch roll octagon, and the pinch roller positioner is connected to eight pinch rollers.

An actuator for an aircraft comprising a system according to any one of the preceding claims.