TW202335908A - 驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於操縱載具控制表面的驅動裝置，包括：一第一驅動器；一第二驅動器；一輸出構件，用於連接至該載具控制表面；第一接合手段，用於選擇性地使該第一驅動器與該輸出構件接合及脫離；以及第二接合手段，用於選擇性地使該第二驅動器與該輸出構件接合及脫離，其中該第一接合手段包括一第一行星齒輪箱。

Description

驅動裝置

本發明係有關於用於操縱載具控制表面的驅動裝置，特別是有關於在故障的情況下提供備用的驅動裝置。

飛機、直升機及其它航空器具有多個飛行控制表面，例如，副翼、升降舵、襟翼、方向舵及旋葉，它們在飛行期間(包括起飛及著陸)受操縱，以控制航空器的運動。在許多航空器中，飛行控制表面由機電驅動裝置來操縱，機電驅動裝置將力施加至飛行控制表面的組件，以實現飛行控制表面的必要配置並因而實現期望的航空器運動。

在現有應用中，這樣的驅動裝置可以包括與任何必要的齒輪傳動裝置及連接手段相結合的單個驅動器(例如，電動馬達)，以將力從單個驅動器傳遞至飛行控制表面。在驅動器故障的情況下，採取手動控制的飛行員會使驅動器中斷或無效。

本發明旨在提供對這樣的驅動裝置之改善。

本發明的一個態樣，提供一種用於操縱載具控制表面的驅動裝置，包括：一第一驅動器；一第二驅動器；一輸出構件，用於連接至該載具控制表面；第一接合手段，用於選擇性地使該第一驅動器與該輸出構件接合及脫離；以及第二接合手段，用於選擇性地使該第二驅動器與該輸出構件接合及脫離，其中該第一接合手段包括一第一行星齒輪箱。

任選地，該第一接合手段包括至少一個致動器，該至少一個致動器構造成促使該第一接合手段使該第一驅動器與該輸出構件接合及脫離。在一些實例中，該至少一個致動器構造成實質上同時促使：該第一接合手段使該第一驅動器與該輸出構件脫離；以及該第二接合手段使該第二驅動器與該輸出構件接合。

任選地，該驅動裝置包括一第一摩擦材料，其構造成限制該第一行星齒輪箱的一第一環形齒輪之運動。在一些實例中，該驅動裝置包括一搖桿及附接至該搖桿的一對臂，該對臂中的一第一臂構造成將該第一摩擦材料施加至該第一環形齒輪。該第一摩擦材料構造成相對於該第一行星齒輪箱徑向移動。

任選地，該第二接合手段包括具有一第二環形齒輪的一第二行星齒輪箱以及構造成限制該第二環形齒輪運動的一第二摩擦材料，該對臂中的一第二臂構造成將該第二摩擦材料施加至該第二環形齒輪。該第一環形齒輪可旋轉地安裝在第一軸承上，而該第二環形齒輪可旋轉地安裝在第二軸承上。

在一些實例中，該驅動裝置包括至少一個附加齒輪傳動裝置。該至少一個附加齒輪傳動裝置可以位於該第一行星齒輪箱與該輸出構件之間。

任選地，該第一驅動器及該第二驅動器機械地接地。

該輸出構件可以包括構造成用於連接至該載具控制表面的一連接部分。

任選地，該第一驅動器及該第二驅動器配置成同時與該輸出構件接合；該第一驅動器及該第二驅動器單獨地自該輸出構件脫離，以允許另一個驅動器單獨地控制該輸出構件。

依據本發明的一個態樣，提供一種載具，包括如任何一個前述請求項之驅動裝置。

下面實例例示用於操縱載具控制表面之各種不同的驅動裝置。每個驅動裝置包括兩個驅動器，這兩個驅動器可以選擇性地與輸出構件接合，以便向前連接至載具控制表面，進而在驅動器故障的情況下提供備用。這些實例包括用於驅動器與輸出構件的選擇性接合之不同機構。如下面更詳細描述，不同的實例可以以多種方式組合，包括藉由以未例示的組合將來自一個實例的機構使用於來自另一個實例的機構以及藉由組合不同的驅動裝置來實現更好的備用(亦即，一個以上額外的驅動器)。

圖1顯示驅動裝置101的第一個實例，驅動裝置101包括具有輸出軸105的第一驅動器103，輸出軸105連接至第一赫斯接頭(Hirth joint)108的第一側107。在圖1中，第一赫斯接頭108的第一側107與第一赫斯接頭108的第二側嚙合。第一赫斯接頭108的第二側安裝在輸出構件109上或形成為輸出構件109的一部分，輸出構件109可旋轉地安裝在軸承129上。第一驅動器103使輸出軸105旋轉，因而促使輸出構件109旋轉，因為這種旋轉在第一赫斯接頭108的嚙合側之間傳遞。輸出構件109在其上端具有連接部分111，以使輸出構件109連接至其它組件(例如，如圖2所例示的連接器131)，以允許將輸出構件109的運動傳遞至載具控制表面。

驅動裝置101亦包括第二驅動器113(其在所例示實例中與第一驅動器103相同)。第二驅動器113包括輸出軸115，其連接至第二赫斯接頭118的第一側117。

在圖1中，第二赫斯接頭118的第一側117沒有與第二赫斯接頭118的第二側119嚙合。然而，致動器121構造成藉由縮回桿123使第一赫斯接頭108的第一側及第二側脫離，其中桿123使致動器121連接至第一臂125，其中第一臂125連接至第一赫斯接頭108的第一側107。桿123的縮回亦會移動第二臂127而使第二赫斯接頭118的第一側117與第二赫斯接頭118的第二側119接合，其中第二臂127連接至桿123及第二赫斯接頭118的第一側117。這允許第二驅動器113接管驅動輸出構件109的責任。如果第一驅動器103發生故障(例如，卡住或停止提供在扭矩或速度方面的預期旋轉輸出)，則致動器121可以促使發生這種責任轉移，從而允許在第二驅動器113的動作下持續正常操作。再者，這可以允許在不同時間選擇性地使用不同的驅動器103、113(它們可能具有不同的個別參數，例如，不同的扭矩曲線)，以最佳化相應載具控制表面的功能。

在所例示實例中，輸出軸105、115包括個別的花鍵部分106、116，它們與第一赫斯接頭108的第一側107及第二赫斯接頭118的第一側117中的相應花鍵孔接合，以允許旋轉運動從輸出軸105、115傳遞至第一側107、117以及用於第一及第二赫斯接頭108、118的接合及分離之第一側107、117沿著輸出軸105、115的必要軸向運動。在其它實例中，可以提供替代聯結器而不是花鍵部分106、116，例如，允許沿著連桿軸自由平移但提供剛性扭矩聯結的撓性連桿。圖1中的雙頭箭頭表示桿123及赫斯接頭108、118的第一側107、117之運動方向，以實現第一側107、117與其個別的第二側(它們是軸向靜止的，亦即，不在軸向方向上移動)之接合及脫離。

圖1所例示之驅動裝置101的多個情況可以(例如，經由它們的輸出構件109之個別連接部分111)連接至共同軸，以允許額外的備用(亦即，在如圖1所例示的單個驅動裝置提供一個備用驅動器的情況下，如所述連接至共同軸的兩個驅動裝置101將提供三個備用驅動器)。

圖2顯示第二臂127、輸出構件109及在連接部分111處連接至輸出構件109的連接器131之軸向視圖。虛線直線界定輸出構件109的中心軸線在第一及第二驅動器103、113的動作下可以採用的方向範圍。虛線曲線例示連接器131的末端掃過的路徑，該連接器131在連接部分111處連接至輸出構件109。連接器131的這種運動可以用於直接或經由將連接器131的運動轉換為載具控制表面所需類型的運動之一個以上的額外的連接或連動裝置，來操縱相應載具控制表面。

圖3例示驅動裝置301的另一個實例。在此實例中，代替赫斯接頭108、118的是具有個別的第一離合器板307、317及第二離合器板319的摩擦離合器308、318。驅動裝置301的操作實質上相似於驅動裝置101的操作。第一驅動器303旋轉輸出軸305，這導致第一摩擦離合器308的第一側307(經由花鍵部分306)旋轉。在圖3所例示的配置中，第一摩擦離合器308的第一側307與第一摩擦離合器308的第二側接合，該第一摩擦離合器308的第二側安裝在輸出構件309上或形成為輸出構件309的一部分。因此，來自第一驅動器303的旋轉可以被傳遞至輸出構件309，輸出構件309係可旋轉地安裝在軸承329中。

如果第一驅動器303故障，則致動器321可以縮回桿323，導致臂325及327移動至圖3中的左側。這藉由使第一側307與第一摩擦離合器308的第二側分開來使第一摩擦離合器308脫離。同時，使第二摩擦離合器318接合，因為第二摩擦離合器318的第一側317藉由桿323及臂327的向左運動與第二摩擦離合器318的第二側319接合。之後，當第二驅動器313旋轉輸出軸315時，(經由花鍵部分316)造成第二摩擦離合器318之接合的第一側317與第二側319旋轉，因而導致輸出構件309的旋轉。

如同在圖1的實例中，輸出構件309包括連接部分311，輸出構件309可以在連接部分311處連接至另一個組件，例如，圖2所述的連接器131。

如同圖1的驅動裝置101，圖3所例示之驅動裝置301的多個情況可以(例如，經由它們的輸出構件309之相應連接部分311)連接至共同軸，以允許額外的備用(亦即，在如圖3所例示的單個驅動裝置提供一個備用驅動器的情況下，如所述連接至共同軸的兩個驅動裝置301將提供三個備用驅動器)。

圖1及圖3中的實例係離合器系的實例，其涉及第一側107、117、307、317的軸向運動(沿著驅動器輸出軸)，以使個別的驅動器103、113、303、313與輸出構件109、309接合及脫離。在相應的致動器121、321、桿321、323以及臂125、127、325、327的動作下，使赫斯接頭108、118及摩擦離合器308、318(分別)實質上同時脫離/接合。桿321、323以及臂125、127、325、327亦軸向移動(平行於驅動器輸出軸)。

在圖1及圖3中，致動器121、321、桿123、323以及臂125、127、325、327亦與輸出構件109、309一起圍繞圖中虛線所示的軸線旋轉。

圖4顯示驅動裝置401的另一個實例，包括具有輸出軸405的第一驅動器403，輸出軸405連接至或構成第一行星齒輪箱433之「太陽」齒輪的至少一部分(例示的花鍵部分406可以充當太陽齒輪)。第一行星齒輪箱433的「環形」齒輪434耳軸式安裝在軸承435中，該軸承435允許環形齒輪434圍繞軸405旋轉。第一摩擦材料437設置成相鄰於環形齒輪434。在致動器421的動作下，桿439充當搖桿，向上推動第一臂441並使第一摩擦材料437與環形齒輪434接觸，以制止環形齒輪434在軸承435內旋轉。這允許將驅動力從第一驅動器403經由第一行星齒輪箱433向下游朝輸出構件409傳遞。可以將驅動力從第一行星齒輪箱433傳遞至一個以上的中間組件，例如，所例示的附加行星齒輪箱443及445。多個行星齒輪箱433、443、445可以協作以使用來自第一驅動器403的輸出向輸出構件409提供一定範圍的輸出速度及扭矩。第一摩擦材料437可以設置成塊(例如，類似於制動塊)；設置成圍繞環形齒輪434的圓周之重要部分延伸之帶(例如，類似於制動帶)；或設置成另一種形式。致動器421的啟動使搖桿439樞轉，這使第一臂441靠近或遠離環形齒輪434並因而使第一摩擦材料437與環形齒輪434接觸或不接觸，這取決於致動方向。上述使得第一驅動器403與輸出構件409能夠藉由適當地保持或釋放環形齒輪來選擇性地接合或脫離。

驅動裝置401在輸出構件409的相對側包括一組類似的組件。設置具有輸出軸455的第二驅動器453，輸出軸455連接至或構成第二行星齒輪箱457之太陽齒輪的至少一部分(所例示的花鍵部分456可以充當太陽齒輪)。第二行星齒輪箱457的環形齒輪454亦耳軸式安裝在個別軸承452中，軸承452允許環形齒輪454圍繞軸455旋轉。第二摩擦材料458設置成相鄰於環形齒輪454。致動器421、搖桿439及第二臂459的動作導致第二摩擦材料458與環形齒輪454不接觸或接觸，以允許或阻止環形齒輪454的旋轉，從而控制是否將驅動力從第二驅動器453傳遞至輸出構件409。類似於圖1及圖3中所例示的實例，桿439在致動器421的動作下之搖擺運動實質上同時使一個驅動器403、453的接合及另一個驅動器453、403的脫離成為可能。

在圖4所例示的實例驅動裝置401中，致動器421、搖桿439及臂441沒有圍繞驅動裝置401的虛線軸線旋轉。

如同圖1及圖3的驅動裝置101、301，圖4中所例示之驅動裝置401的多個情況可以(例如，經由它們的輸出構件409之個別連接部分411)連接至共同軸，以允許額外的備用(亦即，在如圖4所例示的單個驅動裝置提供一個備用驅動器的情況下，如所述連接至共同軸的兩個驅動裝置401將提供三個備用驅動器)。

在所例示的實例中，摩擦材料437、456、臂441、459及其它接合/脫離組件設置在第一及第二行星齒輪箱433、457周圍(它們分別是第一及第二驅動器403、453下游的第一行星齒輪箱)，以使驅動器403、453與輸出構件409接合及脫離。這可以有利地表示在接合/脫離期間引起的磨損被最小化，因為可以預期在第一及第二行星齒輪箱433、457處的扭矩輸出低於在下游行星齒輪箱443、445等處的扭矩輸出，並且因此，接合/脫離期間的扭矩變化較小，從而導致組件的應力及磨損較小。然而，接合/脫離組件可在具有使驅動器403、453與輸出構件409接合/脫離的相同能力之情況下替代地設置在下游行星齒輪箱443、445等周圍。例如，臂441、摩擦材料437及軸承435可以設置在行星齒輪箱443周圍，以允許驅動力通過要接合及脫離的行星齒輪箱443。在這種情況下，在輸出構件409的相對位置上之相應行星齒輪箱(驅動器453下游的第二行星齒輪箱)可以具有設置在其周圍的臂459、摩擦材料456及軸承452，以實現第二驅動器453與輸出構件409的脫離/接合。然而，在一些情況下，這對於要在輸出構件409的兩側接合及脫離的不同行星齒輪箱來說(例如，一個驅動器下游的第一行星齒輪箱及另一個驅動器下游的第三行星齒輪箱)係較佳的，並且這可以藉由致動器421、桿439及其它組件的適當配置或以其它方式(例如，藉由以用於輸出構件409兩側之兩個行星齒輪箱的獨立致動器替換那些組件)來實現。這樣的配置在輸出構件409兩側之行星齒輪箱組設置成提供彼此不同的互補扭矩比的裝置中可能是特別有利，並且因此從一個驅動器交換到另一個驅動器允許使用不同範圍的扭矩輸出。

圖5顯示圖4中所例示之實例的輸出構件409之側軸向視圖。類似於圖2中所例示之輸出構件109，輸出構件409可以移動通過一個方向範圍(同樣由圖中的虛線界定)。如同圖2，連接器可以在連接部分411處連接至輸出構件409。同樣如同圖2，連接器的相應運動可以用於操縱載具控制表面。

圖6例示驅動裝置601的另一個實例，包括具有輸出軸605的第一驅動器603，該輸出軸605連接到第一應變波型齒輪箱606的輸入端(未顯示)。第一應變波型齒輪箱606的輸出組件608連接至像圖1及4中之輸出構件109及409的輸出構件609。該驅動裝置601亦包括具有輸出軸615的第二驅動器613，輸出軸615連接至第二應變波型齒輪箱616的輸入端(未顯示)。第二應變波型齒輪箱616的輸出組件610連接至輸出構件609。

如圖6所示，第一應變波型齒輪箱606包括第一機構631，其充當第一應變波型齒輪箱616的波產生器組件且可在圖7及圖8所例示的配置之間移動。在圖7所例示的配置中，波產生器為橢圓形形狀且具有伸出或延長的長軸，使應變波型齒輪箱606的柔性花鍵組件(flex spline component)701變形並迫使柔性花鍵組件701的輪齒在橢圓的長軸頂點處與應變波型齒輪箱606的外圓形花鍵組件(outer circular spline component)703的輪齒接觸。在圖8所示的配置中，波發生器的長軸較短，這表示波發生器的形狀比較接近圓形，並且柔性花鍵組件701的輪齒沒有與外圓形花鍵組件703的輪齒嚙合。藉由在這些配置之間移動波產生器組件，可使第一驅動器603與輸出構件609接合及脫離。參考圖6、7及8，第一應變波型齒輪箱606的波產生器由鉸接機構631提供，第一應變波型齒輪箱606的外圓形花鍵組件703由環635提供，並且第一應變波型齒輪箱606的柔性花鍵組件701由輸出組件608提供。

驅動裝置601在輸出構件609的相對側包括一組類似的組件。設置具有輸出軸615的第二驅動器613。同樣設置第二應變波型齒輪箱616，其包括充當第二應變波型齒輪箱616的波發生器組件之第二機構633。第二應變波型齒輪箱616的輸出組件610連接至輸出構件609。

如圖6的下部所示，設置致動器621，其藉由桿623及連接臂625、627引起第一及第二機構631、633的運動，該連接臂625、627用於在圖7及8所示的伸出及縮回配置之間移動機構631、633。與前面實例類似，致動器621、桿623及臂625、627促使第一及第二應變波型齒輪箱606、616的接合及脫離實質上是同時發生的。具體地，當致動器621將桿623向左移動(進入圖6所示的配置)時，臂625將所示之機構631的鉸鏈拉成所例示之比較變曲的配置，從而減小由機構631界定之波產生器的外徑，因而使第一驅動器603與輸出構件609脫離。同時，桿623及臂627的向左運動將所例示之機構633的鉸鏈推成所示之比較平坦的配置，從而增加由機構633界定之波產生器的外徑，因而使第二驅動器613與輸出構件609接合。當致動器621改為將桿623向右移動時，發生相反的情況，導致第一驅動器603與輸出構件609接合，而第二驅動器605與輸出構件609脫離。

應變波型齒輪箱606、616的未顯示輸入端使第一及第二驅動器603、613的輸出軸605、615連接至第一及第二機構631、633，以將旋轉從輸出軸605、615傳遞至第一及第二機構631、633。輸入端可以例如是前面實例中所例示的花鍵軸，軸的非花鍵部分個別延伸穿過臂625、627，使得臂625、627可以沿著軸軸向滑動，而軸的花鍵部分在至少在個別的鉸接機構631、633處於如圖7所例示的配置時定位成分別與鉸接機構631的左側塊及鉸接機構633的右側塊中之相應花鍵孔接合，並且輸入端將詳述於後。應變波型齒輪箱606、616的輸入端因而用於將旋轉傳遞至鉸接機構631、633。其它形式的輸入端，例如，撓性連桿或用於將旋轉從輸出軸605、615傳遞至鉸接機構631、633的另一個組件或另一組組件亦是可能的。

如同前面的驅動裝置101、301及401，圖6中所述的驅動裝置601的多個情況可以(例如，經由它們的輸出構件609之個別連接部分611)連接至共同共軸，以允許額外的備用(亦即，在如圖6所述的單個驅動裝置提供一個備用驅動器的情況下，如所述連接至共同軸的兩個驅動裝置601將提供三個備用驅動器)。

圖9顯示驅動裝置901的另一個實例，包括具有輸出軸905的第一驅動器 903，輸出軸905連接至輸出構件909。第一驅動器903耳軸式安裝在軸承907上，使得第一驅動器903可以在第一外殼908內的軸承上旋轉。第一扭矩臂921亦耳軸式安裝成圍繞與第一驅動器903相同的旋轉軸線。第一扭矩臂921可釋放地連接至第一驅動器903，使得第一驅動器903與第一扭矩臂921在連接時一起旋轉，並且在可釋放連接被移除時可以相對於彼此旋轉。在所例示的實例中，可釋放連接由第一銷925提供，其中第一銷925由第一致動器927控制。在第一銷925處於所例示的位置的情況下，第一驅動器903與第一扭矩臂921一起旋轉。如果第一致動器927將第一銷925從第一驅動器903中縮回，則第一驅動器903與第一扭矩臂921可以獨立地自由旋轉。第一感測器923監測第一扭矩臂921所感受的力或扭矩。如果第一感測器923測量到異常的力/扭矩，這表示第一驅動器903發生故障，則第一感測器923可以指示第一致動器927縮回第一銷925。第一銷925的縮回表示第一驅動器903不再受第一扭矩臂921限制，因而可以在其耳軸軸承907內自由旋轉，不再向輸出軸905提供輸出(因而不再向輸出構件909提供輸出)，因為它不再具有要抗拒的阻力。

驅動裝置901在輸出構件909的相對側包括一組類似的組件。驅動裝置901包括具有輸出軸915的第二驅動器913，輸出軸915連接至輸出構件909。與第一驅動器903一樣，第二驅動器913耳軸式安裝在軸承917上，使得第二驅動器913可以在第二外殼918內的軸承917上旋轉。第二扭矩臂931亦耳軸式安裝成圍繞與第二驅動器913相同的旋轉軸線。第二扭矩臂931可釋放地連接至第二驅動器913，使得第二驅動器913與第二扭矩臂931在連接時一起旋轉，並且在可釋放連接被移除時可以相對於彼此旋轉。在所例示的實例中，可釋放連接由第二銷935提供，其中第二銷935由第二致動器937控制。在第二銷935處於所例示的位置的情況下，第二驅動器913與第二扭矩臂931一起旋轉。如果第二致動器937將第二銷935從第二驅動器913中縮回，則第二驅動器913與第二扭矩臂931可以獨立地自由旋轉。第二感測器933監測第二扭矩臂931所感受的力或扭矩。如果第二感測器933測量到異常的力/扭矩，這表示第二驅動器913發生故障，則第二感測器933可以指示第二致動器937縮回第二銷935。第二銷935的縮回表示第二驅動器913在其耳軸軸承917內自由旋轉並且不向輸出軸905提供任何輸出(因而，不向輸出構件909提供任何輸出)，因為它不再具有要抵抗的阻力。

因此，驅動裝置901允許第一驅動器903或第二驅動器913藉由選擇性地使第一驅動器903或第二驅動器913與其相應的扭矩臂921、931斷開來選擇性地向輸出構件909提供輸出，這表示斷開的驅動器903、913的輸出沒有導向輸出構件909，並且斷開的驅動器903、913反而是在其耳軸軸承907、917中自由旋轉。另一個驅動器因而可以根據需要向輸出構件909提供輸出。

如同先前所述之驅動裝置101、301、401、601，圖9所例示之驅動裝置901的多個情況可以(例如，經由它們的輸出構件909之個別連接部分911)連接至共同軸，以允許額外的備用(亦即，在如圖9所例示的單個驅動裝置提供一個備用驅動器的情況下，如所述連接至共同軸的兩個驅動裝置901將提供三個備用驅動器)。

圖10以軸向(對端)視圖顯示從圖9的左側截取之圖9的驅動裝置901，其中第一致動器927、第一感測器923、第一扭矩臂921、第一驅動器903、第一外殼908及輸出構件909係可見的。從圖10可以看出，第一感測器923機械地接地，以在第一驅動器903經由第一銷925連接至第一扭矩臂921時提供第一驅動器903可以抗拒的阻力。

雖然在圖9及10的情境下，銷925、935已被描述為可由致動器927、937致動，但在其它實例中，可以設置剪斷銷(shear pins)、分離關節(break knuckles)或其它一次性使用的組件，其設計成在意外的力或扭矩條件下失效。這可以藉由省去致動器而有利地減少驅動裝置901的尺寸及成本，但仍然提供將故障驅動器903、913與其個別的扭矩臂921、931解耦以使故障驅動器903、913與輸出構件909脫離的期望結果。剩餘的驅動器913、903仍然可藉由其自身完好無損的銷935、925來進行接合，因而可以向輸出構件909及附接至其上的任何載具控制表面提供所需的驅動力。

每個驅動器103、113、303、313、403、453、603、613、903及913可以是單獨的馬達或可以是馬達與齒輪傳動裝置的組合，這取決於具體情況及期望的輸出。例如，圖1中所示的驅動器103及113可以較佳地是馬達與齒輪傳動裝置的成對組合(每個組合表示為單個「驅動器」)，因為在驅動器103、113與輸出構件109之間沒有描述其它齒輪傳動裝置(例如，齒輪箱)。因此可能需要在驅動器103、113內包含齒輪傳動裝置，以在輸出構件109處實現期望的輸出轉速、扭矩及/或其它參數。相較之下，圖4中所例示之驅動器403及453可以只是馬達，因為齒輪箱433、443、445等設置在驅動器403、453與輸出構件409之間。這些齒輪箱433、443、445可以構造成實現用於輸出構件409的期望輸出參數。

所描述、例示及請求保護的驅動裝置中的任何一者可以具有一個以上的扭矩監測感測器，這些感測器構造成測量由驅動器提供的扭矩，以監測指示驅動器故障的尖峰、突然下降或其它扭矩異常。感測器收集的資料可以用於判定何時啟動致動器(例如，所例示的致動器121、321、421、621、927、937)以促使感測器指示故障的驅動器脫離，並且取而代之地促使另一個驅動器的接合。感測器收集的資料亦可以用於判定即將從另一個驅動器接管的驅動器需要施加多少扭矩，以便使驅動器之間的過渡平順。

扭矩監測感測器(或附加感測器)可以監測一個給定的驅動器及/或此驅動器所連接的輸出構件旋轉的程度。這可以使驅動裝置中的另一個驅動器能夠確定在它試圖與輸出構件接合以接管驅動輸出構件的責任時它與輸出構件預先對準。上述對於圖1中所示的赫斯接頭108、118可能是特別重要的，其中赫斯接頭之側107、117、119的齒或尖端之準確對齊對於防止在這些側試圖接合時發生損壞或卡住可能是至關重要的。

任何描述、例示及請求保護的驅動裝置可以包括一個以上的控制器，其構造成控制驅動裝置或其子組件的整體操作。例如，控制器可以控制驅動器103、113等，以確保驅動器提供所需的輸出。控制器亦可以從上述感測器接收資料並使用資料來判定何時啟動上述致動器。再者，控制器可以從其它來源(例如，電腦、操縱桿、踏板、手持式無線控制器或提供與安裝有驅動裝置之載具的預期運動有關之指令的其它輸入裝置)接收資料。控制器可以包括一個以上的處理器，其可以使用通用或專用處理引擎(例如，微處理器、微控制器或其它控制模組)來實現。控制器可以伴隨有一個以上的電腦可讀取儲存媒體，而在電腦可讀取儲存媒體上可以具有用於控制驅動裝置的指令。控制器亦可以伴隨有通信介面。這樣的通信介面可用於允許軟體及資料在控制器與外部裝置(例如，上面所述之電腦、操縱桿、踏板、手持無線控制器或上述其它輸入裝置)之間進行傳送。

輸出構件109、309、409、609及909可以是曲柄臂或槓桿，它們可以連接至曲軸或其它組件，以將輸出構件的連接部分111、311、411、611及911之角旋轉轉換為不同類型的運動或者將角旋轉傳遞至必要的組件。

本文件中使用之關於驅動器與輸出構件之間的關係之術語「接合」(並且類推適用於「脫離」)包括在以前沒有完整連接的情況下在驅動器與輸出構件之間建立完整的物理、機械連接之可能性(例如，像在圖1及3的驅動裝置101及301中，其中赫斯接頭108、118及摩擦離合器308、318建立及斷開驅動器103、113、303、313與輸出構件109、309之間的機械連接)，亦包括會導致在以前不可能將力從驅動器傳遞至輸出構件的情況下可將力從驅動器傳遞至輸出構件之其它變化。例如，在圖9所述之驅動裝置901中，第一驅動器903的輸出軸905及第二驅動器913的輸出軸915始終連接至輸出構件909，所以在第一及第二驅動器903、913與輸出構件909之間始終存在完整的物理、機械連接。然而，由於驅動器903、913在軸承907、917上的耳軸安裝，不可能將力從驅動器903、913中的任何一者傳遞至輸出構件909，除非個別的銷925、935處於圖9所示的適當位置，藉由連接扭矩臂921、931的感測器923、933之機械接地限制驅動器903、913在軸承907、917內的旋轉。

本文件中使用的術語「機械接地」表示所指的組件附接至本地靜態組件，例如，實施有驅動裝置的航空器或其它載具之外殼，從而制止所指的組件與本地靜態組件的相對運動。在幫助讀者理解不同組件的運動及相互作用的情況下，圖中指出機械接地(例如，參見圖1中驅動器103、113上的「天線」狀符號)。例如，在圖1及圖3中，驅動器103、113、303、313機械地接地，這表示它們不會相對於載具本體或上面安裝它們的其它組件旋轉。同樣地，上面安裝輸出構件109、309的軸承129、329亦機械地接地。然而，致動器121、321以及連接的桿123、323及臂125、127、325、327沒有機械地接地，這表示當驅動器103、113、303、313促使第一側107、117、307、317旋轉時，致動器121、321以及桿123、323及臂125、127、325、327能夠圍繞圖示的(虛線)軸線旋轉，其中致動器121、321經由臂125、127、325、327及桿123、323附接至第一側107、117、307、317。

圖9的驅動裝置901被描述為具有兩個感測器923、933(每個驅動器與扭矩臂的組合會有一個感測器)，以實現最大的靈活性，但在這個驅動裝置的一些變型中，可以僅提供單個感測器923。例如，在一些變型中，第一驅動器903可被視為預期在正常操作期間負責驅動輸出構件909的「主要」驅動器。第二驅動器913可被視為預期在主要驅動器發生故障的條件下臨時接管的「次要」驅動器。在這樣的變型中，次要驅動器913可以沒有感測器，因為可以預期主要驅動器903將盡快重新承擔驅動輸出構件909的責任(例如，在它被重置或者，如有必要，進行修理或更換之後)，所以次要驅動器可以不需要監測，因為它應該只負責短時間驅動輸出構件909。僅具有單個感測器可以有利地降低驅動裝置901的成本及重量以及驅動裝置所佔用的空間。

雖然所例示的實例在個別輸出構件109、309、409、609、909的兩側使用相同的兩個接合手段(亦即，在圖1中使用兩個赫斯接頭107、117，在圖3中使用兩個摩擦離合器307、317等)，但是如果需要，可以混合不同的接合手段。例如，圖1所例示的赫斯接頭可與圖3所例示的摩擦離合器或圖6所例示的應變波型齒輪箱結合使用。一些不匹配的成對(例如，上面所提到的赫斯接頭及摩擦離合器或應變波型齒輪箱)仍然可以由單個致動器同時進行接合及脫離(反之亦然)。或者，可以提供個別的致動器，這取決於所需的驅動裝置性能特徵。

儘管在幾個驅動裝置中僅提供單個致動器，但是在一些實施例中可以為驅動裝置中的每個驅動器提供個別的致動器(例如，如圖9所示)。這允許何時使一個給定驅動器接合或脫離的時間具有更大的彈性。例如，可能希望在正常操作期間連接驅動裝置中的兩個驅動器，其中一個驅動器主動驅動，而另一個驅動器跟隨第一個驅動器空轉(亦即，由第一驅動器反向驅動)，而不提供任何重要的輔助或阻力，使得如果正在驅動的驅動器發生故障，則可以使正在驅動的驅動器藉由其相應的致動器脫離，並且可以將先前空轉/反向驅動的驅動器切換至驅動模式。這亦可以擴展到兩個以上的備用驅動器。

所描述、例示及請求保護的驅動裝置適用於操縱任何類型的載具中的控制表面，該載具包含控制表面。例如，驅動裝置可以用於飛行載具，例如，飛機、直升機、旋翼機、無人駕駛飛機(無人飛行載具)、滑翔機等，並且亦可以適用於其它類型的載具，例如，船及潛艇(例如，以控制舵或其它影響船舶運動的控制表面)。驅動裝置對於用於無人駕駛飛機及其它無人載具可能是特別有利的，因為驅動裝置提供的備用允許無人載具持續運行，即使其中一個驅動器發生故障，另一個驅動器可以接管而不是由例如人來接管。然而，驅動裝置同樣適用於有人載具，其中如果載具的飛行員/駕駛員不能或選擇不繼續控制載具，則它們可以提供自動、備用或故障移轉控制解決方案。因此，有人載具可以包括附加組件，飛行員/駕駛員可以藉助這些附加組件來控制載具。這可以是允許飛行員/駕駛員控制載具控制表面而無關於所描述、說明及請求保護的驅動裝置之一種組件的個別配置或者飛行員/駕駛員可藉以控制一種驅動裝置中的一個驅動器或兩個驅動器以便經由這個驅動裝置控制載具控制表面的一種裝置。載具可以包括用於偵測飛行員/駕駛員何時不再控制載具並自動地使所描述、例示及請求保護的驅動裝置接管控制的手段。附加地或替代地，載具可以包括用於允許駕駛員使驅動裝置接管控制的手段。

101:驅動裝置 103:第一驅動器 105:輸出軸 106:花鍵部分 107:第一側 108:第一赫斯接頭 109:輸出構件 111:連接部分 113:第二驅動器 115:輸出軸 116:花鍵部分 117:第一側 118:第二赫斯接頭 119:第二側 121:致動器 123:桿 125:第一臂 127:第二臂 129:軸承 131:連接器 301:驅動裝置 303:第一驅動器 305:輸出軸 306:花鍵部分 307:第一離合器板 308:摩擦離合器 309:輸出構件 311:連接部分 313:第二驅動器 315:輸出軸 316:花鍵部分 317:第一離合器板 318:摩擦離合器 319:第二離合器板 321:致動器 323:桿 325:臂 327:臂 329:軸承 401:驅動裝置 403:第一驅動器 405:輸出軸 406:花鍵部分 409:輸出構件 411:連接部分 421:致動器 433:第一行星齒輪箱 434:環形齒輪 435:軸承 437:第一摩擦材料 439:桿 441:第一臂 443:行星齒輪箱 445:行星齒輪箱 452:軸承 453:第二驅動器 454:環形齒輪 455:輸出軸 456:花鍵部分 457:第二行星齒輪箱 458:第二摩擦材料 459:第二臂 601:驅動裝置 603:第一驅動器 605:輸出軸 606:第一應變波型齒輪箱 608:輸出組件 609:輸出構件 610:輸出組件 611:連接部分 613:第二驅動器 615:輸出軸 616:第二應變波型齒輪箱 621:致動器 623:桿 625:連接臂 627:連接臂 631:第一機構 633:第二機構 635:環 701:柔性花鍵組件 703:外圓形花鍵組件 901:驅動裝置 903:第一驅動器 905:輸出軸 907:軸承 908:第一外殼 909:輸出構件 911:連接部 913:第二驅動器 915:輸出軸 917:軸承 918:第二外殼 921:第一扭矩臂 923:第一感測器 925:第一銷 927:第一致動器 931:第二扭矩臂 933:第二感測器 935:第二銷 937:第二致動器

現在將僅以舉例方式參考附圖來描述本發明的實施例，其中： 圖1顯示具有兩個驅動器的驅動裝置，這兩個驅動器可以藉由個別的赫斯接頭(Hirth joint)選擇性地與輸出構件接合； 圖2顯示圖1之驅動裝置的一部分； 圖3顯示具有兩個驅動器的驅動裝置，這兩個驅動器可以藉由個別的摩擦離合器選擇性地與輸出構件接合； 圖4顯示具有兩個驅動器的驅動裝置，這兩個驅動器可以藉由個別的行星齒輪箱選擇性地與輸出構件接合； 圖5顯示圖4之驅動裝置的輸出構件； 圖6顯示具有兩個驅動器的驅動裝置，這兩個驅動器可以藉由個別的應變波型齒輪箱(strain wave type gearboxes)選擇性地與輸出構件接合； 圖7顯示處於使應變波型齒輪箱的內柔性花鍵(inner flex spline)與外圓形花鍵(outer circular spline)接合的伸出延長配置之應變波型齒輪箱的波發生器； 圖8顯示處於使應變波型齒輪箱的內柔性花鍵與外圓形花鍵脫離的縮回變短配置之應變波型齒輪箱的波發生器； 圖9顯示具有兩個驅動器的驅動裝置，這兩個驅動器可以藉由個別的扭矩臂及可伸縮聯結器選擇性地與輸出構件接合；以及 圖10顯示圖9之驅動裝置的一部分。

401:驅動裝置

403:第一驅動器

405:輸出軸

406:花鍵部分

409:輸出構件

411:連接部分

421:致動器

433:第一行星齒輪箱

434:環形齒輪

435:軸承

437:第一摩擦材料

439:桿

441:第一臂

443:行星齒輪箱

445:行星齒輪箱

452:軸承

453:第二驅動器

454:環形齒輪

455:輸出軸

456:花鍵部分

457:第二行星齒輪箱

458:第二摩擦材料

459:第二臂

Claims (14)

1. 一種用於操縱載具控制表面的驅動裝置，包括： 一第一驅動器； 一第二驅動器； 一輸出構件，用於連接至該載具控制表面； 第一接合手段，用於選擇性地使該第一驅動器與該輸出構件接合及脫離；以及 第二接合手段，用於選擇性地使該第二驅動器與該輸出構件接合及脫離， 其中該第一接合手段包括一第一行星齒輪箱。
2. 如請求項1之驅動裝置，其中該第一接合手段包括至少一個致動器，該至少一個致動器構造成促使該第一接合手段使該第一驅動器與該輸出構件接合及脫離。
3. 如請求項2之驅動裝置，其中該至少一個致動器構造成實質上同時促使： 該第一接合手段使該第一驅動器與該輸出構件脫離；以及 該第二接合手段使該第二驅動器與該輸出構件接合。
4. 如請求項1至3中任一項之驅動裝置，包括一第一摩擦材料，其構造成限制該第一行星齒輪箱的一第一環形齒輪之運動。
5. 如請求項4之驅動裝置，包括一搖桿及附接至該搖桿的一對臂，該對臂中的一第一臂構造成將該第一摩擦材料施加至該第一環形齒輪。
6. 如請求項4或5之驅動裝置，其中該第一摩擦材料構造成相對於該第一行星齒輪箱徑向移動。
7. 如請求項5或6之驅動裝置，其中該第二接合手段包括具有一第二環形齒輪的一第二行星齒輪箱以及構造成限制該第二環形齒輪運動的一第二摩擦材料，該對臂中的一第二臂構造成將該第二摩擦材料施加至該第二環形齒輪。
8. 如請求項7驅動裝置，其中該第一環形齒輪可旋轉地安裝在第一軸承上，而該第二環形齒輪可旋轉地安裝在第二軸承上。
9. 如請求項1至8中任一項之驅動裝置，包括至少一個附加齒輪傳動裝置。
10. 如請求項9之驅動裝置，其中該至少一個附加齒輪傳動裝置位於該第一行星齒輪箱與該輸出構件之間。
11. 如請求項1至10中任一項之驅動裝置，其中該第一驅動器及該第二驅動器機械地接地。
12. 如請求項1至11中任一項之驅動裝置，其中該輸出構件包括構造成用於連接至該載具控制表面的一連接部分。
13. 如請求項1之驅動裝置，其中該第一驅動器及該第二驅動器配置成同時與該輸出構件接合；該第一驅動器及該第二驅動器單獨地自該輸出構件脫離，以允許另一個驅動器單獨地控制該輸出構件。
14. 一種載具，包括如請求項1至13中任一項之驅動裝置。

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