TWI342368B - Combined no-back and torque limiter - Google Patents

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TWI342368B TW095103126A TW95103126A TWI342368B TW I342368 B TWI342368 B TW I342368B TW 095103126 A TW095103126 A TW 095103126A TW 95103126 A TW95103126 A TW 95103126A TW I342368 B TWI342368 B TW I342368B
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Description

1342368 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於航空應用之致動系統，且更特定而言 係關於此致動系統之禁退及扭力限制器。 【先前技術】 諸多飛行器致動系統使用含有禁退及扭力限制器之齒輪 驅動旋轉致動ϋ。禁退可在未給致動系統施加動力時提供
防止空氣負載逆向驅動該系統所需之製動功能。扭力限制 器可藉由在超載或阻塞之情況下將致動器輸出扭力限制至 一預定值來保護致動器減速齒輪及下游飛行器結構。 【發明内容】 本發明將禁退功能與扭力限制器功能結合在一個機相 内，該機構具有兩個以選擇方式與一自*能球斜面組運七 之壓縮式制動器與扭力彈簧機構之組合。其適合於任㈣ 動器設計。該禁退及扭力限制n係自致能<，@阻力^ 例地高於所施加之載荷。本發明之結合禁退功能之扭力符 制器器件比單獨之禁退及扭力限制器簡單、具有較少之部 件及需要更小之體積》 於一較佳實施例中，本發明包括一種用於限制致動器 統之逆向驅動及限制輸出扭力之結合禁退功能之扭力 置，其包括：一輸入部分’其包括-直接搞合至-輸入 動軸之第一組旋轉輸入坪分驅動柄 扭力彈簧機構耦合至該輸入驅動抽 柄腳； 腳，及一藉由一預載荷 之第二組旋轉輸入驅動 108246.doc 1342368 一與該輸入部分同軸安裝之導向部分，其包括一組以選 擇方式與該等第-組旋轉輸入部分驅動柄腳相响合之旋轉 導向部分驅動柄腳、一第一壓縮制動器包及一第一球斜 面，及一與該輸入部分及導向部分同轴安裝之輸出部分， :、匕括耦口至一輸出軸環以選擇性地嚙合該等第二組輸入 刀驅動柄腳之一組旋轉輸出部分驅動柄腳、一毗鄰於該 第-制動器包安裝之第二壓縮制動器包、及一藉由一組斜 面球耦合至該第-球斜面之第二球斜面；其中藉助一搞合 j該輸出轴環之反向載荷向該輸入轴施加扭力致使該等第 -及第二輸入部分柄腳分別唾合該等導向部分柄腳盘輸出 :分柄腳，以移動該輸出轴環；其中藉助-輕合至該輸出 轴環之輔助載荷向該輸入軸施加扭力，該等第一組輸入柄 :接觸該等導向部分柄腳以相對於該第二球斜面來旋轉該 第一制動器包及該第-球斜面’以充分地減小兩者之間的 壓縮’從而允許該輸出軸環在載荷下移動；其中在益扭力 ^加至該輸入軸之情況下向該輸出軸環施加一載荷致使該 =球斜面相對於該第-斜面旋轉，藉此在兩者之間滚動 該專斜面球以將充分地壓縮該第一制動器包及第二制動器 包使其彼此緊靠在-起，從而阻止該輸出軸環之進一步旋 =及其中向該輸入轴施加一超過該彈菁機構之預載荷之 扭力致使該等第一組輸入部分柄聊旋轉小於該等第二組輸 =分柄腳’藉此致使該第—球斜面相對於該第二球斜面 ?此在兩者之間滾動該等斜面球以充分地壓縮該第 一制動器包及第二制動器包使其彼此緊靠在一起，從而阻 I08246.doc Ϊ342368 止該輸出軸環之進一步旋轉。 【實施方式】 圖1顯不本發明一較佳實施例之結合禁退功能之扭力限 制器器件2之剖切側視圖。結合禁退功能之扭力限制器器 件2包括一輸入部分、導向部分及一輸出部分。 *玄輸入部分包括一第一輸入部分驅動柄腳4和一第二輸 入部分驅動柄腳6及一耦合至一輸入軸1〇之扭力彈簧機構 8。第一輸入部分驅動柄腳4直接耦合至輸入軸1〇，而第二 輪入部分驅動柄腳6藉由扭力彈簧機構8耦合至輸入軸1〇。 彈簧機構8方便地包括—預加載荷至-小球斜面組14之貝 氏彈簧堆叠12，然而可容易地使用扭力彈酱或其他彈菁器 件取代貝氏彈簧堆疊12與球斜面組14之組合。 該導向部分同軸地佈置於該輸人部分周圍，且里包括驅 動柄㈣、-第-壓縮制動器包18及一自致能第一球斜面 2〇。該輸出部分亦同軸佈置於該輸入部分周圍，且其包括 輸出部分驅動柄腳22、-第二壓縮制動器包24及一藉由斜 面球28搞合至該第一球斜面2〇之自致能第二球斜面μ。每 :制動器包18、24均包括夾在旋轉板32與固定板 摩擦元件3 0。 2-摩擦元件30較佳地包括若干安裝於一保持器％中之 斜輥36,如於圖12中所示。該等斜報％具有一 退作業之狭窄摩㈣數帶1等斜輥塊穩: :最大程度地減少在禁退模式中之正常作業二 任何摩擦。其他摩擦材料若符合此設計 = 108246.doc 1342368 . 代該等斜輥36有效地用於摩擦元件3〇。 圖2至圖6係根據本發明一較佳實施例描述結合禁退功能 之扭力限制器器件2運動之線性示意圖。係驅動柄 腳4 6、1 6及22之無載荷、保持載荷、輔助載荷、反向載 * 何及扭力限制器嚙合位置之圖解說明，如下文中詳細闡 述。 禁退功能 . 結合禁退功能之扭力限制器器件2具有一連接至第二球 • 冑面26及第二制動器包24之輸出軸環40。第二球斜面26藉 由球28及第一球斜面2〇連接至第一制動器包18。制動器包 1 8及24具有由壓縮彈簧42、44 (方便地係小的預載荷波形 彈簧）提供之少量拖曳扭力。當無載荷施加至輸出軸環4〇 時，第一輸入部分驅動柄腳4不接觸導向部分驅動柄腳16 且第二輸入部分驅動柄腳6不接觸輸出部分驅動柄腳22， 如於圖2及圖7中所顯示》 φ 當施加至輸出軸環40之輸出載荷足以克服第二制動器包 24之拖曳扭力時，輸出軸環4〇之運動使第二球斜面％旋 轉。第一制動器包1 8之小拖曳扭力阻止第一球斜面2〇旋 ! 轉。第二球斜面26相對於第一球斜面20之旋轉運動使球28 滾動並迫使第一球斜面20在軸向上朝向該第二制動器包 以消除制動器包1 8與24之間的間隙。一旦消除制動器包i 8 與24之間的轴向間隙’由於制動器增益超過丨〇，因而所 產生的制動器包18及24之壓縮使其施加足夠之力來防止輸 出軸％ 40因輸出載荷而進一步旋轉，如於圖3及圖$中所 I08246.doc 不 。 輸入力使輸入轴1 0旋轉且同時向輸出轴環4〇施加一 輔助載荷時，該第一輸入部分柄腳4接觸該導向部分柄腳 16該輪入部分移動第一制動器包18及第一球斜面2〇以允 許球以旋轉，從而增大制動器包18與24之間的軸向間隙。 此減少制動器包18及24之壓縮，藉此充分地減少其拖矣， 以：許輸出軸環40在載荷下移動，如於圖4及圖9令所示。 田輪入力使輸入軸10旋轉且同時將一反向載荷施加至 輸出軸％ 40上時，該第二輸入部分柄腳6接觸該輸出部分 柄腳22以移動該第：制動器包24及第三球斜面％以允許球 Μ旋轉，從而使制動器包18與24之間的轴向間隙增大。此 充分減少制動器包18與24之壓縮以消除制動器包⑽以之 ㈣’但彈簧組42及44所提供的小拖矣扭力除外。此允許 輸出軸環40之直接旋轉，如於圖5及圖1〇中所示。 扭力限制器功能： 若結合禁退功能之扭力限制器器件2如上文結合圖5及圖 10所述驅動一反向載荷，且施加至輸入軸1〇之輸入力超過 扭力彈簧機構8中貝氏彈簧堆412之預載荷，則啟動扭力 限制器功能。因此，扭力彈簧機構8中之球斜面組14使輸 入部分驅動柄腳6旋轉得相對小於輸入部分驅動柄腳4，從 而引起第一球斜面20相對於第二球斜面26之旋轉運動。球 斜面20與球斜面26間旋轉運動之差致使㈣滾動並迫使第 -球斜面20在軸向上朝向第二制動器包24，以消除制動器 包18與24之間的間隙。所產生的制動器包财以之壓縮致 108246.doc 1342368 使制動器包1 8及24施加足夠之力以防止輪出 載荷而進一步旋轉，如於圖6及圖丨丨中所示
壓縮制動器包職24之力抵消任何高於扭力彈酱機構8 之預載荷的額外輸入載荷以防止傳遞至輪出軸環4〇。一般 將扭力彈*機構8之預載荷設定為最大運作載荷。制動器 包職24兩者各具有大於"之增益。位於制動器包财 24之間的滚動轴承46確保扭力限制器功能易於解脫。藉由 沿相反方向旋轉輸入軸10來達成扭力限制器释脫。 上文所述係一結合禁退功能之扭力限制器器件，其藉助 兩個以選擇方式與—自致能球斜面組運作之壓縮式制動器 與扭力彈簧機構之組合來自動防止逆向驅動及超扭力致動 器狀況。應瞭解，該實施例僅係本發明之一舉例說明性實 包方案可改變或替代其各種部件及佈置，且本發明僅由 隨附申請專利範圍之範疇來限制。 【圖式簡單說明】
軸環40因輸出 圖1顯示本發明一較佳實施例之結合禁退功能之扭力限 制器器件之剖面側視圖。 圖2至圖6係根據本發明一較佳實施例描述結合禁退功能 之扭力限制器器件運動之線性示意圖。 圖7至11係該結合禁退功能之扭力限制器器件中驅動柄 腳之無載荷、保持載荷、輔助载荷、反向載荷及扭力限制 器嚙合位置之圖解說明。 圖1 2顯不可用於本發明一較佳實施例之結合禁退功能之 扭力限制器器件中之斜輥式摩擦元件。 108246.doc 1342368 【主要元件符號說明】 2 結合禁退功能之扭力限制器器件 4 第一輸入部分驅動柄腳 6 第二輸入部分驅動柄腳 8 扭力彈簧機構 10 輸入軸 12 貝氏彈簧堆疊 14 小球斜面組 16 驅動柄腳 18 第一壓縮制動器包 20 自致能第一球斜面 22 驅動柄腳 24 第二壓縮制動器包 26 自致能第二球斜面 28 斜面球 30 摩擦元件 32 旋轉板 34 固定板 36 斜輥 38 保持器 40 輸出軸環 42 壓縮彈簧 44 壓縮彈簧 46 滾動軸承 108246.doc

Claims (1)

1342368 •、申請專利範圍： 一種用於限制一致叙览 動15系統之逆向驅動及輪出扭力之妹 合禁退功能之担力駿置，其包括： 力之- 輸入。P分’其包括—第一組旋轉輸 其直接耦合至一輸入脏知. 咕I刀驅動柄腳， 柄腳：動轴’及一第二组旋轉輪入驅動 柄腳’其藉由一預栽符 軸； 竹扭力彈黃機_合至該輸入驅動 入部分同料安裝之導向部分，其包括 旋轉導向部分驅動柄腳，其以選擇方式與 w 轉ΠΓ動柄聊相哺合;一第一壓縮制動器—包: 一第一球斜面；及 。’汉 一與該輸入部分及道Ah \ 刀及導向部分同軸安裝之輪出 包括-組旋轉輸出部分驅動柄腳’其耦合至— 士 喷合該等第二組輸人部分驅動柄腳之、= 該第-制動器包安裝.之第二壓縮制動器包；二-㈣ 斜面，其藉由-組斜面球麵合至該第—球斜面·球 其中藉助-麵合至該輸出軸環之反向 施加扭力，致使U輪入轴 致使W第—及第二輸入部分柄 該專導向部分柄腳與輸出部分柄嚙-環； 以移動該輪出軸 其中藉助一耦合至該輸出軸環之輔 施加扭力，矽黧笙 知认 項輸入軸 以相對於嗲笾-技錨而Α β 導向。Ρ分柄腳 球斜面Γ 轉該第—制動器包及該第- ’’ 以充b地減小兩者之間的壓縮， 從而允許該輸 108246.doc 1342368 出軸環在載荷作用下移動； 其中在無扭力施加至該輸入軸之情況下向該輸出軸環 施加一載荷，致使該第二球斜面相對於該第一斜面旋 轉，藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充分地壓縮該第 一制動器包及第二制動器包使其彼此緊靠，從而阻止x該 輸出軸環之進一步旋轉；及 ^ 其中向該輸入軸施加一超過該彈簧機構之該預載荷之 扭力致使該等第一組輸入部分柄腳旋轉程度小於該等第 二組輸入部分柄腳，藉此使該第一球斜面相對於該第二 球斜面旋轉，藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充分: 壓縮該第一制動器包及第二制動器包使其彼此緊靠，從 而阻止該輸出袖環之進一步旋轉。 2·如請求t之裝置，其中該第一及第二麼縮制動器包分 別匕括若干夾在旋轉板與固定板之間的摩擦元件。 3·如請求項2之裝置’其中每―摩擦㈣均包 裝在—保持器内之斜輥。 =求項1之裝置，其中該預載荷扭力彈簧系統包括— °求斜面組預加載荷之貝氏（Belleville)彈簧堆疊。 月长項1之裝置，其中該第一制動器包及該第二制動 ^ ^具有一由壓縮彈簧提供之少量拖矣扭力。 6. 之裝置，其中該等壓縮彈晉包括數個預載荷 I 於限制—致動器线之逆向驅動及輸出扭力之結 。π退功能之扭力裝置，其包括： 108246.doc 1342368 一輸入部分，其包括：一 腳，其直接耦人至# ，，疋轉輸入部分驅動柄 驅動柄腳=一動轴;及一第二組旋轉輸入 驅動轴；…載荷扭力彈簧機構麵合至該輸入 /與該輸入部分同轴安裝之導向部分，盆包括 方疋轉導向部分驅動柄 /、.- 輸入部分驅動柄腳…一與該第-組旋轉 衽甚早h H縮制動器包；其包 球斜面；2轉板與固定板之間的摩擦元件；及一第一 與該輸入部分及導向部分同軸安裝之輸出部分，盆 匕括.-組旋轉輸出部分驅動柄腳，其福合 ： 鄰該第-刹！ 分驅動柄腳之輸出軸環一晚 包安裝之第二I缩制動器包，A包括“ 干夹在旋轉板與固定板之間的摩擦元件；及—第二^ 面宜其藉由—組斜面球耦合至該第一球斜面； 其中藉助-耦合至該輸出轴環之反向載荷 施加扭力致使該等第一 等導向部〜 輸部分柄腳分別喊合該 /腳與輸出部分柄腳，以移動該輸出轴環. 施加其扭=—::至::出軸環之辅助載荷向該輸入轴 以相對”第 腳接觸該等導向部分柄聊 破^ 斜面來旋轉該第—制動11包及該第― ’，以充分地減小兩者之間的壓縮，從而允呼兮於 出轴環在載荷下移動； 允許該輸 其中在無扭力施加至該輸入轴之情況下向該輸出轴環 108246.doc 1342368 施加一載荷致使該第二球斜面相對於該第一斜面旋轉， 藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充分地壓縮該第—制 動器包及第二制動器包使其彼此緊靠，從而阻止該輪出 軸環之進一步旋轉；及
其中向該輸入軸施加一超過該彈簧機構之預載荷之杻 力致使該第一組輸入部分柄腳旋轉程度小於該第二組輸 入部分柄腳，藉此使該第一球斜面相對於該第二球斜面 紋轉’藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充分地壓縮該 第-制動器包及第二制動器包使其彼此緊靠，從而阻： 該輸出軸環之進一步旋轉。 8.如請求項7之裝置…每一摩擦元件均包括複數個安 裝在一保持器内之斜輥。 9. 如請求項8之裝置’其中該預載荷扭力彈簧系統包括 給一球斜面組預加載荷之貝氏彈簧堆疊。 10.
如請求項7之裝置’其巾該第—制動器包及該第 器包具有一由數個壓縮彈簧提供之少量拖良扭力 如請求項10之裝置，其中該等壓縮彈簧包括數個 波形彈簧。 一*制動 〇預載荷 12. —種用於限制一致動 合禁退功能之扭力裝置，其包括： 一輪入部分，其包括一第一袓 腳，装“ 弟，錢轉輸入部分驅動柄 其直接耗合至-輸入驅動轴；及一 驅動柄腳，其藉由-預載荷扭力彈菩龍U轉輸入 驅動轴； 7杻力彈普機構耗合至該輸入 108246.doc -4 - 1342368 -與該輸入部分同軸安裝之導向部分 旋轉導向部分驅動柄腳其 4括··一組 轉輸入部分驅動柄腳相哺合愿、該等第-組旋 包括若干摩擦元件，每—摩擦壓縮制動器包’其 夾於旋轉板與固〜之間的保持器内在： =::「:縮彈簧，其提供一少量拖，…該 :與該輸入部分及導向部分同軸安裝之輸出部分 包括：-組旋轉輸出部分驅動柄腳，其耗合 性 地响合該等第二組輸入部分驅動柄腳之輸出軸環 鄰該第：制動器包安裝之第二座縮制動器包，其… 干摩擦凡件，每__摩擦元件均包括多個安 = 轉板與固定板之間的保持器内之斜輥；一第二球二旋 ==斜面球耗合至該第一球斜面；及-第二壓縮 彈簧其棱供一少量拖曳扭力至該第二制動器包；
其中藉助一耦合至該輸出軸環之反向載荷向該輸入軸 施加扭力致使該等第-及第二輸人部分柄腳分別鳴合該 等導向部分柄腳與輸出部分柄腳，以移動該輪出軸^ 其中藉助一耦合至該輸出轴環之輔助載荷向該輸入輛 施加扭力，該第一組輸入柄腳接觸該等導向部分柄腳r 相對於該第二球斜面來旋轉該第一制動器包及該第—球 斜面’以充分地減小兩者之間的壓縮，從而允 ,,„ 兀矸5亥輸出 轴後在載荷作用下移動； 其中在無扭力施加至該輸入轴之情況下向該輸 108246.doc 1342368 對於該第一斜面旋轉， 以充分地壓縮該第一制 緊靠，從而阻止該輸出 施加一載荷致使該第二球斜面相對於 藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充 動器包及第二制動器包使其彼此緊靠 轴環之進一步旋轉；及 其中向該輸入軸施加一超過該彈簧機構之預載荷之扭 力致使該第一組輸入部分柄腳旋轉程度小於該第二組輸 入部分柄腳，藉此使該第一球斜面相對於該第二球斜面 旋轉，藉此在兩者之間滾動該等斜面球以充分地壓縮該 第一制動器包及第二制動器包使其彼此緊靠，從而阻止
13.如請求項12之裝置，其中該預載荷扭力彈簧系統包括一 給一球斜面組預加載荷之貝氏彈簧堆疊。 1 4.如請求項12之裝置，其中該等壓縮彈簧包括數個預載荷 波形彈簧。 108246.doc 6-
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