動力制動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及用于停止旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力制動器，并且尤其涉及螺線管操作的“斷電”動力制動器，當切斷到螺線管的電流時，該螺線管操作的斷電動力制動器施加制動力。
【背景技術(shù)】
[0002]通過非限制性例子，動力螺線管操作的斷電制動器用在負責致動飛機水平穩(wěn)定器的控制表面的水平穩(wěn)定器電動馬達單元(HSEMU)中。用于這個目的的已知設(shè)計在圖1中示出。馬達驅(qū)動的軸搭載安裝在軸的花鍵聯(lián)接端以繞軸的縱向軸線與軸一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子板。制動器包括具有線圈和電樞的螺線管。第一制動盤布置在電樞上并朝向轉(zhuǎn)子板的一側(cè)。第二制動盤布置在背板上并朝向轉(zhuǎn)子板的相反側(cè)。當對螺線管線圈供電時，抵抗彈簧(在圖1的剖視圖中只能看見一個彈簧)的推動將電樞和第一制動盤一起吸向線圈(圖1中的左側(cè))。因此，在通電狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子板不與制動盤摩擦接合，由此使得轉(zhuǎn)子板和軸旋轉(zhuǎn)。當螺線管線圈斷電時，斷電的線圈不再向左拉動電樞，由此彈簧能夠朝向轉(zhuǎn)子板軸向地給電樞施力。當這種情況發(fā)生時，制動盤與轉(zhuǎn)子板的相對側(cè)形成摩擦接合以摩擦地制動轉(zhuǎn)子盤和軸的旋轉(zhuǎn)。
[0003]可以理解的是，圖1所示的先前技術(shù)中的制動器設(shè)計對制動盤的磨損非常敏感。當制動盤墊片磨損并變薄時，電樞和螺線管的線圈之間的氣隙變大，由此減少線圈克服彈簧的偏置來拉動電樞的能力。需要維護以維持制動機構(gòu)正常工作。
[0004]需要不會因為磨損而遭受性能降低的動力螺線管操作的斷電制動器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于停止軸旋轉(zhuǎn)的制動機構(gòu)。制動機構(gòu)大大減小了制動磨損以及與制動磨損相關(guān)的維護需求。制動機構(gòu)大體上包括具有線圈和電樞的螺線管、與電樞軸向間隔開的相對板和位于電樞與相對板之間的滾珠載體轉(zhuǎn)子。滾珠載體轉(zhuǎn)子聯(lián)接到軸以與軸一起旋轉(zhuǎn)，并搭載位于繞滾珠載體轉(zhuǎn)子成角度地隔開的各個凹槽內(nèi)的多個球形滾珠。在本發(fā)明的一個實施例中，滾珠由具有朝向滾珠的圓柱形內(nèi)表面的外座圈徑向地保持，并且電樞和相對板中的一個或兩個具有斜坡面，斜坡面構(gòu)造為當切斷到螺線管線圈的電流時，隨著電樞在彈簧負載的作用下受力在軸向方向上朝向相對板，促使多個滾珠徑向向外抵靠外座圈的內(nèi)表面。這個楔進動作產(chǎn)生摩擦，以一種基本沒有成問題的磨損的方式停止?jié)L珠載體轉(zhuǎn)子和相聯(lián)接的軸的旋轉(zhuǎn)。對螺線管線圈通電使得電樞抵抗彈簧偏置遠離相對板運動，由此釋放滾珠載體轉(zhuǎn)子和滾珠，以及相聯(lián)接的軸，以進行旋轉(zhuǎn)。
[0006]在本發(fā)明的另一個實施例中，沒有斜坡面并且球形滾珠僅由與電樞和相對板相關(guān)聯(lián)的相對表面夾持。換言之，在制動期間不會促使?jié)L珠徑向向外。
[0007]本發(fā)明還包含一種制動繞軸線旋轉(zhuǎn)的軸的方法。該方法大體上包括提供繞軸線布置且與軸相聯(lián)接以與其一起旋轉(zhuǎn)的多個滾珠，切斷到螺線管的電流以使螺線管的線圈不通電，當螺線管不通電時，對螺線管的電樞施力以沿軸線移位電樞，以及將滾珠夾持在與電樞相關(guān)聯(lián)的表面和相對表面之間，例如與朝向電樞的相對板相關(guān)聯(lián)的表面。方法可以還包括將電樞的軸向位移轉(zhuǎn)換為施加到多個滾珠的徑向?qū)蛄?，并繞多個滾珠布置圓柱形表面以對抗該徑向?qū)蛄Α?br>[0008]本發(fā)明不依靠作用在轉(zhuǎn)子板的相對面上的制動盤墊片，由此避免了上述的磨損問題。本發(fā)明的制動機構(gòu)在比先前技術(shù)中的制動機構(gòu)更長的使用壽命期限內(nèi)提供所需的制動性能，由此減少維護成本。
【附圖說明】
[0009]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其中:
[0010]圖1是示出了先前技術(shù)中的螺線管操作的動力制動機構(gòu)的剖視圖；
[0011]圖2是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例中形成的且連接到具有馬達驅(qū)動的軸的電動馬達單元的螺線管操作的動力制動機構(gòu)的剖視透視圖；
[0012]圖3是圖2所示的制動機構(gòu)的剖視圖；
[0013]圖4是大體上沿圖3中的A-A線截取的制動機構(gòu)的視圖；
[0014]圖5是示出了一對斜坡面和制動機構(gòu)的滾珠在制動機構(gòu)的制動和非制動狀態(tài)下的供選擇的位置的放大圖；和
[0015]圖6是與圖5相似的視圖，但示出了本發(fā)明的不具有斜坡面的另一個實施例。
【具體實施方式】
[0016]圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的用于停止由馬達單元2驅(qū)動的軸4的旋轉(zhuǎn)的制動機構(gòu)10。制動機構(gòu)10構(gòu)造為螺線管操作的斷電致動器，并且可以用在HSEMU中或需要動力制動旋轉(zhuǎn)軸的其他應用中。制動機構(gòu)10可以安裝在軸4的花鍵聯(lián)接端6。
[0017]現(xiàn)在還參照圖3和圖4。制動機構(gòu)10大體上包括螺線管12、相對板14、滾珠載體轉(zhuǎn)子16、多個滾珠18和外座圈20。制動機構(gòu)20的外殼由附圖標記22表示。
[0018]螺線管12包括一對導電線圈24和電樞26。當線圈由來自電源(未不出)的電流通電時，電樞26在第一軸向方向上被朝向線圈24(朝向圖3中的左側(cè))吸引。一個或多個彈簧28在與第一軸向方向相反的第二軸向方向上(朝向圖3中的右側(cè))偏置電樞26。彈簧28的一端容納在外殼22中的相應凹槽29內(nèi)，另一端布置成與電樞相接合。如圖4中可見，多個螺旋彈簧28可以繞軸4的旋轉(zhuǎn)的軸線7以規(guī)定的間隔成角度地隔開。
[0019]相對板14與電樞26在第二軸向方向上間隔開。滾珠載體轉(zhuǎn)子16沿軸線7布置在電樞26和相對板14之間。如圖4中可見，滾珠載體轉(zhuǎn)子16具有圍繞滾珠載體轉(zhuǎn)子的圓周邊緣成角度地間隔開的多個滾珠容納凹槽30。滾珠載體轉(zhuǎn)子16安裝在軸4的花鍵聯(lián)接端6上并具有中心帶齒開口 32，中心帶齒開口 32的尺寸構(gòu)造為與花鍵聯(lián)接端16的齒相配合，由此，軸4繞軸線7的旋轉(zhuǎn)運動傳遞到滾珠載體轉(zhuǎn)子16?？梢岳斫獾氖牵瑵L珠載體轉(zhuǎn)子16與軸4的旋轉(zhuǎn)聯(lián)接使得軸4的旋轉(zhuǎn)能夠被滾珠載體轉(zhuǎn)子16的制動旋轉(zhuǎn)制動。滾珠18分別容納在滾珠容納凹槽30內(nèi)。在圖4中示出12個滾珠和凹槽30，但是可以提供更多或者更少的滾珠和凹槽。外座圈20包括朝向多個滾珠18的圓柱形內(nèi)表面34。
[0020]外殼22圍住螺線管12、彈簧28、相對板14、滾珠載體轉(zhuǎn)子16、滾珠18和外座圈20。外殼22可具有第一外殼部22A和通過平行于軸4延伸的細長緊固件38與第一外殼部相連的第二外殼部22B。細長緊固件38可布置為延伸穿過外座圈20中的各個開口 21以防止外座圈相對于外殼22旋轉(zhuǎn)。
[0021]現(xiàn)在還參照圖5。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一對斜坡面40和42分別與電樞26和相對板14相關(guān)聯(lián)。斜坡面40可形成在與電樞26相聯(lián)接的環(huán)形板36中以與電樞在第一和第二軸向方向上一起運動。供選擇地，斜坡面40可一體形成在電樞26中。斜坡面42可一體形成在如圖3所示的相對板14中。斜坡面40和42彼此相對，并且構(gòu)造為當切斷到螺線管線圈24的電流時，隨著電樞26在彈簧28的偏置作用下在第二軸向方向上運動，促使多個滾珠18從軸線7徑向向外抵靠外座圈20的內(nèi)表面。斜坡面40可為形成繞與旋轉(zhuǎn)軸線7 —致的中心軸線的圓環(huán)的環(huán)形斜坡面。在本發(fā)明的一個實施例中，斜坡面40為環(huán)形斜坡面，該環(huán)形斜坡面包括相對于其中心軸線以角度Al成錐形的表面部分。同樣地，與相對板14相關(guān)聯(lián)的斜坡面42可以為環(huán)形斜坡面，該環(huán)形斜坡面包括相對于其中心軸線以A2角度成錐形的表面部分。角度Al和A2可以具有相同的大小或不同的大小。在描述的實施例中，Al和A2中的每個具有大約20°的大小。
[0022]現(xiàn)在將要參照圖3和圖5對制動機構(gòu)10的操作進行描述。在圖5中，電樞26，環(huán)形板36和滾珠18均以實線和假象線描繪示出。實線描繪對應于制動機構(gòu)10的制動狀態(tài)，其中對實線描繪畫陰影線以表示截面。在制動狀態(tài)中，螺線管線圈24斷電，彈簧28迫使電樞26和環(huán)形板36向圖5中的右側(cè)移動微小氣隙距離，其中微小氣隙距離可為大約0.010英寸(0.025cm)的級。結(jié)果，滾珠18 (只一個滾珠可見)與斜坡面40和42相接合并被促使徑向向外(即遠離軸線7)抵靠外座圈20的內(nèi)表面34。這個楔進動作在滾珠18、內(nèi)表面34和斜坡面40和42之間產(chǎn)生摩擦，由此以一種基本沒有成問題的磨損的方式停止?jié)L珠載體轉(zhuǎn)子16和軸4的旋轉(zhuǎn)。
[0023]圖5中的假想線描繪對應于非制動狀態(tài)，其中螺線管線圈24是通電的并且電樞26抵抗彈簧28的偏置被向左(朝向線圈)吸引。因此，在非制動狀態(tài)中，去除了產(chǎn)生摩擦的楔進動作以使?jié)L珠載體轉(zhuǎn)子16、滾珠18和軸4可繞軸線7自由旋轉(zhuǎn)。
[0024]期望的是為滾珠18、圓柱形內(nèi)表面34和斜坡面40和42選用的材料具有良好的硬度、抗腐蝕性以及耐磨性。例如，440C等級的不銹鋼是一種合適的材料。
[0025]圖6示出了另一個實施例，在該實施例中通過環(huán)形板16與電樞26相關(guān)聯(lián)的制動表面150和與相對板14相關(guān)聯(lián)的制動表面152是平的，并且不包括用于徑向地促使?jié)L珠18的斜坡。因此，滾珠載體轉(zhuǎn)子116中的凹槽130可以是穿過轉(zhuǎn)子的簡單圓孔，并且不需要徑向開口穿過滾珠載體轉(zhuǎn)子的圓周邊緣。這樣，滾珠18可被滾珠載體轉(zhuǎn)子自身徑向地保持，并可以省去第一實施例中的外座圈20。如圖6所示，當停止到螺線管線圈的電流時，電樞26和環(huán)形板136 —起在彈簧負載的作用下受力朝向相對板114，由此將滾珠18夾持在制動表面150和152之間。為了比得上第一實施例的制動性能，第一實施例由于斜坡的楔進動作實現(xiàn)了增加的制動摩擦力，可將第二“無斜坡”實施例中的螺線管12和彈簧28選擇為具有更尚的力承載特性。
[0026]此處對本發(fā)明的實施例進行了詳細的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到可進行修改。作為一個例子，該指出的是供選擇的構(gòu)造是可能的，在該供選擇的構(gòu)造中，在電樞26或相對板14上僅設(shè)置一個斜坡面。該修改沒有偏離由所附權(quán)利要求限定的發(fā)明的精神和范圍。
[0027]部件列表