TW202332847A - 諧波齒輪裝置以及驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種諧波型齒輪箱，包含：撓性花鍵組件；外圓形花鍵組件；以及波發生器組件，其中波發生器組件係構造成用於調整波發生器組件的至少一個尺寸，以引起撓性花鍵組件和外圓形花鍵組件的接合和分離。一種用於操控載具控制表面的驅動裝置包含：第一驅動器；第二驅動器；輸出構件，用於連接至載具控制表面；第一接合手段，用於選擇性地使第一驅動器及輸出構件接合和分離；以及第二接合手段，用於選擇性地使第二驅動器及輸出構件接合和分離，其中第一接合手段包含諧波型齒輪箱。

Description

諧波齒輪裝置以及驅動裝置

本發明相關於一種諧波齒輪裝置以及相關於一種用於操控載具控制表面的驅動裝置。在一些具體示例中，本發明相關於一種在機能不全或故障的情形下提供冗餘(redundancy)的驅動裝置。

飛機、直升機和其它航空器有多個飛行控制表面-例如副翼、升降舵、襟翼、方向舵和旋翼槳葉-它們在飛行過程中(包括起飛和著陸)***控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操控，機電驅動裝置將力施加到飛行控制表面的組件以得到飛行控制表面的必要設置並從而得到期望的航空器運動。

在現行的應用中，如此的驅動裝置可包含與任何必須的齒輪裝置及連接手段結合的單一驅動器(例如電動馬達)以從單一驅動器將力轉移至飛行控制表面。如果驅動器發生故障，驅動器可以由承擔手動控制的人類飛行員斷開及/或撤銷。

本發明的目的係提供此驅動裝置的改良。

依據本發明的一觀點，提供一種諧波型齒輪箱，其包含：撓性花鍵組件；外圓形花鍵組件；以及波產生器組件，其中波產生器組件係構造成調整波產生器組件的至少一個方向，以引起撓性花鍵組件及外圓形花鍵組件的接合及分離。

可選地，波產生器組件包含配置成使波產生器組件的主軸伸長及縮短的機構。可選地，當波產生器組件的主軸處於伸長構造時，波產生器組件引起撓性花鍵組件與外圓形花鍵組件的接合，且當波產生器組件的主軸處於縮短構造時，波產生器組件引起撓性花鍵組件與外圓形花鍵組件的分離。在一些示例中，機構包含鉸接機構、導螺桿機構、齒條齒輪機構或凸輪機構。

依據本發明的另一觀點，提供一種用於操控載具控制表面的裝置，其包含：第一驅動器；第二驅動器；輸出構件，用於連接至載具控制表面；第一接合手段，用於選擇性地使第一驅動器與輸出構件接合及分離；以及第二接合手段，用於選擇性地使第二驅動器與輸出構件接合及分離，其中第一接合手段包含如前所述之諧波型齒輪箱。

可選地，驅動裝置包含至少一個致動器，構造成令第一接合手段來使第一驅動器及輸出件接合及分離。在一些示例中，至少一個致動器係構造成實質上同時令第一接合手段來使第一驅動器與輸出構件分離，及令第二接合手段來使該第二驅動器與該輸出構件接合。至少一個致動器可構造成引起桿及貼附於桿的一對臂的移動。桿及該對臂的移動引起波產生組件的至少一個尺寸的調整。

可選地，第一驅動器及第二驅動器係機械性地接地。

在一些示例中，驅動裝置可包含第二致動器。

可選地，輸出構件包含構造成連接至載具控制表面的連接部。

在一些示例中，第一驅動器及第二驅動器配置成兩者同時與輸出構件接合，第一驅動器及第二驅動器可單獨地從輸出構件分離，以容許另一個驅動器單獨地控制輸出構件。

依據本發明的另一觀點，提供如包含上述的驅動裝置的載具。

以下示例說明用於操控載具(vehicle)控制表面的各種各類的不同的驅動裝置。每一驅動裝置包含可選擇性地與輸出構件接合的兩個驅動器的驅動裝置，用於向前連接到載具控制表面，在驅動器機能不全或故障的情況下提供冗餘。示例包含不同的用於選擇性地使驅動器接合輸出構件的機構。如在下將更詳細敘述，不同的示例可以多個方式組合，在一未說明的組合中，藉由使用來自一個示例的機構與來自另一個示例的機構，並藉由組合不同的驅動裝置以得到更大的冗餘(亦即，多於一個額外的驅動器)。

圖1顯示驅動裝置101的第一示例，驅動裝置101包含第一驅動器103，該第一驅動器103具有連接到第一牙盤108的第一側107的輸出軸桿105。在圖1中，第一牙盤108的第一側107與第一牙盤108的第二側相嚙合。第一牙盤108的第二側係裝設在輸出構件109上或形成為輸出構件109的部分，輸出構件109可旋轉地裝設在軸承129上。通過第一驅動器103的輸出軸桿105的旋轉因此引起輸出構件109的旋轉，因為旋轉係在第一牙盤108的嚙合側之間轉移。輸出構件109在上端處具有連接部111以連接輸出構件109至另外的組件(例如，如圖2圖示的連接器131)以容許輸出構件109的運動轉移至載具控制表面。

驅動裝置101也包含第二驅動器113(在所示示例中與第一驅動器103相同)。第二驅動器113包含連接到第二牙盤118的第一側117的輸出軸桿115。

在圖1中，第二牙盤118的第一側117未嚙合第二牙盤118的第二側。然而，致動器121構造成縮回將致動器121連接到第一牙盤108的第一側107的第一臂125的桿123，使第一牙盤108的第一及第二側分離。退回桿123也藉由移動連接到桿123及第二牙盤118的第一側117的第二臂127使第二牙盤118的第一側117接合第二牙盤118的第二側119。這容許第二驅動器113接管驅動輸出構件109的責任。如果第一驅動器103發生機能不全(例如，卡住或停止提供扭矩或速度方面的預期旋轉輸出)，致動器121可引起這個責任轉移的發生，在第二驅動器113的動作之下容許正常的操作繼續。這還可以容許在不同時間選擇性地使用不同的驅動器103、113(它們可以具有不同的各自參數，例如不同的扭矩曲線)，以最佳化對應的載具控制表面的功能。

在圖示的示例中，輸出軸桿105、115包含與第一牙盤108的第一側107及第二牙盤118的第一側117中的對應花鍵孔接合的各自的花鍵部106、116，以容許旋轉運動從輸出軸桿105、115轉移至第一側107、117且也容許沿著外軸桿105、115的第一側107、117的必要軸向運動，以便接合及分離第一及第二牙盤108、118。在另外的示例中，可以提供替代聯軸器來代替花鍵部106、116，例如容許沿著連桿軸自由平移但提供剛性扭矩聯軸器的撓性連桿。圖1中的雙箭頭表示桿123及牙盤(Hirth joint) 108、118的第一側107、117的運動方向以達到第一側107、117與它們的各自第二側(它們軸向靜止，亦即軸向不移動)的接合及分離。

圖1中所圖示的驅動裝置101的多個實例可連接到共用軸桿(例如經由它們的輸出構件109的各自的連接部111)以容許額外的冗餘(亦即如圖1所圖示的單一驅動裝置提供一個冗餘驅動器的情況下，如所述耦合到共用軸桿的兩個驅動裝置101將提供三個冗餘驅動器)。

圖2顯示第二臂127、輸出構件109以及在連接部111處連接至輸出構件109的連接器131的軸向視圖。在第一和第二驅動器103、113的作用下，虛直線劃定輸出構件109的中心軸可以採取的指向範圍。虛曲線圖示連接器131的端掃過的路徑，連接器131在連接部111處連接到輸出構件109。連接器131的這個運動可用來直接或經由一個以上額外連接器或連桿組操控載具控制表面，以將連接器131的運動轉換為用於對應的載具控制表面的必要類型的運動。

圖3圖示驅動裝置301的又一示例。在此示例中，取代牙盤108、118，有著具有各自的第一離合器板307、317及第二離合器板319的摩擦離合器308、318。驅動裝置301的操作實質上類似於驅動裝置101的操作。第一驅動器303旋轉輸出軸桿305，輸出軸桿(經由花鍵部306)引起第一摩擦離合器308的第一側307的旋轉。在圖3中所圖示的構造中，第一摩擦離合器308的第一側307係與第一摩擦離合器308的第二側接合，第二側安裝在輸出構件309上或形成為輸出構件309的部分。來自第一驅動器303的轉動因此可傳到輸出構件309，輸出構件309係可旋轉地安裝在軸承329中。

若第一驅動器303故障，致動器321可縮回桿323，使臂325及327移動到圖3中的左邊。這藉由從第一摩擦離合器308的第二側分離第一側307使第一摩擦離合器308分離。同時，第二摩擦離合器318被接合，因為第二摩擦離合器318的第一側317借助於桿323和臂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旋轉輸出軸桿315時，引起第二摩擦離合器318的接合的第一側317和第二側319的旋轉(經由花鍵部316)，引起輸出構件309的旋轉。

與圖1的驅動裝置101一樣，輸出構件309包含連接部311，在連接部311處輸出構件309可連接到又一組件，例如圖2中所圖示的連接器131。

與圖1的驅動裝置101一樣，圖3中所圖示的驅動裝置301的多個實例可連接到共用軸桿(例如，經由輸出構件309的各自連接部311)以容許額外的冗餘(亦即，其中如圖3所圖示的單一驅動裝置提供一個冗餘驅動器，如所述耦合到共用軸的兩個驅動裝置301將提供三個冗餘驅動器)。

圖1及3中的示例係離合器基示例，涉及第一側107、117、307、317的軸向運動(沿著驅動輸出軸)以令各自的驅動器103、113、303、313以及輸出構件109、309接合及分離。在對應的致動器121、321、桿321、323以及臂125、127、325、327的動作之下，牙盤108、118及摩擦離合器308、318(分別地)實質地同時地分離/接合。桿321、323及臂125、127、325、327也(平行於驅動輸出軸)軸向移動。

在圖1及3中，致動器121、321、桿123、323及臂125、127、325、327還與輸出構件109、309一起繞圖中虛線所示的軸旋轉。

圖4顯示另一示例的驅動裝置401，其包含具有輸出軸桿405的第一驅動器403，輸出軸桿405連接到或形成第一周轉齒輪箱或行星齒輪箱433的「太陽」齒輪的至少一部分(圖示的花鍵部406可充當太陽齒輪)。第一周轉齒輪箱433的「環形」齒輪434安裝在軸承435中的耳軸上，軸承435容許環形齒輪434圍繞軸桿405旋轉。第一摩擦材料437鄰近環形齒輪434設置。在致動器421的動作下，桿439充當搖桿，推動第一臂441向上並使第一摩擦材料437與環狀齒輪434接觸以防止環型齒輪434在軸承435內旋轉。這容許驅動從第一驅動器403通過第一周轉齒輪箱433向下游朝向輸出構件409傳遞。驅動可從第一周轉齒輪箱433傳遞到一個以上干預組件，干預組件例如圖示的額外周轉齒輪箱443及445。多個周轉齒輪箱433、443、445可合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和扭矩。第一摩擦材料437可以提供為塊(例如類似於制動塊)、為圍繞環形齒輪434的圓周的重要部分延伸的帶(例如類似於制動帶)或以另一種形式。致動致動器421使搖桿439樞轉，取決於致動方向，搖桿439將第一臂441移動得較靠近或更遠離環形齒輪434且從而將第一摩擦材料437移入或移出與環形齒輪434的接觸，這使得第一驅動器403能夠通過適當地保持或釋放環形齒輪而選擇性地與輸出構件409接合或分離。

驅動裝置401在輸出構件409的相對側上包含一類似組的組件。第二驅動器453設置有輸出軸桿455，輸出軸桿455連接到或形成第二周轉齒輪箱457的太陽齒輪的至少一部分(圖示的花鍵部456可充當太陽齒輪)。第二周轉齒輪箱457的環形齒輪454也是安裝在各自軸承452中的耳軸，耳軸容許環形齒輪454繞軸桿455旋轉。第二摩擦材料458設在環形齒輪454的鄰近。致動器421、搖桿439以及第二臂459的動作使第二摩擦材料458與環形齒輪454不接觸或接觸以容許或防止環形齒輪454的旋轉，從而控制驅動是否從第二驅動器453傳遞到輸出構件409。類似於圖1及3所圖示的示例，致動器421的動作之下的桿439的搖擺運動使一個驅動器403、453能實質同時接合並使另一個驅動器453、403能實質同時分離。

在圖4中所示的例示驅動裝置401中，致動器421、搖桿439以及臂441不繞驅動裝置401的虛線軸旋轉。

與圖1及3的驅動裝置101、301一樣，圖4中所圖示的驅動裝置401的多個實例可(例如經由它們的輸出構件409的各自連接部411)連接到共用軸桿以容許額外的冗餘(亦即，在如圖4所示的單一驅動裝置提供一個冗餘驅動器的情況下，如所描述的耦合到共用軸的兩個驅動裝置401將提供三個冗餘驅動器)。

在圖示的示例中，摩擦材料437、456、臂441、459以及其它的接合/分離組件繞第一及第二周轉齒輪箱433、457設置(它們分別是第一和第二驅動器403、453下游的第一周轉齒輪箱)以使驅動器403、453及輸出構件409接合及分離。這可有利地意味著接合/分離期間所導致的磨損最小化，此乃因為第一及第二周轉齒輪箱433、457處的扭矩輸出可期待為低於下游的周轉齒輪箱443、445等處的扭矩輸出，且因此接合/分離期間的扭矩改變較低，導致組件上的張力及磨損較少。然而，接合/分離組件可替換地繞具有相同的接合/分離驅動器403、453及輸出構件409的能力的下游周轉齒輪箱443、445等設置。例如，臂441、摩擦材料437以及軸承435可繞周轉齒輪箱443設置以容許經由周轉齒輪箱443的驅動接合及分離。在該情形中，輸出構件409的相對地點上的對應周轉齒輪箱(驅動器453下游的第二周轉齒輪箱)可具有環繞它設置的臂459、摩擦材料456及軸承452以實現第二驅動器453及輸出構件409的分離/接合。然而，在一些實例中，可較佳不同的周轉齒輪箱在輸出構件409的任一側上接合/分離(例如，一個驅動器下游的第一周轉齒輪箱和另一個驅動器下游的第三周轉齒輪箱)，並且這可以通過致動器421、桿439和其他部件的適當構造或以其它方式得到，例如藉由利用用於輸出構件409任一側的兩個周轉齒輪箱的獨立致動器替換那些組件。這種構造在輸出構件409任一側上的周轉齒輪箱組配置成提供彼此不同的互補扭矩比的配置中可能特別有利，並且因此從一個驅動器交換到另一個驅動器容許取得不同的範圍扭矩輸出。

圖5顯示圖4中所圖示的示例的輸出構件409的側軸向視圖。類似於圖2中所圖示的輸出構件109，輸出構件409可經由一範圍的指向(圖中再次用虛線劃定)移動。如在圖2中，連接器可在連接部411處貼附到輸出構件409。也如在圖2中，連接器的對應移動可使用來操控載具控制表面。

圖6圖示驅動裝置601的另一示例，包含具有輸出軸桿605的第一驅動器603，第一驅動器603連接到第一諧波型齒輪箱606的輸入(未顯示)。第一諧波型齒輪箱606的輸出組件608連接到如同圖1及4中的輸出構件109及409的輸出構件609。驅動裝置601也包含具有輸出軸桿615的第二驅動器613，第二驅動器613連接到第二諧波型齒輪箱616的輸入(未顯示)。第二諧波型齒輪箱616的輸出組件610連接到輸出構件609。

如圖6所示，第一諧波型齒輪箱606包含充當第一諧波型齒輪箱616的波產生器組件的第一機構631且可移動於圖7及8中所圖示的構造之間。在圖7中所圖示的構造中，波產生器的形狀為橢圓形或卵圓形，具有延伸或細長的主軸，使諧波型齒輪箱606的撓性花鍵組件701變形並迫使撓性花鍵組件701的齒輪齒與齒輪箱的齒輪齒接觸在橢圓的主軸頂點處的諧波型齒輪箱606的外圓形花鍵組件703。在圖8中所圖示的構造中，波產生器的主軸較短，意味著波產生器的形狀較靠近圓形且撓性花鍵組件701的齒輪齒不與外圓形花鍵組件703的齒輪齒接合。藉由在這些構造之間移動波產生器，第一驅動器603可與輸出構件609接合及從輸出構件609分離。參閱圖6、7及8，第一諧波型齒輪箱606的波產生器由鉸接機構631提供，第一諧波型齒輪箱606的外圓形花鍵構件703由環635提供，且第一諧波型齒輪箱606的撓性花鍵組件701由輸出構件608提供。

驅動裝置601在輸出構件609的相對側上包含類似組的組件。第二驅動器613設有輸出軸桿615。也提供的是包含充當第二諧波型齒輪箱616的波產生器組件的第二機構633的第二諧波型齒輪箱616。第二諧波型齒輪箱616的輸出組件610連接到輸出構件609。

如圖6的下部中所示，致動器621被提供，致動器621引起經由桿623及連接臂625、627的第一及第二機構631、633的移動，桿623及連接臂625、627作動以在圖7及8中所示的延伸及退縮的構造之間移動機構631、633。類似於前面的示例，藉由致動器621、桿623及臂625、627的第一及第二諧波型齒輪箱606、616的接合及分離實質同時發生。具體地，當致動器621移動桿623到左側(成為圖6中所示的構造)，臂625拉動圖示的機構631的鉸鏈為所示的更有角度的構造，減少由機構631所界定的波產生器的外徑且藉此從輸出構件609分離第一驅動器603。同時，桿623及臂627的向左移動推動機構633的圖示的鉸鏈為所示的更扁平的構造，增加由機構633所界定的波產生器的外徑且藉此將第二驅動器613與輸出構件609接合。當致動器621改為將桿623向右移動時，相反的情形發生，產生第一驅動器603與輸出構件609接合且第二驅動器605從輸出構件609分離。

諧波型齒輪箱606、616之未圖示的輸入將第一及第二驅動器603、613連接到第一及第二機構631、633的輸出軸桿605、615以從輸出軸桿605、615將旋轉傳遞到第一及第二機構631、633。輸入可例如是如前面示例中所圖示的花鍵軸桿，每個花鍵軸桿具有分別延伸穿過臂625、627的軸桿的非花鍵部，因此至少當各自的鉸接機構631、633係在圖7中所圖示的構造中時並詳細討論於下，臂625、627可沿著軸桿軸向滑動，且每個花鍵軸桿具有定位來分別與鉸接機構631的左手塊及鉸接機構633的右手塊中的對應花鍵孔接合的軸桿的花鍵部。諧波型齒輪箱606、616的輸入因此作動以傳遞旋轉到鉸接機構631、633。另外的型式的輸入，也有可能例如用於從輸出感軸桿605、615傳遞旋轉到鉸接機構631、633的撓性連桿或另一組件或組件組。

與上述的驅動裝置101、301及401一樣，圖6中所圖示的驅動裝置601的多個實例可連接到共用軸桿(例如經由它們的輸出構件609的各自連接部611)以容許額外的冗餘(亦即，其中如圖6所示的單一驅動裝置提供一個冗餘驅動器，如所述連接到共用軸的兩個驅動器裝置601將提供三個冗餘驅動器)。

圖6中所示的如同齒輪箱606、616的諧波型齒輪箱，具有波產生器組件、該等波產生器組件係構造成調整波產生器組件的至少一個尺寸以使諧波型齒輪箱的撓性花鍵組件及外圓形組件接合及分離，該等諧波型齒輪箱可使用在其它的驅動裝置中以取代離合器。例如，它們可使用在例如自動變速箱或其它依賴二次離合系統的變速傳動系統的環境中。較之於其它類型的離合系統，圖示的諧波型齒輪箱可有利地相對輕、簡潔及/或快速作動。

圖9顯示驅動裝置901的另一示例，包含具有連接到輸出構件909的輸出軸桿905的第一驅動器903。第一驅動器903係安裝在軸承907上的耳軸，因而在第一外殼908內第一驅動器903可在軸承上旋轉。第一扭矩臂921也是繞相同於第一驅動器903的旋轉軸安裝的耳軸。第一扭矩臂921可釋放地連接到第一驅動器903，因而當連接時第一驅動器903及第一扭矩臂921一起旋轉且當可釋放的連接移除時能相對於彼此旋轉。在圖示的示例中，可釋放連接由第一銷925提供，第一銷925由第一致動器927控制。利用圖示位置中的第一銷925，第一驅動器903及第一扭矩臂921一起旋轉。若第一致動器927將第一銷925從第一驅動器903退縮出，第一驅動器903及第一扭矩臂921係自由獨立地旋轉。第一傳感器923監測第一扭矩臂921經受的力或扭矩。若第一傳感器923量測到表示第一驅動器903故障的異常的力/扭矩，第一傳感器923可以指示或導致第一致動器927的指示以縮回第一銷925。縮回第一銷925意味著第一驅動器903不再受到第一扭矩臂921約束，且如此可在它的耳軸軸承907之內自由旋轉，不再提供輸出到輸出軸桿905(並從而輸出構件909)，此乃因為它不再具有抵抗力。

驅動裝置901在輸出構件909的相對側上包含類似組的組件。驅動裝置901包含具有連接到輸出構件909的輸出軸桿915的第二驅動器913。如同第一驅動器903，第二驅動器913係安裝在軸承917上的耳軸，因而在第二外殼918內第二驅動器913在軸承917上能夠旋轉。第二扭矩臂931也是繞第二驅動器913的相同的旋轉軸安裝的耳軸。第二扭矩臂931係可釋放地連接到第二驅動器913，因而當連接時第二驅動器913及第二扭矩臂931一起旋轉且當可釋放的連接移除時能相對於彼此旋轉。在圖示的示例中，可釋放連接由第二銷935提供，第二銷935由第二致動器937控制。利用圖示位置中的第二銷935，第二驅動器913及第二扭矩臂931一起旋轉。若第二致動器937將第二銷935從第二驅動器913退縮出，第二驅動器913及第二扭矩臂931係自由獨立地旋轉。第二傳感器933監測第二扭矩臂931經受的力或扭矩。若第二傳感器933量測到表示第二驅動器913故障的異常的力/扭矩，第二傳感器933可以指示或導致第二致動器937的指示以縮回第二銷935。縮回第二銷935意味著第二驅動器913可在它的耳軸軸承917之內自由旋轉且不提供任何輸出到輸出軸桿905(並從而輸出構件909)，此乃因為它不再具有抵抗力。

驅動裝置901因此容許第一驅動器903或第二驅動器913將第一驅動器903或第二驅動器913藉由從它的對應扭矩臂921、931選擇性地與第一驅動器903或第二驅動器913斷開選擇性地提供輸出到輸出構件909，意味著斷開的驅動器903、913的輸出係不送往輸出構件909且斷開的驅動器903、913反而在其耳軸軸承907、917中自由旋轉。另一個驅動器則可根據需要提供輸出到輸出構件909。

與前面所述的驅動裝置101、301、401、601一樣，圖9中所圖示的驅動裝置901的多個實例可連接到共用軸桿(例如經由它們的輸出構件909的各自連接部911)以容許額外的冗餘(亦即，其中如圖9所示的單一驅動裝置提供一個冗餘驅動器，如所述耦合到共用軸的兩個驅動器裝置901將提供三個冗餘驅動器)。

圖10以軸向(端視)視圖示出圖9的驅動裝置901，從圖9的左側截取，第一致動器927、第一傳感器923、第一扭矩臂921、第一驅動器903、第一外殼908和輸出構件909可見。如從圖10可見，第一傳感器923係機械性地接地以提供當第一驅動器903經由第一銷925連接到第一扭矩臂921時第一驅動器903可推動的阻力。

雖然在圖9及10的上下文中，銷925、935已敘述為致動器927、937致動，在其它的示例中，安全銷、折斷關節或其它一次性組件可提供，在未預期的力/扭矩狀況之下它們設計為失敗。這可藉由不用致動器有利地減少驅動裝置901的尺寸及成本，但仍提供從它的各自的扭矩臂921、931解耦故障驅動器903、913以從輸出構件909分離故障的驅動器903、913的預期的結果。剩餘的驅動器913、903仍然憑藉其自身的銷935、925完好無損而接合，然後可以向輸出構件909和附接到其上的任何載具控制表面提供所需的驅動。

取決於具體情況及所需的輸出，每個驅動器103、113、303、313、403、453、603、613、903及913可以是單獨的馬達，也可以是馬達與齒輪裝置的組合。例如，圖1中所圖示的驅動器103、113可較佳為成雙的組合馬達及齒輪裝置(每一個組合代表為單一「驅動器」)，此乃因為沒有其它的齒輪(例如齒輪箱)圖示於驅動器103、113與輸出構件109之間。因此可能需要在驅動器103、113內包括齒輪裝置以在輸出構件109處獲得期望的輸出轉速、扭矩和/或其它參數。對照之下，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，圖4中所圖示的驅動器403及453可僅是馬達。那些齒輪箱433、443、445可構造成得到用於輸出構件409的所需輸出參數。

任一敘述的、圖示的及申請專利範圍的驅動裝置可設有構造來量測由驅動器提供的扭矩的一個以上扭矩監視感測器以監視尖峰、突然下降或其他指示驅動器功能不全或故障的扭矩異常。由傳感器所收集的資料可使用來決定何時致動致動器(例如圖示的致動器121、321、421、621、927、937)以使傳感器指示故障的驅動器分離，而代之以接合另一個驅動器。由傳感器所收集的資料也可使用來決定即將從另一個驅動器接管的驅動器需要施加什麼扭矩才能在驅動器之間平滑過渡。

扭拒監視傳感器(或額外的傳感器)可監視給定的驅動器及/或驅動器所連接的輸出構件旋轉了多遠。這可使驅動裝置中的另一驅動器能確認當它試圖與輸出構件接合以取代用於驅動輸出構件的責任時它與輸出構件預先對齊。這可對圖1中所示的牙盤108、118特別重要，其中牙盤的該等側107、117、119的齒或尖端的正確對齊對於防止當壓盤的該等側試圖接合時的損傷或阻擋可是至關重要的。

任一敘述的、圖示的及要求保護的驅動裝置可包含構造來控制驅動裝置或它們的子構件的整體操作的一個以上控制器。例如，控制器可控制驅動器103、113等以確保驅動器提供所需的輸出。控制器也可從上述傳感器接收資料並使用該等資料來決定何時來致動上述致動器。控制器更可從另外的來源接收資料，該等來源例如是提供有關裝設有驅動裝置的載具指定運動的指示之電腦、操縱桿、踏板、手持無線控制器或其它輸入裝置。控制器可包含一個以上的處理器，該處理器可以使用例如微處理器、微控制器或其它控制模組的通用或專用處理引擎來實現。控制器可附有可提供指示以控制驅動裝置的一個以上電腦可讀儲存媒體。控制器也可附有通信介面。此通信介面可使用來容許軟體及資料在控制器及外面裝置間傳遞，外面裝置例如是上述的電腦、操縱桿、踏板、手持無線控制器或其它輸入裝置。

輸出構件109、309、409、609和909可以是曲柄臂或槓桿，其可以連接到曲柄軸或其它組件，以將輸出構件的連接部111、311、411、611和911的角旋轉轉換成不同類型的運動，或者將角旋轉傳遞到必要的組件。

本文件中使用的與驅動器和輸出構件之間的關係相關的術語「接合」(以及經必要修改後的「分離」)包括建立驅動器和輸出構件之間的完整物理、機械連接的可能性，之前沒有完整連接(例如，在圖1和圖3的驅動裝置101及301中，牙盤108、118和摩擦離合器308、318在驅動器103、113、303、313和輸出構件109、309之間建立及斷開機械連接)，以及導致可以將力從驅動器傳遞到輸出構件的其它改變，其中先前不可能將力從驅動器傳遞到輸出構件。例如，在圖9中所圖示的驅動裝置901中，第一驅動器903的輸出軸桿905及第二驅動器913的輸出軸桿915隨時連接到輸出構件909，所以經常在第一及第二驅動器903、913與輸出構件909之間存在完整物理、機械連接。然而，因為驅動器903、913的牙軸安裝在軸承907上，故不可能將力從任一個驅動器903、913傳遞到輸出構件909除非各自的銷925、935處於圖9所示的位置，通過與扭矩臂921、931連接的傳感器923、933的機械接地限制驅動器903、913在軸承907、917內的旋轉。

如本文件所使用的「機械接地」表示參考組件附接到局部靜止組件，例如實施驅動裝置的航空器或其它載具的外殼，藉此防止參考組件相對於該局部靜止組件移動。為了幫助讀者理解不同組件的運動和相互作用，圖中顯示了機械接地(例如，參見圖1中驅動器103、113上的「天線」狀符號)。例如，在圖1和3中，驅動器103、113、303、313機械接地，意味著它們不相對於它們安裝於其上的載具本體或其它組件旋轉。類似地，輸出構件109、309安裝於其上的軸承129、329也是機械接地。然而，致動器121、321及受連接的桿123、323及臂125、127、325、327不機械接地，意味著當驅動器103、113、303、313引起第一側107、117、307、317旋轉時，它們能夠圍繞圖示的(虛線)軸旋轉，致動器121、321及桿123、323通過臂125、127、325、327附接到第一側。

圖9的驅動裝置901被圖示為具有兩個傳感器923、933—每個驅動器-扭矩臂組合一個—以獲得最大的撓性，但是在該驅動裝置的一些版本中，可以僅提供單個傳感器923。例如，在一些版本中，第一驅動器903可認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可認為若主要驅動器故障期待暫時接管的「次要」驅動器。在此版本中，次要驅動器913可不具有傳感器，此乃因為可以預期主要驅動器903將在它能夠時盡快重新承擔驅動輸出構件909的責任(例如，在它已被重置或在必要時修理或更換之後)，因此次級驅動器可能預期待不需要監控，因為它應該只負責短時間驅動輸出構件909。僅具有單個傳感器可以有利地降低驅動裝置901的成本和重量，以及驅動裝置佔用的空間。

雖然圖示的示例在各自的輸出構件109、309、409、609、909的任一側上使用相同的兩個接合手段(亦即，兩個牙盤107、117使用在圖1中，兩個摩擦離合器307、317使用在圖3中等)，若需要，可混合不同的接合手段。例如，如圖1所圖示的牙盤可與如圖3中所圖示的摩擦離合器或如圖6中所圖示的諧波型齒輪箱結合使用。一些不匹配的配對(例如上述的牙盤及摩擦離合器或諧波型齒輪箱)仍可由單一致動器同時接合及分離(反之亦然)。替代地，取決於需要的驅動裝置性能特徵，可提供獨立的致動器。

雖然在幾種驅動裝置中僅提供單一致動器，在一些實施例中，獨立的致動器可提供給驅動裝置中的每一驅動器(例如，如圖9中所圖示)。這容許有關何時給定驅動器接合或分離的時間點更大靈活性。例如，可能需要在正常操作期間讓驅動裝置中的兩個驅動器連接，且一個驅動器主動地驅動而另一個驅動器空轉跟隨第一個驅動器(即被第一個驅動器反向驅動)，沒有提供任何顯著的幫助或阻力，因而若驅動驅動器故障，驅動驅動器可由它的對應致動器分離，且先前怠速(idling)/反向驅動驅動器可轉換為驅動模式。這也可擴展到有兩個或更多冗餘驅動器的地方。

敘述的、圖示的及要求保護的驅動裝置適合操控包含控制表面的各種類型的載具的控制表面。例如，驅動裝置可用於空中載具(aerial vehicle)，例如飛機、直升機、旋翼機、無人機(無人空中載具)、滑翔機等，且也可用於多個類型的載具，例如船及潛水艇(例如控制舵或其它影響船舶運動的表面)。驅動裝置可特別有利於與無人機及其它無人載具一起使用，此乃因為由驅動裝置提供的冗餘容許無人載具的連續操作，即使驅動器中一個故障─例如，另一驅動器可代替人接管。然而，驅動裝置同樣適用於有人載具，如果載具的飛行員/駕駛員不能或選擇不繼續控制載具，它們可以提供自動、備用或故障轉移控制解決方案。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。這可以是組件的單獨配置，其容許飛行員/駕駛員獨立於所敘述的、圖示的和要求保護的驅動裝置來控制載具控制表面，或者飛行員/駕駛員可以通過該配置控制一個或兩個驅動裝置的驅動器的組合以便經由驅動裝置控制載具控制表面。載具可包括用於檢測飛行員/駕駛員何時不再控制載具並自動使所敘述、圖示和要求保護的驅動裝置接管控制的裝置。此外或另外，載具可以包括用於容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:輸出軸桿 106:花鍵部 107:第一側 108:第一牙盤 109:輸出構件 111:連接部 113:第二驅動器 115:輸出軸桿 116:花鍵部 117:第一側 118:第二牙盤 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:輸出軸桿 306:花鍵部 307:第一離合器板(第一側) 308:第一摩擦離合器 309:輸出構件 311:連接部 313:第二驅動器 315:輸出軸桿 316:花鍵部 317:第一離合器板(第一側) 318:第二摩擦離合器 319:第二離合器板(第二側) 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:輸出軸桿 406:花鍵部 409:輸出構件 411:連接部 421:致動器 433:第一周轉齒輪箱 434:環形齒輪 435:軸承 437:第一摩擦材料 439:搖桿 441:第一臂 443:周轉齒輪箱 445:周轉齒輪箱 452:軸承 453:第二驅動器 454:環形齒輪 455:輸出軸桿 456:花鍵部 457:第二周轉齒輪箱 458:第二摩擦材料 459:第二臂 601:驅動裝置 603:第一驅動器 605:輸出軸桿 606:第一諧波型齒輪箱 608:輸出組件 609:輸出構件 610:輸出組件 611:連接部 613:第二驅動器 615:輸出軸桿 616:第二諧波型齒輪箱 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:撓性花鍵組件 703:外圓形花鍵組件 901:驅動裝置 903:第一驅動器 905:輸出軸桿 907:軸承 908:第一外殼 909:輸出構件 911:連接部 913:第二驅動器 915:輸出軸桿 917:軸承 918:第二外殼 921:第一扭矩臂 923:第一傳感器 925:第一銷 927:第一致動器 931:第二扭矩臂 933:第二傳感器 935:第二銷 937:第二致動器

現在將僅通過示例的方式參考附圖來描述本發明的實施例，其中： 圖1顯示具有可選擇性地經由各自的牙盤(Hirth joints)與輸出構件接合的兩個驅動器裝置； 圖2顯示圖1的驅動裝置的部分； 圖3顯示具有可選擇性地經由各自的摩擦離合器與輸出構件接合的兩個驅動器的驅動裝置； 圖4顯示具有可選擇性地經由各自的行星齒輪箱與輸出構件接合的兩個驅動器的驅動裝置； 圖5顯示圖4的驅動裝置的輸出構件； 圖6顯示具有可選擇性地經由各自的諧波型齒輪箱與輸出構件接合的兩個驅動器的驅動裝置； 圖7顯示在延伸、伸長構造中來使諧波型齒輪箱的內撓性花鍵與外圓形花鍵接合的諧波型齒輪的波產生器； 圖8顯示在退縮、縮短構造中來使諧波型齒輪箱的內撓性花鍵與外圓形花鍵分離的諧波型齒輪的波產生器； 圖9顯示具有可選擇性地藉由各自的扭矩臂及可伸縮聯軸器與輸出構件接合的兩個驅動器的驅動裝置；以及 圖10顯示圖9的驅動裝置的部分。

601:驅動裝置

603:第一驅動器

605:輸出軸桿

606:諧波型齒輪箱

608:輸出組件

609:輸出構件

610:輸出組件

611:連接部

613:第二驅動器

615:輸出軸桿

616:第二諧波型齒輪箱

621:致動器

623:桿

625:連接臂

627:連接臂

631:第一機構

633:第二機構

Claims (14)

1. 一種諧波型齒輪箱，包含： 一撓性花鍵組件； 一外圓形花鍵組件；以及 一波產生器組件， 其中該波產生器組件係構造成調整該波產生器組件的至少一個尺寸，以引起該撓性花鍵組件及該外圓形花鍵組件的接合及分離。
2. 如請求項1之諧波型齒輪箱，其中該波產生器組件包含配置成使該波產生器組件的主軸伸長及縮短的機構。
3. 如請求項2之諧波型齒輪箱，其中當該波產生器組件的該主軸處於伸長構造時，該波產生器組件引起該撓性花鍵組件與該外圓形花鍵組件的接合，且當該波產生器組件的該主軸處於縮短構造時，該波產生器組件引起該撓性花鍵組件與該外圓形花鍵組件的分離。
4. 如請求項2或3之諧波型齒輪箱，其中該機構包含鉸接機構、導螺桿機構、齒條齒輪機構或凸輪機構。
5. 一種驅動裝置，用於操控載具控制表面，包含： 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分離；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分離， 其中該第一接合手段包含如請求項1至4中任一項之諧波型齒輪箱。
6. 如請求項5之驅動裝置，包含至少一個致動器，構造成令該第一接合手段來使該第一驅動器及該輸出構件接合及分離。
7. 如請求項6之驅動裝置，其中該至少一個致動器係構造成實質上同時： 令該第一接合手段來使該第一驅動器與該輸出構件分離，及令該第二接合手段來使該第二驅動器與該輸出構件接合。
8. 如請求項6或7之驅動裝置，其中該至少一個致動器係構造成引起一桿及貼附於該桿的一對臂的移動。
9. 如請求項8之驅動裝置，其中該桿及該對臂的移動引起該波產生組件的該至少一個尺寸的調整。
10. 如請求項5至9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性地接地。
11. 如請求項5至10中任一項之驅動裝置，包含第二致動器。
12. 如請求項5至11中任一項之驅動裝置，其中該輸出構件包含構造成連接至該載具控制表面的連接部。
13. 如請求項5之驅動裝置，其中該第一驅動器及該第二驅動器配置成兩者同時與該輸出構件接合，該第一驅動器及該第二驅動器可單獨地從該輸出構件分離，以容許另一個驅動器單獨地控制該輸出構件。
14. 一種載具，包含如請求項5至13中任一項之驅動裝置。

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