動力制動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及用于停止旋轉軸旋轉的動力制動器，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】
[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定器的控制表面的水平穩定器電動馬達單元(HSEMU)中。用于這個目的的已知設計在圖1中示出。馬達驅動的軸搭載安裝在軸的花鍵聯接端以繞軸的縱向軸線與軸一起旋轉的轉子板。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子板的一側。第二制動盤布置在背板上并朝向轉子板的相反側。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)。因此，在通電狀態下，轉子板不與制動盤摩擦接合，由此使得轉子板和軸旋轉。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子板軸向地給電樞施力。當這種情況發生時，制動盤與轉子板的相對側形成摩擦接合以摩擦地制動轉子盤和軸的旋轉。
[0003]可以理解的是，圖1所示的先前技術中的制動器設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。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種用于停止軸旋轉的制動機構。制動機構大大減小了制動磨損以及與制動磨損相關的維護需求。制動機構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子。滾珠載體轉子聯接到軸以與軸一起旋轉，并搭載位于繞滾珠載體轉子成角度地隔開的各個凹槽內的多個球形滾珠。在本發明的一個實施例中，滾珠由具有朝向滾珠的圓柱形內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表面。這個楔進動作產生摩擦，以一種基本沒有成問題的磨損的方式停止滾珠載體轉子和相聯接的軸的旋轉。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子和滾珠，以及相聯接的軸，以進行旋轉。
[0006]在本發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聯的相對表面夾持。換言之，在制動期間不會促使滾珠徑向向外。
[0007]本發明還包含一種制動繞軸線旋轉的軸的方法。該方法大體上包括提供繞軸線布置且與軸相聯接以與其一起旋轉的多個滾珠，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聯的表面和相對表面之間，例如與朝向電樞的相對板相關聯的表面。方法可以還包括將電樞的軸向位移轉換為施加到多個滾珠的徑向導向力，并繞多個滾珠布置圓柱形表面以對抗該徑向導向力。
[0008]本發明不依靠作用在轉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。本發明的制動機構在比先前技術中的制動機構更長的使用壽命期限內提供所需的制動性能，由此減少維護成本。
【附圖說明】
[0009]下面將結合附圖對本發明進行詳細描述，其中:
[0010]圖1是示出了先前技術中的螺線管操作的動力制動機構的剖視圖；
[0011]圖2是示出了在根據本發明實施例中形成的且連接到具有馬達驅動的軸的電動馬達單元的螺線管操作的動力制動機構的剖視透視圖；
[0012]圖3是圖2所示的制動機構的剖視圖；
[0013]圖4是大體上沿圖3中的A-A線截取的制動機構的視圖；
[0014]圖5是示出了一對斜坡面和制動機構的滾珠在制動機構的制動和非制動狀態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描述了根據本發明的實施例形成的用于停止由馬達單元2驅動的軸4的旋轉的制動機構10。制動機構10構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軸的其他應用中。制動機構10可以安裝在軸4的花鍵聯接端6。
[0017]現在還參照圖3和圖4。制動機構10大體上包括螺線管12、相對板14、滾珠載體轉子16、多個滾珠18和外座圈20。制動機構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)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)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，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的旋轉的軸線7以規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，滾珠載體轉子16具有圍繞滾珠載體轉子的圓周邊緣成角度地間隔開的多個滾珠容納凹槽30。滾珠載體轉子16安裝在軸4的花鍵聯接端6上并具有中心帶齒開口 32，中心帶齒開口 32的尺寸構造為與花鍵聯接端16的齒相配合，由此，軸4繞軸線7的旋轉運動傳遞到滾珠載體轉子16。可以理解的是，滾珠載體轉子16與軸4的旋轉聯接使得軸4的旋轉能夠被滾珠載體轉子16的制動旋轉制動。滾珠18分別容納在滾珠容納凹槽30內。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。
[0021]現在還參照圖5。根據本發明的一個實施例，一對斜坡面40和42分別與電樞26和相對板14相關聯。斜坡面40可形成在與電樞26相聯接的環形板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的內表面。斜坡面40可為形成繞與旋轉軸線7 —致的中心軸線的圓環的環形斜坡面。在本發明的一個實施例中，斜坡面40為環形斜坡面，該環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相關聯的斜坡面42可以為環形斜坡面，該環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]現在將要參照圖3和圖5對制動機構10的操作進行描述。在圖5中，電樞26，環形板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10的制動狀態，其中對實線描繪畫陰影線以表示截面。在制動狀態中，螺線管線圈24斷電，彈簧28迫使電樞26和環形板36向圖5中的右側移動微小氣隙距離，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的內表面34。這個楔進動作在滾珠18、內表面34和斜坡面40和42之間產生摩擦，由此以一種基本沒有成問題的磨損的方式停止滾珠載體轉子16和軸4的旋轉。
[0023]圖5中的假想線描繪對應于非制動狀態，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，在非制動狀態中，去除了產生摩擦的楔進動作以使滾珠載體轉子16、滾珠18和軸4可繞軸線7自由旋轉。
[0024]期望的是為滾珠18、圓柱形內表面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形板16與電樞26相關聯的制動表面150和與相對板14相關聯的制動表面152是平的，并且不包括用于徑向地促使滾珠18的斜坡。因此，滾珠載體轉子116中的凹槽130可以是穿過轉子的簡單圓孔，并且不需要徑向開口穿過滾珠載體轉子的圓周邊緣。這樣，滾珠18可被滾珠載體轉子自身徑向地保持，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]此處對本發明的實施例進行了詳細的描述，但是本領域技術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造是可能的，在該供選擇的構造中，在電樞26或相對板14上僅設置一個斜坡面。該修改沒有偏離由所附權利要求限定的發明的精神和范圍。
[0027]部件列表