CN107882884A - 一种有限摆动角组合轴承 - Google Patents

Abstract

本发明属于舵机技术领域，具体涉及一种有限摆动角组合轴承。本发明的一种有限摆动角组合轴承，主要包括输出轴、前端面保持架、前端推力滚子、支座、前端滚针滚子、前端滚子挡圈、摇臂、滚子内圈、后端滚针滚子、后端滚子挡圈、后端面保持架、后端推力滚子、锁紧端盖、紧钉螺钉、沉头螺钉。本发明解决了现有的分立结构形式轴承的内外圈均需占用一部分空间尺寸，且需要设计输出轴及其壳体组件来限制滚针轴承的轴向运动，由此带来尺寸重量的增加。本发明的轴承采用功能复用，输出轴部分承担了轴承内圈的功能、支座部分承担了轴承外圈功能，从而显著降低体积重量，并增强了组合轴承的功能。

Description

一种有限摆动角组合轴承

技术领域

本发明属于滚针轴承技术领域，具体涉及一种有限摆动角组合轴承。

背景技术

随着科学的发展和技术的进步，人们对工业品的体积和重量提出了越来越严苛的要求。特别是在飞行机技术领域，为了提高飞行器的有效载荷，技术人员不断努力尝试减小飞行器自身设备的体积和重量。

特别是飞行器舵面支承时，新的需求要求舵面支承机构的体积要小，重量要轻、承载能力要大、并且要具有摆动角度限位功能。滚动轴承中滚针轴承为同等体积重量条件下承载能力最高的轴承形式，现有技术中滚珠轴承的内外圈为分立结构形式且需占用一部分空间尺寸，此外滚针轴承由于其结构特点，使用时需限制其轴向运动，需要设计输出轴及其壳体组件，由此会带来尺寸重量的增加。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有的舵面支承用滚珠轴承的体积较大。

本发明的技术方案如下所述：

一种有限摆动角组合轴承，包括输出轴、前端面保持架、前端推力滚子、支座、前端滚针滚子、前端滚子挡圈、摇臂、滚子内圈、后端滚针滚子、后端滚子挡圈、后端面保持架、后端推力滚子和锁紧端盖。

所述输出轴用于输出旋转运动和支承舵面负载，包括从左至右依次固定连接的：第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱、第四圆柱和第五圆柱，从左至右所述各圆柱的直径依次减小，并且所有圆柱共中心轴。所述第一圆柱具有左端面，在所述左端面上设置有螺纹孔，所述螺纹孔用于被驱动部件与输出轴的连接固定，所述的第五圆柱具有右端面，所述右端面上设置有第一减重孔和螺钉孔，第一减重孔用于减重，螺钉孔用于轴向预紧力调节。在所述第四圆柱的外表面上，沿第四圆柱的周向设置有一圈第一外花键，所述第一外花键的齿和槽的设置方向均与沿所述输出轴的轴向平行。

所述支座安装于所述输出轴的外部，用于支承输出轴，并对所述摇臂的摆动形成限制。支座具有支座本体，方形支座端面和圆形支座端面。所述支座本体为圆筒状，支座本体的内径大于所述第二圆柱的直径。在支座本体的筒体上设置有摇臂孔，所述摇臂能够通过所述摇臂孔伸入所述支座的内部。在所述支座本体的筒体上还设置有测量孔，用于角度传感器测量所述摇臂摆动的角度。所述方形支座端面具有正方形的外形轮廓，方形支座端面的边长大于所述支座本体的外径。所述支座本体的内表面延伸至方形支座端面的表面从而在方形支座端面的中部形成通孔。所述圆形支座端面具有圆形的外轮廓，圆形支座端面直径大于所述支座本体的外径。所述支座本体的内表面延伸至圆形支座端面的表面从而在圆形支座端面的中部形成通孔。

所述前端面保持架用于支承保持所述前端推力滚子。所述前端面保持架为圆环状，内径与所述第二圆柱的直径相当。在所述前端面保持架的环面上均匀地分布满有一圈方形槽，所述方形槽的长度方向沿所述前端面保持架的径向设置。所述前端推力滚子安装于所述的方形槽中，所述方形槽用于约束前端推力滚子的运动范围，前端推力滚子与所述方形槽保持小的间隙值。所述前端推力滚子为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。所述前端推力滚子的直径略大于所述第二圆柱的径向尺寸。

所述输出轴伸入所述支座，使得所述第一圆柱和第二圆柱位于所述支座外部，所述第三圆柱、第四圆柱和第五圆柱位于所述支座内部。所述前端面保持架活动安装于所述第二圆柱上，位于所述第一圆柱和第二圆柱因直径差异所形成的断面和方形支座端面之间，使得前端推力滚子能够同时在第一圆柱和第二圆柱因直径差异所形成的断面，以及方形支座端面上沿圆形轨迹滚动，所述前端面保持架能够在第二圆柱的柱面上周向转动。

所述前端滚针滚子为圆柱状，其轴向尺寸与所述第三圆柱的轴向尺寸相当，用于将输出轴的负载传递到支座上，同时也将输出轴与支座之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，显著提高旋转运动效率。所述前端滚针滚子安装于所述支座本体和所述第三圆柱之间的空间内，前端滚针滚子的轴向与输出轴的轴向一致，所述支座本体的内表面和所述第三圆柱的外表面共同构成所述前端滚针滚子的滚道。多个所述的前端滚针滚子充满所述支座本体和所述第三圆柱之间的空间。所述前端滚子挡圈为圆圈状，活动安装于所述第四圆柱上，位于所述支座的内部，前端滚子挡圈的外径小于所述支座的内径，用于限制前端滚针滚子的轴向移动。圆圈状的前端滚子挡圈在其轴向的一端上具有圆环状的第一端面，在所述前端滚子挡圈轴向的另一端上，具有圆环状的第二端面，所述第二端面的内侧沿轴向向外凸起形成环形凸台。所述第一端面与所述第二圆柱和第三圆柱因直径差异所形成的断面共同配合限制所述前端滚针滚子的轴向移动，所述第一端面与所述第二圆柱和第三圆柱因直径差异所形成的断面共同配合所限制的轴向空间略大于所述前端滚针滚子的轴向尺寸，用于提高低温变化时工作的可靠性。

所述摇臂用于将外部的驱动力转换为旋转运动，所述摇臂具有摇臂头部，摇臂尾部和过渡段，所述摇臂头部为圆柱状，所述摇臂尾部也为圆柱状，摇臂头部的直径大于摇臂尾部的直径，所述摇臂头部和所述摇臂尾部的轴向平行设置，所述过渡段从所述摇臂头部的柱面过渡连接至所述摇臂尾部的柱面上。所述摇臂头部的直径小于所述前端滚子挡圈的外径，在所述摇臂头部上沿其轴向设置有头部大孔和头部小孔。所述头部大孔和头部小孔共轴线，共同形成了阶梯状的通孔。所述头部大孔的直径大于前端滚子挡圈的所述环形凸台外径，所述头部大孔的孔深与环形凸台的径向尺寸一致，所述环形凸台能够伸入头部大孔内，使得所述摇臂和所述前端滚子挡圈互相构成对方在轴向移动上的限位。在头部小孔内表面上设置有内花键，所述内花键能够与所述第一外花键相互配合，带动所述输出轴转动。在所述摇臂尾部上沿其轴向设置有尾部大孔和尾部小孔。所述尾部大孔和尾部小孔共轴线，共同形成了阶梯状的通孔。所述尾部大孔用于轴承部件的安装，尾部大孔和尾部小孔因直径差异所形成的端面构成对所述轴承部件在所述输出轴轴向上移动的限位。

摇臂的所述摇臂头部通过支座上的所述摇臂孔伸入所述支座内部，并安装于所述第五圆柱之上，使得所述第一外花键和内花键啮合，并且摇臂头部和前端滚子挡圈互相构成对方在轴向移动上的限位。所述摇臂尾部和过渡段位于支座外部，所述摇臂孔能够限制所述过渡段的摆动角度，从而限制摇臂的摆动角度。

所述滚子内圈用于将输出轴上的径向作用力传递到后端滚针滚子上，所述滚子内圈包括圆筒状的内圈基座，还包括与所述内圈基座同轴设置的圆筒状的内圈凸台，所述内圈基座和内圈凸台连接为一体且内径相同，两者的内径均略大于所述第五圆柱的直径，所述内圈基座的直径大于所述内圈凸台的直径，所述内圈基座的直径小于所述支座的内径。所述内圈凸台的轴向尺寸略大于所述后端滚针滚子的轴向尺寸，用于保障高、低温工作环境下的可靠性。

所述滚子内圈套装于所述第五圆柱上，位于所述支座内部，内圈基座能够相对于所述第五圆柱转动。滚子内圈的内圈基座与所述摇臂紧密贴合。

所述后端滚针滚子用于将滚子内圈所受作用力传递到支座上。后端滚针滚子为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。所述后端滚针滚子安装于所述内圈凸台和所述支座之间的空间内，后端滚针滚子的轴向于所述输出轴的轴向平行。多个所述后端滚针滚子充满了所述内圈凸台和所述支座之间的空间，并能够以内圈凸台的外表面和支座的内表面为滚道滚动。

所述后端滚子挡圈用于限制后端滚针滚子的轴向移动，所述后端滚子挡圈为圆筒状，其内径略大于所述第五圆柱的直径，后端滚子挡圈外径小于所述支座的内径，后端滚子挡圈的外径大于所述内圈凸台的外径。所述后端滚子挡圈套装于所述第五圆柱之上，位于所述支座内部，紧贴所述内圈凸台，所述后端滚子挡圈紧贴内圈凸台的端面，与内圈基座和内圈凸台因外径差异所形成的断面共同配合，构成对后端滚针滚子轴向移动的限位。

所述后端面保持架为推力圆柱滚子轴承的保持架组件，用于保持支承后端推力滚子。

所述锁紧端盖具有圆盘状的端盖基座，和设置于端盖基座中部的圆筒状的端盖凸台。所述端盖凸台的内径略大于所述第五圆柱的直径，所述端盖凸台的外径略小于所述后端面保持架的内径，所述端盖凸台的径向尺寸小于所述后端推力滚子的直径。

在位于端盖凸台内部的端盖基座上，沿端盖基座的轴向设置有螺钉安装孔，螺钉安装孔为螺纹通孔，所述螺钉安装孔的设置位置与第五圆柱的右端面上螺钉孔的设置位置相匹配。在端盖凸台上，沿端盖凸台的轴向设置有紧钉螺钉孔，所述紧钉螺钉孔为螺纹通孔。

所述后端推力滚子安装于所述后端面保持架中，所述后端面保持架同轴地套装于锁紧端盖的所述端盖凸台的外表面上，所述后端面保持架的内表面与所述端盖凸台的外表面形成间隙配合，所述后端面保持架能够绕自身轴向自由旋转。锁紧螺钉穿过螺钉安装孔和螺钉孔将锁紧端盖固定于所述输出轴的右端面上，使得所述第五圆柱末端伸入所述端盖凸台内部。所述端盖凸台与所述后端滚子挡圈之间具有一定空间。支座的所述圆形支座端面和锁紧端盖的所述端盖基座共同成为所述后端推力滚子的滚道。紧钉螺钉通过紧钉螺钉孔旋入，紧钉螺钉的末端与后端滚子挡圈相接触，通过紧钉螺钉的旋入，实现对整个组合轴承轴向力的锁紧。

优选的，从左端面起至右端面止，所述输出轴的内部沿所述输出轴的轴向设置有阶梯孔，所述阶梯孔用于和被驱动部件的同轴定位，并减轻所述有限摆动角组合轴承重量。

优选的，所述第一外花键的设置位置离所述第三圆柱和第四圆柱因直径差异所形成断面一定距离。

优选的，在所述测量孔的四周还设置有传感器安装孔，用于角度传感器的安装。

优选的，在方形支座端面的四周还设置有定位销孔和支座安装孔，所述定位销孔用于支座安装时的定位，所述支座安装孔用于所述支座的安装固定。所述定位销孔有两个，设置于方形支座端面的对角位置处。所述支座安装孔有四个，设置于方形支座端面的四周。

优选的，所述前端面保持架采用具备自润滑功能材料，可对滚动中的前端推力滚子进行润滑。

优选的，在所示摇臂头部的柱面上还设置有第二外花键，所述第二外花键齿和槽的的设置方向与所述输出轴的轴向平行。所述第二外花键在柱面上的位置与支座上所述测量孔的位置相匹配，用于同角度传感器向配合检测所述摇臂转动的角度。

优选的，在所述内圈基座的端面上均匀地布满有一圈第二减重孔，用于减轻整个滚子内圈的重量，所述第二减重孔沿内圈基座的轴向设置。

优选的，所述前端滚针滚子的两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。所述后端推力滚子为推力圆柱滚子，两端面和柱面之间通过圆面过渡，以减小受载时的应力集中。

本发明的有益效果为：

(1)采用功能复用的设计方法，实现了四列滚针轴承的组合设计，输出轴部分承担了轴承内圈的功能、支座部分承担了轴承外圈功能，从而显著降低体积重量；

(2)设计支座与摇臂中段的运动范围约束，实现了摆动角度的限位；

(3)设计锁紧端盖承担输出轴锁紧与轴承滚道功能、同时可实现预紧调节；

附图说明

图1为本发明的有限摆动角组合轴承的剖视图；

图2为本发明有限摆动角组合轴承输出轴的剖视图；

图3为本发明有限摆动角组合轴承输出轴的外形示意图；

图4为前端面保持架与前端推力滚子示意图；

图5为支座外形示意图一；

图6为支座外形示意图二；

图7为前端滚子挡圈外形示意图；

图8为摇臂外形示意图一；

图9为摇臂外形示意图二；

图10为滚子内圈外形示意图；

图11为锁紧端盖外形示意图一；

图12为锁紧端盖外形示意图二；

其中，1-输出轴，101-第一圆柱，102-第二圆柱，103-第三圆柱，104-第四圆柱，105-第五圆柱，106-左端面，107-螺纹孔，108-第一减重孔，109-螺钉孔，110-右端面，111-阶梯孔，112-第一外花键，2-前端面保持架，21-方形槽，3-前端推力滚子，4-支座，401-支座本体，402-方形支座端面，403-圆形支座端面，404-摇臂孔，405-测量孔，406-传感器安装孔，407-定位销孔，408-支座安装孔，5-前端滚针滚子，6-前端滚子挡圈，601-第一端面，602-第二端面，603-环形凸台，7-摇臂，701-摇臂头部，702-摇臂尾部，703-过渡段，704-头部大孔，705-头部小孔，706-内花键，707-第二外花键，708-尾部大孔，709-尾部小孔，8-滚子内圈，801-内圈基座，802-内圈凸台，803-第二减重孔，9-后端滚针滚子，后端滚子挡圈10，11-后端面保持架，12-后端推力滚子，13-锁紧端盖，1301-端盖基座，1302-端盖凸台，1303-螺钉安装孔，1304-紧钉螺钉孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种有限摆动角组合轴承进行详细说明。

一种有限摆动角组合轴承，如图1所示，包括输出轴1、前端面保持架2、前端推力滚子3、支座4、前端滚针滚子5、前端滚子挡圈6、摇臂7、滚子内圈8、后端滚针滚子9、后端滚子挡圈10、后端面保持架11、后端推力滚子12和锁紧端盖13。

如图2和图3所示，所述输出轴1用于输出旋转运动和支承舵面负载，包括从左至右依次固定连接的：第一圆柱101、第二圆柱102、第三圆柱103、第四圆柱104和第五圆柱105，从左至右所述各圆柱的直径依次减小，并且所有圆柱共中心轴。所述第一圆柱101具有左端面106，在所述左端面106上设置有螺纹孔107，所述螺纹孔107用于被驱动部件与输出轴的连接固定，所述的第五圆柱105具有右端面110，所述右端面上设置有第一减重孔108和螺钉孔109，第一减重孔108用于减重，螺钉孔109用于轴向预紧力调节。从左端面106起至右端面110止，所述输出轴1的内部沿所述输出轴的轴向设置有阶梯孔111，所述阶梯孔111用于和被驱动部件的同轴定位，并减轻所述有限摆动角组合轴承重量。在所述第四圆柱104的外表面上，沿第四圆柱104的周向设置有一圈第一外花键112，所述第一外花键112的齿和槽的设置方向均与沿所述输出轴1的轴向平行。所述外花键的设置位置离所述第三圆柱103和第四圆柱104因直径差异所形成断面一定距离。

所述支座4安装于所述输出轴1的外部，用于支承输出轴1，并对所述摇臂7的摆动形成限制。如图5和图6所示，支座4具有支座本体401，方形支座端面402和圆形支座端面403。所述支座本体401为圆筒状，支座本体401的内径大于所述第二圆柱102的直径。在支座本体401的筒体上设置有摇臂孔404，所述摇臂7能够通过所述摇臂孔404伸入所述支座4的内部。在所述支座本体401的筒体上还设置有测量孔405，用于角度传感器测量所述摇臂7摆动的角度。在所述测量孔405的四周还设置有传感器安装孔406，用于角度传感器的安装。所述方形支座端面402具有正方形的外形轮廓，方形支座端面402的边长大于所述支座本体401的外径。所述支座本体401的内表面延伸至方形支座端面402的表面从而在方形支座端面402的中部形成通孔。在方形支座端面402的四周还设置有定位销孔407和支座安装孔408，所述定位销孔407用于支座安装时的定位，所述支座安装孔408用于所述支座4的安装固定。所述定位销孔407有两个，设置于方形支座端面402的对角位置处。所述支座安装孔408有四个，设置于方形支座端面402的四周。所述圆形支座端面403具有圆形的外轮廓，圆形支座端面403直径大于所述支座本体401的外径。所述支座本体401的内表面延伸至圆形支座端面403的表面从而在圆形支座端面403的中部形成通孔。

所述前端面保持架2用于支承保持所述前端推力滚子3。如图4所示，所述前端面保持架2为圆环状，内径与所述第二圆柱102的直径相当。在所述前端面保持架2的环面上均匀地分布满有一圈方形槽21，所述方形槽21的长度方向沿所述前端面保持架2的径向设置。所述前端推力滚子3安装于所述的方形槽21中，所述方形槽21用于约束前端推力滚子3的运动范围，前端推力滚子3与所述方形槽21保持小的间隙值。所述前端推力滚子3为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。所述前端推力滚子3的直径略大于所述第二圆柱102的径向尺寸。

所述输出轴1伸入所述支座4，使得所述第一圆柱101和第二圆柱102位于所述支座4外部，所述第三圆柱103、第四圆柱104和第五圆柱105位于所述支座4内部。所述前端面保持架2活动安装于所述第二圆柱102上，位于所述第一圆柱101和第二圆柱102因直径差异所形成的断面和方形支座端面402之间，使得前端推力滚子3能够同时在第一圆柱101和第二圆柱102因直径差异所形成的断面，以及方形支座端面402上沿圆形轨迹滚动，所述前端面保持架2能够在第二圆柱12的柱面上周向转动。所述前端面保持架2采用具备自润滑功能材料，可对滚动中的前端推力滚子3进行润滑。

所述前端滚针滚子5为圆柱状，其轴向尺寸与所述第三圆柱103的轴向尺寸相当，用于将输出轴1的负载传递到支座4上，同时也将输出轴1与支座4之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，显著提高旋转运动效率。。所述前端滚针滚子5安装于所述支座本体401和所述第三圆柱103之间的空间内，前端滚针滚子5的轴向与输出轴1的轴向一致，所述支座本体401的内表面和所述第三圆柱103的外表面共同构成所述前端滚针滚子5的滚道。多个所述的前端滚针滚子5充满所述支座本体401和所述第三圆柱103之间的空间。所述前端滚针滚子5两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。

所述前端滚子挡圈6为圆圈状，活动安装于所述第四圆柱104上，位于所述支座4的内部，前端滚子挡圈6的外径小于所述支座4的内径，用于限制前端滚针滚子5的轴向移动。如图7所示，圆圈状的前端滚子挡圈6在其轴向的一端上具有圆环状的第一端面601，在所述前端滚子挡圈6轴向的另一端上，具有圆环状的第二端面602，所述第二端面602的内侧沿轴向向外凸起形成环形凸台603。所述第一端面601与所述第二圆柱102和第三圆柱103因直径差异所形成的断面共同配合限制所述前端滚针滚子5的轴向移动，所述第一端面601与所述第二圆柱102和第三圆柱103因直径差异所形成的断面共同配合所限制的轴向空间略大于所述前端滚针滚子5的轴向尺寸，用于提高低温变化时工作的可靠性。

所述摇臂7用于将外部的驱动力转换为旋转运动，如图8和图9所示，所述摇臂7具有摇臂头部701，摇臂尾部702和过渡段703，所述摇臂头部701为圆柱状，所述摇臂尾部702也为圆柱状，摇臂头部701的直径大于摇臂尾部702的直径，所述摇臂头部701和所述摇臂尾部702的轴向平行设置，所述过渡段703从所述摇臂头部701的柱面过渡连接至所述摇臂尾部702的柱面上。所述摇臂头部701的直径小于所述前端滚子挡圈6的外径，在所述摇臂头部701上沿其轴向设置有头部大孔704和头部小孔705。所述头部大孔704和头部小孔705共轴线，共同形成了阶梯状的通孔。所述头部大孔704的直径大于前端滚子挡圈6的所述环形凸台603外径，所述头部大孔704的孔深与环形凸台603的径向尺寸一致，所述环形凸台603能够伸入头部大孔704内，使得所述摇臂7和所述前端滚子挡圈6互相构成对方在轴向移动上的限位。在头部小孔705内表面上设置有内花键706，所述内花键706能够与所述第一外花键112相互配合，带动所述输出轴1转动。在所示摇臂头部701的柱面上还设置有第二外花键707，所述第二外花键707齿和槽的的设置方向与所述输出轴1的轴向平行。所述第二外花键707在柱面上的位置与支座4上所述测量孔405的位置相匹配，用于同角度传感器向配合检测所述摇臂7转动的角度。在所述摇臂尾部702上沿其轴向设置有尾部大孔708和尾部小孔709。所述尾部大孔708和尾部小孔709共轴线，共同形成了阶梯状的通孔。所述尾部大孔708用于轴承部件的安装，尾部大孔708和尾部小孔709因直径差异所形成的端面构成对所述轴承部件在所述输出轴1轴向上移动的限位。

摇臂7的所述摇臂头部701通过支座4上的所述摇臂孔404伸入所述支座4内部，并安装于所述第五圆柱105之上，使得所述第一外花键112和内花键706啮合，并且摇臂头部701和前端滚子挡圈6互相构成对方在轴向移动上的限位。所述摇臂尾部702和过渡段703位于支座4外部，所述摇臂孔404能够限制所述过渡段703的摆动角度，从而限制摇臂7的摆动角度。

所述滚子内圈8用于将输出轴1上的径向作用力传递到后端滚针滚子9上，如图10所示，所述滚子内圈8包括圆筒状的内圈基座801，还包括与所述内圈基座801同轴设置的圆筒状的内圈凸台802，所述内圈基座801和内圈凸台802连接为一体且内径相同，两者的内径均略大于所述第五圆柱105的直径，所述内圈基座801的直径大于所述内圈凸台802的直径，所述内圈基座801的直径小于所述支座4的内径。所述内圈凸台802的轴向尺寸略大于所述后端滚针滚子9的轴向尺寸，用于保障高、低温工作环境下的可靠性。

在所述内圈基座801的端面上均匀地布满有一圈第二减重孔803，用于减轻整个滚子内圈8的重量，所述第二减重孔803沿内圈基座801的轴向设置。

所述滚子内圈8套装于所述第五圆柱105上，位于所述支座4内部，内圈基座801能够相对于所述第五圆柱105转动。滚子内圈8的内圈基座801与所述摇臂7紧密贴合。

所述后端滚针滚子9用于将滚子内圈8所受作用力传递到支座4上。后端滚针滚子9为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中。所述后端滚针滚子9安装于所述内圈凸台802和所述支座4之间的空间内，后端滚针滚子9的轴向于所述输出轴1的轴向平行。多个所述后端滚针滚子9充满了所述内圈凸台802和所述支座4之间的空间，并能够以内圈凸台802的外表面和支座4的内表面为滚道滚动。

所述后端滚子挡圈10用于限制后端滚针滚子9的轴向移动，所述后端滚子挡圈10为圆筒状，其内径略大于所述第五圆柱105的直径，后端滚子挡圈10外径小于所述支座4的内径，后端滚子挡圈10的外径大于所述内圈凸台802的外径。所述后端滚子挡圈10套装于所述第五圆柱105之上，位于所述支座4内部，紧贴所述内圈凸台802，所述后端滚子挡圈10紧贴内圈凸台802的端面，与内圈基座801和内圈凸台802因外径差异所形成的断面共同配合，构成对后端滚针滚子9轴向移动的限位。

所述后端面保持架11为推力圆柱滚子轴承的保持架组件，用于保持支承后端推力滚子12。所述后端推力滚子12为推力圆柱滚子，两端面和柱面之间通过圆面过渡，以减小受载时的应力集中。

所述锁紧端盖13如图11和图12所示，锁紧端盖13具有圆盘状的端盖基座1301，和设置于端盖基座1301中部的圆筒状的端盖凸台1302。所述端盖凸台1302的内径略大于所述第一圆柱105的直径，所述端盖凸台1302的外径略小于所述后端面保持架11的内径，所述端盖凸台1302的径向尺寸小于所述后端推力滚子12的直径。

在位于端盖凸台1302内部的端盖基座1301上，沿端盖基座1301的轴向设置有螺钉安装孔1303，螺钉安装孔1303为螺纹通孔，所述螺钉安装孔1303的设置位置与第五圆柱105的右端面110上螺钉孔109的设置位置相匹配。在端盖凸台1302上，沿端盖凸台1302的轴向设置有紧钉螺钉孔1304，所述紧钉螺钉孔1304为螺纹通孔。

所述后端推力滚子12安装于所述后端面保持架11中，所述后端面保持架11同轴地套装于锁紧端盖13的所述端盖凸台1302的外表面上，所述端面保持架11的内表面与所述端盖凸台1302的外表面形成间隙配合，所述后端面保持架11能够绕自身轴向自由旋转。锁紧螺钉14穿过螺钉安装孔1303和螺钉孔109将锁紧端盖13固定于所述输出轴1的右端面110上，使得所述第五圆柱105末端伸入所述端盖凸台1302内部。所述端盖凸台1302与所述后端滚子挡圈10之间具有一定空间。支座4的所述圆形支座端面403和锁紧端盖13的所述端盖基座1301共同成为所述后端推力滚子12的滚道。紧钉螺钉15通过紧钉螺钉孔1304旋入，紧钉螺钉15的末端与后端滚子挡圈10相接触，通过紧钉螺钉15的旋入，实现对整个组合轴承轴向力的锁紧。

Claims (9)

1.一种有限摆动角组合轴承，包括输出轴(1)、前端面保持架(2)、前端推力滚子(3)、支座(4)、前端滚针滚子(5)、前端滚子挡圈(6)、摇臂(7)、滚子内圈(8)、后端滚针滚子(9)、后端滚子挡圈(10)、后端面保持架(11)、后端推力滚子(12)和锁紧端盖(13)；

所述输出轴(1)用于输出旋转运动和支承舵面负载，包括从左至右依次固定连接的：第一圆柱(101)、第二圆柱(102)、第三圆柱(103)、第四圆柱(104)和第五圆柱(105)，从左至右所述各圆柱的直径依次减小，并且所有圆柱共中心轴；所述第一圆柱(101)具有左端面(106)，在所述左端面(106)上设置有螺纹孔(107)，所述螺纹孔(107)用于被驱动部件与输出轴的连接固定，所述的第五圆柱(105)具有右端面(110)，所述右端面上设置有第一减重孔(108)和螺钉孔(109)，第一减重孔(108)用于减重，螺钉孔(109)用于轴向预紧力调节；在所述第四圆柱(104)的外表面上，沿第四圆柱(104)的周向设置有一圈第一外花键(112)，所述第一外花键(112)的齿和槽的设置方向均与沿所述输出轴(1)的轴向平行；

所述支座(4)安装于所述输出轴(1)的外部，用于支承输出轴(1)，并对所述摇臂(7)的摆动形成限制；支座(4)具有支座本体(401)，方形支座端面(402)和圆形支座端面(403)；所述支座本体(401)为圆筒状，支座本体(401)的内径大于所述第二圆柱(102)的直径；在支座本体(401)的筒体上设置有摇臂孔(404)，所述摇臂(7)能够通过所述摇臂孔(404)伸入所述支座(4)的内部；在所述支座本体(401)的筒体上还设置有测量孔(405)，用于角度传感器测量所述摇臂(7)摆动的角度；所述方形支座端面(402)具有正方形的外形轮廓，方形支座端面(402)的边长大于所述支座本体(401)的外径；所述支座本体(401)的内表面延伸至方形支座端面(402)的表面从而在方形支座端面(402)的中部形成通孔；所述圆形支座端面(403)具有圆形的外轮廓，圆形支座端面(403)直径大于所述支座本体(401)的外径；所述支座本体(401)的内表面延伸至圆形支座端面(403)的表面从而在圆形支座端面(403)的中部形成通孔；

所述前端面保持架(2)用于支承保持所述前端推力滚子(3)；所述前端面保持架(2)为圆环状，内径与所述第二圆柱(102)的直径相当；在所述前端面保持架(2)的环面上均匀地分布满有一圈方形槽(21)，所述方形槽(21)的长度方向沿所述前端面保持架(2)的径向设置；所述前端推力滚子(3)安装于所述的方形槽(21)中，所述方形槽(21)用于约束前端推力滚子(3)的运动范围，前端推力滚子(3)与所述方形槽(21)保持小的间隙值；所述前端推力滚子(3)为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中；所述前端推力滚子(3)的直径略大于所述第二圆柱(102)的径向尺寸；

所述输出轴(1)伸入所述支座(4)，使得所述第一圆柱(101)和第二圆柱(102)位于所述支座(4)外部，所述第三圆柱(103)、第四圆柱(104)和第五圆柱(105)位于所述支座(4)内部；所述前端面保持架(2)活动安装于所述第二圆柱(102)上，位于所述第一圆柱(101)和第二圆柱(102)因直径差异所形成的断面和方形支座端面(402)之间，使得前端推力滚子(3)能够同时在第一圆柱(101)和第二圆柱(102)因直径差异所形成的断面，以及方形支座端面(402)上沿圆形轨迹滚动，所述前端面保持架(2)能够在第二圆柱(102)的柱面上周向转动；

所述前端滚针滚子(5)为圆柱状，其轴向尺寸与所述第三圆柱(103)的轴向尺寸相当，用于将输出轴(1)的负载传递到支座(4)上，同时也将输出轴(1)与支座(4)之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，显著提高旋转运动效率；所述前端滚针滚子(5)安装于所述支座本体(401)和所述第三圆柱(103)之间的空间内，前端滚针滚子(5)的轴向与输出轴(1)的轴向一致，所述支座本体(401)的内表面和所述第三圆柱(103)的外表面共同构成所述前端滚针滚子(5)的滚道；多个所述的前端滚针滚子(5)充满所述支座本体(401)和所述第三圆柱(103)之间的空间；所述前端滚子挡圈(6)为圆圈状，活动安装于所述第四圆柱(104)上，位于所述支座(4)的内部，前端滚子挡圈(6)的外径小于所述支座(4)的内径，用于限制前端滚针滚子(5)的轴向移动；圆圈状的前端滚子挡圈(6)在其轴向的一端上具有圆环状的第一端面(601)，在所述前端滚子挡圈(6)轴向的另一端上，具有圆环状的第二端面(602)，所述第二端面(602)的内侧沿轴向向外凸起形成环形凸台(603)；所述第一端面(601)与所述第二圆柱(102)和第三圆柱(103)因直径差异所形成的断面共同配合限制所述前端滚针滚子(5)的轴向移动，所述第一端面(601)与所述第二圆柱(102)和第三圆柱(103)因直径差异所形成的断面共同配合所限制的轴向空间略大于所述前端滚针滚子(5)的轴向尺寸，用于提高低温变化时工作的可靠性；

所述摇臂(7)用于将外部的驱动力转换为旋转运动，所述摇臂(7)具有摇臂头部(701)，摇臂尾部(702)和过渡段(703)，所述摇臂头部(701)为圆柱状，所述摇臂尾部(702)也为圆柱状，摇臂头部(701)的直径大于摇臂尾部(702)的直径，所述摇臂头部(701)和所述摇臂尾部(702)的轴向平行设置，所述过渡段(703)从所述摇臂头部(701)的柱面过渡连接至所述摇臂尾部(702)的柱面上；所述摇臂头部(701)的直径小于所述前端滚子挡圈(6)的外径，在所述摇臂头部(701)上沿其轴向设置有头部大孔(704)和头部小孔(705)；所述头部大孔(704)和头部小孔(705)共轴线，共同形成了阶梯状的通孔；所述头部大孔(704)的直径大于前端滚子挡圈(6)的所述环形凸台(603)外径，所述头部大孔(704)的孔深与环形凸台(603)的径向尺寸一致，所述环形凸台(603)能够伸入头部大孔(704)内，使得所述摇臂(7)和所述前端滚子挡圈(6)互相构成对方在轴向移动上的限位；在头部小孔(705)内表面上设置有内花键(706)，所述内花键(706)能够与所述第一外花键(112)相互配合，带动所述输出轴(1)转动；在所述摇臂尾部(702)上沿其轴向设置有尾部大孔(708)和尾部小孔(709)；所述尾部大孔(708)和尾部小孔(709)共轴线，共同形成了阶梯状的通孔；所述尾部大孔(708)用于轴承部件的安装，尾部大孔(708)和尾部小孔(709)因直径差异所形成的端面构成对所述轴承部件在所述输出轴(1)轴向上移动的限位；

摇臂(7)的所述摇臂头部(701)通过支座(4)上的所述摇臂孔(404)伸入所述支座(4)内部，并安装于所述第五圆柱(105)之上，使得所述第一外花键(112)和内花键(706)啮合，并且摇臂头部(701)和前端滚子挡圈(6)互相构成对方在轴向移动上的限位；所述摇臂尾部(702)和过渡段(703)位于支座(4)外部，所述摇臂孔(404)能够限制所述过渡段(703)的摆动角度，从而限制摇臂(7)的摆动角度；

所述滚子内圈(8)用于将输出轴(1)上的径向作用力传递到后端滚针滚子(9)上，所述滚子内圈(8)包括圆筒状的内圈基座(801)，还包括与所述内圈基座(801)同轴设置的圆筒状的内圈凸台(802)，所述内圈基座(801)和内圈凸台(802)连接为一体且内径相同，两者的内径均略大于所述第五圆柱(105)的直径，所述内圈基座(801)的直径大于所述内圈凸台(802)的直径，所述内圈基座(801)的直径小于所述支座(4)的内径；所述内圈凸台(802)的轴向尺寸略大于所述后端滚针滚子(9)的轴向尺寸，用于保障高、低温工作环境下的可靠性；

所述滚子内圈(8)套装于所述第五圆柱(105)上，位于所述支座(4)内部，内圈基座(801)能够相对于所述第五圆柱(105)转动；滚子内圈(8)的内圈基座(801)与所述摇臂(7)紧密贴合；

所述后端滚针滚子(9)用于将滚子内圈(8)所受作用力传递到支座(4)上；后端滚针滚子(9)为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中；所述后端滚针滚子(9)安装于所述内圈凸台(802)和所述支座(4)之间的空间内，后端滚针滚子(9)的轴向于所述输出轴(1)的轴向平行；多个所述后端滚针滚子(9)充满了所述内圈凸台(802)和所述支座(4)之间的空间，并能够以内圈凸台(802)的外表面和支座(4)的内表面为滚道滚动；

所述后端滚子挡圈(10)用于限制后端滚针滚子(9)的轴向移动，所述后端滚子挡圈(10)为圆筒状，其内径略大于所述第五圆柱(105)的直径，后端滚子挡圈(10)外径小于所述支座(4)的内径，后端滚子挡圈(10)的外径大于所述内圈凸台(802)的外径；所述后端滚子挡圈(10)套装于所述第五圆柱(105)之上，位于所述支座(4)内部，紧贴所述内圈凸台(802)，所述后端滚子挡圈(10)紧贴内圈凸台(802)的端面，与内圈基座(801)和内圈凸台(802)因外径差异所形成的断面共同配合，构成对后端滚针滚子(9)轴向移动的限位；

所述后端面保持架(11)为推力圆柱滚子轴承的保持架组件，用于保持支承后端推力滚子(12)；

所述锁紧端盖(13)具有圆盘状的端盖基座(1301)，和设置于端盖基座(1301)中部的圆筒状的端盖凸台(1302)；所述端盖凸台(1302)的内径略大于所述第五圆柱(105)的直径，所述端盖凸台(1302)的外径略小于所述后端面保持架(11)的内径，所述端盖凸台(1302)的径向尺寸小于所述后端推力滚子(12)的直径；

在位于端盖凸台(1302)内部的端盖基座(1301)上，沿端盖基座(1301)的轴向设置有螺钉安装孔(1303)，螺钉安装孔(1303)为螺纹通孔，所述螺钉安装孔(1303)的设置位置与第五圆柱(105)的右端面(110)上螺钉孔(109)的设置位置相匹配；在端盖凸台(1302)上，沿端盖凸台(1302)的轴向设置有紧钉螺钉孔(1304)，所述紧钉螺钉孔(1304)为螺纹通孔；

所述后端推力滚子(12)安装于所述后端面保持架(11)中，所述后端面保持架(11)同轴地套装于锁紧端盖(13)的所述端盖凸台(1302)的外表面上，所述后端面保持架(11)的内表面与所述端盖凸台(1302)的外表面形成间隙配合，所述后端面保持架(11)能够绕自身轴向自由旋转；锁紧螺钉(14)穿过螺钉安装孔(1303)和螺钉孔(109)将锁紧端盖(13)固定于所述输出轴(1)的右端面(110)上，使得所述第五圆柱(105)末端伸入所述端盖凸台(1302)内部；所述端盖凸台(1302)与所述后端滚子挡圈(10)之间具有一定空间；支座(4)的所述圆形支座端面(403)和锁紧端盖(13)的所述端盖基座(1301)共同成为所述后端推力滚子(12)的滚道；紧钉螺钉(15)通过紧钉螺钉孔(1304)旋入，紧钉螺钉(15)的末端与后端滚子挡圈(10)相接触，通过紧钉螺钉(15)的旋入，实现对整个组合轴承轴向力的锁紧。

2.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：从左端面(106)起至右端面(110)止，所述输出轴(1)的内部沿所述输出轴的轴向设置有阶梯孔(111)，所述阶梯孔(111)用于和被驱动部件的同轴定位，并减轻所述有限摆动角组合轴承重量。

3.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：所述第一外花键(112)的设置位置离所述第三圆柱(103)和第四圆柱(104)因直径差异所形成断面一定距离。

4.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：在所述测量孔(405)的四周还设置有传感器安装孔(406)，用于角度传感器的安装。

5.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：在方形支座端面(402)的四周还设置有定位销孔(407)和支座安装孔(408)，所述定位销孔(407)用于支座安装时的定位，所述支座安装孔(408)用于所述支座(4)的安装固定；所述定位销孔(407)有两个，设置于方形支座端面(402)的对角位置处；所述支座安装孔(408)有四个，设置于方形支座端面(402)的四周。

6.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：所述前端面保持架(2)采用具备自润滑功能材料，可对滚动中的前端推力滚子(3)进行润滑。

7.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：在所示摇臂头部(701)的柱面上还设置有第二外花键(707)，所述第二外花键(707)齿和槽的的设置方向与所述输出轴(1)的轴向平行；所述第二外花键(707)在柱面上的位置与支座(4)上所述测量孔(405)的位置相匹配，用于同角度传感器向配合检测所述摇臂(7)转动的角度。

8.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：在所述内圈基座(801)的端面上均匀地布满有一圈第二减重孔(803)，用于减轻整个滚子内圈(8)的重量，所述第二减重孔(803)沿内圈基座(801)的轴向设置。

9.如权利要求1所述的有限摆动角组合轴承，其特征在于：所述前端滚针滚子(5)的两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中；所述后端推力滚子(12)为推力圆柱滚子，两端面和柱面之间通过圆面过渡，以减小受载时的应力集中。