CN110630635B - 用于飞行器起落架的金属内衬式耳轴承 - Google Patents

用于飞行器起落架的金属内衬式耳轴承 Download PDF

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Abstract

一种耳轴承包括具有第一外表面和第一内表面的内环。第一外表面具有球形轮廓。该耳轴承包括具有第二内表面和第二外表面的外环。第二内表面具有球形轮廓。内环至少部分设置在外环中。基于铜的合金制成的金属衬垫设置在内环的第一外表面和外环的第二内表面之间。该内环和/或外环由基于钛的合金制成。

Description

用于飞行器起落架的金属内衬式耳轴承
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器起落架的耳轴承、更具体地涉及一种具有被设置成在外环中旋转的内环和设置在内环与外环之间的金属衬垫、以及设置在内环中的衬套的耳轴承，该衬套中具有润滑储器。本发明还涉及一种耳轴承，该耳轴承具有被设置成在外环中旋转的内环以及设置在内环与外环之间的金属衬垫，该金属衬垫中具有润滑储器。
背景技术
将飞行器起落架设计成在飞行器位于地面上时支撑飞行器的负载。起落架附接至飞行器的结构构件上。然而，起落架在飞行过程中例如通过将起落架经由致动组件枢转到飞行器中而缩回到飞行器中。典型的致动组件包括通过一个或多个轴承而彼此枢转连接的多个连杆、飞行器的结构构件、以及一个或多个致动器。连杆包括具有枢轴销的枢轴枢转关节，该枢轴销通过轴承安装在枢轴枢转关节上，在起落架相对于飞行器延伸和缩回时，起落架围绕枢轴销旋转并由其支撑。枢轴销、枢轴枢转关节和其中的轴承在着陆操纵期间受力很大。这些轴承典型地包括安装在外环中的内环，这些环均具有彼此滑动地接合的球形轴承表面。这样的轴承的内环可以旋转地安装至致动组件中的或从飞行器结构延伸出来的轴上。然而，已知这样的轴承被磨损且为了小扭矩工作而需要定期维护。
现有技术轴承典型地包括耐腐蚀(CRES)不锈钢外环和铜合金内环。然而，此类现有技术轴承很重、并且由于在内环相对于外环错开期间发生的高摩擦而容易快速磨损。
因此，需要一种改进的用于飞行器起落架的轴承，该轴承重量轻，具有适宜的摩擦学性能，能以小扭矩工作。
发明内容
在此披露了一种耳轴承，其用于飞行器起落架的枢轴枢转关节中或其它用途。该耳轴承包括内环，该内环具有第一外表面和第一内表面。该第一外表面具有球形外形。该耳轴承包括外环，该外环具有第二内表面和第二外表面。该第二内表面具有球形外形。该内环至少部分设置在该外环中。该耳轴承具有金属(例如，基于铜的合金)衬垫，其设置在该内环的第一外表面与该外环的第二内表面之间。该内环和/或外环由基于钛的合金制成。
在一个实施例中，金属衬垫固定至(例如，粘结或粘附至)外环的第二内表面，且金属衬垫与内环的第一外表面滑动接合。在一个实施例中，当安装在耳轴承中时，金属衬垫具有0.5mm至2.0mm的厚度。在一个实施例中，当安装在耳轴承中时，金属衬垫具有约1mm的厚度。
在一个实施例中，该耳轴承包括衬套，该衬套具有第三外表面和第三内表面。该第三外表面具有与该内环的第一内表面的外形互补的外形。该第三外表面接合第一内表面。该第三内表面是基本上圆柱形的并且其中形成有一个或多个第一润滑剂储器。该润滑剂储器被配置成用于从中分配第一润滑剂。
在一个实施例中，第一润滑剂储器包括形成在衬套的第三内表面中的一个或多个凹槽(例如，螺旋形凹槽)。
在一个实施例中，刮环设置在该衬套的第三内表面中。该刮环被配置成用于将该第一润滑剂密封在该第三内表面与旋转安装在该衬套中的轴之间。
在一个实施例中，该内环是拼合环，该拼合环具有两个轴向拼缝从而产生彼此对接的第一内环段和第二内环段。
在一个实施例中，该内环的一部分涂覆有(例如经由物理气相沉积工艺)氮化钛材料或氮化铬材料。
在一个实施例中，该内环经由模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合中的至少一种而固定至该衬套上。
在一个实施例中，在该金属衬垫中具有一个或多个凹部，其用作第二润滑剂储器，以用于将第二润滑剂分配在该金属衬垫与该内环的第一外表面之间。
在一个实施例中，第二润滑剂(例如，硅润滑脂)设置在该内环的第一外表面与该金属衬垫之间。
在一个实施例中，一个或多个通路(例如孔)延伸穿过外环，用于向耳轴承补充第二润滑液。
在一个实施例中，金属衬垫通过至少一个朝内的肩部被保持(例如轴向)在外环中。
在此披露了一种在球形表面上安装金属衬垫的方法。该方法包括：提供具有0.5mm至2.0mm的厚度的金属材料的扁平片材。扁平片材条被布置成一轮廓，以适形于球面的一部分。在扁平片材中形成有间隙(例如，锥形间隙或狭槽)。该方法包括在球形表面的该部分上使扁平片材适形，并由此产生适形片材，消除了间隙并覆盖球形表面的所述部分。适形片材被固定到(例如通过粘结或粘附)球形表面的所述部分上。在适形片材的外露表面上建立起(例如通过机加工)球形外形。在一个实施例中，使用厚度约为1.2mm的金属材料扁平片材，在建立球形轮廓后金属材料的最终厚度是1.0mm。
在一个实施例中，用水射流、激光、磨损切割工具、机床、焰炬和/或放电机加工工艺切割扁平片材的轮廓和间隙。
附图说明
图1是本发明的耳轴承的截面视图；
图2是图1的耳轴承的端视图；
图3A是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图；
图3B是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图并且示出了轴延伸穿过其中；
图3C是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图，示出了润滑衬垫中的两个凹部；
图4是本发明的耳轴承的润滑衬垫的放大截面的示意图；
图5是图1的耳轴承的外环的一部分的透视图；
图6是本发明的耳轴承在没有衬套的情况下的截面视图；
图7是本发明的耳轴承的截面视图；
图7A是图7的耳轴承的一部分的放大截面视图
图8是图7的耳轴承的端视图；
图9A是图7的耳轴承的一部分的放大截面视图；
图9B是图7的耳轴承的一部分的放大截面视图并且示出了轴延伸穿过其中；
图9C是图7的耳轴承的一部分的放大截面视图，示出了金属衬垫中的两个凹部；
图10是图7的透视图，示出了外环外表面中的润滑剂槽；
图11是沿着图9A的线11-11耳轴承的外环内表面一部分的透视图；
图11A是图11中所示的耳轴承的外环内表面一部分的放大透视图；
图12是本发明的耳轴承在没有衬套的情况下的截面视图；
图13是扁平片材成形结构的金属衬垫的透视图；以及
图14是显示为球形轮廓构造的图13的金属衬垫的透视图。
具体实施方式
参见图1，耳轴承总体上用数字10表示。耳轴承10在飞行器起落架以及其他应用中具有实用性。耳轴承10包括内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K。内环12在其第一轴向端12X与第二轴向端12Y之间延伸。第一外表面12E具有球形外形。在一个实施例中，内环12由钛合金制造而成，比如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM 5级钛；AMS 4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的Al、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe、其余为Ti)。在一个实施例中，内环12的至少一部分(例如，内环12的第一外表面12E、第一内表面12K、第一轴向端12X、以及第二轴向端12Y中的任一个或全部)涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。内环12是两件式拼合构型，其中内环12具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B，这些段在拼缝13A和13B处彼此对接，如图2所示。使用具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B的两件式拼合构型允许内环12组装在外环14上。虽然内环12被示为并且被描述为具有两个内段12A和12B和两个拼缝13A和13B，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以具有多于两个段和拼缝。
如图1所示，耳轴承10包括外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E。外环14在其第一端14X与第二端14Y之间延伸。第二内表面14K具有球形外形。内环12的一部分设置在外环14中。外环14在外环14的第一端14X处包括安装凸缘14F，该安装凸缘从外环14的外表面14E径向地向外延伸。安装凸缘14F具有穿其而过延伸以接纳紧固件(未示出)的四个孔14H。在一个实施例中，外环14由钛合金制造而成，例如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM5级钛；AMS 4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的AL、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe)。在一个实施例中，外环14的至少一部分涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。
如图1和图3A所示，耳轴承10具有润滑衬垫70(例如，自润滑式衬垫)，该润滑衬垫设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。润滑衬垫70具有固定至外环14的第二内表面14K上的表面70F。润滑衬垫70具有与内环12的第一外表面12E处于滑动接合的表面70E。虽然润滑衬垫70的表面70F被描述为固定至外环14的第二内表面14K上，并且表面70E与内环12的第一外表面12E处于滑动接合，但是本发明在这方面不受限制，因为润滑衬垫70的表面70E可以固定至内环12的外表面12E上，并且衬垫70的表面70F与外环14的内表面14K处于滑动接合。
润滑衬垫70是由具有低润滑特征或品质的材料制造而成。润滑衬垫70(例如，自润滑式衬垫)可机加工以实现最终的配合尺寸用于安装目的。在一个实施例中，润滑衬垫70由
Figure BDA0001710261630000051
和/或
Figure BDA0001710261630000052
品牌衬垫材料制造而成。
Figure BDA0001710261630000053
是
Figure BDA0001710261630000054
(Roller Bearing Company)的商标。
Figure BDA0001710261630000055
品牌衬垫由聚合物树脂体系、结合聚四氟乙烯(PTFE)、以及其他润滑材料的混合物制成。
Figure BDA0001710261630000056
品牌衬垫是模制的、可机加工的、且自润滑的，以实现低摩擦且低磨损率。
在一个实施例中，如图4所示，润滑衬垫70是编织织物80。编织织物80包括彼此交织的多个纤维80A、80B、80C、和80D和与其交织的聚四氟乙烯(PTFE)84。纤维80A、80B、80C、和80D包括例如聚酯材料、不锈钢材料、PTFE和/或玻璃材料。纤维80A、80B、80C、和80D与PTFE交织，以增强润滑衬垫70与外环14的第二内表面14K或内环12的第一外表面12E的黏结性。在一个实施例中，PTFE纤维散布在将纤维80A、80B、80C、和80D粘附在一起的树脂中。在一个实例中，润滑衬垫70是可从美国康涅狄格州牛津市的
Figure BDA0001710261630000057
商购的
Figure BDA0001710261630000058
TF编织PTFE织物衬垫。润滑衬垫70具有足以承受高负载而不被显著磨损的特性和特征。在一个实施例中，衬垫70是不可机加工的，例如具有编织织物80的衬垫70。在一个实施例中，衬垫70是可机加工的，例如可模制衬垫。
应理解的是，上文提供的具体实例仅出于说明目的而不旨在将本发明局限于任何特定品牌或类型的润滑衬垫。
参见图1和图3A，耳轴承10包括衬套20，该衬套具有从衬套20的第一轴向端20X延伸至第二轴向端20Y的第三外表面20E和第三内表面20K。第三外表面20E具有与内环12的第二内表面12K互补的外形。第三外表面20E与第一内表面12K相接合。在一个实施例中，衬套20由基于铜的合金制成，例如根据NF L14-701/ASTM B411的CuNi3Si。第三内表面20K是基本上圆柱形的并且其中形成有第一润滑剂储器20R。在一个实施例中，第一润滑剂储器20R由在衬套20的第三内表面20K中形成的螺旋形凹槽20G形成。虽然第一润滑剂储器20R被示为并且被描述为螺旋形凹槽20G，但是本发明在这方面不受限制，因为可以采用具有任何构型的一个或多个凹槽。虽然耳轴承10在图1中示出并且被描述并且具有衬套20，但是本发明在这方面不受限制，因为设想了其他构型，包括没有衬套20的构型，如针对本文进一步描述的图6的耳轴承110所示。
在一个实施例中，内环12和外环14由钛合金制造而成，并且衬套20由基于铜的合金制造而成。
如在图3A中最佳所示，耳轴承10靠近第二轴向端20Y包括布置在衬套20的第三内表面20K中的刮环40。刮环40被配置成用于将润滑剂30(例如，基于锂的润滑脂，如
Figure BDA0001710261630000061
33)密封在第三内表面20K与轴(在图3B中被示为元件编号96)之间，该轴旋转地安装在衬套20中。在一个实施例中，刮环40由氟硅酮材料制造而成。衬套20被配置成具有在组装过程中应用的、并且在组装之后和在使用耳轴承10的过程中在需要时补充(例如，被供应在第一轴向端20X与第二轴向端之间)的润滑剂30。过量的润滑剂30可以在第一轴向端20X处从衬套20排出，如箭头Q1所指示的。
如图3A所示，内环12通过铆固25而固定至衬套20上。虽然内环12被描述为通过铆固25而固定至衬套20上，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以通过模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合而固定至衬套20上。如在图3中最佳所示，衬套20包括位于第一轴向端20X附近的肩部20W。肩部20W从第三外表面20E径向地向外延伸。内环12的第一轴向端12X对接肩部20W。
如图3A和图5所示，外环14包括在第二内表面14K中形成的周向凹槽14G。润滑衬垫70固定至凹槽14G中，由此在润滑衬垫70中形成凹部90G(例如，凹槽)。凹部90G被配置为第二润滑剂储器90R，以用于将第二润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在润滑衬垫70与内环12的第一外表面12E之间。润滑剂50设置在内环12的第一外表面12E与润滑衬垫70之间。发明人惊喜地发现，可以在润滑衬垫70中有利地形成凹部90G和第二储器90R，并且虽然早已认识到润滑衬垫不需要另外的润滑剂并且润滑衬垫中的凹部90G令人惊喜地具有起到第二润滑剂50的第二储器90R以及碎屑的捕集器的作用的实用性。第一润滑剂30和第二润滑剂50分别可以具有相同或不同的配方。发明人惊喜地发现，润滑剂50可以仅在组装过程中设置在第二润滑剂储器90R中一次，而在耳轴承10的使用寿命内不需要润滑脂补充系统(例如，润滑孔)。在一个实施例中，润滑衬垫70具有一个或多个凹部90G以形成一个或多个第二储器90R。例如，在图3C中，显示本发明的实施例具有两个凹部90G和两个第二储器90R。发明人发现，本文披露的耳轴承10与现有技术轴承相比在长使用寿命内提供无需维护的工作，不需要补充润滑剂50(例如，硅润滑脂)并且被配置成与现有技术轴承相比能以更小的摩擦和减小的扭矩调整适应内环12相对于外环14的错开，并且因此延长了安装了该耳轴承的机架结构的疲劳寿命。耳轴承10还具有比现有技术轴承更轻的重量、并且因此更适合用于重量减轻是重要的设计考虑因素的飞行器起落架中。
如图1和图3A所示，耳轴承10包括密封件95(例如，O形环)，该密封件位于两个凹槽12Q中的每一个中，各个凹槽位于外环14的第一端14X和第二端14Y附近。密封件95各自与外环14中的相应凹槽12Q的表面和/或内环12的第一外表面12E处于滑动且密封接合。在一个实施例中，密封件95由氟硅酮材料制造而成。如图3A所示，耳轴承10被配置为无需维护，因为在外环14中、内环12中、或在内环12与外环14之间没有设置用于从耳轴承10外部将第二润滑剂50补充到第二润滑剂储器90R、凹部90G、或衬垫70与内环12之间的其他地方中的路径、端口、润滑供应开口或导管、配件、导管或通路。替代地，衬垫70、外环14、内环14、以及密封件95是从外部补充第二润滑剂50和/或将第二润滑剂50从耳轴承10排出的屏障98。第二储器90R被配置为内部分配系统，该内部分配系统容纳足够量的第二润滑剂50以供在制造和组装耳轴承10之后在耳轴承10的整个使用寿命内分配至衬垫70。
如图4中所示，第二润滑剂50通过内环12相对于外环14的移动、旋转、振动、温度差、加热、冷却、和/或错开经由第二储器90R进行分布(例如，遍布在衬垫70的表面70E上以及内环12的第一外表面12E上，例如由箭头L10所指示的)。因此，第二润滑剂50设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间，而不是灌输、浸入、包含在、或添加至衬垫70或内环12或外环14中。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.005英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.007英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.008英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间。
如图6所示，耳轴承10’包括：内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K；以及外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E，但是衬套20是可选的或被去除。内环12的一部分设置在外环14中。润滑衬垫70设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。外环14包括在第二内表面14K中形成的凹槽14G，并且衬垫70固定在凹槽14G和第二内表面14K中，由此在润滑衬垫70中形成凹部90G。凹部90G被配置为第二润滑剂储器90R，以用于将第二润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在润滑衬垫70与内环12的第一外表面12E之间。
参见图7，耳轴承总体上用数字110表示。耳轴承110在飞行器起落架以及其他应用中具有实用性。例如，耳轴承110在飞行器起落架的枢轴枢转关节中具有实用性，枢轴枢转关节包括枢轴销，其中，在起落架相对于飞行器延伸和缩回时，起落架围绕枢轴销旋转并由其支撑。枢轴销、枢轴枢转关节和其中的耳轴承110在着陆操纵期间受力很大。
如图7所示，耳轴承110包括内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K。内环12在其第一轴向端12X与第二轴向端12Y之间延伸。第一外表面12E具有球形外形。在一个实施例中，内环12由钛合金制造而成，比如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM 5级钛；AMS4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的Al、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe、其余为Ti)。在一个实施例中，内环12的至少一部分(例如，内环12的第一外表面12E、第一内表面12K、第一轴向端12X、以及第二轴向端12Y中的任一个或全部)涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。在一个实施例中，内环12的至少一部分(例如，内环12的第一外表面12E、第一内表面12K、第一轴向端12X、以及第二轴向端12Y中的任一个或全部)涂覆有氮化铬材料。例如，氮化铬材料经由物理气相沉积工艺来施加。发明人惊奇地发现，对于内环12和外环14的表面施加润滑剂，通过使表面浸润润滑剂，会导致耳轴承110性能和寿命的显著提升。在所示的实施例中，粉末或粉尘被沉积在材料表面上，而不是将润滑剂融入多孔表面上以形成基底或将材料浸入真空。
如图8所示，耳轴承110的内环12是两件式拼合构型，其中内环12具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B，这些段在拼缝13A和13B处彼此对接，如图8所示。使用具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B的两件式拼合构型允许内环12组装在外环14上。虽然内环12被示为并且被描述为具有两个内段12A和12B和两个拼缝13A和13B，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以具有多于两个段和拼缝。
如图7所示，耳轴承110包括外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E。外环14在其第一端14X与第二端14Y之间延伸。第二内表面14K具有球形外形。内环12的一部分设置在外环14中。外环14在外环14的第一端14X处包括安装凸缘14F，该安装凸缘从外环14的外表面14E径向地向外延伸。安装凸缘14F具有穿其而过延伸以接纳紧固件(未示出)的四个孔14H。在一个实施例中，外环14由钛合金制造而成，例如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM5级钛；AMS 4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的Al、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe，其余为Ti)。在一个实施例中，外环14的至少一部分涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。在一个实施例中，外环14的至少一部分涂覆有氮化铬材料。例如，氮化铬材料经由物理气相沉积工艺来施加。
如图7和图9A所示，耳轴承110具有金属衬垫170(例如，由比如
Figure BDA0001710261630000101
3(C72900；CuNi15Sn8；15重量百分数的Ni，8重量百分数的Sn，余下为Cu)等基于铜的合金制成的衬垫，该金属衬垫设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。金属衬垫170具有固定至(例如，粘结或粘附至)外环14的第二内表面14K上的表面70F。金属衬垫170具有与内环12的第一外表面12E处于滑动接合的表面70E。虽然金属衬垫170的表面70F被描述为固定至外环14的第二内表面14K上，并且表面70E与内环12的第一外表面12E处于滑动接合，但是本发明在这方面不受限制，因为金属衬垫170的表面70E可以固定至内环12的外表面12E上，并且衬垫170的表面70F与外环14的内表面14K处于滑动接合。在一个实施例中，如图9A和图11所示，金属衬垫170具有约0.5mm至2.0mm的厚度T8。在一个实施例中，如图9A和图11所示，金属衬垫170具有约1mm的厚度T8。
参见图7和图9A，在一个实施例中，耳轴承110包括衬套20，该衬套具有从衬套20的第一轴向端20X延伸至第二轴向端20Y的第三外表面20E和第三内表面20K。第三外表面20E具有与内环12的第二内表面12K的外形互补的外形。第三外表面20E与第一内表面12K相接合。在一个实施例中，衬套20由基于铜的合金制造而成，例如根据NF L14-701/ASTM B411的CuNi3Si。第三内表面20K是基本上圆柱形的并且其中形成有第一润滑剂储器20R。在一个实施例中，第一润滑剂储器20R由在衬套20的第三内表面20K中形成的螺旋形凹槽20G形成。虽然第一润滑剂储器20R被示为并且被描述为螺旋形凹槽20G，但是本发明在这方面不受限制，因为可以采用具有任何构型的一个或多个凹槽。虽然耳轴承110在图7中示出并且被描述为具有衬套20，但是本发明在这方面不受限制，因为设想了其他构型，包括没有衬套20的构型，如针对本文进一步描述的图12的耳轴承110'所示。
在一个实施例中，耳轴承110具有内环12和外环14，该内环和外环由钛合金制造而成，并且衬套20由基于铜的合金制造而成。
如在图9A中最佳所示，耳轴承110靠近第二轴向端20Y包括设置在衬套20的第三内表面20K中的刮环40。刮环40被配置成用于将润滑剂30(例如，基于锂的润滑脂，例如
Figure BDA0001710261630000102
33)密封在第三内表面20K与轴(在图9B中被示为元件编号96)之间，该轴旋转地安装在衬套20中。在一个实施例中，刮环40由氟硅酮材料制造而成。衬套20被配置成具有在组装过程中应用的、并且在组装之后和在使用耳轴承110的过程中在需要时补充(例如，被供应在第一轴向端20X与第二轴向端20Y之间)的润滑剂30。过量的润滑剂30可以在第一轴向端20X处从衬套20排出，如箭头Q1所指示的。
如图9A所示，耳轴承110的内环12通过铆固25而固定至衬套20上。虽然内环12被描述为通过铆固25而固定至衬套20上，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以通过模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合而固定至衬套20上。如在图9A中最佳所示，衬套20包括位于第一轴向端20X附近的肩部20W。肩部20W从第三外表面20E径向地向外延伸。内环12的第一轴向端12X对接肩部20W。
如图9A和图11所示，凹部90G未穿透外环14或金属衬垫170。凹部90G被配置为第二润滑剂储器90R，以用于将第二润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在金属衬垫170与内环12的第一外表面12E之间。如图7、图7A、图9A、图9B、图9C、图10、图11、图11A和图12所示，外环14具有围绕外环14的第二外表面14E周向地延伸的润滑凹槽177G。一个或多个润滑供应孔177H(例如，四个等间距的通路)轴向延伸穿过凹槽177G并通向第二储器90R以向其供应润滑剂50。参考图7A，第二润滑剂50以箭头F9的方向流入第二储器90R。润滑剂50在第一外表面12E和金属衬垫170之间运动，最终以箭头F10的方向流出组件。在所示的实施例中，两个外环肩部14Q将金属衬垫170轴向保持在外环14和内环12之间。
如9A-9C所示，润滑剂50设置在内环12的第一外表面12E与金属衬垫170之间。第一润滑剂30和第二润滑剂50分别可以具有相同或不同的配方。发明人惊喜地发现第二润滑剂50可以设置在第二润滑剂储器90R中并且可以在使用过程中或在初始组装之后根据需要加以补充。在一个实施例中，金属衬垫170具有一个或多个凹部90G以形成一个或多个第二储器90R。例如，在图9C中，显示本发明的实施例具有两个凹部90G和两个第二储器90R。耳轴承110被配置为与现有技术轴承相比，内环12相对于外环14以较小的摩擦和减小的扭矩错开，并且因此延长耳轴承110所安装在的机架结构的疲劳寿命。耳轴承110还具有比现有技术轴承更轻的重量、并且因此更适合用于重量减轻是重要的设计考虑因素的飞行器起落架中。
如图7和图9A所示，耳轴承110包括密封件95(例如，O形环)，该密封件坐在两个凹槽12Q中的每一个中，各个凹槽位于外环14的第一端14X和第二端14Y附近。密封件95各自与外环14中的相应凹槽12Q的表面和/或内环12的第一外表面12E处于滑动且密封接合。在一个实施例中，密封件95由氟硅酮材料制造而成。
如图11中所示，第二润滑剂50通过内环12相对于外环14的移动、旋转、振动、温度差、加热、冷却、和/或错开经由第二储器90R进行分布(例如，遍布在金属衬垫170的表面70E上以及内环12的第一外表面12E上，例如由箭头L10所指示的)。因此，第二润滑剂50设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间，而不是灌输、浸入、包含在、或添加至衬垫70或内环12或外环14中。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.005英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环12的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.007英寸的厚度设置在金属衬垫170的表面70E以及金属衬垫170的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.008英寸的厚度设置在金属衬垫170的表面70E以及金属衬垫170的第一外表面12E上或在其之间。
如图12所示，耳轴承110'包括：内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K；以及外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E，但是衬套20是可选的或被去除。内环12的一部分设置在外环14中。金属衬垫170设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。金属衬垫170的凹部90G未穿透第二内表面14K。这在图11A中详细示出。凹部90G被配置为润滑剂储器90R，以用于将润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在金属衬垫170与内环12的第一外表面12E之间。
本发明包括一种用于将金属衬垫170安装在球面上、比如外环14的第二内表面14K上的方法。该方法包括提供金属材料的扁平片材170R(参见图13)，该片材具有0.5mm至2.0mm的厚度。如图14所示，该方法包括以适形于球面14K的一部分的轮廓布置一条扁平片材170R。在扁平片材170G中形成有多个间隙170G(例如，锥形间隙)。多个间隙170G以偏移的方式被示出，但本发明不限于此，因为多个间隙170G可以彼此对齐，相互之间成角度，或者以任何其它取向设置，帮助扁平片材170R适形于球面14K。扁平片材170R弯曲成适形球面14K的多个部分，并且多张附加扁平片材170R被适形并以拼图状方式组装在一起以覆盖球面14K的预定部分，并由此产生适形片材170Q，其中消除了间隙170G，例如闭合间隙170G’)。适形片材170Q的外表面170B例如通过粘结或粘附而固定到球面14K的那部分上。适形片材170Q的内表面170X被机加工为在适形片材170的外露表面上建立起球形外形，并由此形成金属衬垫170。在一个实施例中，使用厚度约为1.2mm的金属材料扁平片材，在建立球形轮廓后金属材料的最终厚度是1.0mm。在一个实施例中，用水射流、激光、磨损切割工具、机床或焰炬和/或放电机加工工艺将轮廓和间隙切割成扁平片材170R。
虽然已经参考本发明的具体实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应理解的是，在阅读和理解上述披露内容后，所披露实施例的许多变化和更改将落入本发明和所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于飞行器起落架的耳轴承(110)，包括：
内环(12)，该内环具有第一外表面(12E)和第一内表面(12K)，该第一外表面(12E)具有球形外形；
外环(14)，该外环具有第二内表面(14K)和第二外表面(14E)，该第二内表面(14K)具有球形外形；
该内环(12)至少部分地设置在该外环(14)中；
包括基于铜的合金的金属衬垫(170)，该金属衬垫(170)设置在该内环(12)的该第一外表面(12E)与该外环(14)的该第二内表面(14K)之间；
包括基于钛的合金的所述内环(12)和所述外环(14)中的至少之一；以及
在该金属衬垫(170)中的至少一个凹部(90R)，该至少一个凹部(90R)被配置为第二润滑剂储器，以用于将第二润滑剂(50)分配在该金属衬垫(170)与该内环(12)的该第一外表面(12E)之间。
2.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，还包括：
衬套(20)，该衬套具有第三外表面(20E)和第三内表面(20K)，该第三外表面(20E)具有与该内环(12)的该第一内表面(12K)的外形互补的外形，该第三外表面(20E)与该第一内表面(12K)相接合，该第三内表面(20K)是基本上圆柱形的并且其中形成有至少一个第一润滑剂储器(20R)，该至少一个第一润滑剂储器(20R)被配置成用于从中分配第一润滑剂(30)。
3.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该金属衬垫(170)固定至该外环(14)的该第二内表面(14K)上，并且该金属衬垫(170)与该内环(12)的该第一外表面(12E)处于滑动接合。
4.如权利要求2所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该至少一个第一润滑剂储器(20R)包括在该衬套(20)的该第三内表面(20K)中形成的至少一个凹槽(20G)。
5.如权利要求2所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，进一步包括设置在该衬套(20)的该第三内表面(20K)中的刮环(40)，该刮环(40)被配置成用于将该第一润滑剂(30)密封在该第三内表面(20K)与旋转地安装在该衬套(20)中的轴(96)之间。
6.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该内环(12)是拼合环，该拼合环具有至少两个轴向拼缝(13A，13B)，产生彼此对接的至少第一内环段(12A)和第二内环段(12B)。
7.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该内环(12)的至少一部分涂覆有氮化钛材料或氮化铬材料，其优选经由物理气相沉积工艺来施加。
8.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，还包括至少一个通路(90H)，其延伸穿过外环(14)，用于向耳轴承(110)补充第二润滑剂(50)。
9.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中当金属衬垫(170)安装在耳轴承(110)中时，其具有0.5mm至2mm的厚度。
10.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中金属衬垫(170)通过至少一个朝内的肩部(14Q)被保持在外环(14)中。
11.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，所述内环(12)和所述外环(14)是钛。
12.如权利要求1所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该金属衬垫(170)固定至该内环(12)的第一外表面(12E)，且该金属衬垫(170)与该外环(14)的第二内表面(14K)滑动接合。
13.如权利要求4所述的用于飞行器起落架的耳轴承(110)，其中，该凹槽(20G)为螺旋形凹槽构造。
14.一种在耳轴承(110)的球面上安装金属衬垫的方法，该方法包括：
提供耳轴承，该耳轴承包括：
内环(12)，该内环具有第一外表面(12E)和第一内表面(12K)，该第一外表面(12E)具有球形外形；
外环(14)，该外环具有第二内表面(14K)和第二外表面(14E)，该第二内表面(14K)具有球形外形；
该内环(12)至少部分地设置在该外环(14)中；
包括基于铜的合金的金属衬垫(170)，该金属衬垫(170)设置在该内环(12)的该第一外表面(12E)与该外环(14)的该第二内表面(14K)之间；以及
包括基于钛的合金的所述内环(12)和所述外环(14)中的至少之一；
提供具有0.8mm至1.2mm的厚度的金属材料的扁平片材；
将一条扁平片材条布置成一轮廓，以适形于所述球面的一部分；
在扁平片材中形成间隙；
在该球面的所述部分上使扁平片材适形，由此产生适形片材，消除所述间隙并覆盖该球面的所述部分；
将适形片材固定到该球面的所述部分上；以及
在适形片材的外露表面上建立起球形外形。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
利用水射流、激光、磨损切割工具、机床、焰炬和放电机加工工艺中的至少一种来切割所述轮廓和间隙。
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