CN110979641B - 一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，包括：摇臂转轴、第一交叉滚子组件、第二交叉滚子组件、第一密封圈、第二密封圈、安装座、轴承端盖和轴向锁紧部件。应用本发明的技术方案，具有如下有益效果：(1)通过采用两个交叉滚子组件作为舵轴支撑机构的支撑形式，能够同时承受较大的轴向和径向负载，减小了交叉滚子组件轴向和径向占用空间，从而降低了体积和重量；(2)通过采用两侧的密封圈结构，可使该舵面支撑机构能够适应恶劣环境，在沙尘淋雨等气候条件下能够保证可靠工作；(3)通过采用轴向锁紧部件能够实现预紧阻尼调节；(4)内部间隙较小、旋转精度高，同时具有高刚性；(5)安装简单和便于拆卸。

Description

一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构

技术领域

本发明涉及传动机构技术领域，尤其涉及一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构。

背景技术

舵轴支撑机构是伺服机构与舵面之间的“桥梁”，将伺服机构的推力传递给舵面，带动飞行器舵面转动，并承载舵面传递进来的扭矩与弯矩。随着飞行器各项性能指标的日趋提升，飞行速度越来越快，舵面的面积也越来越大，伺服机构的功率越来越高，这也对舵轴支撑机构提出了更高的要求。不仅要求舵轴支撑机构体积紧凑、重量轻，而且要求承受非常大的扭矩、弯矩和转动惯量。

目前传统的舵轴支撑结构通常采用两个既能承受轴向力又能承受径向力的常用轴承(角接触轴承、圆锥滚子轴承)，该传统轴承能够满足伺服机构负载能力的要求，但不能减小伺服机构的体积和重量。反而随着负载要求的增大，体积和重量也增大。传统的舵轴支撑机构已不能满足适合新型飞行器的设计要求。

发明内容

本发明提出了一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，以解决传统的舵轴支撑机构无法满足新型飞行器设计要求的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，包括：摇臂转轴、第一交叉滚子组件、第二交叉滚子组件、第一密封圈、第二密封圈、安装座、轴承端盖和轴向锁紧部件；

所述安装座的左侧端面设有第一环形槽和第一沉孔，右侧端面设有第二环形槽和与所述第一沉孔相对应的第二沉孔，所述第一密封圈设置于所述第一环形槽内，用于密封所述安装座和所述摇臂转轴，所述第二密封圈设置于所述第二环形槽内，用于密封所述安装座和所述轴承端盖，所述第一交叉滚子组件设置于所述第一沉孔内，所述第二交叉滚子组件设置于所述第二沉孔内；

所述轴承端盖的中间设有第一通孔，且环绕所述第一通孔设有多个用于轴向锁紧部件穿过的第二通孔；

所述摇臂转轴为三级凸台结构，中间设有与舵轴相适配的第一盲孔；所述摇臂转轴的第一凸台和第二凸台穿过所述第一沉孔的通孔和第二沉孔的通孔且所述第一凸台插入所述第一通孔与所述轴承端盖连接；所述摇臂转轴的第二凸台的端面设有多个用于轴向锁紧部件穿入的第二盲孔；其中，第一凸台的直径小于第二凸台的直径，第二凸台的直径小于第三凸台的直径；所述第一凸台的直径与所述第一通孔的直径相适配；所述第二凸台的直径与所述第一沉孔的通孔和第二沉孔的通孔的直径相适配；

所述轴向锁紧部件穿过所述第二通孔进入所述第二盲孔以夹紧所述第一交叉滚子组件和所述第二交叉滚子组件；

所述第一交叉滚子组件与所述摇臂转轴和所述安装座相配合，所述第二交叉滚子组件与所述安装座和所述轴承端盖相配合，用于将所述摇臂转轴的弯矩传递给所述安装座。

优选的，所述第一交叉滚子组件和所述第二交叉滚子组件均包括多个圆柱滚子，多个圆柱滚子呈90度相互垂直交叉排列。

优选的，所述圆柱滚子的长度大于圆柱滚子的直径，每个圆柱滚子的尺寸相同。

优选的，所述摇臂转轴的第一盲孔内设有防止舵轴轴向脱出的槽。

优选的，所述槽为V型槽或弧形槽。

优选的，所述摇臂转轴的第一盲孔的底部设有与舵轴键槽相适配的用于传递扭矩的扭矩传递键。

优选的，所述扭矩传递键为矩形键。

优选的，所述摇臂转轴的第三凸台上设有与伺服机构的输出端销轴相适配的安装孔。

优选的，所述安装孔内设有铜衬套。

优选的，所述轴向锁紧部件采用螺钉，所述螺钉穿过所述第二通孔后与所述第二盲孔螺纹连接。

应用本发明的技术方案，具有如下有益效果：

(1)通过采用两个交叉滚子组件作为舵轴支撑机构的支撑形式，能够同时承受较大的轴向和径向负载，且第一交叉滚子组件直接与摇臂转轴和安装座相配合，第二交叉滚子组件直接与安装座和轴承端盖相配合，不再采用内圈和外圈，减小了交叉滚子组件轴向和径向占用空间，从而降低了体积和重量；

(2)通过采用两侧的密封圈结构，可使该舵面支撑机构能够适应恶劣环境，在沙尘淋雨等气候条件下能够保证可靠工作；

(3)通过采用轴向锁紧部件能够实现预紧阻尼调节，方便调节整个伺服机构的控制特性；

(4)内部间隙较小、旋转精度高，同时具有高刚性；

(5)安装简单和便于拆卸。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种舵轴支撑机构的分解结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种舵轴支撑机构的剖面示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种舵轴支撑机构的正面结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种舵轴支撑机构的背面结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种交叉滚子组件的结构示意图。

图6示出了本发明实施例提供的一种安装座的结构示意图。

图7a示出了本发明实施例提供的一种摇臂转轴的剖面结构示意图。

图7b示出了本发明实施例提供的一种摇臂转轴的正面结构示意图。

附图标记说明

1、摇臂转轴；2、铜衬套；3、第一交叉滚子组件；4、第一密封圈；

5、安装座；6、第二密封圈；7、第二交叉滚子组件；8、轴承端盖；

9、轴向锁紧部件；10、圆柱滚子；11、第一环形槽；12、第一沉孔；

13、第一沉孔的端面；14、第一沉孔的侧壁；15、第二环形槽；

16、第二沉孔；17、第二沉孔的端面；18、第二沉孔的侧壁；

19、安装孔；20、第一盲孔；21、第二盲孔；22、防止舵轴轴向脱出的槽；

23、第二凸台外圆；24、第三凸台的右侧端面；25、扭矩传递键。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1-4所示，示出了本发明实施例提供的一种舵轴支撑机构的结构示意图。参照图1-4，本发明的实施例提供了一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，包括：摇臂转轴1、第一交叉滚子组件3、第二交叉滚子组件7、第一密封圈4、第二密封圈6、安装座5、轴承端盖8和轴向锁紧部件9；

所述安装座5的左侧端面设有第一环形槽11和第一沉孔12，右侧端面设有第二环形槽15和与所述第一沉孔12相对应的第二沉孔16，所述第一密封圈4设置于所述第一环形槽11内，用于密封所述安装座5和所述摇臂转轴1，所述第二密封圈6设置于所述第二环形槽15内，用于密封所述安装座5和所述轴承端盖8，所述第一交叉滚子组件3设置于所述第一沉孔12内，所述第二交叉滚子组件7设置于所述第二沉孔16内；

所述轴承端盖8的中间设有第一通孔，且环绕所述第一通孔设有多个用于轴向锁紧部件9穿过的第二通孔；

所述摇臂转轴1为三级凸台结构，中间设有与舵轴相适配的第一盲孔20；所述摇臂转轴1的第一凸台和第二凸台穿过所述第一沉孔12的通孔和第二沉孔16的通孔且所述第一凸台插入所述第一通孔与所述轴承端盖8连接；所述摇臂转轴1的第二凸台的端面设有多个用于轴向锁紧部件9穿入的第二盲孔21；其中，第一凸台的直径小于第二凸台的直径，第二凸台的直径小于第三凸台的直径；所述第一凸台的直径与所述第一通孔的直径相适配；所述第二凸台的直径与所述第一沉孔12的通孔和第二沉孔16的通孔的直径相适配；

所述轴向锁紧部件9穿过所述第二通孔进入所述第二盲孔21以夹紧所述第一交叉滚子组件3和所述第二交叉滚子组件7；

所述第一交叉滚子组件3与所述摇臂转轴1和所述安装座5相配合，所述第二交叉滚子组件7与所述安装座5和所述轴承端盖8相配合，用于将所述摇臂转轴1的弯矩传递给所述安装座5。

本发明的舵轴支撑机构能够同时承受较大的轴向和径向负载，体积和重量也较小，还能够实现预紧阻尼调节，方便调节整个伺服机构的控制特性，而且内部间隙较小、旋转精度高，同时具有高刚性；本发明的舵轴支撑机构适用于恶劣环境，在沙尘淋雨等气候条件下能够保证可靠工作，还具有安简单和便于拆卸的优点。

图5示出了交叉滚子组件的结构示意图。参照图5，本发明实施例的舵轴支撑机构采用两个交叉滚子组件支撑，第一交叉滚子组件3和第二交叉滚子组件7均包括多个圆柱滚子10，多个圆柱滚子10呈90度相互垂直交叉排列。所述圆柱滚子10的长度大于圆柱滚子10的直径，每个圆柱滚子10的尺寸相同。其中，在第一交叉滚子组件3和第二交叉滚子组件7上可以涂抹7017-1型高温润滑脂，由此可实现舵轴支撑机构在高温工况下的可靠工作。

第一交叉滚子组件3中圆柱滚子10轴线与摇臂转轴1轴线平行的圆柱滚子10在摇臂转轴1的第二凸台外圆23和第一沉孔的侧壁14上滚动；第一交叉滚子组件3中圆柱滚子10轴线与摇臂转轴1轴线垂直的圆柱滚子10在摇臂转轴1的第三凸台的右侧端面24和第一沉孔的端面13上滚动。第二交叉滚子组件7中圆柱滚子10轴线与摇臂转轴1轴线平行的圆柱滚子10在摇臂转轴1的第二凸台外圆23和第二沉孔的侧壁18上滚动；第二交叉滚子组件7中圆柱滚子10轴线与摇臂转轴1轴线垂直的圆柱滚子10在轴承端盖8的左侧端面和第二沉孔的端面17上滚动。以上这种支撑形式能同时承受来自各方向载荷，例如轴向、径向和倾斜方向等。

图6示出了安装座5的结构示意图。参照图6，本发明实施例中的安装座5左侧端面的第一环形槽11用于放置第一密封圈4，以实现摇臂转轴1和安装座5之间的密封，从而防止外部沙尘和水汽进入内部；安装座5右侧端面的第二环形槽15用于放置第二密封圈6，以实现轴承端盖8和安装座5之间的密封，从而防止外部沙尘和水汽进入内部。安装座5上还设有定位销孔和螺钉孔，用于实现定位并通过螺钉将安装座5固定连接在飞行器舱壁上。安装座5上的第一沉孔12的通孔和第二沉孔16的通孔相连通，且第一沉孔12的通孔和第二沉孔16的通孔的轴线重合，其直径也相同。

图7a和7b示出了摇臂转轴1的结构示意图。参照图7a和7b，本发明实施例中的摇臂转轴1的第一盲孔20用于安装舵轴，第一盲孔20与舵轴的外表面小间隙配合，实现舵轴弯矩的传递。第一盲孔20内设有防止舵轴轴向脱出的槽22，以实现舵轴防止轴向脱出的功能，其中槽可设置为V型槽或弧形槽。摇臂转轴1的第一盲孔20的底部设有与舵轴键槽相适配的用于传递扭矩的扭矩传递键25，其中矩传递键为矩形键。摇臂转轴1的第三凸台上设有与伺服机构的输出端销轴相适配的安装孔19，安装孔19内设有过盈压入的铜衬套2，该铜衬套2与伺服机构的输出端销轴小间隙配合，以实现将伺服机构推力的直线速度转变成摇臂转轴1的扭矩和转速。

本发明实施例中的轴向锁紧部件9采用螺钉，螺钉穿过第二通孔后与第二盲孔21螺纹连接，以夹紧第一交叉滚子组件3和第二交叉滚子组件7，实现预紧阻尼调节。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，包括：摇臂转轴(1)、第一交叉滚子组件(3)、第二交叉滚子组件(7)、第一密封圈(4)、第二密封圈(6)、安装座(5)、轴承端盖(8)和轴向锁紧部件(9)；

所述安装座(5)的左侧端面设有第一环形槽(11)和第一沉孔(12)，右侧端面设有第二环形槽(15)和与所述第一沉孔(12)相对应的第二沉孔(16)，所述第一密封圈(4)设置于所述第一环形槽(11)内，用于密封所述安装座(5)和所述摇臂转轴(1)，所述第二密封圈(6)设置于所述第二环形槽(15)内，用于密封所述安装座(5)和所述轴承端盖(8)，所述第一交叉滚子组件(3)设置于所述第一沉孔(12)内，所述第二交叉滚子组件(7)设置于所述第二沉孔(16)内；

所述轴承端盖(8)的中间设有第一通孔，且环绕所述第一通孔设有多个用于轴向锁紧部件(9)穿过的第二通孔；

所述摇臂转轴(1)为三级凸台结构，中间设有与舵轴相适配的第一盲孔(20)；所述摇臂转轴(1)的第一凸台和第二凸台穿过所述第一沉孔(12)的通孔和第二沉孔(16)的通孔且所述第一凸台插入所述第一通孔与所述轴承端盖(8)连接；所述摇臂转轴(1)的第二凸台的端面设有多个用于轴向锁紧部件(9)穿入的第二盲孔(21)；其中，第一凸台的直径小于第二凸台的直径，第二凸台的直径小于第三凸台的直径；所述第一凸台的直径与所述第一通孔的直径相适配；所述第二凸台的直径与所述第一沉孔(12)的通孔和第二沉孔(16)的通孔的直径相适配；

所述轴向锁紧部件(9)穿过所述第二通孔进入所述第二盲孔(21)以夹紧所述第一交叉滚子组件(3)和所述第二交叉滚子组件(7)；

所述第一交叉滚子组件(3)与所述摇臂转轴(1)和所述安装座(5)相配合，所述第二交叉滚子组件(7)与所述安装座(5)和所述轴承端盖(8)相配合，用于将所述摇臂转轴(1)的弯矩传递给所述安装座(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述第一交叉滚子组件(3)和所述第二交叉滚子组件(7)均包括多个圆柱滚子(10)，多个圆柱滚子(10)呈90度相互垂直交叉排列。

3.根据权利要求2所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述圆柱滚子(10)的长度大于圆柱滚子(10)的直径，每个圆柱滚子(10)的尺寸相同。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述摇臂转轴(1)的第一盲孔(20)内设有防止舵轴轴向脱出的槽(22)。

5.根据权利要求4所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述槽为V型槽或弧形槽。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述摇臂转轴(1)的第一盲孔(20)的底部设有与舵轴键槽相适配的用于传递扭矩的扭矩传递键(25)。

7.根据权利要求6中任一项所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述扭矩传递键(25)为矩形键。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述摇臂转轴(1)的第三凸台上设有与伺服机构的输出端销轴相适配的安装孔(19)。

9.根据权利要求8所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述安装孔(19)内设有铜衬套(2)。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于交叉滚子轴承的舵轴支撑机构，其特征在于，所述轴向锁紧部件(9)采用螺钉，所述螺钉穿过所述第二通孔后与所述第二盲孔(21)螺纹连接。

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