CN112682490B - 一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星通信技术领域，具体公开了一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，包括基座、安装在基座上的壳体、堆叠式安装在壳体中的传动组件；传动组件包括由外向内层级安装的盘式轴承和天线组件，盘式轴承包括同轴安装、可相对转动的轴承外圈和轴承内圈，轴承外圈与壳体的内壁刚性连接，轴承内圈与天线组件同轴固定连接，天线组件中的上下各天线单元之间同轴安装、可相对转动。本发明采用堆叠式传动组件，保证天线整体尺寸的超低轮廓，实现通信终端低剖面设计；盘式轴承采用双层中空式内圈结构，具有耐机载振动冲击、结构紧凑、装配简单、精度高、便于调整、刚性好等优点。

Description

一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置。

背景技术

卫星通信具有覆盖面大、无缝隙覆盖、在卫星覆盖区域内无通信盲区、对地形和距离不敏感、不受地理环境、气候条件和时间限制等优势，能够覆盖到大范围没有地面通信网络覆盖的地域，是组成无缝隙覆盖信息网不可缺少的组成部分。“动中通”卫星通信系统能够使载体在移动的过程中始终保持与卫星之间的通信连接，可以实时地把事发当地情况的图文、视频资料传送出去，为决策层提供最直接的情报。近年来，随着多点波束和频分复用技术的高通量卫星的快速发展，无人机载、民航飞机宽带互联网接入的通信需求越来越迫切。

历经多年发展，卫星“动中通”天线已经发展到第三代。第一代天线是圆口径反射面为主的高剖面天线，其优点是容易实现高增益、高效率、低旁瓣和低交叉极化性能，缺点是剖面高，受体积重量的限制，该类动中通天线主要用于大型移动载体(如船舶、大型车辆)；第二代天线是以椭圆口径的反射面天线和透镜天线为主的中等剖面动中通天线，反射面设计成椭圆口面，以中等尺寸实现较好的电气性能。第三代天线是以平板天线、相控阵天线为主的低剖面动中通天线，具有剖面低、机动性好、风阻小、重量轻等特点，适合车载、机载等高速行使的载体平台。通过上述分析，第三代低剖面天线方案因其低轮廓性更适用于机载平台。

根据机载平台的环境适应性特点，机载通信设备在飞机起飞、着陆、飞行等过程中经受振动、冲击、加速度等各种严酷静动力学环境考验，需具备较好可靠性，较好的耐振动冲击能力。但目前的天线还不能满足这些需求，原因在于：

1、目前低剖面天线多采用带传动和齿轮传动方案，带传动刚性不足，在高速下容易谐振；低剖面天线采用盘式结构，刚性较差，采用薄壁大中空齿轮进行传动，耐振动冲击性差，在机载振动环境下容易卡滞，而超出电机最大力矩，不能正常转动，无法满足指向精度要求，同时齿轮式结构复杂，质量重，不利于机载轻量化设计；

2、机载通信在高中轨跨波束切换时，要满足其低延时速率要求，根据轨道参数及天线指向要求，低轮廓天线需具备较高的速度和加速度性能，现有带传动和齿轮传动方案因传动链较长，无法实现；

3、目前常规反射面天线、平板天线多采用方位-俯仰型架构，其中方位结构多采用单盘式轴承，不适用于低剖面天线体制要求的多层同轴安装。

发明内容

本发明提供一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，解决的技术问题在于：设计一种多层同轴安装、多层天线相对转动且刚性较强，同时满足低延时速率要求的传动装置。

为解决以上技术问题，本发明提供一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，包括基座、安装在所述基座上的壳体、堆叠式安装在所述壳体中的至少一组传动组件；所述传动组件包括由外向内层级安装的盘式轴承和天线组件，所述盘式轴承包括同轴安装、可相对转动的轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与所述壳体的内壁刚性连接，所述轴承内圈与所述天线组件同轴固定连接，所述天线组件中的上下各天线单元之间同轴安装、可相对转动。

优选的，所述盘式轴承为双内圈盘式轴承；所述双内圈盘式轴承包括与所述壳体连接的第一轴承外圈，固定在所述天线组件上的上轴承内圈和下轴承内圈，所述第一轴承外圈与所述上轴承内圈、所述下轴承内圈分别同轴转动连接。

优选的，所述第一轴承外圈与所述上轴承内圈、所述下轴承内圈之间安装有多个由电机驱动的轴承滚动组件。

优选的，所述轴承滚动组件包括固定在所述第一轴承外圈上的第一保持架，以及安装在所述第一保持架上的第一滚轮。

优选的，多个所述轴承滚动组件之间上下交错分布。

优选的，所述天线组件包括上天线单元和下天线单元；所述上天线单元、下天线单元的顶面固定安装有多个轮轨组件。

优选的，所述轮轨组件包括固定在所述上天线单元和所述下天线单元上的第二保持架，以及安装在所述第二保持架上的第二滚轮。

优选的，所述下天线单元的底面固定有对应于所述上天线单元顶面上所述第二滚轮的轮轨道。

优选的，所述传动组件设有两组。

优选的，所述盘式轴承为多内圈盘式轴承；所述多内圈盘式轴承包括与所述壳体连接的第二轴承外圈，固定在所述天线组件上层级设置的3个以上轴承内圈，所述第二轴承外圈与每个所述轴承内圈均同轴转动连接，所述天线组件包括与3个以上所述轴承内圈一一对应的天线单元。

本发明提供的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其有益效果在于：

1.传动组件堆叠式安装，实现通信终端低剖面设计；

2.盘式轴承采用双层中空式内圈结构，具有耐机载振动冲击、结构紧凑、刚性好等优点；

3.轴承内圈与天线组件之间同轴固定连接、天线组件中的上下各天线单元之间采用同轴转动连接的方式，精度高，便于调整；

4.设置为中空式结构，与负载天线耦合一体式安装，可靠性高，适用于高速、大动态移动载体；

5.采用滚动体组合实现同轴转动连接，结构简单、轻量化，适用于机载平台；

6.反应速度较快，适用于高速、跨波束切换；

7.不限于双层堆叠安装，适用于多层(3层、4层、5层等)。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置在第一视角下的立体图；

图2是本发明实施例提供的图1的爆炸图；

图3是本发明实施例提供的图1中传动组件的立体图(含轮轨组件3-3的局部放大图)；

图4是本发明实施例提供的图3所示传动组件的仰视图；

图5是本发明实施例提供的图4所示传动组件B-B面的剖视图；

图6是本发明实施例提供的第一轴承外圈2-1的立体图(含轴承滚动组件2-4)。

附图标记包括：基座5，壳体4，传动组件1，双内圈盘式轴承2，天线组件3，上天线单元3-1，下天线单元3-2，轮轨组件3-3，轮轨道3-4，第一轴承外圈2-1，上轴承内圈2-2，下轴承内圈2-3，轴承滚动组件2-4。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

本发明实施例提供一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，如图1的立体图和图2的爆炸图所示，包括基座5、安装在基座5上的壳体4、堆叠式安装在壳体4中的至少一组传动组件1，本实施例以图1中设置的2组为例。

如图3的立体图所示，本实施例中，传动组件1包括由外向内层级安装的盘式轴承和天线组件3。其中，盘式轴承为双内圈盘式轴承2。如图4的仰视图和图5的剖视图所示，双内圈盘式轴承2包括与壳体4固定连接的第一轴承外圈2-1，固定在天线组件3上的上轴承内圈2-2和下轴承内圈2-3，第一轴承外圈2-1与上轴承内圈2-2、下轴承内圈2-3分别同轴转动连接。天线组件3包括上天线单元3-1和下天线单元3-2，上天线单元3-1、下天线单元3-2的顶面固定安装有多个轮轨组件3-3(还见于图3中)。

双内圈盘式轴承2在天线运动过程中，起到固定部件和减小摩擦的作用，并保证各层天线的同轴度精度。本实施例提出的双内圈轴承结构和轴承滚动组件2-4，为实现天线低轮廓功能的核心关键部件。天线为盘式、薄壁特征，常规轴承方案刚性不满足机载耐振动冲击的需求，本实施例提出的双内圈结构(上轴承内圈2-2和下轴承内圈2-3)既保证了天线整体结构的刚性，同时还降低了轮廓高度。

在本实施例中，如图6所示，第一轴承外圈2-1与上轴承内圈2-2和下轴承内圈2-3之间安装有多个由电机驱动的轴承滚动组件2-4，用于实现同轴转动连接。本实施例电机的转子与第一轴承外圈2-1固定连接，电机的定子与上轴承内圈2-2或下轴承内圈2-3固定连接，即是，对应于上轴承内圈2-2的电机定子与上轴承内圈2-2固定连接，对应于下轴承内圈2-3的电机定子与下轴承内圈2-3固定连接。而本实施例电机的作用是带动第一滚轮转动，其定子和转子的安装位置可作其他变换，比如也可均安装在第一轴承外圈2-1上。在电机的驱动下，轴承滚动组件2-4开始滚动，因上轴承内圈2-2和下轴承内圈2-3的刚性连接，将带动天线组件3实现相对转动。

更具体的，轴承滚动组件2-4包括固定在第一轴承外圈2-1上的第一保持架，以及安装在第一保持架上的第一滚轮。本实施例优选的，多个轴承滚动组件2-4之间上下呈15°角度交错分布，但并不仅限于为15°，可根据第一轴承外圈2-1的尺寸设定。轴承滚动组件2-4是轴承的重要组成部分，本实施例采用非常规钢球、保持架结构，便于机械安装，同时因轴向尺寸有限，设计成组件通过上下交错安装，便于节省轴向空间，同时根据负载大小成对成组安装，便于轻量化设计和降低成本。

再次参见图3，轮轨组件3-3包括固定在上天线单元3-1和下天线单元3-2上的第二保持架，以及安装在第二保持架上的第二滚轮。轮轨组件3-3是保证天线轴向距离的重要组成部分，同时轮轨组件3-3也是保证天线单元间相对滚动摩擦运动的功能。

再次参见图5，下天线单元3-2的底面固定有对应于上天线单元3-1顶面上第二滚轮的轮轨道3-4。更具体的，轮轨道3-4为轮轨钢带，轮轨钢带作为轮轨组件3-3的轨道面，主要用于平滑运动，减小摩擦力，增加轨道的刚度。

在本实施例中，壳体4作为承力结构件，与第一轴承外圈2-1刚性连接，可保证第一轴承外圈2-1的位置关系，并具有一定的刚性；基座5作为整体结构的承力部件，在机载环境下承载全部天线单元及传动结构实现精密传动和精确实现。

还需要说明的是，在其他实施例中，盘式轴承可以为多内圈盘式轴承，多内圈盘式轴承包括与壳体4连接的第二轴承外圈，固定在天线组件3上层级设置的3个以上轴承内圈，第二轴承外圈与每个轴承内圈均同轴转动连接，天线组件3包括与3个以上轴承内圈一一对应的天线单元，而天线单元和轴承内圈的结构与双内圈盘式轴承2基于相同原理设置。

整体而言，本发明的传动组件1设有1组以上，在每组传动组件1中设有1个盘式轴承，该盘式轴承包括1个轴承外圈和2个以上轴承内圈，而天线单元与轴承内圈一一对应地设有2个以上。

本实施例提供的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，具有以下效果：

1、低轮廓。本实施例根据天线单元电性能要求，保证波束传输单元的距离和位置，采用传动与天线一体化的堆叠式传动组件1，可保证天线整体尺寸的超低轮廓，实现通信终端低剖面设计，对比现有带传动和齿轮传动方案，具有易共形和气动性能优势；

2、高可靠性。轴承滚动组件2-4和轮轨组件3-3的设计，使得整个传动装置无机械噪声，也不存在皮带老化齿轮磨损的问题，减小维修和维护工作量，延长系统平均无故障时间；盘式轴承采用双层中空式内圈结构，具有耐机载振动冲击、结构紧凑、装配简单、精度高、便于调整、刚性好等优点，适用于高速、大动态移动载体；

3、性能稳定。在机载高频振动环境下，传动装置保证通信终端在初始搜索及稳定跟星阶段不易因变形产生机械谐振现象；反应速度较快，适用于高速、跨波束切换；

4、可拓展性强。不仅限于双层堆叠安装，并适用于多层(3层、4层、5层等)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于，包括基座、安装在所述基座上的壳体、堆叠式安装在所述壳体中的至少一组传动组件；所述传动组件包括由外向内层级安装的盘式轴承和天线组件，所述盘式轴承包括同轴安装、可相对转动的轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与所述壳体的内壁刚性连接，所述轴承内圈与所述天线组件同轴固定连接，所述天线组件中的上下各天线单元之间同轴安装、可相对转动；

所述盘式轴承为双内圈盘式轴承；所述双内圈盘式轴承包括与所述壳体连接的第一轴承外圈，固定在所述天线组件上的上轴承内圈和下轴承内圈，所述第一轴承外圈与所述上轴承内圈、所述下轴承内圈分别同轴转动连接；

所述第一轴承外圈与所述上轴承内圈、所述下轴承内圈之间安装有多个由电机驱动的轴承滚动组件。

2.如权利要求1所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述轴承滚动组件包括固定在所述第一轴承外圈上的第一保持架，以及安装在所述第一保持架上的第一滚轮。

3.如权利要求1所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：多个所述轴承滚动组件之间上下交错分布。

4.如权利要求2所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述天线组件包括上天线单元和下天线单元；所述上天线单元及所述下天线单元的顶面固定安装有多个轮轨组件。

5.如权利要求4所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述轮轨组件包括固定在所述上天线单元和所述下天线单元上的第二保持架，以及安装在所述第二保持架上的第二滚轮。

6.如权利要求5所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述下天线单元的底面固定有对应于所述上天线单元顶面上所述第二滚轮的轮轨道。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述传动组件设有两组。

8.如权利要求1所述的一种适用于低轮廓通信终端的堆叠式传动装置，其特征在于：所述盘式轴承为多内圈盘式轴承；所述多内圈盘式轴承包括与所述壳体连接的第二轴承外圈，固定在所述天线组件上层级设置的3个以上轴承内圈，所述第二轴承外圈与每个所述轴承内圈均同轴转动连接，所述天线组件包括与3个以上所述轴承内圈一一对应的天线单元。

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