CN115743524A - 一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，属于伺服控制技术领域，解决了现有技术中现有的伺服机构驱动舵翼转动时不能实时监测舵翼的实际转角，导致控制准确度低的问题。一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，包括：电动伺服旋转舵机、舵翼组件和反馈机构；所述舵翼组件有两组，所述舵翼组件包括：舵翼安装座、扭簧和舵翼；所述舵翼转动安装在舵翼安装座上，且舵翼和舵翼安装座之间设有扭簧；所述电动伺服旋转舵机的输出轴的两端分别与两个舵翼安装座固定连接；所述反馈机构用于监测所述输出轴的旋转角度。本发明实现了对舵翼的旋转驱动以及对舵翼转角的实时监测，实现了对舵翼的反馈控制。

Description

一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统

技术领域

本发明涉及伺服控制技术领域，尤其涉及一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统。

背景技术

在飞行器的发展中，近些年一直存在的技术趋势为使用电机伺服系统来替代气动伺服系统。相对于气动伺服系统，电机伺服系统的主要优势为体积小，动态性能优异，无需气路循环系统等特点。

现有的摆舵式的舵机，由于要适应飞行器内部的空间布局，通常电机与舵翼旋转中心成90°布局。

现有舵机布局时，通常采用锥齿轮传动形式，亦有产品采用丝杆拨叉形式，但舵翼的解锁和舵翼的驱动需要分别设置驱动机构，导致整体空间布局不够紧凑，占用空间大。

现有舵机仅具有驱动舵翼旋转的功能，不能对舵翼的实际转角进行监测，导致舵翼实际转角和预期转角存在偏差，影响控制精度的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，用以解决现有舵机舵翼实际转角和预期转角存在偏差，控制精度低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，包括：电动伺服旋转舵机、舵翼组件和反馈机构；所述伺服旋转舵机包括：驱动电机、机体、下机盖组件、丝杆组件、拨叉和输出轴；

所述驱动电机固定安装在所述机体的上方；所述驱动电机能够通过所述丝杆组件带动所述拨叉偏转；

所述输出轴转动安装在机体上，且所述拨叉与所述输出轴固定连接；所述拨叉偏转时，所述输出轴相对于所述机体旋转；

所述舵翼组件有两组，所述舵翼组件包括：舵翼安装座、扭簧和舵翼；所述舵翼转动安装在舵翼安装座上，且舵翼和舵翼安装座之间设有扭簧；

所述输出轴的两端分别与两个舵翼安装座固定连接；

所述下机盖组件用于锁止舵翼；所述反馈机构用于监测所述输出轴的旋转角度。

进一步地，所述反馈机构包括：输出轴反馈齿轮、末端反馈转接齿轮和电位器。

进一步地，所述拨叉上固定设置输出轴反馈齿轮；所述输出轴反馈齿轮与拨叉和输出轴同步运动。

进一步地，所述末端反馈转接齿轮转动安装在机体上。

进一步地，所述末端反馈转接齿轮与所述输出轴反馈齿轮啮合；所述电位器用于监测所述末端反馈转接齿轮的偏转角度。

进一步地，所述电动伺服旋转舵机包括：控制器组件；所述控制器组件用于接收所述电位器监测到的角度信息以及对驱动电机进行控制。

进一步地，所述末端反馈转接齿轮固定安装在反馈转轴上；所述反馈转轴通过第二轴承转动安装在机体上，且所述反馈转轴与输出轴平行。

进一步地，所述丝杆组件包括：第一丝杆螺母机构和第二丝杆螺母机构；所述第一丝杆螺母机构包括：滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母；所述滚珠丝杆螺母旋接在所述滚珠丝杆的外部形成第一丝杆螺母副。

所述第二丝杆螺母机构包括：梯形丝杆和梯形丝杆螺母；所述梯形丝杆螺母通过螺纹旋接在所述梯形丝杆外部形成第二丝杆螺母副；

所述梯形丝杆套设于所述滚珠丝杆的内部，且能够相对滑移；所述第一丝杆螺母机构用于驱动所述拨叉转动；所述第二丝杆螺母机构用于锁定/解锁下机盖组件。

进一步地，所述滚珠丝杆旋转时，所述滚珠丝杆螺母能够沿所述滚珠丝杆的轴线方向位移；所述滚珠丝杆螺母相对于所述滚珠丝杆位移时，能够拨动所述拨叉转动。

进一步地，所述驱动电机带动所述梯形丝杆螺母旋转时，所述梯形丝杆能够沿自身轴线方向位移；所述梯形丝杆位移时，能够解锁所述下机盖组件，进而解锁舵翼。

具体地，下机盖组件锁定时，舵翼锁定；下机盖组件解锁后，舵翼解锁。

进一步地，所述丝杆组件还包括：传动齿轮，所述传动齿轮转动安装在机体上；所述驱动电机的输出轴上固定安装电机齿轮；所述传动齿轮与电机齿轮啮合传动，且所述传动齿轮与梯形丝杆螺母固定连接。

进一步地，所述下机盖组件包括：下机盖、锁舵杆、第一弹簧、第二弹簧和锁舵销；

所述锁舵杆和锁舵销均滑动安装在下机盖内部，且所述锁舵销垂直卡设在所述锁舵杆的锁孔中；所述锁舵杆与所述下机盖之间设置第一弹簧，所述锁舵销与所述锁孔卡合时，所述第一弹簧处于压缩状态；

所述锁舵销的外部套设第二弹簧；所述锁舵销上设有锁舵孔，所述梯形丝杆的末端能够卡入所述锁舵孔中；所述梯形丝杆卡入所述锁舵孔时，第二弹簧处于压缩状态；

所述锁舵杆的末端固定安装锁舵板；所述锁舵板与舵翼卡合时，所述舵翼处于锁定状态。

进一步地，所述下机盖组件解锁后，所述驱动电机能够驱动所述滚珠丝杆旋转，进而带动滚珠丝杆螺母上下位移；所述滚珠丝杆螺母上下位移时，能够驱动所述拨叉偏转。

进一步地，所述梯形丝杆从所述锁舵孔中移出时，所述锁舵销在所述第二弹簧的弹力作用下从所述锁舵杆的锁孔中移出；

所述锁舵销从锁孔中移出时，所述锁舵杆在第一弹簧的弹力作用下位移。

进一步地，所述锁舵板的末端设置两个锁舵凸台，两个舵翼的末端均设置锁定槽，所述锁舵凸台与锁定槽卡合实现对舵翼的锁定。

进一步地，所述锁舵杆位移能够带动所述锁舵凸台与锁定槽分离，进而能够解锁舵翼。

进一步地，滚珠丝杆螺母驱动拨叉偏转的方式为：

具体地，所述拨叉一侧设置滑槽；所述滚珠丝杆螺母的两侧固定设置拨叉滑块；所述拨叉滑块设置在所述拨叉的滑槽的内部；所述拨叉滑块沿所述滚珠丝杆的轴线方向上下位移时，同时在所述滑槽的内部滑移，进而带动所述拨叉偏转。

所述丝杆组件还包括：推销和第三弹簧；所述推销通过第三弹簧滑动安装在所述滚珠丝杆的第一卡槽内；所述梯形丝杆的侧面设有第二卡槽；所述第一卡槽与所述第二卡槽对齐时，所述推销能够卡入所述第二卡槽内，将所述滚珠丝杆和梯形丝杆组合为一体。

所述输出轴通过第一轴承转动安装在机体上；所述输出轴的两端分别安装两个舵翼安装座，两个舵翼转动安装在两个舵翼安装座上；所述舵翼与舵翼安装座之间设置扭簧；所述舵翼解锁后，所述输出轴能够带动所述舵翼同步旋转。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，设有梯形丝杆与滚珠丝杆，双丝杆嵌套实现两级传动过程。通过梯形丝杆的位移解锁下机盖组件和舵翼，通过滚珠丝杆带动滚珠丝杆螺母位移，滚珠丝杆螺母位移带动拨叉偏转，进而带动输出轴和舵翼偏转。

2.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，通过下机盖组件对舵翼进行锁定，创新性地采用第一弹簧、第二弹簧、锁舵杆、锁舵销组成多级弹簧销的结构对舵翼进行锁定，通过舵机自身的驱动电机驱动梯形丝杆位移，实现了对锁舵销和锁舵杆的解锁，并通过弹簧驱动锁舵杆位移进而实现了对舵翼的解锁，无需独立动力来源。

3.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，采用末端反馈的方式形成闭环系统，提高系统伺服精度。

4.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，具备解锁折叠舵翼与高动态高精度伺服驱动舵翼旋转的功能，在接收上位机指令信号后，可完成舵翼解锁，同时可在规定时间内，快速、准确的控制舵翼偏转。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统的结构示意图；

图2为本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统中的伺服旋转舵机；

图3为图2中的伺服旋转舵机的A-A方向的剖视图；

图4为图2中的伺服旋转舵机的B-B方向的剖视图；

图5为图3中的伺服旋转舵机的丝杆组件的结构示意图；

图6为图5中的丝杆组件的C-C方向的剖视图；

图7为图3中的伺服旋转舵机的下机盖组件的结构示意图；

图8为图7中的伺服旋转舵机的下机盖组件的俯视图；

图9为舵翼的侧视图；

图10为舵翼的主视图。

附图标记：

1.驱动电机；2.机体；3.末端反馈转接齿轮；4.控制器组件；5.下机盖组件；6.丝杆组件；7.碟簧；8.电位器；9.第一轴承盖板；10.拨叉；11.输出轴；12.第二轴承盖板；13.输出轴反馈齿轮；14.电机齿轮；15.反馈转轴；16.第一轴承；17.第二轴承；18.舵翼；19.舵翼安装座；20.扭簧；

5-1.下机盖；5-2.锁舵杆；5-3.锁舵盖板；5-4.锁舵板；5-5.第一弹簧；5-6.第二弹簧；5-7.锁舵销；5-8.调节垫块；5-9.锁舵孔；

6-1.传动齿轮；6-2.梯形丝杆螺母；6-3.螺套；6-4.第三弹簧；6-5.推销；6-6.滚珠丝杆；6-7.滚珠丝杆螺母；6-8.梯形丝杆；6-9.拨叉滑块；6-10.第三轴承；6-11.第四轴承；6-12.第五轴承；6-13.第六轴承。

18-1.锁定槽。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，如图1-10所示，公开了一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，包括：电动伺服旋转舵机、舵翼组件和反馈机构；所述伺服旋转舵机包括：驱动电机1、机体2、下机盖组件5、丝杆组件6、拨叉10和输出轴11；所述驱动电机1固定安装在所述机体2的上方；所述驱动电机1能够通过所述丝杆组件6带动所述拨叉10偏转；所述输出轴11转动安装在机体2上，且所述拨叉10与所述输出轴11固定连接；所述拨叉10偏转时，所述输出轴11相对于所述机体2旋转；

所述舵翼组件有两组，所述舵翼组件包括：舵翼安装座19、扭簧20和舵翼18。所述下机盖组件5用于锁止舵翼18；所述反馈机构用于监测所述输出轴11的旋转角度。

具体地，舵翼18的安装方式为：

如图1所示，所述输出轴11的两端分别安装两个舵翼安装座19，具体地，所述输出轴11的两端分别与两个舵翼安装座19固定连接。两个舵翼18转动安装在两个舵翼安装座19上。如图9、图10所示，所述舵翼18与舵翼安装座19之间设置扭簧20；所述下机盖组件5对舵翼18解锁后，舵翼18在扭簧20作用下弹开，所述输出轴11能够带动所述舵翼18同步旋转。

具体地，舵翼18解锁后，舵翼18相对于舵翼安装座19旋转，舵翼18在扭簧20的弹力作用下自动展开。舵翼18展开后，下机盖组件5解除对舵翼18的限制，舵翼18能够在输出轴11的带动下旋转运动。

本发明中，反馈机构的工作原理为：

所述反馈机构包括：输出轴反馈齿轮13、末端反馈转接齿轮3和电位器8。所述输出轴反馈齿轮13固定设置在拨叉10的侧面；且输出轴反馈齿轮13的转动轴与输出轴11的轴线重合。反馈转轴15通过第二轴承17转动安装在机体2上，且所述末端反馈转接齿轮3固定安装在反馈转轴15上；如图3所示。进一步地，反馈转轴15的轴线与输出轴11的轴线平行。并且，所述末端反馈转接齿轮3与所述输出轴反馈齿轮13啮合。

由于，拨叉10与输出轴11固定连接，输出轴反馈齿轮13与拨叉10固定为一体，因此，输出轴反馈齿轮13与拨叉10和输出轴11同步运动。输出轴11带动舵翼18偏转时，能够通过输出轴反馈齿轮13同时带动末端反馈转接齿轮3转动。电位器8用于监测所述末端反馈转接齿轮3的偏转角度；通过对末端反馈转接齿轮3的偏转角度进行监测，能够间接获得输出轴11和舵翼18的偏转角度，实现对舵翼18转角的监测。

值得注意的是：本发明的电位器8能够通过角度传感器替代，能够对末端反馈转接齿轮3的偏转角度进行监测和反馈即可。

在有限空间下，现有舵机不能准确反馈响应状态，影响控制精准度。本发明的一种具体实施方式中，本发明的电动伺服旋转舵机还包括：控制器组件4。所述控制器组件4用于接收所述电位器8监测到的角度信息以及对驱动电机1进行控制。

控制器组件4在接收上位机指令信号后，控制驱动电机1对下机盖组件5和舵翼18进行解锁。舵翼18解锁后，控制器组件4根据上位机的指令控制驱动电机1驱动舵翼18旋转，控制舵翼18的偏转角。

进一步地，本发明的电动伺服旋转舵机的控制器组件4能够接收所述电位器8采集到的角度信息，并通过控制器组件4控制所述驱动电机1的转速、旋转方向(正转/反转)以及驱动电机1输出的角位移。控制器组件4接收上位机传递的驱动信号，进而控制驱动电机1对舵翼18进行解锁和驱动。本发明实现对舵翼18的反馈驱动，能够根据舵翼18的实际转角实时调节舵翼18的角度，提高了控制精度。

值得注意的是：控制器组件4为现有产品，本发明中不作赘述，实施时根据实际需要合理选用即可。

如图3所示，所述驱动电机1固定安装在所述机体2的上方。

如图3所示，所述驱动电机1能够通过所述丝杆组件6带动所述拨叉10偏转。如图3所示，输出轴11转动安装在机体2上，且所述拨叉10与所述输出轴11固定连接；所述拨叉10偏转时，所述输出轴11相对于所述机体2旋转。

驱动电机1通过驱动丝杆组件6位移，进而使拨叉10偏转，拨叉10带动输出轴11旋转，实现舵机的角位移输出。

具体地，输出轴11通过两个第一轴承16转动安装在机体2上，如图4所示。进一步地，两个第一轴线16的外侧安装第一轴承盖板9和第二轴承盖板12；且第一轴承盖板9和第二轴承盖板12均与机体2固定连接。

如图1所示，所述输出轴11的两端分别安装两个舵翼18。输出轴11在驱动电机1的带动下旋转时，能够带动舵翼18发生偏转。

本发明中，下机盖组件5作为锁定机构，用于锁定舵翼18,；丝杆组件6作为解锁机构，用于锁定/解锁下机盖组件5。下机盖组件5解锁后，舵翼18自动解锁，此时，丝杆组件6作为传动机构，能够带动舵翼18旋转；舵翼18转动时，通过反馈机构对舵翼18的偏转角度进行监测，并实现反馈控制。

下面分两部分介绍本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统中的电动伺服旋转舵机：

第一部分：丝杆组件6

本发明的一种具体实施方式中，如图3、图4、图5所示，所述丝杆组件6包括：第一丝杆螺母机构和第二丝杆螺母机构；

所述第一丝杆螺母机构包括：滚珠丝杆6-6和滚珠丝杆螺母6-7；

所述第二丝杆螺母机构包括：梯形丝杆6-8和梯形丝杆螺母6-2；

所述梯形丝杆6-8套设于所述滚珠丝杆6-6的内部，且能够相对滑移；所述第一丝杆螺母机构用于驱动所述拨叉10转动；所述第二丝杆螺母机构用于锁定/解锁下机盖组件5。

具体地，梯形丝杆6-8的下端圆柱段能够卡入下机盖组件5的锁舵孔5-9中，将下机盖组件5锁定；梯形丝杆6-8的下端圆柱段从锁舵孔5-9中移出时，将下机盖组件5解锁。

具体地，所述滚珠丝杆螺母6-7旋接在所述滚珠丝杆6-6的外部形成第一丝杆螺母副；所述滚珠丝杆6-6旋转时，所述滚珠丝杆螺母6-7能够沿所述滚珠丝杆6-6的轴线方向位移。所述滚珠丝杆螺母6-7相对于所述滚珠丝杆6-6位移时，能够拨动所述拨叉10转动。

现有的舵机解锁舵翼时需要新的动力单位(如电磁拔销器)，本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，通过丝杆组件6的梯形丝杆6-8实现对下机盖组件5的解锁进而实现对舵翼18的解锁，通过滚珠丝杆6-6实现对舵翼18的的旋转驱动；本发明将舵翼18的解锁和驱动集成为一体，仅通过一个驱动电机1即可实现。

进一步地，滚珠丝杆螺母驱动拨叉偏转的方式为：

具体地，如图5所示，所述滚珠丝杆螺母6-7的两侧固定设置拨叉滑块6-9。进一步地，所述拨叉10为U形结构，拨叉10的一侧设置滑槽；所述拨叉滑块6-9设置在所述拨叉10的滑槽的内部；所述拨叉滑块6-9沿所述滚珠丝杆6-6的轴线方向上下位移时，能够同时在所述拨叉10的滑槽的内部滑移，进而带动所述拨叉10偏转。优选地，滑槽为U形槽，拨叉滑块6-9为圆柱结构；且拨叉滑块6-9的直径与U形槽的宽度相等。滚珠丝杆螺母6-7通过拨叉滑块6-9驱动拨叉10偏转时，拨叉滑块6-9在滑槽中滑移同时相对转动。

如图5所示，所述梯形丝杆螺母6-2通过螺纹旋接在所述梯形丝杆6-8外部形成第二丝杆螺母副。

具体地，如图6所示，所述丝杆组件6还包括：传动齿轮6-1，所述传动齿轮6-1转动安装在机体2上；所述驱动电机1的输出轴上固定安装电机齿轮14；所述传动齿轮6-1与电机齿轮14啮合传动。并且，所述传动齿轮6-1与梯形丝杆螺母6-2固定连接。

具体地，梯形丝杆螺母6-2设置在滚珠丝杆6-6的上方，且与传动齿轮6-1同步旋转。

本发明的一种具体实施方式中，如图6所示，梯形丝杆6-8套设于滚珠丝杆6-6的内部；并且，梯形丝杆6-8和滚珠丝杆6-6之间通过形状限位仅能相对滑动不能相对转动，具体地，梯形丝杆6-8包括螺纹杆部和柱状部；所述螺纹杆部通过螺纹套接在梯形丝杆螺母6-2内部，所述柱状部滑动套设在滚珠丝杆6-6的内部。具体地，柱状部的截面为椭圆形或矩形；使梯形丝杆6-8和滚珠丝杆6-6仅能相对滑移，不能相对转动。

初始状态时，下机盖组件5处于锁定状态。

下机盖组件5解锁前：驱动电机1通过电机齿轮14带动传动齿轮6-1旋转时，梯形丝杆螺母6-2旋转，梯形丝杆6-8相对于滚珠丝杆6-6滑移，滚珠丝杆6-6和滚珠丝杆螺母6-7保持不动。也就是说，所述梯形丝杆螺母6-2旋转时，所述梯形丝杆6-8能够沿自身轴线方向位移；所述梯形丝杆6-8位移时，能够解锁所述下机盖组件5。

下机盖组件5解锁后：驱动电机1带动传动齿轮6-1旋转时，梯形丝杆螺母6-2、梯形丝杆6-8和滚珠丝杆6-6作为一个整体同步旋转，滚珠丝杆螺母6-7上下移动。

为了保证下机盖组件5解锁后滚珠丝杆6-6和梯形丝杆6-8运动的一致性，本发明的丝杆组件6还包括：推销6-5和第三弹簧6-4。

具体地，滚珠丝杆所述推销6-5通过第三弹簧6-4滑动安装在所述滚珠丝杆6-6的第一卡槽内；所述梯形丝杆6-8的侧面设有第二卡槽；所述第一卡槽与所述第二卡槽对齐时，所述推销6-5能够卡入所述第二卡槽内，将所述滚珠丝杆6-6和梯形丝杆6-8组合为一体。此时，滚珠丝杆6-6和梯形丝杆6-8同步运动，当驱动电机1带动梯形丝杆螺母6-2旋转时，梯形丝杆螺母6-2、梯形丝杆6-8和滚珠丝杆6-6作为一个整体，三个部件同步旋转。

具体地，推销6-5和第三弹簧6-4安装在滚珠丝杆6-6的侧面的第一卡槽中；滚珠丝杆6-6的侧面设置凸出的安装部，安装部的外部套设安装螺套6-3，并通过螺套6-3将推销6-5和第三弹簧6-4限制在第一卡槽内。

具体地，梯形丝杆6-8卡设在锁舵孔5-9中时，第三弹簧6-4处于压缩状态，推销6-5在第三弹簧6-4的弹力作用下抵紧在梯形丝杆6-8的侧面上。

具体地，设置梯形丝杆6-8向上滑移脱离锁舵孔5-9时，第一卡槽与第二卡槽对齐。并且，梯形丝杆6-8向上位移至最大行程，即梯形丝杆6-8向上滑移脱离锁舵孔5-9时，梯形丝杆6-8与传动齿轮6-1的下端面接触。

进一步地，如图3、图6所示，丝杆组件6还包括：第三轴承6-10、第四轴承6-11、第五轴承6-12和第六轴承6-13。具体地，传动齿轮6-1通过第三轴承6-10转动安装在机体2上。梯形丝杆螺母6-2通过第四轴承6-11转动安装在机体2上，且与传动齿轮6-1固定连接。滚珠丝杆6-6的上端通过第五轴承6-12与机体2转动连接，下端通过第六轴承6-13与机体2转动连接。

进一步地，传动齿轮6-1的上侧面与机体2之间设置碟簧7。碟簧7用于压紧传动齿轮6-1，方便传动齿轮6-1的安装同时限制传动齿轮6-1的轴向位移。

第二部分：下机盖组件5

本发明的一种具体实施方式中，如图7、图8所示，所述下机盖组件5包括：下机盖5-1、锁舵杆5-2、第一弹簧5-5、第二弹簧5-6和锁舵销5-7。

具体地，所述锁舵杆5-2和锁舵销5-7均滑动安装在下机盖5-1内部，且所述锁舵销5-7垂直卡设在所述锁舵杆5-2的锁孔中；所述锁舵杆5-2与所述下机盖5-1之间设置第一弹簧5-5，所述锁舵销5-7与所述锁孔卡合时，所述第一弹簧5-5处于压缩状态；

具体地，如图7、图8所示，所述锁舵销5-7的外部套设第二弹簧5-6；所述锁舵销5-7上设有锁舵孔5-9，所述梯形丝杆6-8的末端能够卡入所述锁舵孔5-9中；所述梯形丝杆6-8卡入所述锁舵孔5-9时，第二弹簧5-6处于压缩状态。

如图7、图8所示，所述下机盖组件由下机盖5-1还包括：锁舵盖板5-3和调节垫块5-8。具体地，锁舵杆5-2设置在下盖板5-1上的第一杆槽中，且锁舵杆5-2的端部设有弹簧安装孔，第一弹簧5-5安装在弹簧安装孔中。为了防止锁舵杆5-2与下盖板5-1脱离，在下盖板5-1的下方固定安装锁舵盖板5-3；锁舵盖板5-3上设有通孔，锁舵杆5-2的下端从通孔中穿过，且能够相对滑移。锁舵杆5-2的上端设置限位部，限位部不能穿过锁舵盖板5-3上的通孔，将锁舵杆5-2滑动安装在下盖板5-1上的第一杆槽内，如图7所示。

具体地，锁舵销5-7设置在下盖板5-1上的第二杆槽内，第二弹簧5-6套设于锁舵销5-7的外部，且顶紧在锁舵销5-7的端部和下盖板5-1之间；第二杆槽的端口处固定设置调节垫块5-8，调节垫块5-8用于限制锁舵销5-7的位移量。当梯形丝杆6-8从锁舵孔5-9中移出时，第二弹簧5-6的弹力推动锁舵销5-7位移，直至锁舵销5-7与调节垫块5-8接触时，锁舵销5-7停止位移。

本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统中，通过下机盖组件5将舵翼18锁定。进一步地，所述锁舵杆5-2的末端固定安装所述锁舵板5-4；所述锁舵板5-4与舵翼18卡合时，所述舵翼18处于锁定状态。

具体地，所述锁舵板5-4的末端设置两个锁舵凸台，两个舵翼18的末端均设置锁定槽18-1，所述锁舵凸台与锁定槽18-1卡合实现对舵翼18的锁定，如图1所示。

本发明中，梯形丝杆6-8与锁舵孔5-9卡合时，下机盖组件5处于锁定状态，舵翼18也处于锁定状态。梯形丝杆6-8从锁舵孔5-9中移出时，下机盖组件5处于解锁状态，下机盖组件5对舵翼18解锁。

下机盖组件5锁定状态时：

梯形丝杆6-8的末端圆柱卡入锁舵孔5-9内部，通过梯形丝杆6-8限制了锁舵销5-7的位移；第二弹簧5-6设置在锁舵销5-7和机体2之间，且处于压缩状态。锁舵销5-7的末端卡入锁舵杆5-2的锁孔中；锁舵销5-7限制了锁舵杆5-2的位移，且第一弹簧5-5处于压缩状态。

并且，锁舵杆5-2的末端安装锁舵板5-4，锁舵板5-4的锁舵凸台卡设在舵翼18的锁定槽18-1中，使舵翼18无法旋转，实现对舵翼18的锁定。

下机盖组件5解锁状态时：

所述梯形丝杆6-8从所述锁舵孔5-9中移出，所述锁舵销5-7在所述第二弹簧5-6的弹力作用下从所述锁舵杆5-2的锁孔中移出；所述锁舵销5-7从锁孔中移出后，所述锁舵杆5-2能够在第一弹簧5-5的弹力作用下位移。

进一步地，下机盖组件5解锁后，舵翼18解锁；舵翼18的解锁过程为：所述锁舵杆5-2向下位移能够带动锁舵板5-4上的锁舵凸台与锁定槽18-1分离，锁舵凸台从锁定槽18-1中移出，进而能够解锁舵翼18。

值得注意的是：由于舵翼18与输出轴11连接，输出轴11和舵翼18的旋转是同步的；舵翼18锁定而无法转动时，输出轴11也无法转动。由于输出轴11和拨叉10固定连接，因此，拨叉10也无法转动。由于，滚珠丝杆螺母6-7两侧的拨叉滑块6-9设置在拨叉10的滑槽中，拨叉10无法转动时，也同时限制了滚珠丝杆螺母6-7的上下位移。由于滚珠丝杆6-6和滚珠丝杆螺母6-7同步运动，滚珠丝杆螺母6-7无法位移时，滚珠丝杆6-6也无法旋转。也就是说，舵翼18解锁前，能够通过舵翼18对输出轴11和滚珠丝杆6-6进行反向限位，使滚珠丝杆6-6无法转动。

进一步地，由于滚珠丝杆6-6和梯形丝杆6-8通过形状限位而无法相对转动，因此，滚珠丝杆6-6无法转动时，梯形丝杆6-8的转动受限，此时，梯形丝杆螺母6-2转动，能够驱动梯形丝杆6-8在滚珠丝杆6-6内部的丝杆滑槽中滑移。

本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统中，梯形丝杆6-8向上直线位移时，能够从锁舵孔5-9中移出；进而实现对下盖板组件5的解锁，下盖板组件5解锁后，通过弹簧的复位功能实现对舵翼18的解锁。舵翼18解锁后，舵翼18解除对输出轴11和滚珠丝杆6-6的反向限位，进而输出轴11和滚珠丝杆6-6能够转动。

进一步地，驱动电机1带动舵翼18偏转的过程为：

所述下机盖组件5解锁后，所述驱动电机1驱动所述滚珠丝杆6-6旋转，滚珠丝杆6-6带动滚珠丝杆螺母6-7上下位移；所述滚珠丝杆螺母6-7上下位移时，拨叉滑块6-9在拨叉10的U形槽中滑移，驱动拨叉10偏转，进而通过拨叉10带动输出轴11和舵翼18旋转。

具体地，舵翼18解锁后，驱动电机1带动梯形丝杆螺母6-2转动时，梯形丝杆6-8与梯形丝杆螺母6-2之间的摩擦力(滑动摩擦)大于滚珠丝杆6-6与滚珠丝杆螺母6-7之间的摩擦力(滚动摩擦)，因此，此时梯形丝杆6-8与梯形丝杆螺母6-2不发生相对转动。且梯形丝杆6-8和滚珠丝杆6-6通过推销6-5固定为一体，梯形丝杆6-8同步梯形丝杆螺母6-2旋转且同时带动滚珠丝杆6-6转动，滚珠丝杆6-6转动时，滚珠丝杆螺母6-7沿滚珠丝杆6-6轴线上下运动，进而带动拨叉滑块6-9位移，并通过拨叉滑块6-9带动拨叉10偏转，实现对输出轴11和舵翼18的旋转驱动。

实施时：

如图1、图2、图3所示：上位机信号进入控制器组件4中进行运行处理后，驱动电机1带动自身输出轴上的电机齿轮14伺服旋转，电机齿轮14与传动齿轮6-1啮合，带动传动齿轮6-1旋转。

如图6所示：在丝杆组件6的传动齿轮6-1旋转时，首先带动梯形丝杆螺母6-2旋转，此时滚珠丝杆6-6与梯形丝杆6-8未通过推销6-5连接，故只有梯形丝杆6-8进行直线运动。

如图7、图8所示：锁舵销5-7圆柱面上存在一个锁舵孔5-9，此锁舵孔5-9与梯形丝杆6-8尾部的圆柱段相配合。梯形丝杆6-8直线运动直至从锁舵销5-7上的锁舵孔5-9中移出，解除对下机盖组件5的锁定。

梯形丝杆6-8进行直线运动的过程中，在梯形丝杆6-8上升时，梯形丝杆6-8尾部的圆柱段逐渐脱离锁舵销5-7的锁舵孔5-9，完全脱离后，锁舵销5-7受到第二弹簧5-6的推力作用开始运动脱离锁舵杆5-2，直至与调节垫块5-8相接触停止运动。锁舵销5-7脱离锁舵杆5-2后，此时锁舵杆5-2受到第一弹簧5-5的推力作用带动锁舵板5-4开始直线运动下移，直至与锁舵板5-4，从而锁舵板5-4解除了对舵翼18的锁定。

进一步地，舵翼18解锁后，推销6-5借助第三弹簧6-4推力，顺利连接滚珠丝杆6-6与梯形丝杆6-8成为一个运动整体后，外部输入丝杆组件6的旋转运动就能带动滚珠丝杆6-6旋转从而实现输出轴11的伺服运动。

滚珠丝杆6-6与梯形丝杆6-8成为一个运动整体后，传动齿轮6-1带动滚珠丝杆6-6旋转，进而通过拨叉10结构带动输出轴11偏转，输出轴11与舵翼18连接，从而实现舵翼18的伺服偏转。

如图3、图4所示，拨叉10的偏转带动末端反馈转接齿轮3旋转，末端反馈转接齿轮3与电位器8刚性连接，从而实现了输出轴的偏转角度反馈。反馈信号返回控制器组件4进行信号处理。

进一步地，上位机根据电位器8的反馈结果判断舵翼18是否偏转到位；若是则驱动电机1保持不动，若否则向控制器组件4下放调整指令，通过控制器组件4控制驱动电机1旋转，对舵翼18相对于机体2的偏转角度进行调节。

具体地，通过控制驱动电机1的旋转方向控制舵翼18的偏转方向。进一步地，通过控制驱动电机1的输出角位移(圈数)的大小，控制舵翼18的旋转角度的大小；最终实现对舵翼18的角度调节。

值得注意的是，本发明的电动伺服旋转舵机不可重复使用，适用于驱动一次作业的飞行器设备，例如探测器、卫星、舰载巡航器等，也可适用于武器装备等。本发明的电动伺服旋转舵机的应用不作为对本发明保护范围的限制。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

1.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，采用丝杆组件6与拨叉10配合形式，实现了对舵翼18的旋转驱动，同时布置了反馈机构，通过末端反馈转接齿轮3和电位器8监测输出轴11的偏转角度，能够对舵翼的偏转角度进行实时监测和调节，提高了舵机的控制精度。

2.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，通过整体的伺服系统运作，实现舵翼的解锁，舵翼的动态跟随偏转。在性能指标满足原系统要求的同时，空间布局紧凑，并且集成电机驱动控制的解锁机构，实现了对舵翼的锁定和解锁。并且解锁舵翼的动力来源于驱动舵翼偏转的驱动电机1，无需额外动力解锁舵翼。

3.本发明的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，紧凑的系统布局，能够适应各种空间使用要求。通过集成电位器8(或角度传感器)，提高了整体机构运动精度与伺服性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，包括：电动伺服旋转舵机、舵翼组件和反馈机构；所述伺服旋转舵机包括：驱动电机(1)、机体(2)、下机盖组件(5)、丝杆组件(6)、拨叉(10)和输出轴(11)；

所述驱动电机(1)固定安装在所述机体(2)的上方；所述驱动电机(1)能够通过所述丝杆组件(6)带动所述拨叉(10)偏转；

所述输出轴(11)转动安装在机体(2)上，且所述拨叉(10)与所述输出轴(11)固定连接；所述拨叉(10)偏转时，所述输出轴(11)相对于所述机体(2)旋转；

所述舵翼组件有两组，所述舵翼组件包括：舵翼安装座(19)、扭簧(20)和舵翼(18)；所述舵翼(18)转动安装在舵翼安装座(19)上，且舵翼(18)和舵翼安装座(19)之间设有扭簧(20)；

所述输出轴(11)的两端分别与两个舵翼安装座(19)固定连接；

所述下机盖组件(5)用于锁止舵翼(18)；所述反馈机构用于监测所述输出轴(11)的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述反馈机构包括：输出轴反馈齿轮(13)、末端反馈转接齿轮(3)和电位器(8)。

3.根据权利要求2所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述拨叉(10)上固定设置输出轴反馈齿轮(13)；所述输出轴反馈齿轮(13)与拨叉(10)和输出轴(11)同步运动。

4.根据权利要求3所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述末端反馈转接齿轮(3)转动安装在机体上。

5.根据权利要求4所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述末端反馈转接齿轮(3)与所述输出轴反馈齿轮(13)啮合；所述电位器(8)用于监测所述末端反馈转接齿轮(3)的偏转角度。

6.根据权利要求5所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述电动伺服旋转舵机包括：控制器组件(4)；所述控制器组件(4)用于接收所述电位器(8)监测到的角度信息以及对驱动电机进行控制。

7.根据权利要求6所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述末端反馈转接齿轮(3)固定安装在反馈转轴(15)上；所述反馈转轴(15)通过第二轴承(17)转动安装在机体(2)上，且所述反馈转轴(15)与输出轴(11)平行。

8.根据权利要求2-7任一项所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述丝杆组件(6)包括：第一丝杆螺母机构和第二丝杆螺母机构；所述第一丝杆螺母机构包括：滚珠丝杆(6-6)和滚珠丝杆螺母(6-7)；所述滚珠丝杆螺母(6-7)旋接在所述滚珠丝杆(6-6)的外部形成第一丝杆螺母副；

所述第二丝杆螺母机构包括：梯形丝杆(6-8)和梯形丝杆螺母(6-2)；所述梯形丝杆螺母(6-2)通过螺纹旋接在所述梯形丝杆(6-8)外部形成第二丝杆螺母副；

所述梯形丝杆(6-8)套设于所述滚珠丝杆(6-6)的内部，且能够相对滑移；所述第一丝杆螺母机构用于驱动所述拨叉(10)转动；所述第二丝杆螺母机构用于锁定/解锁下机盖组件(5)。

9.根据权利要求8所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述滚珠丝杆(6-6)旋转时，所述滚珠丝杆螺母(6-7)能够沿所述滚珠丝杆(6-6)的轴线方向位移；所述滚珠丝杆螺母(6-7)相对于所述滚珠丝杆(6-6)位移时，能够拨动所述拨叉(10)转动。

10.根据权利要求9所述的集成反馈机构的舵翼伺服驱动系统，其特征在于，所述驱动电机(1)带动所述梯形丝杆螺母(6-2)旋转时，所述梯形丝杆(6-8)能够沿自身轴线方向位移；所述梯形丝杆(6-8)位移时，能够解锁所述下机盖组件(5)，进而解锁舵翼(18)。

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