CN208736259U - 一种微型舵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型舵系统，属于伺服系统技术领域，其通过在舵机单元中对应设置由双齿蜗杆和蜗轮输出轴组成的输出传动组件，由其完成减速电机转动扭矩的传递，从而完成各舵机单元中舵片偏转角度的精确调节。本实用新型的微型舵系统，其输出传动机构的结构简单，设置简便，舵系统的集成度高、体积小、质量轻，占用的舱段空间小，安装与控制便捷，能精确实现各路舵片的快速展开和角度调整，极大地降低了舵系统的应用成本，促进了导弹的小型化或者微型化发展，具有十分显著的推广应用价值。

Description

一种微型舵系统

技术领域

本实用新型属于伺服系统技术领域，具体涉及一种微型舵系统。

背景技术

近年来，随着科技水平的不断进步和战场环境的不断变化，对武器装备的需求也越来越高，常规的武器装备已经无法充分满足现代化战场的需要。例如，作为超级大国的美国，其参加海湾战争的士兵们曾明确提出其需要的不仅仅是飞机、坦克的火力支援，还需要各类能面对复杂作战环境的微型武器，因此美国曾先后研发“长矛”与“长钉”两款微型制导导弹。上述微型制导导弹的内部通常设置有舵机伺服系统，即电动舵系统。该系统是导弹飞行过程中实现导弹飞行姿态调整的功能部件，电动舵系统工作时，其控制电路通过电机输出转矩，并由减速机构进一步放大转矩来控制舵片偏转，从而实现弹体的姿态调整。

电动舵系统往往对于导弹飞行过程中的姿态调整起到十分重要的作用，直接影响着导弹的发射精度。目前，传统的电动舵系统通常由一个控制器和四路舵机组成，四路舵机互为单独的功能模块，分别来控制对应舵片的展开和调整，虽然能一定程度上实现舵片的快速展开和角度调整，但是，由于各路舵机单独设置，使得电动舵系统往往存在安装空间较大、舵机质量较大等缺陷，不仅影响导弹的载荷量，还制约了导弹的小型化发展，故而存在较大的局限性。

鉴于上述电动舵系统所存在的缺陷，本申请人在在先专利申请CN201710613172.X中提出了一种一体化微型舵系统，其包括电机、齿轮减速器、转向输出机构、位置敏感机构、控制板及转接板；其中的转向输出机构包括第一基座、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮及输出轴，且位置敏感机构包括角位置传感器和第五锥齿轮，该第五锥齿轮用于与第三锥齿轮齿合，实现输出轴的角度偏转，角位置传感器用于识别输出轴角度偏转的信号并反馈给控制板，从而实现舵系统位置的闭环控制。上述微型舵系统通过将四路舵机与控制系统集成设计，缩小了，能一定程度上完成舵系统的调节与控制；但是，上述舵系统中采用多级锥齿轮对应匹配来完成输出轴的角度调节与角度反馈，传动机构的结构设置复杂，静态间隙较多，扭矩传递的路径较长，传递过程中的稳定性和精度受到多级锥齿轮匹配精度的影响和制约，一旦某一对锥齿轮的匹配精度失准，输出轴的角度调节便会受到影响，从而影响导弹姿态调整的精度，影响导弹发射的精准性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种微型舵系统，其中通过简化微型舵系统中的转向输出机构，以双齿蜗杆和蜗轮输出轴的对应匹配来完成扭矩的精准传递，实现舵片展开后偏转角度的精准调节，提升导弹姿态调整的精准性，进一步简化舵系统的结构，减少舵系统对舱段空间的占用，满足导弹小型化发展的需要。

为实现上述目的，本实用新型提供一种微型舵系统，其特征在于，该微型舵系统包括基座和对应布置在该基座上的多路舵机单元；

所述舵机单元包括减速电机、输出传动机构和舵片；其中，

所述输出传动机构包括双齿蜗杆和蜗轮输出轴，所述蜗轮输出轴的一端设置有蜗轮，其另一端的端部对应设置有所述舵片，该舵片以端部活动连接并可绕该端部转动，以实现所述舵片的展开或者收回；所述双齿蜗杆包括呈长杆状的蜗杆和分别设置在该蜗杆两端的齿轮，即前齿轮和后齿轮，所述前齿轮与所述减速电机的输出轴对应设置，以将该输出轴输出的扭矩传递到所述蜗杆上，且所述蜗杆与所述蜗轮匹配啮合，使得所述蜗杆转动的扭矩可对应传递到所述蜗轮输出轴上，从而对应完成所述舵机单元上舵片偏转角度的调节。

作为本实用新型的进一步改进，所述减速电机和所述输出传动机构之间设置有减速传动机构，该减速传动机构的输入端与所述减速电机的输出轴匹配连接，其输出端与所述前齿轮对应匹配。

作为本实用新型的进一步改进，所述减速传动机构为齿轮减速箱、蜗轮蜗杆减速箱、或者齿轮-蜗杆减速箱。

作为本实用新型的进一步改进，所述舵机单元的设置数量为四个，四个所述舵机单元在所述基座上呈十字正交布置。

作为本实用新型的进一步改进，还包括角位置敏感组件，所述角位置敏感组件包括角位置传感器和反馈直齿轮，所述反馈直齿轮与所述后齿轮匹配啮合，以将所述双齿蜗杆转动的角度传递到所述角位置传感器，即可由所述角位置传感器检测所述蜗轮输出轴及其端部的所述舵片偏转的角度。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述角位置敏感组件设置有控制板，所述控制板可对所述角位置传感器检测到的角度信息进行分析和反馈。

作为本实用新型的进一步改进，在所述蜗轮输出轴上对应所述舵片设置有舵片展开组件，该舵片展开组件对应所述舵片活动连接的端部设置，其可将所述舵片从收回状态转化为展开状态并锁定。

作为本实用新型的进一步改进，所述蜗轮输出轴上对应所述舵片展开组件开设有盲孔，以用于所述舵片展开组件同轴设置于该盲孔中，相应地，所述舵片展开组件包括弹簧和同轴设置在该弹簧一端的锁紧销，所述弹簧背离所述锁紧销的一端固定连接在所述盲孔中，且所述弹簧在所述舵片收回状态时处于预压缩状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述基座包括第一基座和第二基座，所述第一基座分别对应各所述舵机单元设置，各所述舵机单元的输出传动机构容置在对应的第一基座内，且各所述第一基座分别固定设置在所述第二基座上，继而所述第二基座可将所述微型舵系统安装在对应的舱段内。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的微型舵系统，其通过在舵机单元中对应设置由双齿蜗杆和蜗轮输出轴组成的输出传动组件，由其完成减速电机转动扭矩的传递，完成舵片偏转角度的调节，不仅可有效实现舵片姿态的精准调节，还可有效简化舵系统输出传动机构的设置形式，减小对舱段空间的占用，减轻舵系统的重量，有效满足导弹微型化发展的需要；

(2)本实用新型的微型舵系统，其通过在各舵机单元中对应输出传动机构设置角位置敏感组件，由其对应与双齿蜗杆匹配，以检测双齿蜗杆转动的角度，继而测得蜗轮输出轴及其端部舵片偏转的角度，实现舵机的闭环控制，进一步确保导弹姿态调整的准确性，提升导弹发射的精度；

(3)本实用新型的微型舵系统，其结构简单，设置简便，集成度高、体积小、质量轻，占用的舱段空间小，安装与控制便捷，能精确实现各路舵片的快速展开和角度调整，极大地降低了舵系统的应用成本，促进了导弹的小型化或者微型化发展，具有十分显著的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中微型舵系统的整体结构正视图；

图2是本实用新型实施例中微型舵系统的局部结构剖视图；

图3是本实用新型实施例中微型舵系统的横向剖视图；

图4是本实用新型实施例中微型舵系统的纵向剖视图；

图5是本实用新型实施例中微型舵系统匹配在舱段内时的纵向剖视图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.减速电机，2.齿轮减速箱，3.双齿蜗杆，4.蜗轮输出轴，401.蜗轮，402.转动轴；5.舵片展开组件，501.弹簧，502.锁紧销；6.舵片，7.销轴，8.角位置敏感组件，801.角位置传感器，802.反馈直齿轮；9.控制板，10.第一基座，11.第二基座，12.舱段，13.安装板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中的微型舵系统如图1～5中所示，其包括多个集成安装在基座内的舵机单元，舵机单元的设置数量可根据实际需要进行优选，如3个、4个、5个等，在本实用新型优选实施例中，舵机单元的设置数量为4个，4个舵机单元的布置形式如图3中所示，即4个舵机单元呈十字正交分布，任意一个舵机单元可通过依次绕轴旋转90°、180°、270°来得到剩余三个舵机单元。

进一步地，优选实施例中的舵机单元包括减速电机1、齿轮减速箱2、双齿蜗杆3、蜗轮输出轴4、舵片展开组件5和舵片6，其中，齿轮减速箱2作为舵机单元的减速传动机构，其优选设置在减速电机1的下方，电机输出轴与齿轮减速箱2的输入齿轮匹配连接，使得减速电机1的电机输出轴可驱动输入齿轮转动；进一步地，优选实施例中的齿轮减速箱2为四级直齿轮传动，当然，齿轮减速箱2的设置形式也不局限于上述所记载的形式，其可根据实际需要优选为三级齿轮驱动、五级齿轮驱动、六级齿轮驱动等，齿轮的设置形式也不局限于直齿轮，其可根据实际需要优选为别的形式的齿轮，这利用现有技术中的相关技术手段较容易实现，故而在此不做赘述。

当然，本实用新型优选实施例中的微型舵系统的齿轮减速箱2也可以别的部件或机构来取代，如在另一个优选实施例中，对应减速电机1设置的减速传动机构为蜗轮蜗杆减速箱或者齿轮-蜗杆减速箱，上述机构能有效替代齿轮减速箱2完成减速电机1输出轴扭矩的放大与传递，故而也可作为本实用新型优选实施例中减速传动机构的备选，在此不做赘述。

进一步地，齿轮减速箱2的输出齿轮与双齿蜗杆3对应匹配，优选实施例中的双齿蜗杆3包括竖向设置的蜗杆和分别同轴设置在蜗杆上下端部的前齿轮与后齿轮，其中，前齿轮可与齿轮减速箱2的输出齿轮对应匹配啮合，以将齿轮减速箱2中的驱动力和扭矩传递到前齿轮上，再由前齿轮带动蜗杆及蜗杆底部的后齿轮进行绕轴转动，从而将减速电机1的驱动力和扭矩传递出去

进一步地，蜗轮输出轴4对应双齿蜗杆3上的蜗杆设置，其包括可与蜗杆对应匹配传动的蜗轮401和可带动舵片6转动的转动轴402；具体地，蜗轮401同轴套设在转动轴402的外周上，通过蜗轮401的转动可带动转动轴进行相应的绕轴转动，即通过蜗杆与蜗轮401的对应匹配，可组成蜗轮蜗杆传动机构，继而由双齿蜗杆3可对应带动蜗轮输出轴4中的转动轴402转动，从而完成舵片6的角度调节。

进一步地，舵片6的底端活动连接在输出轴背离蜗轮401的一端，其优选通过销轴7活动连接，使得舵片6的端部可绕销轴7的轴线转动，完成舵片6初始状态与展开状态的转换；进一步具体地，优选实施例中的舵片6的一端设置有类似“刀柄”的凸起，如图1～5中所示，该凸起上开设有通孔，相应地，转动轴402的端部也对应开设有通孔，继而销轴7可依次同轴穿过凸起上的通孔和转动轴402上的通孔，从而将舵片6活动连接在转动轴402上；进一步地，在转动轴402上对应舵片6的端部凸起开设有盲孔，并在该盲孔中设置有舵片展开组件5，通过舵片展开组件5可实现舵片6从初始状态转换为展开状态，即初始时舵片6收在导弹的舱段12内，舵片6的边缘抵接发射筒的内周壁，使得舵片6不至于从舱段12内展开；而当导弹从发射筒中发射出后，发射筒解除对舵片6的限制，使得舵片6可在舵片展开组件5的作用下快速展开。

进一步地，优选实施例中的舵片展开组件5包括弹簧501和锁紧销502，锁紧销502同轴设置在弹簧501的一端，其可在舵片6收在舱段12内时抵接舵片6凸起的一侧，而弹簧501的另一端固定在转动轴402上通孔的底部，且此时弹簧501处于压缩状态，其弹簧501内部产生回复力，该回复力可使得发射筒筒壁解除对舵片6的限定时，舵片6可在弹簧501回复力的作用下迅速弹出，从而完成舵片6的快速展开；进一步地，当锁紧销502在弹簧501作用下将舵片6展开后，锁紧销502的侧周壁面抵接舵片6端部的凸起，如图4中所示，继而锁紧销502的上下侧周壁面分别抵接通孔的内周壁面和舵片6端部凸起的侧面，使得舵片6在展开后可由锁紧销502完成自锁定，保证舵片6展开的稳定性；进一步地，优选实施例中转动轴402的端面上沿轴向开设有一定宽度的开槽，开槽的宽度对应舵片6端部凸起的厚度，且该厚度小于转动轴402上通孔的内径，锁紧销502的外径优选对应于通孔的内径，即开槽的宽度小于锁紧销502的外径，开槽可用于舵片6端部的旋转，通孔可用于锁紧销的容置与限位。

进一步地，对应蜗轮输出轴4设置有角位置敏感组件8，其优选包括对应匹配设置的角位置传感器801和反馈直齿轮802，其中，反馈直齿轮802与双齿蜗杆3底部的后齿轮对应啮合，使得双齿蜗杆3在转动时，后齿轮可对应带动反馈直齿轮802转动，从而使得角位置传感器801可获得转动轴402转动的角度信息，确保舵片6的偏转角度按照设置参数进行控制，提升舵片6控制的准确性。

进一步优选地，优选实施例中的基座包括第一基座10和第二基座11，两基座的大体结构之间可同轴匹配连接为整体，其中，第一基座10对应各舵机单元设置，其优选层夹角为90°的扇形结构，即优选实施例中四个舵机单元中的第一基座10可对应拼装成圆形截面结构，如图3中所示；进一步地，优选实施例中各舵机单元的齿轮减速箱2通过安装板13安装在对应的第一基座10上，以用于传递并放大减速电机1输出的扭矩；相应地，优选实施例中双齿蜗杆3竖向设置在第一基座10内，并分别与对应的蜗轮输出轴4、齿轮减速箱2、反馈直齿轮802匹配连接，从而完成力矩的传递和检测；进一步地，第一基座10和第二基座11对应匹配连接，形成整体的基座结构；具体地，优选实施例中的四个第一基座10对应设置在第二基座11的上表面上，第二基座11在优选实施例中呈圆形结构，以适应在圆柱形舱段12内的安装，优选实施例中的四个舵机单元分别对应设置在第二基座11夹角为90°的扇形端面上，从而形成如图3中所示的分布形式，即四个舵机单元集成布置在第二基座11上，形成圆柱形的微型舵系统，从而可有效适应舵系统在舱段12内的安装，实现多路舵机单元的集成。

进一步优选地，对应各部件的协调工作与舵片6的调节，在第二基座11的底部设置有控制板9，其优选与角位置敏感组件8对应匹配连接，使得舵片6角度的调节可在控制板9的控制下完成，且舵片6的偏转角度可根据控制板9的控制而进行调节，进一步提升调整的精确性。

本实用新型中的微型舵系统，其通过对应设置多个舵机单元集成在圆形的第二基座11上，各舵机单元的结构设置紧凑，通过设置减速传动机构来实现减速电机扭矩和驱动力的放大及传递，继而设置双齿蜗杆和蜗轮输出轴将驱动力对应传递到展开的舵片上，减少静态间隙，实现舵片偏转角度的精确调整，提升舵系统的控制精度；且通过在各舵机单元中对应双齿蜗杆设置角位置敏感组件，以其来接收和反馈舵片的偏转角度信息，可有效实现舵机位置的闭环控制，进一步确保导弹姿态调整的准确性，提升导弹发射的精度。本实用新型中的微型舵系统，其基于一体化设置，集成度高、体积小、质量轻，占用的舱段空间小，安装与控制便捷，能充分适应导弹的小型化设计需求，精确实现各路舵片的快速展开和角度调整，极大地降低了舵系统的应用成本，促进了导弹的小型化或者微型化发展，具有十分显著的推广应用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微型舵系统，其特征在于，该微型舵系统包括基座和对应布置在该基座上的多路舵机单元；

所述舵机单元包括减速电机(1)、输出传动机构和舵片(6)；其中，

所述输出传动机构包括双齿蜗杆(3)和蜗轮输出轴(4)，所述蜗轮输出轴(4)的一端设置有蜗轮(401)，其另一端的端部对应设置有所述舵片(6)，该舵片(6)以端部活动连接并可绕该端部转动，以实现所述舵片(6)的展开或者收回；所述双齿蜗杆(3)包括呈长杆状的蜗杆和分别设置在该蜗杆两端的齿轮，即前齿轮和后齿轮，所述前齿轮与所述减速电机(1)的输出轴对应设置，以将该输出轴输出的扭矩传递到所述蜗杆上，且所述蜗杆与所述蜗轮(401)匹配啮合，使得所述蜗杆转动的扭矩可对应传递到所述蜗轮输出轴(4)上，从而对应完成所述舵机单元上舵片(6)偏转角度的调节。

2.根据权利要求1所述的微型舵系统，其中，所述减速电机(1)和所述输出传动机构之间设置有减速传动机构，该减速传动机构的输入端与所述减速电机(1)的输出轴匹配连接，其输出端与所述前齿轮对应匹配。

3.根据权利要求2所述的微型舵系统，其中，所述减速传动机构为齿轮减速箱(2)、蜗轮蜗杆减速箱、或者齿轮-蜗杆减速箱。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的微型舵系统，其中，所述舵机单元的设置数量为四个，四个所述舵机单元在所述基座上呈十字正交布置。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的微型舵系统，其中，还包括角位置敏感组件(8)，所述角位置敏感组件(8)包括角位置传感器(801)和反馈直齿轮(802)，所述反馈直齿轮(802)与所述后齿轮匹配啮合，以将所述双齿蜗杆(3)转动的角度传递到所述角位置传感器(801)，即可由所述角位置传感器(801)检测所述蜗轮输出轴(4)及其端部的所述舵片偏转的角度。

6.根据权利要求5所述的微型舵系统，其中，对应所述角位置敏感组件(8)设置有控制板(9)，所述控制板(9)可对所述角位置传感器(801)检测到的角度信息进行分析和反馈。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的微型舵系统，其中，在所述蜗轮输出轴(4)上对应所述舵片设置有舵片展开组件(5)，该舵片展开组件(5)对应所述舵片(6)活动连接的端部设置，其可将所述舵片(6)从收回状态转化为展开状态并锁定。

8.根据权利要求7所述的微型舵系统，其中，所述蜗轮输出轴(4)上对应所述舵片展开组件(5)开设有盲孔，以用于所述舵片展开组件(5)同轴设置于该盲孔中，相应地，所述舵片展开组件(5)包括弹簧(501)和同轴设置在该弹簧(501)一端的锁紧销(502)，所述弹簧(501)背离所述锁紧销(502)的一端固定连接在所述盲孔中，且所述弹簧(501)在所述舵片(6)收回状态时处于预压缩状态。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的微型舵系统，其中，所述基座包括第一基座(10)和第二基座(11)，所述第一基座(10)分别对应各所述舵机单元设置，各所述舵机单元的输出传动机构容置在对应的第一基座(10)内，且各所述第一基座(10)分别固定设置在所述第二基座(11)上，继而所述第二基座(11)可将所述微型舵系统安装在对应的舱段(12)内。