[发明专利]一种有限摆动角组合轴承

摘要

本发明属于舵机技术领域，具体涉及一种有限摆动角组合轴承。本发明的一种有限摆动角组合轴承，主要包括输出轴、前端面保持架、前端推力滚子、支座、前端滚针滚子、前端滚子挡圈、摇臂、滚子内圈、后端滚针滚子、后端滚子挡圈、后端面保持架、后端推力滚子、锁紧端盖、紧钉螺钉、沉头螺钉。本发明解决了现有的分立结构形式轴承的内外圈均需占用一部分空间尺寸，且需要设计输出轴及其壳体组件来限制滚针轴承的轴向运动，由此带来尺寸重量的增加。本发明的轴承采用功能复用，输出轴部分承担了轴承内圈的功能、支座部分承担了轴承外圈功能，从而显著降低体积重量，并增强了组合轴承的功能。

主权项

1.一种有限摆动角组合轴承，包括输出轴(1)、前端面保持架(2)、前端推力滚子(3)、支座(4)、前端滚针滚子(5)、前端滚子挡圈(6)、摇臂(7)、滚子内圈(8)、后端滚针滚子(9)、后端滚子挡圈(10)、后端面保持架(11)、后端推力滚子(12)和锁紧端盖(13)；所述输出轴(1)用于输出旋转运动和支承舵面负载，包括从左至右依次固定连接的：第一圆柱(101)、第二圆柱(102)、第三圆柱(103)、第四圆柱(104)和第五圆柱(105)，从左至右所述各圆柱的直径依次减小，并且所有圆柱共中心轴；所述第一圆柱(101)具有左端面(106)，在所述左端面(106)上设置有螺纹孔(107)，所述螺纹孔(107)用于被驱动部件与输出轴的连接固定，所述的第五圆柱(105)具有右端面(110)，所述右端面上设置有第一减重孔(108)和螺钉孔(109)，第一减重孔(108)用于减重，螺钉孔(109)用于轴向预紧力调节；在所述第四圆柱(104)的外表面上，沿第四圆柱(104)的周向设置有一圈第一外花键(112)，所述第一外花键(112)的齿和槽的设置方向均与沿所述输出轴(1)的轴向平行；所述支座(4)安装于所述输出轴(1)的外部，用于支承输出轴(1)，并对所述摇臂(7)的摆动形成限制；支座(4)具有支座本体(401)，方形支座端面(402)和圆形支座端面(403)；所述支座本体(401)为圆筒状，支座本体(401)的内径大于所述第二圆柱(102)的直径；在支座本体(401)的筒体上设置有摇臂孔(404)，所述摇臂(7)能够通过所述摇臂孔(404)伸入所述支座(4)的内部；在所述支座本体(401)的筒体上还设置有测量孔(405)，用于角度传感器测量所述摇臂(7)摆动的角度；所述方形支座端面(402)具有正方形的外形轮廓，方形支座端面(402)的边长大于所述支座本体(401)的外径；所述支座本体(401)的内表面延伸至方形支座端面(402)的表面从而在方形支座端面(402)的中部形成通孔；所述圆形支座端面(403)具有圆形的外轮廓，圆形支座端面(403)直径大于所述支座本体(401)的外径；所述支座本体(401)的内表面延伸至圆形支座端面(403)的表面从而在圆形支座端面(403)的中部形成通孔；所述前端面保持架(2)用于支承保持所述前端推力滚子(3)；所述前端面保持架(2)为圆环状，内径与所述第二圆柱(102)的直径相当；在所述前端面保持架(2)的环面上均匀地分布满有一圈方形槽(21)，所述方形槽(21)的长度方向沿所述前端面保持架(2)的径向设置；所述前端推力滚子(3)安装于所述的方形槽(21)中，所述方形槽(21)用于约束前端推力滚子(3)的运动范围，前端推力滚子(3)与所述方形槽(21)保持小的间隙值；所述前端推力滚子(3)为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中；所述前端推力滚子(3)的直径略大于所述第二圆柱(102)的轴向尺寸；所述输出轴(1)伸入所述支座(4)，使得所述第一圆柱(101)和第二圆柱(102)位于所述支座(4)外部，所述第三圆柱(103)、第四圆柱(104)和第五圆柱(105)位于所述支座(4)内部；所述前端面保持架(2)活动安装于所述第二圆柱(102)上，位于所述第一圆柱(101)和第二圆柱(102)因直径差异所形成的断面和方形支座端面(402)之间，使得前端推力滚子(3)能够同时在第一圆柱(101)和第二圆柱(102)因直径差异所形成的断面，以及方形支座端面(402)上沿圆形轨迹滚动，所述前端面保持架(2)能够在第二圆柱(102)的柱面上周向转动；所述前端滚针滚子(5)为圆柱状，其轴向尺寸与所述第三圆柱(103)的轴向尺寸相当，用于将输出轴(1)的负载传递到支座(4)上，同时也将输出轴(1)与支座(4)之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，显著提高旋转运动效率；所述前端滚针滚子(5)安装于所述支座本体(401)和所述第三圆柱(103)之间的空间内，前端滚针滚子(5)的轴向与输出轴(1)的轴向一致，所述支座本体(401)的内表面和所述第三圆柱(103)的外表面共同构成所述前端滚针滚子(5)的滚道；多个所述的前端滚针滚子(5)充满所述支座本体(401)和所述第三圆柱(103)之间的空间；所述前端滚子挡圈(6)为圆圈状，活动安装于所述第四圆柱(104)上，位于所述支座(4)的内部，前端滚子挡圈(6)的外径小于所述支座(4)的内径，用于限制前端滚针滚子(5)的轴向移动；圆圈状的前端滚子挡圈(6)在其轴向的一端上具有圆环状的第一端面(601)，在所述前端滚子挡圈(6)轴向的另一端上，具有圆环状的第二端面(602)，所述第二端面(602)的内侧沿轴向向外凸起形成环形凸台(603)；所述第一端面(601)与所述第二圆柱(102)和第三圆柱(103)因直径差异所形成的断面共同配合限制所述前端滚针滚子(5)的轴向移动，所述第一端面(601)与所述第二圆柱(102)和第三圆柱(103)因直径差异所形成的断面共同配合所限制的轴向空间略大于所述前端滚针滚子(5)的轴向尺寸，用于提高低温变化时工作的可靠性；所述摇臂(7)用于将外部的驱动力转换为旋转运动，所述摇臂(7) 具有摇臂头部(701)，摇臂尾部(702)和过渡段(703)，所述摇臂头部(701)为圆柱状，所述摇臂尾部(702)也为圆柱状，摇臂头部(701)的直径大于摇臂尾部(702)的直径，所述摇臂头部(701)和所述摇臂尾部(702)的轴向平行设置，所述过渡段(703)从所述摇臂头部(701)的柱面过渡连接至所述摇臂尾部(702)的柱面上；所述摇臂头部(701)的直径小于所述前端滚子挡圈(6)的外径，在所述摇臂头部(701)上沿其轴向设置有头部大孔(704)和头部小孔(705)；所述头部大孔(704)和头部小孔(705)共轴线，共同形成了阶梯状的通孔；所述头部大孔(704)的直径大于前端滚子挡圈(6)的所述环形凸台(603)外径，所述头部大孔(704)的孔深与环形凸台(603)的径向尺寸一致，所述环形凸台(603)能够伸入头部大孔(704)内，使得所述摇臂(7)和所述前端滚子挡圈(6)互相构成对方在轴向移动上的限位；在头部小孔(705)内表面上设置有内花键(706)，所述内花键(706)能够与所述第一外花键(112)相互配合，带动所述输出轴(1)转动；在所述摇臂尾部(702)上沿其轴向设置有尾部大孔(708)和尾部小孔(709)；所述尾部大孔(708)和尾部小孔(709)共轴线，共同形成了阶梯状的通孔；所述尾部大孔(708)用于轴承部件的安装，尾部大孔(708)和尾部小孔(709)因直径差异所形成的端面构成对所述轴承部件在所述输出轴(1)轴向上移动的限位；摇臂(7)的所述摇臂头部(701)通过支座(4)上的所述摇臂孔(404)伸入所述支座(4)内部，并安装于所述第五圆柱(105)之上，使得所述第一外花键(112)和内花键(706)啮合，并且摇臂头部(701)和前端滚子挡圈(6)互相构成对方在轴向移动上的限位；所述摇臂尾部(702)和过渡段(703)位于支座(4)外部，所述摇臂孔(404)能够限制所述过渡段(703)的摆动角度，从而限制摇臂(7)的摆动角度；所述滚子内圈(8)用于将输出轴(1)上的径向作用力传递到后端滚针滚子(9)上，所述滚子内圈(8)包括圆筒状的内圈基座(801)，还包括与所述内圈基座(801)同轴设置的圆筒状的内圈凸台(802)，所述内圈基座(801)和内圈凸台(802)连接为一体且内径相同，两者的内径均略大于所述第五圆柱(105)的直径，所述内圈基座(801)的直径大于所述内圈凸台(802)的直径，所述内圈基座(801)的直径小于所述支座(4)的内径；所述内圈凸台(802)的轴向尺寸略大于所述后端滚针滚子(9)的轴向尺寸，用于保障高、低温工作环境下的可靠性；所述滚子内圈(8)套装于所述第五圆柱(105)上，位于所述支座(4)内部，内圈基座(801)能够相对于所述第五圆柱(105)转动；滚子内圈(8)的内圈基座(801)与所述摇臂(7)紧密贴合；所述后端滚针滚子(9)用于将滚子内圈(8)所受作用力传递到支座(4)上；后端滚针滚子(9)为圆柱状，两个圆形底面与柱面之间通过圆弧过渡角过渡，减小在承载时的应力集中；所述后端滚针滚子(9)安装于所述内圈凸台(802)和所述支座(4)之间的空间内，后端滚针滚子(9)的轴向与所述输出轴(1)的轴向平行；多个所述后端滚针滚子(9)充满了所述内圈凸台(802)和所述支座(4)之间的空间，并能够以内圈凸台(802)的外表面和支座(4)的内表面为滚道滚动；所述后端滚子挡圈(10)用于限制后端滚针滚子(9)的轴向移动，所述后端滚子挡圈(10)为圆筒状，其内径略大于所述第五圆柱(105)的直径，后端滚子挡圈(10)外径小于所述支座(4)的内径，后端滚子挡圈(10)的外径大于所述内圈凸台(802)的外径；所述后端滚子挡圈(10)套装于所述第五圆柱(105)之上，位于所述支座(4)内部，紧贴所述内圈凸台(802)，所述后端滚子挡圈(10)紧贴内圈凸台(802)的端面，与内圈基座(801)和内圈凸台(802)因外径差异所形成的断面共同配合，构成对后端滚针滚子(9)轴向移动的限位；所述后端面保持架(11)为推力圆柱滚子轴承的保持架组件，用于保持支承后端推力滚子(12)；所述锁紧端盖(13)具有圆盘状的端盖基座(1301)，和设置于端盖基座(1301)中部的圆筒状的端盖凸台(1302)；所述端盖凸台(1302)的内径略大于所述第五圆柱(105)的直径，所述端盖凸台(1302)的外径略小于所述后端面保持架(11)的内径，所述端盖凸台(1302)的轴向尺寸小于所述后端推力滚子(12)的直径；在位于端盖凸台(1302)内部的端盖基座(1301)上，沿端盖基座(1301)的轴向设置有螺钉安装孔(1303)，螺钉安装孔(1303)为螺纹通孔，所述螺钉安装孔(1303)的设置位置与第五圆柱(105)的右端面(110)上螺钉孔(109)的设置位置相匹配；在端盖凸台(1302)上，沿端盖凸台(1302)的轴向设置有紧钉螺钉孔(1304)，所述紧钉螺钉孔(1304)为螺纹通孔；所述后端推力滚子(12)安装于所述后端面保持架(11)中，所述后端面保持架(11)同轴地套装于锁紧端盖(13)的所述端盖凸台(1302)的外表面上，所述后端面保持架(11)的内表面与所述端盖凸台(1302)的外表面形成间隙配合，所述后端面保持架(11)能够绕自身轴向自由旋转；锁紧螺钉(14)穿过螺钉安装孔(1303)和螺钉孔(109)将锁紧端盖(13)固定于所述输出轴(1)的右端面(110)上，使得所述第五圆柱(105)末端伸入所述端盖凸台(1302)内部；所述端盖凸台(1302)与所述后端滚子挡圈(10)之间具有一定空间；支座(4)的所述圆形支座端面(403)和锁紧端盖(13)的所述端盖基座(1301)共同成为所述后端推力滚子(12)的滚道；紧钉螺钉(15)通过紧钉螺钉孔(1304)旋入，紧钉螺钉(15)的末端与后端滚子挡圈(10)相接触，通过紧钉螺钉(15)的旋入，实现对整个组合轴承轴向力的锁紧。