由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器的制造方法
【專利摘要】一種由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，滾珠絲杠組件位于殼體內。螺母為圓筒狀，絲杠為殼體狀，并且在螺母內表面和絲杠外表面分別加工有螺旋狀半圓槽，并且分別位于螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽的半徑相同，螺旋角度亦相同，當螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽配合形成整圓的螺旋槽后，形成了閉合螺旋滾道，使滾珠在該閉合螺旋滾道中滾動。本發明將力傳感器與滾珠絲杠集成，力傳感器位于滾珠絲杠的內孔中，減少了力傳遞過程的損失，將測量精度由現有技術的1％提高至月3‰。本發明還具有結構簡單、易于實現的特點。
【專利說明】由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器
【技術領域】
[0001]本發明涉及飛機電剎車作動器，具體是將力傳感器和滾珠絲杠集成的飛機電剎車作動器結構。
技術背景
[0002]飛機電剎車是近年來開始得到應用的新技術，電剎車使用機電作動器作為剎車執行機構。機電作動器一般由驅動電機、減速齒輪和滾珠絲杠等部件組成。機電作動器工作時產生作動力，通過擠壓剎車盤使動、靜剎車盤相互摩擦產生制動力矩。機電作動器采用多級減速，傳動鏈復雜，要使機電作動器產生的作動力滿足一定的控制精度要求，需要在機電作動器中使用力傳感器進行閉環控制。
[0003]目前，國內外常用的機電作動器力傳感器都是布置在滾珠絲杠和機電作動器殼體之間，通過滾珠絲杠或作動器殼體之間的反作用力對剎車作動力進行間接測量。
[0004]美國專利7565953中，將力應變片布置在頂蓋和殼體上蓋之間的橫梁上，剎車時，滾珠絲杠通過作用力與反作用力原理將力傳遞到頂蓋，頂蓋通過螺釘將力傳遞到橫梁。橫梁的兩邊凸臺受到殼體上蓋向下的力，中間部位受到螺釘向上的力，因此發生變形，貼在橫梁上的應變片通過感應橫梁的變形進行測力。這種結構的缺點是:機電作動器殼體在受載時會不規則變形，變形會影響傳感器的測力精度；殼體的變形會對減速齒輪的定位中心距產生影響，進而影響作動器傳動效率和使用壽命。
[0005]中國專利ZL201210010192.5中，力傳感器位于殼體上蓋與滾珠絲杠組件的導桿之間。剎車時，電機經減速后，驅動螺母做旋轉運動，螺母的轉矩經過滾珠和螺紋滾道變為絲杠的直線力，絲杠帶動活塞進行剎車。滾珠絲杠所受到的反作用力通過滾珠絲母和平面軸承作用在導桿定位鍵的傳力板上，繼而傳遞給位于導桿傳力板與壓蓋之間的測力傳感器上。這種結構的缺點是傳感器的軸向尺寸會明顯增加作動器軸向安裝空間。
[0006]針對這些問題，本發明提出了一種將力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器結構。其結構特征為:將力傳感器與滾珠絲杠集成，力傳感器位于滾珠絲杠的內孔中中或力傳感器與滾珠絲杠做成一體式結構。
【發明內容】
[0007]為克服現有技術中存在的傳動效率低、使用壽命短，以及結構體積較大的不足，本發明提出了一種由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器。
[0008]本發明包括殼體、滾珠絲杠組件、滾針軸承、力傳感器組件、數據線、頂桿、推力滾針軸承、深溝球軸承、預緊彈簧、彈簧墊、卡圈、動密封圈和隔熱墊。
[0009]所述的殼體包括中殼體、下殼體和殼體上蓋，滾珠絲杠組件位于殼體內。所述滾珠絲杠組件包括絲杠、螺母和滾珠。滾珠絲杠組件中的螺母外圓周表面的上部通過滾針軸承與中殼體內表面配合；該螺母下端外圓周表面的齒輪盤的上表面通過滾針推力軸承與中殼體的最大孔徑處的上孔壁的內表面配合；該螺母下端端頭處的外圓周表面通過深溝球軸承與下殼體的內表面配合。所述頂桿位于滾珠絲杠組件內，并且該頂桿的下端位于隔熱墊的中心槽內，該頂桿的上端與力傳感器組件配合。力傳感器組件位于絲杠內孔的上端。
[0010]所述隔熱墊位于滾珠絲杠組件的下端，并使該隔熱墊中心的凹槽壁位于絲杠內。在所述隔熱墊中心的凹槽壁外表面與所述絲杠內表面之間安裝有預緊彈簧。
[0011]在螺母內表面和絲杠外表面分別加工有螺旋狀半圓槽，并且分別位于螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽的半徑相同，螺旋角度亦相同，當螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽配合形成整圓的螺旋槽后，形成了閉合螺旋滾道，使滾珠在該閉合螺旋滾道中滾動。
[0012]滾針軸承位于所述中殼體的內表面與螺母的外表面之間的軸承安裝面上。
[0013]所述螺母為圓筒狀。該螺母的內表面為螺旋狀半圓槽。該螺母的上端端口內表面有徑向凸出的限位臺階，通過該限位臺階的內表面實現對絲杠的軸向定位。在該螺母下部的外圓周表面有徑向凸出的齒輪盤，該齒輪盤的圓周表面與電機減速齒輪嚙合。該齒輪盤的上表面形成了推力滾針軸承的安裝面。
[0014]絲杠為殼體狀，在該絲杠上端端面有力傳感器組件的安裝定位面。所述絲杠的外圓周表面亦為階梯狀，在該絲杠上部外圓周表面有螺旋狀半圓槽，并且該螺旋狀半圓槽在絲杠軸向的長度為該絲杠長度的1/3。在所述絲杠下端靠近端頭處的內表面有用于嵌裝卡圈的凹槽。
[0015]所述頂桿的上端有徑向凸出的上支撐盤，頂桿裝入絲杠內孔中，通過該支撐盤的外圓周表面與絲杠內孔表面滑動配合；在所述支撐盤的上表面中心有圓柱形凸臺，凸臺上表面為凹球面，與力傳感器組件下端球面點接觸。在所述下支撐盤的外端面有軸向凸出的環形槽，該環形槽槽壁的外表面為螺紋面，用于安裝隔熱墊。
[0016]所述卡圈的外徑與位于絲桿內表面的嵌裝卡圈的凹槽的內徑相同；卡圈的內表面與所述隔熱墊上的安裝面間隙配合。在該卡圈的上表面安放有彈簧墊。
[0017]所述中殼體為圓筒狀。該中殼體的內孔為三級階梯孔，其中，中殼體中部的內徑最小，并與螺母之間有安裝間隙；在所述中殼體上端的內徑與滾針軸承的外徑相同；所述中殼體下部的內徑略大于所述螺母齒輪盤的外徑，形成了螺母齒輪盤的安裝空間。在所述中殼體用于安裝螺母齒輪盤處的圓周上有開口，用于螺母齒輪盤與電機減速齒輪的嚙合。
[0018]本發明將力傳感器與滾珠絲杠集成，力傳感器位于滾珠絲杠的內孔中。解決了電剎車作動器現有力傳感器結構的缺陷，結構簡單，易于實現。
[0019]本發明中的滾珠絲杠組件位于殼體內。滾珠絲杠組件與電機減速齒輪通過齒輪嚙合。螺母內表面和絲杠外表面分別加工有螺紋滾道，工作時滾珠在由螺母、絲杠構成的閉合滾道回路中循環滾動。通過滾針軸承和深溝球軸承用于對滾珠絲杠進行徑向定位。推力滾針軸承用于承受滾珠絲杠工作時所產生的反作用力，將力傳遞給作動器殼體，并通過殼體將力傳遞到作動器的支撐結構上。下殼體與絲杠配合的表面為十二方內孔，用于對絲杠導向，限制滾珠絲杠工作時絲杠旋轉。
[0020]絲杠下端內孔設計為十二方孔，與頂桿下端傘狀處的十二方配合，防止擰上隔熱墊時頂桿轉動。頂桿最底部為圓柱，為了減重將內部設計為孔。圓柱外表面為螺紋，與隔熱墊內螺紋孔配合。隔熱墊與絲杠之間裝有預緊彈簧，起到消除頂桿和力傳感器組件安裝間隙的作用。預緊彈簧由頂桿傘狀體上限位，卡圈下限位。在下殼體內部裝有動密封圈，活塞滑動時起密封作用。
[0021]本發明將力傳感器集成在滾珠絲杠內孔中，與現有的力傳感器安裝在滾珠絲杠和作動器殼體之間相比，節省了軸向安裝空間。力傳感器與滾珠絲杠集成后，可通過頂桿結構直接將力傳到力傳感器上，與國內外現有的間接測量相比，減少了力傳遞過程的損失，提高了測量精度，波音787的精度約為4.25%，國內現有的間接測量精度約為1%，本該發明測量精度預算為3%。。中殼體所受的力會直接傳到與中殼體相連的支撐結構，因此中殼體的變形量會很小，不會影響中心距定位。且結構簡單，實施方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的結構示意圖。
[0023]圖2是作動器絲杠伸出后的示意圖。
[0024]圖3是活塞底部的放大示意圖。
[0025]圖中:1.殼體上蓋；2.螺母；3.絲杠；4.數據線；5.滾珠；6.力傳感器組件；7.滾針軸承；8.頂桿；9.中殼體；10.推力滾針軸承；11.深溝球軸承；12.下殼體；13.動密封圈；14.預緊彈簧；15.彈簧墊；16.卡圈；17.隔熱墊；18.彈性體；19.蓋板；20.應變片
【具體實施方式】
[0026]本實例是一種由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，包括殼體、滾珠絲杠組件、滾針軸承7、力傳感器組件6、數據線4、頂桿8、推力滾針軸承10、深溝球軸承11、預緊彈簧14、彈簧墊15、卡圈16、動密封圈13和隔熱墊17。
[0027]所述的殼體包括中殼體9、下殼體12和殼體上蓋1，滾珠絲杠組件位于殼體內。所述滾珠絲杠組件包括絲杠3、螺母2和滾珠5。滾珠絲杠組件中的螺母2外圓周表面的上部通過滾針軸承7與中殼體內表面配合；該螺母2下端外圓周表面的齒輪盤的上表面通過推力滾針軸承10與中殼體9的最大孔徑處的上孔壁的內表面配合；該螺母2下端端頭處的外圓周表面通過深溝球軸承11與下殼體12的內表面配合。頂桿8位于滾珠絲杠組件內，該頂桿的下端位于隔熱墊17的中心槽內，該頂桿的上端與力傳感器組件配合。力傳感器組件位于絲杠內孔的上端，該力傳感器組件的數據線穿過所述殼體上蓋內部的數據線孔與電作動器的控制單元連通。
[0028]所述隔熱墊17位于滾珠絲杠組件的下端，并使該隔熱墊中心的凹槽壁位于絲杠內。在所述隔熱墊中心的凹槽壁外表面與所述絲杠內表面之間安裝有預緊彈簧14。
[0029]在螺母2內表面和絲杠3外表面分別加工有螺旋狀半圓槽，并且分別位于螺母2內表面和絲杠3外表面上的螺旋狀半圓槽的半徑相同，螺旋角度亦相同，當螺母2內表面和絲杠3外表面上的螺旋狀半圓槽配合形成整圓的螺旋槽后，形成了閉合螺旋滾道，使滾珠5在該閉合螺旋滾道中滾動。
[0030]滾針軸承7位于所述中殼體的內表面與螺母的外表面之間，被安裝在該螺母上端外圓周的軸承安裝面上。
[0031]在所述螺母2下端外圓周表面的齒輪盤的外圓周表面與作動器電機的減速齒輪嚙合。
[0032]所述螺母為圓筒狀。該螺母的內表面為螺旋狀半圓槽。該螺母的上端端口內表面有徑向凸出的限位臺階，通過該限位臺階的內表面實現對絲杠3的軸向定位。在該螺母下部的外圓周表面有徑向凸出的齒輪盤，該齒輪盤的圓周表面為齒面，用于與電機減速齒輪嚙合。該齒輪盤的上表面形成了推力滾針軸承10的安裝面。
[0033]絲杠3為殼體狀，該絲杠的內孔為階梯孔，在該絲杠上端端面形成了力傳感器組件的安裝定位面。所述絲杠的外圓周表面亦為階梯狀，在該絲杠上部外圓周表面有所述的螺旋狀半圓槽，并且該螺旋狀半圓槽在絲杠軸向的長度為該絲杠長度的1/3。所述絲杠外圓周表面無螺旋狀半圓槽的部分與螺母的內表面之間無干涉。絲杠3下端內孔表面為十二方孔，與頂桿8下端的十二方配合，以防止安裝上隔熱墊17時頂桿8轉動。在所述絲杠下端靠近端頭處的內表面有凹槽，用于嵌裝卡圈16。
[0034]所述頂桿8的上端有徑向凸出的上支撐盤，頂桿8裝入絲杠3內孔中，通過該支撐盤的外圓周表面與絲杠內孔表面滑動配合；在所述支撐盤的上表面中心有圓柱形凸臺，凸臺上表面為凹球面，與力傳感器組件下端球面點接觸。所述頂桿8的下端亦有徑向凸出的下支撐盤，該下支撐盤的外表面為十二方；在所述下支撐盤的外端面有軸向凸出的環形槽，該環形槽槽壁的外表面為螺紋面，用于安裝隔熱墊17。
[0035]所述隔熱墊17為圓形板狀，在該隔熱墊上表面有軸向凸出的安裝面，通過該安裝面將隔熱墊與頂桿螺紋連接。
[0036]隔熱墊17與絲杠3之間裝有預緊彈簧14，并通過頂桿8下支撐盤的下表面和安裝在絲杠3內表面的卡圈16軸向定位。通過所述預緊彈簧14消除頂桿8和力傳感器組件6安裝間隙。
[0037]所述卡圈16為開口的環形件。卡圈的外徑與位于絲杠內表面的嵌裝卡圈的凹槽的內徑相同；卡圈的內表面與所述隔熱墊17上的安裝面間隙配合。在該卡圈的上表面安放有彈簧墊15，方便所述預緊彈簧14的安裝。
[0038]在下殼體12下端與絲杠之間通過動密封圈13密封。
[0039]所述中殼體9為圓筒狀。該中殼體9的內孔為三級階梯孔，其中，中殼體9中部的內徑最小，并與螺母2之間有安裝間隙；在所述中殼體9上端的內徑與滾針軸承7的外徑相同；所述中殼體9下部的內徑略大于所述螺母2齒輪盤的外徑，形成了螺母齒輪盤的安裝空間。在所述中殼體9用于安裝螺母齒輪盤處的圓周上有開口，用于螺母齒輪盤與電機減速齒輪的嚙合。
【權利要求】
1.一種由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，包括殼體、滾珠絲杠組件、滾針軸承、力傳感器組件、數據線、頂桿、推力滾針軸承、深溝球軸承、預緊彈簧、彈簧墊、卡圈、動密封圈和隔熱墊； 所述的殼體包括中殼體、下殼體和殼體上蓋，滾珠絲杠組件位于殼體內；所述滾珠絲杠組件包括絲杠、螺母和滾珠；滾珠絲杠組件中的螺母外圓周表面的上部通過滾針軸承與中殼體內表面配合；該螺母下端外圓周表面的齒輪盤的上表面通過滾針推力軸承與中殼體的最大孔徑處的上孔壁的內表面配合；該螺母下端端頭處的外圓周表面通過深溝球軸承與下殼體的內表面配合；頂桿位于滾珠絲杠組件內；力傳感器組件位于絲杠內孔的上端； 所述隔熱墊位于滾珠絲杠組件的下端，并使該隔熱墊中心的凹槽壁位于絲杠內；在所述隔熱墊中心的凹槽壁外表面與所述絲杠內表面之間安裝有預緊彈簧； 在螺母內表面和絲杠外表面分別加工有螺旋狀半圓槽，并且分別位于螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽的半徑相同，螺旋角度亦相同，當螺母內表面和絲杠外表面上的螺旋狀半圓槽配合形成整圓的螺旋槽后，形成了閉合螺旋滾道，使滾珠在該閉合螺旋滾道中滾動； 滾針軸承位于所述中殼體的內表面與螺母的外表面之間的軸承安裝面上。
2.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，所述螺母為圓筒狀；該螺母的內表面為螺旋狀半圓槽；該螺母的上端端口內表面有徑向凸出的限位臺階，通過該限位臺階的內表面實現對絲杠的軸向定位；在該螺母下部的外圓周表面有徑向凸出的齒輪盤，該齒輪盤的圓周表面與電機減速齒輪嗤合；該齒輪盤的上表面形成了推力滾針軸承的安裝面。
3.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，絲杠為殼體狀，在該絲杠上端端面有力傳感器組件的安裝定位面；所述絲杠的外圓周表面亦為階梯狀，在該絲杠上部外圓周表面有螺旋狀半圓槽，并且該螺旋狀半圓槽在絲杠軸向的長度為該絲杠長度的1/3 ;在所述絲杠下端靠近端頭處的內表面有用于嵌裝卡圈的凹槽。
4.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，所述頂桿的上端有徑向凸出的上支撐盤，頂桿裝入絲杠內孔中，通過該支撐盤的外圓周表面與絲杠內孔表面滑動配合；在所述支撐盤的上表面中心有圓柱形凸臺，凸臺上表面為凹球面，與力傳感器組件下端球面點接觸；在所述下支撐盤的外端面有軸向凸出的環形槽，該環形槽槽壁的外表面為螺紋面，用于安裝隔熱墊。
5.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，所述卡圈的外徑與位于絲桿內表面的嵌裝卡圈的凹槽的內徑相同；卡圈的內表面與所述隔熱墊上的安裝面間隙配合；在該卡圈的上表面安放有彈簧墊。
6.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，所述中殼體為圓筒狀；該中殼體的內孔為三級階梯孔，其中，中殼體中部的內徑最小，并與螺母之間有安裝間隙；在所述中殼體上端的內徑與滾針軸承的外徑相同；所述中殼體下部的內徑略大于所述螺母齒輪盤的外徑，形成了螺母齒輪盤的安裝空間；在所述中殼體用于安裝螺母齒輪盤處的圓周上有開口，用于螺母齒輪盤與電機減速齒輪的嚙合。
7.如權利要求1所述由力傳感器和滾珠絲杠集成的電剎車作動器，其特征在于，所述頂桿的下端位于隔熱墊的中心槽內，該頂桿的上端與力傳感器組件配合。
【文檔編號】B64C25/42GK104443368SQ201410653859
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】丁斌, 張潔, 喬勇, 李萍 申請人:西安航空制動科技有限公司