一種低摩擦力的彈簧載荷機構的制作方法
【專利摘要】本發明提供的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，包括一個中空的圓柱形外筒，外筒內安裝拉伸向彈簧座和壓縮向彈簧座，兩彈簧座之間安裝一個螺旋壓縮彈簧。彈簧座及螺旋壓縮彈簧中心穿有一根工作桿，工作桿的一端與壓縮向彈簧座軸向接觸，另一端通過螺母與拉伸向彈簧座軸向接觸，工作桿與拉伸向彈簧座的軸向接觸為錐面接觸；外筒的一端為收口端，與壓縮向彈簧座一側軸向接觸，另一端連接耳環套筒，耳環套筒與拉伸向彈簧座一側軸向接觸。本發明提供的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，通過加長拉伸向彈簧座的徑向長度，以及工作桿和拉伸向彈簧座的軸向接觸為錐面接觸兩種方式，大大減小彈簧載荷機構的摩擦力，改善載荷機構性能，提高飛機飛行品質。
【專利說明】
一種低摩擦力的彈簧載荷機構
技術領域
[0001]本發明屬于飛機操縱系統的載荷機構技術領域，具體涉及一種低摩擦力的彈簧載荷機構。
【背景技術】
[0002]現代電傳操縱飛機中，由于駕駛桿與飛機氣動控制舵面間僅有電信號連接，駕駛員的操縱動作無法得到舵面氣動力反饋，因此必須另外設計人感系統給駕駛員提供操縱力感覺。而在現今主流的的被動式人感系統中，彈簧載荷機構是操縱力的主要來源，其性能的好壞，直接影響到駕駛員操縱系統的人感特性，進而影響到飛機的飛行品質。
[0003]直筒式載荷機構是目前廣泛使用的一種彈簧載荷機構形式，其將所有部件置于一筒狀封閉殼體內，各運動部件以殼體為導向作拉伸及壓縮的直線運動。此種結構體積緊湊，同時能避免異物進入機構造成卡滯，可靠性高。但由于部件作直線運動，加之設計上的不完善之處，此種載荷機構使用中也存在摩擦力過大的問題，對駕駛員操縱裝置的性能乃至飛機的飛行品質造成了一定的不良影響。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的是現有直筒式載荷機構存在摩擦力過大的技術問題，提供一種低摩擦力的彈簧載荷機構，減小直筒式載荷機構的摩擦力，大大改善載荷機構性能，提高飛機飛行品質。
[0005]為了解決本發明的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:一種低摩擦力的彈簧載荷機構，包括一個中空的圓柱形外筒I，用于在其內安裝各種部件，為內部部件提供運動約束，并保護內部部件;所述外筒I內安裝有一對彈簧座，分別為拉伸向彈簧座2和壓縮向彈簧座3，所述拉伸向彈簧座2和壓縮向彈簧座3之間安裝有一個螺旋壓縮彈簧4;所述拉伸向彈簧座2、壓縮向彈簧座3及螺旋壓縮彈簧4中心穿有一根工作桿5，所述工作桿5的一端與壓縮向彈簧座3背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸，所述工作桿5另一端安裝有螺母6;所述工作桿5通過螺母6與拉伸向彈簧座2背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸，所述工作桿5與拉伸向彈簧座2的軸向接觸為錐面接觸;所述外筒I的一端為收口端，與壓縮向彈簧座3背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸;所述外筒I的另一端連接有耳環套筒7，所述耳環套筒7與拉伸向彈簧座2背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸;所述拉伸向彈簧座2的徑向約束直接由外筒I提供，所述工作桿5的徑向約束由拉伸向彈簧座2和外筒I的收口端提供，所述壓縮向彈簧座3的徑向約束由壓縮向彈簧座3提供，所述拉伸向彈簧座2的長度為:耳環套筒7至外筒I收口端的軸向距離，減去載荷機構的設計行程以及設計規范要求的運動機構間隙。
[0006]優選地，所述螺母6為錐形螺母，所述螺母6與所述拉伸向彈簧座2之間接觸方式為錐面接觸，減小拉伸向彈簧座2受到的徑向偏轉力矩，從而同樣能減小拉伸向彈簧座2徑向約束段上產生的用于平衡的接觸正壓力。
[0007]優選地，所述拉伸向彈簧座2的徑向外壁與外筒I的徑向內壁相接觸。
[0008]優選地，所述拉伸向彈簧座2徑向外壁首尾兩端均加工有接觸環21，保證拉伸向彈簧座2與外筒I僅在首尾兩端發生接觸，以使實際的約束段長度盡量接近于拉伸向彈簧座2的真實長度。
[0009]優選地，所述工作桿5通過軸肩結構與壓縮向彈簧座3軸向接觸。
[0010]優選地，所述工作桿5末端通過螺紋連接有耳環接頭8。
[0011]優選地，所述耳環套筒7和耳環接頭8的耳環段安裝有軸承，為彈簧載荷機構的安裝使用提供接口。
[0012]與現有技術相比，本發明獲得的有益效果是:
本發明公開的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，在傳統的直筒式載荷機構上作出改進，將拉伸向彈簧座的徑向約束段在結構和功能允許的前提下盡可能加長，即拉伸向彈簧座的長度為:耳環套筒至外筒收口端的軸向距離，減去載荷機構的設計行程以及設計規范要求的運動機構間隙，使得當拉伸向彈簧座因各種原因受到徑向偏轉力矩時，在徑向約束段上產生的用于平衡的接觸正壓力(此正壓力亦即導致載荷機構中摩擦力產生的直接原因)得以減小;在工作桿與拉伸向彈簧座的軸向接觸位置采取錐面接觸，減小拉伸向彈簧座受到的徑向偏轉力矩，從而減小拉伸向彈簧座徑向約束段上產生的用于平衡的接觸正壓力。
[0013]本發明公開的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，通過結構上的巧妙改進，大大減小載荷機構使用中存在的摩擦力，改善載荷機構性能，提高飛機飛行品質。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構示意圖。
[0015]圖2為拉伸向彈簧座結構示意圖.圖3為螺母結構示意圖。
[0016]附圖標記:1、外筒;2、拉伸向彈簧座;21、接觸環;3、壓縮向彈簧座;4、螺旋壓縮彈簧;5、工作桿;6、螺母;7、耳環套筒;8、耳環接頭。
具體實施方案
[0017]下面結合附圖，對實施例進行詳細說明。
[0018]參見附圖1，一種低摩擦力的彈簧載荷機構，包括一個中空的圓柱形外筒1，用于在其內安裝各種部件，為內部部件提供運動約束，并保護內部部件;所述外筒I內安裝有一對彈簧座，分別為拉伸向彈簧座2和壓縮向彈簧座3，所述拉伸向彈簧座2和壓縮向彈簧座3之間安裝有一個螺旋壓縮彈簧4;所述拉伸向彈簧座2、壓縮向彈簧座3及螺旋壓縮彈簧4中心穿有一根工作桿5，所述工作桿5的一端與壓縮向彈簧座3背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸，所述工作桿5另一端安裝有螺母6;所述工作桿5通過螺母6與拉伸向彈簧座2背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸，所述工作桿5與拉伸向彈簧座2的軸向接觸為錐面接觸;所述外筒I的一端為收口端，與壓縮向彈簧座3背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸;所述外筒I的另一端連接有耳環套筒7，所述耳環套筒7與拉伸向彈簧座2背向螺旋壓縮彈簧4的一側軸向接觸;所述拉伸向彈簧座2的徑向約束直接由外筒I提供，所述工作桿5的徑向約束由拉伸向彈簧座2和外筒I的收口端提供，所述壓縮向彈簧座3的徑向約束由壓縮向彈簧座3提供，所述拉伸向彈簧座2的長度為:耳環套筒7至外筒I收口端的軸向距離，減去載荷機構的設計行程以及設計規范要求的運動機構間隙。
[0019]進一步地，所述螺母6為錐形螺母，所述螺母6與所述拉伸向彈簧座2之間接觸方式為錐面接觸，減小拉伸向彈簧座2可能受到的徑向偏轉力矩，從而同樣能減小拉伸向彈簧座2徑向約束段上產生的用于平衡的接觸正壓力。
[0020]進一步地，所述拉伸向彈簧座2的徑向外壁與外筒I的徑向內壁相接觸。
[0021 ]進一步地，所述拉伸向彈簧座2徑向外壁首尾兩端均加工有接觸環21，保證拉伸向彈簧座2與外筒I僅在首尾兩端發生接觸。
[0022]進一步地，所述工作桿5通過軸肩結構與壓縮向彈簧座3軸向接觸。
[0023]進一步地，所述工作桿5末端通過螺紋連接有耳環接頭8。
[0024]進一步地，所述耳環套筒7和耳環接頭8的耳環段安裝有軸承，為彈簧載荷機構的安裝使用提供接口。
[0025]當載荷機構拉伸，耳環套筒7保持不動而耳環接頭8向右運動時，耳環接頭8將通過工作桿5帶動螺母6向右運動，進而推動拉伸向彈簧座2向右運動，而壓縮向彈簧座3受外筒I收口端的限制保持不動，螺旋壓縮彈簧4被壓縮，產生抵抗耳環接頭8向右運動的拉伸向載荷力。當載荷結構壓縮，耳環套筒7保持不動而耳環接頭8向左運動時，耳環接頭8將通過工作桿5推動壓縮向彈簧座3向左運動，而拉伸向彈簧座2受耳環套筒I的限制保持不動，螺旋壓縮彈簧4被壓縮，產生抵抗耳環接頭8向左運動的壓縮向載荷力。
[0026]通過調節螺母2，可以調整螺旋壓縮彈簧4的長度，亦即調節螺旋壓縮彈簧4的預緊力，從而獲得不同的載荷機構啟動力。通過調節耳環接頭8，可以調整載荷機構的長度，從而滿足操縱系統具體設計需求。
[0027]本發明通過加長拉伸向彈簧座2的徑向約束段長度，以及在工作桿與拉伸向彈簧座2間的軸向接觸位置采取錐面接觸的方法來減小載荷機構的摩擦力。
[0028](I)為加長拉伸向彈簧座2徑向約束段長度，采取如下方法:
a.在結構允許前提下盡量增加拉伸向彈簧座2的長度
在加工條件允許的前提下，盡量選取可能的最大長度，即拉伸向彈簧座2的長度為:耳環套筒7至外筒I收口端的軸向距離，減去載荷機構的設計行程以及設計規范要求的運動機構間隙；所述拉伸向彈簧座2的長度盡可能長，使得當拉伸向彈簧座2因各種原因受到徑向偏轉力矩時，在徑向約束段上產生的用于平衡的接觸正壓力(此正壓力亦即導致載荷機構中摩擦力產生的直接原因)得以減小。
[0029]b.合理設計拉伸向彈簧座2結構形式以保證約束段長度
拉伸向彈簧座2的結構如圖2所示，拉伸向彈簧座2徑向外壁首尾兩端均加工有接觸環21，這是為了保證拉伸向彈簧座2與外筒I僅在首尾兩端發生接觸，以使實際的約束段長度盡量接近于拉伸向彈簧座2的真實長度。若無此結構，則由于加工誤差，拉伸向彈簧座2與外筒I間的接觸可能發生在彈簧座中端，從而減少了實際的約束段長度。
[0030](2)工作桿與拉伸向彈簧座2間的軸向接觸位置采取錐面接觸，采取如下方法:
參見附圖2和附圖3，將拉伸向彈簧座2與螺母6接觸的部分設計為錐形孔結構，螺母6亦設計為錐形螺母，可保證兩者間的接觸為錐面接觸。錐面角的合理取值，與錐面接觸部分直徑和錐面接觸部分到工作桿5的另一徑向約束點(亦即外筒I的收口端)的距離有關;通過計算可得出一個最佳的錐面錐角取值，從而取得較好的減小拉伸向彈簧座2可能受到的徑向偏轉力矩的效果，減少載荷機構的摩擦力。
[0031]以上列舉的僅是本發明的具體實施例之一。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有許多類似的改形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明所要保護的范圍。
【主權項】
1.一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:包括一個中空的圓柱形外筒(1)，所述 外筒(1)內安裝有一對彈簧座，分別為拉伸向彈簧座(2)和壓縮向彈簧座(3)，所述拉伸向彈 簧座(2)和壓縮向彈簧座(3)之間安裝有一個螺旋壓縮彈簧(4);所述拉伸向彈簧座(2)、壓 縮向彈簧座(3)及螺旋壓縮彈簧(4)中心穿有一根工作桿(5)，所述工作桿(5)的一端與壓縮 向彈簧座(3)背向螺旋壓縮彈簧(4)的一側軸向接觸，所述工作桿(5)另一端安裝有螺母 (6);所述工作桿(5)通過螺母(6)與拉伸向彈簧座(2)背向螺旋壓縮彈簧(4)的一側軸向接 觸，所述工作桿(5 )與拉伸向彈簧座(2 )的軸向接觸為錐面接觸;所述外筒(1)的一端為收口 端，與壓縮向彈簧座(3)背向螺旋壓縮彈簧(4)的一側軸向接觸;所述外筒(1)的另一端連接 有耳環套筒(7)，所述耳環套筒(7)與拉伸向彈簧座(2)背向螺旋壓縮彈簧(4)的一側軸向接 觸;所述拉伸向彈簧座(2)的徑向約束直接由外筒(1)提供，所述工作桿(5)的徑向約束由拉 伸向彈簧座(2)和外筒(1)的收口端提供，所述壓縮向彈簧座(3)的徑向約束由壓縮向彈簧 座(3)提供，所述拉伸向彈簧座(2)的長度為:耳環套筒7至外筒1收口端的軸向距離，減去載 荷機構的設計行程以及設計規范要求的運動機構間隙。2.如權利要求1所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述螺母(6)為錐 形螺母。3.如權利要求2所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述螺母(6)與所 述拉伸向彈簧座(2 )之間接觸方式為錐面接觸。4.如權利要求1所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述拉伸向彈簧座 (2)的徑向外壁與外筒(1)的徑向內壁相接觸。5.如權利要求1所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述拉伸向彈簧座 (2)徑向外壁首尾兩端均加工有接觸環(21)。6.如權利要求1所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述工作桿(5)通 過軸肩結構與壓縮向彈簧座(3)軸向接觸。7.如權利要求1所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述工作桿(5)末 端通過螺紋連接有耳環接頭(8 )。8.如權利要求7所述的一種低摩擦力的彈簧載荷機構，其特征在于:所述耳環套筒(7) 和耳環接頭(8)的耳環段安裝有軸承。
【文檔編號】B64C13/04GK105947185SQ201610384659
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】曾嶸, 許志林, 梁瓊花, 袁平, 蔡暢嵐, 屈霞, 葉蕾, 朱輝杰, 鄧歡, 邰瑞雪, 郭丹
【申請人】江西洪都航空工業集團有限責任公司