用于被旋轉引導的滾柱絲杠機構的預加載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星滾柱絲杠機構領域，所述衛星滾柱絲杠機構將旋轉運動轉化為平移運動，且更具體地涉及相對于結構被旋轉引導并配備有能夠補償機構內的空隙的預加載裝置的滾柱絲杠機構。本發明在航空航天領域、尤其是在線性致動器的生產方面是特別有用的。
【背景技術】
[0002]線性致動器被用于衛星所裝載的各種系統中，諸如用于定向推進裝置，所述推進裝置致力于例如軌道的改變或者將衛星保持在其軌道中適當的位置處。在這些系統中，電動機將旋轉運動傳遞到螺桿-螺母機構，所述螺桿-螺母機構將旋轉運動轉換為平移運動。為了提高轉換效率或者在運動中需要高精度時，可以使用滾柱絲杠類型的機構。多種線性致動器使用衛星滾柱絲杠機構，特別是因為衛星滾柱絲杠機構的壽命長和緊湊性。
[0003]圖1示出包括滾柱絲杠機構的線性致動器。在已知的方式中，滾柱絲杠機構10包括滾柱9，所述滾柱9置于蝸桿11與連接到殼體13的兩個螺紋環12a和12b之間。殼體通過滾動軸承15被相對于結構14旋轉引導。在所示示例中，殼體由旋轉電機16旋轉地驅動。蝸桿11旋轉地和自由平移地連接到該結構。殼體13的旋轉運動允許蝸桿11相對于該結構被平移地驅動。滾柱絲杠機構的原理是已知的，且在這里不再提及，特別是允許滾柱在蝸桿的每圈結束時相對于兩個螺紋環返回到中心位置的裝置。
[0004]存在用于滾柱絲杠機構的各種預加載裝置。這些裝置通常用在航空領域，所述裝置向機構施加預加載以消除機構內的空隙。當機構需要承受較高水平的震動并且在高真空中操作時，如在航天器發射期間的情況顯然地，殼體、滾柱和螺紋環之間的重復的相對軸向運動產生重復的沖擊，這可能損壞機構的元件或使機構的元件中斷。在一個已知實施例中，軸向預加載施加在兩個螺紋環之間從而保持移動部件彼此接觸。能夠在兩個螺紋環之間施加壓縮預加載的各種機構是已知的。
[0005]特別已知的是文獻FR2699633所公開的專利申請中所述的預加載裝置，所述預加載裝置的原理在圖1中描繪。兩個螺紋環12a和12b以此方式安裝在殼體13中以使得在此用12a表示的第一螺紋環緊固到殼體，并且在此用12b表示的第二螺紋環旋轉和自由平移地連接到殼體。預加載裝置為彈簧機構17，所述彈簧機構17包括壓縮螺旋彈簧18，所述壓縮螺旋彈簧18圍繞蝸桿并且在兩個支承環19a和19b之間放置。支承環19a接觸螺紋環12b。支承環19b接觸安裝在殼體上的預加載螺母20以使得壓縮力能夠施加到螺旋彈善
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[0006]線性致動器由滾柱絲杠機構10構成，所述滾柱絲杠機構10通過滾動軸承15被旋轉引導。旋轉引導件也暴露到高水平震動以及高真空狀況。因此，所述旋轉引導件也包括預加載裝置。在圖1所示的示例中，滾動軸承由超級雙相型的堅固預加載滾動軸承構成。軸承15包括以DF構造安裝的兩排角接觸滾珠軸承。兩排軸承的內環21a和21b通過安裝在結構上的預加載螺母22加載。
[0007]因此，線性致動器包括兩個預加載裝置，所述兩個預加載裝置能夠分別預加載滾柱絲杠機構并且相對于結構引導其旋轉。這導致復雜的線性致動器，所述線性致動器的預加載需要大量的部件(軸承環、螺旋彈簧、預加載螺母、預加載超級雙相滾動軸承等)。基本上由不銹鋼制成的所有這些部件呈現出較高重量和較大體積。線性致動器在設計和制造上也是復雜的。因此，仍然期望具有這樣的可利用的線性致動器，所述線性致動器并入簡單、廉價且符合航空航天領域中最大需求的預加載裝置。
【發明內容】
[0008]為此目的，本發明的一個目的在于一種線性致動器，所述線性致動器包括滾柱絲杠機構，所述滾柱絲杠機構通過第一和第二角接觸滾珠軸承相對于一結構被旋轉引導，所述滾柱絲杠機構包括置于蝸桿與第一和第二螺紋環之間的滾柱，所述第一和第二螺紋環旋轉和自由平移地結合到一起。第一和第二螺紋環緊固到第一和第二角接觸滾珠軸承的相應內環上。線性致動器包括單個預加載裝置，所述單個預加載裝置能夠分別在第一和第二角接觸滾珠軸承的兩個外環之間施加載荷，從而同時地允許滾柱絲杠機構的加載和滾柱絲杠機構相對于該結構的旋轉引導。
[0009]有利地，螺紋環構成兩個滾珠軸承的內環。
[0010]有利地，螺紋環通過鍵或者金屬波紋管連接。
[0011]有利地，線性致動器包括堅固(solid)預加載裝置，所述堅固預加載裝置能夠在被帶至彼此接觸的外環之間施加載荷。
[0012]有利地，預加載裝置包括支承表面以及彈性環，所述彈性環夾緊彼此接觸的兩個外環并且包括被構造以向所述彈性環施加載荷的一組夾緊螺釘。
[0013]有利地，線性致動器包括彈性預加載裝置，所述彈性預加載裝置能夠在彼此間隔的兩個外環之間施加載荷。
[0014]有利地，所述結構包括第一和第二半殼，所述第一和第二半殼分別緊固到第一和第二外環。預加載裝置被構造為施加載荷，所述載荷傾向于使得兩個外環更靠近到一起，旋轉引導由以“DF”構造安裝的兩個滾珠軸承提供。
[0015]有利地，所述結構包括第一和第二半殼，所述第一和第二半殼分別緊固到第一和第二外環。預加載裝置被構造為施加載荷，所述載荷傾向于使得兩個外環移動分開，旋轉引導由以“DB”構造安裝的兩個滾珠軸承提供。
[0016]有利地，蝸桿和所述結構旋轉地和自由平移地連接。
[0017]有利地，蝸桿和所述結構通過鍵或者金屬波紋管連接。
[0018]有利地，線性致動器包括旋轉電機，所述旋轉電機能夠驅動滾柱絲杠機構的螺紋環相對于所述結構的旋轉。
[0019]有利地，滾柱包括接觸蝸桿和接觸螺紋環的圓形溝槽。
【附圖說明】
[0020]通過閱讀在下列附圖中以示例方式給出的一個實施例的詳細描述，將更好地理解本發明并且其它優點將更為清楚。
[0021]圖1 (已經介紹)示出包括根據本領域已知的滾柱絲杠機構的線性致動器，
[0022]圖2a和2b示出根據本發明的線性致動器的第一示例，所述線性致動器包括被旋轉引導的滾柱絲杠機構，
[0023]圖3a和3b示出根據本發明的線性致動器的第二示例，所述線性致動器包括被旋轉引導的滾柱絲杠機構，
[0024]圖4a和4b示出根據本發明的線性致動器的第三示例，所述線性致動器包括被旋轉引導的滾柱絲杠機構。
[0025]為了清楚起見，各附圖中的相同部件使用相同的附圖標記表示。
【具體實施方式】
[0026]本發明首先涉及一種線性致動器，所述線性制動器被裝載在空間飛行器上，所述線性致動器例如用于為推進器相對于衛星的主體結構的推進進行定向或者用于為空間電信中所用的反射器進行定向。包括旋轉電機和提供轉化為平移運動的滾柱絲杠機構的線性致動器被設想。線性致動器包括同軸的滾柱絲杠機構和旋轉引導件。圖示出線性致動器的被稱為“平移絲杠”構造的一個特定構造，其中電機驅動滾柱絲杠機構的外殼相對于一結構旋轉，外殼轉而驅動蝸桿相對于該結構的平移運動。在被稱為“平移螺母”構造的可替代構造中，電機驅動滾柱絲杠機構的蝸桿相對于該結構旋轉，因此導致滾柱絲杠機構的外殼相對于該結構的平移運動。本發明不限于裝載在衛星上的平移絲杠構造中線性致動器的特定應用，而是更為廣泛地覆蓋軸線Z的滾柱絲杠機構，所述軸線Z的滾柱絲杠機構被相對于一結構圍繞相同的軸線Z旋轉引導。
[0027]存在兩大系列的滾柱絲杠。在第一系列中，蝸桿、滾柱和螺母都以相同節距刻螺紋或者攻絲。因此，在螺母相對于絲杠相對旋轉時，不存在滾柱的軸向運動。這個第一系列并不是非常精確的，并在一方面滾柱與另一方面螺母與絲杠之間的靜態不確定性的風險很大。在第二系列中，絲杠和螺母依然在第一個的情況下刻螺紋并在第二個的情況下攻絲，但是滾柱具有圓形溝槽。在操作中，滾柱軸向移動并且提供再循環機構。更具體地，再循環可以針對滾柱在螺母中形成的縱向凹槽中的每個完整轉動(圈)而設置。固定在螺母端部處的凸輪使得滾柱從絲杠脫離接合，并將所述滾柱插入到螺母的凹槽中以使得所述滾柱能夠軸向移動。與第一系列相比，第二系列提供在絲杠的線性移動中更高的精確性。與第一系列中的情況相比，滾柱中的溝槽與絲杠和與螺母的接觸呈現較小的靜態不確定性的風險。
[0028]本發明涉及用于這種被旋轉引導的滾柱絲杠機構的預加載裝置。本發明背后的整體構思為，提供對滾柱絲杠以及引導滾柱絲杠旋轉的軸承的同時預加載。本發明特別良好地適合于第二系列的滾柱絲杠。這是因為在第一系列中在滾柱、絲杠與螺母之間的接觸處所涉及的間隙總體上比第二系列的所述間隙大。軸承和絲杠螺紋的共同預加載導致補償空隙，所述空隙補償在第一系列中可能被證明不兼容。相反，在第二系列中，軸承中和滾柱絲杠中涉及的間隙為相同數量級。在第二系列的情況下，共同預加載因此能夠容易地補償軸承中和滾柱絲杠中的空隙。
[0029]實施預加載裝置的可能的三種方式在下文中進行說明。滾柱絲杠及其旋轉引導件的同時預加載使得現有技術已知的系統顯著簡化。
[0030]圖2a和2b示出根據本發明線性致動器的第一示例，所述線性致動器包括軸線Z的滾柱絲杠機構，所述軸線Z的滾柱絲杠機構被圍繞相同的軸線Z相對于一結構旋轉引導。滾柱絲杠機構24包括軸線Z的蝸桿25，所述軸線Z的蝸桿25旋轉和自由平移地連接到結構26。設想在蝸桿25與結構26之間的這個滑動連接27通過鍵或者金屬波紋管而獲得。滾柱絲杠機構24還包括置于蝸桿25與兩個螺紋環29a和29b之間的滾柱28。如此形成的滾柱絲杠的操作原理與已經介紹過的現有技術相似。通常，衛星滾柱28的外表面設置有溝槽，所述溝槽以與蝸桿25的螺距和兩螺紋環29a及29b的螺距相等的節距間隔開。溝槽具有圍繞每個滾柱的主軸線的圓形截面，所述主軸線平行于蝸桿25的軸線Z。溝槽接觸蝸桿25的螺紋并且接觸螺紋環29a和29b的螺紋。
[0031]滾柱圍繞蝸桿成角度分布。通常采用分隔籠狀件(未示出)以維持滾柱的角距。蝸桿還包括用于使得滾柱返回到中心位置的裝置，所述中心位置在蝸桿每圈結束時關于兩個螺紋環軸向對稱。在附圖中未示出的這些裝置通常由凹