一种低摩擦力的弹簧载荷机构的制作方法
【专利摘要】本发明提供的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，包括一个中空的圆柱形外筒，外筒内安装拉伸向弹簧座和压缩向弹簧座，两弹簧座之间安装一个螺旋压缩弹簧。弹簧座及螺旋压缩弹簧中心穿有一根工作杆，工作杆的一端与压缩向弹簧座轴向接触，另一端通过螺母与拉伸向弹簧座轴向接触，工作杆与拉伸向弹簧座的轴向接触为锥面接触；外筒的一端为收口端，与压缩向弹簧座一侧轴向接触，另一端连接耳环套筒，耳环套筒与拉伸向弹簧座一侧轴向接触。本发明提供的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，通过加长拉伸向弹簧座的径向长度，以及工作杆和拉伸向弹簧座的轴向接触为锥面接触两种方式，大大减小弹簧载荷机构的摩擦力，改善载荷机构性能，提高飞机飞行品质。
【专利说明】
一种低摩擦力的弹簧载荷机构
技术领域
[0001]本发明属于飞机操纵系统的载荷机构技术领域，具体涉及一种低摩擦力的弹簧载荷机构。
【背景技术】
[0002]现代电传操纵飞机中，由于驾驶杆与飞机气动控制舵面间仅有电信号连接，驾驶员的操纵动作无法得到舵面气动力反馈，因此必须另外设计人感系统给驾驶员提供操纵力感觉。而在现今主流的的被动式人感系统中，弹簧载荷机构是操纵力的主要来源，其性能的好坏，直接影响到驾驶员操纵系统的人感特性，进而影响到飞机的飞行品质。
[0003]直筒式载荷机构是目前广泛使用的一种弹簧载荷机构形式，其将所有部件置于一筒状封闭壳体内，各运动部件以壳体为导向作拉伸及压缩的直线运动。此种结构体积紧凑，同时能避免异物进入机构造成卡滞，可靠性高。但由于部件作直线运动，加之设计上的不完善之处，此种载荷机构使用中也存在摩擦力过大的问题，对驾驶员操纵装置的性能乃至飞机的飞行品质造成了一定的不良影响。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的是现有直筒式载荷机构存在摩擦力过大的技术问题，提供一种低摩擦力的弹簧载荷机构，减小直筒式载荷机构的摩擦力，大大改善载荷机构性能，提高飞机飞行品质。
[0005]为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:一种低摩擦力的弹簧载荷机构，包括一个中空的圆柱形外筒I，用于在其内安装各种部件，为内部部件提供运动约束，并保护内部部件;所述外筒I内安装有一对弹簧座，分别为拉伸向弹簧座2和压缩向弹簧座3，所述拉伸向弹簧座2和压缩向弹簧座3之间安装有一个螺旋压缩弹簧4;所述拉伸向弹簧座2、压缩向弹簧座3及螺旋压缩弹簧4中心穿有一根工作杆5，所述工作杆5的一端与压缩向弹簧座3背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触，所述工作杆5另一端安装有螺母6;所述工作杆5通过螺母6与拉伸向弹簧座2背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触，所述工作杆5与拉伸向弹簧座2的轴向接触为锥面接触;所述外筒I的一端为收口端，与压缩向弹簧座3背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触;所述外筒I的另一端连接有耳环套筒7，所述耳环套筒7与拉伸向弹簧座2背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触;所述拉伸向弹簧座2的径向约束直接由外筒I提供，所述工作杆5的径向约束由拉伸向弹簧座2和外筒I的收口端提供，所述压缩向弹簧座3的径向约束由压缩向弹簧座3提供，所述拉伸向弹簧座2的长度为:耳环套筒7至外筒I收口端的轴向距离，减去载荷机构的设计行程以及设计规范要求的运动机构间隙。
[0006]优选地，所述螺母6为锥形螺母，所述螺母6与所述拉伸向弹簧座2之间接触方式为锥面接触，减小拉伸向弹簧座2受到的径向偏转力矩，从而同样能减小拉伸向弹簧座2径向约束段上产生的用于平衡的接触正压力。
[0007]优选地，所述拉伸向弹簧座2的径向外壁与外筒I的径向内壁相接触。
[0008]优选地，所述拉伸向弹簧座2径向外壁首尾两端均加工有接触环21，保证拉伸向弹簧座2与外筒I仅在首尾两端发生接触，以使实际的约束段长度尽量接近于拉伸向弹簧座2的真实长度。
[0009]优选地，所述工作杆5通过轴肩结构与压缩向弹簧座3轴向接触。
[0010]优选地，所述工作杆5末端通过螺纹连接有耳环接头8。
[0011]优选地，所述耳环套筒7和耳环接头8的耳环段安装有轴承，为弹簧载荷机构的安装使用提供接口。
[0012]与现有技术相比，本发明获得的有益效果是:
本发明公开的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，在传统的直筒式载荷机构上作出改进，将拉伸向弹簧座的径向约束段在结构和功能允许的前提下尽可能加长，即拉伸向弹簧座的长度为:耳环套筒至外筒收口端的轴向距离，减去载荷机构的设计行程以及设计规范要求的运动机构间隙，使得当拉伸向弹簧座因各种原因受到径向偏转力矩时，在径向约束段上产生的用于平衡的接触正压力(此正压力亦即导致载荷机构中摩擦力产生的直接原因)得以减小;在工作杆与拉伸向弹簧座的轴向接触位置采取锥面接触，减小拉伸向弹簧座受到的径向偏转力矩，从而减小拉伸向弹簧座径向约束段上产生的用于平衡的接触正压力。
[0013]本发明公开的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，通过结构上的巧妙改进，大大减小载荷机构使用中存在的摩擦力，改善载荷机构性能，提高飞机飞行品质。
【附图说明】
[0014]图1为本发明结构示意图。
[0015]图2为拉伸向弹簧座结构示意图.图3为螺母结构示意图。
[0016]附图标记:1、外筒;2、拉伸向弹簧座;21、接触环;3、压缩向弹簧座;4、螺旋压缩弹簧;5、工作杆;6、螺母;7、耳环套筒;8、耳环接头。
具体实施方案
[0017]下面结合附图，对实施例进行详细说明。
[0018]参见附图1，一种低摩擦力的弹簧载荷机构，包括一个中空的圆柱形外筒1，用于在其内安装各种部件，为内部部件提供运动约束，并保护内部部件;所述外筒I内安装有一对弹簧座，分别为拉伸向弹簧座2和压缩向弹簧座3，所述拉伸向弹簧座2和压缩向弹簧座3之间安装有一个螺旋压缩弹簧4;所述拉伸向弹簧座2、压缩向弹簧座3及螺旋压缩弹簧4中心穿有一根工作杆5，所述工作杆5的一端与压缩向弹簧座3背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触，所述工作杆5另一端安装有螺母6;所述工作杆5通过螺母6与拉伸向弹簧座2背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触，所述工作杆5与拉伸向弹簧座2的轴向接触为锥面接触;所述外筒I的一端为收口端，与压缩向弹簧座3背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触;所述外筒I的另一端连接有耳环套筒7，所述耳环套筒7与拉伸向弹簧座2背向螺旋压缩弹簧4的一侧轴向接触;所述拉伸向弹簧座2的径向约束直接由外筒I提供，所述工作杆5的径向约束由拉伸向弹簧座2和外筒I的收口端提供，所述压缩向弹簧座3的径向约束由压缩向弹簧座3提供，所述拉伸向弹簧座2的长度为:耳环套筒7至外筒I收口端的轴向距离，减去载荷机构的设计行程以及设计规范要求的运动机构间隙。
[0019]进一步地，所述螺母6为锥形螺母，所述螺母6与所述拉伸向弹簧座2之间接触方式为锥面接触，减小拉伸向弹簧座2可能受到的径向偏转力矩，从而同样能减小拉伸向弹簧座2径向约束段上产生的用于平衡的接触正压力。
[0020]进一步地，所述拉伸向弹簧座2的径向外壁与外筒I的径向内壁相接触。
[0021 ]进一步地，所述拉伸向弹簧座2径向外壁首尾两端均加工有接触环21，保证拉伸向弹簧座2与外筒I仅在首尾两端发生接触。
[0022]进一步地，所述工作杆5通过轴肩结构与压缩向弹簧座3轴向接触。
[0023]进一步地，所述工作杆5末端通过螺纹连接有耳环接头8。
[0024]进一步地，所述耳环套筒7和耳环接头8的耳环段安装有轴承，为弹簧载荷机构的安装使用提供接口。
[0025]当载荷机构拉伸，耳环套筒7保持不动而耳环接头8向右运动时，耳环接头8将通过工作杆5带动螺母6向右运动，进而推动拉伸向弹簧座2向右运动，而压缩向弹簧座3受外筒I收口端的限制保持不动，螺旋压缩弹簧4被压缩，产生抵抗耳环接头8向右运动的拉伸向载荷力。当载荷结构压缩，耳环套筒7保持不动而耳环接头8向左运动时，耳环接头8将通过工作杆5推动压缩向弹簧座3向左运动，而拉伸向弹簧座2受耳环套筒I的限制保持不动，螺旋压缩弹簧4被压缩，产生抵抗耳环接头8向左运动的压缩向载荷力。
[0026]通过调节螺母2，可以调整螺旋压缩弹簧4的长度，亦即调节螺旋压缩弹簧4的预紧力，从而获得不同的载荷机构启动力。通过调节耳环接头8，可以调整载荷机构的长度，从而满足操纵系统具体设计需求。
[0027]本发明通过加长拉伸向弹簧座2的径向约束段长度，以及在工作杆与拉伸向弹簧座2间的轴向接触位置采取锥面接触的方法来减小载荷机构的摩擦力。
[0028](I)为加长拉伸向弹簧座2径向约束段长度，采取如下方法:
a.在结构允许前提下尽量增加拉伸向弹簧座2的长度
在加工条件允许的前提下，尽量选取可能的最大长度，即拉伸向弹簧座2的长度为:耳环套筒7至外筒I收口端的轴向距离，减去载荷机构的设计行程以及设计规范要求的运动机构间隙；所述拉伸向弹簧座2的长度尽可能长，使得当拉伸向弹簧座2因各种原因受到径向偏转力矩时，在径向约束段上产生的用于平衡的接触正压力(此正压力亦即导致载荷机构中摩擦力产生的直接原因)得以减小。
[0029]b.合理设计拉伸向弹簧座2结构形式以保证约束段长度
拉伸向弹簧座2的结构如图2所示，拉伸向弹簧座2径向外壁首尾两端均加工有接触环21，这是为了保证拉伸向弹簧座2与外筒I仅在首尾两端发生接触，以使实际的约束段长度尽量接近于拉伸向弹簧座2的真实长度。若无此结构，则由于加工误差，拉伸向弹簧座2与外筒I间的接触可能发生在弹簧座中端，从而减少了实际的约束段长度。
[0030](2)工作杆与拉伸向弹簧座2间的轴向接触位置采取锥面接触，采取如下方法:
参见附图2和附图3，将拉伸向弹簧座2与螺母6接触的部分设计为锥形孔结构，螺母6亦设计为锥形螺母，可保证两者间的接触为锥面接触。锥面角的合理取值，与锥面接触部分直径和锥面接触部分到工作杆5的另一径向约束点(亦即外筒I的收口端)的距离有关;通过计算可得出一个最佳的锥面锥角取值，从而取得较好的减小拉伸向弹簧座2可能受到的径向偏转力矩的效果，减少载荷机构的摩擦力。
[0031]以上列举的仅是本发明的具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。
【主权项】
1.一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:包括一个中空的圆柱形外筒(1)，所述 外筒(1)内安装有一对弹簧座，分别为拉伸向弹簧座(2)和压缩向弹簧座(3)，所述拉伸向弹 簧座(2)和压缩向弹簧座(3)之间安装有一个螺旋压缩弹簧(4);所述拉伸向弹簧座(2)、压 缩向弹簧座(3)及螺旋压缩弹簧(4)中心穿有一根工作杆(5)，所述工作杆(5)的一端与压缩 向弹簧座(3)背向螺旋压缩弹簧(4)的一侧轴向接触，所述工作杆(5)另一端安装有螺母 (6);所述工作杆(5)通过螺母(6)与拉伸向弹簧座(2)背向螺旋压缩弹簧(4)的一侧轴向接 触，所述工作杆(5 )与拉伸向弹簧座(2 )的轴向接触为锥面接触;所述外筒(1)的一端为收口 端，与压缩向弹簧座(3)背向螺旋压缩弹簧(4)的一侧轴向接触;所述外筒(1)的另一端连接 有耳环套筒(7)，所述耳环套筒(7)与拉伸向弹簧座(2)背向螺旋压缩弹簧(4)的一侧轴向接 触;所述拉伸向弹簧座(2)的径向约束直接由外筒(1)提供，所述工作杆(5)的径向约束由拉 伸向弹簧座(2)和外筒(1)的收口端提供，所述压缩向弹簧座(3)的径向约束由压缩向弹簧 座(3)提供，所述拉伸向弹簧座(2)的长度为:耳环套筒7至外筒1收口端的轴向距离，减去载 荷机构的设计行程以及设计规范要求的运动机构间隙。2.如权利要求1所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述螺母(6)为锥 形螺母。3.如权利要求2所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述螺母(6)与所 述拉伸向弹簧座(2 )之间接触方式为锥面接触。4.如权利要求1所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述拉伸向弹簧座 (2)的径向外壁与外筒(1)的径向内壁相接触。5.如权利要求1所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述拉伸向弹簧座 (2)径向外壁首尾两端均加工有接触环(21)。6.如权利要求1所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述工作杆(5)通 过轴肩结构与压缩向弹簧座(3)轴向接触。7.如权利要求1所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述工作杆(5)末 端通过螺纹连接有耳环接头(8 )。8.如权利要求7所述的一种低摩擦力的弹簧载荷机构，其特征在于:所述耳环套筒(7) 和耳环接头(8)的耳环段安装有轴承。
【文档编号】B64C13/04GK105947185SQ201610384659
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】曾嵘, 许志林, 梁琼花, 袁平, 蔡畅岚, 屈霞, 叶蕾, 朱辉杰, 邓欢, 邰瑞雪, 郭丹
【申请人】江西洪都航空工业集团有限责任公司