支撑轴承组件的制作方法

专利名称：支撑轴承组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于旋转轴的刚性支撑件。更具体地，本发明涉及将刚性支撑 件用于在螺杆驱动的伸缩式天线杆中的轴向驱动螺杆的一端。
背景技术：
本发明可用于螺杆驱动的伸缩式天线杆并将特别参考所述伸缩式天线杆 进行描述，然而，本发明具有更广泛的应用，并可在需要用于旋转轴的刚性轴 承组件的多种其它应用中使用。
两个用于伸缩式天线杆的重要标准是"套入，，或完全缩回高度以及"展开" 或完全展开高度。套入高度是当天线杆完全缩回时的高度。对于给定的展开高 度，许多因素会影响套入高度。这些因素包括在天线杆中的管的数目、当展开 时管之间的重叠量、以及在各个管上的端部特性的细节(诸如轴衬和底部结 构)。对于螺杆驱动天线杆，影响天线杆套入高度的额外因素是用于支撑轴向 驱动螺杆的支撑件所需要的高度量。优选的是使套入高度最小化。较小的套入 高度有助于使天线杆结合在考虑空间的覆盖物(shelter)和车辆中。由此，优 选的是提供一种使天线杆的套入高度最小化的驱动螺杆支撑件。
现有用于旋转轴的刚性支撑件使用两个轴承，所述两个轴承沿所述轴的长 度轴向间隔开。所述间隔使支撑件的高度典型地为轴直径的三(3)倍或更多。 由此，在螺杆的直径为一 (1)英寸的螺杆驱动天线杆的应用中，轴向支撑件 的间隔将大约为三(3)英寸。当包括有轴承的厚度和必要的支撑结构时，刚 性轴承组件的整个高度为五(5)英寸或更多。由此，过大的高度是本发明着 手及克服的不足之处。
一些现有螺杆驱动伸缩式天线杆通过使用单个轴承而非优选的刚性轴承
组件试图使轴向螺杆支撑轴承所需要的垂直空间最小化。所述设置不能向螺杆 提供足够的支撑，从而使螺杆在操作过程中摇摆，并对天线杆存在潜在的损害。 这种单个轴承的方案也仅是完全以低速工作，对于任何用户都是不合适的，并
且对于紧急情况或军事用户存在潜在危险。由此，需要一种能够克服上述不足
以及其它能够提供更多有利的整体效果的天线杆伸缩系统。

发明内容
本发明涉及一种用于旋转轴的刚性轴承支撑件。在具体的应用中，本发明 涉及一种刚性支撑件，所述刚性支撑件用于在中心设置的伸缩式天线杆组件用 的轴向驱动螺杆。本发明还可以在任何需要用于旋转轴的刚性轴承支撑件的情 形中使用。
本发明的主要方面是通过一对轴承提供一种用于旋转轴的刚性轴承支撑 件，所述轴承彼此同心设置。
根据本发明的另一个方面， 一种刚性轴承支撑件具有轴承组件基部；第 一轴承组件，设置在所述基部上；以及第二轴承组件，以所述第一轴承组件径 向向外地设置在所述轴承组件基部上，其中所述第一轴承组件和所述第二轴承 组件卩波此同心。
根据本发明的又一个方面， 一种伸缩性天线杆组件包括至少两个细长管状 部件，其中第二细长管状部件由第一细长管状部件可收缩地接收。旋转轴在中
心设置在所述天线杆组件中，用于展开及缩回所述第二细长管状部件。下部支 撑组件支撑所述驱动螺杆的下部。所述下部支撑件具有两个围绕所述轴向驱动 螺杆同心地设置的轴承组件。
根据本发明的再一个方面， 一种支撑用于天线杆组件的驱动螺杆的方法包 括提供第一轴承組件，所述第一轴承组件经过其中心位置接收驱动螺杆的下 端；提供抱紧螺母，所述抱紧螺母靠近所述第一轴承组件并包围所述驱动螺杆 的下端；以及提供第二轴承组件，所述第二轴承组件以所述第一轴承组件径向 向外并与所述第 一轴承组件同心地设置。
本发明的螺杆驱动天线杆可被用于需要迅速、自动展开以及具有较高天线 指向精度的最大可靠性的通信系统和监视应用。所述天线杆具有自锁部件和用 于展开及缩回的正向机械驱动装置。
本发明的主要方面是提供一种用于伸缩式组件轴的刚性轴承支撑件，所述 刚性轴承支撑件能够降低整个支撑件的高度。
本发明的另一个方面是提供一种刚性轴承支撑件，所述刚性轴承支撑件减 小了在螺杆驱动天线杆中用于轴向驱动螺杆的刚性支撑轴承组件所需要的轴 向空间。
本发明的另 一个方面是提供一种刚性轴承支撑件，所述刚性轴承支撑件导 致天线杆的套入高度明显地降低。
本发明的另一个方面是提供一种用于天线杆的驱动螺杆的支撑件以使所 述螺杆的摇摆最小化。
本发明的另 一个方面是提供一种伸缩式天线杆组件，所述伸缩式天线杆组 件克服了现有技术设备的问题和限制。
本发明的另一个方面是提供一种在任何应用中使用，并不限于轴向位置或 限于伸缩式天线杆组件的用于驱动螺杆的高度较低的刚性轴承支撑件。
本发明的最后方面是提供一种在任何应用中使用，特别是在存在轴向空间 限制的应用中使用的用于旋转轴的高度较低的刚性轴承支撑件。
这些和其它方面以及优点通过以下结合附图的说明将变得清楚。


本发明以某些部件、结构、和步骤而具体化，本发明的优选实施例将在附 图中进行说明。
图1示出了现有的刚性轴承支撑件的侧截面图，其中轴承彼此轴向地间隔开。
图2是根据本发明的优选实施例的伸缩式天线杆组件在完全缩回位置的 侧视图。
图3是图1的伸缩式天线杆在完全展开位置的侧视图。
图4是根据本发明的优选实施例的伸缩式天线杆组件沿图3的线4-4切开
的放大的截面图，示出了天线杆支撑轴承组件，其中刚性轴承支撑件具有同心
的轴承。
图5示出了根据本发明的刚性轴承支撑件的进一步放大的截面图。 图6是沿图3的线6-6切开的顶部平面的截面图。
具体实施例方式
参考图1,图1示出了围绕旋转轴12的现有刚性轴^^组件10。旋转轴示 出为螺杆驱动的伸缩式天线杆组件的轴向驱动螺杆，但并不仅限于此。轴承组 件使所述轴自由旋转。轴承14和16沿所述轴的长度轴向地设置，以向旋转轴 提供横向支撑。轴承的轴向间距提供抵抗力矩以阻止所述轴倾斜(tipping)。 沿向下方向的垂直支撑由所述轴的下部肩部18提供，所述轴将作用力穿过垫 圈20、上部轴承16的内圏22、衬套24、下部轴承14的内圈26、下部轴承的 球轴承28、以及下部轴承14的外圏30传送至基部32的上表面33。沿向上方 向的垂直支撑通过^:升在螺紋旋紧至所述轴底部上的锁定螺母或"抱紧螺母" (hug nut) 34上的所述轴提供。作用力通过抱紧螺母传送至下部轴承的内圈、 下部轴承的球轴承、下部轴承的外圈作用至轴承组件壳体38的肩部36上。轴 承组件壳体经由固定螺钉40连接至基部32。
刚性轴承支撑件应当充分地执行以下功能使所述轴旋转，提供对所述轴 的横向支撑，提供抵抗轴倾斜的力矩、以及提供沿向上和向下方法的轴向支撑。 大多数现有的刚性轴承支撑组件执行这些功能，但是这些支撑件的不足在于所 述支撑件沿旋转轴的轴线延伸，在一些诸如螺杆驱动的伸缩式天线杆的应用中 是不利的。本发明能够执行所有刚性轴承支撑件的必要功能，并同时能够克服 上述不足。
现参考附图，其中所述附图仅仅为了示出本发明优选实施例的目的，而并 非用于限制的目的，参考图5，根据本发明的优选实施例，具有螺紋端部121 的驱动轴部119刚性并永久地固定至螺杆基部120。螺杆基部从所述轴向外部 轴承122延伸。与现有的轴承组件相比，外部轴承的内径显著大于轴的直径。 螺杆基部具有凸出的空隙124，所述空隙用于内部轴承126和中部轴承环128 的空间。内部轴承自由地在轴119的端部上滑动并通过螺紋旋紧至轴的端部上 的主要扭矩锁定螺母或"抱紧，'螺母130固定至下端，并通过中部轴承环128 固定至上端。中部轴承环通过紧固螺钉134或任何适合的紧固件固定至轴承组 件基部132。由于轴专门经过球轴承122、 126连接至基部132，因此轴能够旋 转。轴分别经由推靠在基部132上的肩部140、 142的轴承122、 126以及中部 轴承环128而被横向地支撑。
轴承组件向如下进行倾斜的轴提供抵抗力矩。当轴试图倾斜时，轴经由螺
杆基部120向下推向外部轴承122的一侧上。作用力经由内圈144传送至5求轴 承146，并最终传送至轴承组件基部132底面148上。同时，轴在其中心部分 经由螺紋旋紧在轴119端部上的抱紧螺母130而升高，其中所述抱紧螺母130 压在内部轴承126的内部环150上，随后所述轴穿过球轴承152、外部环154 至中部环128，并最终至具有紧固螺钉134的轴承支撑組件的基部。在大型外 部轴承的一侧上向下压结合在轴的中心升高产生对轴倾斜的抵抗力矩。
轴承组件沿相对的向上和向下的方向还提供轴向支撑。沿向下的方向，作 用力穿过螺杆基部120传送至外部轴承122的外圈156、穿过球轴承146、穿 过内圈144并传送至轴承组件基部132的底面148上。沿向上的方向，作用力 穿过螺紋旋紧至轴的端部上的抱紧螺母130传送至内部轴承126的内圈150、 穿过球轴承152、穿过外圈154并传送至中部环128的顶面158上。中部环通 过紧固螺钉134固定至轴承组件基部132。
由此，本发明实现了刚性轴承组件的所有功能，但是由于其轴承是同心的， 而不是轴向分离的，因此明显节省了高度。在一些诸如螺杆驱动伸缩式天线杆 的实施例中，高度的节省是明显有利的。
现参考图2,图2示出了一种使用图5的刚性轴承支撑件的天线杆組件。 天线A和天线杆组件B及相关的齿轮驱动单元C 一起使用。伸缩式天线杆组 件50典型地结合车辆或地面D使用。伸缩式天线杆组件50典型地包括多个 相互连接的天线杆部件52、 54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、和68,如图2所 示。尽管示出了九个相互连接的天线杆部件，根据需要任意数目的组合在本发 明的范围内。典型地，天线杆在从大约20英尺至大约150英尺的范围内垂直 地延伸。然而，根据需要延长或缩短范围在本发明的范围内。如图2和图3
D之类可移动的支撑结构。最内侧的天线杆部件68固定至诸如天线之类任何 想要的操作设备70,所述操作设备由天线组件50支撑。
进一步如图3所示，每个相互连接的天线杆部件是圆柱形管，所述圆柱形 管具有向外延伸的圆柱形轴环(collar)73、 75、 77、 79、 81、 83、 85、 87，所述 轴环的直径沿纵向分别略大于管52-66的外径。圆柱形轴环可以在圆柱形管之
间提供支撑表面。轴环基本上彼此平行。
典型地，各天线杆部件由高强度、经热处理的阳极化处理的铝合金管和轴 环制造。以诸如碳纤维环氧化合物结构之类的其它材料形成管也在本发明的范 围内，所述材料由于相对其高强度而具有较轻的重量，因此非常有利。而且， 这些材料可以根据需要容易地形成除圓形之外的其它横截面。
天线杆在图3中完全展开地示出。如本领域公知的，管部件销至或锁定至
相邻的管部件，直到天线杆完全展开。管部件52保持固定。在天线杆缩回的 过程中，销片与销体分开，并且管彼此解开锁定并降低。从图3可以看出，当 管完全展开时，相邻管之间存在一些重叠。即，销和销接收构件典型地沿各管 部件的纵向轴线设置在中间，从而各管部分延伸至相邻管的部分中并具有一些 与相邻管的重叠。
现参考图4,管54的内部管部件54a固定至管52的最外侧管部件52a， 并部分地延伸至管52中。螺紋螺母90与驱动螺杆92的螺纹部91螺旋地接合。 从天线杆的俯视图可以看出，螺杆顺时针(参见箭头93)旋转以升高螺母和 相应的管部件。螺母容纳在板95的中部升高部94中。板95固定至管54的一 端。螺母90经由定位环96和垫圈97固定。而且，接合螺母的部分的槽销98 还接合定位螺钉99以保持其位置。弹簧101可以设置在销的上方和下方以向 接合位置的销进一 步提供偏压。
用于天线杆組件的传动装置的一个实例在图6中示出。图中示出链轮和链 条驱动装置，然而不脱离本发明的范围也可以使用齿轮驱动装置或皮带组件。 马达100靠近天线杆组件设置。马达组件包括链轮102,所述链轮102经由链 条104连接至刚性及同中心地安装至驱动螺杆92的链轮106。链轮106具有 多个接合链条104的链轮齿108。
驱动系统进一步包括手动驱动链轮112，如果马达组件不能正常地发挥作 用，所述手动驱动链轮112用于手动地驱动天线部件。手动曲柄臂(未示出) 垂直地设置在手动驱动装置的插座114中。随后手动曲柄臂被旋转以升高或降 低天线杆。
所述链条驱动系统包括多个齿113,如果马达组件不能正常地发挥作用， 所述齿113用于手动地驱动天线杆组件。
也可以使用其它的驱动系统，包括但不限于皮带驱动装置，其中皮带代 替链条；正齿轮驱动装置，其中驱动正齿轮接合刚性地附着至驱动螺杆的从动 齿轮；蜗轮驱动装置；以及伞齿轮驱动装置。
示例性实施例参考优选的实施例进4亍了描述。显然，阅读和理解前述详细 的说明之后可以进行修改和变化。示例性实施例意在被解释为包括所有进入所 附的权利要求及其等同范围内的修改和变化。
权利要求
1.一种伸缩式天线杆组件，所述伸缩式天线杆组件包括至少两个细长管状部件，其中第二细长管状部件由第一细长管状部件可收缩地接收；旋转轴，在中心设置在所述天线杆组件中，用于展开及缩回所述第二细长管状部件；以及下部支撑组件，用于支撑所述旋转轴的下部，所述下部支撑包括多个轴承组件，所述轴承组件围绕所述旋转轴同心地设置。
2. 权利要求1的伸缩式天线杆组件，其中，所述第二细长管状部件包括 底部构件，所述底部构件在所述第二细长管状部件的相对的端部之间延伸，所 述底部构件包括接收所述旋转轴的开口 。
3. 权利要求2的伸缩式天线杆组件，其中，所述底部构件包括安装在所 述开口中的螺紋螺母，其中所述螺紋螺母由所述旋转轴的螺紋部螺紋接合。
4. 权利要求1的伸缩式天线杆组件，所述伸缩式天线杆组件进一步包括 旋转所述旋转轴的驱动组件。
5. 权利要求1的伸缩式天线杆组件，其中，所述旋转轴包括具有螺紋的 细长构件。
6. 权利要求5的伸缩式天线杆组件，其中，所述旋转轴包括上部螺紋部、 中间非螺紋部、以及下部螺紋部。
7. 权利要求1的伸缩式天线杆组件，其中，所述下部支撑组件包括抱紧 螺母，所述抱紧螺母靠近内部球轴承组件设置并包围所述旋转轴的下部。
8. 权利要求7的伸缩式天线杆组件，所述伸缩式天线杆组件进一步包括 中部球轴承组件，所述中部球轴承组件相对所述内部球轴承组件同心地设置。
9. 权利要求8的伸缩式天线杆组件，所述伸缩式天线杆组件进一步包括 外部轴承组件，所述外部轴承组件相对所述中部球轴承同心地设置。
10. 权利要求9的伸缩式天线杆组件，其中，所述内部球轴承组件通过所 述抱紧螺母固定至下端并通过所述中部球轴承组件固定至上端。
11. 权利要求9的伸缩式天线杆组件，其中，所述中部球轴承组件经由紧 固件固定在轴承组件基部上。
12. 权利要求11的伸缩式天线杆组件，其中，所述旋转轴经过所述外部 球轴承组件和所述中部球轴承组件连接至所述轴承组件基部。
13. 权利要求1的伸缩式天线杆组件，其中，所述旋转轴包括驱动螺杆。
14. 权利要求13的伸缩式天线杆组件，其中，扭矩作用于所述驱动螺杆 以经由驱动组件操作所述天线杆。
15. —种刚性轴承支撑件，所述刚性轴承支撑件包括 轴承组件基部；第一轴承组件，设置在所述基部上；以及第二轴承组件，以所述第 一轴承组件径向向外地设置在所述轴承组件基部 上，其中所述第一轴承组件和所述第二轴承组件彼此同心。
16. 权利要求15所述的刚性轴承支撑件，所述刚性轴承支撑件进一步包 括第三轴承组件，所述第三轴承组件以所述第二轴承组件径向向外地设置。
17. 权利要求16所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第三轴承组件与所 述第 一轴承组件和所述第二轴承组件同心。
18. 权利要求15所述的刚性轴承支撑件，所述刚性轴承支撑件进一步包 括锁定螺母，所述锁定螺母靠近所述第一轴承组件设置。
19. 权利要求18所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第一轴承组件通过 所述锁定螺母固定至下端并通过所述第二轴承组件固定至上端。
20. 权利要求15所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第二轴承组件经由 紧固件固定在所述轴承组件基部上。
21. 权利要求15所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第一轴承组件包括 内部径向轴承。
22. 权利要求21所述的刚性轴承组件，其中，所述内部径向轴承通过锁 定螺母支撑在其内圏的下侧上。
23. 权利要求22所述的刚性轴承支撑件，其中，所述内部径向轴承通过 中部轴承环进一步支撑在其外圏的外侧和上侧上。
24. 权利要求23所述的刚性轴承支撑件，其中，所述中部轴承环设置在 所述轴承组件基部上并经由紧固件固定至所述轴承组件。
25. 权利要求21所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第二轴承组件包括 相关的旋转轴的径向延伸部。所述旋转轴向外延伸经过所述第一轴承组件并向 下大致至所述内部径向轴承的高度。
26. 权利要求25所述的刚性轴承支撑件，其中，所述径向延伸部进一步 形成凸出的空隙，所述凸出的空隙接收所述第 一轴承组件。
27. 权利要求26所述的刚性轴承支撑件，其中，所述第二轴承组件进一 步包括外部径向轴承。
28. 权利要求27所述的刚性轴承支撑件，其中，所述外部径向轴承进一 步在其内圈的内表面和上表面连接所述径向延伸部。
29. 权利要求28所述的刚性轴承支撑件，其中，所述外部径向轴承进一 步在其外圈的外表面和下表面连接所述轴承组件基部。
30. 权利要求29所述的刚性轴承支撑件，其中，所述轴承组件基部进一 步包括圆形缺口以接收及限制所述外部径向轴承的外圈。
31. 权利要求30所述的刚性轴承支撑件，其中，所述轴承组件基部包括 緩解部(relieved portion)以不能接触所述外部径向轴承的内圈或所述旋转轴 的所述径向延伸部。
32. —种支撑用于天线杆组件的驱动螺杆的方法，所述方法包括 提供第一轴承组件，所述第一轴承组件经过其中部接收驱动螺杆的下端； 提供锁定螺母，所述锁定螺母靠近所述第 一轴承组件并包围所述驱动螺杆的所述下部；以及提供第二轴承组件，所述第二轴承组件以所述第 一轴承组件径向向外并与 所述第一轴承组件同心地设置。
33. 权利要求32的方法，所述方法进一步包括提供第三轴承组件，所述第三轴承组件以所述第二轴承组件径向向外并与 所述第二轴承组件同心地-没置。
34. 权利要求32的方法，所述方法进一步包括通过所述锁定螺母将所述第一轴承组件固定至下端，并通过所述第二轴承 组件固定至上端。
35. 权利要求33的方法，所述方法进一步包括经由紧固件将所述第二轴承组件固定在轴承组件基部上。
36. 权利要求35的方法，所述方法进一步包括将所述驱动螺杆通过所述第二轴承组件和所述第三轴承组件连接至所述 轴承组件基部。
37. 权利要求35的方法，所述方法进一步包括通过所述锁定螺母将所述第一轴承组件固定至下端，并通过经由紧固件固 定至所述轴承组件基部的中部轴承环固定至上端。
38. 权利要求32的方法，所述方法进一步包括经由形成在用于所述第二轴承组件的所述基部中的缺口将所述第二轴承 组件固定在轴承组件基部上。
39. 权利要求32的方法，所述方法进一步包括经由所述第一轴承组件和所述第二轴承组件将所述驱动螺杆连接至轴承 组件。
全文摘要
本发明涉及一种用于旋转轴的刚性支撑轴承，所述刚性支撑轴承具有轴承并在螺杆驱动的伸缩式天线杆组件中使用，其中所述轴承围绕所述轴同心地而非轴线间隔地设置。一种轴向驱动螺杆在中心地设置在所述天线杆组件中用于展开及缩回管状部件。下部轴承组件支撑所述驱动螺杆并使用同心的轴承设置以减小天线杆套入的高度。
文档编号F16B7/00GK101175924SQ200580049420
公开日2008年5月7日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年3月11日
发明者保罗·布拉德福德·布莱克韦尔德 申请人:美国Wb公司