專利名稱：帶輻板的穿過式支樞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一禾中穿淑支樞(throughpivot)，也就是一種能支撐從支樞兩 側(cè)伸出的旋轉(zhuǎn)車由的裝置，并且涉及一種用該支樞制造、用于具有有限旋轉(zhuǎn)幅 角的旋轉(zhuǎn)軸的安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在空間應(yīng)用中，有必要使人造衛(wèi)星或太空船的某些部件，例如天線、尾 桁等狀態(tài)良好地以預(yù)定的方向定向，例如，使它們指向恒星、保持目標(biāo)指向 地球表面的某點(diǎn)、或者能夠觀察到地球或一些天體的表面上的特定區(qū)域。這 些定位需要頻繁失喬正從而補(bǔ)償不可避免的方向偏移，并且這些多重校正包括 X寸這些飛行器附件及其安裝結(jié)構(gòu)大量微轉(zhuǎn)循環(huán)，這相位(phase)被稱為精確 定向。由于Ait衛(wèi)星進(jìn)入軌道的不可撤回的性質(zhì)，由此太空船的設(shè)計(jì)需要很長(zhǎng) 的使用期限，對(duì)安裝要進(jìn)行多次循環(huán)測(cè)量從而確保它們能經(jīng)受巨大的應(yīng)力。 例如，j頓期限大于600000循環(huán)。對(duì)安裝結(jié)構(gòu)其它要求是要有很好的機(jī)械強(qiáng)度(能經(jīng)受施加到安裝軸上外力和彎曲力矩)、高橫向剛度、高精度零i競(jìng)導(dǎo) 航、在兩個(gè)方向上大于1。的旋轉(zhuǎn)幅度和小阻力矩。如大家所知，實(shí)際中用一個(gè)具有交叉彈性輻板(web)的支樞構(gòu)建一個(gè)旋 轉(zhuǎn)軸的安裝結(jié)構(gòu)，特別是大家所知的是鄰迪克斯支樞"(BendixPivot)。這種 類型的支樞不是穿過式支樞。由于必須對(duì)安裝軸采用懸臂安裝方式安裝，這 就意味著即j採用雙支樞安裝時(shí)也會(huì)在支樞的輻板上產(chǎn)生很大的應(yīng)力并且很 大的應(yīng)力會(huì)被傳遞到支撐架。因此這種類型的支樞僅提供了有限的機(jī)械強(qiáng)度 和橫向剛度，并且不能很好地滿足精確定向裝置的所有要求。如大家所知，實(shí)際中用一個(gè)具有兩個(gè)球軸承的支樞安裝結(jié)構(gòu)支撐軸。這 樣的裝置會(huì)被磨損因此騎有限。同樣這種類型的支樞也不能很好地滿足用 于空間應(yīng)用的精確定向安裝設(shè)計(jì)的所有要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是為旋轉(zhuǎn)軸提供一種能避免至少一些上述現(xiàn)有技術(shù)中 的缺點(diǎn)的支樞和安裝結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明的目的是為適用于構(gòu)造精確定 向裝置，特別是空間應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)軸衛(wèi)共一種支樞和安裝結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種穿過式支樞，該支樞包括定子和 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)并且能接受與旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)齊的 穿過軸，該支樞的特征在于該轉(zhuǎn)子由多個(gè)能夠發(fā)生變形以允許轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的撓 性元件連接到定子，并且在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，這些撓性元4牛相對(duì)于經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸線 的徑向方向形成一傾斜角度。由于這^f寺征，使該支樞能支撐一個(gè)穿過軸，從而具有良好的機(jī)械特性。 除此之外，由于通過撓性元件的變形使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就沒有由于摩擦產(chǎn)生 的機(jī)械磨損并且可以延長(zhǎng)其壽命。已經(jīng)觀察到撓性元件以一角度傾斜的布置 限制了撓性元件的拉力和彎曲力。因此撓性元件的阻力矩和應(yīng)力很小，并且 這樣就允許在數(shù)個(gè)幅角內(nèi)精確導(dǎo)航，并且延長(zhǎng)了壽命。該定子,包括正多邊形形式的框架，該撓性元件被安裝到框架的相應(yīng) 頂點(diǎn)。該轉(zhuǎn)子有利地包括圓柱形環(huán)，該撓性元件被安裝到戶;M環(huán)的夕卜表面上。 在具體實(shí)施例中，該環(huán)具有中心孔，該轉(zhuǎn)子能接受通過所述中心孔的穿過軸。該支樞有利地包括三個(gè)均勻分布的撓性元件。 該撓性元件有利地是布置在與旋轉(zhuǎn)軸線平行的平面中的平面矩形輻板。 這樣能承受軸向力。在一具體實(shí)施例中，傾斜角在2。至10。之間，優(yōu)選4。至5。之間。 本發(fā)明還提供了一種軸安裝結(jié)構(gòu)，其包括根據(jù)以上發(fā)明的、布置成相互具 有一定間隔的兩個(gè)支樞并且它們各自的旋轉(zhuǎn)軸線共線。這種布置能更加有效地吸收施加到安裝軸上的力并且因此能提高機(jī)械 弓艘和剛度。除llfct外，這樣育^在安裝結(jié)構(gòu)兩側(cè)上使軸能攜帶有用的部件。


參照下面的附圖，對(duì)本發(fā)明的更清楚的鄉(xiāng)軍、其它目的、細(xì)節(jié)、特征和 優(yōu)點(diǎn)將在下面本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的描述中提供，該具體實(shí)施例僅僅是以非限審際出的方式樹共。在這些附圖中圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的支樞的透視圖， 圖2是圖1中支樞的輻板布置圖，圖3是曲線圖，示出了圖1中支樞具有不同傾斜角時(shí)所施加的扭矩和轉(zhuǎn) 角之間的關(guān)系，圖4是類似圖2的視圖，圖5是包含兩個(gè)圖1中所示類型的支樞的安裝結(jié)構(gòu)的視圖， 圖6是穿過圖5中安裝結(jié)構(gòu)的橫截面剖視圖，圖7和圖8是曲線圖，示出了圖1中作為轉(zhuǎn)角函數(shù)的支樞的輻板應(yīng)力。 具體實(shí) 式支樞1包括定子2，定子包括等邊(isosceles)三角形的支架，支樞1還 包括能夠繞軸線A相對(duì)于定子2旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3 。該轉(zhuǎn)子3為圍繞軸線A旋轉(zhuǎn) 的圓柱環(huán)形形式。定子2與轉(zhuǎn)子3的中心彼此重合。定子2與轉(zhuǎn)子3由三個(gè)輻板4連接。輻板4的形狀類似矩形平板。其沿 一短皿接于定子2的相應(yīng)的頂點(diǎn)，沿另一短,接于轉(zhuǎn)子3的外表面上。根據(jù)包圍它的機(jī)構(gòu)不同，定子可以為不同的形狀，舉例來說，可以具有 不同數(shù)量的邊以適應(yīng)于輻板的數(shù)目，而不一定必須^H邊。此外，這些輻板 可以由其它的撓性元州戈替，比如管。圖2更精確地示出了輻板4的布置。圖2示出了支樞1位于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 也就是沒有要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子3的扭矩時(shí)，輻板4的位置。輔助圓(attachment circle) 5和6的直徑相應(yīng)于輻板4的短端的M位置。直線D相應(yīng)于穿過軸線A的 徑向方向。可以看出，輻板4相對(duì)于徑向方向形成以傾^[角a表示的角度。在圖4中，轉(zhuǎn)子3可在箭頭15所表示的方向上旋轉(zhuǎn)，該方向相應(yīng)于傾 斜角a的方向。在圖4中，點(diǎn)劃線4 '表示當(dāng)轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)的輻板4 的位置。圖3示出了所施加的扭矩和相對(duì)于圖2中位置的轉(zhuǎn)角的關(guān)系。由于 轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)，扭矩相應(yīng)于輻板4的拉力和彎曲力。曲線7相應(yīng)于直輻板，也就是說輻板的慨斜角a為0，并能夠在輻板傾 斜角不同的情況下在阻力扭矩之間進(jìn)行比較?？梢钥闯觯捎谂ぞ胤至恳蚶?力和彎曲力而一起增加，因此扭矩隨轉(zhuǎn)角漸進(jìn)增加。曲線8和9相應(yīng)于分別 為4°和5。的傾斜角(x。由于在某一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度盼瞎況下拉力分量改變符號(hào)并且從彎曲力分量中減去，因lt匕在所影響的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi),丑矩很小并且很穩(wěn)定。因此可以觀察到，支樞1允許轉(zhuǎn)子3繞參考位置在驗(yàn)的范圍內(nèi)、以有 限的和穩(wěn)定的扭矩并且在不超出電機(jī)的能力的條件下旋轉(zhuǎn)。在所示出的實(shí)施例中，選擇參考位置是1.5。，并且轉(zhuǎn)子3可以在兩個(gè)方向上繞該位置旋轉(zhuǎn)。 在圖4中，點(diǎn)劃線4 '表示當(dāng)轉(zhuǎn)子3在該參考位置時(shí)輻板4的位置。圖7和8示出了存在于輻板4面上的應(yīng)力，其為轉(zhuǎn)角的函數(shù)。曲線15 和18相應(yīng)于直輻板，曲線16和19相應(yīng)于傾斜角a為4°，曲線17和20相應(yīng) 于傾斜角a為5、比較曲線15和18與其它的曲線，顯示出使用非零傾斜角 a可以限制應(yīng)力并且可以M支樞1的機(jī)械強(qiáng)度和延長(zhǎng)其壽命。還存在一個(gè)可以使扭矩禾口/，力最小化的最優(yōu)傾斜角a。該最優(yōu)角度可 以根據(jù)支樞1的尺寸和使用材料確定。該最優(yōu)角度舉例來說可以是在2°至 10°，優(yōu)選4°至5°的范圍。圖5和圖6示出了由兩個(gè)支樞1制成的旋轉(zhuǎn)軸11安裝結(jié)構(gòu)10。支樞1 的定子2固定在結(jié)構(gòu)件12上，該兩個(gè)定子彼此相隔一段距離并且他們的軸線 A共線。旋轉(zhuǎn)軸11對(duì)準(zhǔn)軸線A并且安裝在轉(zhuǎn)子3上。在這種安裝結(jié)構(gòu)中，箭 頭13所表示的施加于軸11的力由兩個(gè)支fef〈受，如箭頭14所示，因此可以 改進(jìn)安裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度。雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了一個(gè)具體的實(shí)施例，但是顯然該實(shí)施例不是用來 限希體發(fā)明，它包含所有的與所描述的裝置的等同技術(shù)手段以及其組合，這 些組合也落A^:發(fā)明的^ 戶范圍。
權(quán)利要求
1、一種穿過式支樞(1)，該支樞包括定子(2)和轉(zhuǎn)子(3)，該轉(zhuǎn)子能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A)相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)并且能接受對(duì)準(zhǔn)所述旋轉(zhuǎn)軸線的穿過軸(11)，該支樞的特征在于所述轉(zhuǎn)子由多個(gè)能夠發(fā)生變形以允許轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的撓性元件(4)連接到定子，并且在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所述撓性元件相對(duì)于經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸線的徑向方向(D)形成2°至10°的傾斜角(α)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的穿過^:樞，其特征在于，戶，定子包括正 多邊形形式的框架，戶腿撓性元件安裝到框架的相應(yīng)頂點(diǎn)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求i至2任一項(xiàng)所述的穿過^:樞，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)子包括圓柱形環(huán)，戶，撓性元件安裝到戶皿環(huán)的夕卜表面上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3戶;M的穿il^:樞，其特征在于，戶，環(huán)具有一中心孔，戶脫中心孔肖,接受M31戶脫中心孔的穿過軸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)戶誠的穿過式支樞，其特征在于，包括三個(gè)均勻分布的撓性元件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求i至5任一項(xiàng)所述的穿過^:樞，其特征在于，所述撓性元件是布置在與旋辯由線平行的平面上的平面矩形輻板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的穿] 5:樞，其特征在于，所^f頃斜角位于4。至5。之間。
8、 一種軸(11)的安裝結(jié)構(gòu)(10)，包括兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)戶，的支ia;i),這些支樞設(shè)置成間隔一定距離并且各自的旋轉(zhuǎn)軸線(a) 共線。
全文摘要
一種穿過式支樞(1)，該支樞包括定子(2)和轉(zhuǎn)子(3)，該轉(zhuǎn)子能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A)相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)并且能接受與旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)準(zhǔn)的穿過軸，該支樞的特征在于所述轉(zhuǎn)子由多個(gè)能夠發(fā)生變形以允許轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的幅板(4)連接到定子，并且在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所述幅板相對(duì)于經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸線的徑向方向(D)形成傾斜角。
文檔編號(hào)F16C35/08GK101275607SQ200810088128
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者X·讓多, Y·博達(dá)塞 申請(qǐng)人:泰勒斯公司