CN109421922A - 伸缩装置 - Google Patents

Abstract

伸缩装置(10、30)，包括：具有内侧壁表面以限定具有开口端部的孔(B)的壳体(12)；具有可滑动地安装在孔内的端部的杆(14)，以相对于壳体沿着纵向轴线在伸缩装置相对较长的延伸位置与伸缩装置相对压缩的缩回位置之间直线地移动；各自限定轴承表面的第一轴承(16)和第二轴承(18)，轴承表面设置成提供杆和壳体之间的滑动接合，第一轴承安装成相对较为靠近于孔的开口端部，第二轴承安装成相对于第一轴承相对较为远离孔的开口端部，第二轴承在形状上为环形且具有中心轴线，轴承具有带弧形横截面的径向外部安装表面和用于与杆的外表面滑动地接合的径向内部轴承表面，内侧壁设有具有弧形横截面的第二安装表面以容纳并保持第二轴承的环形沟槽。

Description

伸缩装置

技术领域

本发明涉及一种伸缩装置，以及制造该伸缩装置的方法。

背景技术

伸缩装置是产生直线运动的装置。伸缩装置能用在一系列应用中，包括用于飞行器起落架的减振器。

伸缩装置可包括壳体和杆，该杆可滑动地安装以相对于壳体沿着纵向轴线在延伸位置和缩回位置之间直线地平移，在延伸位置中，伸缩装置相对较长，而在缩回位置中，伸缩装置相对压缩。在伸缩装置由流体压力主动地或被动地偏置的情形下，杆可在位于壳体内的端部处包括活塞，由此限定活塞和杆组件，上述端部将被称为杆的‘内部端部’。

这里使用的术语伸缩装置不仅涵盖主动伸缩装置而且涵盖被动伸缩装置，该主动伸缩装置由动力源驱动以延伸或缩回，而该被动伸缩装置例如是减振器且包含弹簧装置，以偏置伸缩装置来延伸和/或缩回。

伸缩装置可包括第一和第二离散轴承，每个轴承均设置成与壳体和杆的一个滑动地接合，以限制活塞和壳体之间相对于纵向轴线的相对移动，同时还限制杆和壳体之间的摩擦。第一轴承通常位于壳体的一个端部附近，杆从该端部延伸。第二轴承通常位于壳体内且与第一轴承隔开，以在杆移动时稳定该杆的内部端部。

在许多应用中，期望使得伸缩装置的质量最小。鉴于壳体通常是最大质量的部件，已知由诸如钛或铝之类的轻质材料来形成壳体的一些或全部。在这些情形中，有利地是使得第二轴承作用在杆上而非安装在杆上，以作用于壳体的内表面，从而防止形成壳体的材料磨损。此种类型的第二轴承会称为‘面向内’的第二轴承。

本发明已提出一种新型的面向内的第二轴承结构，该第二轴承结构致使伸缩装置减小质量、改进使用寿命和/或减少维护需求。

发明内容

按照本发明的第一方面，提供根据权利要求1所述的伸缩装置。

因此，根据第一方面的伸缩装置包括第二轴承，该第二轴承安装在弧形截面的环形凹槽中，该弧形截面的环形凹槽用于将第二轴承保持就位并且还允许第二轴承相对于壳体旋转，以适应杆的内部端部在使用中的挠曲。当与现有技术结构相比时，这会致使伸缩装置减小质量、改进使用寿命和/或减少维护需求。

根据本发明的第二方面，提供了一种根据权利要求13的制造伸缩装置的方法。

第一和第二方面的可选特征在从属权利要求中进行阐述。

附图说明

图1是已知类型的伸缩装置的示意图；

图2是另一种已知类型的伸缩装置的示意图；

图3是根据本发明一实施例的伸缩装置的一部分的视图；

图4是图3的伸缩装置的壳体的视图，以示出能如何安装两部件式上部轴承；

图5是根据本发明又一实施例的伸缩装置的一部分的视图；以及

图6是根据本发明一实施例的飞行器起落架的示意剖视图。

具体实施方式

图1示出已知类型的伸缩装置100，该伸缩装置包括壳体102以及活塞和杆组件104，该活塞和杆组件出于简化起见将被称为杆104，该杆能相对于壳体102沿着纵向轴线L在延伸位置和缩回位置之间直线地平移，在该延伸位置中，伸缩装置100相对较长，而在缩回位置中，伸缩装置相对压缩。

伸缩装置100是减振器，该减振器在弹簧腔室S中包含诸如机械弹簧或可压缩流体之类的弹簧装置。这样，伸缩装置100具有默认延伸状态，并且能由抵抗弹簧偏置的外部力F压缩，从而压缩伸缩装置100。

伸缩装置100具有第一联接成形件C1，该第一联接成形件例如是板状凸耳或多个平行的板状凸耳并且从壳体102延伸，且限定一个或多个同轴孔，用于将壳体102枢转地联接于诸如车辆车体(未示出)之类的安装结构。能提供许多其它类型的联接成形件，且这些联接成形件对于本领域技术人员会是显而易见的，例如是刚性联接成形件或其它类型的可动联接成形件。伸缩装置100还具有第二联接成形件C2，用以将壳体102联接于第二结构(未示出)，该第二结构例如是待移动的部件或者在车辆的范围内例如是车轮组件。

在该示例中，壳体102在形状上大体是圆筒形的且具有开口端部102a和闭合端部102b，该开口端部限定孔。杆104具有细长圆柱形杆104a，该细长圆柱形杆具有径向扩大的活塞头部104b。壳体102和杆104一起限定可变尺寸的内部腔室。该腔室在该示例中包含油和诸如氮气的气体。当压缩伸缩装置100时，腔室体积减小，压缩气体并且迫使油通过第一衰减孔口，从而提供压缩衰减。经压缩的气体用作弹簧，偏置伸缩装置100以在移除压缩力之后延伸。反冲衰减由通过第二衰减孔口的油提供，该第二衰减孔口可在壳体102和杆104之间的环部中。

第一环形轴承106位于孔内，在壳体102的开口端部102a附近的环部内并且设置成与圆柱形活塞杆104a的外侧壁滑动地接合。第二环形轴承108安装在杆104b上并且设置成与圆柱形壳体本体102c的内侧壁滑动地接合，以在杆104移动时使得杆104的端部在壳体内稳定。因此，轴承106、108用于限制杆104和壳体102之间相对于纵向轴线L的相对移动，同时还限制杆104和壳体102之间的摩擦。

在许多应用中，期望使得伸缩装置的质量最小。鉴于壳体通常是最大质量的部件，已知由诸如钛或铝之类的轻质材料来形成壳体的一些或全部。在这些情形中，有利地是使得第二轴承108作用在活塞上而非安装在活塞上，以作用于壳体的内表面，从而减小或防止形成壳体的材料磨损。此种类型的第二轴承将被称为‘面向内’的第二轴承。

图2示出已知类型的伸缩装置200，该伸缩装置具有面向内的第二轴承。伸缩装置200类似于图1的伸缩装置100，除了第二轴承208以类似于第一轴承206的方式安装在壳体202的孔内，并且设置成与圆柱形活塞杆204a的外侧壁滑动地接合以外。

第二轴承208与第一轴承206隔开距离D，该距离足以使得伸缩装置200能利用由第二轴承208支承的活塞204完全地延伸和收缩。

在使用中，轴承206、208通常并不摩擦抵靠于壳体202的限定孔的内侧壁202c，这意味着内侧壁202c能由裸露的、即未经涂覆和未经镀覆的钛、铝之类形成，而无需考虑内侧壁202c由于与上部轴承208滑动接触而退化。

活塞头部204b能在径向上大于杆204a，以用作抵靠于第二轴承208的掉出止挡件(out stop)。替代地，能设有诸如内部杆之类单独的掉出止挡成形件，该内部杆从壳体的闭合顶部延伸到孔中并且进入活塞内的孔，活塞和内部杆设有接合成形件，这些接合成形件相接触以限制活塞沿着纵向轴线L的移动。

第二轴承208附连于圆筒形间隔件或轴环210，该圆筒形间隔件或轴环位于壳体202和活塞204之间的环部内。间隔件210进而附连于第一轴承206。替代地，第二轴承208能借助匹配接合特征件附连于壳体202的内侧壁202c。

本发明人已设计一种新型的伸缩装置，该伸缩装置具有面向内的第二轴承，且与图2的伸缩装置200相比，该伸缩装置能致使伸缩装置减小质量、改进使用寿命和/或减少维护需求。

图3是根据本发明一实施例的伸缩装置10的视图。在该实施例中，伸缩装置10形成飞行器(未示出)的一部分、更确切地说形成飞行器起落架组件(未示出)的减振撑杆10的一部分。这样，图3的伸缩装置将被称为‘减振器’。

减振器10类似于图2的伸缩装置200，并且出于简化起见以下描述将主要着重于差别。

减振器10包括呈外部气缸12形式的壳体，该壳体可包括安装轴承成形件C1，该壳体通过该安装轴承成形件设置成枢转地联接于飞行器(未示出)，以限定起落架主要配件。替代地，减振器能形成胶囊型减振撑杆的一部分，其中，减振器安装在外部主要配件内。在两种情形中，减振器10是起落架组件的主要负载承载结构，并且设置成在飞行器处于地面上时承载该飞行器的重量。

外部气缸12在一个端部E1处闭合，当处于展开的起落架状况中时，该端部对应于该外部气缸的上部端部。

呈滑动的活塞和管组件14形式的杆可滑动地联接在外部气缸12内，从而能沿着外部气缸12的纵向轴线L在第一位置和第二位置之间可逆地移动，该第一位置对应于减振器的收缩位置，而该第二位置对应于减振器的延伸位置。

滑动管14具有圆柱形活塞杆14a和动态密封组件16，该圆柱形活塞杆延伸通过第一下部轴承，而该动态密封组件安装在外部气缸12的第二开口端部处。滑动管14的驻留在外部气缸12的孔内的内部端部限定活塞头部14b，该活塞头部在该实施例中具有与活塞杆14a相同的直径D1，以使得杆14能‘先头部’地插入经过第二轴承18。

滑动管的自由端部能包括或装配有第二联接成形件C2，用以例如枢转地联接于转向架梁，或者承载用于安装一个或多个机轮和制动器组件的轮轴。

第二上部轴承18是面向内的轴承，该面向内的轴承在距第一轴承16的距离D处安装在外部气缸12的内侧壁12c上，该距离足以使得减振器10能利用由第二轴承18支承的活塞杆14a而完全地延伸和收缩。

附加地参照图4，与图2所示的伸缩装置200相比，根据本发明一实施例的伸缩装置包括第二轴承18，该第二轴承安装在弧形横截面环形沟槽20内，该弧形横截面环形沟槽形成到壳体12的内侧壁12c中。

当在平行于纵向轴线L的横截面中观察时，并且当在正交于纵向轴线L的横截面中观察时，环形沟槽20具有弧形横截面。因此，环形沟槽20限定轴承安装面，该轴承安装面在周向和径向横截面两者中均具有半径R。

类似地，每个轴承半部18a、18b的外周向表面OC在周向和径向横截面两者中均限定半径为R的圆弧。

因此，环形沟槽20的凹入安装表面和第二轴承18的外表面两者均成形为半径为R的球体的中心切片。

在所说明的实施例中，轴承安装表面的半径R等于环形沟槽安装表面的半径R，但在其它实施例中，一个会略小于另一个。使得轴承半径小于沟槽半径能在杆件的内部端部区域由于施加于杆的自由端部的侧向负载而挠曲的情形中减少磨损。使得轴承半径大于沟槽半径能在两个部件之间提供更稳固的过盈配合。在一些实施例中，轴承和/或沟槽的周向半径能小于或大于横截面半径。

第二轴承18的外周向表面OC能设有诸如通过康美(Kamatics)公司提供的KAron(TM)之类的低摩擦自润滑涂层或衬里，以减小轴承18和壳体12之间的磨损。

轴承18的在使用中与滑动杆14接合的内部轴承面能由各种已知的轴承材料形成。轴承面能由诸如铝或铝青铜之类的金属形成。替代地，轴承面能由诸如含有环氧树脂的干润滑剂颗粒之类的聚合物形成，例如石墨和/或PTFE纤维。轴承18能整体由此类材料形成，或者能由一个或多个轴承载体形成，这些轴承载体一起限定一个或多个环形沟槽以安装一个或多个相对低摩擦的轴承环，从而限定轴承面。替代地，轴承载体能具有如上所述的低摩擦衬里，这些低摩擦衬里设置在两个磨损表面上。

如图4的右手侧RHS所示，能通过将第二轴承18定位成使得其轴线A大体正交于纵向轴线L来安装该第二轴承。该第二轴承然后能沿方向DIR移动到孔B中，而不会接触壳体侧壁18c。在第一轴承半部18a到达环形沟槽20时，该第一轴承半部能绕正交于纵向轴线L的旋转轴线AR旋转90°，以使得将该第一轴承半部布置在环形沟槽20内。

在所说明的实施例中，第二轴承18是两部件式轴承，该两部件式轴承形成为第一轴承半部18a和第二轴承半部18b。每个轴承半部18a、18b均是‘C’形的，并且具有成对接触面CF，该成对接触面设置成当轴承18完成时接触另一轴承半部的接触面CF，以形成环并且位于环形沟槽20中。

第二轴承半部18b能以类似的方式安装，除了在第二轴承半部18b的前导接触面CF接近就位的第一轴承半部18a时，该第二轴承半部能绕其轴线A略微旋转，以允许前导接触面CF移动超出第一轴承半部18a。然后，该第二轴承半部能反转，以使得当该第二轴承半部与环形沟槽20对准时，接触面CF与纵向轴线L和第一轴承半部18a的接触面CF对准。第二轴承半部然后绕旋转轴线AR旋转90°，以将接触面CF布置成彼此接触。

杆12然后能插入通过轴承18，以将轴承18保持在环形沟槽20中。

虽然所说明示例的第二轴承18由两个部件形成，但该第二轴承在其它实施例中能由能够沿径向方向充分地挠曲以将轴承插入孔B的材料形成为单个部件，并且该第二轴承会在环形沟槽20中‘卡合’就位。然而，当第二轴承18由并不适合于此种径向挠曲的材料形成时，两部件式轴承是有利的。

根据本发明的各实施例的伸缩装置具有以下优点中的一个或多个。

首先，第二轴承能在使用中绕正交于纵向轴线L的轴线旋转，以适应滑动管14的挠曲。与已知的结构相比，这会减少轴承和/或滑动管磨损。

其次，与已知结构相比，环形沟槽20提供将第二轴承18保持就位的简单且巧妙的方式，并且能减少壳体12中的应力升高，而在上述已知结构中，上部/第二轴承借助矩形型面的环形沟槽进行保持，或者借助匹配接合特征件联接于壳体的内侧壁。

与上部轴承安装在环部中的间隔件或轴环上的已知结构相比，环形沟槽20能提供类似的且更轻的结构。

虽然图3所示的伸缩装置已参照起落架减振器进行了描述，但根据本发明各实施例的伸缩装置能适用于诸如车辆、机器人、工业机器之类的各种组件。

图5示出伸缩装置30，该伸缩装置类似于图3的伸缩装置10，除了由致动器代替减振器以外。在该实施例中，致动器30是双作用致动器，该双作用致动器由来自活塞32的一侧上的源P1的主要压力驱动而延伸，并且由来自活塞32的另一侧上的源P2的主要压力驱动而缩回。在其它实施例中，致动器30可以是单作用的、多作用的或者寻心的。在其它实施例中，主动伸缩装置30可以是机电驱动的。

图6示出工具40，该工具能用于将两部件式第二轴承插入到壳体42中的长孔内。成对夹钳44具有端部，这些端部设置成保持侧向矛状件(lance)46，该侧向矛状件具有第一部分46a和第二部分46b，该第一部分具有恒定外直径以限定杆，而该第二部分具有径向扩大的蘑菇状成形件，该径向扩大的蘑菇状成形件坐落在夹钳臂44的外部。这样，夹钳44能用于控制矛状件46的定向。杆状部分46a的自由端部在使用中插入到第二轴承18的第一半部18a的内部轴承面上的凹槽或其它安装成形件中。第二轴承18的第二半部18b还在其中心区域处具有凹槽。矛状件46b的蘑菇状部分的梢端插入到第二轴承半部18b上的凹槽中，以承载该第二轴承半部。夹钳然后能沿着孔插入到该孔中，以将轴承半部18a、18b定位在环形沟槽20处。夹钳44能由弹簧SP偏置分开，并且能设有调节装置52，以管理端部分开和或机轮48以助于插入。细长操纵杆50能用于在第二轴承半部18b接近环形凹槽时抓持并操纵该第二轴承半部18b的定向，且之后将第二轴承半部18b转过90°以将轴承18定位在环形凹槽20中。然后，可夹紧并抽出夹钳。

因此，本发明的各实施例延展至一种制造伸缩装置的方法，该方法包括：提供壳体，该壳体具有内侧壁表面，以限定具有开口端部的孔，并且该内侧壁设有环形沟槽，该环形沟槽具有弧形横截面的第二安装表面，该第二安装表面用于将第二轴承安装成相对于第一轴承相对较为远离孔的开口端部；提供第二轴承；将第二轴承插入到孔中，且该第二轴承在形状上是环形的并具有中心轴线，该轴承具有径向外部安装表面和径向内部轴承表面，该径向外部安装表面具有弧形横截面，而该径向内部轴承表面用于与杆的外表面滑动地接合；移动该第二轴承以使得该第二轴承位于环形沟槽中；以及将杆的端部插入通过第二轴承。

根据本发明各实施例的伸缩装置、减振器以及起落架组件能由诸如不锈钢、铝或钛之类的常规航空航天材料形成。

根据本发明各实施例的起落架组件可以是主起落架组件或前起落架组件。

尽管上文已参照一个或多个较佳实施例对本发明进行了描述，然而应当理解的是，能做出各种改变或修改而不会偏离限定在所附权利要求中的本发明范围。词语“包括”能意指“包含”或“由……构成”，且因此并不排除除了作为整体在任何权利要求或说明书中列举的那些构件或步骤以外的构件或步骤的存在。在相互不同的从属权利要求中描述了特定措施的事实并不意味着这些措施的组合不能用于产生良好效果。

Claims (15)

1.一种伸缩装置，所述伸缩装置包括：

壳体，所述壳体具有内侧壁表面，以限定具有开口端部的孔；

杆，所述杆具有端部，所述端部可滑动地安装在所述孔内，以相对于所述壳体沿着纵向轴线在延伸位置和缩回位置之间直线地移动，在所述延伸位置中，所述伸缩装置相对较长，而在所述缩回位置中，所述伸缩装置相对较短；以及

第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承各自限定轴承表面，所述轴承表面设置成提供所述杆和所述壳体之间的滑动接合，且所述第一轴承安装成相对较为靠近于所述孔的开口端部，而所述第二轴承安装成相对于所述第一轴承相对较为远离所述孔的开口端部，

其中，所述第二轴承在形状上是环形的且具有中心轴线，并且具有径向外部轴承安装表面和径向内部轴承表面，所述径向外部轴承安装表面具有弧形横截面，而所述径向内部轴承表面用于与所述杆的外表面滑动地接合，并且其中，所述内侧壁表面设有环形沟槽，所述环形沟槽限定弧形横截面的沟槽安装表面，以容纳并保持所述第二轴承。

2.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述环形沟槽和/或安装表面各自具有相等半径的弧形径向横截面和周向横截面。

3.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述第二轴承由两个离散的C形部件形成。

4.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述第二轴承由一个或多个本体部分形成，所述一个或多个本体部分各自设置成在径向内面上承载一个或多个轴承环部分，以限定所述第二轴承表面。

5.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述第二轴承的轴承安装表面由一层第一材料限定，所述第一材料与形成所述第二轴承的其它部分的第二材料的摩擦系数相比具有较低的摩擦系数。

6.根据权利要求5所述的伸缩装置，其特征在于，所述第二轴承的大部分由所述第二材料形成。

7.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述壳体的内侧壁表面由这样的材料形成，所述材料比形成所述滑动管的大部分的材料更软。

8.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述壳体的内侧壁表面由裸露的钛或铝形成。

9.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述壳体和所述滑动管可选地经由一个或多个密封件协配，以在所述孔内限定基本上密封腔室。

10.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述伸缩装置包括一个或多个控制端口，所述一个或多个控制端口设置成联接于控制流体源，以延伸和压缩所述伸缩装置。

11.一种车辆组件，所述车辆组件包括根据任一前述权利要求所述的伸缩装置。

12.一种飞行器组件、可选地是飞行器起落架组件，包括根据权利要求11所述的车辆组件。

13.一种制造伸缩装置的方法，所述方法包括：

提供壳体，所述壳体具有内侧壁表面，以限定具有开口端部的孔，并且所述内侧壁设有环形沟槽，所述环形沟槽具有弧形横截面的第二安装表面，所述第二安装表面用于将第二轴承安装成相对于第一轴承相对较为远离所述孔的开口端部；

提供第二轴承；

将所述第二轴承插入到所述孔中，且所述第二轴承在形状上是环形的并具有中心轴线，所述轴承具有径向外部安装表面和径向内部轴承表面，所述径向外部安装表面具有弧形横截面，而所述径向内部轴承表面用于与所述杆的外表面滑动地接合；

移动所述第二轴承以使得所述第二轴承位于所述环形沟槽中；以及

将所述杆的端部插入通过所述第二轴承。

14.根据权利要求13所述的制造伸缩装置的方法，其特征在于，

提供所述第二轴承的步骤包括：提供由两个离散C形半部形成的第二轴承；以及

移动所述第二轴承的步骤包括：将一个轴承半部移动并定位到所述环形沟槽中，并且以一定角度将另一个轴承半部移动到所述孔中，从而使得所述另一轴承半部的轴线并不相对于所述孔的纵向轴线平行，直到所述另一个轴承半部到达所述环形沟槽为止，然后旋转所述另一个轴承半部，直到所述另一个轴承半部的轴线相对于所述孔的纵向轴线大体平行为止，从而使得所述第二轴承位于所述环形沟槽中。

15.根据权利要求14所述的制造伸缩装置的方法，其特征在于，移动所述第二轴承的步骤进一步包括：使得所述另一个轴承半部倾斜，以允许所述另一个轴承半部移动经过所述第一轴承半部而到达所述环形沟槽。