CN109139709B - 用于飞行器起落架的混合内衬式耳轴承 - Google Patents

用于飞行器起落架的混合内衬式耳轴承 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耳轴承(10)，该耳轴承包括：内环(12)，该内环具有外表面和内表面(12E，12K)；以及外环(14)，该外环具有内表面和外表面(14K，14E)。该内环(12)的一部分设置在该外环(14)中。润滑衬垫(70)设置在该内环(12)与该外环(14)之间。该耳轴承(10)包括设置在该内环(12)中的衬套(20)。该衬套(20)中形成有润滑剂储器(20R)以用于从中分配润滑剂(30)。

Description

用于飞行器起落架的混合内衬式耳轴承
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器起落架的耳轴承、更具体地涉及一种具有被设置成在外环中旋转的内环和设置在内环与外环之间的润滑衬垫、以及设置在内环中的衬套的耳轴承，该衬套中具有润滑储器。本发明还涉及一种耳轴承，该耳轴承具有被设置成在外环中旋转的内环以及设置在内环与外环之间的润滑衬垫，该润滑衬垫中具有润滑储器。
背景技术
将飞行器起落架设计成在飞行器位于地面上时支撑飞行器的负载。起落架附接至飞行器的结构构件上。然而，起落架在飞行过程中例如通过将起落架经由致动组件枢转到飞行器中而缩回到飞行器中。典型的致动组件包括通过一个或多个轴承而彼此枢转连接的多个连杆、飞行器的结构构件、以及一个或多个致动器。这些轴承典型地包括安装在外环中的内环，这些环均具有彼此滑动地接合的球形轴承表面。这样的轴承的内环可以旋转地安装至致动组件中的或从飞行器结构延伸出来的轴上。然而，已知这样的轴承被磨损且为了小扭矩工作而需要定期维护。
现有技术轴承典型地包括耐腐蚀(CRES)不锈钢外环和铜合金内环。然而，此类现有技术轴承很重、并且由于在内环相对于外环错开期间发生的高摩擦而容易快速磨损。
因此，需要一种改进的用于飞行器起落架的轴承，该轴承以小扭矩工作并且基本上不需要维护。
发明内容
在此披露了一种耳轴承，该耳轴承包括内环，该内环具有第一外表面和第一内表面。该耳轴承被配置用于飞行器起落架中。该第一外表面具有球形外形。该耳轴承包括外环，该外环具有第二内表面和第二外表面。该第二内表面具有球形外形。该内环的一部分设置在该外环中。润滑衬垫(例如，自润滑式衬垫)设置在该内环的第一外表面与该外环的第二内表面之间。该耳轴承包括衬套，该衬套具有第三外表面和第三内表面。该第三外表面具有与该内环的第一内表面的外形互补的外形。该第三内表面是基本上圆柱形的并且其中形成有一个或多个润滑剂储器(例如，凹槽，比如螺旋形凹槽构型)。该润滑剂储器被配置成用于从中分配第一润滑剂。
在一个实施例中，该润滑衬垫固定至该外环的第二内表面上，并且该润滑衬垫与该内环的第一外表面处于滑动接合。
在一个实施例中，该耳轴承包括设置在该衬套的第三内表面中的刮环。该刮环被配置成用于将该第一润滑剂密封在该第三内表面与旋转安装在该衬套中的轴之间。
在一个实施例中，该内环是拼合环，该拼合环具有至少两个轴向拼缝从而至少产生彼此对接的第一内环段和第二内环段。
在一个实施例中，该内环是由钛合金制造而成。
在一个实施例中，该外环是由钛合金制造而成。
在一个实施例中，该衬套是由基于铜的合金制造而成。
在一个实施例中，该内环的一部分涂覆有例如经由物理气相沉积工艺而施加至其上的氮化钛材料。
在一个实施例中，该内环经由模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合中的至少一种而固定至该衬套上。
在一个实施例中，该耳轴承包括在该润滑衬垫中的一个或多个凹部，凹部被配置为第二润滑剂储器，以用于将第二润滑剂分配在该润滑衬垫与该内环的第一外表面之间。在一个实施例中，该第二润滑剂(例如，硅润滑脂)设置在该内环的第一外表面与该润滑衬垫之间。
在一个实施例中，该耳轴承包括与该内环和该外环处于密封接合的一个或多个密封件(例如，由氟硅酮材料制成的O形环)。
在此进一步披露了一种耳轴承，该耳轴承包括内环，该内环具有第一外表面和第一内表面。该第一外表面具有球形外形。该耳轴承包括外环，该外环具有第二内表面和第二外表面。该第二内表面具有球形外形。该内环的一部分设置在该外环中。润滑衬垫(例如，自润滑式衬垫)设置在该内环的第一外表面与该外环的第二内表面之间。在该润滑衬垫中形成一个或多个凹部。该凹部被配置为第二润滑剂储器，以用于将第二润滑剂分配在该润滑衬垫与该内环的第一外表面之间。
在一个实施例中，该第二润滑剂(例如，硅润滑脂)设置在该内环的第一表面与该润滑衬垫之间。
在一个实施例中，一个或多个密封件(例如，由氟硅酮材料制成的O形环)与该内环和该外环处于密封接合。
在此披露了一种耳轴承，该耳轴承包括内环，该内环具有第一外表面和第一内表面。该第一外表面具有球形外形。该耳轴承包括外环，该外环具有第二内表面和第二外表面。该第二内表面具有球形外形。该内环至少部分地位于该外环中。润滑衬垫位于该内环的第一外表面与该外环的第二内表面之间。该耳轴承具有以下描述的(1)衬套和/或(2)该衬垫中的凹部中的一个或两个。
(1)该衬套具有第三外表面和第三内表面。该第三外表面具有与该内环的第一内表面的外形互补的外形。该第三外表面与该第一内表面相接合。该第三内表面是基本圆柱形的、并且其中形成有被配置成用于分配第一润滑剂的第一润滑剂储器。
(2)在该润滑衬垫中形成一个或多个凹部。这些凹部被配置为第二润滑剂储器，以用于将第二润滑剂分配在该润滑衬垫与该内环的第一外表面之间。
在一个实施例中，该润滑衬垫固定至该外环的第二内表面上，并且该润滑衬垫与该内环的第一外表面处于滑动接合。
在一个实施例中，该第一润滑剂储器是在该衬套的第三内表面中形成的至少一个凹槽。
在一个实施例中，该凹槽具有螺旋形构型。
在一个实施例中，刮环设置在该衬套的第三内表面中。该刮环将第一润滑剂密封在该第三内表面与旋转地安装在该衬套中的轴之间。
在一个实施例中，该内环是具有至少两个轴向拼缝的拼合环，所述拼缝至少产生彼此对接的第一内环段和第二内环段。
在一个实施例中，该内环是由钛合金制造而成。
在一个实施例中，该外环是由钛合金制造而成。
在一个实施例中，该衬套是由基于铜的合金制造而成。
在一个实施例中，该内环的至少一部分涂覆有氮化钛材料。该氮化钛材料优选地经由物理气相沉积工艺来施加。
在一个实施例中，该内环经由模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合而固定至该衬套上。
在一个实施例中，至少一个密封件与该内环和该外环处于密封接合。该密封件优选地是由氟硅酮制成的O形环。
在一个实施例中，第二润滑剂设置在该内环的第一外表面与该润滑衬垫之间。
在一个实施例中，该第二润滑剂是硅润滑脂。
在一个实施例中，与该内环和该外环处于密封接合的密封件(95)是由氟硅酮制造而成。
在一个实施例中，该密封件是O形环。
在一个实施例中，屏障补充该第二润滑剂或将其从该耳轴承排出。
附图说明
图1是本发明的耳轴承的截面视图；
图2是图1的耳轴承的端视图；
图3A是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图；
图3B是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图并且示出了轴延伸穿过其中；
图3C是图1的耳轴承的一部分的放大截面视图，示出了润滑衬垫中的两个凹部；
图4是本发明的耳轴承的润滑衬垫的放大截面的示意图；
图5是图1的耳轴承的外环的一部分的透视图；并且
图6是本发明的耳轴承在没有衬套的情况下的截面视图。
具体实施方式
参见图1，耳轴承总体上用数字10表示。耳轴承10在飞行器起落架以及其他应用中具有实用性。耳轴承10包括内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K。内环12在其第一轴向端12X与第二轴向端12Y之间延伸。第一外表面12E具有球形外形。在一个实施例中，内环12由钛合金制造而成，比如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM 5级钛；AMS 4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的Al、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe、其余为Ti)。在一个实施例中，内环12的至少一部分(例如，内环12的第一外表面12E、第一内表面12K、第一轴向端12X、以及第二轴向端12Y中的任一个或全部)涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。内环12是两件式拼合构型，其中内环12具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B，这些段在拼缝13A和13B处彼此对接，如图2所示。使用具有两个轴向拼缝13A和13B从而产生第一内环段12A和第二内环段12B的两件式拼合构型允许内环12组装在外环14上。虽然内环12被示为并且被描述为具有两个内段12A和12B和两个拼缝13A和13B，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以具有多于两个段和拼缝。
如图1所示，耳轴承10包括外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E。外环14在其第一端14X与第二端14Y之间延伸。第二内表面14K具有球形外形。内环12的一部分设置在外环14中。外环14在外环14的第一端14X处包括安装凸缘14F，该安装凸缘从外环14的外表面14E径向地向外延伸。安装凸缘14F具有穿其而过延伸以接纳紧固件(未示出)的四个孔14H。在一个实施例中，外环14由钛合金制造而成，例如Ti-6Al-4V(UNS R56500；ASTM5级钛；AMS 4967；5.50-6.75重量百分数的Al、3.50-4.50重量百分数的V、其余为Ti)或Ti555(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe；5重量百分数的AL、5重量百分数的Mo、5重量百分数的Cr、0.6重量百分数的Fe)。在一个实施例中，外环14的至少一部分涂覆有氮化钛材料。例如，氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。
如图1和图3A所示，耳轴承10具有润滑衬垫70(例如，自润滑式衬垫)，该润滑衬垫设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。润滑衬垫70具有固定至外环14的第二内表面14K上的表面70F。润滑衬垫70具有与内环12的第一外表面12E处于滑动接合的表面70E。虽然润滑衬垫70的表面70F被描述为固定至外环14的第二内表面14K上，并且表面70E与内环12的第一外表面12E处于滑动接合，但是本发明在这方面不受限制，因为润滑衬垫70的表面70E可以固定至内环12的外表面12E上，并且衬垫70的表面70F与外环14的内表面14K处于滑动接合。
润滑衬垫70是由具有低润滑特征或品质的材料制造而成。润滑衬垫70(例如，自润滑式衬垫)可机加工以实现最终的配合尺寸用于安装目的。在一个实施例中，润滑衬垫70由
Figure BDA0001697417550000061
HP和/或
Figure BDA0001697417550000062
HP-A品牌衬垫材料制造而成。
Figure BDA0001697417550000063
是
Figure BDA0001697417550000064
(Roller Bearing Company)的商标。
Figure BDA0001697417550000065
品牌衬垫由聚合物树脂体系、结合聚四氟乙烯(PTFE)、以及其他润滑材料的混合物制成。
Figure BDA0001697417550000066
品牌衬垫是模制的、可机加工的、且自润滑的，以实现低摩擦且低磨损率。
在一个实施例中，如图4所示，润滑衬垫70是编织织物80。编织织物80包括彼此交织的多个纤维80A、80B、80C、和80D和与其交织的聚四氟乙烯(PTFE)84。纤维80A、80B、80C、和80D包括例如聚酯材料、不锈钢材料、PTFE和/或玻璃材料。纤维80A、80B、80C、和80D与PTFE交织，以增强润滑衬垫70与外环14的第二内表面14K或内环12的第一外表面12E的黏结性。在一个实施例中，PTFE纤维散布在将纤维80A、80B、80C、和80D粘附在一起的树脂中。在一个实例中，润滑衬垫70是可从美国康涅狄格州牛津市的
Figure BDA0001697417550000067
商购的
Figure BDA0001697417550000068
TF编织PTFE织物衬垫。润滑衬垫70具有足以承受高负载而不被显著磨损的特性和特征。在一个实施例中，衬垫70是不可机加工的，例如具有编织织物80的衬垫70。在一个实施例中，衬垫70是可机加工的，例如可模制衬垫。
应理解的是，上文提供的具体实例仅出于说明目的而不旨在将本发明局限于任何特定品牌或类型的润滑衬垫。
参见图1和图3A，耳轴承10包括衬套20，该衬套具有从衬套20的第一轴向端20X延伸至第二轴向端20Y的第三外表面20E和第三内表面20K。第三外表面20E具有与内环12的第二内表面12K互补的外形。第三外表面20E与第一内表面12K相接合。在一个实施例中，衬套20由基于铜的合金制成，例如根据NF L14-701/ASTM B411的CuNi3Si。第三内表面20K是基本上圆柱形的并且其中形成有第一润滑剂储器20R。在一个实施例中，第一润滑剂储器20R由在衬套20的第三内表面20K中形成的螺旋形凹槽20G形成。虽然第一润滑剂储器20R被示为并且被描述为螺旋形凹槽20G，但是本发明在这方面不受限制，因为可以采用具有任何构型的一个或多个凹槽。虽然耳轴承10在图1中示出并且被描述并且具有衬套20，但是本发明在这方面不受限制，因为设想了其他构型，包括没有衬套20的构型，如针对本文进一步描述的图6的耳轴承110所示。
在一个实施例中，内环12和外环14由钛合金制造而成，并且衬套20由基于铜的合金制造而成。
如在图3A中最佳所示，耳轴承10靠近第二轴向端20Y包括布置在衬套20的第三内表面20K中的刮环40。刮环40被配置成用于将润滑剂30(例如，基于锂的润滑脂)密封在第三内表面20K与轴(在图3B中被示为元件编号96)之间，该轴旋转地安装在衬套20中。在一个实施例中，刮环40由氟硅酮材料制造而成。衬套20被配置成具有在组装过程中应用的、并且在组装之后和在使用耳轴承10的过程中在需要时补充(例如，被供应在第一轴向端20X与第二轴向端之间)的润滑剂30。过量的润滑剂30可以在第一轴向端20X处从衬套20排出，如箭头Q1所指示的。
如图3A所示，内环12通过铆固25而固定至衬套20上。虽然内环12被描述为通过铆固25而固定至衬套20上，但是本发明在这方面不受限制，因为内环12可以通过模锻、铆固、钉扎、热配合、和/或过盈压力配合而固定至衬套20上。如在图3中最佳所示，衬套20包括位于第一轴向端20X附近的肩部20W。肩部20W从第三外表面20E径向地向外延伸。内环12的第一轴向端12X对接肩部20W。
如图3A和图5所示，外环14包括在第二内表面14K中形成的周向凹槽14G。润滑衬垫70固定至凹槽14G中，由此在润滑衬垫70中形成凹部90G(例如，凹槽)。凹部90G被配置为第二润滑剂储器90R，以用于将第二润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在润滑衬垫70与内环12的第一外表面12E之间。润滑剂50设置在内环12的第一外表面12E与润滑衬垫70之间。发明人惊喜地发现，可以在润滑衬垫70中有利地形成凹部90G和第二储器90R，并且虽然早已认识到润滑衬垫不需要另外的润滑剂并且润滑衬垫中的凹部90G令人惊喜地具有起到第二润滑剂50的第二储器90R以及碎屑的捕集器的作用的实用性。第一润滑剂30和第二润滑剂50分别可以具有相同或不同的配方。发明人惊喜地发现，润滑剂50可以仅在组装过程中设置在第二润滑剂储器90R中一次，而在耳轴承10的使用寿命内不需要润滑脂补充***(例如，润滑孔)。在一个实施例中，润滑衬垫70具有一个或多个凹部90G以形成一个或多个第二储器90R。例如，在图3C中，显示本发明的实施例具有两个凹部90G和两个第二储器90R。发明人发现，本文披露的耳轴承10与现有技术轴承相比在长使用寿命内提供无需维护的工作，不需要补充润滑剂50(例如，硅润滑脂)并且被配置成与现有技术轴承相比内环12相对于外环14以更小的摩擦和减小的扭矩错开、并且因此延长了安装了该耳轴承的机架结构的疲劳寿命。耳轴承10还具有比现有技术轴承更轻的重量、并且因此更适合用于重量减轻是重要的设计考虑因素的飞行器起落架中。
如图1和图3A所示，耳轴承10包括密封件95(例如，O形环)，该密封件位于两个凹槽12Q中的每一个中，各个凹槽位于外环14的第一端14X和第二端14Y附近。密封件95各自与外环14中的相应凹槽12Q的表面和/或内环12的第一外表面12E处于滑动且密封接合。在一个实施例中，密封件95由氟硅酮材料制造而成。如图3A所示，耳轴承10被配置为无需维护，因为在外环14中、内环12中、或在内环12与外环14之间没有设置用于从耳轴承10外部将第二润滑剂50补充到第二润滑剂储器90R、凹部90G、或衬垫70与内环12之间的其他地方中的路径、端口、润滑供应开口或导管、配件、导管或通路。替代地，衬垫70、外环14、内环14、以及密封件95是从外部补充第二润滑剂50和/或将第二润滑剂50从耳轴承10排出的屏障98。第二储器90R被配置为内部分配***，该内部分配***容纳足够量的第二润滑剂50以供在制造和组装耳轴承10之后在耳轴承10的整个使用寿命内分配至衬垫70。
如图4中所示，第二润滑剂50通过内环12相对于外环14的移动、旋转、振动、温度差、加热、冷却、和/或错开经由第二储器90R进行分布(例如，遍布在衬垫70的表面70E上以及内环12的第一外表面12E上，例如由箭头L10所指示的)。因此，第二润滑剂50设置在衬垫70的表面70E以及内环70的第一外表面12E上或在其之间，而不是灌输、浸入、包含在、或添加至衬垫70或内环12或外环14中。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.005英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环70的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.007英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环70的第一外表面12E上或在其之间。在一个实施例中，第二润滑剂50以大于0.008英寸的厚度设置在衬垫70的表面70E以及内环70的第一外表面12E上或在其之间。
如图6所示，耳轴承110包括：内环12，该内环具有第一外表面12E和第一内表面12K；以及外环14，该外环具有第二内表面14K和第二外表面14E，但是衬套20是可选的或被去除。内环12的一部分设置在外环14中。润滑衬垫70设置在内环12的第一外表面12E与外环14的第二内表面14K之间。外环包括在第二内表面14K中形成的凹槽14G，并且衬垫70固定在凹槽14G和第二内表面14K中，由此在润滑衬垫70中形成凹部90G。凹部90G被配置为第二润滑剂储器90R，以用于将第二润滑剂50(例如，硅润滑脂)分配在润滑衬垫70与内环12的第一外表面12E之间。
虽然已经参考本发明的具体实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应理解的是，在阅读和理解上述披露内容后，所披露实施例的许多变化和更改将落入本发明和所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种耳轴承(10)，包括：
内环(12)，该内环具有第一外表面(12E)和第一内表面(12K)，该第一外表面(12E)具有球形外形；
外环(14)，该外环具有第二内表面(14K)和第二外表面(14E)，该第二内表面(14K)具有球形外形；
该内环(12)至少部分地设置在该外环(14)中；
润滑衬垫(70)，该润滑衬垫设置在该内环(12)的该第一外表面(12E)与该外环(14)的该第二内表面(14K)之间；以及
在该润滑衬垫(70)中的至少一个凹部(90G)，该至少一个凹部(90G)被配置为第二润滑剂储器(90R)，以用于将第二润滑剂(50)分配在该润滑衬垫(70)与该内环(12)的该第一外表面(12E)之间，其中
第二润滑剂(50)，该第二润滑剂设置在该内环(12)的该第一外表面(12E)与该润滑衬垫(70)之间并且在凹部(90G)中，
至少一个密封件(95)，该至少一个密封件与该内环(12)和该外环(14)处于密封接合，以及
衬垫(70)、外环(14)、内环(12)以及密封件(95)是从外部补充第二润滑剂(50)和将第二润滑剂(50)从耳轴承(10)排出的屏障(98)。
2.如权利要求1所述的耳轴承(10)，其中，该润滑衬垫(70)固定至该外环(14)的该第二内表面(14K)上，并且该润滑衬垫(70)与该内环(12)的该第一外表面(12E)处于滑动接合。
3.如以上权利要求中任一项所述的耳轴承(10)，进一步包括衬套(20)，该衬套具有第三外表面(20E)和第三内表面(20K)，该第三外表面(20E)具有与该内环(12)的该第一内表面(12K)的外形互补的外形，该第三外表面(20E)与该第一内表面(12K)相接合，该第三内表面(20K)是基本上圆柱形的并且其中形成有至少一个第一润滑剂储器(20R)，该至少一个第一润滑剂储器(20R)被配置成用于从中分配第一润滑剂(30)，其中，该至少一个第一润滑剂储器(20R)包括在该衬套(20)的该第三内表面(20K)中形成的至少一个凹槽(20G)。
4.如权利要求3所述的耳轴承(10)，其中，该至少一个凹槽(20G)具有螺旋形构型。
5.如权利要求3所述的耳轴承(10)，进一步包括设置在该衬套(20)的该第三内表面(20K)中的刮环(40)，该刮环(40)被配置成用于将该第一润滑剂(30)密封在该第三内表面(20K)与旋转地安装在该衬套(20)中的轴(96)之间。
6.如权利要求1至2中任一项所述的耳轴承(10)，其中，该内环(12)是拼合环，该拼合环具有至少两个轴向拼缝(13A，13B)从而至少产生彼此对接的第一内环段(12A)和第二内环段(12B)。
7.如权利要求3所述的耳轴承(10)，其中，包括以下各项中的至少一项：
(a)该内环(12)是由钛合金制造而成；
(b)该外环(14)是由钛合金制造而成；以及
(c)该衬套(20)是由基于铜的合金制造而成。
8.如权利要求1所述的耳轴承(10)，其中，该内环(12)的至少一部分涂覆有氮化钛材料。
9.如权利要求3所述的耳轴承(10)，其中，该内环(12)经由模锻、铆固、钉扎、热配合、和过盈压力配合中的至少一种而固定至该衬套(20)上。
10.如权利要求1至2中任一项所述的耳轴承(10)，其中，该至少一个密封件(95)是O形环，并且其中，该至少一个密封件(95)包含氟硅酮。
11.如权利要求1至2中任一项所述的耳轴承(10)，其中，该第二润滑剂(50)包括硅润滑脂。
12.如权利要求1至2中任一项所述的耳轴承(10)，其中，该至少一个密封件(95)包含氟硅酮。
13.如权利要求12所述的耳轴承(10)，其中，该至少一个密封件(95)是O形环。
14.如权利要求8所述的耳轴承(10)，其中，该氮化钛材料经由物理气相沉积工艺来施加。
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