CN102787772A

CN102787772A - 空间合叶

Info

Publication number: CN102787772A
Application number: CN2011102239776A
Authority: CN
Inventors: 薛广振
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2012-11-21

Abstract

“空间合叶”是另一类合叶。普通合叶，通常多是一个转轴两个旋叶，也有多轴的，比如用在既能向里开也能向外开的门上的双轴合叶。这类合叶的特点是，轴与轴之间是平行关系。本发明空间合叶，有至少两个转轴，这类合叶的特点是，轴与轴之间是不平行关系，包括平面内不平行和空间不平行，轴间夹角相等或不相等均可。本发明将以“3轴4叶同侧等夹角空间合叶”在飞机前、后缘的襟翼上的应用，作为一个应用实例，来说明空间合叶的新颖性和实用性。

Description

空间合叶

技术领域

空间合叶，是一类还没被认识和使用的合叶。合叶，俗称铰链，也称“合页”，一般定义是：由两片金属构成的铰链，或者，一种用于连接或转动的装置。与普通合叶（见《说明书附图》之图1，略为“图1” ，下同）相比，它有如下特点：

1，有2个或2个以上转轴，叶扇数等于轴数（首叶扇和尾叶扇重合时）或为轴数加1；

2，轴与轴之间都不平行；

3，首叶扇和尾叶扇可以重合也可以不重合；

4，轴间不平行关系包括平面内不平行和空间不平行；

5，轴间夹角可以在同侧也可以在两侧；

6，轴间夹角可以相等也可以不相等；

7，在平面内不平行且轴间夹角在同侧情况下，轴可以延长到实体相交也可以实体不相交；

8，它的叶可以由刚性材料也可以由非柔软材料制成。

图2是空间合叶的一般形式，它的轴间夹角方向随机地分布在两侧，且角度不等于0度。

人们已经认识和正在使用的合叶，如图1所示，通常只有一个转轴和两个旋转叶扇，偶尔也有双轴合叶，常用在既能向里开也能向外开的门以及一些多联门上。这类合叶的最大结构特点是，它的轴与轴之间，如果它有两个或两个以上的轴的话，是平行关系。也就是说，如果是多轴，这类常规合叶的轴间夹角都是0度。

以下表格说明空间合叶与常规合叶的本质差别与联系。

合叶类别

轴数

叶数

轴空间不平行

轴间夹角

夹角方向

夹角角度

轴实体相交

叶扇刚柔

始末叶重合

空间合叶

>2

轴数+1或等轴数

可能

0°＜α＜180°

同侧或对侧

相等或不等

可能

刚性

可重合

常规合叶

≥1

轴数+1或等轴数

无

无或α=0°

无

相等且为0°

无

刚性

可重合

无论什么合叶，常规合叶也好，空间合叶也罢，在所有叶扇完全闭合起来时，在叶扇上任意位置打一个孔，并且把所有叶扇都打穿，把这个孔抽象成一个几何点，并且把这个点叫做“同位点”。过一个同位点可以做两个平面（两端的叶扇就只能做一个），使这两个平面分别垂直于该点所在叶扇的两个轴，不妨把这样的面叫做“同位面”。那么，在叶扇打开后，几何真理告诉我们，在多轴的常规合叶上，所有的同位面都是重合的。即，所有同位点，在叶扇打开过程中，都在一个平面内运动（图3）。所以，这种以轴的平行关系为结构特点，以产生平面内运动为功能特征的普通合叶，就可以被称作是平面合叶。平面合叶，即所说的常规合叶，无论是在设计、制造，还是安装施工过程中，一个最关键的问题就是，要使合叶的轴（如果是多轴的话）尽量保持相互平行状态，否则，要么合叶质量不合格，要么所安装的门之类的设施与它们的框架之间，将要产生别劲，开合不畅，甚至导致无法开合等问题。也就是说，常规合叶的轴的不平行情况，在目前的任何应用场合里，都是被完全忌讳、排斥和禁止的。

但本发明的“空间合叶”，却恰恰是相反的一类合叶，它具有不平行的多轴，所以，几何学的基本原理告诉我们，它的同位面都不重叠，它的同位点之间，都在作空间运动（图4）。从这个意义上说，本发明的“空间合叶”，它的无论是结构特点还是功能特点，都是完全新颖的，新颖到人们平素都避之而不及的程度。

背景技术

空间合叶，是本发明人在设计和制造超轻型飞机过程中，为设计一种新型襟翼机构而想到的。飞机襟翼（图5、6），是安装在飞机主翼前、后缘上，一种可伸缩的附加翼面结构。拿后缘襟翼（图6）为例，它首先能够向机翼的后方伸出一段距离x（图7），同时，它的几何中心还要降低一个高度y（图7）；但是，襟翼在这两维位移的同时，还能像飞机的方向舵和升降舵那样，以自身前缘为轴向下摆动角度α（图7）。经几何分析可知，如此复杂的襟翼运动，其实可以转化为，襟翼以o点为圆心，以R为半径，作圆周运动旋转α角（图8）。襟翼的这个圆周运动恰恰可以用本发明的“空间合叶”来实现（图9）。本人用“3轴4叶同侧等夹角开放（始末叶不重合）空间合叶”，实现了襟翼机构（图10、11、12、13）。

还有一个应用实例，早早就被人们所知，这个实例就是中国古代就有的折叠扇子。折叠扇子，其实就是一个多轴、多叶、同侧、等夹角、实体相交且开放的空间合叶。

雨伞是另一个人们古已有之但却用而不知的空间合叶应用实例。它多轴、多叶、同侧、等夹角、实体相交，但是首叶扇和尾叶扇重合。

而就飞机的襟翼机构而言，它既要安装和支撑襟翼，又要引导襟翼的复杂运动轨迹。而空间合叶方案，由于它只相当于是割掉了圆心支撑的折叠扇子所剩下的那一段，并且这一段可以做得足够短，所以，在能够完成现有襟翼使命的基础上，在襟翼完全收起闭合时，合叶机构本身，由于其折叠的结构，还使其能够完全掩藏在机翼流线型轮廓之内。这就完全不像目前的各种方案那样，需要建造一个实际的物理圆心支撑点，从而使襟翼机构突出于主翼型轮廓以外空间、导致机翼背负额外阻力与重量。所以人们将看到，空间合叶的襟翼方案，将是最优襟翼方案。

可见，空间运动使空间合叶确实具有其不可替代的特殊功能的。这正本发明所强调的实用性之所在。同时，由于人们长期以来都没有对空间合叶的本质形成理性认识，对它的共性和个性的结构特点和功能特点进行归纳总结与描述，对它用而不知，所以，就像飞机襟翼这样的有意识应用，简单，高效，却一直无人提出，使得这一大类合叶的商业应用被完全阻碍了。而这也正是本发明所强调的新颖性之所在。

那么，空间合叶的这三个应用实例，就可以表示为如下的表格形式：

空间合叶实例

轴数

叶数

轴不平行

轴间夹角

夹角方向

夹角角度

轴实体相交

叶扇刚柔

始末叶重合

飞机襟翼

3

4

平面内

确定角

同侧

相等

不相交

刚性

不重合

折叠扇子

n

n+1

平面内

确定角

同侧

相等

相交

柔性

不重合

雨伞

m

平面内

确定角

同侧

相等

相交

柔性

重合

发明内容 空间合叶，一类还没被认识和使用的合叶，它的特点有：

1，有2个或2个以上转轴，叶数等于轴数（首叶扇和尾叶扇重合时）或为轴数加1；

2，轴与轴之间不平行，包括平面内不平行和空间不平行；

3，轴间夹角可以在同侧也可以在两侧；

4，夹角角度可以相等也可以不相等；

5，在平面内不平行且夹角在同侧情况下，轴可以延长到实体相交，但也可以实体不相交；

6，首叶扇和尾叶扇可以重合也可以不重合；

7，它的叶可以由固体材料也可以由非柔软材料制成。

空间合叶是本发明人在设计和制造超轻型飞机襟翼机构新方案过程中发明的，因此，飞机襟翼机构无疑将成为空间合叶的一个非常重要的实际应用领域，但这绝不是唯一应用领域。另一个可能的应用领域就是机器人，可以用多轴多叶，多维多组多段多向的组合，来实现伸缩自如、功能灵活的机器手臂……闭合后自身机构占据空间小，这是合叶的共有特性，而空间运动则是空间合叶的独有特性，基于这样的共性与特性，它将在机械机构的连接、安装与装配关系方面，为人们提供一个具有更强大功能性的解决方案。随着“空间合叶”以发明专利的形式变成人们的理性认识，可以相信，未来加以时日不断推广以后，它必将在更多领域得到应用。

附图说明：

图号	说明
		图1	普通合叶的一般形式
图2	空间合叶的一般形式
		图3	平面合叶之平面运动
图4	空间合叶之空间运动
		图5	飞机前缘襟翼
图6	飞机后缘襟翼
		图7	飞机襟翼之实际运动轨迹
图8	飞机襟翼之圆周运动演示
		图9	飞机襟翼之空间合叶方案
图10	空间合叶襟翼之完全闭合状态
		图11	空间合叶襟翼之初始展开状态
图12	空间合叶襟翼之大部展开状态
		图13	空间合叶襟翼之完全展开状态

Claims

1.空间合叶，是这样一类合叶，它具有多个旋转轴，且轴与轴之间处于不平行关系。

2.权利要求1中所说空间合叶，其特征在于它有至少2个旋转轴。

3.权利要求1中所说空间合叶，其特征在于，它的相邻轴之间都不平行。

4.权利要求3中所说空间合叶，其特征在于，它的首叶扇和尾叶扇通常是不重叠的，但当叶扇数适当多以后，也可以重合。

5.权利要求4中所说空间合叶，其特征在于，当首、尾叶扇不重叠时，其叶扇数等于转轴数加1；当首、尾叶扇重叠时，其叶扇数等于转轴数。

6.权利要求3中所说的空间合叶，其特征在于，其不平行的轴之间，既可以是平面内不平行，也可以是空间不平行关系。

7.权利要求6中所说空间合叶之不平行的轴，其轴间夹角可以在同侧也可在对侧。

8.权利要求7中所说空间合叶之轴间夹角，其特征在于，角度可以相等也可以不相等。

9.权利要求6中所说空间合叶之不平行的轴，其特征在于，在平面内不平行且夹角在同侧的情况下，任何2个相邻的轴，都可以通过延长叶扇实体材料，来使轴延长到最终实体相交，但也可以不相交。

10. 权利要求1中所说空间合叶，其特征在于其叶扇必须由刚性材料而非柔软材料制成。