CN110861787A - 一种到位锁定机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种到位锁定机构，包括锁定杆、框体、限位套管、中心杆、第一弹性预紧件、至少两个旋转锁头、至少两个弹性预紧件和若干止动件。在初始状态下，锁定杆和到位锁定机构的其他部分分离，止动件卡入止动孔以限制旋转锁头转动。锁定杆的一端设有凸台，旋转锁头的第二端设有卡块，卡块靠近中心杆轴线方向有缺口，卡块和限位套管之间有凸台容置空间。在锁定状态下，凸台通过卡块缺口形成的通道进入凸台容置空间，中心杆被锁定杆下压，使止动件容置空间增大，止动件脱离止动孔并解除对旋转锁头的限位，旋转锁头旋转，容凸台通过的通道消失，凸台无法离开凸台容置空间，卡块的下表面与凸台相接并限制锁定杆的上下移动，从而实现锁定功能。

Description

一种到位锁定机构

技术领域

本发明属于航天飞行器领域，尤其涉及一种到位锁定机构。

背景技术

在航天飞行器上，包括帆板、天线等均需要在轨展开，这些展开机构一 般需要到位后实现锁定，其展开后是否成功到位锁定对航天飞行器的成败具 有重要影响。

在航天飞行器中使用较多的能用于旋转运动的锁定机构，锁定后在旋转 方向上的刚度都较差。若需要实现旋转方向上的大刚度锁定，则锁定机构的 结构尺寸较大，重量也较重。

发明内容

为解决上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种到位锁定结构， 该到位锁定机构能够实现旋转方向上的高刚度锁定，同时相比于现有技术而 言尺寸较小、重量较轻。

本发明的技术方案为：

一种到位锁定机构，其特征在于，包括

锁定杆，所述锁定杆的一端具有凸台；

框体，所述框体的上表面上设有中心容置孔；所述框体的上表面还开设 有至少两个旋转容置孔，所述旋转容置孔沿所述中心容置孔周侧均匀设置；

限位套管，所述限位套管的第一端伸入所述中心容置孔，所述限位套管 与所述框体固定连接，所述限位套管的第一端为第一限位面；

中心杆，所述中心杆穿设于所述限位套管，且所述中心杆的第一端伸出 所述限位套管的第一端，所述中心杆的第一端设有一限位部，所述中心杆的 第二端伸出于所述限位套管；所述限位部的上表面为第二限位面，所述第一 限位面和所述第二限位面配合形成限位槽；

第一弹性预紧件，所述第一弹性预紧件设于所述中心容置孔内，且所述 第一弹性预紧件的第一端与所述框体相连，所述第一弹性预紧件的第二端与 所述限位部的下表面相连，所述第一弹性预紧件具有沿所述中心杆轴线方向 扩张的预紧力；

至少两个旋转锁头，所述旋转锁头的数量和所述旋转容置孔的数量相同， 所述旋转锁头的第一端伸入相对应的所述旋转容置孔；所述旋转锁头的第二 端设有卡块，所述卡块的下表面与所述限位套管的上表面配合形成一凸台容 置空间，且所述卡块的下表面用于与所述凸台的上表面相接以限制所述凸台 上下移动；所述卡块朝向所述中心容置孔的一侧开有一缺口，每一所述缺口 配合形成一用于使所述凸台通过的通道；所述旋转锁头周侧设有与所述限位 槽相对应的止动孔；

至少两个第二弹性预紧件，所述第二弹性预紧件的数量和所述旋转容置 孔的数量相同，所述第二弹性预紧件设于相对应的所述旋转容置孔内，且所 述第二弹性预紧件的第一端与所述框体相连，所述第二弹性预紧件的第二端 与相对应的所述旋转锁头相连接，所述第二弹性预紧件具有绕相对应的所述 旋转锁头轴线旋转的预紧力；

若干止动件，所述止动件的数量和所述止动孔的数量相同，所述中心容 置孔和每一所述旋转容置孔之间的孔壁上均设有一开口，所述开口与所述止 动孔相对应，且所述开口的大小大于等于所述止动件的大小；每一所述止动 孔分别与所述限位槽配合形成相应的止动件容置空间；

初始状态下，所述凸台未伸入所述凸台容置空间，所述止动件卡入所述止动 孔以限制所述旋转锁头转动；

锁定状态下，所述凸台与所述中心杆的第二端相接，且所述凸台伸入所 述凸台容置空间，推动所述中心杆下移，使所述止动件容置空间增大，所述 止动件脱离所述止动孔并解除对所述旋转锁头的限位，所述旋转锁头旋转， 且所述卡块的下表面与所述凸台相接并对所述锁定杆的上下移动进行限位。

在本发明一实施例中，所述旋转锁头的下表面上开设有第二弹性预紧件 容置孔，所述第二弹性预紧件的第二端伸入所述第二弹性预紧件容置孔，且 所述第二弹性预紧件的第二端与相对应所述第二弹性预紧件容置孔内壁面的 顶面相连接；所述旋转锁头上的所述止动孔开设在所述第二弹性预紧件容置 孔相应位置的孔壁上。

在本发明一实施例中，所述第二弹性预紧件是扭簧。

在本发明一实施例中，所述第一弹性预紧件是压簧。

在本发明一实施例中，所述限位部下表面上开设有第一弹性预紧件容置 孔，所述第一弹性预紧件的第二端与所述第一弹性预紧件容置孔内壁面的顶 面相连。

在本发明一实施例中，所述第二限位面是一斜面。

在本发明一实施例中，所述止动件是球状，所述止动孔是一圆形孔。

在本发明一实施例中，所述框体包括壳体和底座，所述底座和所述壳体 是可拆卸的，所述第一弹性预紧件的第一端与所述底座相连，所述第二弹性 预紧件的第一端与所述底座相连

在本发明一实施例中，所述凸台的下表面是一个弧形凸起面，所述限位 套管的上表面是与所述弧形凸起面相适应的弧形凹陷面。

在本发明一实施例中，所述中心杆和所述限位套管接触的部位有润滑剂。

在本发明一实施例中，所述润滑剂是油脂润滑剂或固体润滑剂。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和 积极效果：

(1)本发明实施例，在使用时，锁定杆与需要被锁定的构件A连接，到 位锁定机构的其他部分与需要被锁定的构件B连接。在未锁定时，锁定杆和 到位锁定机构的其他部分不连接。在锁定过程中，锁定杆通过卡块缺口形成 的通道并下压中心杆，止动件容置空间变大，止动件移动并且对旋转锁头的 限制作用消失，旋转锁头在第二弹性预紧件的作用下旋转，卡块缺口形成的 通道消失，卡块的下表面与凸台相接并限制锁定杆的上下移动，凸台被限制 在凸台容置空间内。至此，锁定杆和到位锁定机构锁定，故构件A和构件B 也被锁定。本发明实施例锁定后，不易脱落，是一种高刚度锁定。

(2)本发明实施例不仅可以用在两个相互之间做直线运动的构件的到位 锁定，也可以用在两个相互之间做旋转运动的构件的到位锁定。

(3)本发明实施例能根据需要被锁定的构件A和构件B的大小做整体大 小的调整。

(4)本发明实施例相比于其他能实现旋转运动到位锁定的构件，尺寸更 小，重量更轻。

(5)本发明实施例在锁定时只需要将锁定杆通过卡块缺口形成的通道并 下压中心杆就可，其余动作均有到位锁定机构自动完成。该到位锁定机构使 用步骤简单，使用方便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种到位锁定机构的剖面示意图；

图2为本发明的一种到位锁定机构在未锁定时的俯视示意图；

图3为本发明的一种到位锁定机构在锁定状态下的俯视示意图。

附图标记说明：

1：锁定杆；2：限位套管；3：中心杆；4：第一弹性预紧件；5：旋转锁 头；6：第二弹性预紧件；7：止动件；8：凸台；9：卡块；10：壳体；11： 底座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种到位锁定机构作进一步 详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需 说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、 明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参看图1至图3，本实施例提供一种到位锁定机构，包括锁定杆1、框体、 限位套管2、中心杆3、第一弹性预紧件4、至少两个旋转锁头5、至少两个 第二弹性预紧件6和若干止动件7。锁定杆1的一端具有凸台8。框体的上表 面上设有中心容置孔，框体的上表面还开设有至少两个旋转容置孔，旋转容 置孔沿中心容置孔周侧均匀设置。限位套管2的第一端伸入中心容置孔，限 位套管2与框体固定连接，限位套管2的第一端为第一限位面。中心杆3穿设于限位套管2，且中心杆3的第一端伸出限位套管2的第一端，中心杆3 的第一端设有一限位部，中心杆3的第二端伸出于限位套管2；限位部的上 表面为第二限位面，第一限位面和第二限位面配合形成以限位槽。第一弹性 预紧件4设于中心容置孔内，且第一弹性预紧件4的第一端与框体相连，第 一弹性预紧件4的第二端与限位部的下表面相连，第一弹性预紧件4具有沿 中心杆3轴线方向扩张的预紧力。旋转锁头5的数量和旋转容置孔的数量相 同，旋转锁头5的第一端伸入相对应的旋转容置孔；旋转锁头5的第二端设 有卡块9，卡块9的下表面与限位套管2的上表面配合形成一凸台容置空间， 且卡块9的下表面用于与凸台8的上表面相接以限制凸台8上下移动；卡块 9朝向中心容置孔的一侧开有一缺口，每一个缺口配合形成一用于使凸台8 通过的通道；旋转锁头5周侧设有与限位槽相对应的止动孔。第二弹性预紧 件6的数量和旋转容置孔的数量相同，第二弹性预紧件6设于相对应的旋转 容置孔内，且第二弹性预紧件6的第一端与框体相连，第二弹性预紧件6的 第二端与相对应的旋转锁头5相连接，第二弹性预紧件6具有绕相对应的旋 转锁头5轴线旋转的预紧力。止动件7的数量和止动孔的数量相同，中心容 置孔和每一旋转容置孔之间的孔壁上均设有一开口，开口与所述止动孔相对 应，且开口的大小大于等于止动件7的大小；每一止动孔分别与限位槽配合 形成相应的止动件容置空间。

该到位锁定机构在工作时，锁定杆1安装在需要被锁定的结构A上，到 位锁定机构除锁定杆1外的其他部分安装在需要被锁定的结构B上。在未锁 定时，锁定杆1与到位锁定机构其他部分分离，第一弹性预紧件4具有沿中 心杆3方向上扩张的预紧力，中心杆3在第一弹簧预紧力的作用下具有向上 的趋势，止动件7与中心杆3的限位部的第二限位面接触并使止动件7受到 第二限位面传递的力，该力将止动件7向上抵在限位套管2的第一限位面上， 该力同时使止动件7卡在旋转锁头5的止动孔内，第一限位面、第二限位面 和止动孔配合形成止动件容置空间，在此时止动件容置空间内的止动件7位 置唯一。第二弹性预紧件6具有沿旋转锁头5旋转方向上的预紧力，该预紧 力能带动旋转锁头5旋转，但在此时由于止动件7卡在止动孔内，故旋转锁 头5无法转动。旋转锁头5的第二端设有卡块9，卡块9上有缺口，所有旋 转锁头5的卡块9上的缺口组成了能使锁定杆1上的凸台8通过的通道。

在锁定时，锁定杆1通过卡块9上缺口形成的通道并下压中心杆3，锁 定杆1的凸台8进入凸台容置空间。中心杆3下移使得止动件容置空间变大， 止动件7位置不唯一，止动件7脱离止动孔且对旋转锁头5的限位作用消失， 旋转锁头5在第二弹性预紧件6的预紧力作用下旋转，旋转锁头5旋转，旋 转锁头5上的卡块9也一起旋转，旋转后卡块9缺口的位置朝向改变，通道 消失，锁定杆1无法脱离到位锁定机构的其他部分，锁定杆1的凸台8被锁 在凸台容置空间内。至此，锁定杆1和到位锁定机构锁定，故构件A和构件 B也被锁定。该到位锁定机构锁定后，不易脱落，是一种高刚度锁定。

本发明实施例不仅可以用在两个相互之间做直线运动的构件的到位锁定， 也可以用在两个相互之间做旋转运动的构件的到位锁定。同时，到位锁定机 构相比于其他能实现旋转运动到位锁定的构件，尺寸更小，重量更轻。该到 位锁定机构能根据需要被锁定的构件A和构件B的大小做整体大小的调整。 并且，在锁定时只需要将锁定杆1通过卡块9缺口形成的通道并下压中心杆 3就可，其余动作均有到位锁定机构自动完成。该到位锁定机构使用步骤简 单，使用方便。

进一步地，框体提供到位锁定机构除锁定杆1之外其他各组成部分的安 装接口。框体包含壳体10和底座11，壳体10和底座11是可以拆卸的。底 座11上有第一弹性预紧件4的第一端和第二弹性预紧件6第一端的安装接口。

限位套管2固定在框体上。限位套管2可以与中心容置孔的内壁面连接， 甚至限位套管2和框体是一体成型的。限位套管2与框体的固定连接也可以 是其他方式，但限位套管2相对于框体是静止不动的。更进一步地，限位套 管2上的第一限位面与底座11的上表面是平行的。

中心杆3限位部的下表面上开设有第一弹性预紧件容置孔，第一弹性预 紧件4的第二端伸入该第一弹性预紧件容置孔内并与其内壁面的顶面相连。 中心杆3不与底座11接触，中心杆3和底座11之间留有下移距离，该下移 距离和第一弹性预紧件4配合，能使锁定杆1将中心杆3下移并使锁定杆1 凸台8进入凸台容置空间。

具体地，第一弹性预紧件4可以是压簧、弹力球或者其他符合该到位锁 定机构的第一弹性预紧件4的弹性压缩要求的构件。

较佳地，中心杆3限位部的上表面即第二限位面，相对于第一限位面是 一斜面。

旋转锁头5的下表面上开设第二弹性预紧件容置孔。第二弹性预紧件6 的第二端伸入相对应的第二弹性预紧件容置孔，并与第二弹性预紧件容置孔 内壁面的顶面相连接。旋转锁头5上的止动孔开设在第二弹性预紧件容置孔 相应位置的孔壁上。

进一步地，旋转锁头5的第二弹性预紧件容置孔和卡块9之间由一个细 杆连接，细杆的直径小于第二弹性预紧件容置孔的直径，因此旋转锁头5上 会有一个台阶。而限位套管2的第二端设有一圆台，圆台的直径大于圆台以 下部分限位套管2的直径。因此，圆台的下表面和台阶的上表面相贴，圆台 限制台阶的向上运动，从而，限位套管2对旋转锁头5有一个限位作用。也 可以是壳体10的第二端向旋转容置孔延伸，用以对旋转锁头5的限位。

具体地，卡块9可以是扁平形状的。

具体地，第二弹性预紧件6可以是扭簧。止动件7可以是球状，相应的 止动孔是圆形孔。

进一步地，锁定杆1的凸台8下表面是一个弧形凸起面，限位套管2的 上表面是与弧形凸起面相适应的弧形凹陷面，使锁定杆1在锁定后能更好的 固定在凸台容置空间内。

进一步地，旋转锁头5、第二弹性预紧件6、止动件7等可以成套使用。 在本发明实施例中，至少使用两组，当然也可根据实际需求使用四组或其他 数量的组数。

本发明实施例原理简便，并且可以对限位套管2、第二弹性预紧件6、止 动件7等视需要锁定产品的需求等进行模块化灵活使用。

进一步地，限位套管2和中心杆3之间需要相互运动，在接触部位可以 涂上润滑剂，润滑剂可以是固定润滑剂或者是油脂润滑剂。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于 上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利 要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种到位锁定机构，其特征在于，包括

锁定杆，所述锁定杆的一端具有凸台；

框体，所述框体的上表面上设有中心容置孔；所述框体的上表面还开设有至少两个旋转容置孔，所述旋转容置孔沿所述中心容置孔周侧均匀设置；

限位套管，所述限位套管的第一端伸入所述中心容置孔，所述限位套管与所述框体固定连接，所述限位套管的第一端为第一限位面；

中心杆，所述中心杆穿设于所述限位套管，且所述中心杆的第一端伸出所述限位套管的第一端，所述中心杆的第一端设有一限位部，所述中心杆的第二端伸出于所述限位套管；所述限位部的上表面为第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面配合形成限位槽；

第一弹性预紧件，所述第一弹性预紧件设于所述中心容置孔内，且所述第一弹性预紧件的第一端与所述框体相连，所述第一弹性预紧件的第二端与所述限位部的下表面相连，所述第一弹性预紧件具有沿所述中心杆轴线方向扩张的预紧力；

至少两个旋转锁头，所述旋转锁头的数量和所述旋转容置孔的数量相同，所述旋转锁头的第一端伸入相对应的所述旋转容置孔；所述旋转锁头的第二端设有卡块，所述卡块的下表面与所述限位套管的上表面配合形成一凸台容置空间，且所述卡块的下表面用于与所述凸台的上表面相接以限制所述凸台上下移动；所述卡块朝向所述中心容置孔的一侧开有一缺口，每一所述缺口配合形成一用于使所述凸台通过的通道；所述旋转锁头周侧设有与所述限位槽相对应的止动孔；

至少两个第二弹性预紧件，所述第二弹性预紧件的数量和所述旋转容置孔的数量相同，所述第二弹性预紧件设于相对应的所述旋转容置孔内，且所述第二弹性预紧件的第一端与所述框体相连，所述第二弹性预紧件的第二端与相对应的所述旋转锁头相连接，所述第二弹性预紧件具有绕相对应的所述旋转锁头轴线旋转的预紧力；

若干止动件，所述止动件的数量和所述止动孔的数量相同，所述中心容置孔和每一所述旋转容置孔之间的孔壁上均设有一开口，所述开口与所述止动孔相对应，且所述开口的大小大于等于所述止动件的大小；每一所述止动孔分别与所述限位槽配合形成相应的止动件容置空间；

初始状态下，所述凸台未伸入所述凸台容置空间，所述止动件卡入所述止动孔以限制所述旋转锁头转动；

锁定状态下，所述凸台与所述中心杆的第二端相接，且所述凸台伸入所述凸台容置空间，推动所述中心杆下移，使所述止动件容置空间增大，所述止动件脱离所述止动孔并解除对所述旋转锁头的限位，所述旋转锁头旋转，且所述卡块的下表面与所述凸台相接并对所述中心杆的上下移动进行限位。

2.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述旋转锁头的下表面上开设有第二弹性预紧件容置孔，所述第二弹性预紧件的第二端伸入所述第二弹性预紧件容置孔，且所述第二弹性预紧件的第二端与相对应所述第二弹性预紧件容置孔内壁面的顶面相连接；所述旋转锁头上的所述止动孔开设在所述第二弹性预紧件容置孔相应位置的孔壁上。

3.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述第二弹性预紧件是扭簧。

4.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述第一弹性预紧件是压簧。

5.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述限位部下表面上开设有第一弹性预紧件容置孔，所述第一弹性预紧件的第二端与所述第一弹性预紧件容置孔内壁面的顶面相连。

6.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述第二限位面是一斜面。

7.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述止动件是球状，所述开口是一圆形口。

8.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述框体包括壳体和底座，所述底座和所述壳体是可拆卸的，所述第一弹性预紧件的第一端与所述底座相连，所述第二弹性预紧件的第一端与所述底座相连。

9.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述凸台的下表面是一个弧形凸起面，所述限位套管的上表面是与所述弧形凸起面相适应的弧形凹陷面。

10.根据权利要求1所述的到位锁定机构，其特征在于，所述中心杆和所述限位套管接触的部位有润滑剂。

11.根据权利要求10所述的到位锁定机构，其特征在于，所述润滑剂是油脂润滑剂或固体润滑剂。

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