CN113002804A - 一种弹性力驱动的太阳翼铰链 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性力驱动的太阳翼铰链，包括：母安装座；公安装座，通过第一铰接组件铰接于所述母安装座，且所述第一铰接组件位于所述公安装座的第一端和第二端之间，所述公安装座的第一端设有锁定孔；弹性驱动机构，两端分别连接于所述母安装座和所述公安装座，所述弹性驱动机构储有弹性能且用于驱动所述公安装座的第二端使其绕所述母安装座旋转；锁定顶杆，滑动连接于所述母安装座且通过一限位部限制其滑动位置，所述锁定顶杆的一端面位于所述公安装座第一端的旋转路径上，且所述锁定顶杆的轴线与所述锁定孔的旋转路径相切；锁定弹性件，设于所述母安装座且施加朝向所述限位部的弹性力给所述锁定顶杆；该铰链结构简单，展开末期冲击小。

Description

一种弹性力驱动的太阳翼铰链

技术领域

本发明属于铰链技术领域，尤其涉及一种弹性力驱动的太阳翼铰链。

背景技术

微纳卫星受重量和尺寸包络的约束使得供电能力受限，卫星发射入轨后太阳翼通常需要展开。太阳翼铰链作为太阳翼运动机构的储能部件，为太阳翼展开提供动力。现有太阳翼铰链根据储能部件类型划分，可分为涡卷弹簧式、扭簧式和带状弹簧式几类。根据不同的卫星对太阳翼刚度要求，选择相应的储能类型的铰链。

涡卷弹簧式铰链扭力较大，但是空间包络尺寸也较大，适用于质量特性较大的太阳翼；扭簧式铰链扭力适中，但不便调节，适用于微小卫星太阳翼；带状弹簧式铰链适用于展开刚度要求不高的微小型太阳翼。与此同时，这几类太阳翼铰链在太阳翼展开末期都会有较大的冲击，会对太阳翼照成一定程度的损伤。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种弹性力驱动的太阳翼铰链，该铰链结构简单，展开末期冲击小。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种弹性力驱动的太阳翼铰链，包括：

母安装座；

公安装座，通过第一铰接组件铰接于所述母安装座，且所述第一铰接组件位于所述公安装座的第一端和第二端之间，所述公安装座的第一端设有锁定孔；

弹性驱动机构，两端分别连接于所述母安装座和所述公安装座，所述弹性驱动机构储有弹性能且用于驱动所述公安装座的第二端使其绕所述母安装座旋转；

锁定顶杆，滑动连接于所述母安装座且通过一限位部限制其滑动位置，所述锁定顶杆的一端面位于所述公安装座第一端的旋转路径上，且所述锁定顶杆的轴线与所述锁定孔的旋转路径相切；

锁定弹性件，设于所述母安装座且施加朝向所述限位部的弹性力给所述锁定顶杆；

所述母安装座和所述公安装座在约束状态下，所述锁定孔远离所述锁定顶杆；

展开时，所述母安装座和所述公安装座的约束消失，所述弹性驱动机构释放弹性能驱动所述公安装座旋转，所述公安装座旋转过程中其第一端逐渐接近所述锁定顶杆的一端面，并最终接触推动所述锁定顶杆，所述锁定顶杆克服所述锁定弹性件的弹性力滑动，直至当所述锁定孔的轴线与所述锁定顶杆的轴线共线时，所述锁定顶杆通过所述锁定弹性件的弹性力驱动进入所述锁定孔中，以使所述公安装座被锁定。

根据本发明一实施例，所述公安装座铰接于所述母安装座的第一端，且所述公安装座的第一端靠近所述母安装座的第一端，所述弹性驱动机构包括：

第一端座，固设于所述母安装座的第一端和第二端之间；

第二端座，固设于所述母安装座的第二端；

导向杆，两端分别固连于所述第一端座和第二端座；

铰接座，套设且滑动连接于所述导向杆；

驱动压簧，套设于所述导向杆且位于所述铰接座和所述第二端座之间，所述驱动压簧呈压缩状态；

连杆，一端通过第二铰接组件铰接于所述铰接座、另一端通过第三铰接组件铰接于所述公安装座的第二端；

其中，所述母安装座和所述公安装座在约束状态下，所述铰接座靠近所述第二端座；约束消失时，所述驱动压簧释放弹性力驱动所述铰接座朝向所述第一端座滑动，所述铰接座通过所述连杆传动驱动所述公安装座旋转。

根据本发明一实施例，所述锁定弹性件为锁定压簧，所述限位部为设于所述锁定顶杆的凸缘，包括：

压簧帽，设于所述母安装座的第一端且内部中空，所述压簧帽靠近所述第一端座的一端开口、另一端设有穿孔；

所述锁定顶杆穿设于所述穿孔，所述锁定顶杆的第二端以及所述凸缘位于所述压簧帽内、第一端通过所述穿孔伸出于所述压簧帽，且所述锁定顶杆的第一端端面位于所述公安装座第一端的旋转路径上；

所述锁定压簧设于所述压簧帽内且穿设于所述锁定顶杆，所述锁定压簧位于所述第一端座和所述凸缘之间且呈压缩状态。

根据本发明一实施例，所述第一铰接组件包括第一转轴和四个第一凸耳，所述母安装座和所述公安装座的两侧均设有一个所述第一凸耳，所述第一转轴同时穿设于四个所述第一凸耳。

根据本发明一实施例，述铰接座的两侧均设有一个所述第二凸耳，所述连杆的一端设于两个所述第二凸耳之间，所述第二转轴同时穿设于两个所述第二凸耳和所述连杆。

根据本发明一实施例，所述第三铰接组件包括第三转轴和两个第三凸耳，两个所述第三凸耳设于所述公安装座的第二端，所述连杆的另一端设于两个所述第三凸耳之间，所述第三转轴同时穿设于两个所述第三凸耳和所述连杆。

根据本发明一实施例，所述公安装座的第一端设有导向斜面，用于将所述锁定顶杆导入所述锁定孔。

根据本发明一实施例，所述锁定孔设有倒角，所述导向斜面形成于所述倒角。

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)本发明实施例中在母安装座和公安装座约束状态下，弹性驱动机构储有弹性能，约束消失后弹性驱动机构释放弹性能驱动公安装座旋转，公安装座旋转推动锁定顶杆移动，最后通过锁定弹性件的弹性力驱动进入锁定孔中，以使公安装座被锁定。使得该铰链结构简单，且通过两段弹性力驱动锁定，使得展开末期冲击小。

(2)本发明实施例中弹性驱动机构包括第一端座、第二端座、导向杆、铰接座、驱动压簧和连杆，通过驱动压簧的弹性力驱动公安装座旋转，利用驱动压簧在伸缩末期速度骤降的特性，使得公安装座在转动末期具有较小的冲击。且锁定后母安装座、公安装座和连杆共同构成了一个稳固的三角形，使得展开锁定刚度强。

(3)本发明实施例中公安装座的第一端设有导向斜面，使得锁定顶杆进入锁定孔更加顺利。

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为本发明的一种弹性力驱动的太阳翼铰链展开状态轴侧图；

图2为本发明的一种弹性力驱动的太阳翼铰链展开状态截面图；

图3为本发明的一种弹性力驱动的太阳翼铰链压紧状态轴侧图；

图4为本发明的一种弹性力驱动的太阳翼铰链压紧状态侧视图；

图5为本发明的一种弹性力驱动的太阳翼铰链***图。

附图标记说明：

1：母安装座；2：公安装座；3：锁定孔；4：锁定顶杆；5：第一端座；6：第二端座；7：导向杆；8：铰接座；9：驱动压簧；10：连杆；11：锁定压簧；12：凸缘；13：压簧帽；14：第一转轴；15：第一凸耳；16：第二转轴；17：第二凸耳；18：第三转轴；19：第三凸耳；20：倒角；21：条形槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参看图1至5，本发明的核心是提供一种弹性力驱动的太阳翼铰链，包括母安装座1、公安装座2、弹性驱动机构、锁定顶杆4和锁定弹性件。

公安装座2通过第一铰接组件铰接于母安装座1，且第一铰接组件位于公安装座2的第一端和第二端之间，公安装座2的第一端设有锁定孔3；弹性驱动机构两端分别连接于母安装座1和公安装座2，弹性驱动机构储有弹性能且用于驱动公安装座2的第二端使其绕母安装座1旋转；锁定顶杆4滑动连接于母安装座1且通过一限位部限制其滑动位置，锁定顶杆4的一端面位于公安装座2第一端的旋转路径上，且锁定顶杆4的轴线与锁定孔3的旋转路径相切；锁定弹性件设于母安装座1且施加朝向限位部的弹性力给锁定顶杆4。

母安装座1和公安装座2在约束状态下，锁定孔3远离所述锁定顶杆4；展开时，母安装座1和公安装座2的约束消失，弹性驱动机构释放弹性能驱动公安装座2旋转，公安装座2旋转过程中其第一端逐渐接近锁定顶杆4的一端面，并最终接触推动锁定顶杆4，锁定顶杆4克服锁定弹性件的弹性力滑动，直至当锁定孔3的轴线与锁定顶杆4的轴线共线时，锁定顶杆4通过锁定弹性件的弹性力驱动进入锁定孔3中，以使公安装座2被锁定。

本发明的铰链结构简单，通过两段弹性力驱动锁定，使得展开末期冲击小。

下面对本发明的弹性力驱动的太阳翼铰链作进一步详细说明：

母安装座1和公安装座2均设有一个安装面，安装面上均设有安装孔，母安装座1的安装面用于与星体结构连接，公安装座2的安装面用于与太阳翼结构连接。当通过压紧装置将太阳翼压紧约束在星体上时，本发明的铰链处于图3、4所示的压紧状态。当太阳翼需要展开时，压紧装置去除对太阳翼和星体的压紧约束，太阳翼通过本发明的铰链驱动以展开，形成如图1、2所示的展开状态。

公安装座2通过第一铰接组件铰接于母安装座1的第一端，且公安装座2的第一端靠近母安装座1的第一端，母安装座1的中部还设有一条条形槽21。

具体的，第一铰接组件包括第一转轴14和四个第一凸耳15，母安装座1和公安装座2的两侧均设有一个第一凸耳15，第一转轴14同时穿设于四个第一凸耳15，母安装座1和公安装座2可绕第一转轴14转动。

弹性驱动机构包括第一端座5、第二端座6、导向杆7、铰接座8、驱动压簧9和连杆10。第二端座6固设于母安装座1的第二端且位于条形槽21处，第一端座5固设于母安装座1的第一端和第二端之间且也位于条形槽21处。导向杆7两端分别固连于第一端座5和第二端座6，且导向杆7部分设于条形槽21中，以减小整体铰链的体积，使其更紧凑。铰接座8套设且滑动连接于导向杆7，铰接座8可在导向杆7上滑动。驱动压簧9套设于导向杆7且位于铰接座8和第二端座6之间，且驱动压簧9呈压缩状态。连杆10一端通过第二铰接组件铰接于铰接座8、另一端通过第三铰接组件铰接于公安装座2的第二端，驱动压簧9的伸缩可驱动铰接座8滑动。

具体的，第二铰接组件包括第二转轴16和两个第二凸耳17，铰接座8的两侧均设有一个第二凸耳17，连杆10的一端设于两个第二凸耳17之间，第二转轴16同时穿设于两个第二凸耳17和连杆10，连杆10和铰接座8之间可通过第二转轴16转动。

第三铰接组件包括第三转轴18和两个第三凸耳19，两个第三凸耳19设于公安装座2的第二端，连杆10的另一端设于两个第三凸耳19之间，第三转轴18同时穿设于两个第三凸耳19和连杆10，连杆10和公安装座2之间可通过第三转轴18转动。

锁定弹性件为锁定压簧11，限位部为设于锁定顶杆4的凸缘12，还包括压簧帽13，压簧帽13设于母安装座1的第一端且位于条形槽21中。压簧帽13内部中空，且其靠近第一端座5的一端开口且该端与第一端座5紧贴，压簧帽13的另一端设有穿孔，锁定顶杆4穿设于穿孔，锁定顶杆4的第二端以及凸缘12均位于压簧帽13内、第一端通过穿孔伸出于压簧帽13，锁定顶杆4滑动时通过凸缘12与压簧帽13内另一端抵触以实现限位。且锁定顶杆4的第一端端面位于公安装座2第一端的旋转路径上。

锁定压簧11设于压簧帽13内且穿设于锁定顶杆4，锁定压簧11位于第一端座5和凸缘12之间且呈压缩状态，锁定压簧11用于驱动锁定顶杆4朝向母安装座1的第一端移动。

公安装座2的第一端设有导向斜面，导向斜面用于将锁定顶杆4与公安装座2第一端接触时将其导入锁定孔3，使得锁定顶杆4进入锁定孔3更加顺利，防止出现卡死的情况。具体的，本实施例中，锁定孔3朝向锁定顶杆4的一侧设有倒角20，导向斜面形成于该倒角20。

下面对本发明工作过程作进一步说明：

太阳翼压紧约束在星体上时，如图3、4所示，铰接座8靠近第二端座6，驱动压簧9被压缩，储存有弹性能。母安装座1和公安装座2的安装面平行，连杆10与母安装座1接***行。且此状态下锁定压簧11也为压缩状态，锁定顶杆4被顶在压簧帽13内靠近母安装座1第一端的端面上。

当太阳翼需要展开时，解除对太阳翼的约束，驱动压簧9的弹性力得以释放，驱动压簧9伸长驱动铰接座8朝向第一端座5滑动，铰接座8通过连杆10传动驱动公安装座2旋转。公安装座2旋转过程中其第一端逐渐接近锁定顶杆4的第一端端面，并最终接触推动锁定顶杆4，锁定顶杆4克服锁定压簧11的弹性力滑动，锁定压簧11进一步被压缩。当公安装座2旋转和锁定顶杆4滑动至使得锁定孔3的轴线与锁定顶杆4的轴线共线时，锁定压簧11伸长，锁定顶杆4通过锁定压簧11的弹性力驱动进入锁定孔3中。

太阳翼最终展开后，如图1、2所示，锁定顶杆4位于锁定孔3中以使公安装座2被锁定，公安装座2的安装面与母安装座1安装面呈90度，公安装座2、母安装座1和连杆10形成一个稳定的三角形，使得刚性强。且此状态下锁定压簧11还处于压缩状态，具有一定弹性力，以保持锁定顶杆4一直位于锁定孔3，保持锁定状态。且驱动压簧9也为压缩状态，具有一定弹性力，保持对公安装座2的弹性作用力，防止公安装座2回弹使锁定顶杆4和锁定孔3的锁定失效。

本发明通过驱动压簧9作为动力源驱动公安装座2和母安装座1的相互自主展开，展开到位后通过锁定压簧11和驱动压簧9共同作用完成并保持锁定。利用了驱动压簧9在伸缩末期速度骤降的特性，使得在铰链转动末期具有较小冲击，并可通过调节驱动压簧9线径调整展开力矩，十分适用于微纳卫星太阳翼活动机构。且整体结构简单、体积小，锁定刚度好、可靠简单。

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 (8)

1.一种弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，包括：

母安装座；

公安装座，通过第一铰接组件铰接于所述母安装座，且所述第一铰接组件位于所述公安装座的第一端和第二端之间，所述公安装座的第一端设有锁定孔；

弹性驱动机构，两端分别连接于所述母安装座和所述公安装座，所述弹性驱动机构储有弹性能且用于驱动所述公安装座的第二端使其绕所述母安装座旋转；

锁定顶杆，滑动连接于所述母安装座且通过一限位部限制其滑动位置，所述锁定顶杆的一端面位于所述公安装座第一端的旋转路径上，且所述锁定顶杆的轴线与所述锁定孔的旋转路径相切；

锁定弹性件，设于所述母安装座且施加朝向所述限位部的弹性力给所述锁定顶杆；

所述母安装座和所述公安装座在约束状态下，所述锁定孔远离所述锁定顶杆；

展开时，所述母安装座和所述公安装座的约束消失，所述弹性驱动机构释放弹性能驱动所述公安装座旋转，所述公安装座旋转过程中其第一端逐渐接近所述锁定顶杆的一端面，并最终接触推动所述锁定顶杆，所述锁定顶杆克服所述锁定弹性件的弹性力滑动，直至当所述锁定孔的轴线与所述锁定顶杆的轴线共线时，所述锁定顶杆通过所述锁定弹性件的弹性力驱动进入所述锁定孔中，以使所述公安装座被锁定。

2.根据权利要求1所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述公安装座铰接于所述母安装座的第一端，且所述公安装座的第一端靠近所述母安装座的第一端，所述弹性驱动机构包括：

第一端座，固设于所述母安装座的第一端和第二端之间；

第二端座，固设于所述母安装座的第二端；

导向杆，两端分别固连于所述第一端座和第二端座；

铰接座，套设且滑动连接于所述导向杆；

驱动压簧，套设于所述导向杆且位于所述铰接座和所述第二端座之间，所述驱动压簧呈压缩状态；

连杆，一端通过第二铰接组件铰接于所述铰接座、另一端通过第三铰接组件铰接于所述公安装座的第二端；

其中，所述母安装座和所述公安装座在约束状态下，所述铰接座靠近所述第二端座；约束消失时，所述驱动压簧释放弹性力驱动所述铰接座朝向所述第一端座滑动，所述铰接座通过所述连杆传动驱动所述公安装座旋转。

3.根据权利要求2所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述锁定弹性件为锁定压簧，所述限位部为设于所述锁定顶杆的凸缘，包括：

压簧帽，设于所述母安装座的第一端且内部中空，所述压簧帽靠近所述第一端座的一端开口、另一端设有穿孔；

所述锁定顶杆穿设于所述穿孔，所述锁定顶杆的第二端以及所述凸缘位于所述压簧帽内、第一端通过所述穿孔伸出于所述压簧帽，且所述锁定顶杆的第一端端面位于所述公安装座第一端的旋转路径上；

所述锁定压簧设于所述压簧帽内且穿设于所述锁定顶杆，所述锁定压簧位于所述第一端座和所述凸缘之间且呈压缩状态。

4.根据权利要求1所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述第一铰接组件包括第一转轴和四个第一凸耳，所述母安装座和所述公安装座的两侧均设有一个所述第一凸耳，所述第一转轴同时穿设于四个所述第一凸耳。

5.根据权利要求2所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述第二铰接组件包括第二转轴和两个第二凸耳，所述铰接座的两侧均设有一个所述第二凸耳，所述连杆的一端设于两个所述第二凸耳之间，所述第二转轴同时穿设于两个所述第二凸耳和所述连杆。

6.根据权利要求2所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述第三铰接组件包括第三转轴和两个第三凸耳，两个所述第三凸耳设于所述公安装座的第二端，所述连杆的另一端设于两个所述第三凸耳之间，所述第三转轴同时穿设于两个所述第三凸耳和所述连杆。

7.根据权利要求1所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述公安装座的第一端设有导向斜面，用于将所述锁定顶杆导入所述锁定孔。

8.根据权利要求7所述的弹性力驱动的太阳翼铰链，其特征在于，所述锁定孔设有倒角，所述导向斜面形成于所述倒角。

Images