CN104214269A - 一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件 - Google Patents

Abstract

一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，为解决展开铰链由涡卷弹簧驱动，在末端会产生很大的展开角速度，造成展开铰链锁定冲击大的问题。公铰安装在中心轴上，母铰固装在铰链套筒上，涡卷弹簧的内端固定在弹簧内桩上、外端插入弹簧固定轴套上的长槽中，螺柱穿过母铰，转接头的一端固装在转接套筒和大齿轮轴上、另一端固装在转接头套上，大齿轮轴与转接头通过销轴固定，大齿轮固装在大齿轮轴上，轮齿与大齿轮啮合，小齿轮轴支撑在顶板内，转筒固装在小齿轮轴的上端，转筒的外表面沿同一圆周均布设有数个半球形凸起，簧片板上的小簧片与半球形凸起正对设置，簧片板通过连接元件固定在顶板上，顶板和公铰均与立板连接。本发明用在航天器展开机构上。

Description

一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件

技术领域

本发明涉及一种用于展开铰链上的部件，具体涉及一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件。

背景技术

展开铰链由于同时具备铰链、展开、锁定功能，被广泛应用于空间可展开机构，这些机构普遍有尺寸大、重量轻、一旦被激振很难衰减的特点，因此，要求展开铰链在展开过程中尽量避免冲击，防止构件发生共振导致损坏或者影响工作状态。

展开铰链是一种被广泛用于空间展开机构的铰链机构，主要用于连接刚体部件(例如太阳能电池板和卫星天线)并完成展开动作，完成展开动作后，展开铰链可以自我锁定。展开铰链通常主要由以下部件组成：驱动源、公铰、母铰、铰链轴和锁定装置，其中公铰和母铰分别连接需要展开的部件，可以绕着铰链轴转动，为了增加刚度、减轻重量和增加可靠性，大部分展开铰链的驱动源为涡卷弹簧。空间展开机构在地面上时，涡卷弹簧靠自身弹性预先储存大量能量，当展开机构在太空中开始工作时，弹簧内储存的能量会在极短的时间内释放出来驱动铰链连接的部件展开。这样的能量释放过程使得展开末端母铰的角速度和角加速度很大，导致锁定过程母铰产生的冲击力矩很大，地面展开试验测得的冲击力矩可以达到约60Nm，在太空环境中，由于没有空气阻力和零重力环境，冲击力矩会大于60Nm，而且，很大的冲击力矩会造成强烈的有害振动，由于缺少阻力，振动会持续很长时间。冲击力矩和振动都会对铰链连接的刚体部件造成难以预计的损害，严重情况下，甚至会使部分部件遭到破坏而失效。

发明内容

本发明为解决展开铰链由涡卷弹簧驱动，在末端会产生很大的展开角速度，造成展开铰链锁定冲击大的问题，提供了一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件。

本发明的一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件包括母铰、簧片板、公铰、顶板、弹簧内桩环、涡卷弹簧、弹簧内桩、铰链前轴套、铰链套筒、铰链后轴套、立板、转接套筒、转筒、小齿轮轴、大齿轮轴套、大齿轮、大齿轮轴、转接头、螺柱、转接头套、销轴、中心轴、弹簧固定轴套、弹簧卡环和三个轴承，公铰上的两个吊耳安装在中心轴上，铰链前轴套、铰链套筒和铰链后轴套由下至上依次设置在两个吊耳之间的中心轴上，母铰固装在铰链套筒上，转接套筒和弹簧内桩环分别固装在中心轴的上下端，弹簧内桩套装在弹簧内桩环上，涡卷弹簧套装在弹簧内桩上，且涡卷弹簧的内端固定在弹簧内桩上，涡卷弹簧的外端插入弹簧固定轴套上的长槽中，螺柱与中心轴平行设置，螺柱穿过母铰，弹簧固定轴套和弹簧卡环由里至外套装在螺柱的下端，转接头套套装在螺柱的上端，大齿轮轴设置在转接套筒的上方，且转接头的一端固装在转接套筒和大齿轮轴上，转接头的另一端固装在转接头套上，所述中心轴与转接头同轴设置，大齿轮轴与转接头通过销轴固定，大齿轮固装在大齿轮轴上，大齿轮轴的上端通过大齿轮轴套和一个轴承支撑在顶板内，小齿轮轴上的轮齿与大齿轮啮合，小齿轮轴通过两个轴承支撑在顶板内，转筒固装在小齿轮轴的上端，转筒的外表面沿同一圆周均布设有数个半球形凸起，簧片板上的小簧片与半球形凸起正对设置，簧片板通过连接元件固定在顶板上，顶板和公铰均与立板固定连接。

本发明与现有方法相比具有以下有益效果：

一、本发明提出了一种在不改变现有展开铰链结构的前提下，通过增加减速机构(簧片板和转筒)，在转筒转动时，簧片板上的小簧片提供展开过程的阻力，大大降低铰链展开末端的角速度，进而降低了锁定冲击力。本发明的锁定冲击力相比现有展开铰链锁定冲击力降低50％以上。

二、本发明不影响铰链的展开结果和锁定。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是本发明的整体结构主视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式包括母铰1、簧片板2、公铰3、顶板4、弹簧内桩环5、涡卷弹簧6、弹簧内桩7、铰链前轴套8、铰链套筒9、铰链后轴套10、立板11、转接套筒12、转筒13、小齿轮轴14、大齿轮轴套15、大齿轮17、大齿轮轴18、转接头19、螺柱20、转接头套21、销轴22、中心轴23、弹簧固定轴套24、弹簧卡环25和三个轴承16，公铰3上的两个吊耳3-1安装在中心轴23上，铰链前轴套8、铰链套筒9和铰链后轴套10由下至上依次设置在两个吊耳3-1之间的中心轴23上，母铰1固装在铰链套筒9上，转接套筒12和弹簧内桩环5分别固装在中心轴23的上下端，弹簧内桩7套装在弹簧内桩环5上，涡卷弹簧6套装在弹簧内桩7上，且涡卷弹簧6的内端固定在弹簧内桩7上，涡卷弹簧6的外端插入弹簧固定轴套24上的长槽24-1中，螺柱20与中心轴23平行设置，螺柱20穿过母铰1，弹簧固定轴套24和弹簧卡环25由里至外套装在螺柱20的下端，通过连接元件将弹簧卡环25固定，采用弹簧卡环25以防止弹簧固定轴套24轴向串动，弹簧固定轴套24与螺柱20固定连接，转接头套21套装在螺柱20的上端，大齿轮轴18设置在转接套筒12的上方，且转接头19的一端固装在转接套筒12和大齿轮轴18上，转接头19的另一端固装在转接头套21上，中心轴23与转接头19同轴设置，为了减少摩擦阻力，大齿轮轴18与转接头19通过销轴22固定，大齿轮17固装在大齿轮轴18上，大齿轮轴18的上端通过大齿轮轴套15和一个轴承16支撑在顶板4内，小齿轮轴14上的轮齿14-1与大齿轮17啮合，小齿轮轴14通过两个轴承16支撑在顶板4内，转筒13固装在小齿轮轴14的上端，转筒13的外表面沿同一圆周均布设有数个半球形凸起13-1，簧片板2上的小簧片2-1与半球形凸起13-1正对设置，簧片板2通过连接元件固定在顶板4上，顶板4和公铰3均与立板11固定连接。

传动机构包括转接机构、增速机构和减速机构，转接机构由转接头19、螺柱20、转接头套21、销轴22和弹簧固定轴套24构成，转接机构主要作用是把涡卷弹簧6的驱动力矩转化为减速机构的输入力矩，使得母铰1转动时可以带动转接头19转动，螺柱20起到一个转接作用，即把涡卷弹簧6的驱动力矩转化为减速机构的输入部件，弹簧固定轴套24可以绕螺柱20自由转动，当涡卷弹簧6带动母铰1转动时，与母铰1相连的螺柱20也会随之转动；增速机构由小齿轮轴14、大齿轮17和大齿轮轴18构成，增速机构的作用是降低涡卷弹簧6作用在减速机构上的力矩，增大传递到减速机构处的角位移；减速机构由转筒13和簧片板2构成，减速机构的作用是为铰链的转动提供阻力，当母铰1由涡卷弹簧6驱动转动时，齿轮组转动带动小齿轮轴14和转筒13转动，转筒上的半球形凸起13-1就会一次次拨开小簧片2-1，小簧片2-1的弹性阻力会使铰链的展开速度减缓。

铰链工作过程中，首先由涡卷弹簧6驱动与母铰1固连的螺柱20和弹簧固定轴套24转动，进而带动母铰1转动，由于转接头套21套在螺柱20上，转接头19的一端套在螺柱20上，另一端又和母铰1的转动轴线重合，因此，母铰1的转动可以带动转接头19的转动，而转接头19与大齿轮轴18通过销轴22固连，大齿轮17和大齿轮轴18通过平键连接，因此，转接头19的转动带动大齿轮17的转动，进而带动小齿轮轴14的转动，转筒13通过螺母固定在小齿轮轴14上，会随小齿轮轴14的转动而转动，转筒13上的半球形凸起13-1就会一次次拨开小簧片2-1，小簧片2-1以这样的方式提供弹性阻力，以降低铰链的展开速度。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的数量为10个～20个。半球形凸起13-1的数量在上述范围内，可以增加小簧片2-1的频率，以增加铰链展开过程的阻力，从而降低铰链展开末端的角速度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的数量为12个。这样设置可以增加小簧片2-1的频率，以增加铰链展开过程的阻力，从而降低铰链展开末端的角速度。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的数量为14个。这样设置可以增加小簧片2-1的频率，以增加铰链展开过程的阻力，从而降低铰链展开末端的角速度。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的数量为16个。这样设置可以增加小簧片2-1的频率，以增加铰链展开过程的阻力，从而降低铰链展开末端的角速度。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的数量为18个。这样设置可以增加小簧片2-1的频率，以增加铰链展开过程的阻力，从而降低铰链展开末端的角速度。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的球形半径为0.5mm～1.5mm。这样设置使得半球形凸起13-1具有一定的高度，以增加小簧片2-1的阻力，又不影响铰链展开最后的锁定过程。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的球形半径为1mm。这样设置使得半球形凸起13-1具有一定的高度，以增加小簧片2-1的阻力，又不影响铰链展开最后的锁定过程。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的球形半径为1.2mm。这样设置使得半球形凸起13-1具有一定的高度，以增加小簧片2-1的阻力，又不影响铰链展开最后的锁定过程。。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的半球形凸起13-1的直径与小簧片2-1的宽度t相等。这样设置使得小簧片2-1不能偏离半球形凸起13-1的直径范围。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

Claims (10)

1.一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件包括母铰(1)、公铰(3)、顶板(4)、弹簧内桩环(5)、涡卷弹簧(6)、弹簧内桩(7)、铰链前轴套(8)、铰链套筒(9)、铰链后轴套(10)、立板(11)、转接套筒(12)、小齿轮轴(14)、大齿轮轴套(15)、大齿轮(17)、大齿轮轴(18)、转接头(19)、螺柱(20)、转接头套(21)、销轴(22)、中心轴(23)、弹簧固定轴套(24)、弹簧卡环(25)和三个轴承(16)，公铰(3)上的两个吊耳(3-1)安装在中心轴(23)上，铰链前轴套(8)、铰链套筒(9)和铰链后轴套(10)由下至上依次设置在两个吊耳(3-1)之间的中心轴(23)上，母铰(1)固装在铰链套筒(9)上，转接套筒(12)和弹簧内桩环(5)分别固装在中心轴(23)的上下端，弹簧内桩(7)套装在弹簧内桩环(5)上，涡卷弹簧(6)套装在弹簧内桩(7)上，且涡卷弹簧(6)的内端固定在弹簧内桩(7)上，涡卷弹簧(6)的外端插入弹簧固定轴套(24)上的长槽(24-1)中，螺柱(20)与中心轴(23)平行设置，螺柱(20)穿过母铰(1)，弹簧固定轴套(24)和弹簧卡环(25)由里至外套装在螺柱(20)的下端，转接头套(21)套装在螺柱(20)的上端，大齿轮轴(18)设置在转接套筒(12)的上方，且转接头(19)的一端固装在转接套筒(12)和大齿轮轴(18)上，转接头(19)的另一端固装在转接头套(21)上，所述中心轴(23)与转接头(19)同轴设置，大齿轮轴(18)与转接头(19)通过销轴(22)固定，大齿轮(17)固装在大齿轮轴(18)上，大齿轮轴(18)的上端通过大齿轮轴套(15)和一个轴承(16)支撑在顶板(4)内，小齿轮轴(14)上的轮齿(14-1)与大齿轮(17)啮合，小齿轮轴(14)通过两个轴承(16)支撑在顶板(4)内，其特征在于：所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件还包括簧片板(2)和转筒(13)，转筒(13)固装在小齿轮轴(14)的上端，转筒(13)的外表面沿同一圆周均布设有数个半球形凸起(13-1)，簧片板(2)上的小簧片(2-1)与半球形凸起(13-1)正对设置，簧片板(2)通过连接元件固定在顶板(4)上，顶板(4)和公铰(3)均与立板(11)固定连接。

2.根据权利要求1所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的数量为10个～20个。

3.根据权利要求2所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的数量为12个。

4.根据权利要求2所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的数量为14个。

5.根据权利要求2所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的数量为16个。

6.根据权利要求2所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的数量为18个。

7.根据权利要求1或2所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的球形半径为0.5mm～1.5mm。

8.根据权利要求7所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的球形半径为1mm。

9.根据权利要求7所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的球形半径为1.2mm。

10.根据权利要求7所述一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件，其特征在于：所述半球形凸起(13-1)的直径与小簧片(2-1)的宽度t相等。