CN104912914B - 一种连杆机构锁紧的铰链 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连杆机构锁紧的铰链，其包括第一四连杆机构和第二四连杆机构；第一四连杆机构包括第一铰链座以及置于第一铰链座下方的第一平面涡卷弹簧、第一两轴连杆和第一三轴连杆；第二四连杆机构包括第二铰链座以及置于第二铰链座下方的第二平面涡卷弹簧、第二两轴连杆和第二三轴连杆，所述第二平面涡卷弹簧的内端与第二铰链座固连，其外端与所述第二两轴连杆固连。本发明所述的第一四连杆机构和第二四连杆机构的结合设计组成的铰链，通过上述的两个四连杆机构就可以保证天线在展开后其发射面不会有突出物，同时两个天线模块间无间隙。
Description
技术领域
本发明属于航空航天领域，尤其是涉及一种连杆铰链机构。
背景技术
航天器天线或者太阳翼在航天器入轨后需要展开工作，现有的展开机构包括铰链展开、桁架机构展开等多种方式，目前卫星天线和太阳翼的展开机构，通常使用具有一个转轴的铰链展开，此种铰链只适用于天线在收拢状态背面相对(“背靠背”)的情况，而对于正面相对(“面对面”)的两个天线模块使用具有一个转轴的铰链会导致天线展开后铰链突出天线上表面。
在航天器发射时，天线处于折叠状态，存在“面对面”和“背靠背”两种折叠状态，故而这些展开机构不能满足卫星平面天线在轨“零拼缝、无突出物”展开的要求。国外现有的平面天线展开机构多使用天线背面杆系拓扑结构展开或者使用大型单轴铰链通过逐层展开的方式实现。
上述两种方式展开可以满足使用要求，但是展开机构复杂，且要根据天线收拢折叠层数设计满足不同层数展开的一系列展开机构，机构重量大、发射成本高。
北京空间飞行器总体设计部申请了相关的铰链专利，但是该方案提供的铰链在天线展开后能够可靠锁紧，但是无法满足天线展开后不会凸出天线发射面的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种连杆机构锁紧的铰链，以解决了卫星天线在轨时高精度铰链的轻量化，同时保证天线展开后其表面无突出以及临接天线之间的零拼缝的难题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种连杆机构锁紧的铰链，其包括第一四连杆机构和第二四连杆机构；
第一四连杆机构包括第一铰链座以及置于第一铰链座下方的第一平面涡卷弹簧、第一两轴连杆和第一三轴连杆，所述第一两轴连杆一端和第一三轴连杆一端铰接，该第一两轴连杆另一端与所述第一铰链座铰接，所述第一平面涡卷弹簧的内端与第一铰链座固连，其外端与所述第一两轴连杆固连；
第二四连杆机构包括第二铰链座以及置于第二铰链座下方的第二平面涡卷弹簧、第二两轴连杆和第二三轴连杆，所述第二两轴连杆一端和第二三轴连杆一端铰接，该第二两轴连杆另一端与所述第二铰链座铰接，所述第二平面涡卷弹簧的内端与第二铰链座固连，其外端与所述第二两轴连杆固连；
所述第一三轴连杆的两端点之间设有一中部铰接点，其通过该中部铰接点与第二三轴连杆铰接，同时第一三轴连杆的自由端与第二铰链座铰接，所述第二三轴连杆的自由端与第一铰链座铰接。
进一步的，所述第二四连杆机构还包括扭簧和滑动销轴，所述扭簧缠绕在一偏心轴上且其一端与所述第二铰链座固定，该扭簧的另一端与所述滑动销轴固连，所述扭簧通过偏心轴与所述第二两轴连杆铰接，第二铰链座上开有与第二平面涡卷弹簧的卷绕轨迹配合的滑槽，所述滑动销轴通过扭簧提供的扭矩力而与该滑槽滑动配合，在所述第二铰链座的侧壁上还开有与所述滑动销轴卡合的卡槽，开设的滑槽止于所述卡槽的槽壁处。
进一步的，所述第二铰链座包括后背板，所述第二平面涡卷弹簧的内端通过第二联动销轴固连在所述后背板上，且该后背板置于第二平面涡卷弹簧和所述第二两轴连杆之间。
进一步的，所述卡槽和滑槽均开于所述后背板的侧壁处。
进一步的，所述第二铰链座上开有第二容纳通槽，所述第二平面涡卷弹簧部分置于该第二容纳通槽内。
进一步的，所述第一四连杆机构还包括联动轮，所述联动轮固定在所述第一铰链座上，所述第一平面涡卷弹簧的内端通过第一联动销轴固连在所述第一铰链座处，所述联动轮的直径大于所述第一平面涡卷弹簧的外径，所述第一两轴连杆置于联动轮和第一平面涡卷弹簧之间。
进一步的，所述第一铰链座上还开有第一容纳通槽，所述第一平面涡卷弹簧部分置于该第一容纳通槽内。
进一步的，所述第一铰链座的侧壁设有两个第一吊耳，两个所述第一吊耳之间形成第一铰接空间，所述第二铰链座的侧壁上设有两个第二吊耳，两个所述第二吊耳之间形成第二铰接空间，且所述第一铰接空间与第二铰接空间交错设立，所述第一三轴连杆的一端置于第二铰接空间内并与第二吊耳铰接，所述第二三轴连杆的一端置于所述第一铰接空间内并与第一吊耳铰接。
相对于现有技术，本发明所述的一种连杆机构锁紧的铰链具有以下优势：
(1)本发明所述的第一四连杆机构和第二四连杆机构的结合设计组成的铰链，将两个天线模块无缝连接的时候，其中一个天线模块的底面嵌入第一四连杆机构，另一个天线模块的底面嵌入第二四连杆机构，通过上述的两个四连杆机构就可以保证天线在展开后其发射面不会有突出物，同时两个天线模块间无间隙，且本铰链的结构简单，质量轻，进而降低了发射成本。
(2)本发明中通过扭簧与滑动销轴的配合，使得滑动销轴在既定的滑槽上滑动，并在天线展开的情况下，该滑动销轴置于卡槽内，从而达到了铰链的自锁功效。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的连杆机构锁紧的铰链整体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的连杆机构锁紧的铰链的闭合状态前视图；
图3为本发明实施例所述的连杆机构锁紧的铰链的闭合状态后视图；
图4为本发明实施例所述的天线闭合状态下的连杆机构锁紧的铰链与所述天线配合示意图；
图5为本发明实施例所述的天线展开状态下的连杆机构锁紧的铰链与所述天线配合示意图。
附图标记说明：
1-第一铰链座，101-第一吊耳，2-第二铰链座，3-第一两轴连杆，4-第二两轴连杆，5-第一三轴连杆，6-第二三轴连杆，7-滑动销轴，8-扭簧，9-偏心轴，10-扭簧固定轴，11-第一联动销轴，12-第二联动销轴，13-第一销轴，14-第二销轴，15-中连销轴，16-第二平面涡卷弹簧，17-第二弹簧外端固定轴，18-联动轮，19-第一平面涡卷弹簧，20-第一弹簧外端固定轴，201-第二吊耳，21-滑槽，22-卡槽，23-天线，231-天线槽。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3所示，一种连杆机构锁紧的铰链，其包括第一四连杆机构和第二四连杆机构；
第一四连杆机构包括第一铰链座1以及置于第一铰链座1下方的第一平面涡卷弹簧19、第一两轴连杆3和第一三轴连杆5，所述第一两轴连杆3一端通过第一销轴13与第一三轴连杆5一端铰接，该第一两轴连杆3另一端与所述第一铰链座1铰接，所述第一平面涡卷弹簧19的内端与第一铰链座1固连，其外端通过第一弹簧外端固定轴20与所述第一两轴连杆3固连；
在嵌入该铰链的天线处于展开状态的时候，第一两轴连杆3和第一三轴连杆5构成U型状的连杆组件，且该U型状的连杆组件的开口端覆有第一铰链座1；
所述第一四连杆机构还包括联动轮18，所述联动轮18通过螺钉固定在所述第一铰链座1上，所述第一平面涡卷弹簧19的内端通过第一联动销轴11固连在所述第一铰链座1处，所述联动轮18的直径大于所述第一平面涡卷弹簧19的外径，所述第一两轴连杆3置于联动轮18和第一平面涡卷弹簧19之间，此联动轮18的设立可以对第一平面涡卷弹簧19起到阻挡和衬盘的作用，同时联动轮18还可作为与其他铰链的联动。
第二四连杆机构包括第二铰链座2以及置于第二铰链座2下方的第二平面涡卷弹簧16、第二两轴连杆4和第二三轴连杆6，所述第二铰链座2包括后背板，所述第二两轴连杆4一端通过第二销轴14与第二三轴连杆6一端铰接，该第二两轴连杆4另一端与所述第二铰链座2铰接，所述第二平面涡卷弹簧16的内端通过第二联动销轴12固连在所述后背板上，且该后背板置于第二平面涡卷弹簧16和所述第二两轴连杆4之间，所述第二平面涡卷弹簧16的外端与所述第二两轴连杆4固连；
上述第二平面涡卷弹簧16与第二两轴连杆4之间隔有后背板的设计可在第二两轴连杆4发生转动的时候，对第二平面涡卷弹簧16不会造成任何影响；
所述第二四连杆机构还包括扭簧8和滑动销轴7，所述扭簧8缠绕在偏心轴9上且其一端与所述第二铰链座2通过扭簧固定轴10固定，该扭簧8的另一端与所述滑动销轴7固连，所述扭簧8通过偏心轴9与所述第二两轴连杆4铰接，第二铰链座2的后背板侧壁上开有与第二平面涡卷弹簧16的卷绕轨迹配合的滑槽21，所述滑动销轴7通过扭簧8提供的扭矩力而与该滑槽21滑动配合，在所述第二铰链座2的后背板侧壁上还开有与所述滑动销轴7卡合的卡槽22，开设的滑槽21止于所述卡槽22的槽壁处，滑槽21和卡槽22的配合设立就可以有效将本铰链实现自锁功能。
所述第一三轴连杆5的两端点之间设有一中部铰接点，第一三轴连杆5通过该中部铰接点与第二三轴连杆6铰接；
同时所述第一铰链座1的顶部侧壁设有两个第一吊耳101，两个所述第一吊耳101之间形成第一铰接空间，所述第二铰链座2的侧壁上设有两个第二吊耳201，两个所述第二吊耳201之间形成第二铰接空间，且所述第一铰接空间与第二铰接空间交错设立，所述第一三轴连杆5的自由端置于第二铰接空间内并与第二吊耳201铰接，所述第二三轴连杆6的自由端置于所述第一铰接空间内并与第一吊耳101铰接。
所述第一铰链座1上还开有第一容纳通槽，所述第一平面涡卷弹簧19部分置于该第一容纳通槽内；所述第二铰链座2上开有第二容纳通槽，所述第二平面涡卷弹簧16部分置于该第二容纳通槽内。
上述两个平面涡卷弹簧为本专利提供展开动力。
本实施例的工作原理：
将本铰链的第一四连杆机构和第二四连杆机构分别嵌入到一天线的底部，该天线底部上开有天线槽231；
如图5所示，铰链自然状态为展开状态，此状态下的两个平面涡卷弹簧处于自然状态；
如图4所示，天线处于折叠压紧状态时铰链处于收拢状态，同时第二平面涡卷弹簧16和第一平面涡卷弹簧19储存了弹性势能，当天线需要展开时，天线上压紧装置打开，天线在两个平面涡卷弹簧的作用下开始运动，从而促使天线展开，滑动锁轴7在扭簧8的作用下被压在滑道21上，同时沿着滑道21滑动，当铰链完全展开时，滑动锁轴7滑入到所述卡槽22内，进而完成锁定，同时，展开后的铰链嵌入在天线内部，不会对天线的发射面带来干扰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：包括第一四连杆机构和第二四连杆机构；
第一四连杆机构包括第一铰链座(1)以及置于第一铰链座(1)下方的第一平面涡卷弹簧(19)、第一两轴连杆(3)和第一三轴连杆(5)，所述第一两轴连杆(3)一端和第一三轴连杆(5)一端铰接，该第一两轴连杆(3)另一端与所述第一铰链座(1)铰接，所述第一平面涡卷弹簧(19)的内端与第一铰链座(1)固连，其外端与所述第一两轴连杆(3)固连；
第二四连杆机构包括第二铰链座(2)以及置于第二铰链座(2)下方的第二平面涡卷弹簧(16)、第二两轴连杆(4)和第二三轴连杆(6)，所述第二两轴连杆(4)一端和第二三轴连杆(6)一端铰接，该第二两轴连杆(4)另一端与所述第二铰链座(2)铰接，所述第二平面涡卷弹簧(16)的内端与第二铰链座(2)固连，其外端与所述第二两轴连杆(4)固连；
所述第一三轴连杆(5)的两端点之间设有一中部铰接点，第一三轴连杆(5)通过该中部铰接点与第二三轴连杆(6)铰接，同时第一三轴连杆(5)的自由端与第二铰链座(2)铰接，所述第二三轴连杆(6)的自由端与第一铰链座(1)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第二四连杆机构还包括扭簧(8)和滑动销轴(7)，所述扭簧(8)缠绕在一偏心轴(9)上且其一端与所述第二铰链座(2)固定，该扭簧(8)的另一端与所述滑动销轴(7)固连，所述扭簧(8)通过偏心轴(9)与所述第二两轴连杆(4)铰接，第二铰链座(2)上开有与第二平面涡卷弹簧(16)的卷绕轨迹配合的滑槽(21)，所述滑动销轴(7)通过扭簧(8)提供的扭矩力而与该滑槽(21)滑动配合，在所述第二铰链座(2)的侧壁上还开有与所述滑动销轴(7)卡合的卡槽(22)，开设的滑槽(21)止于所述卡槽(22)的槽壁处。
3.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第二铰链座(2)包括后背板，所述第二平面涡卷弹簧(16)的内端通过第二联动销轴(12)固连在所述后背板上，且该后背板置于第二平面涡卷弹簧(16)和所述第二两轴连杆(4)之间。
4.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第二铰链座(2)上开有第二容纳通槽，所述第二平面涡卷弹簧(16)部分置于该第二容纳通槽内。
5.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第一四连杆机构还包括联动轮(18)，所述联动轮(18)固定在所述第一铰链座(1)上，所述第一平面涡卷弹簧(19)的内端通过第一联动销轴(11)固连在所述第一铰链座(1)处，所述联动轮(18)的直径大于所述第一平面涡卷弹簧(19)的外径，所述第一两轴连杆(3)置于联动轮(18)和第一平面涡卷弹簧(19)之间。
6.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第一铰链座(1)上还开有第一容纳通槽，所述第一平面涡卷弹簧(19)部分置于该第一容纳通槽内。
7.根据权利要求1所述的一种连杆机构锁紧的铰链，其特征在于：所述第一铰链座(1)的侧壁设有两个第一吊耳(101)，两个所述第一吊耳(101)之间形成第一铰接空间，所述第二铰链座(2)的侧壁上设有两个第二吊耳(201)，两个所述第二吊耳(201)之间形成第二铰接空间，且所述第一铰接空间与第二铰接空间交错设立，所述第一三轴连杆(5)的一端置于第二铰接空间内并与第二吊耳(201)铰接，所述第二三轴连杆(6)的一端置于所述第一铰接空间内并与第一吊耳(101)铰接。
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