CN105460236A - 用于空间可展机构的展收锁定装置及空间可展机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于空间可展机构的展收锁定装置，包括支架；转动机构，可转动地连接所述支架，并在装置解锁时转动而锁定时不转动；以及锁定解锁机构，包括弹性伸缩解锁装置，锁销块及锁销弹簧；锁销块具有凸部，所述凸部用于插入一锁定孔而锁定；在滚柱进入弹性伸缩解锁装置时，所述锁销块受到弹性伸缩解锁装置的推动而在所述转动机构中弹性后退，以使锁销块的凸部离开锁定孔从而解锁；在滚柱离开所述弹性伸缩解锁装置时，锁销块受到的弹性伸缩解锁装置推动力减小而在转动机构中弹性前进，以使锁销块的凸部进入锁定孔从而锁定。本发明实现桁架在展开或折叠收拢过程中的间歇抬升锁定功能，解决可展机构展开过程中出现的瞬时冲击错动问题。

Description

用于空间可展机构的展收锁定装置及空间可展机构

技术领域

本发明涉及空间大型一维可展开机构领域，特别涉及的是适用于高刚度、大折叠比的空间可展机构的展收锁定装置及相应的空间可展机构。

背景技术

空间一维可展机构，或称为展开机构，是改变大型航天器附件相对本体空间位置及总体拓扑构型的重要组成，一般需具备大尺寸、高刚度、大承载能力和可重复展收等功能。例如一种空间展开机构可包括可折叠展开的桁架、圆形收藏筒和驱动及传动系统，可用于实现空间站、大型卫星的太阳电池翼的展开、收拢及支撑功能，一般来说，它在地面发射时为折叠收纳状态，固定于运载工具有效载荷舱内，当它被发射入轨后，由地面控制中心指令其在空间轨道上按设计要求，逐步完成展开动作，然后锁定并保持为运营工作状态。

然而，可展机构在展开折叠的时候可能会不稳定，并且桁架单元展开的瞬间有可能出现冲击错动的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于空间可展机构的展收锁定装置及相应的空间可展机构，实现桁架在展开或折叠收拢过程中的间歇抬升锁定功能，解决可展机构展开过程中出现的瞬时冲击错动问题。

为解决上述问题，本发明提出一种用于空间可展机构的展收锁定装置，所述空间可展机构包括可折叠展开的桁架和套在桁架外的套筒，所述桁架各单元的铰关节具有滚柱；所述展收锁定装置包括：支架，固定连接在所述套筒内壁上；转动机构，可转动地连接所述支架，并在装置解锁时转动而锁定时不转动；以及设置在所述转动机构中的锁定解锁机构；

其中，所述支架上设有至少一个锁定孔，所述锁定解锁机构包括弹性伸缩解锁装置，锁销块及锁销弹簧；锁销块具有凸部，所述凸部用于插入一锁定孔而锁定；在所述滚柱进入所述弹性伸缩解锁装置时，所述锁销块受到弹性伸缩解锁装置的推动而在所述转动机构中弹性后退，以使锁销块的凸部离开所述锁定孔从而解锁；在所述滚柱离开所述弹性伸缩解锁装置时，所述锁销块受到的弹性伸缩解锁装置推动力减小而在所述转动机构中弹性前进，以使锁销块的凸部进入所述锁定孔从而锁定。

根据本发明的一个实施例，所述弹性伸缩解锁装置包括解锁杆和解锁杆弹簧，解锁杆将解锁杆弹簧压缩预紧到转动机构的凹槽中，解锁杆一端可由滚柱推动，另一端伸入转动机构的开孔而用以推动所述锁销块。

根据本发明的一个实施例，所述锁销块包括与所述解锁杆斜面接触的锁销板，及与锁销板固定连接的锁销，所述凸部为所述锁销的销轴；所述锁销板通过所述锁销将所述锁销弹簧压缩预紧在转动机构的转轴上；所述销轴通过所述锁销弹簧的伸缩而与支架锁定或解锁。

根据本发明的一个实施例，所述解锁杆可由滚柱推动的一端还由阻挡件阻挡，以限制其向外滑出。

根据本发明的一个实施例，所述转动机构包括轴承、槽轮及鼓轮，所述槽轮通过轴承可转动连接到所述支架上，所述鼓轮和槽轮固定连接，所述锁销块设置在鼓轮内，并在所述鼓轮内设置有限制锁销块和鼓轮之间相对转动的限制滑槽。

根据本发明的一个实施例，还包括导向装置，其包括导向块和固定支块一，所述导向块固定连接到所述固定支块一上，所述固定支块一固定连接到所述套筒上，所述导向块相对于桁架展开或折叠方向方向呈倾斜面，所述倾斜面用以和所述滚柱接触，所述滚柱在导向块上运动时产生周向分力以使该滚柱所在的桁架单元折叠。

根据本发明的一个实施例，还包括用以限制折叠状态的桁架上下窜动的阻挡装置。

根据本发明的一个实施例，所述阻挡装置包括固定支块二、弹簧座、预紧螺钉、阻挡弹簧及挡块，所述固定支块二固定连接到所述套筒上，所述弹簧座固定连接所述固定支块二，所述阻挡弹簧设置在弹簧座的内孔中并由预紧螺钉压缩预紧，所述挡块受阻挡弹簧作用而沿弹簧座的内孔伸出，从而其阻挡作用。

根据本发明的一个实施例，还包括抬升托板，用以安置所述桁架，通过牵引链连接到转动机构，并随转动机构的转动而做升降运动。

本发明还提出一种空间可展机构，使用前述任意一项所述的展收锁定装置实现桁架的折叠与展开。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：通过支架固定在套筒上，而转动机构相对支架转动，从而转动机构的转动可以使得桁架单元的固定高度的抬升或下降，并且，通过锁定解锁机构控制转动机构的转动，弹性伸缩解锁装置相当于一传动机构，由桁架的滚柱推动，从而传动锁销块后退，，因锁销块的后退引起锁销的后退，从而将原本插入锁定在支架的锁定孔中的锁销拔出，支架和转动机构之间被解锁，转动机构从而可以自由转动，由于转动机构转到一定角度后，该滚柱会离开弹性伸缩解锁装置，因而锁销块所受的推动力减小而前进，锁销的凸部再次插入支架中，支架和转动机构之间被锁定，此后另外的桁架单元的滚柱将再次进入弹性伸缩解锁装置，如此反复，从而实现了桁架在展开或折叠收拢过程中的间歇抬升锁定功能；此外，由于本装置在桁架展开时承受部分冲击力，从而能够以机械阻挡方式化解桁架单元展开瞬间因冲击作用引起的位置错动。

附图说明

图1为本发明实施例的用于空间可展机构的展收锁定装置的剖面结构示意图；

图2a～2c为本发明实施例的桁架展开时展收锁定装置的工作示意图；

图3为本发明实施例的导向装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的阻挡装置的结构示意图；

图5为本发明实施例的抬升托板的结构示意图；

图6为本发明另一实施例的用于空间可展机构的展收锁定装置的结构示意图。

图中标号说明：

1为支架、2为轴承挡圈、3为轴承、4为轴承端盖、5为槽轮、6为解锁杆、7为解锁杆弹簧、8为阻挡件、9为牵引链、10为鼓轮、11为锁销板、12为锁销螺钉、13为锁销、131为锁销的销轴、14为锁销弹簧、15为连接螺钉a、16为导向块、17为固定螺钉、18为连接螺钉b、19为过渡块、20为固定支块一、21为固定支块二、22为连接螺钉c、23为预紧螺钉、24为弹簧座、25为阻挡弹簧、26为挡块、R为滚柱、A为转动机构、B为导向装置、C为阻挡装置、D为抬升托板

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明的一种用于空间可展机构的展收锁定装置，适用的空间可展机构为一维空间可展机构，包括可折叠展开的桁架和套在桁架外的套筒，可以理解的，，桁架单元在套筒内依次展开折叠，桁架可以包括多个桁架单元，桁架各单元中部位置安装有屈曲状态的柔性杆件，并在柔性杆件所连接的铰关节上具有滚柱。

本发明的展收锁定装置包括支架，转动机构和锁定解锁机构。支架固定连接在套筒内壁上，较佳的，支架安装在靠近折叠状态桁架的顶部的位置，从而可以控制桁架各单元的依次展开折叠。转动机构可转动地连接支架，并在装置解锁时转动而锁定时不转动，转动机构可以连接拉动桁架的平台，从而控制抬升位置，当然，转动机构还可以连接其他联动机构。锁定解锁机构用来控制锁定和解锁，其设置在转动机构中。

其中，支架上设有至少一个锁定孔，锁定解锁机构包括弹性伸缩解锁装置，锁销块及锁销弹簧。

锁定孔的数目决定了转动机构最小转动角度，锁销上的销轴最佳数目为1，销轴用于插入或退出一锁定孔，在锁销的销轴插入到锁定孔中时，转动机构和支架之间被锁定，从而转动机构无法转动，而锁销的销轴退出锁定孔时，转动机构和支架之间被锁定，从而转动机构可以自由转动，应当可以理解，转动机构可以连接其他外部平台，用来实现桁架固定高度的抬升或下降，从而实现展开与折叠。

弹性伸缩解锁装置是用来实现解锁和锁定的。在桁架单元的滚柱进入弹性伸缩解锁装置时，也就是压动弹性伸缩解锁装置，锁销块受到弹性伸缩解锁装置的推动，锁销块也由一弹性件控制弹性后退或前进，从而锁销块在转动机构中弹性后退，以使锁销的凸部(例如是锁销的销轴)离开锁定孔从而解锁；在滚柱离开弹性伸缩解锁装置时，锁销块受到的弹性伸缩解锁装置推动力减小，而在转动机构中弹性前进，以使锁销的凸部进入锁定孔从而锁定。

具体的，参看图1，在本实施例中，用于空间可展机构的展收锁定装置包括：支架1、轴承3、槽轮5、鼓轮10、解锁杆6、解锁杆弹簧7、阻挡件8、锁销板11、锁销13、锁销弹簧14。

支架1上设有连接套筒(图中未示出)的连接接口，图中为一螺孔。在本实施例中，转动机构可以包括轴承3、槽轮5及鼓轮10，槽轮5通过轴承3可转动连接到支架1上，鼓轮10和槽轮5通过连接螺钉a15固定连接，锁销块设置在鼓轮10内，并在鼓轮10内设置有限制锁销块和鼓轮10之间相对转动的限制滑槽，锁销块仅在鼓轮10内做轴向运动。转动机构并不限于此，还可以是其他能够实现转动连接，并可转动的机构。支架1和转动机构之间通过轴承3连接，在本实施例中，轴承3采用的是深沟球轴承，但不限制于此，还可以采用其他的转动连接结构，较佳的，为了防止轴承3在支架1上的轴向移动，在支架1和轴承3之间设置了轴承挡圈2，为了防止槽轮5在轴承3上的轴向移动，在轴承3和槽轮5上设置了轴承端盖4。

进一步的，弹性伸缩解锁装置可以包括解锁杆6和解锁杆弹簧7，图1中，解锁杆6的位置设置为，其轴向沿转动机构的径向方向，解锁杆6将解锁杆弹簧7压缩预紧到槽轮5的凹槽中，解锁杆6在一定位移范围内上下可动，解锁杆6一端可由滚柱推动，另一端伸入槽轮5的开孔，当滚柱进入到弹性伸缩解锁装置中的时候，解锁杆6受滚柱的推力而推动锁销块。

在一个较佳的实施例中，解锁杆6可由滚柱推动的一端还由阻挡件8阻挡，以限制其向外滑出。该阻挡件8例如可以是阻挡螺钉，但是该阻挡件8并不影响滚柱推动解锁杆6的动作。

进一步的，锁销块包括与解锁杆6斜面接触的锁销板11，及与锁销板11固定连接的锁销13，在一个实施例中，锁销板11和锁销13通过锁销螺钉12连接；锁销13的销轴131优选的可以作为凸部，锁销板11通过锁销13将锁销弹簧14压缩预紧在转动机构的转轴上，锁销块通过锁销弹簧14的伸缩而弹性后退或弹性前进，从而锁销13的销轴131退出或进入支架1的锁定孔实现解锁或锁定。解锁杆6被滚柱推动，从而将解锁杆弹簧7进一步下压，解锁杆6下端压动锁销板11的斜面，锁销板11及锁销13一起压紧锁销弹簧14后退，锁销13的销轴131退出支架1的锁定孔，从而支架1和转动机构解锁。

解锁杆弹簧7与锁销弹簧14的压缩预紧力存在一定匹配关系，保证在由解锁状态向锁定状态转变时，解锁杆6能够在解锁杆弹簧7的推力下向外伸出，而不会被锁销板11压紧，解锁杆6伸出之后锁销板11被锁销弹簧14推回前进，从而锁销13的销轴131插入支架1的锁定孔中。

利用支架1与锁销13的孔轴结合与分离运动，可作为间歇抬升与锁定约束件，对收拢状态的桁架单元起间歇式抬升与下放作用。转动机构的自锁卡死能够限制收拢桁架的上下运动，保证每节桁架单元在展开或收拢时初始状态保持一致，并且能够以机械阻挡方式化解桁架单元展开瞬间因冲击作用引起的位置错动。

参看图5，在一个实施例中，展收锁定装置还包括抬升托板D，用以安置所述收拢桁架，通过牵引链9连接到转动机构，并随转动机构的转动而做升降运动，牵引链9例如可以是钢丝绳，抬升托板D作为收拢状态桁架的托举件，通过牵引链9与鼓轮10保持连接关系，使得收拢桁架与槽轮5的旋转锁定运动保持一致性。

参看图2a～2c，展示了桁架滚柱R从进入到离开槽轮5的槽孔过程中展收锁定装置的运动方式。图2a中，桁架滚柱R在进入槽轮5的槽孔前，锁销13的销轴131插入在支架1的锁定孔中，槽轮5处于转动锁定状态；图2b中，桁架滚柱R在槽轮5的槽孔中，锁销13的销轴131与支架1的锁定孔分离，槽轮5处于转动解锁状态，可绕旋转轴逆时针转动；随着滚柱R的运动，参看图2c，桁架滚柱R离开槽轮5的槽孔，锁销13的销轴131再次插入到支架1的锁定孔中，槽轮5又处于转动锁定状态；参看图2a，随着下一个桁架单元滚柱R的运动，桁架滚柱R进入槽轮5的槽孔中，从而使槽轮5再次解锁，如此往复，从而实现桁架在展开或折叠收拢过程中的间歇抬升锁定功能。

参看图3，在一个实施例中，展收锁定装置还包括导向装置，其包括导向块16和固定支块一20，导向块16固定连接到固定支块一20上，固定支块一20固定连接到套筒上，在图3中，在导向块16和固定支块一20之间还包括过渡块19，导向块16通过固定螺钉17连接到过渡块19上，过渡块19和固定支块一之间20通过连接螺钉b18连接，导向块16相对于桁架展开或折叠方向呈倾斜面，倾斜面用以和滚柱接触时，滚柱在导向块16上运动时产生周向分力以使该滚柱所在的桁架单元折叠。采用具有导向功能的导向块16作为桁架单元滚柱的分力导向件，能够促使展开状态的桁架单元向收拢构型变化，并且保证不会与桁架单元在展开过程中发生干涉。

在一个实施例中，展收锁定装置还包括用以限制折叠状态的桁架上下窜动的阻挡装置。参看图4，在本实施例中，阻挡装置可以包括固定支块二21、弹簧座24、预紧螺钉23、阻挡弹簧25及挡块26，固定支块二21固定连接到套筒上，弹簧座24通过连接螺钉c22固定连接到固定支块二21上，阻挡弹簧25设置在弹簧座24的内孔中并由预紧螺钉23压缩预紧，挡块26受阻挡弹簧25压紧安装在弹簧座24的内孔处并伸出一部分，从而起阻挡作用。当每一个桁架单元经过阻挡装置C时，压迫挡块26使其向弹簧座24内孔回缩，当桁架单元离开阻挡装置C时，挡块26又向外伸出。挡块26在阻挡弹簧25的推力作用下，一方面能够限制抬升托板D上收拢状态的桁架的上下窜动，防止每个收拢桁架单元自由展开，扰乱桁架单元的依次展开过程，另一方面又不影响桁架的展开折叠方向的运动。

图6示出的实施例中，转动机构A上连接牵引链9，牵引链9可由转动机构A绕起或放下，并且另一端连接抬升托板D，从而转动机构A控制抬升托板D的上下运动，导向装置B在其中起桁架收拢导向作用，阻挡装置C在其中起阻止桁架随意窜动的阻挡作用，各装置的位置可以根据实际需要进行排布，各自在相应位置实现其功能，本发明能够将可展机构的展开、收拢过程变得简单化、可控化。

本发明还提出一种空间可展机构，使用本发明前述任意一个实施例的展收锁定装置实现桁架的折叠展开。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于空间可展机构的展收锁定装置，所述空间可展机构包括可折叠展开的桁架和套在桁架外的套筒，所述桁架各单元的铰关节具有滚柱；其特征在于，所述展收锁定装置包括：支架，固定连接在所述套筒内壁上；转动机构，可转动地连接所述支架，并在装置解锁时转动而锁定时不转动；以及设置在所述转动机构中的锁定解锁机构；

其中，所述支架上设有至少一个锁定孔，所述锁定解锁机构包括弹性伸缩解锁装置，锁销块及锁销弹簧；锁销块具有凸部，所述凸部用于插入一锁定孔而锁定；在所述滚柱进入所述弹性伸缩解锁装置时，所述锁销块受到弹性伸缩解锁装置的推动而在所述转动机构中弹性后退，以使锁销块的凸部离开所述锁定孔从而解锁；在所述滚柱离开所述弹性伸缩解锁装置时，所述锁销块受到的弹性伸缩解锁装置推动力减小而在所述转动机构中弹性前进，以使锁销块的凸部进入所述锁定孔从而锁定。

2.如权利要求1所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，所述弹性伸缩解锁装置包括解锁杆和解锁杆弹簧，解锁杆将解锁杆弹簧压缩预紧到转动机构的凹槽中，解锁杆一端可由滚柱推动，另一端伸入转动机构的开孔而用以推动所述锁销块。

3.如权利要求2所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，所述锁销块包括与所述解锁杆斜面接触的锁销板，及与锁销板固定连接的锁销，所述凸部为所述锁销的销轴；所述锁销板通过所述锁销将所述锁销弹簧压缩预紧在转动机构的转轴上；所述销轴通过所述锁销弹簧的伸缩而与支架锁定或解锁。

4.如权利要求2所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，所述解锁杆可由滚柱推动的一端还由阻挡件阻挡，以限制其向外滑出。

5.如权利要求1所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，所述转动机构包括轴承、槽轮及鼓轮，所述槽轮通过轴承可转动连接到所述支架上，所述鼓轮和槽轮固定连接，所述锁销块设置在鼓轮内，并在所述鼓轮内设置有限制锁销块和鼓轮之间相对转动的限制滑槽。

6.如权利要求1所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，还包括导向装置，其包括导向块和固定支块一，所述导向块固定连接到所述固定支块一上，所述固定支块一固定连接到所述套筒上，所述导向块相对于桁架展开或折叠方向呈倾斜面，所述倾斜面用以和所述滚柱接触，所述滚柱在导向块上运动时产生周向分力以使该滚柱所在的桁架单元折叠。

7.如权利要求1所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，还包括用以限制折叠状态的桁架上下窜动的阻挡装置。

8.如权利要求7所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，所述阻挡装置包括固定支块二、弹簧座、预紧螺钉、阻挡弹簧及挡块，所述固定支块二固定连接到所述套筒上，所述弹簧座固定连接所述固定支块二，所述阻挡弹簧设置在弹簧座的内孔中并由预紧螺钉压缩预紧，所述挡块受阻挡弹簧作用而沿弹簧座的内孔伸出，从而其阻挡作用。

9.如权利要求1所述的用于空间可展机构的展收锁定装置，其特征在于，还包括抬升托板，用以安置所述桁架，通过牵引链连接到转动机构，并随转动机构的转动而做升降运动。

10.一种空间可展机构，其特征在于，使用如权利要求1-9中任意一项所述的展收锁定装置实现桁架的折叠与展开。