CN105659742B - 一种双弹簧空间铰链机构 - Google Patents
一种双弹簧空间铰链机构Info
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Abstract
一种双弹簧空间铰链机构，克服了传统单侧弹簧驱动的铰链机构无法承受侧向载荷、铰链单边弹簧受力的不足，采用独特的Z形弹簧支架及弹簧调整系统，实现双边平面涡卷弹簧同时作用于钧铰和锁铰，使钩铰和锁铰受力均匀，采用的双边可独立调整的平面涡卷弹簧支撑固定系统，可保证双边平面涡卷弹簧预紧力矩平衡。转轴可承受侧向载荷，使得铰链可承受侧向载荷，铰链机构在运动过程中不会受到采用单边弹簧铰链时引起的偏置载荷，同时使得铰链的输出转矩大大提高。与传统铰链相比，本发明具有重量轻，体积小，承载能力大，展开力大等优点，在卫星展开机构和支撑机构中有广泛的应用前景。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于空间展开机构的展开与锁定的双弹簧铰链机构。
背景技术
弹簧铰链是空间展开机构中常用的一种机构，弹簧铰链把展开机构各部分连接到一起并提供展开动力。目前采用的弹簧铰链是由单侧弹簧驱动的铰链机构，其结构如图1、图2所示，由锁铰3001、钩铰3002、平面涡卷弹簧3003、锁定钩3004等组成，锁铰3001、钩铰3002是铰链主要承力部件，二者之间通过关节轴承连接，由于关节轴承无法提供侧向转矩，同时单边平面涡卷弹簧3003使铰链单边受力，其转动关节轴受力不对称，造成转动偏置，锁定钩3004无法进入沟槽，从而无法实现锁定，因此单侧弹簧驱动的铰链机构必需成对使用，这增加了系统重量，增加成本，限制了其使用范围。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种输出转矩高、可承受轴向载荷、受力对称的双弹簧空间铰链机构。
本发明的技术解决方案是：一种双弹簧空间铰链机构，包括钩铰、锁定钩、转轴、锁铰、锁定钩轴、锁轴、板簧、板簧压板、滑道、两个平面涡卷弹簧、两个扭簧挡、两个压盖、两个弹簧联动器、两个Z形弹簧支架、卷簧外端套、卷簧外端套盖；锁铰上设有锁定沟槽、转轴孔、套轴孔；钩铰通过转轴装配于锁铰的转轴孔上，锁定钩的一端通过锁定钩轴与钩铰连接，锁定钩能够绕锁定钩轴转动，锁定钩的另一端安装锁轴；板簧和板簧压板通过螺钉固定于钩铰上，滑道装配于锁铰的顶部，钩铰在第一平面涡卷弹簧和第二平面涡卷弹簧的预紧力矩作用下开始转动，锁轴在滑道上滑动，当锁轴滑到锁定沟槽处，在板簧和板簧压板的预紧力作用下，锁轴进入锁定沟槽，铰链实现锁定；第一扭簧挡位于第一平面涡卷弹簧的内端，第一压盖和第一弹簧联动器分别位于第一扭簧挡的两侧，圆柱螺钉依次穿过第一压盖、第一扭簧挡和第一弹簧联动器将第一平面涡卷弹簧固定于第一Z形弹簧支架的一端，同时通过圆柱销限制第一Z形弹簧支架与第一弹簧联动器的转动自由度，第一Z形弹簧支架的另一端通过螺钉与钩铰固定连接，第一平面涡卷弹簧的外端固定于卷簧外端套上；第二平面涡卷弹簧与第一平面涡卷弹簧沿滑道所在平面对称布置，第二扭簧挡位于第二平面涡卷弹簧的内端，第二压盖和第二弹簧联动器分别位于第二扭簧挡的两侧，圆柱螺钉依次穿过第二压盖、第二扭簧挡和第二弹簧联动器将第二平面涡卷弹簧固定于第二Z形弹簧支架的一端，同时通过圆柱销限制第二Z形弹簧支架与第二弹簧联动器的转动自由度，第二Z形弹簧支架的另一端通过螺钉与钩铰固定连接，第二平面涡卷弹簧的外端固定于卷簧外端套上；卷簧外端套通过卷簧外端套盖及螺钉固定于锁铰的套轴孔上，通过第一平面涡卷弹簧和第二平面涡卷弹簧的扭力提供钩铰转动时的扭矩。
所述锁铰的底端设置有安装孔，用于将锁铰固定于安装基面。
所述第一Z形弹簧支架与第一弹簧联动器的连接端，或者第二Z形弹簧支架与第二弹簧联动器的连接端设置有多个均匀分布的调整孔，通过使圆柱销处于不同调整孔可以改变第一平面涡卷弹簧或者第二平面涡卷弹簧的预紧扭矩。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明铰链机构克服了传统单侧弹簧驱动的铰链机构无法承受轴向载荷、铰链单边弹簧受力的不足，采用双边平面涡卷弹簧同时作用于钩铰和锁铰，使钩铰和锁铰受力均匀，同时采用了双边可独立调整的平面涡卷弹簧支撑固定系统，可保证双边平面涡卷弹簧预紧力矩平衡。本发明中，转轴可承受侧向载荷，使得铰链可承受侧向载荷，铰链机构在运动过程中不会受到采用单边弹簧铰链时引起的偏置载荷，同时使得铰链的输出转矩大大提高。
附图说明
图1为采用单侧弹簧驱动的铰链机构的立体图一；
图2为采用单侧弹簧驱动的铰链机构的立体图二；
图3为本发明双弹簧铰链机构的立体图；
图4为本发明双弹簧铰链机构的主视图；
图5为本发明双弹簧铰链机构的处于锁定状态时的左视图；
图6为本发明双弹簧铰链机构的处于展开状态时的左视图；
图7为本发明双弹簧铰链机构中锁铰的立体图；
图8为本发明双弹簧铰链机构中Z形弹簧支架的结构图。
具体实施方式
如图3、图4所示，本发明双弹簧铰链机构包括钩铰1、锁定钩2、转轴3、锁铰4、锁定钩轴5、锁轴6、板簧7、板簧压板8、滑道9、两个平面涡卷弹簧10，16、两个扭簧挡11，17、两个压盖12，18、两个弹簧联动器13，19、两个Z形弹簧支架14，20、卷簧外端套15、卷簧外端套盖21。
锁铰4上设有锁定沟槽401、转轴孔402、套轴孔403，如图7所示。锁铰4的底端还设置有安装孔，用于将锁铰4固定于安装基面。
钩铰1通过转轴3装配于锁铰4的转轴孔402上，锁定钩2的一端通过锁定钩轴5与钩铰1连接，锁定钩2可以绕锁定钩轴5转动，锁定钩2的另一端安装锁轴6。板簧7和板簧压板8通过螺钉固定于钩铰1上，滑道9装配于锁铰4的顶部，板簧7和板簧压板8配合将锁定钩2压紧在滑道9上并使得锁轴6可沿滑道9滑动，当锁轴6带动锁定钩2和钩铰1滑至锁铰4上的锁铰沟槽401时，铰链机构被锁定。
第一扭簧挡11位于第一平面涡卷弹簧10的内端，第一压盖12和第一弹簧联动器13分别位于第一扭簧挡11的两侧，圆柱螺钉依次穿过第一压盖12、第一扭簧挡11和第一弹簧联动器13将第一平面涡卷弹簧10固定于第一Z形弹簧支架14的一端，同时通过圆柱销22限制第一Z形弹簧支架14与第一弹簧联动器13的转动自由度，第一Z形弹簧支架14的另一端通过螺钉与钩铰1固定连接，第一平面涡卷弹簧10的外端固定于卷簧外端套15上。
第二平面涡卷弹簧16与第一平面涡卷弹簧10沿滑道9所在平面对称布置。同理，第二扭簧挡17位于第二平面涡卷弹簧16的内端，第二压盖18和第二弹簧联动器19分别位于第二扭簧挡17的两侧，圆柱螺钉依次穿过第二压盖18、第二扭簧挡17和第二弹簧联动器19将第二平面涡卷弹簧16固定于第二Z形弹簧支架20的一端，同时通过圆柱销22限制第二Z形弹簧支架20与第二弹簧联动器19的转动自由度，第二Z形弹簧支架20的另一端通过螺钉与钩铰1固定连接，第二平面涡卷弹簧16的外端固定于卷簧外端套15上。
卷簧外端套15通过卷簧外端套盖21及螺钉固定于锁铰4的套轴孔403上，通过第一平面涡卷弹簧10和第二平面涡卷弹簧16的扭力提供钩铰1转动时的扭矩。
如图5、图6所示，分别为本发明双弹簧铰链机构的处于锁定状态和展开状态时的左视图。铰链机构在展开状态时，锁定钩2上安装的锁轴6在滑道9上，钩铰1和锁铰4在第一平面涡卷弹簧10和第二平面涡卷弹簧16的预紧力矩作用下开始转动，锁轴6在滑道9上滑动，当锁轴6滑到锁定沟槽401处，在板簧7和板簧压板8的预紧力作用下，锁轴6进入锁定沟槽401，铰链实现锁定。
图8为本发明双弹簧铰链机构中Z形弹簧支架的结构图，Z形弹簧支架与弹簧联动器的连接端设置有多个均匀分布的调整孔，通过使圆柱销22处于不同的调整孔可以改变第一平面涡卷弹簧10或者第二平面涡卷弹簧16的预紧扭矩。Z形弹簧支架与钩铰1的连接端留有螺钉孔，用于与钩铰1连接。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种双弹簧空间铰链机构，其特征在于包括：钩铰(1)、锁定钩(2)、转轴(3)、锁铰(4)、锁定钩轴(5)、锁轴(6)、板簧(7)、板簧压板(8)、滑道(9)、两个平面涡卷弹簧(10，16)、两个扭簧挡(11，17)、两个压盖(12，18)、两个弹簧联动器(13，19)、两个Z形弹簧支架(14，20)、卷簧外端套(15)、卷簧外端套盖(21)；锁铰(4)上设有锁定沟槽(401)、转轴孔(402)、套轴孔(403)；钩铰(1)通过转轴(3)装配于锁铰(4)的转轴孔(402)上，锁定钩(2)的一端通过锁定钩轴(5)与钩铰(1)连接，锁定钩(2)能够绕锁定钩轴(5)转动，锁定钩(2)的另一端安装锁轴(6)；板簧(7)和板簧压板(8)通过螺钉固定于钩铰(1)上，滑道(9)装配于锁铰(4)的顶部，钩铰(1)在第一平面涡卷弹簧(10)和第二平面涡卷弹簧(16)的预紧力矩作用下开始转动，锁轴(6)在滑道(9)上滑动，当锁轴(6)滑到锁定沟槽(401)处，在板簧(7)和板簧压板(8)的预紧力作用下，锁轴(6)进入锁定沟槽(401)，铰链实现锁定；第一扭簧挡(11)位于第一平面涡卷弹簧(10)的内端，第一压盖(12)和第一弹簧联动器(13)分别位于第一扭簧挡(11)的两侧，圆柱螺钉依次穿过第一压盖(12)、第一扭簧挡(11)和第一弹簧联动器(13)将第一平面涡卷弹簧(10)固定于第一Z形弹簧支架(14)的一端，同时通过圆柱销(22)限制第一Z形弹簧支架(14)与第一弹簧联动器(13)的转动自由度，第一Z形弹簧支架(14)的另一端通过螺钉与钩铰(1)固定连接，第一平面涡卷弹簧(10)的外端固定于卷簧外端套(15)上；第二平面涡卷弹簧(16)与第一平面涡卷弹簧(10)沿滑道(9)所在平面对称布置，第二扭簧挡(17)位于第二平面涡卷弹簧(16)的内端，第二压盖(18)和第二弹簧联动器(19)分别位于第二扭簧挡(17)的两侧，圆柱螺钉依次穿过第二压盖(18)、第二扭簧挡(17)和第二弹簧联动器(19)将第二平面涡卷弹簧(16)固定于第二Z形弹簧支架(20)的一端，同时通过圆柱销(22)限制第二Z形弹簧支架(20)与第二弹簧联动器(19)的转动自由度，第二Z形弹簧支架(20)的另一端通过螺钉与钩铰(1)固定连接，第二平面涡卷弹簧(16)的外端固定于卷簧外端套(15)上；卷簧外端套(15)通过卷簧外端套盖(21)及螺钉固定于锁铰(4)的套轴孔(403)上，通过第一平面涡卷弹簧(10)和第二平面涡卷弹簧(16)的扭力提供钩铰(1)转动时的扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种双弹簧空间铰链机构，其特征在于：所述的锁铰(4)的底端设置有安装孔，用于将锁铰(4)固定于安装基面。
3.根据权利要求1或2所述的一种双弹簧空间铰链机构，其特征在于：所述的第一Z形弹簧支架(14)与第一弹簧联动器(13)的连接端，或者第二Z形弹簧支架(20)与第二弹簧联动器(19)的连接端设置有多个均匀分布的调整孔，通过使圆柱销(22)处于不同的调整孔可以改变第一平面涡卷弹簧(10)或者第二平面涡卷弹簧(16)的预紧扭矩。
Publications (1)
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