CN107524698A - 一种定压预紧的高刚度锁定铰链 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定压预紧的高刚度锁定铰链，包括第一铰件、第二铰件和转轴；第一铰件和第二铰件分别与一个杆件固定连接，第一铰件和第二铰件上均设有用于安装转轴的孔，第一铰件和第二铰件通过转轴铰接，用于驱动两个杆件折叠或展开，第二铰件上还设有用于恒定铰接压紧力的定压预紧装置。本发明通过第一铰件、第二铰件和转轴的配合，优化了锁定铰链的整体结构，弥补了传统的锁定铰链结构对称性较差的缺陷；通过设置定压预紧装置和释放装置，有效确保了锁定后的预紧力，解决了常规的锁定铰链热稳定性较弱的问题。

Description

一种定压预紧的高刚度锁定铰链

技术领域

本发明涉及一种定压预紧的高刚度锁定铰链，尤其适用于需要恒定预紧力的锁定铰链，属于空间结构连接机构技术领域。

背景技术

锁定铰链的功能是使由其连接的两个结构件实现绕铰链轴的定轴转动，并在特定的角度实现高刚度锁定。

空间机构领域常用的锁定铰链主要有两种形式：凸轮式和插销式。凸轮式锁定铰链组成简单，比刚度好，但锁定后预紧力较小，且结构对称性差，在空间环境下热变形不均匀。插销式锁定机构通常采用正交式锁定形式，从而实现锁定杆的直线运动与关节的回转轴线平行，由于锁定环节不在展开方向上，热稳定性优于凸轮式锁定机构，且锁定后预紧力较大。综上，锁定铰链正朝着结构对称性好、热稳定性高的方向发展。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种定压预紧的高刚度锁定铰链，通过第一铰件、第二铰件和转轴的配合，优化了锁定铰链的整体结构，弥补了传统的锁定铰链结构对称性较差的缺陷；通过设置定压预紧装置和释放装置，有效确保了锁定后的预紧力，解决了常规的锁定铰链热稳定性较弱的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种定压预紧的高刚度锁定铰链，包括第一铰件、第二铰件和转轴；第一铰件和第二铰件分别与一个杆件固定连接，第一铰件和第二铰件上均设有用于安装转轴的孔，第一铰件和第二铰件通过转轴铰接，用于驱动两个杆件折叠或展开，第二铰件上还设有用于恒定铰接压紧力的定压预紧装置。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述第一铰件包括杆件接口、预紧接口和锁定销柱；第一铰件采用板状结构，第一铰件一边设有用于连接杆件的杆件接口，第一铰件另一边设有用于连接定压预紧装置的预紧接口，第一铰件上还设有用于配合转轴旋转的锁定销柱。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述杆件接口的形状与杆件的截面形状相匹配，锁定销柱一侧设为弧形，用于引导定压预紧装置运动，锁定销柱另一侧设为竖直面，用于限制定压预紧装置运动。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述第二铰件包括杆件接口、转轴接口、定位螺钉、定压预紧装置和释放装置；第二铰件采用板状结构，第二铰件一边设有用于连接杆件的杆件接口，第二铰件另一边设有用于配合第一铰件的定位螺钉，定压预紧装置和释放装置相互配合并共同安装在第二铰件上，第二铰件上还设有用于配合转轴旋转的转轴接口。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述定压预紧装置包括簧片、连接件、第一安装座、第二安装座、预紧弹簧和拉杆；簧片一端与锁定销柱贴合，簧片另一端与连接件固定连接，连接件、第一安装座和第二安装座均为实心圆柱，第一安装座与第二安装座粘接形成一个用于放置连接件的空心腔体，预紧弹簧安装在第二安装座和拉杆之间。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述簧片一端设为弧面，簧片上设有用于配合锁定销柱的方孔，簧片的数量不少于两个。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述连接件在所述空心腔体中仅沿连接件的轴线运动。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述释放装置包括释放杆、拉力弹簧、限位杆和释放弹簧；释放杆和限位杆之间安装有拉力弹簧，限位杆和连接件之间安装有释放弹簧。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述释放杆的轴线与限位杆的轴线相互垂直。

在上述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链中，所述连接件一端设有用于限制限位杆运动的凸缘。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

【1】本发明通过定压预紧装置中簧片的弹性变形实现了第一铰件和第二铰件铰接到位锁定功能，降低了锁定铰链的结构复杂程度，减轻了锁定铰链整体结构的重量，提高了锁定过程的可靠性。

【2】本发明通过定压预紧装置使方孔与定位螺钉压紧第一铰件，并产生预定的压紧力，从而使锁定后的结构具备较高的刚度。由于该预紧力与弹性材料的弹性模量有关，通过采用不同的弹性材料可以满足不同的锁定刚度需求。

【3】本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，且具有较长的使用寿命，在复杂工况下依然能够良好运转，具有通用性强、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明的示意图

图2为第一铰件的结构图

图3为第二铰件的结构图

图4为定压预紧装置和释放装置的结构图

其中：1第一铰件；11杆件接口；12预紧接口；13锁定销柱；

2第二铰件；21杆件接口；22转轴接口；23定位螺钉；24定压预紧装置；241簧片；242连接件；243第一安装座；244第二安装座；245预紧弹簧；246拉杆；25释放装置；251释放杆；252拉力弹簧；253限位杆；254释放弹簧；

3转轴；

具体实施方式

为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种定压预紧的高刚度锁定铰链，包括第一铰件1、第二铰件2和转轴3；第一铰件1和第二铰件2分别与一个杆件固定连接，第一铰件1和第二铰件2上均设有用于安装转轴3的孔，第一铰件1和第二铰件2通过转轴3铰接，用于驱动两个杆件折叠或展开，第二铰件2上还设有用于恒定铰接压紧力的定压预紧装置24。

如图2所示，优选的，第一铰件1包括杆件接口11、预紧接口12和锁定销柱13；第一铰件1采用板状结构，第一铰件1一边设有用于连接杆件的杆件接口11，第一铰件1另一边设有用于连接定压预紧装置24的预紧接口12，第一铰件1上还设有用于配合转轴3旋转的锁定销柱13。

优选的，杆件接口11的形状与杆件的截面形状相匹配，锁定销柱13一侧设为弧形，用于引导定压预紧装置24运动，锁定销柱13另一侧设为竖直面，用于限制定压预紧装置24运动，锁定销柱13进行圆滑过渡处理。

如图3～4所示，优选的，第二铰件2包括杆件接口21、转轴接口22、定位螺钉23、定压预紧装置24和释放装置25；第二铰件2采用板状结构，第二铰件2一边设有用于连接杆件的杆件接口21，第二铰件2另一边设有用于配合第一铰件1的定位螺钉23，通过调节定位螺钉23消除制造、加工过程中的误差，确保两个杆件展开到位后，定位螺钉23的钉头与第一铰件1紧密接触，并涂胶防松，定压预紧装置24和释放装置25相互配合并共同安装在第二铰件2上，第二铰件2上还设有用于配合转轴3旋转的转轴接口22。

优选的，定压预紧装置24包括簧片241、连接件242、第一安装座243、第二安装座244、预紧弹簧245和拉杆246；簧片241一端与锁定销柱13贴合，簧片241另一端与连接件242固定连接，连接件242、第一安装座243和第二安装座244均为实心圆柱，第一安装座243与第二安装座244粘接形成一个用于放置连接件242的空心腔体，预紧弹簧245安装在第二安装座244和拉杆246之间，为簧片241提供恒定的预紧力。

优选的，簧片241一端设为弧面，簧片241上设有用于配合锁定销柱13的方孔，簧片241和连接件242的数量均设为两个，簧片241的具体形式、尺寸需根据铰链整体设计而定；为了施加恒定预紧力，可以使用但不限于预紧弹簧245，任何以材料变形所产生的弹性力施加预紧力的方式均可使用。

优选的，连接件242在所述空心腔体中仅沿连接件242的轴线运动。

优选的，释放装置25包括释放杆251、拉力弹簧252、限位杆253和释放弹簧254；释放杆251和限位杆253之间安装有拉力弹簧252，限位杆253和连接件242之间安装有释放弹簧254，通过电动、卷簧拉动等方式，在规定的时间拉动释放杆251，克服拉力弹簧252的拉力，使释放杆251与限位杆253脱离接触，限位杆253在释放弹簧254的作用下与连接件242脱离接触。

优选的，释放杆251的轴线与限位杆253的轴线相互垂直。

优选的，连接件242一端设有用于限制限位杆253运动的凸缘。

本发明的工作原理是：

杆件展开过程即将结束时，定压预紧装置24的簧片241沿着锁定销柱13曲面运动，展开到位后，簧片241上的方孔与定位螺钉23共同约束铰链的转动自由度，同时，通过定压预紧装置24控制簧片241的拉力，使铰链压紧并有恒定的压紧力，最终使得两个杆件连接成为具有一定刚度的整体。

本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：包括第一铰件(1)、第二铰件(2)和转轴(3)；第一铰件(1)和第二铰件(2)分别与一个杆件固定连接，第一铰件(1)和第二铰件(2)上均设有用于安装转轴(3)的孔，第一铰件(1)和第二铰件(2)通过转轴(3)铰接，用于驱动两个杆件折叠或展开，第二铰件(2)上还设有用于恒定铰接压紧力的定压预紧装置(24)。

2.根据权利要求1所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述第一铰件(1)包括杆件接口(11)、预紧接口(12)和锁定销柱(13)；第一铰件(1)采用板状结构，第一铰件(1)一边设有用于连接杆件的杆件接口(11)，第一铰件(1)另一边设有用于连接定压预紧装置(24)的预紧接口(12)，第一铰件(1)上还设有用于配合转轴(3)旋转的锁定销柱(13)。

3.根据权利要求2所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述杆件接口(11)的形状与杆件的截面形状相匹配，锁定销柱(13)一侧设为弧形，用于引导定压预紧装置(24)运动，锁定销柱(13)另一侧设为竖直面，用于限制定压预紧装置(24)运动。

4.根据权利要求1所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述第二铰件(2)包括杆件接口(21)、转轴接口(22)、定位螺钉(23)、定压预紧装置(24)和释放装置(25)；第二铰件(2)采用板状结构，第二铰件(2)一边设有用于连接杆件的杆件接口(21)，第二铰件(2)另一边设有用于配合第一铰件(1)的定位螺钉(23)，定压预紧装置(24)和释放装置(25)相互配合并共同安装在第二铰件(2)上，第二铰件(2)上还设有用于配合转轴(3)旋转的转轴接口(22)。

5.根据权利要求4所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述定压预紧装置(24)包括簧片(241)、连接件(242)、第一安装座(243)、第二安装座(244)、预紧弹簧(245)和拉杆(246)；簧片(241)一端与锁定销柱(13)贴合，簧片(241)另一端与连接件(242)固定连接，连接件(242)、第一安装座(243)和第二安装座(244)均为实心圆柱，第一安装座(243)与第二安装座(244)粘接形成一个用于放置连接件(242)的空心腔体，预紧弹簧(245)安装在第二安装座(244)和拉杆(246)之间。

6.根据权利要求5所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述簧片(241)一端设为弧面，簧片(241)上设有用于配合锁定销柱(13)的方孔，簧片(241)的数量不少于两个。

7.根据权利要求5所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述连接件(242)在所述空心腔体中仅沿连接件(242)的轴线运动。

8.根据权利要求4所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述释放装置(25)包括释放杆(251)、拉力弹簧(252)、限位杆(253)和释放弹簧(254)；释放杆(251)和限位杆(253)之间安装有拉力弹簧(252)，限位杆(253)和连接件(242)之间安装有释放弹簧(254)。

9.根据权利要求8所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述释放杆(251)的轴线与限位杆(253)的轴线相互垂直。

10.根据权利要求8所述的一种定压预紧的高刚度锁定铰链，其特征在于：所述连接件(242)一端设有用于限制限位杆(253)运动的凸缘。