CN108767416A - 一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，包括：两铰链基座通过定位销孔和螺栓安装孔分别与两块固面天线接口固定安装，且两个铰链基座通过连接臂、中心转轴、基座转轴、滑动转轴连接至一起；通过按压锁定孔内的锁舌锁定销，释放锁舌在锁舌回复弹簧的作用下进入工作状态，同时两铰链基座在驱动卷簧的作用下展开；当两块固面天线展开到位时，滑动转轴运动至锁舌外侧的斜面处，利用锁舌斜面处的摩擦角形成对滑动转轴的锁定。本发明能够为天线收拢与展开提供驱动动力及锁定功能，实现了相邻两块固面反射面卫星天线的多自由度运动连接，进而实现了对固面反射面天线的重复收拢、高精度展开和锁定。

Description

一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链

技术领域

本发明涉及一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，属于卫星天线设备技术领域。

背景技术

随着卫星技术发展，星载天线在设计上更注重多频段、高精度、大容量的设计要求，卫星天线的设计因而逐渐趋于复杂。但由于火箭运载能力、经济等因素的限制，又需要天线结构质量轻、体积小。基于以上的矛盾，模块化、可扩展天线技术应运而生并迅速发展，已成为解决卫星天线大口径、高精度、轻量化等需求的一种重要途径。这要求天线在发射时为收拢状态，发射到轨道后展开，因此，天线链接铰链除实现展开、收拢功能，具有高刚性、高可靠性、高收纳率、轻质量等特性外，还必须具有锁定功能。即展开到预定工作位置后，通过锁定机构实现对天线的锁定，保证其处于工作状态。固体反射面天线适合应用于口径小，工作频率高的卫星上，其形面精度也大大高于常规的金属网面天线和充气式天线。

而目前，固面反射面天线模块间具有驱动和锁定功能的连接铰链及相关产品仍属空白。卫星天线铰链多为单转动轴的合页类型铰链，无法实现多自由度的收拢与展开。同时，其锁定方式也多为定位销与定位孔配合锁定形式，由于产品零件存在加工误差和装配误差等原因，简单的定位销与定位孔配合锁定形式，无法消除误差导致的运动部件之间的间隙，进而影响天线展开精度及其工作性能。

发明内容

发明目的：为了解决卫星固面天线模块间的连接问题，本发明提供一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，能够实现相邻两块固面反射面卫星天线的多自由度运动连接，进而实现对固面反射面天线的重复收拢、高精度展开和锁定。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，包括两个并列布置的铰链基座、设置于两个铰链基座上方的中心转轴及两组三角连接臂；

其中，两个铰链基座的相背面两侧均设置有若干螺栓安装孔和若干定位销孔，用于与固面天线接口的固定安装；两个铰链基座顶部相邻一侧分别设置有基座转轴，且两个铰链基座顶部相远离一侧分别设置有滑动转轴；两组三角连接臂的上顶角处均铰接于中心转轴上，其两侧顶角处分别铰接于一个铰链基座的基座转轴及另一个铰链基座的滑动转轴上，且两组三角连接臂呈对称布置；

两个铰链基座的相背面两侧均布置有滑动转轴轴承滑槽，滑动转轴通过两端套接的滚动轴承连接于滑动转轴轴承滑槽内；所述基座转轴上套接有驱动卷簧，通过驱动卷簧的弹性作用驱动三角连接臂围绕中心转轴的转动，且铰链基座在驱动卷簧的作用下向外转动展开至两个铰链基座的顶面相贴合，此时滑动转轴沿滑动转轴轴承滑槽滑动至相远离一侧。

本发明中，所述复合铰链通过两个铰链基座安装至卫星固面天线后，相邻两固面反射面之间具有两个滑动自由度和三个转动自由度，从而实现其曲面工作面由收拢时的两曲面相对状态展开成为一个连续曲面工作面。

进一步的，所述铰链基座的两侧滑动转轴轴承滑槽内侧分别布置有锁舌安装槽，且两侧锁舌安装槽内分别设置有锁舌一、锁舌二；

所述锁舌一、锁舌二内侧通过锁舌回复弹簧与锁舌安装槽内壁弹性连接，通过弹起状态下锁舌一及锁舌二的外侧斜面实现对展开状态下滑动转轴的摩擦角锁定，进而实现对整个复合铰链的锁定。所述复合铰链在锁定时，能够通过锁舌回复弹簧调节锁舌的弹起位置，利用锁舌外侧的斜面与滑动转轴锁定时相对位置的改变消除铰链的装配误差及运动部件间的间隙，实现两块固面天线之间的高精度展开锁定。

进一步的，所述铰链基座顶部设置有连通锁舌安装槽的锁定孔，锁定孔内设置有延伸至锁舌一/锁舌二上内孔处的锁舌锁定销，且锁舌锁定销通过锁舌锁定销回复弹簧与锁舌一/锁舌二上内孔弹性连接；

通过弹起状态的锁舌锁定销回复弹簧保证锁舌锁定销与锁定孔的连接，实现锁舌一/锁舌二在锁舌安装槽内的压缩状态锁定；利用针状解锁器伸入锁定孔内按压锁舌锁定销至离开锁定孔，实现锁舌一/锁舌二在锁舌安装槽内的弹起状态开启。

进一步的，所述锁舌一及锁舌二外侧底部斜面的斜度范围在75°～85°。

进一步的，所述中心转轴的两端通过限位螺栓对套接于其上的两组三角连接臂进行滑动锁定。

有益效果：本发明提供的一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，相对于现有技术，具有以下优点：1、解决了固面反射面卫星天线模块间连接的问题，并为天线收拢与展开提供了驱动动力及锁定功能；2、实现了相邻两块固面反射面卫星天线的多自由度运动连接，从而实现其曲面工作面由收拢时的两曲面相对状态展开成为一个连续曲面工作面；3、通过锁舌回复弹簧调节锁舌的弹起位置，利用锁舌外侧的斜面与滑动转轴锁定时相对位置的改变消除铰链的装配误差及运动部件间的间隙，实现两块固面反射面天线之间的高精度锁定。

附图说明

图1为本发明实施例中复合铰链的结构示意图；

图2为本发明实施例中卫星固面天线和复合铰链的装配示意图；

图3为本发明实施例中卫星固面天线安装接口的结构示意图；

图4为本发明实施例中复合铰链收拢状态的剖面示意图；

图5为本发明实施例中复合铰链展开状态的结构示意图；

图6为本发明实施例中复合铰链展开状态的剖面示意图；

图7为本发明实施例中复合铰链结构的爆炸示意图；

图8为本发明实施例中锁舌锁定销弹起状态下与锁定孔的配合示意图；

图9为本发明实施例中锁舌锁定销按压状态下与锁舌安装槽的配合示意图；

图中包括：1、铰链基座，2、中心转轴，3、三角连接臂，4、驱动卷簧，5、定位销孔，6、螺栓安装孔，7、锁舌一，8、滑动转轴，9、锁舌二，10、锁定孔，11、滚动轴承，12、基座转轴，13、限位螺栓，14、锁舌锁定销，15、锁舌锁定销回复弹簧，16、锁舌回复弹簧，17、锁舌安装槽，18、滑动转轴轴承滑槽，19、锁舌导向块

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，包括两个并列布置的铰链基座1、设置于两个铰链基座1上方的中心转轴2及两组三角连接臂3；

其中，两个铰链基座1的相背面两侧均设置有若干定位销孔5和若干螺栓安装孔6，两铰链基座通过定位销孔5和螺栓安装孔6分别安装于相邻两块固面天线接口，如图2-3所示；两个铰链基座1顶部相邻一侧分别设置有基座转轴12，且两个铰链基座1顶部相远离一侧分别设置有滑动转轴8；两组三角连接臂3的上顶角处均铰接于中心转轴2上，其两侧顶角处分别铰接于一个铰链基座1的基座转轴12及另一个铰链基座1的滑动转轴8上，且两组三角连接臂3呈对称布置；

两个铰链基座1的相背面两侧均布置有滑动转轴轴承滑槽18，滑动转轴8通过两端套接的滚动轴承11连接于滑动转轴轴承滑槽18内；所述基座转轴12上套接有驱动卷簧4，通过驱动卷簧4的弹性作用驱动三角连接臂3围绕中心转轴2的转动，且铰链基座1在驱动卷簧4的作用下向外转动展开至两个铰链基座1的顶面相贴合，此时滑动转轴8沿滑动转轴轴承滑槽18滑动至相远离一侧。

本实施例中，所述铰链基座1的两侧滑动转轴轴承滑槽18内侧分别布置有锁舌安装槽17，且两侧锁舌安装槽17内分别设置有锁舌一7、锁舌二9；

所述锁舌一7、锁舌二9内侧通过锁舌回复弹簧16与锁舌安装槽17内壁弹性连接，通过弹起状态下锁舌一7及锁舌二9的外侧底部82°斜面实现对展开状态下滑动转轴8的摩擦角锁定，进而实现对整个复合铰链的锁定。

本实施例中，所述铰链基座1顶部设置有连通锁舌安装槽17的锁定孔10，锁定孔10内设置有延伸至锁舌一7/锁舌二9上内孔处的锁舌锁定销14，且锁舌锁定销14通过锁舌锁定销回复弹簧15与锁舌一7/锁舌二9上内孔弹性连接；

通过弹起状态的锁舌锁定销回复弹簧15保证锁舌锁定销14与锁定孔10的连接，实现锁舌一7/锁舌二9在锁舌安装槽17内的压缩状态锁定；通过按压锁舌锁定销14至离开锁定孔10，实现锁舌一7/锁舌二9在锁舌安装槽17内的弹起状态开启。

如图8-9所示，收拢状态下，锁舌锁定销14顶部插在锁定孔10中，限制了锁舌一7和锁舌二9的运动；当将其解锁后，锁舌锁定销14顶部离开了锁定孔10，其顶部不再插在锁定孔10中，而是顶在锁舌安装槽17内壁上，此时解除了对于锁舌一7和锁舌二9的限位，使其能够在锁舌回复弹簧16作用下自由上下移动。

本实施例中，所述锁舌一7及锁舌二9通过锁舌导向块19安装于锁舌安装槽17中，为锁舌一7和锁舌二9提供导向作用，避免其在上下运动时出现晃动和卡顿。

本实施例中，所述中心转轴2的两端通过限位螺栓13对套接于其上的两组三角连接臂3进行滑动锁定。

本发明的具体实施方式如下：

两铰链基座1通过定位销孔5和螺栓安装孔6分别安装于相邻两块固面天线接口，复合铰链收拢状态下，锁舌锁定销14插入到锁定孔10中，保证锁舌一7、锁舌二9处于锁定状态，无法弹起；

如图4-7所示，复合铰链展开时，利用针状解锁器采用普通针状钢针或者1-2mm直径钢圆柱即可作为解锁器伸入锁定孔10内按压锁舌锁定销15，锁舌一7和锁舌二9在锁舌回复弹簧16的作用下，弹起少量距离，锁舌锁定销14离开锁定孔10，顶在锁舌安装槽17内壁，锁舌一7和锁舌二9处于工作状态。随着铰链基座1在驱动卷簧4在作用下展开，两块固面天线展开到位，滑动转轴8运动到设计位置，锁舌一7和锁舌二9完全弹起，并通过其82°斜面，实现对滑动转轴8的摩擦角锁定，进而实现对整个复合铰链的锁定。锁定后，铰链便不能再运动，且无法进行自动收拢。若要进行收拢，需将锁舌一7和锁舌二9同时按下，使得锁舌锁定销14顶部重新插在锁定孔10中，此时复合铰链处于自由运动状态，在外力推动下，可使天线恢复到初始收拢状态。

复合铰链在锁定时，能够通过锁舌回复弹簧16调节锁舌一7和锁舌二9弹起位置，利用锁舌一7和锁舌二9的斜面与滑动转轴8锁定时相对位置的改变消除铰链的装配误差及运动部件间的间隙，实现两块固面天线之间的高精度展开锁定。

当复合铰链通过两个铰链基座1安装至卫星固面天线后，相邻两固面反射面具有两个滑动和三个转动自由度(铰链中具有1个中心转轴2和2个基座转轴12即为3个转动自由度，2个滑动转轴8分别能够沿各自所在的滑动转轴轴承滑槽18自由滑动即为2个滑动自由度)，从而实现其曲面工作面由收拢时的两曲面相对状态展开成为一个连续曲面工作面。

而通常所见太阳翼或固面天线连接铰链仅具有1个中心转轴，即为1个转动自由度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，其特征在于，包括两个并列布置的铰链基座(1)、设置于两个铰链基座(1)上方的中心转轴(2)及两组三角连接臂(3)；

其中，两个铰链基座(1)的相背面两侧均设置有若干定位销孔(5)和若干螺栓安装孔(6)，用于与固面天线接口的固定安装；两个铰链基座(1)顶部相邻一侧分别设置有基座转轴(12)，且两个铰链基座(1)顶部相远离一侧分别设置有滑动转轴(8)；两组三角连接臂(3)的上顶角处均铰接于中心转轴(2)上，其两侧顶角处分别铰接于一个铰链基座(1)的基座转轴(12)及另一个铰链基座(1)的滑动转轴(8)上，且两组三角连接臂(3)呈对称布置；

两个铰链基座(1)的相背面两侧均布置有滑动转轴轴承滑槽(18)，滑动转轴(8)通过两端套接的滚动轴承(11)连接于滑动转轴轴承滑槽(18)内；所述基座转轴(12)上套接有驱动卷簧(4)，通过驱动卷簧(4)的弹性作用驱动三角连接臂(3)围绕中心转轴(2)的转动，且铰链基座(1)在驱动卷簧(4)的作用下向外转动展开至两个铰链基座(1)的顶面相贴合，此时滑动转轴(8)沿滑动转轴轴承滑槽(18)滑动至相远离一侧。

2.根据权利要求1所述的一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，其特征在于，所述铰链基座(1)的两侧滑动转轴轴承滑槽(18)内侧分别布置有锁舌安装槽(17)，且两侧锁舌安装槽(17)内分别设置有锁舌一(7)、锁舌二(9)；

所述锁舌一(7)、锁舌二(9)内侧通过锁舌回复弹簧(16)与锁舌安装槽(17)内壁弹性连接，通过弹起状态下锁舌一(7)及锁舌二(9)的外侧斜面实现对展开状态下滑动转轴(8)的摩擦角锁定。

3.根据权利要求2所述的一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，其特征在于，所述铰链基座(1)顶部设置有连通锁舌安装槽(17)的锁定孔(10)，锁定孔(10)内设置有延伸至锁舌一(7)/锁舌二(9)上内孔处的锁舌锁定销(14)，且锁舌锁定销(14)通过锁舌锁定销回复弹簧(15)与锁舌一(7)/锁舌二(9)上内孔弹性连接；

通过弹起状态的锁舌锁定销回复弹簧(15)保证锁舌锁定销(14)与锁定孔(10)的连接，实现锁舌一(7)/锁舌二(9)在锁舌安装槽(17)内的压缩状态锁定；通过按压锁舌锁定销(14)至离开锁定孔(10)，实现锁舌一(7)/锁舌二(9)在锁舌安装槽(17)内的弹起状态开启。

4.根据权利要求2所述的一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，其特征在于，所述锁舌一(7)及锁舌二(9)外侧底部斜面的斜度范围在75°～85°。

5.根据权利要求1所述的一种具有驱动和锁定功能的卫星固面天线连接复合铰链，其特征在于，所述中心转轴(2)的两端通过限位螺栓(13)对套接于其上的两组三角连接臂(3)进行滑动锁定。