CN110249479B - 致动支撑构件 - Google Patents

Abstract

一种可展开结构，包括多个相互连接的细长支撑构件，可从收起状态展开到扩展状态，在扩展状态中，支撑构件布置成环状。每个支撑构件都设置有连接器(28)，用于在展开期间相对于支撑构件纵向移动。致动支撑构件(27)具有用于相对于致动支撑构件纵向移动的驱动构件(50)，以及布置成相对于致动支撑构件沿一个方向驱动该驱动构件的电磁装置。驱动构件通过空转连接器连接到连接器，因此即使机电装置没有使驱动构件移动，连接器也能够沿所述一个方向移动。

Description

致动支撑构件

技术领域

本发明涉及一种用于(例如，反射器天线)可展开结构中的致动支撑构件，其用于将可展开结构从收起状态致动到展开状态，在展开状态下，该结构限定环状。特别地，本发明涉及线性致动器和用于可展开结构的支撑构件。一旦展开，致动支撑构件就可以用作支撑支柱，例如用于弹性膜。

背景技术

特别地但非排他地，(例如，反射器)展开结构可用于支撑表面。表面可以由柔性材料限定，使得当结构处于收起状态时它可以以紧凑状态存储，并且当结构已展开时，形成扩展结构，诸如(例如，抛物面)碟状物的一部分或全部。这种碟状物可以用作反射器天线。通常，这种碟状物用于空间应用中，其中当平台(例如卫星)正在被发射时，该碟状物需要以紧凑状态存储，但是该碟状物可以稍后被展开到大尺寸，具有例如从2米至50米或以上的直径。

在WO2012/065619中公开了一种这样的可展开结构。这公开了一种由多个小平面形成的多面体桁架，每个小平面都由六杆连杆形成。许多桁架连接在一起，并且膜或网都安装在桁架的表面上以形成执行反射表面的射频(RF)。该系统的缺点是需要同步机构或同步致动系统来展开小平面。这增加了结构的复杂性和重量。

发明内容

从一个方面来看，本发明提供了一种用于可展开结构中的致动支撑构件，其包括多个相互连接的细长支撑构件，该结构可从收起状态展开到展开的扩展状态，在展开的扩展状态下，支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在支撑构件上的连接器，用于当在收起状态和扩展状态之间改变结构时相对于支撑构件纵向移动；

其中，致动支撑构件包括：驱动构件，其安装成相对于致动支撑构件纵向移动；以及机电装置，其布置成相对于致动支撑构件沿一个方向驱动驱动构件；驱动构件通过空转连接而连接到连接器，使得当机电装置使驱动构件沿所述一个方向移动时，驱动构件使连接器沿所述一个方向移动，并且即使机电装置没有使驱动构件移动，连接器也能够沿所述一个方向移动。

本发明提供了一种致动支撑构件，用于将可展开结构从其收起状态致动到其扩展状态。致动支撑构件通常将形成构成可展开结构的多个支撑构件中的一个。致动支撑构件包括驱动构件，该驱动构件通过空转连接而连接到安装在致动支撑构件上的连接器。这意味着尽管当机电装置(例如(驱动)马达)使驱动构件移动时，驱动构件能够使连接器沿一个方向移动(例如，当将可展开结构(从致动支撑构件的第二端)朝向致动支撑构件的第一端从其收起状态致动到其展开状态时，沿着致动支撑构件)，即使当机电装置没有使驱动构件移动时，连接器也能够在该方向(从第二端到第一端)上移动。

因此，如果机电装置发生故障或者移动致动支撑构件的驱动构件(从第二端到第一端，以展开可展开结构)存在另一个问题，则空转连接中的连接器可以从在故障点处的机电装置(例如，驱动马达)分离，随后驱动(例如，致动)构件(驱动结构的展开)例如被可展开结构中的另一个致动支撑构件驱动。因此，即，在驱动构件发生故障并且停止致动连接器之后，失效的致动支撑构件中的空转连接将允许连接器在该支撑构件上移动。例如，当可展开结构包括多个致动支撑构件时，诸如驱动构件之间的大的位移不平衡的其它情况也可能导致驱动构件中的滞后的连接器脱离。因此，即使当驱动构件停止移动(即，机电装置没有使其移动)时，空转连接也能够使可展开结构展开。

在一些实施例中，设置有驱动机构(例如，包括驱动构件和布置成驱动驱动构件的机电装置)的致动支撑构件包括中空部分。在一些实施例中，机电装置包含在致动支撑构件的中空部分内。在一些实施例中，机电装置使在致动支撑构件内纵向延伸的细长驱动轴旋转。在一些实施例中，驱动轴为导螺杆的形式，其接合驱动构件的螺纹部分，使得导螺杆的旋转引起驱动构件的纵向移动。在一些实施例中，驱动构件具有主体部分，该主体部分位于致动支撑构件内。

在一些实施例中，驱动构件和连接器之间的空转连接由驱动构件的一部分抵靠(但是，例如，未固定地连接到)连接器的一部分来提供，使得驱动构件朝向致动支撑构件的第一端(例如，远离致动支撑构件的第二端)的移动沿相同方向推动连接器。然而，如果驱动机构失效，则第一连接器仍然可以朝向致动支撑构件的第一端自由移动，例如，驱动构件和连接器布置成彼此分离。优选地，驱动构件和连接器将(部件)彼此分开。

因此，优选地，当可展开结构从其收起状态展开到其展开状态时，例如当机电装置没有使驱动构件没有沿一个方向移动时，连接器能够沿着驱动构件的行进长度在任何(例如，在每个和各个)点处与驱动构件分离。

在一些实施例中，连接器的至少主体部分安装在致动支撑构件的外侧(并且例如，可与致动支撑构件内的驱动构件的至少一部分分离)。在一些实施例中，致动支撑构件的外表面的至少一部分用作连接器的支承表面。

在连接器的主体安装设置有驱动机构的在致动支撑构件的中空部分的外侧，并且驱动构件的主体位于致动支撑构件的中空部分内的实施例中，需要驱动构件和连接器接合(但是，例如，不固定地连接在一起，例如彼此可分离)。在一些实施例中，设置有驱动机构的致动支撑构件具有纵向延伸狭槽，使得可以在驱动构件和连接器之间建立连接。

在一些实施例中，驱动构件的突出部延伸穿过狭槽以接合第一连接器的一部分。在一些实施例中，存在多个狭槽。在一些实施例中，驱动构件具有多个凸起，例如，每个狭槽一个凸起。在一些实施例中，存在两个径向相对的狭槽，并且在驱动构件上存在两个径向相对的突起。应当理解，可以有一种替代布置，其中连接器具有延伸穿过致动支撑构件中的狭槽的部分，并且该部分被驱动构件的在致动支撑构件内的一部分接合。

在一些实施例中，设置有驱动机构的致动支撑构件呈管的形式，所述纵向槽或每个纵向槽设置在其中。在其他实施例中，致动支撑构件由例如彼此平行布置的多个细长构件制成。在一些实施例中，第一多个细长构件限定致动支撑构件的第一侧，并且第二多个细长构件限定致动支撑构件的第二侧，第一侧和第二侧横向移位，使得具有在致动支撑构件的两侧之间限定径向相对的狭槽。

本发明还扩展到一种可展开的结构，该结构包括多个相互连接的细长支撑构件，该结构可从收起状态展开到展开的扩展状态，在展开的扩展状态下，支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在支撑构件上的连接器，用于当在收起状态和扩展状态之间改变结构时相对于支撑构件纵向移动；

其中至少一个支撑构件包括根据本发明任一方面的致动支撑构件，以将可展开结构从其收起状态展开到其展开状态。

优选地，可展开结构包括根据本发明任何方面的多个致动支撑构件，例如，使得如果其中致动支撑构件中的一个发生故障，其他致动支撑构件中一个(或多个)仍然能够操作以展开可展开结构(空转运动连接操作使得可展开结构仍能够被展开)。因此优选地，如果驱动构件中的一个保持静止(例如，当多个致动支撑构件中的一个发生故障时)，至少一个其他致动支撑构件能够操作以由于在(失效的致动支撑构件的)连接器和固定驱动构件两者之间的空转连接而展开可展开结构。因此，优选地，即使(失效的致动支撑构件的)机电装置没有使(失效的致动支撑构件的)固定驱动构件移动，至少一个其他致动支撑构件也布置成沿所述一个方向致动(故障致动支撑构件的与固定驱动构件相关联的)连接器。

在支撑构件以环形连接在一起的情况下，在一些实施例中，每个支撑构件不必包括致动支撑构件(即，设置有驱动机构)，由于连接器在没有设置驱动机构的支撑构件上的移动被实现为将支撑构件以所描述的方式连接在一起，使得驱动力由另一个支撑构件(即，致动支撑构件的另一个支撑构件)的驱动机构提供。每个支撑构件可以设置有驱动机构(即，每个支撑构件包括致动支撑构件)，但是减少驱动机构的数量将减小设备的质量。

使用多个驱动机构意味着如果一个驱动机构发生故障，则仍然可以展开该结构。如果一个驱动机构失效，则可移动支撑构件与该支撑构件的驱动构件之间的空转连接意味着连接器仍然可以自由移动，从而可以展开该结构。

支撑构件连接在一起的环可以是任何合适的和期望的闭链。例如，环可以形成任何合适的和所需的形状，例如，圆形、椭圆形、圆形小面(circular-faceted)或椭圆形小面(例如，多边形)。

本发明还扩展到如上所述的可展开结构，结合柔性元件，当该结构展开时，柔性元件横跨该结构延伸。这种柔性元件可以是网、膜和/或电缆网络结构的形式。柔性元件可以横跨该结构伸展。结构和柔性元件的结合可以提供适合用作反射器或天线的可展开结构，或者适合用作反射器的一部分或天线的一部分的可展开结构。

本发明还扩展到如上所述的可展开结构，结合多个相似的结构(例如，子结构)，以便提供适合用作反射器或天线的可展开结构，或适用于用作反射器的一部分或天线的一部分的可展开结构。每个子结构都可以设置有柔性元件，当展开该结构时，该柔性元件横跨子结构伸展。这种柔性元件可以是网或膜的形式。或者，可以提供单个柔性元件，其在展开时横跨整个结构伸展。

从另一方面来看，本发明提供一种用于可展开结构中的致动支撑构件，其包括多个相互连接的细长支撑构件，该结构可从收起状态展开到展开的扩展状态，在展开的扩展状态下，支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在支撑构件上的连接器，用于当在收起状态和扩展状态之间改变结构时相对于支撑构件纵向移动；

其中，致动支撑构件包括中空部分，并且当结构在收起状态和扩展状态之间变化时，所述连接器安装在致动支撑构件的外部，以相对于致动支撑构件纵向移动；

致动支撑构件设有两个纵向延伸的狭槽，这些狭槽在致动支撑构件的内部与致动支撑构件的外部之间提供连通；

机电装置安装在致动支撑构件的内部，并且连接成转动驱动轴，该驱动轴在致动支撑构件的内部纵向延伸；

驱动轴连接到设置在致动支撑构件内部的驱动构件，使得驱动轴的旋转引起驱动构件在致动支撑构件内的纵向移动；

连接部分延伸穿过狭槽以在驱动构件和连接器之间提供空转连接，使得驱动构件在一个方向上相对于致动支撑构件的运动沿所述一个方向推动连接器，并且即使驱动构件保持静止，也可以实现连接器沿所述一个方向的运动。

应当理解，本发明的这个方面可以(并且优选地)包括本文概述的一个或多个(或全部)任选和优选的特征。

在一些实施例中，连接部分是驱动构件的部分，其穿过狭槽并且与连接器接合。

致动支撑构件可以与如前所述的结构中的其他支撑构件结合。在一些实施例中，至少一个其他致动支撑构件结合在该结构中。因此，如果机电装置(例如，马达)发生故障或者移动致动支撑构件中的一个的驱动构件存在另一个问题，则该致动支撑构件或每个其他致动支撑构件可继续引起结构的展开。失效致动支撑构件中的空转连接将允许连接器在该支撑构件上移动。

除了设置有致动机构的支撑构件之外，其他支撑构件可以是中空的，以减小支撑构件的质量。用于构造可展开结构的材料可以是坚固且轻的。例如，所用材料可包括碳纤维增强塑料和/或轻金属合金。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图更详细地描述本发明的一些实施例，其中：

图1以图解形式示出了包括由多个子结构模块形成的装备的结构；

图2示出了连接在一起的根据本发明的结构的三个支撑构件的组件；

图3是图2中A-A线上的横截面视图；

图4是图2的组件的顶视图；

图5是图3中标记为B的部分的放大视图；

图6是图3中标记为C的部分的放大视图；

图7是图3中标记为D的部分的放大视图；

图8是支撑构件底部的放大图；

图9是对应于图8的视图，其中轴环被移除以露出驱动构件的一部分；

图10是对应于图9的视图，其中支撑构件的主体被移除；

图11是贯穿安装在支撑构件上的轴环的横截面视图；

图12是包含驱动构件的支撑构件的替代形式的图解视图；以及

图13是图12的组件的侧视图。

具体实施方式

图1示出了多个子结构模块12，它们连接在锥体形的环24中。共同的支撑构件在相邻模块之间共享。

图2、图3和图4更详细地示出了结构的支撑构件如何连接在一起以及如何提供驱动机构以展开该结构。

第一细长支撑构件27设置有外部安装的套环28，套环28可滑动地安装在支撑构件上。在第一支撑构件27的一侧是第二细长支撑构件29，在该第二细长支撑构件29上设置有外部安装的套环30，套环30可滑动地安装在支撑构件上。在第一支撑构件27的另一侧是第三细长支撑构件31，在该第三细长支撑构件31上设置有外部安装的套环32，套环32可滑动地安装在支撑构件上。第一支撑构件27设置有如下所述的驱动机构，以沿着支撑构件推动套环28，以便从图2所示的状态展开该装置。第二和第三支撑构件是被动的并且没有设置驱动机制。由于提供了连杆，当套环28移动时，套环30和32移动。

套环28可枢转地连接到剪刀机构的第一元件的第一支腿33，并且剪刀机构的第一元件的第二支腿34可枢转地连接到第二支撑构件29的上端。剪刀机构的第一元件的第一和第二支腿33、34相对于彼此成角度并且具有相等的长度。以类似的方式，套环30枢转地连接到剪刀机构的第二元件的第一支腿35，并且剪刀机构的第二元件的第二支腿36枢转地连接到第一支撑构件27的上端。剪刀机构的第二元件的第一和第二支腿35、36相对于彼此所成的角度与第一元件的两个支腿相对于彼此所成的角度相同。支腿35和36彼此具有相等的长度以及与剪刀机构的第一元件的支腿33和34具有相等的长度。

套环28也可枢转地连接到第二剪刀机构的第一元件的第一支腿37，并且第二剪刀机构的第一元件的第二支腿38可枢转地连接到第三支撑构件31的上端。第二剪刀机构的第一元件的第一和第二支腿37、38相对于彼此成角度并且具有相等的长度。以类似的方式，套环32枢转地连接到第二剪刀机构的第二元件的第一支腿39，并且第二剪刀机构的第二元件的第二支腿40枢转地连接到第一支撑构件27的上端。第二剪刀机构的第二元件的第一和第二支腿39、40相对于彼此成角度与第一元件的支腿成相同的角度。支腿39和40具有彼此相等的长度以及与剪刀机构的第一元件的支腿37和38相等的长度。

第一和第二支撑构件27、29也通过枢转地连接到第一支撑构件27的底部的第一连杆构件41和枢转地连接到第二支撑构件29的底部的第二连杆构件42连接，这两个连杆构件41、42在43处可枢转地连接。第一和第三支撑构件27、31也通过枢转地连接到第一支撑构件27的底部的第三连杆构件44和枢转地连接到第三支撑构件31的底部的第四连杆构件45连接，两个连杆构件44、45在46处可枢转地连接。

如图3所示，第一支撑构件27是中空的。在第一支撑构件内部的上端是电马达47(图6中所示)，其用于使螺纹导螺杆48旋转。导螺杆48穿过支撑构件内的支撑轴承49。导螺杆与支撑构件内的驱动构件50的螺纹部分螺纹接合，该螺纹部分与套环28接合。当导螺杆48通过马达47旋转时，驱动构件50在支撑构件内向上移动并且用它推动套环28。

该布置在图5中更详细地示出。驱动构件50具有中心主体部分51，该中心主体部分51具有接收驱动轴48的螺纹孔。驱动构件在径向相对的侧面上具有与套环28的下面接合的侧向凸耳52。支撑构件27的下端设置有基部53，基部53具有中心孔54，用作导螺杆48的端部的轴承。

图6更详细地示出了马达47，并且图7更详细地示出了轴承49。图8是支撑构件27的下端的放大视图。如从图9和图10中可以更清楚地看出，驱动构件的主体51具有延伸穿过支撑构件27中的径向相对的纵向延伸的狭槽55的部分65。部分65终止于横向指向的凸耳52中。

如图11所示，支撑构件27包括：第一组构件，其呈中空管56和57的形式，位于杆58的任一侧；第二组构件，其呈中空管59和60的形式，位于杆61的任一侧。这些构件提供了套环28可以在其上运行的表面。两组构件横向移位，使得它们之间存在提供狭槽55的间隙。

图12和图13以图解形式示出了用于代替支撑构件27的替代支撑构件62，其形式为例如碳纤维的中空管。它具有一对径向相对的纵向狭槽63。在管内是一个驱动机构，它包括一个带有两个凸起64的驱动构件，凸起64延伸通过狭槽63以接合如前所述的套环28。

在为各种部件提供枢轴连接的情况下，这些可以使用低摩擦衬套。

Claims (16)

1.一种用于可展开结构中的致动支撑构件，其包括多个相互连接的细长支撑构件，所述结构能够从收起状态展开到展开的扩展状态，在所述展开的扩展状态下，所述支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在所述支撑构件上的连接器，用于当在所述收起状态和所述扩展状态之间改变所述结构时相对于所述支撑构件纵向移动；

其中所述致动支撑构件包括：驱动构件，其安装成相对于所述致动支撑构件纵向移动；以及机电装置，其布置成相对于所述致动支撑构件沿一个方向驱动所述驱动构件；所述驱动构件通过空转连接而连接到所述连接器，使得当所述机电装置使所述驱动构件在所述一个方向上移动时，所述驱动构件使所述连接器沿所述一个方向移动，并且所述驱动构件和所述连接器被布置成彼此分离，从而即使所述机电装置未使所述驱动构件移动，所述连接器也能够沿所述一个方向移动，

其中所述驱动构件和所述连接器之间的空转连接由所述驱动构件的抵靠所述连接器的一部分的部分提供。

2.根据权利要求1所述的致动支撑构件，其中，当所述可展开结构从其收起状态展开到其展开状态时，所述连接器能够在沿着所述驱动构件的行进长度上的任何点处与所述驱动构件分离。

3.根据权利要求1或2所述的致动支撑构件，其中，每当所述机电装置未使所述驱动构件在所述一个方向上移动时，所述连接器能够与所述驱动构件分离。

4.根据权利要求1或2所述的致动支撑构件，其中所述致动支撑构件包括中空部分，并且所述驱动构件和/或所述机电装置的至少一部分包含在所述致动支撑构件的所述中空部分内。

5.根据权利要求4所述的致动支撑构件，其中，所述机电装置布置成使在所述致动支撑构件内纵向延伸的细长驱动轴旋转。

6.根据权利要求5所述的致动支撑构件，其中，所述机电装置至少部分地容纳在所述致动支撑构件的所述中空部分内。

7.根据权利要求5或6所述的致动支撑构件，其中，所述驱动轴为导螺杆的形式，所述导螺杆接合所述驱动构件的螺纹部分，使得所述导螺杆的旋转引起所述驱动构件纵向移动。

8.根据权利要求1所述的致动支撑构件，其中所述空转连接被布置为使得，如果所述驱动机构失效，则所述驱动构件和所述连接器布置成彼此分离，并且所述连接器朝向所述致动支撑构件的一端移动。

9.根据权利要求1或2所述的致动支撑构件，其中，所述连接器呈安装在所述致动支撑构件的外侧上的套环的形式。

10.根据权利要求9所述的致动支撑构件，其中，所述致动支撑构件具有纵向延伸槽，从而能够在所述驱动构件和所述套环之间建立连接。

11.根据权利要求10所述的致动支撑构件，其中，所述驱动构件的突出部延伸穿过所述槽并且抵靠所述套环的一部分。

12.根据权利要求11所述的致动支撑构件，其中，存在两个径向相对的槽，并且所述驱动构件具有两个突出部，每个槽由一个突出部延伸穿过。

13.一种用于可展开结构中的致动支撑构件，其包括多个相互连接的细长支撑构件，所述结构能够从收起状态展开到展开的扩展状态，在所述展开的扩展状态下，所述支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在所述支撑构件上的连接器，用于当在所述收起状态和所述扩展状态之间改变所述结构时相对于所述支撑构件纵向移动；

其中，所述致动支撑构件包括中空部分，呈套环形式的连接器安装在所述致动支撑构件的外部，用于当在所述收起状态和所述扩展状态之间改变所述结构时相对于所述致动支撑构件纵向移动；

所述致动支撑构件设有两个纵向延伸的槽，所述槽提供所述致动支撑构件的内部与所述致动支撑构件的外部之间的连通；

机电装置安装在所述致动支撑构件的内部，并且连接成转动驱动轴，所述驱动轴在所述致动支撑构件的内部纵向延伸；

所述驱动轴连接到设置在所述致动支撑构件内部的驱动构件，使得所述驱动轴的旋转引起所述驱动构件在所述致动支撑构件内纵向移动；

并且连接部分延伸通过所述槽以在所述驱动构件和所述套环之间提供空转连接，使得所述驱动构件相对于所述致动支撑构件在一个方向上的运动沿所述一个方向推动套环，并且所述驱动构件和所述套环被布置成彼此分离，从而即使所述驱动构件保持静止时，也能够实现所述套环沿所述一个方向的运动，

其中所述驱动构件和所述套环之间的空转连接由所述驱动构件的抵靠所述套环的一部分的部分提供。

14.一种可展开结构，其包括多个相互连接的细长支撑构件，所述结构可从收起状态展开到展开的扩展状态，在所述展开的扩展状态下，所述支撑构件布置成环状；每个支撑构件都设置有安装在所述支撑构件上的连接器，用于当在所述收起状态和所述扩展状态之间改变结构时相对于所述支撑构件纵向移动；

其中至少一个所述支撑构件包括如前述任一权利要求所述的致动支撑构件，其中所述致动支撑构件布置成将所述可展开结构从其收起状态展开到其扩展状态。

15.根据权利要求14所述的可展开结构，其中所述可展开结构包括多个致动支撑构件，其中多个致动支撑构件布置成使得如果所述驱动构件中的一个保持静止，则由于所述驱动构件中的保持静止的一个和所述连接器之间的空转连接，其他致动支撑构件中的至少一个能够操作以展开所述可展开结构。

16.根据权利要求15所述的可展开结构，其中，即使所述机电装置没有使所述驱动构件中的保持静止的一个移动，所述其他致动支撑构件中的至少一个也被布置成在所述一个方向上致动与所述驱动构件中的保持静止的一个相关联的连接器。

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