CN112211897A - 一种管状结构的无缝折展机构铰链 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管状结构的无缝折展机构铰链，包括固定臂、传动轴、啮合块、锥齿轮、细长丝杠、滑块、转动臂、轴承、预紧弹簧、传动臂、作动杆、滑轨和导向滑环，固定臂与传动臂紧邻内嵌于一管状结构前端内侧，转动臂内嵌于另一管状结构后端内侧，且转动臂与传动臂通过转轴相连；细长丝杠与传动轴分别位于传动臂与固定臂的内腔中；细长丝杠两端和传动轴的一端各通过与轴承固定相连并置于内腔中心，可传递动能，将转动运动转化为直线运动。本发明采用了棘轮机构和齿轮机构双驱动模式，提高了机构铰链伸展的可靠性，在电机驱动下可自动伸展，形成超长且稳定展开结构。

Description

一种管状结构的无缝折展机构铰链
技术领域
本发明涉及一种管状结构的无缝折展机构铰链，应用于管状类可展开机构对接中，属于机构技术领域。
背景技术
管状结构的无缝折展机构铰链是管状类可展开机构重要的组成部分，直接影响到可展开机构的展开。管状结构的无缝折展机构铰链其作用是在驱动作用下使管状结构实现无缝对接，可同时完成多段管状结构的伸展，适用于鞭状天线、折叠丝杠、空间伸展臂等管状类机构中。但现有折展机构铰链无法实现无缝对接。
发明内容
本发明的技术解决问题：本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种管状结构的无缝折展机构铰链，使多段管状可展开机构伸展，形成超长展开结构。
本发明的技术解决方案：
一种管状结构的无缝折展机构铰链，包括固定臂、传动轴、啮合块、锥齿轮、细长丝杠、滑块、转动臂、轴承、预紧弹簧、传动臂、作动杆、滑轨和导向滑环，
固定臂与传动臂紧邻内嵌于一管状结构前端内侧，转动臂内嵌于另一管状结构后端内侧，且转动臂与传动臂通过转轴相连；
细长丝杠与传动轴分别位于传动臂与固定臂的内腔中；
细长丝杠两端和传动轴的一端各通过与轴承固定相连并置于内腔中心，可传递动能，将转动运动转化为直线运动；
固定臂内腔包括齿轮机构及棘轮机构，棘轮机构只能朝一个方向转动，由两啮合块组成；齿轮机构由两锥齿轮组成，齿轮机构及棘轮机构组成双驱动模式，提高铰链的可靠性；
传动轴上带有预紧弹簧，使棘轮机构保持预紧作用；滑块与导向滑环固定，在细长丝杠转动时，滑块与导向滑环可沿着细长丝杠轴向移动，且传动臂内腔装有滑轨，滑块在沿着细长丝杠轴向移动的同时也沿着滑轨移动，增加运动精确度；
滑块与作动杆相连接，与转动臂形成曲柄滑块机构，实现相邻管状结构对接。
进一步的，无缝折展机构铰链内嵌于管状结构的对接口处，使相邻两段管状结构可相对运动。
进一步的，管状结构对接接口采用相同的楔形切口，切口角度范围为30°～60°。
进一步的，细长丝杠与滑块及滑轨配合，保持运动传递，细长丝杠在无运动输出时，与滑块保持锁定。
进一步的，与细长丝杠相连的啮合块在传动轴转动作用下只可朝着一个方向转动，使细长丝杠工作，管状结构开始伸展；若传动轴朝相反的方向转动时，细长丝杠不工作，管状结构依然保持原状态。
进一步的，啮合块组成的棘轮机构与锥齿轮组成的齿轮机构组成双驱动模式，可驱动齿轮机构展开。
进一步的，当管状结构伸展完全后需要折叠时，在双驱动模式下，可驱动齿轮机构使细长丝杠反转，相邻管状结构分离，便于重复收展。
进一步的，管状结构包括管状类鞭状天线、折叠丝杠、空间伸展臂。
进一步的，在轨正常展开时，通过棘轮机构驱动。
进一步的，在轨展开发生异常或地面折叠试验时，通过齿轮机构驱动。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明可以顺利实现管状类可展开机构的无缝对接，适用于鞭状天线、折叠丝杠、空间伸展臂等管状类可展开机构，具有适用性强，结构形式简单，运动精度高，重量轻、可靠性高等特点；
(2)本发明采用了棘轮机构和齿轮机构双驱动模式，提高了机构铰链伸展的可靠性，在电机驱动下可自动伸展，形成超长且稳定展开结构；
(3)本发明当管状类可展开机构对接完成后需折叠时，驱动齿轮机构使细长丝杠反转，管状类可展开机构可重复收展，避免了机构铰链冗余设计，提高了铰链的重复使用效率；
(4)本发明滑块在沿着细长丝杠轴向移动的同时也沿着滑轨移动，提高了运动精确度，且管状结构楔形切口运动无干涉且互补性高，易实现管状类可展开机构的无缝对接。
附图说明
图1为本发明无缝折展机构铰链主剖视图；
图2为本发明无缝折展机构铰链俯剖视图；
图3为本发明无缝折展机构铰链与管状结构布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明管状结构的无缝折展机构铰链的载体为管状类可展开机构，如鞭状天线、折叠丝杠、空间伸展臂等管状类机构。
如图1-图3所示，管状结构的无缝折展机构铰链包括固定臂1、传动轴2、啮合块3、锥齿轮4、细长丝杠5、滑块6、转动臂7、轴承9、预紧弹簧10、传动臂11、作动杆12、滑轨13、导向滑环14；管状结构体积较大，采用轻质材料且刚度好，固定臂1与传动臂11紧邻内嵌于一管状结构前端内侧固定，转动臂7内嵌于另一管状结构后端内侧固定，且转动臂7与传动臂11通过转轴相连；
细长丝杠5与传动轴2分别位于传动臂11与固定臂1的内腔中；细长丝杠5两端和传动轴2的一端各通过与轴承9固定相连置于内腔中心，可传递动能，将转动运动转化为直线运动；固定臂1内腔包括齿轮机构及棘轮机构，棘轮机构只能朝一个方向转动，由两啮合块3组成，齿轮机构由两锥齿轮4组成，齿轮机构及棘轮机构可组成双驱动模式，提高铰链的可靠性；传动轴2上带有预紧弹簧10，使棘轮机构保持预紧作用，不宜松脱；
滑块6与导向滑环14固定，在细长丝杠5转动时，滑块6与导向滑环14可沿着细长丝杠5轴向移动，且传动臂11内腔装有导轨，滑块6在沿着细长丝杠5轴向移动的同时也沿着滑轨13移动，增加运动精确度；滑块6与作动杆12相连接，与转动臂7形成曲柄滑块机构，实现相邻管状结构精确无缝对接。
作为本发明的优选实施方式，管状结构的无缝折展机构铰链内嵌于管状结构的对接处，使相邻两段管状结构具有相对运动，铰链与管状结构布局如图2所示。管状结构对接接口采用相同的楔形切口，切口角度范围为30～60度。当管状类可展开机构对接时，楔形切口运动无干涉且互补性高，实现多段管状结构的无缝配合。为适应管状结构内侧空间，且提高管状类可展开机构对接后的刚度，将无缝折展机构铰链由各部件组成的装配形式设计为管状结构。
作为本发明的优选实施方式，细长丝杠5与滑块6及滑轨13实现精确配合，保持运动传递的精确度，且细长丝杠5在无运动输出时，与滑块保持锁定。传动轴2上带有预紧弹簧10，使与细长丝杠5一端相连接的棘轮机构保持预紧作用，不宜松脱。
作为本发明的优选实施方式，与细长丝杠5相连的啮合块3在传动轴转动作用下只可朝着一个方向转动，使细长丝杠5工作，管状类可展开机构开始伸展；若传动轴2朝相反的方向转动时，细长丝杠5不工作，管状类可展开机构依然保持原状态。
作为本发明的优选实施方式，啮合块3组成的棘轮机构与锥齿轮4组成的齿轮机构组成双驱动模式，可驱动齿轮机构使机构展开，提高管状类可展开机构对接的可操作性及应用性。当管状类可展开机构伸展完全后需要折叠时，可驱动齿轮机构使细长丝杠5反转，相邻管状结构分离，便于重复收展。
作为本发明的优选实施方式，在轨正常展开时，通过棘轮机构驱动。在轨展开发生异常或地面折叠试验时，通过齿轮机构驱动。
本发明采用了棘轮机构和齿轮机构双驱动模式，提高了机构铰链伸展的可靠性，在电机驱动下可自动伸展，形成超长且稳定展开结构；
本发明当管状类可展开机构对接完成后需折叠时，驱动齿轮机构使细长丝杠反转，管状类可展开机构可重复收展，避免了机构铰链冗余设计，提高了铰链的重复使用效率。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于，包括固定臂(1)、传动轴(2)、啮合块(3)、锥齿轮(4)、细长丝杠(5)、滑块(6)、转动臂(7)、轴承(9)、预紧弹簧(10)、传动臂(11)、作动杆(12)、滑轨(13)和导向滑环(14)，
固定臂(1)与传动臂(11)紧邻内嵌于一管状结构前端内侧，转动臂(7)内嵌于另一管状结构后端内侧，且转动臂(7)与传动臂(11)通过转轴相连；
细长丝杠(5)与传动轴(2)分别位于传动臂(11)与固定臂(1)的内腔中；
细长丝杠(5)两端和传动轴(2)的一端各通过与轴承(9)固定相连并置于内腔中心，可传递动能，将转动运动转化为直线运动；
固定臂(1)内腔包括齿轮机构及棘轮机构，棘轮机构只能朝一个方向转动，由两啮合块(3)组成；齿轮机构由两锥齿轮(4)组成，齿轮机构及棘轮机构组成双驱动模式，提高铰链的可靠性；
传动轴(2)上带有预紧弹簧(10)，使棘轮机构保持预紧作用；滑块(6)与导向滑环(14)固定，在细长丝杠(5)转动时，滑块(6)与导向滑环(14)可沿着细长丝杠(5)轴向移动，且传动臂(11)内腔装有滑轨(13)，滑块(6)在沿着细长丝杠(5)轴向移动的同时也沿着滑轨(13)移动，增加运动精确度；
滑块(6)与作动杆(12)相连接，与转动臂(7)形成曲柄滑块机构，实现相邻管状结构对接。
2.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：无缝折展机构铰链内嵌于管状结构的对接口处，使相邻两段管状结构可相对运动。
3.根据权利要求2所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：管状结构对接接口采用相同的楔形切口，切口角度范围为30°～60°。
4.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：细长丝杠(5)与滑块(6)及滑轨(13)配合，保持运动传递，细长丝杠(5)在无运动输出时，与滑块(6)保持锁定。
5.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：与细长丝杠(5)相连的啮合块(3)在传动轴(2)转动作用下只可朝着一个方向转动，使细长丝杠(5)工作，管状结构开始伸展；若传动轴(2)朝相反的方向转动时，细长丝杠(5)不工作，管状结构依然保持原状态。
6.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：啮合块(3)组成的棘轮机构与锥齿轮(4)组成的齿轮机构组成双驱动模式，可驱动齿轮机构展开。
7.根据权利要求6所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：当管状结构伸展完全后需要折叠时，在双驱动模式下，可驱动齿轮机构使细长丝杠(5)反转，相邻管状结构分离，便于重复收展。
8.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：管状结构包括管状类鞭状天线、折叠丝杠、空间伸展臂。
9.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：在轨正常展开时，通过棘轮机构驱动。
10.根据权利要求1所述的一种管状结构的无缝折展机构铰链，其特征在于：在轨展开发生异常或地面折叠试验时，通过齿轮机构驱动。
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