CN112722327A - 一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构 - Google Patents

一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，属于结构与机构领域，主要包括：锁定销钉，锁定弹簧，销钉帽，缓冲片簧，恒力矩涡卷弹簧，上轴，侧盘，驱动轮，法兰盘，支架，下轴；本发明中的恒力矩涡卷弹簧展开机构结构简单、体积小展开过程平稳，利用缓冲组件使机构具有末端冲击最小的特点，提高了结构的稳定性和可靠度，可应用于空间和地面。

Description

一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构
技术领域
本发明属于空间飞行器技术领域，具体涉及一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构。
背景技术
随着空间飞行器技术的迅速发展，其构造日期复杂，功能不断增加，需要采取各种机构来完成多种任务，机构已成为现代空间飞行器必不可少的重要组成部分，与此同时，由于目前运载设备的搭载空间有限，所以要求机构体积小，重量轻，展开稳定，末端冲击小，可靠性高。其发展可以拓宽空间飞行器构型设计，实现复杂、高精度的运动功能，有着广阔的应用前景。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，能够实现微重力环境下以涡卷弹簧为动力源的无源展开。
实现本发明的技术方案如下：
一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，包括锁定销钉、锁定弹簧、销钉帽、缓冲片簧、恒力矩涡卷弹簧、上轴、侧盘、驱动轮、法兰盘、支架和下轴；
所述支架通过底部螺钉孔固定安装在主体结构上，其形状如π形，中间部位掏空；在其相应的位置处有上轴、下轴对应的通孔，在其左右两侧有锁定销钉展开过程中滑动的滑道，滑道左右两侧各2条，且为斜坡滑道，滑道度数为5°；在滑道末端有与锁定销钉对应的锥形定位孔，角度为10°；在支架左右两侧同时具有凸出的凸台结构，其大小及安装位置与缓冲弹簧对应；
所述锁定销钉为前端圆锥形结构，角度为10°，与支架的锥形定位孔配合；顶部为球状结构，中间两侧凸出耳片，耳片宽度小于销钉帽两侧开槽，且能在开槽内自由滑动；尾部有与锁定弹簧配合的圆柱端；
所述销钉帽为空心圆柱体机构，中心孔大于锁定销钉，两侧开槽宽度大于锁定销钉耳片宽度，保证锁定销钉可在销钉帽内上下滑动；
缓冲片簧，其状如“C”形；底部为平面，通过圆弧过渡，上端上翘；安装在支架时，翘起部位高于支架两侧的锥形定位孔；
所述涡卷弹簧为刚性较好的薄片状钢带，一端留有与所述驱动轮对应的安装接口，一端为自由状态；
所述上轴为两段台阶轴，一侧有耳片结构；
所属侧盘两件，位于所述支架左右两侧，为四分之一圆柱体，上开有与所述支架对应的上轴安装孔及锁定销钉滑道对应的安装孔；在顶部留有与所述法兰盘对应的安装接口；
所述驱动轮为四分之一圆柱体，中间开孔，孔直径与上轴直径一致，并在驱动轮两平面处开有螺钉孔，在上轴与驱动轮对应位置处有顶尖孔；
所述法兰盘至于对称安装的侧盘两侧的台阶内，通过螺钉连接；
所述锁定杆置于机架两侧的台阶孔内且穿过压缩弹簧；
所述下轴为两段台阶轴，一侧有耳片结构。
进一步地，所述缓冲片簧开口朝向所述支架两侧留有的凸台结构，通过预留的接口使用螺钉连接，左右两侧安装方式一致。
所述上轴一端依次穿过关侧盘、支架右侧孔、驱动轮、侧盘，通过螺钉与侧盘连接。另一端通过螺钉与另一侧的侧盘连接在一起；
所述下轴一端轴穿过预留在支架上的孔，通过螺钉与支架连接；
所述涡卷弹簧通过预留的安装接口，通过螺钉与所述驱动轮连接，自由端反向缠绕在所述下轴上，此时涡卷弹簧处于蓄能状态。
进一步地，所述销钉弹簧至于销钉帽空腔内，锁定销钉后部圆柱段与销钉弹簧配合，将销钉帽通过螺钉连接在侧盘上，安装时通过锁定销钉将销钉弹簧压缩至销钉帽空腔内，此时锁定销钉顶部的球装结构位于支架坡形滑道的最底端。所述锁定销钉、销钉弹簧及销钉帽的安装方式一直，在左右两侧的侧盘上各布两组。
所述法兰盘通过预留接口，使用螺钉将与左右两侧侧盘连接，保证侧盘的稳定性的同时，作为被展开锁定机构与被展机构的接口。
进一步地，所述两侧锁定销钉分别顶住所述支架滑道,在所述涡卷弹簧带动所述侧盘绕所述上轴运动，所述侧盘带动所述销钉帽、销钉弹簧及锁定销钉在所述支架的坡形滑道绕上轴转动，转动展开过程中锁定销钉做爬坡运动，在爬坡过程中销钉弹簧在销钉帽空腔内压缩，弹簧力增大，使得锁定销钉球头部位与支架滑道摩擦力增大，减小到位锁定后的冲击。当4个锁定销钉到达与支架对应的锥形定位孔时，在销钉弹簧的作用力推动下，将锁定销钉推入对应的锥形定位孔内，此时机构锁定。
进一步地，缓冲片簧通过螺钉安装在支架左右两侧，在左右两侧盘绕上轴做展开运动时在锁定销钉即将进入对应的锥形定位孔前，翘起的两侧缓冲弹簧与两侧侧盘接触，缓冲弹簧吸能，减缓展开速度。
有益效果：
本发明中的恒力矩涡卷弹簧展开机构结构简单、体积小展开过程平稳，利用缓冲组件使机构具有末端冲击最小的特点，提高了结构的稳定性和可靠度，可应用于空间和地面。
附图说明
图1为本发明中涡卷弹簧展开锁定机构轴测图；
图2为锁定销钉结构示意图；
图3为锁定弹簧结构示意图；
图4为销钉帽结构示意图；
图5为缓冲片簧结构示意图；
图6为恒力矩涡卷弹簧结构示意图；
图7为图6所示恒力矩涡卷弹簧的左视图；
图8为上轴的结构示意图；
图9为侧盘的结构示意图；
图10为驱动轮的结构示意图；
图11为法兰盘的结构示意图；
图12为图11法兰盘的俯视图；
图13为支架轴测图；
图14为支架的结构示意图；
图15为图14所示支架的左视图；
图16为图13所示支架滑道剖视图；
图17为下轴结构示意图；
图18为恒力矩涡卷弹簧安装示意图；
图19为锁定销钉、销钉弹簧、销钉帽初始安装状态；
图20为锁定销钉、销钉弹簧、销钉帽锁定状态。
其中，1-锁定销钉，2-锁定弹簧，3-销钉帽，4-缓冲片簧，5-恒力矩涡卷弹簧，6-上轴，7-侧盘，8-驱动轮，9-法兰盘，10-支架，11-下轴，12-机架，13-锁定杆，14-压缩弹簧。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1-图20所示，本发明提供了一种涡卷弹簧展开锁定结构，所述展开机构包含以下部件：锁定销钉1，锁定弹簧2，销钉帽3，缓冲片簧4，恒力矩涡卷弹簧5，上轴6，侧盘7，驱动轮8，法兰盘9，支架10，下轴11；
所述支架10通过底部螺钉孔固定安装在主体结构上，其形状如π形，中间部位掏空。在其相应的位置处有上轴6、下轴11对应的通孔，在其左右两侧有锁定销钉1展开过程中滑动的滑道，滑道左右两侧各2条，且为斜坡滑道，滑道度数为5°。在滑道末端有与锁定销钉1对应的锥形定位孔，角度为10°。在支架10左右两侧同时具有凸出的凸台结构，其大小及安装位置与缓冲弹簧4对应。
所述锁定销钉1为前端圆锥形结构，角度为10°与支架10的锥形定位孔配合。顶部为球状结构，中间两侧凸出耳片，耳片宽度小于销钉帽3两侧开槽，且能在开槽内自由滑动。尾部有与锁定弹簧2配合的圆柱端。
所述销钉帽3为空心圆柱体机构，中心孔大于锁定销钉1，两侧开槽宽度大于锁定销钉1耳片宽度，保证锁定销钉1可在销钉帽3内上下滑动。
缓冲片簧4，其状如“C”形。底部为平面，无弧度。通过圆弧过渡，上端上翘。安装在支架10时，翘起部位高于支架10两侧的锥形定位孔。
所述涡卷弹簧5为刚性较好的薄片状钢带，一端留有与所述驱动轮8对应的安装接口，一端为自由状态。
所述上轴6为两段台阶轴，一侧有耳片结构；
所属侧盘7两件，位于所述支架10左右两侧，为四分之一圆柱体，上开有与所述支架10对应的上轴6安装孔及锁定销钉1滑道对应的安装孔。在顶部留有与所述法兰盘9对应的安装接口。
所述驱动轮8为四分之一圆柱体，中间开孔，孔直径与上轴5直径一致，并在驱动轮8两平面处开有螺钉孔，在上轴5与驱动轮8对应位置处有顶尖孔。
所述法兰盘9至于对称安装的侧盘7两侧的台阶内，通过螺钉连接；
所述锁定杆13置于机架12两侧的台阶孔内且穿过压缩弹簧14；
所述下轴11为两段台阶轴，一侧有耳片结构；
所述缓冲片簧4开口朝向所述支架10两侧留有的凸台结构，通过预留的接口使用螺钉连接，左右两侧安装方式一致。
所述上轴6一端依次穿过关侧盘7、支架10右侧孔、驱动轮8、侧盘7，通过螺钉与侧盘7连接。另一端通过螺钉与另一侧的侧盘7连接在一起；
所述下轴11一端轴穿过预留在支架10上的孔，通过螺钉与支架10连接；
所述涡卷弹簧5通过预留的安装接口，通过螺钉与所述驱动轮8连接，自由端反向缠绕在所述下轴11上，此时涡卷弹簧5处于蓄能状态。
所述法兰盘9通过预留接口，使用螺钉将与左右两侧侧盘7连接，保证侧盘7的稳定性的同时，作为被展开锁定组件的外部接口。
所述销钉弹簧2至于销钉帽3空腔内，锁定销钉1后部圆柱段与销钉弹簧2配合，将销钉帽3通过螺钉连接在侧盘7上，安装时通过锁定销钉1将销钉弹簧2压缩至销钉帽3空腔内，此时锁定销钉1顶部的球装结构位于支架10坡形滑道的最底端。所述锁定销钉1、销钉弹簧2及销钉帽3的安装方式一直，在左右两侧的侧盘7上各布两组。
所述法兰盘9通过预留接口，使用螺钉将与左右两侧侧盘7连接，保证侧盘7的稳定性的同时，作为被展开锁定机构与被展机构的接口。
所述两侧锁定销钉1分别顶住所述支架10滑道,在所述涡卷弹簧5带动所述侧盘7绕所述上轴6运动，所述侧盘7带动所述销钉帽3、销钉弹簧2及锁定销钉1在所述支架10的坡形滑道绕上轴6转动，转动展开过程中锁定销钉1做爬坡运动，在爬坡过程中销钉弹簧2在销钉帽3空腔内压缩，弹簧力增大，使得锁定销钉1球头部位与支架10滑道摩擦力增大，减小到位锁定后的冲击。当4个锁定销钉1到达与支架10对应的锥形定位孔时，在销钉弹簧2的作用力推动下，将锁定销钉1推入对应的锥形定位孔内，此时机构锁定。
缓冲片簧4通过螺钉安装在支架10左右两侧，在左右两侧盘7绕上轴6做展开运动时在锁定销钉1即将进入对应的锥形定位孔前，翘起的两侧缓冲弹簧4与两侧侧盘7接触，缓冲弹簧4吸能，减缓展开速度。
本发明的工作原理是：
所述锁定销钉1，锁定弹簧2，销钉帽3，缓冲片簧4，恒力矩涡卷弹簧5，上轴6，侧盘7，驱动轮8，法兰盘9，下轴11通过预留的安装位置按照相应的装配关系安装在支架10；利用恒力矩涡卷弹簧5反向安装蓄能，在释放法兰盘9接口上的约束后，在恒力矩涡卷弹簧5的作用下，完成展开动作。
所述两侧锁定销钉1分别顶住所述支架10滑道,在所述涡卷弹簧5带动所述侧盘7绕所述上轴6运动，所述侧盘7带动所述销钉帽3、销钉弹簧2及锁定销钉1在所述支架10的坡形滑道绕上轴6转动。当4个锁定销钉1到达与支架10对应的锥形定位孔时，在销钉弹簧2的作用力下，将锁定销钉1推入对应的锥形定位孔内，此时机构完成锁定动作。
展开过程中锁定销钉1在所述支架10两侧斜坡处做爬坡运动，在爬坡过程中销钉弹簧2在销钉帽3空腔内压缩，弹簧力增大，使得锁定销钉1球头部位与支架10滑道摩擦力增大，减小到位锁定后的冲击。
在锁定销钉1即将进入对应的锥形定位孔前，翘起的两侧缓冲弹簧4与两侧侧盘7接触，缓冲弹簧4吸能，减慢展开速度，做到展开末端角速度最小，减少机构展开到位后的冲击。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，其特征在于，锁定销钉(1)，锁定弹簧(2)，销钉帽(3)，缓冲片簧(4)，恒力矩涡卷弹簧(5)，上轴(6)，侧盘(7)，驱动轮(8)，法兰盘(9)，支架(10)，下轴(11)；
所述支架(10)通过底部螺钉孔固定安装在主体结构上，其形状如π形，中间部位掏空；在其相应的位置处有上轴(6)、下轴(11)对应的通孔，在其左右两侧有锁定销钉(1)展开过程中滑动的滑道，滑道左右两侧各2条，且为斜坡滑道，滑道度数为5°；在滑道末端有与锁定销钉(1)对应的锥形定位孔，角度为10°；在支架(10)左右两侧同时具有凸出的凸台结构，其大小及安装位置与缓冲弹簧(4)对应；
所述锁定销钉(1)为前端圆锥形结构，角度为10°与支架(10)的锥形定位孔配合；顶部为球状结构，中间两侧凸出耳片，耳片宽度小于销钉帽(3)两侧开槽，且能在开槽内自由滑动；尾部有与锁定弹簧(2)配合的圆柱端；
所述销钉帽(3)为空心圆柱体机构，中心孔大于锁定销钉(1)，两侧开槽宽度大于锁定销钉(1)耳片宽度，保证锁定销钉(1)可在销钉帽(3)内上下滑动；
缓冲片簧(4)，其状如“C”形；底部为平面，无弧度；通过圆弧过渡，上端上翘；安装在支架(10)时，翘起部位高于支架(10)两侧的锥形定位孔；
所述涡卷弹簧(5)为刚性较好的薄片状钢带，一端留有与所述驱动轮(8)对应的安装接口，一端为自由状态；
所述上轴(6)为两段台阶轴，一侧有耳片结构；
所属侧盘(7)两件，位于所述支架(10)左右两侧，为四分之一圆柱体，上开有与所述支架(10)对应的上轴(6)安装孔及锁定销钉(1)滑道对应的安装孔；在顶部留有与所述法兰盘(9)对应的安装接口；
所述驱动轮(8)为四分之一圆柱体，中间开孔，孔直径与上轴(5)直径一致，并在驱动轮(8)两平面处开有螺钉孔，在上轴(5)与驱动轮(8)对应位置处有顶尖孔；
所述法兰盘(9)至于对称安装的侧盘(7)两侧的台阶内，通过螺钉连接；
所述锁定杆(13)置于机架(12)两侧的台阶孔内且穿过压缩弹簧(14)；
所述下轴(11)为两段台阶轴，一侧有耳片结构。
2.如权利要求1所述的一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，其特征在于，所述缓冲片簧(4)开口朝向所述支架(10)两侧留有的凸台结构，通过预留的接口使用螺钉连接，左右两侧安装方式一致；
所述上轴(6)一端依次穿过关侧盘(7)、支架(10)右侧孔、驱动轮(8)、侧盘(7)，通过螺钉与侧盘(7)连接；另一端通过螺钉与另一侧的侧盘(7)连接在一起；
所述下轴(11)一端轴穿过预留在支架(10)上的孔，通过螺钉与支架(10)连接；
所述涡卷弹簧(5)通过预留的安装接口，通过螺钉与所述驱动轮(8)连接，自由端反向缠绕在所述下轴(11)上，此时涡卷弹簧(5)处于蓄能状态。
3.如权利要求1所述的一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，其特征在于，所述销钉弹簧(2)至于销钉帽(3)空腔内，锁定销钉(1)后部圆柱段与销钉弹簧(2)配合，将销钉帽(3)通过螺钉连接在侧盘(7)上，安装时通过锁定销钉(1)将销钉弹簧(2)压缩至销钉帽(3)空腔内，此时锁定销钉(1)顶部的球装结构位于支架(10)坡形滑道的最底端；所述锁定销钉(1)、销钉弹簧(2)及销钉帽(3)的安装方式一直，在左右两侧的侧盘(7)上各布两组；
所述法兰盘(9)通过预留接口，使用螺钉将与左右两侧侧盘(7)连接，保证侧盘(7)的稳定性的同时，作为被展开锁定机构与被展机构的接口。
4.如权利要求1所述的一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，其特征在于，所述两侧锁定销钉(1)分别顶住所述支架(10)滑道,在所述涡卷弹簧(5)带动所述侧盘(7)绕所述上轴(6)运动，所述侧盘(7)带动所述销钉帽(3)、销钉弹簧(2)及锁定销钉(1)在所述支架(10)的坡形滑道绕上轴(6)转动，转动展开过程中锁定销钉(1)做爬坡运动，在爬坡过程中销钉弹簧(2)在销钉帽(3)空腔内压缩，弹簧力增大，使得锁定销钉(1)球头部位与支架(10)滑道摩擦力增大，减小到位锁定后的冲击；当4个锁定销钉(1)到达与支架(10)对应的锥形定位孔时，在销钉弹簧(2)的作用力推动下，将锁定销钉(1)推入对应的锥形定位孔内，此时机构锁定。
5.如权利要求4所述的一种恒力矩涡卷弹簧展开锁定机构，其特征在于，缓冲片簧(4)通过螺钉安装在支架(10)左右两侧，在左右两侧盘(7)绕上轴(6)做展开运动时在锁定销钉(1)即将进入对应的锥形定位孔前，翘起的两侧缓冲弹簧(4)与两侧侧盘(7)接触，缓冲弹簧(4)吸能，减缓展开速度。
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