CN114560077B - 一种连杆驱动机构及其展收舱门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连杆驱动机构及其展收舱门，属于舱门开合机械技术领域，连杆驱动机构包括限位构件、水平连杆和驱动连杆；限位构件包括第一限位杆、第二限位杆；水平连杆一端与第一限位杆铰接，另一端与驱动杆件铰接且铰接处设有限位转块，限位转块转动连接在第二限位杆上且设有能够在其旋转路径上脱离第二限位杆的脱离口，驱动连杆上设有能够推动驱动连杆向下旋转的传力件；展收舱门则包括舱门、与舱门铰接的上述连杆驱动机构和同时与第一限位构件、舱门铰接的从动连杆，舱门的两端与舱体的接触面均为弧形面；连杆驱动机构具有两级转动形态，可使被驱动物呈大角度的转动，可广泛应用于需要两级转动或大角度转动的应用情景中，如舱门的展收。

Description

一种连杆驱动机构及其展收舱门

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别是涉及一种连杆驱动机构及其展收舱门。

背景技术

飞行器在起飞或着降落时，相应的起落架处的舱门会随之开合，以供落架处收起和下放。目前飞行器舱门多采用单自由度转动式铰链展收装置进行展收，舱门整体会呈圆弧形的收放轨迹圆弧形进行翻转，从而打开和闭合。但高速飞行器为了减小气动热对超高音速飞行器的内部造成影响，通常会在外表面设置很厚的防热结构进行阻热，这导致了超高音速飞行器的舱门和舱壁均十分厚重，而厚重的舱门和舱壁之间的转动空隙很小，以致使舱门在旋转时很容易与舱壁发生刮蹭。

为了避免上述问题，市场上逐渐提出了一种新的展收装置，该展收装置可以使舱门先竖直向下运动，等远离舱体后在进行90°或近乎90°的角度的竖向翻转开启舱门，从而避免与舱壁发生刮蹭。如专利号为“201510610601.9”的发明专利提出的“一种舱门铰链装置”，主要由铰链底座和四连杆联动装置组成，铰链底座与舱体焊接，铰链底座上开设有滑槽，四连杆联动装置包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和滑动连杆，第一连杆的一端与舱门内侧铰接，另一端与第二连杆一端铰接，第二连杆的另一端与滑动连杆铰接，滑动连杆的另一端与舱门内侧铰接，滑动连杆滑动连接在滑槽内，第三连杆的一端与第一连杆和第二连杆的连接处铰接，另一端与铰链底座铰接，通过滑动连杆先带动整体展收装置和舱门向下运动，使舱门远离舱体，然后舱门在各连杆带动下呈近乎90度的翻转，实现舱门的开启。又如专利号“201710914981.4”的发明专利所提出的“一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置”，通过一组直齿轮带动凸轮和曲柄连杆机构运动，先使舱门下移，然后再使舱门呈90度的转动，避免展开过程中舱门和周边结构发生干涉。

虽然采用上述展收装置可以解决舱门和舱壁之间的刮蹭的问题，但上述展收装置驱动舱门的方式却存在着诸多隐患：一、舱门的展收角度不足，舱门最大也就只能到90度，有的甚至到不了90度，起落架上升或下降时很容易会与舱门发生碰撞，继而影响起落架的顺利收放，造成安全问题；二、竖向展开后的舱门受风面大，因此舱门很容易受风摆动，不仅会影响高速飞行器起飞和降落时的稳定性，以及干扰到起落架的升降，而且长久的晃动容易导致舱门和展收装置连接处发生断裂，而且高超音速飞行器为了减少波阻，机身通常会设计成扁平化的外形，使得舱体扁平，扁平的舱段空间使得展收机构本身的设计不仅需要满足可以容纳在机身里，还要满足与机身相连处的位置能正常的实现收放功能，而目前市场上的展收装置均难以满足这一点，因此并不适用于超高音速飞行器。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种连杆驱动机构及其展收舱门，本连杆驱动机构可实现两级转动，使被驱动物具有大角度的转动，可广泛应用在需要两级转动或需要大角度转动的应用情景中；本展收舱门通过连杆驱动机构和从动连杆，使舱门在展收时具有了两个不同运动轨迹的阶段，先是呈弧线平动脱离舱体，实现半开以避免与舱体发生干涉，然后是发生偏转进一步展开，实现大角度的完全展开以避免与起落架发生干涉，同时舱门无论是平动阶段，还是偏转阶段，与现有的单向转动不同，舱门整体是呈一种侧开的方式展开，最终的舱门会近乎平行于舱体，因此受风面小，产生的晃动小，能够保证舱门和舱体连接稳定性，从而提高舱门的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种连杆驱动机构，包括限位构件以及相互铰接的水平连杆、驱动连杆；所述限位构件包括处于同一水平面且相互平行的第一限位杆、第二限位杆；所述水平连杆远离所述驱动连杆的一端与所述第一限位杆铰接，所述驱动连杆与所述水平连杆的铰接处设置有转动连接在所述第二限位杆上的限位转块，所述驱动连杆上设有受力能够推动所述驱动连杆向下旋转的传力件，所述限位转块上设有能够在所述驱动连杆的旋转路径上脱离所述第二限位杆的脱离口。

优选地，所述水平连杆与所述驱动连杆铰接处的下方凸出有推动柱，所述推动柱在所述限位转块脱离所述第二限位杆时能够与所述驱动连杆抵接。

优选地，所述推动柱外包裹有橡胶外壳。

优选地，所述传力件为传力耳板，所述传力耳板上设有与驱动机构铰接的传力铰接孔。

还提供了一种展收舱门，包括舱门、从动连杆以及上述的连杆驱动机构；所述第一限位杆和所述第二限位杆固定在舱体上，所述从动连杆的一端与所述第一限位杆铰接，所述从动连杆的另一端与所述舱门中部铰接；所述驱动连杆远离所述水平连杆的一端与所述舱门远离所述第一限位杆的端头铰接，所述传力件与舱体内的作动筒铰接；所述舱门靠近与远离所述第一限位杆的端头与舱体的接触面均为弧形面，所述弧形面的半径等于所述限位转块未脱离所述第二限位杆时的所述驱动连杆的旋转半径。

优选地，所述驱动连杆为弧形驱动杆，所述弧形驱动杆的内弧侧朝向所述舱门开启路径，所述传力件设置在所述弧形驱动杆的外弧侧。

优选地，所述从动连杆为曲率比所述弧形驱动杆大的弧形从动杆，所述弧形从动杆的内弧侧朝向所述舱门开启路径。

优选地，所述舱门上设有驱动铰接耳板、从动铰接耳板，所述从动铰接耳板上设有与所述从动连杆铰接的从动耳板铰接孔，所述驱动铰接耳板上设有与所述驱动连杆铰接的驱动耳板铰接孔。

优选地，所述作动筒为液压缸。

优选地，所述从动连杆与所述水平连杆均通过轴承与所述第一限位杆铰接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明中的连杆驱动机构提供了一种被驱动物一种全新的运动轨迹，使被驱动物有了两级转动阶段，第一级转动阶段：水平连杆在第一限位杆、限位转块和第二限位杆的限位下保持水平状态不动，驱动连杆可带动被驱动物绕第二限位杆转动，实现一级转动，当限位转块随驱动连杆转动而脱离第二限位杆时，则第一级转动阶段结束，进入第二级转动阶段：此时水平连杆不在保持不动，水平连杆和驱动连杆一同绕第一限位杆开始转动，直至转动到设计位置，此时被驱动物达到了最大转角的转动，本连杆驱动机构可广泛用于需要两级转动形态或需要大转角转动的应用场景中。

2.本发明中的展收舱门应用了本发明中的连杆驱动机构，因此便拥有了两级转动形态以及大角度展开的展收功能，但为了保证舱门整体呈侧开方式开合，而不是单向转动方式开合，本发明在舱门中又增加了进行限位的从动连杆，从动连杆和连杆驱动机构的合作，能够使舱门的两级转动阶段，转化成具有两种不同运动轨迹的阶段，即平动阶段和偏转阶段：先是舱体整体保持水平的弧线运动轨迹脱离舱体(平动阶段)，先实现舱门半开，避免舱门与舱体发生干涉；然后是使完全脱离舱体后的舱门进行偏转(偏转阶段)，使舱门得到更大角度的展开，实现舱门完全打开，避免舱门与起落架的收放产生干涉；同时因为无论是平动阶段，还是偏转阶段，舱门实际上都是一个侧开的方式，而不是单向转动的方式，因此舱门最后与机身的弧度大致契合，舱门自身的受风面小，因此不会因风而发生剧烈的晃动，从而保证了舱门与舱体连接强度，延长舱门的使用寿命。

3.本发明中的展收舱门所采用的从动连杆和驱动连杆均为弧形结构，弧形结构下能够尽可能缩短驱动机构的长度，进而满足舱体自身扁平状空间的要求，同时也能够满足舱体内的作动筒的展收动作，从而保证舱门的正常展收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为展收舱门的结构示意图；

图2为水平连杆的结构示意图；

图3为驱动连杆的结构示意图；

图4为展收舱门完全闭合时的示意图；

图5为展收舱门平动到终点时示意图；

图6为展收舱门完全打开时的示意图。

附图标记说明：1、水平连杆；2、驱动连杆；3、从动连杆；4、舱门；5、舱体；6、第一限位铰接孔；7、第二限位铰接孔；8、第一从动铰接孔；9、第二从动铰接孔；10、第一驱动铰接孔；11、第二驱动铰接孔；12、第一限位杆；13、第二限位杆；14、限位转块；15、推动柱；16、传力耳板；17、传力铰接孔；18、弧形面；19、从动铰接耳板；20、驱动铰接耳板；21、从动耳板铰接孔；22、驱动耳板铰接孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种连杆驱动机构，具有两级转动的运动转态，可实现被驱动物的大角度转动，如图1至图6所示，包括限位构件、水平连杆1以及驱动连杆2。限位构件包括第一限位杆12、第二限位杆13，第一限位杆12和第二限位杆13固定不同的处于同一水平面内且相互平行。水平连杆1的一端设有第一限位铰接孔6，并通过第一限位铰接孔6，水平连杆1与第一限位杆12铰接，水平连杆1的另一端设有第二限位铰接孔7。驱动连杆2的一端设有第一驱动铰接孔10，并通过第一驱动铰接孔10与水平连杆1的第二限位铰接孔7通过销轴铰接，驱动连杆2的另一端可设置第二驱动铰接孔11，用于与被驱动物铰接，也可以不设置以便与被驱动物固定连接，驱动连杆2上设有传力件，传力件受力后能够推动驱动连杆2向下旋转。驱动连杆2的第一驱动铰接孔10处固定有一个限位转块14，限位转块14转动连接在第二限位杆13上，此时水平连杆1呈水平状态，水平连杆1的第二限位铰接孔7与第二限位杆13处以同轴位置。限位转块14上设有一个脱离口，当驱动连杆2向下旋转时，在驱动连杆2的旋转路径上，通过该脱离口可使限位转块14脱离第二限位杆13，随着驱动连杆2继续转动，此时水平连杆1不再成水平状态，会带动水平连杆1的第二限位铰接孔7的一端绕第一限位杆12转动，使得被驱动物进行了两级的转动，实现被驱动物的大角度转动。

连杆驱动机构运动原理如下：

起始状态(参考图4)：当受力件未受到向下的驱动力时，因水平连杆1的一端铰接在第一限位杆12上，另一端与驱动连杆2铰接，而驱动连杆2与水平连杆1铰接端通过限位转块14转动连接在第二限位杆13上，因此此时水平连杆1为水平不动状态；

一级转动状态(参考图5)：当传力件受力后，传力件会带动驱动连杆2向下转动，限位转块14也随之绕着第二限位杆13转动，此时水平连杆1仍处于水平状态，驱动连杆2与被驱动物连接的一端会绕着第二限位杆13向下转动(如果驱动连杆2有第二驱动铰接孔11，则即是第二驱动铰接孔11绕着第一驱动铰接孔10向下转动)，然后随着驱动连杆2继续转动，限位转块14上的脱离口转至到第二限位杆13的上方时，限位转块14便会脱离第二限位杆13，然后使驱动连杆2设有第一驱动铰接孔10的一端脱离第二限位杆13的束缚，继而使得水平连杆1设有第二限位铰接孔7的一端也脱离第二限位杆13的束缚，此时被驱动物达到第一级的转动的极限，参考图5即为被驱动物第一级转动最大的转动角度；

二级转动状态(参考图6)：此时限位转块14脱离第二限位杆13后，继续驱动传力件，传力件受力继续推动驱动连杆2向下转动，此时水平连杆1设有第二限位铰接孔7的一端也随着驱动连杆2一同转动，水平连杆1不再保持水平状态，水平连杆1和驱动连杆2带着被驱动物会一同绕第一限位杆12转动，直至转动需要的位置，从而完成被驱动物的第二级转动的极限，实现被驱动物大角度的转动。

当然随着传力件受到相反的力，连杆驱动机构会呈反方向运动过程，按照展开的路径反向运动回初始状态，即驱动连杆2先回转，带动限位转块14重新转动连接到第二限位杆13上，使水平连杆1会重新回到水平状态，直至驱动连杆2回到初始位置，连杆驱动机构运动停止。

本实施例中，如图1至图6所示，水平连杆1的第二限位铰接孔7的下方凸出有一个推动柱15，当限位转块14脱离第二限位杆13后，驱动连杆2继续转动便会抵接在推动柱15上，通过推动柱15驱动连杆2可以更好的带动水平连杆1一同绕第一限位杆12转动。作为优选地，当驱动连杆2抵接在推动柱15上时，正好是限位转块14脱离第二限位杆13时。

进一步，本实施例中，推动柱15外包裹有橡胶外壳，利用橡胶外壳的弹性作为缓冲，可以减小驱动连杆2对与推动柱15的冲击荷载。

本实施例中，如图1至6所示，传力件为设置在驱动连杆2受力侧的传力耳板16，传力耳板16上设有与驱动机构铰接的传力铰接孔17。

本实施例中，限位转块14的脱离口的大小是由被驱动物第一级转动结束时的位置所决定的，但总体来说限位转块14的整体需要像钩子一样勾在第二限位杆13的顶部上，如图1至6所示，便提供了一种限位转块14，脱离口的大小使得限位转块14整体类似于楔形状，与第二限位杆13的接触面呈一个弯曲面，通过该弯曲面使限位转块14勾在第二限位杆13上，当限位转块14转动到一定位置后，限位转块14无法在勾住第二限位杆13，便会脱离第二限位杆13。

实施例2

本实施例提供了一种展收舱门，参考图1至图6，包括舱门4、从动连杆3以及实施例1中的连杆驱动机构；第一限位杆12和第二限位杆13均固定在舱体5上，第一限位杆12位于舱门4的上方侧边远离舱门4。从动连杆3一端设有第一从动铰接孔8，通过第一从动铰接孔8，从动连杆3与第一限位杆12铰接，从动连杆3的另一端设有第二从动铰接孔9，通过第二从动铰接孔9与舱门4的中部铰接。驱动连杆2上设有第二驱动铰接孔11，通过第二驱动铰接孔11与舱门4远离第一限位杆12的端头铰接，传力件与舱体5内的作动筒铰接。舱门4靠近与远离第一限位杆12的端头与舱体5的接触面均为弧形面18，相应的舱体5与舱门4两端的接触面也均为弧形面18，弧形面18的的半径等于限位转块14未脱离第二限位杆13时的驱动连杆2的旋转半径，弧形面18能够保证舱门4移动过程中不会与舱体5发生磕碰。

在从动连杆3以及连杆驱动机构的驱动下，舱门4会分成两个运动状态：首先进行平移，远离舱体5，最后进行偏转，实现大角度的侧开，从而避免干涉到起落架的升降。同时因为舱门4整体成侧向开启，最终舱门4偏转后成侧向倾斜参考图6，受风面小出现的晃动要远小于竖向展开的舱门4。

舱门4开启时的运动轨迹：

平移阶段：图4为舱门4闭合时的状态，随着作动筒通过传力件向下推动驱动连杆2，驱动连杆2绕第二限位杆13转动，从动连杆3绕第一限位杆12转动，然后舱门4在驱动连杆2和从动连杆3的带动下，整体保持水平状态向下呈弧线运动轨迹平移，直至达到图5中舱门4平动的终止位置，此时舱门4达到了平移阶段的最大展开角度；

偏转阶段：作动筒继续推动驱动连杆2，此时限位转块14脱离第二限位杆13，此时从动连杆3、驱动连杆2以及水平连杆1均绕第一限位杆12向下转动，直至从动连杆3、驱动连杆2均抵在舱体5上，舱门4达到偏转阶段的最大转角。

舱门4闭合时的运动轨迹：

反向偏转阶段：在作动筒的拉动下，驱动连杆2会反向转动，然后拉动水平连杆1的第二限位铰接孔7一端朝向第二限位杆13方向回转，此时从动连杆3、驱动连杆2均会绕着第一限位杆12回转，直至限位转块14重新转动连接在第二限位杆13上，水平连杆1重新回到水平状态，舱门4从偏转转回水平状态；

反向平移阶段：作动筒继续拉动驱动连杆2，此时水平连杆1保持水平转动，驱动连杆2绕第二限位杆13回转，从动连杆3绕第一限位杆12回转，舱门4保持水平状态重新回到舱体5处，直至闭合。

本实施中，如图1至图6所示，驱动连杆2为一弧形驱动杆，弧形驱动杆的内弧侧朝向舱门4开启路径，传力件设置在弧形驱动杆的外弧侧。弧形驱动杆的弧形有利于增大驱动连杆2的转动角度，提高舱门4的展开角度，同时有利于第二限位杆13远离舱门4，即远离起落架，从而避免与起落架的结构发生干涉。

进一步，本实施例中，从动连杆3为曲率比弧形驱动杆大的弧形从动杆，使得从动连杆3的弯曲程度大于驱动连杆2，弧形从动杆的内弧侧朝向舱门4开启路径的方向。同样有利于增大舱门4的展开角度，同时有利于第一限位杆12远离舱门4位置，远离起落架，从而避免与起落架的结构发生干涉，而且在从动连杆3和驱动连杆2的双弧形结构下，能够尽可能缩短驱动机构的长度，能够满足舱体5自身扁平状空间的同时，满足舱体5内的作动筒的展收动作的同时，保证舱门4的正常展收。

本实施例中，如图1至图6所示，舱门4上设有驱动铰接耳板20、从动铰接耳板19，从动铰接耳板19上设有从动耳板铰接孔21，从动耳板铰接孔21和第二从动铰接孔9通过销轴进行铰接。驱动铰接耳板20上设有驱动耳板铰接孔22，驱动耳板铰接孔22和第二驱动铰接孔11通过销轴铰接。

本实施例中，作动筒为液压缸。

本实施例中，从动连杆3与水平连杆1均通过轴承与第一限位杆12铰接，轴承选用高承压轴承，以提供足够的抗压能力，以负荷高重量的舱门4。本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种连杆驱动机构，其特征在于，包括限位构件以及相互铰接的水平连杆、驱动连杆；所述限位构件包括处于同一水平面且相互平行的第一限位杆、第二限位杆；所述水平连杆远离所述驱动连杆的一端与所述第一限位杆铰接，所述水平连杆的另一端与驱动连杆铰接，所述驱动连杆与所述水平连杆的铰接处设置有转动连接在所述第二限位杆上的限位转块，所述驱动连杆上设有受力能够推动所述驱动连杆向下旋转的传力件，所述限位转块上设有能够在所述驱动连杆的旋转路径上脱离所述第二限位杆的脱离口，所述水平连杆与所述驱动连杆铰接处的下方凸出有推动柱，所述推动柱在所述限位转块脱离所述第二限位杆时能够与所述驱动连杆抵接。

2.根据权利要求1所述的一种连杆驱动机构，其特征在于，所述推动柱外包裹有橡胶外壳。

3.根据权利要求1所述的一种连杆驱动机构，其特征在于，所述传力件为传力耳板，所述传力耳板上设有与驱动机构铰接的传力铰接孔。

4.一种展收舱门，其特征在于，包括舱门、从动连杆以及如权利要求1-3任意一项所述的连杆驱动机构；所述第一限位杆和所述第二限位杆固定在舱体上，所述从动连杆的一端与所述第一限位杆铰接，所述从动连杆的另一端与所述舱门中部铰接；所述驱动连杆远离所述水平连杆的一端与所述舱门远离所述第一限位杆的端头铰接，所述传力件与舱体内的作动筒铰接；所述舱门靠近与远离所述第一限位杆的端头与舱体的接触面均为弧形面，所述弧形面的半径等于所述限位转块未脱离所述第二限位杆时的所述驱动连杆的旋转半径。

5.根据权利要求4所述的一种展收舱门，其特征在于，所述驱动连杆为弧形驱动杆，所述弧形驱动杆的内弧侧朝向所述舱门开启路径，所述传力件设置在所述弧形驱动杆的外弧侧。

6.根据权利要求5所述的一种展收舱门，其特征在于，所述从动连杆为曲率比所述弧形驱动杆大的弧形从动杆，所述弧形从动杆的内弧侧朝向所述舱门开启路径。

7.根据权利要求4所述的一种展收舱门，其特征在于，所述舱门上设有驱动铰接耳板、从动铰接耳板，所述从动铰接耳板上设有与所述从动连杆铰接的从动耳板铰接孔，所述驱动铰接耳板上设有与所述驱动连杆铰接的驱动耳板铰接孔。

8.根据权利要求4所述的一种展收舱门，其特征在于，所述作动筒为液压缸。

9.根据权利要求8所述的一种展收舱门，其特征在于，所述从动连杆与所述水平连杆均通过轴承与所述第一限位杆铰接。