CN117508640B - 一种跨板铰链及卫星翼阵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种跨板铰链及卫星翼阵。跨板铰链包括：第一铰链座和第二铰链座；第一连杆，一端与第一铰链座铰接，第一连杆的另一端与第二铰链座铰接；第二连杆，一端与第一铰链座铰接，第二连杆的另一端与第二铰链座铰接；第一连杆和第二连杆限制第二铰链座相对第一铰链座沿预设轨迹移动，第二铰链座相对第一铰链座的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，第一方向垂直于第二方向。跨板铰链对阵板的展开轨迹进行约束，卫星翼阵展开后，跨板铰链能够隐藏在卫星翼阵的厚度范围内。

Description

一种跨板铰链及卫星翼阵

技术领域

本申请涉及航天设备领域，尤其涉及一种跨板铰链及卫星翼阵。

背景技术

近年来，低轨卫星用于互联网通信得到越来越多的关注，Starlink的星座部署和OneWeb的星座部署，使得低轨宽带卫星互联网系统的商业可行性得到证实。新型的直连手机卫星可实现手机无需特制的卫星天线就能够进行星地通信。直连手机卫星的天线称为卫星翼阵，既起到太阳能发电的作用，又起到天线通信的作用。

新型卫星的卫星翼阵由多块阵板组合而成。卫星翼阵在地面为收拢状态，卫星升空后卫星翼阵由收拢状态转变为展开状态。卫星翼阵展开后相邻阵板之间要求间隙较小，例如，展开后相邻阵板之间的间隙为2mm，以避免较大的间隙影响卫星翼阵的通信功能，导致阵板展开收拢的空间有限。卫星翼阵展开后，相邻阵板之间的铰链需隐藏在阵板的厚度范围内，以免铰链的金属部件干扰卫星翼阵的通信功能。现有的铰链收拢包络较大，难以满足卫星翼阵在有限空间展开及隐藏铰链的需求。

发明内容

为了至少部分解决上述问题，本申请提供了一种跨板铰链及卫星翼阵，便于卫星翼阵以预设轨迹展开，且展开后相邻阵板之间的间隙较小。

本申请的一个实施例提供一种跨板铰链，包括：

第一铰链座和第二铰链座；

第一连杆，一端与所述第一铰链座铰接，所述第一连杆的另一端与所述第二铰链座铰接；

第二连杆，一端与所述第一铰链座铰接，所述第二连杆的另一端与所述第二铰链座铰接；

所述第一连杆和所述第二连杆限制所述第二铰链座相对所述第一铰链座沿预设轨迹移动，所述第二铰链座相对所述第一铰链座的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，所述第一方向垂直于所述第二方向。

根据本申请的一些实施例，所述第一铰链座设置有第一铰接槽和第二铰接槽，所述第二铰链座设置有第三铰接槽和第四铰接槽；

所述第一连杆的一端嵌入所述第一铰接槽，所述第一连杆的另一端嵌入所述第三铰接槽；

所述第二连杆的一端嵌入所述第二铰接槽，所述第二连杆的另一端嵌入所述第四铰接槽。

根据本申请的一些实施例，所述第二连杆相对所述第一连杆倾斜设置。

根据本申请的一些实施例，所述的跨板铰链还包括定位结构，所述第二铰链座相对所述第一铰链座移动到位时，所述定位结构用于对所述第二铰链座进行定位。

根据本申请的一些实施例，所述定位结构包括：

第一定位柱和第二定位柱，均设置于所述第一铰链座；

球面凹槽，设置于所述第二铰链座，所述球面凹槽与所述第一定位柱相适配；

U型槽，设置于所述第二铰链座，所述U型槽与所述第二定位柱相适配。

根据本申请的一些实施例，所述的跨板铰链还包括限位结构，所述第二铰链座相对所述第一铰链座时，所述限位结构用于对所述第二铰链座进行限位。

根据本申请的一些实施例，所述第二铰链座设置有卡槽和滑孔，所述滑孔连通所述卡槽，所述跨板铰链还包括锁合结构，所述锁合结构包括：

第一弹性件，设置于所述第二铰链座；

挡块，滑动设置于所述卡槽中，所述挡块连接所述第一弹性件；

锁柱，滑动设置于所述滑孔中，所述挡块能够抵接所述锁柱；

封堵件，设置于所述滑孔远离所述卡槽的孔口；

第二弹性件，设置于所述锁柱与所述封堵件之间；

锁钩，设置于所述第一铰链座，所述锁钩能够进入所述卡槽中，以推动所述挡块移动，所述锁柱与所述锁钩卡接。

本申请的一个实施例提供一种卫星翼阵，包括：

第一阵板和第二阵板；

如上所述的跨板铰链，所述第一铰链座连接所述第一阵板，所述第二铰链座连接所述第二阵板；

驱动器，驱动所述第二阵板相对所述第一阵板移动。

根据本申请的一些实施例，所述第一阵板设置有第一嵌槽，所述第一铰链座嵌入所述第一嵌槽；

所述第二阵板设置有第二嵌槽，所述第二铰链座嵌入所述第二嵌槽。

根据本申请的一些实施例，所述驱动器包括：

驱动基座，设置于所述第一阵板和/或所述第二阵板；

扭簧，设置于所述驱动基座，所述扭簧用于驱动所述第二阵板相对所述第一阵板移动。

本申请的跨板铰链的第一铰链座和第二铰链座分别连接相邻的卫星翼阵的阵板，跨板铰链对阵板的展开轨迹进行约束，使得阵板沿预设的轨迹展开，卫星翼阵展开后相邻阵板之间的间隙较小，满足大面积卫星翼阵的展开需求，卫星翼阵展开后，跨板铰链能够隐藏在卫星翼阵的厚度范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1是本申请实施例跨板铰链的示意图；

图2是本申请实施例跨板铰链的第二铰链座移动示意图；

图3是本申请实施例四连杆结构的示意图；

图4是本申请实施例第一连杆和第二连杆的移动轨迹图；

图5是本申请实施例卫星翼阵展开示意图；

图6是本申请实施例铰接槽示意图；

图7是本申请实施例跨板铰链与阵板连接的示意图；

图8是本申请实施例第二连杆相对第一连杆倾斜设置示意图；

图9是本申请实施例定位结构和限位结构示意图；

图10是本申请实施例卡槽与滑孔示意图；

图11是本申请实施例锁合结构示意图；

图12是本申请实施例锁合结构的剖视图；

图13是本申请实施例卫星翼阵的示意图；

图14是本申请实施例嵌槽的示意图；

图15是本申请实施例一种驱动器的示意图；

图16是本申请实施例一种驱动器的示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

卫星翼阵展开后相邻阵板之间要求间隙较小，例如，展开后相邻阵板之间的间隙为2mm，以避免较大的间隙影响卫星翼阵的通信功能，导致阵板展开收拢的空间有限。卫星翼阵展开后，相邻阵板之间的铰链需隐藏在阵板的厚度范围内，以免铰链的金属部件干扰卫星翼阵的通信功能。现有的铰链收拢包络较大，难以满足卫星翼阵在有限空间展开及隐藏铰链的需求。

如图1和图2所示，本申请的实施例提供一种跨板铰链100，跨板铰链100包括第一铰链座1、第二铰链座2、第一连杆3和第二连杆4。跨板铰链100约束卫星翼阵的阵板展开轨迹。

第一铰链座1和第二铰链座2分别设置在相邻的阵板上，第二铰链座2相对第一铰链座1可移动。

第一连杆3的一端通过转轴与第一铰链座1铰接，第一连杆3的另一端通过转轴与第二铰链座2铰接。第二连杆4的一端通过转轴与第一铰链座1铰接，第二连杆4的另一端通过转轴与第二铰链座2铰接。可选地，第一连杆3和第二连杆4结构相同。

如图3所示，以第一铰链座1与第一连杆3的铰接位置及第一铰链座1与第二连杆4的铰接位置的连线101作为虚拟的第三连杆，以第二铰链座2与第一连杆3的铰接位置及第二铰链座2与第二连杆4的铰接位置的连线102作为虚拟的第四连杆，第一铰链座1、第二铰链座2、第一连杆3、和第二连杆4共同形成四连杆式铰链。

如图2和图4所示，第二铰链座2相对第一铰链座1移动时，第一连杆3和第二连杆4配合，限制第二铰链座2沿预设轨迹移动。第二铰链座2相对第一铰链座1的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。其中，第一方向为X方向，第二方向为Y方向，第三方向为Z方向。第二铰链座2沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转同时进行。

如图5所示，第一铰链座1与卫星翼阵的第一阵板210通过螺钉及定位结构进行高精度定位连接，第二铰链座2与卫星翼阵的第二阵板220通过螺钉及定位结构进行高精度定位连接。卫星翼阵展开时，跨板铰链100对第二阵板220相对第一阵板210的移动进行导向，第二阵板220相对第一阵板210的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，例如第二阵板220相对第一阵板210旋转180°。卫星翼阵收拢时相邻阵板之间的间隙较小，例如，第一阵板210和第二阵板220之间的间隙为8mm，跨板铰链100对阵板的展开进行导向，在小空间内完成阵板的翻转。卫星翼阵展开后保证多个阵板展开后均位于一个整体的水平面，相邻阵板之间留有小间隙。可选地，卫星翼阵展开后相邻阵板的间隙不超过3mm，例如间隙为2mm。

如图6和图7所示，在一些实施例中，第一铰链座1的边缘设置有第一铰接槽11和第二铰接槽12，第二铰链座2的边缘设置有第三铰接槽21和第四铰接槽22。第一连杆3的一端嵌入第一铰接槽11，第一连杆3的另一端嵌入第三铰接槽21，第二连杆4的一端嵌入第二铰接槽12，第二连杆4的另一端嵌入第四铰接槽22。第一铰链座1嵌入第一阵板210，第二铰链座2嵌入第二阵板220。

如图7所示，卫星翼阵展开后，第一铰链座1不突出于第一阵板210的顶面和底面，第二铰链座2不突出于第二阵板220的顶面和底面。第一连杆3和第二连杆4均不突出于第一铰链座1的顶面和底面及第二铰链座2的顶面和底面，实现跨板铰链100隐藏于卫星翼阵的顶面和底面之间，卫星翼阵展开后没有突出物，避免跨板铰链100对阵板工作造成干扰。

如图8所示，在一些实施例中，第二连杆4相对第一连杆3倾斜设置，以使第二铰链座2相对第一铰链座1移动过程中第二铰链座2沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转同步进行，保证阵板以预设轨迹展开。第二铰链座2移动过程中，第二连杆4相对第一连杆3的倾斜角度跟随变化。第一连杆3与第一铰链座1的连接位置、第一连杆3与第二铰链座2、第二连杆4与第一铰链座1的连接位置、第二连杆4与第二铰链座2的连接位置根据需求设置。

如图9所示，在一些实施例中，跨板铰链100还包括定位结构5，卫星翼阵展示过程中，第二铰链座2相对第一铰链座1移动到位时，定位结构5用于对第二铰链座2进行定位，以保证阵板移动至预设位置。

在一些实施例中，定位结构5包括：第一定位柱51、第二定位柱52、球面凹槽53和U型槽54。第一定位柱51和第二定位柱52均设置于第一铰链座1。可选地，第一定位柱51和第二定位柱52用于定位的端面为球面。球面凹槽53与第一定位柱51相适配，为第二铰链座2提供精准定位。U型槽54与第二定位柱52相适配，第二定位柱52可在U型槽54中略微滑动。跨板铰链100在生产过程中可能会存在微小的加工误差，第二定位柱52在U型槽54中的滑动能够减小加工误差对定位结构5的影响。

在一些实施例中，跨板铰链100还包括限位结构6，第二铰链座2相对第一铰链座1移动到位时，限位结构6对第二铰链座2进行限位。可选地，限位结构6包括第一限位凸起61和第二限位凸起62，第一限位凸起61设置于第一铰链座1，第二限位凸起62设置于第二铰链座2。第一限位凸起61的端面和第二限位凸起62的端面为相互平行的平面，第二铰链座2相对第一铰链座1移动到位时第二限位凸起62与第一限位凸起61抵接，限制第二铰链座2继续移动。

如图10和图11所示在一些实施例中，第二铰链座2设置有卡槽23和滑孔24，卡槽23位于第二铰链座2的顶面，滑孔24位于第二铰链座2的侧壁，滑孔24连通卡槽23。跨板铰链100还包括锁合结构7，锁合结构7包括：第一弹性件71、挡块72、锁柱73、封堵件74、第二弹性件75和锁钩76。

如图2和图12所示，第一弹性件71设置于第二铰链座2，例如，第一弹性件71为弹片，弹片与第二铰链座2通过螺栓紧固连接。第一弹性件71的一端位于卡槽23中。挡块72滑动设置有卡槽23中，挡块72设置于第一弹性件71的端部。锁柱73滑动设置于滑孔24中，锁柱73能够沿滑孔24的轴线移动，挡块72能够抵接锁柱73。封堵件74设置于滑孔24远离卡槽23的孔口，封堵件74与滑孔24通过螺纹进行连接。第二弹性件75设置于锁柱73与封堵件74之间，例如，第二弹性件75为弹簧，第二弹性件75能够推动锁柱73向远离封堵件74的方向滑动。锁钩76设置于第一铰链座1上，锁钩76能够进入卡槽23中，锁钩76与锁柱73相适配。例如，锁钩76上设置有锁孔761，锁孔761与锁柱73相适配。

锁钩76未进入卡槽23时，挡块72抵接锁柱73，限制锁柱73向远离封堵件74的方向滑动。第二铰链座2相对第一铰链座1移动时，锁钩76逐渐进入卡槽23中，锁钩76推动挡块72移动，第一弹性件71压缩变形，锁钩76移动至锁孔761与锁柱73相对应时，第二弹性件75推动锁柱73向远离封堵件74的方向滑动，锁柱73的端部移入锁孔761中，将第二铰链座2与第一铰链座1锁紧，第二铰链座2相对第一铰链座1不能移动，实现卫星翼阵展开后的锁定。锁合结构7的锁定刚度高，提高卫星翼阵的稳定性。

如图13所示，本申请的实施例提供一种卫星翼阵200，卫星翼阵200包括第一阵板210、第二阵板220、如上所述的跨板铰链100和驱动器300。跨板铰链100的第一铰链座1与第一阵板210紧固连接，第二铰链座2与第二阵板220紧固连接。驱动器300用于驱动第二阵板220相对第一阵板210移动，跨板铰链100用于对第二阵板220的移动进行导向，以使第二阵板220沿预设轨迹移动。第二阵板220相对第一阵板210的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，以完成卫星翼阵200的展开。

如图14所示，在一些实施例中，第一阵板210设置有第一嵌槽211，第一铰链座1嵌入第一嵌槽211中，可选地，第一铰链座1的表面与第一阵板210的表面平齐。第二阵板220设置有第二嵌槽221，第二铰链座2嵌入第二嵌槽221中，可选地，第二铰链座2的表面与第二阵板220的表面平齐。卫星翼阵展开后，第一铰链座1不突出于第一阵板210的顶面和底面，第二铰链座2不突出于第二阵板220的顶面和底面，避免跨板铰链100对阵板的工作造成干扰。

如图15所示，在一些实施例中，驱动器300包括：驱动基座310和扭簧320。驱动基座310设置于第一阵板210或第二阵板220上，扭簧320设置于驱动基座310，扭簧320用于驱动第二阵板220相对第一阵板210移动。卫星翼阵200收拢时，多个阵板通过已有的压紧释放装置固定，扭簧320受压变形。卫星翼阵200需要展开时，压紧释放装置解除约束，扭簧320的推力驱动第二阵板220相对第一阵板210移动。

可选地，驱动基座310与第一阵板210紧固连接，扭簧320的一端与驱动基座310固定连接，扭簧320的另一端施力于第二阵板220。或者，驱动基座310与第二阵板220紧固连接，扭簧320的一端与驱动基座310固定连接，扭簧320的另一端施力于第一阵板210。驱动基座310不突出于第一阵板210的顶面或底面，或驱动基座310不突出于第二阵板220的顶面或底面，避免驱动器300对阵板的工作造成干扰。

可选地，如图16所示，驱动器300中驱动基座310和扭簧320的数量均为两个。第一阵板210上设置有第三嵌槽212，第二阵板220上设置有第四嵌槽222，第一驱动基座设置于第三嵌槽212中，第二驱动基座设置于第四嵌槽222中，第一扭簧设置于第一驱动基座，第二扭簧设置于第二驱动基座。两个扭簧320对第二阵板220共同施力，保证卫星翼阵200能够有效展开。

第一扭簧的一端与第一驱动基座固定连接，第一扭簧的另一端抵接第二驱动基座。第二扭簧的一端与第二驱动基座固定连接，第二扭簧的另一端抵接第一驱动基座。两个扭簧可提高第二阵板220相对第一阵板210移动均衡受力性能，以使卫星翼阵稳定展开。

可选地，相邻阵板上安装两个跨板铰链100及多个驱动器300。本实施例中多个是指两个或两个以上。

以上对本申请实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种跨板铰链，其特征在于，包括：

第一铰链座和第二铰链座，所述第一铰链座设置有第一铰接槽和第二铰接槽，所述第二铰链座设置有第三铰接槽和第四铰接槽；

第一连杆，一端嵌入所述第一铰接槽并与所述第一铰链座铰接，所述第一连杆的另一端嵌入所述第三铰接槽并与所述第二铰链座铰接；

第二连杆，一端嵌入所述第二铰接槽并与所述第一铰链座铰接，所述第二连杆的另一端嵌入所述第四铰接槽并与所述第二铰链座铰接；

所述第二连杆相对所述第一连杆倾斜设置，所述第一连杆和所述第二连杆均不突出于所述第一铰链座的顶面和底面及所述第二铰链座的顶面和底面，所述第一连杆和所述第二连杆限制所述第二铰链座相对所述第一铰链座沿预设轨迹移动，所述第二铰链座相对所述第一铰链座的移动包括沿第一方向的移动、沿第二方向的移动和绕第三方向轴线的旋转，所述第一方向垂直于所述第二方向。

2.根据权利要求1所述的跨板铰链，其特征在于，还包括定位结构，所述第二铰链座相对所述第一铰链座移动到位时，所述定位结构用于对所述第二铰链座进行定位。

3.根据权利要求2所述的跨板铰链，其特征在于，所述定位结构包括：

第一定位柱和第二定位柱，均设置于所述第一铰链座；

球面凹槽，设置于所述第二铰链座，所述球面凹槽与所述第一定位柱相适配；

U型槽，设置于所述第二铰链座，所述U型槽与所述第二定位柱相适配。

4.根据权利要求1所述的跨板铰链，其特征在于，还包括限位结构，所述第二铰链座相对所述第一铰链座移动到位时，所述限位结构用于对所述第二铰链座进行限位。

5.根据权利要求1所述的跨板铰链，其特征在于，所述第二铰链座设置有卡槽和滑孔，所述滑孔连通所述卡槽，所述跨板铰链还包括锁合结构，所述锁合结构包括：

第一弹性件，设置于所述第二铰链座；

挡块，滑动设置于所述卡槽中，所述挡块连接所述第一弹性件；

锁柱，滑动设置于所述滑孔中，所述挡块能够抵接所述锁柱；

封堵件，设置于所述滑孔远离所述卡槽的孔口；

第二弹性件，设置于所述锁柱与所述封堵件之间；

锁钩，设置于所述第一铰链座，所述锁钩能够进入所述卡槽中，以推动所述挡块移动，所述锁柱与所述锁钩卡接。

6.一种卫星翼阵，其特征在于，包括：

第一阵板和第二阵板；

权利要求1~5任一项所述的跨板铰链，所述第一铰链座连接所述第一阵板，所述第二铰链座连接所述第二阵板，所述第一铰链座不突出于所述第一阵板的顶面和底面，所述第二铰链座不突出于所述第二阵板的顶面和底面；

驱动器，驱动所述第二阵板相对所述第一阵板移动。

7.根据权利要求6所述的卫星翼阵，其特征在于，所述第一阵板设置有第一嵌槽，所述第一铰链座嵌入所述第一嵌槽；

所述第二阵板设置有第二嵌槽，所述第二铰链座嵌入所述第二嵌槽。

8.根据权利要求6所述的卫星翼阵，其特征在于，所述驱动器包括：

驱动基座，设置于所述第一阵板和/或所述第二阵板；

扭簧，设置于所述驱动基座，所述扭簧用于驱动所述第二阵板相对所述第一阵板移动。