CN215818040U - 一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，铰链包括公铰、以及与公铰通过转轴转动连接的母铰，转轴上套设有扭簧，扭簧的两端分别作用于公铰和母铰上；公铰上具有以转轴的轴线为圆心的弧形滑槽、以及与弧形滑槽连通的锁孔，母铰上弹性连接有锁舌，锁舌可在弧形滑槽中滑动，且锁舌能够插入锁孔中实现铰链在展开状态的自锁。本实用新型采用扭簧作为动力源，结构简单可靠。卫星在地面和发射过程中，帆板在外部压紧机构的作用下处于收拢状态，铰链的扭簧处于蓄力状态。星箭分离后，在帆板失去压紧机构约束后，开始在扭簧的作用下展开；当帆板展开至预定角度时，弹性件提供的弹性力使锁舌卡入公铰的锁孔内，完成帆板展开状态的锁定。

Description

一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链

技术领域

本实用新型属于航天卫星技术领域，具体涉及一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链。

背景技术

太阳能电池为卫星整星提供能源，为了尽可能增加太阳能电池帆板(简称帆板)的面积，一般将帆板设计为可收折的结构，在地面和发射阶段处于帆板收拢状态，入轨后再将帆板展开。

对于小卫星，帆板数量不多且尺寸有限，因此要求展开自锁机构尽可能轻，同时由于能源关系到整星的存亡，展开自锁机构必须要有高可靠性，保证展开过程的顺利以及锁定后帆板整体的稳定性。根据展开自锁机构的展开动力来源不同，可分为微电机驱动、液压驱动、气压驱动以及弹簧驱动等。电机驱动、液压驱动、气压驱动需要复杂的动力源设施，增加了过多的重量，不适用于小卫星的电池帆板。目前小卫星中，多数以弹簧的弹性势能作为展开过程中的动力源，简单可靠、无需过多的结构件，且能够通过调整弹簧参数改变展开驱动力参数，适应性较强。

为了满足小卫星对展开机构重量轻、可靠性高、结构简单的要求，本实用新型以弹簧作为展开驱动力，设计了一种适用于小卫星的轻型展开自锁铰链，作为帆板间的连接以及展开锁定机构。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于小卫星太阳能电池帆板展开自锁的铰链。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，具有收拢状态和展开状态，其特征在于，铰链包括公铰、以及与公铰通过转轴转动连接的母铰，转轴上套设有扭簧，扭簧的第一端作用于公铰上，扭簧的第二端作用于母铰上；公铰上具有以转轴的轴线为圆心的弧形滑槽，公铰上还具有与弧形滑槽连通的锁孔，母铰上通过弹性件弹性连接有锁舌，锁舌可在弧形滑槽中滑动，且锁舌能够插入锁孔中实现铰链在展开状态的自锁。

上述技术方案中，卫星在地面和发射过程中，帆板在外部压紧机构的作用下处于收拢状态，铰链的扭簧处于蓄力状态。星箭分离后，压紧机构在帆板展开指令下触发，释放压紧约束，帆板失去压紧机构约束后，开始在扭簧的作用下展开；当帆板展开至预定角度时，弹性件提供的弹性力使锁舌卡入公铰的锁孔内，完成帆板展开状态的锁定。本实用新型采用扭簧作为动力源，结构简单可靠。

在本实用新型的一种优选实施方式中，母铰具有安装腔，弹性件安装在安装腔中，锁舌伸出至安装腔外。

上述技术方案中，安装腔具有导向作用，使锁舌沿直线方向运动。

在本实用新型的一种优选实施方式中，锁舌上固接有限位销，母铰上具有与安装腔相通的条形槽，限位销穿过条形槽而部分暴露在母铰的外侧。

上述技术方案中，通过设置限位销，便于在地面调试阶段，进行帆板展开试验后，帆板的收拢；而且限位销与锁舌固接为一体，条形槽限定了限位销和锁舌的转动自由度和行程范围。

在本实用新型的一种优选实施方式中，公铰上还固接有压紧块，收拢状态时，母铰与压紧块抵触；或者母铰上固接有压紧块，收拢状态时，公铰与压紧块抵触。

上述技术方案中，收拢状态时，公铰(或母铰)上的压紧块与母铰(或公铰)压紧接触，作为帆板间压紧力作用的接触点，由此可减少帆板间压紧点的设置。

在本实用新型的一种优选实施方式中，公铰和母铰上均固接有扭簧固定片，扭簧的第一端和第二端由扭簧固定片分别固定在公铰和母铰上。

上述技术方案中，通过设置扭簧固定片对扭簧的第一端和第二端的位置进行固定，防止扭簧的第一端和第二端移位。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，公铰具有套设在转轴上的至少一个第一套耳，母铰具有套设在转轴上的至少一个第二套耳，相邻的第一套耳与第二套耳配对成为套耳组，弧形滑槽设在套耳组的第一套耳的内侧，锁舌设在套耳组的第二套耳的内侧。

上述技术方案中，设置第一套耳和第二套耳便于公铰和母铰与转轴的连接，而且设置套耳还可减轻重量。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，转轴穿过第一套耳和第二套耳且其两端暴露在外，转轴的两端均螺纹连接有螺母。

上述技术方案中，转轴的两端通过螺母进行轴向限位，便于该铰链的拆装。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，第一套耳的数量为两个，第二套耳的数量为三个，两侧的两个第一套耳与两侧的两个第二套耳配对成为两对套耳组，两对套耳组的第一套耳上均设有弧形滑槽和锁孔，两对套耳组的第二套耳上均设有锁舌；或者第一套耳的数量为两个，第二套耳的数量也为两个，两侧的两个第一套耳与两侧的两个第二套耳配对成为两对套耳组，两对套耳组的第一套耳上均设有弧形滑槽和锁孔，两对套耳组的第二套耳上均设有锁舌。

上述技术方案中，在铰链的两侧设置各设置一对耳套组，共两对套耳组，相应的锁定机构(包括锁舌、弹性件、锁孔等)也为两副，使得帆板展开状态的锁定更牢固。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，当第二套耳的数量为三个时，扭簧的数量为两个，两侧的两个第二套耳与中间的第二套耳之间各设置一个扭簧；当第二套耳的数量为两个时，扭簧的数量为一个，该扭簧设在两个第二套耳之间。

上述技术方案中，设置两个扭簧相比设置一个扭簧的可靠性更高。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，当扭簧的数量为两个时，两个扭簧的旋向相反，两个扭簧的第一端相互远离设置，两个扭簧的第二端相互靠近设置；或者两个扭簧的第一端相互靠近，两个扭簧的第二端相互远离。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1)以扭簧作为动力源，结构简单可靠。

2)公铰或母铰上固接有压紧块，在帆板收拢压紧状态下作为压紧力的作用点，可减少帆板间压紧点的设置，同时将铰链与帆板的连接方式设置为与基板背面连接，占用面积小，提高了太阳能电池板的布片率。

3)铰链的锁定由母铰上的锁舌和公铰上的锁孔实现，设计灵活、适应性强，通过改变锁孔的位置即可实现多个展开角度的锁定，而无需对其他结构进行修改，能够满足不同帆板设计方案的要求。

4)解锁过程方便。在地面进行帆板展开试验后需将帆板收拢时，只需将限位销回拨至初始位置同时转动帆板即可。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是太阳电池帆板处于收折状态的示意图。

图2是太阳电池帆板处于展开状态的示意图。

图3是本申请实施例的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链的爆炸示意图。

图4是本申请实施例的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链处于展开状态的示意图。

图5是本申请实施例的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链处于收拢状态的示意图。

图6是锁舌的局部结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：帆板10、铰链20、公铰21、第一套耳211、弧形滑槽212、锁孔213、压紧块214、母铰22、第二套耳221、锁舌222、锁止弹簧223、条形槽224、限位销225、转轴23、扭簧24、第一端241、第二端242、扭簧固定片25、螺母26、减重孔27。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，该铰链具有收拢状态和展开状态。如图3-图5所示，在一种优选实施方式中，该铰链20包括公铰21、以及与公铰21通过转轴23转动连接的母铰22。转轴23上套设有扭簧24，扭簧24径向向外延伸出的第一端241与公铰21抵接，扭簧24径向向外延伸出的第二端242与母铰22抵接。公铰21上具有以转轴23的轴线为圆心的弧形滑槽212，公铰21上还具有与弧形滑槽212连通的锁孔213，优选锁孔213设在弧形滑槽212的底部。母铰22上通过弹性件弹性连接有锁舌222，优选弹性件为锁止弹簧223，锁舌222可在弧形滑槽212中滑动，且锁舌222能够插入锁孔213中，实现铰链20在展开状态的自锁。

如图1和图2所示，两个帆板10之间通过本申请的两副铰链20进行连接，公铰21与母铰22均通过螺栓分别与两块帆板10固定连接。卫星在地面和发射过程中，帆板10在外部压紧机构的压紧力作用下处于收拢状态，此时铰链20也处于收拢状态，铰链20的扭簧24处于蓄力状态。星箭分离后，压紧机构在帆板10展开指令下触发，释放压紧约束，帆板10失去压紧机构约束后，开始在铰链20作用下展开。

展开过程中，由收拢状态时扭簧24储存的弹性势能提供展开动力，在扭簧24的作用下，公铰21与母铰22绕转轴23转动使帆板10展开。以母铰22相对公铰21转动为例进行说明，帆板10展开的过程中，锁舌222在锁止弹簧223的弹力作用下抵紧在公铰21的弧形滑槽212中，并随母铰22的转动而在弧形滑槽212中滑动。当帆板10展开至预定角度时，锁止弹簧223提供的弹性力使锁舌222卡入公铰21的锁孔213内，完成帆板10展开状态的锁定。

需要说明的是，实际中，可通过改变锁孔213的位置，来实现多个展开角度的锁定。

如图3-图5所示，在另一优选的实施方式中，公铰21具有套设在转轴23上的至少一个第一套耳211，母铰22具有套设在转轴23上的至少一个第二套耳221，转轴23从第一套耳211和第二套耳221穿过、与公铰21和母铰22连接。相邻的第一套耳211与第二套耳221配对成为套耳组，弧形滑槽212设在套耳组的第一套耳211的内侧，锁舌222设在套耳组的第二套耳221的内侧。

本实施方式以第一套耳211的数量为两个，第二套耳221的数量为三个为例进行说明。在公铰21长度方向的两侧各设置一个第一套耳211，在母铰22的长度方向间隔设置三个第二套耳221，三个第二套耳221位于两个第一套耳211之间。优选两侧的两个第一套耳211与两侧的两个第二套耳221配对成为两对套耳组，两个第一套耳211相对的内侧均设有弧形滑槽212和锁孔213，两侧的两个第二套耳221相背的外侧均设有锁舌222。

如图3和图4所示，在本实施方式中，优选扭簧24的数量为两个，两侧的两个第二套耳221与中间的第二套耳221之间各设置一个扭簧24，扭簧24对称的设在中间第二套耳221的两侧。进一步优选地，两个扭簧24的旋向相反，即一个扭簧24为左旋，一个扭簧24为右旋。两个扭簧24的第一端241相互远离设置，两个扭簧24的第二端242相互靠近设置。当然，也可使两个扭簧24的第一端241相互靠近，两个扭簧24的第二端242相互远离。更进一步优选地，公铰21和母铰22上均固接有扭簧固定片25，扭簧24的第一端241和第二端242由扭簧固定片25分别固定在公铰21和母铰22上。

如图3和图4所示，在本实施方式中，转轴23依次穿过第一套耳211、第二套耳221、扭簧24、第二套耳221、扭簧24、第二套耳221和第一套耳211，转轴23的两端暴露在外，转轴23的两端均螺纹连接有螺母26。

如图6所示，在另一优选的实施方式中，母铰22的第二套耳221的端面上具有安装腔，锁止弹簧223安装在安装腔中，锁止弹簧223的一端与安装腔底壁固定连接，锁止弹簧223的另一端与锁舌222固定连接。当帆板10展开至预定角度时，锁舌222伸出至安装腔外且插入公铰21的锁孔213中。

如图3和图6所示，在另一优选的实施方式中，锁舌222上固接有限位销225，限位销225垂直于锁舌222设置，母铰22的第二套耳221的侧壁上具有与安装腔相通的条形槽224，限位销225穿过条形槽224而部分暴露在母铰22的外侧。

在地面调试阶段，进行帆板10展开试验后需要收拢时，如图6所示，只需将第二套耳221上的限位销225向右回拨到初始状态时的位置，使锁舌222脱离锁孔213，完成解锁，然后将帆板10沿收拢方向旋转即可。帆板10展开锁定与解锁过程操作简单、可靠性高。

如图3和图5所示，公铰21上还固接有压紧块214，压紧块214设在公铰21的中间，与公铰21一体成型或分体设置后固接为一体。收拢状态时，公铰21上的压紧块214与母铰22压紧接触，作为帆板10间压紧力作用的接触点。当然，也可使压紧块214与母铰22固接，收拢状态时，公铰21与压紧块214抵触。

如图3所示，在另一优选实施方式中，在满足强度要求的前提下，可在公铰21、母铰22和压紧块214上开设多个减重孔27，能有效降低铰链20的重量。

实施例二

本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，第一套耳211和第二套耳221的数量均为两个，两侧的两个第一套耳211与两侧的两个第二套耳221配对成为两对套耳组，扭簧24的数量为一个，该扭簧24设在两个第二套耳221之间。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，具有收拢状态和展开状态，其特征在于，所述铰链包括公铰、以及与公铰通过转轴转动连接的母铰，所述转轴上套设有扭簧，扭簧的第一端作用于公铰上，扭簧的第二端作用于母铰上；

所述公铰上具有以所述转轴的轴线为圆心的弧形滑槽，所述公铰上还具有与所述弧形滑槽连通的锁孔，所述母铰上通过弹性件弹性连接有锁舌，所述锁舌可在所述弧形滑槽中滑动，且所述锁舌能够插入所述锁孔中实现所述铰链在展开状态的自锁。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述母铰具有安装腔，所述弹性件安装在所述安装腔中，所述锁舌伸出至所述安装腔外。

3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述锁舌上固接有限位销，所述母铰上具有与所述安装腔相通的条形槽，所述限位销穿过条形槽而部分暴露在所述母铰的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述公铰上还固接有压紧块，收拢状态时，所述母铰与压紧块抵触；

或者所述母铰上固接有压紧块，收拢状态时，所述公铰与压紧块抵触。

5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述公铰和母铰上均固接有扭簧固定片，所述扭簧的第一端和第二端由扭簧固定片分别固定在公铰和母铰上。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述公铰具有套设在所述转轴上的至少一个第一套耳，所述母铰具有套设在所述转轴上的至少一个第二套耳，相邻的所述第一套耳与第二套耳配对成为套耳组，所述弧形滑槽设在套耳组的第一套耳的内侧，所述锁舌设在套耳组的第二套耳的内侧。

7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述转轴穿过第一套耳和第二套耳且其两端暴露在外，所述转轴的两端均螺纹连接有螺母。

8.根据权利要求6所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，所述第一套耳的数量为两个，所述第二套耳的数量为三个，两侧的两个第一套耳与两侧的两个第二套耳配对成为两对套耳组，两对套耳组的第一套耳上均设有弧形滑槽和锁孔，两对套耳组的第二套耳上均设有所述锁舌；

或者所述第一套耳的数量为两个，所述第二套耳的数量也为两个，两侧的两个第一套耳与两侧的两个第二套耳配对成为两对套耳组，两对套耳组的第一套耳上均设有弧形滑槽和锁孔，两对套耳组的第二套耳上均设有所述锁舌。

9.根据权利要求8所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，当第二套耳的数量为三个时，所述扭簧的数量为两个，两侧的两个第二套耳与中间的第二套耳之间各设置一个扭簧；

当第二套耳的数量为两个时，所述扭簧的数量为一个，该扭簧设在两个第二套耳之间。

10.根据权利要求9所述的一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，其特征在于，当扭簧的数量为两个时，两个扭簧的旋向相反，两个扭簧的第一端相互远离设置，两个扭簧的第二端相互靠近设置；

或者两个扭簧的第一端相互靠近，两个扭簧的第二端相互远离。

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