CN217468752U - 一种空间展开连接机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空间展开连接机构，用以实现两个天线面阵之间的相对转动，其特征在于，所述空间展开连接机构至少包括设于天线面阵的外边沿上的第一铰链部、第二铰链部以及超声驱动组件，其中，第一铰链部的一端连接在第一天线面阵上，其另一端按照第一铰链部在垂直于第一天线面阵的方向上的投影与第一天线面阵不完全重叠的方式延伸出第一天线面阵且用于装设超声驱动组件，第二铰链部的一端连接在第二天线面阵上，其另一端按照第二铰链部在垂直于第二天线面阵的方向上的投影与第二天线面阵不完全重叠的方式延伸出第二天线面阵且连接至超声驱动组件的输出轴。

Description

一种空间展开连接机构

技术领域

本实用新型涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种空间展开连接机构。

背景技术

卫星天线是卫星的重要组成部分，应用于卫星舱外，主要为支架支撑结构，在航天器发射阶段支架呈折叠状态，航天器进入预定轨道后，支架展开，使卫星天线伸展进行信号的收发工作。由于天线阵面上的阵子有一定的高度，为了阵子间不产生干涉，阵面折叠之后，两阵面间需要间隔一定的距离。同时，基于阵面的工作特性，在阵面展开后，整个阵面上如果有金属部件超出阵面，会对阵子的工作产生一定的干扰，金属部件超出阵面的高度越高，干扰越大。为解决两块阵面的展折问题，目前普遍采用的技术手段是将两个阵面进行铰接，通过翻转执行机构驱动天线阵面进行折展，因阵面折叠之后，两阵面之间需间隔一定的距离，两块阵面的铰接座必须高出阵面一定的距离，因此，若采用上述常规的铰接方式，当展开完成的阵面开始工作，超出阵面的铰接座极有可能会对阵子的工作产生一定的干扰。

例如，公开号为CN211789492U的专利文献提出的一种卫星天线展开装置，包括天线安装板、限位支撑组件、火工组件和展开铰链，天线安装板通过展开铰链连接于卫星本体，火工组件包括火工切割器、连接杆和压紧座，限位支撑组件包括支撑座和限位杆，天线安装板的第一端面上设置有限位孔，限位杆插设于限位孔，卫星释放阶段天线安装板会稳定地固定住，而当需要释放天线时，火工切割器启动，推动刀片切断连接杆，从而使天线安装板和压紧座分离，切割过程中，限位杆很好地抵消了切割产生的侧向的推力，避免了天线受到冲击发生侧向偏移，缓冲组件很好地抵消了切割过程对星体的冲击，限位杆和限位孔分开后，天线安装板在展开铰链的作用下打开，使天线到达指定位置。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

目前普遍采用的将两个阵面进行铰接、通过翻转执行机构驱动天线阵面进行折展的天线展开机构，当展开完成的阵面开始工作，超出阵面的铰接座极有可能会对阵面上的阵子的工作产生一定的干扰。对此，本申请提出了一种空间展开连接机构，采用新型的铰链结构并结合电磁辐射小的超声电机对现有的天线展开机构进行改进，一方面不仅实现了更高精度驱动，另一方面影响阵子工作性能的例如电机等部件均未超出天线阵面，极大地保障了阵面的工作性能。

所述空间展开连接机构，用以实现两个天线面阵之间的相对转动，其特征在于，所述空间展开连接机构至少包括设于天线面阵的外边沿上的第一铰链部、第二铰链部以及超声驱动组件。其中，第一铰链部的一端连接在第一天线面阵上。其另一端按照第一铰链部在垂直于第一天线面阵的方向上的投影与第一天线面阵不完全重叠的方式延伸出第一天线面阵且用于装设超声驱动组件。第二铰链部的一端连接在第二天线面阵上，其另一端按照第二铰链部在垂直于第二天线面阵的方向上的投影与第二天线面阵不完全重叠的方式延伸出第二天线面阵且连接至超声驱动组件的输出轴。

该空间展开连接机构一方面采用了超声驱动组件，提高了精度的同时减小了驱动电机所占空间以及重量，另一方面，本申请将铰链与电机均设置在天线面阵的外边沿处，并且将铰链与电机分开设置，不仅有利于减小天线面阵间的间隙，并且电机的位置设置不再局限于铰链结构，能够有效解决电机设置在铰链内部的技术方案所存在的超出阵面而影响阵面工作性能的问题。

根据一种优选实施方式，所述超声驱动组件至少包括超声电机和具有所述输出轴的减速器。第一铰链部上包括用于连接至第一天线面阵的第一转接板。减速器与超声电机的输出端相连且使得超声电机和天线面阵分别位于其在输出轴的轴向上的两侧。超声电机在输出轴的轴向上的投影轮廓与减速器在输出轴的轴向上的投影轮廓相重合且其与第一转接板在输出轴的轴向上的投影轮廓彼此错位。

在该设置下，超声电机的外壁与减速器的外壁间相当于连续延伸。超声电机的尺寸既不会过大而增加整体重量或挡住位于其下方的减速器而导致其安装不便。同时其尺寸不会过小而压缩超声电机内部结构导致电机性能受限。由此本申请所提出的空间展开连接机构中所采用的超声电机可同时满足尺寸要求与电机性能要求。

根据一种优选实施方式，以两个天线面阵相对彼此转动的虚拟转动轴的延伸方向为第一方向。所述第一铰链部与第二铰链部各自在第一方向上的投影彼此间至少部分重叠。输出轴的一端从所述第一铰链部与第二铰链部上各自在第一方向上的投影彼此重叠的局部区域依次贯穿出第一铰链部与第二铰链部。并使得第一铰链部与第二铰链部彼此转动连接。

根据一种优选实施方式，所述第二铰链部至少包括用于连接所述输出轴的第一活动铰链。第一活动铰链具有沿垂直于虚拟转动轴的方向延伸的两端且其两端分别连接在第一转接板和输出轴上。并使得第一转接板与输出轴分布于第一活动铰链在平行于虚拟转动轴的方向上的两侧。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板上在靠近输出轴的一端开设有至少一个缺口。所述缺口朝向背离第一活动铰链的方向呈凹陷状且形成于该缺口内的板体与第一活动铰链间无连接关系。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板设于第一天线面阵上且其在第一天线面阵与第二天线面阵彼此平展而形成的并列方向上的宽度尺寸在第一方向上呈递减趋势。第一转接板的宽度尺寸自第一天线面阵上设有超声驱动电机的一侧朝向第一天线面阵上与该侧所对应的另一侧逐渐递减。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板具有沿着第一方向延伸所形成的呈阶梯型的阶梯面。在该设置下，在不影响转接板的连接作用的同时减小了转接板的体积。

根据一种优选实施方式，所述第一铰链部至少包括用于连接第二天线面阵的第二转接板。所述第一转接板具有与第一方向相平行的第一转接板侧面。所述第二转接板具有与第一方向平行的第二转接板侧面。在第一天线面阵与第二天线面阵相对转动而平展开来的情况下，第一转接板侧面与第二转接板侧面相对彼此平行。转接板侧面与天线面阵的侧面位于同一水平面。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板还包括与第一天线面阵平行的上表面。在上表面与第一转接板侧面相接的第一拐角为轮齿状。所述第二转接板还包括与第二天线面阵平行的上表面。在上表面与第二转接板侧面相接的第二拐角为能够与第一拐角相啮合的轮齿状。

根据一种优选实施方式，所述第一拐角具有沿上表面至第一转接板侧面延伸的方向并列布置的且呈先逐渐递增再逐渐递减的高度变化趋势的若干齿条。仅在拐角处具有轮齿状。在转接到位后，为平面的部分第一转接板侧面与同为平面的部分第二转接板侧面相对应，抵接面积大。

附图说明

图1是本实用新型的空间展开连接机构的简化主视结构示意图；

图2是本实用新型的空间展开连接机构的简化剖视结构示意图；

图3是本实用新型的空间展开连接机构装配至天线面阵上后的简化整体结构示意图。

附图标记列表

1：天线面阵；2：超声驱动组件；3：编码器；4：主动铰链；5：从动铰链；6：虚拟转动轴；7：固定端面；8：输出端面；9：输出轴；10：第一活动铰链；11：第一固定铰链；12：超声电机；13：减速器；14：第三转接板；15：第四转接板；16：缺口；17：从动轴；18：第二活动铰链；19：第二固定铰链；20：减速器波发生器；21：减速器钢轮；22：减速器柔轮；23：前出轴；24：机座；25：支撑底座；26：第一转接板；27：第二转接板；28：第一铰链部；29：第二铰链部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本申请提出了一种空间展开连接机构，用以实现两个天线面阵1之间的相对转动。所述空间展开连接机构包括设于天线面阵1的外边沿上的主动铰链4以及超声驱动组件2。主动铰链4包括第一铰链部28和第二铰链部29。

第一铰链部28的一端连接在第一天线面阵1上，其另一端延伸出第一天线面阵1且用于装设超声驱动组件2。第一铰链部28在垂直于第一天线面阵1的方向上的投影与第一天线面阵1不完全重叠。第二铰链部29的一端连接在第二天线面阵1上，其另一端延伸出第二天线面阵1且连接至超声驱动组件2的输出轴9。第二铰链部29在垂直于第二天线面阵1的方向上的投影与第二天线面阵1不完全重叠。本申请中提及的铰链的投影与天线面阵不完全重叠指的是铰链的一部分位于天线面阵上，另一部分延伸超出天线面阵。

第一铰链部28包括第一活动铰链10和第一转接板26。第二铰链部29包括第一固定铰链11和第二转接板27。从动铰链5包括第三转接板14和第四转接板15。转接板用于直接连接在天线阵面上。天线阵面上预留有用于安装转接板的若干螺纹孔和/或若干销钉孔。转接板通过若干螺钉和/或若干销钉定位至天线阵面上，以提高其位置精度的稳定性。转接板可以是薄板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

超声驱动组件2包括超声电机12以及减速器13。超声电机12的输出端连接在减速器13上。超声电机12具有驱动精度高、断电自锁、驱动力矩大以及环境适应性好等特点。本申请采用的减速器13为谐波减速器13或称谐波传动减速器13。谐波减速器13具有大减速比以及驱动精度高的特点。减速器13主要包括减速器波发生器20、减速器钢轮21以及减速器柔轮22。减速器13靠减速器波发生器20装配上柔性轴承使减速器柔轮22产生可控弹性变形，并与减速器钢轮21相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。工作时，固定减速器13刚轮，由超声电机12带动减速器波发生器20转动，减速器柔轮22作为从动轮，输出转动，带动负载运动。

减速器13具有支撑底座25与输出轴9。输出轴9可以为减速器柔轮22延伸所形成的轴体，也可以为与减速器柔轮22连接的轴体。输出轴9从支撑底座25中延伸出来，以将驱动力输出。支撑底座25的底部端面为超声驱动组件2的固定端面7。输出轴9延伸出支撑底座25的一端的端面为超声驱动组件2的输出端面8。输出轴9位于虚拟转动轴6的延伸方向上。

减速器13与超声电机12的输出端相连且使得超声电机12和天线面阵1分别位于其在输出轴9的轴向上的两侧。

超声电机12在输出轴9的轴向上的投影轮廓与减速器13在输出轴9的轴向上的投影轮廓相重合。

第一铰链部28上包括用于连接至第一天线面阵1的第一转接板26。超声电机12在输出轴9的轴向上的投影轮廓与第一转接板26在输出轴9的轴向上的投影轮廓彼此错位。

以两个天线面阵1相对彼此转动的虚拟转动轴6的延伸方向为第一方向。所述第一铰链部28与第二铰链部29各自在第一方向上的投影彼此间至少部分重叠。输出轴9的一端从所述第一铰链部28与第二铰链部29上各自在第一方向上的投影彼此重叠的局部区域依次贯穿出第一铰链部28与第二铰链部29，并使得第一铰链部28与第二铰链部29彼此转动连接。

所述空间展开连接机构包括编码器3、主动铰链4以及从动铰链5。第一铰链部28与第二铰链部29共同组成主动铰链4。

编码器3具有机座24以及一端从机座24中延伸出来的前出轴23。本申请采用的编码器3可以是绝对式编码器3或称绝对值编码器3。绝对式编码器3具有角度信息标定精度高的特点。可选用测量精度优于18位的绝对式光电编码器3。编码器3主要包括安装在机座24内的定子和转子、以及设于机座24外部的电气接口。前出轴23连接至定子铁芯。定子与转子同轴安装。被测量对象通过前出轴23与转子联动。定子上分布有数字处理器、信号发射与接收电路和数模转换电路。被测对象转动时带动转子转动。定子向转子发射电场信号并接收返回的信号进行处理。转子上带有调制电场图案。不同转动位置的调制信息不同。定子上的信号处理电路根据返回的接收信号判定转角位置，并经过模数转换电路对外输出角度传感器的角度信号。角度信号通过电气接口可传输至超声驱动组件2。

主动铰链4与从动铰链5分布于天线阵面在第一方向上的两侧，使得超声驱动组件与编码器3也分布于其两侧。即编码器3测得的是未设置超声电机12的一侧的转动角度。

从动铰链5包括第二固定铰链19和第二活动铰链18。转接板上预留有若干螺纹孔和/或若干销钉孔。铰链(固定铰链以及活动铰链)通过若干螺钉和/或若干销钉定位至与之对应的转接板上。铰链可以是具有一定厚度的条形板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

第一活动铰链10通过第一转接板26定位至第一天线面阵。第一固定铰链11通过第一转接板26定位至第二天线面阵。第二活动铰链18通过第二转接板27定位至第一天线面阵。第二固定铰链19通过第二转接板27定位至第二天线面阵。

第一转接板26和第二转接板27以各自的板体覆盖至少部分天线面阵1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同天线面阵1上。第三转接板和第四转接板以各自的板体覆盖至少部分天线面阵1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同天线面阵1上。

偏心设置指的是转接板或板体重心均偏离虚拟转动轴6。

第一活动铰链10与第一固定铰链11的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。第二活动铰链18与第二固定铰链19的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。活动铰链与固定铰链之间均可是通过设置转轴的方式转动连接的。转轴可以是指前出轴23、输出轴9或从动轴17。

第一活动铰链10具有沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的两端。第一转接板26与输出轴9分布于第一活动铰链10在平行于虚拟转动轴6的方向上的两侧。第一活动铰链10的两端分别连接在第一转接板26和输出轴9上。

第一转接板26上在靠近输出轴9的一端开设有至少一个缺口16。所述缺口16朝向背离第一活动铰链10的方向呈凹陷状。形成于该缺口16内的板体与第一活动铰链10间无连接关系。该缺口16与虚拟转动轴6的延伸方向有局部交集。

第二活动铰链18在其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端与第二固定铰链19在其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端通过从动轴17彼此转动连接。从动轴17位于虚拟转动轴6的延伸方向上以使其与超声驱动组件的输出轴9同轴设置。

第一活动铰链10的一端与第一固定铰链11的一端沿第一方向并列设置，并且第一活动铰链10的一端相对于第一固定铰链11的一端更靠近天线面阵1。第二活动铰链18的一端与第二固定铰链19的一端沿第一方向并列设置，并且第二活动铰链18的一端相对于第二固定铰链19的一端更靠近天线面阵1。

主动铰链4用于安装超声驱动组件2。超声驱动组件2的固定端面7与输出端面8分别通过主动铰链4连接至不同的天线面阵1上。启动超声驱动组件2，输出轴9转动，输出端面8相对固定端面7形成的相对位置关系改变，两个天线面阵1之间形成的夹角增大或减小，驱使其展开或收拢。

超声驱动组件2的固定端面7连接在第一固定铰链11上。超声驱动组件2的输出端面8连接在第一活动铰链10上。所述固定端面7与所述输出端面8均为超声驱动组件2在超声电机12与减速器13的并列方向上的同一端。

从动铰链5用于安装编码器3。编码器3通过从动铰链5连接至不同的天线面阵1上。编码器3与超声驱动组件2分别位于天线面阵1在第一方向上的两侧。编码器3与超声驱动组件2彼此能够进行信息交互。编码器3与超声驱动组件2可以是通过无线或有线的方式连接。本申请中提及的固定端面7与输出端面8之间的相对位置关系，可以是指基于标定的相对位置关系，两个端面中之一发生旋转而偏离标定相对位置后相对于标定相对位置而形成的相对位置，在本申请中由于输出轴9自转即使得输出端面8相对固定端面7发生旋转，使得两者偏离标定相对位置。

编码器3的机座24相对固定在第二固定铰链19上。编码器3的前出轴23以其与从动轴17同轴的方式固定连接至从动轴17的一端。编码器3的前出轴23也可以是通过转接件与从动轴17连接。从动轴17的一端固定连接在第二活动铰链18上，其另一端活动连接在第二固定铰链19上。驱使第二活动铰链18相对第二固定铰链19转动时，前出轴23与从动轴17一起相对底座转动。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种空间展开连接机构，用以实现两个天线面阵(1)之间的相对转动，

其特征在于，所述空间展开连接机构至少包括设于天线面阵(1)的外边沿上的第一铰链部(28)、第二铰链部(29)以及超声驱动组件(2)，其中，

第一铰链部(28)的一端连接在第一天线面阵(1)上，其另一端按照第一铰链部(28)在垂直于第一天线面阵(1)的方向上的投影与第一天线面阵(1)不完全重叠的方式延伸出第一天线面阵(1)且用于装设超声驱动组件(2)，

第二铰链部(29)的一端连接在第二天线面阵(1)上，其另一端按照第二铰链部(29)在垂直于第二天线面阵(1)的方向上的投影与第二天线面阵(1)不完全重叠的方式延伸出第二天线面阵(1)且连接至超声驱动组件(2)的输出轴(9)。

2.根据权利要求1所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述超声驱动组件(2)至少包括超声电机(12)和具有所述输出轴(9)的减速器(13)，第一铰链部(28)上包括用于连接至第一天线面阵(1)的第一转接板(26)，减速器(13)与超声电机(12)的输出端相连且使得超声电机(12)和天线面阵(1)分别位于其在输出轴(9)的轴向上的两侧，超声电机(12)在输出轴(9)的轴向上的投影轮廓与减速器(13)在输出轴(9)的轴向上的投影轮廓相重合且其与第一转接板(26)在输出轴(9)的轴向上的投影轮廓彼此错位。

3.根据权利要求1或2所述的空间展开连接机构，其特征在于，以两个天线面阵(1)相对彼此转动的虚拟转动轴(6)的延伸方向为第一方向，所述第一铰链部(28)与第二铰链部(29)各自在第一方向上的投影彼此间至少部分重叠，输出轴(9)的一端从所述第一铰链部(28)与第二铰链部(29)上各自在第一方向上的投影彼此重叠的局部区域依次贯穿出第一铰链部(28)与第二铰链部(29)，并使得第一铰链部(28)与第二铰链部(29)彼此转动连接。

4.根据权利要求1所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第二铰链部(29)至少包括用于连接所述输出轴(9)的第一活动铰链(10)，第一活动铰链(10)具有沿垂直于虚拟转动轴(6)的方向延伸的两端且其两端分别连接在第一转接板(26)和输出轴(9)上，并使得第一转接板(26)与输出轴(9)分布于第一活动铰链(10)在平行于虚拟转动轴(6)的方向上的两侧。

5.根据权利要求2所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第一转接板(26)上在靠近输出轴(9)的一端开设有至少一个缺口(16)，所述缺口(16)朝向背离第一活动铰链(10)的方向呈凹陷状且形成于该缺口(16)内的板体与第一活动铰链(10)间无连接关系。

6.根据权利要求2所述的空间展开连接机构，其特征在于，第一转接板(26)设于第一天线面阵(1)上且其在第一天线面阵(1)与第二天线面阵(1)彼此平展而形成的并列方向上的宽度尺寸在第一方向上呈递减趋势，第一转接板(26)的宽度尺寸自第一天线面阵(1)上设有超声驱动电机的一侧朝向第一天线面阵(1)上与该侧所对应的另一侧逐渐递减。

7.根据权利要求2所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第一转接板(26)具有沿着第一方向延伸所形成的呈阶梯型的阶梯面。

8.根据权利要求2所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第一铰链部(28)至少包括用于连接第二天线面阵(1)的第二转接板(27)，所述第一转接板(26)具有与第一方向相平行的第一转接板(26)侧面，所述第二转接板(27)具有与第一方向平行的第二转接板(27)侧面，在第一天线面阵(1)与第二天线面阵(1)相对转动而平展开来的情况下，第一转接板(26)侧面与第二转接板(27)侧面相对彼此平行。

9.根据权利要求2所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第一转接板(26)还包括与第一天线面阵(1)平行的上表面，在上表面与第一转接板(26)侧面相接的第一拐角为轮齿状，第二转接板(27)还包括与第二天线面阵(1)平行的上表面，在上表面与第二转接板(27)侧面相接的第二拐角为能够与第一拐角相啮合的轮齿状。

10.根据权利要求9所述的空间展开连接机构，其特征在于，所述第一拐角具有沿上表面至第一转接板(26)侧面延伸的方向并列布置的且呈先逐渐递增再逐渐递减的高度变化趋势的若干齿条。

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