[發明專利]一種用于航天器展開機構的可重復展收鉸鏈

有效

• 申請號: 201410198072.1
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103953639A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 商紅軍;任守志;楊巧龍;閆澤紅
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: F16C11/04
• 分類號: F16C11/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種航天器展開機構，適用于太陽翼、天線、伸展臂等展開部件的重復展開和收攏，尤其適合于安裝在展開部件的根部(即與衛星連接處)，能夠為展開部件提供高的展開鎖定剛度。

背景技術

我國航天器上安裝的太陽翼、天線等展開部件采用的鉸鏈一般為銷槽式鉸鏈，2010年5月第19卷第3期航天器工程上，題名為《太陽翼鉸鏈鎖緊槽的設計研究》的文獻對這種鉸鏈的組成和工作原理進行了描述。該種鉸鏈由公鉸、母鉸、銷軸、鎖定擺桿、偏心軸和鎖定彈簧等零件組成，其中公鉸帶有圓形滑道，在滑道末端有一個U形鎖緊槽，公鉸和母鉸通過銷軸相連。鎖定擺桿組件為叉形結構，叉形的一端裝有柱銷，另一端通過偏心軸與母鉸鉸接，柱銷通過鎖定彈簧壓緊在公鉸的圓形滑道上。當鉸鏈展開時，公鉸和母鉸在驅動元件(展開彈簧)作用下繞銷軸相對轉動，在展開過程中鎖定擺桿上的柱銷在鎖定彈簧的作用下壓緊在滑道上并沿著滑道滑動，展開到位后柱銷在鎖定彈簧的作用下進入滑道末端的U形鎖緊槽內，當柱銷與U形槽兩側內壁均接觸后，鉸鏈鎖定到位。這種銷槽式鉸鏈的柱銷進入鎖緊槽的驅動力由鎖定彈簧直接提供，一般力矩較小，造成鎖定后鎖緊槽與柱銷之間不能有效卡緊，在較小的彎曲載荷作用下二者之間便會出現一定的間隙，降低了鎖定剛度。另外，這種鉸鏈的柱銷與鉸鏈銷軸的距離較近，即鎖定臂的長度較短，也造成其剛度偏低。

航天器伸展臂的根部鉸鏈通常為楔塊鎖緊鉸鏈，這種鉸鏈的展開原理與銷槽式鉸鏈相似，但其展開到位的鎖緊采用楔塊式鎖緊，這種鎖緊機構的鎖定預緊力不大，取得高剛度主要靠增大體積，而且鎖定的可靠性遠低于銷槽式鉸鏈。

上述銷槽式鉸鏈和楔塊鎖緊鉸鏈均不適用于要求展開部件具有極高剛度和高可靠度的場合，如高剛度大型太陽翼、大型天線和展開臂等展開部件，尤其是不適合作為展開部件的根部鉸鏈與衛星直接連接。此外，這兩種鉸鏈展開功能和鎖定功能都是分別由不同的機構裝置完成的，因此難以實現在軌自動收攏。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種剛度高、可靠性好且可以實現重復展開鎖定和解鎖收攏的航天器用鉸鏈。

本發明的技術解決方案是：一種用于航天器展開機構的可重復展收鉸鏈，包括下法蘭、上法蘭、電機、圓頭限位螺釘、導軌、鎖定擺桿、平頭限位螺釘和鎖定柱銷；鎖定柱銷與鎖定擺桿的一端轉動連接，鎖定擺桿的另一端通過偏心軸與下法蘭轉動連接，電機與下法蘭固定連接且電機的輸出軸與鎖定柱銷對接；上法蘭通過鉸鏈轉軸與下法蘭轉動連接；導軌為設有封閉導向槽的結構，導軌與上法蘭固定連接，所述鎖定柱銷始終處于導向槽內并沿導向槽從頭部到尾部運動；所述的導向槽中心線是一段由三條曲線段共同組成的平滑曲線，從頭部到尾部分別為直線段、圓弧段和以鉸鏈轉軸的軸心為圓心的漸開線段；圓頭限位螺釘與上法蘭固定連接，平頭限位螺釘與下法蘭固定連接，電機驅動鎖定柱銷在導軌上的導向槽內由尾部運動至頭部，從而驅動上法蘭繞鉸鏈轉軸順時針轉動展開，直至圓頭限位螺釘和平頭限位螺釘緊密接觸后鉸鏈鎖定；當電機驅動鎖定柱銷在導軌上的導向槽內由頭部運動至尾部，從而驅動上法蘭繞鉸鏈轉軸逆時針轉動收攏，鎖定柱銷運動到所述導向槽的尾部時鉸鏈收攏到位。

所述的鉸鏈還包括曲柄和連桿，曲柄的一端與曲柄轉軸固連且通過曲柄轉軸與下法蘭轉動連接，曲柄的另一端通過連桿轉軸與連桿的一端轉動連接，連桿的另一端通過鎖定柱銷與鎖定擺桿的一端轉動連接，鎖定擺桿的另一端通過偏心軸與下法蘭轉動連接，曲柄、連桿、鎖定擺桿和下法蘭共同組成平面四連桿機構；電機的輸出軸與曲柄轉軸對接，通過電機驅動曲柄順時針轉動使得鉸鏈展開并鎖定，通過電機驅動曲柄逆時針轉動使得鉸鏈收攏到位。

所述的連桿轉軸布置在鎖定柱銷和曲柄轉軸所成虛擬連線的上側或者下側。所述的鉸鏈在展開鎖定后，曲柄和連桿的夾角在150°～170°之間，且曲柄轉軸和鎖定柱銷的虛擬連線與鎖定擺桿的夾角在50°～130°之間。所述的圓頭限位螺釘通過緊固螺釘與上法蘭固定連接。所述的平頭限位螺釘通過緊固螺母與下法蘭固定連接，通過調整緊固螺母改變圓頭限位螺釘和平頭限位螺釘的接觸位置，由此調整鉸鏈展開到位后上法蘭與下法蘭的角度。所述的直線段與水平面的夾角為2°～7°。

本發明與現有技術相比的優點在于：