一种非偏心180度展开锁定铰链装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种非偏心180度展开锁定铰链装置，其包括：锁钩体、涡卷弹簧、双铰体、中心轴、套筒、轴承定位套、偏心轴、板簧、卡钩、八方调整套筒、涡卷簧定位套、定位轴、簧端压帽和簧芯压盖，其通过双铰体和锁钩体的构型设计实现了180度的展开功能，展开锁定状态下锁钩体与双铰体的指向夹角为180度，中心轴的轴心处于铰链装置中心面上，实现桁架杆或臂杆的非偏心铰接，避免机构运动的奇异位形，满足了桁架机构更小收纳包络的需求；铰链装置采用较长的铰接配合长度和两个角接触轴承，实现更高的展开刚度、展开重复精度和承载能力，满足了大型空间负载的高刚度、高精度连接需求。
【专利说明】
一种非偏心180度展开锁定铰链装置
技术领域
[0001]本发明属于铰链机构技术领域，尤其涉及一种非偏心180度展开锁定铰链装置。
【背景技术】
[0002]随着空间载荷的大型化和多样化发展，尺寸大、重量大的载荷越来越多，传统的太阳翼铰链已不能满足大型载荷更高刚度和更高收纳效率的需求。商红军等人于2013年公开的CN201310180826.6《一种四连杆机构锁紧的铰链》提出了一种适用于太阳翼等部件的展开锁定铰链，解决了空间轻型负载的可靠连接问题，但该铰链为偏心式可展开铰链，即铰链的转动中心与两侧的被连接体不在一条直线上，这导致收纳体积较大，应用于并联空间桁架机构中将会导致展开过程中出现奇异位形，如无克服措施奇异位形可导致机构展开锁定失败。奇异位形的具体解释可见沈辉等人在2004年机械工程学报中发表的《并联机构中奇异位形的分类与判定》，奇异位形在空间可展开结构中的影响分析可参见王丹丹于2013年公开的哈尔滨工业大学硕士研究生论文《可展开平面天线支撑机构展开运动学及动力学分析》。另外，由于太阳翼铰链的设计偏向于轻量化和小型化，轴向连接较短，侧弯刚度较小，且展开重复精度不是很高，这些问题导致其在星载可展开机构中的应用比较局限。而一般的非偏心铰接式机构由于结构干涉，旋转角度不能达到180度，不能满足可展开结构展开后形成直线撑杆稳定状态的需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种非偏心180度展开锁定铰链装置。可180度展收，展开过程中无奇异位的非偏心铰链装置，展开锁定后可形成高精度、高刚度关节式结构。
[0004]—种非偏心180度展开锁定铰链装置，其包括:锁钩体、涡卷弹簧、双铰体、中心轴、套筒、轴承定位套、偏心轴、板簧、卡钩、八方调整套筒、涡卷簧定位套、定位轴、簧端压帽和簧芯压盖；
[0005]锁钩体上设有定位槽和沟槽，定位槽内嵌润滑材料，且润滑材料外表面呈弧形，该弧形与中心轴同轴，沟槽的轴线与中心轴的轴线平行;锁钩体上还设有第一凸起部，双铰体上设有第二凸起部和第三凸起部，第一凸起部上设有通孔，第二凸起部、第三凸起部的凸起端设有外八方凸起，且第二凸起部、第三凸起部的外八方凸起上均设有通孔；
[0006]中心轴依次穿过双铰体的第二凸起部、锁钩体的第一凸起部、双铰体的第三凸起部上的通孔，且第一凸起部与中心轴之间通过两个角接触球轴承铰接;两个八方调整套筒分别套于双铰体的外八方凸起外表面;两个角接触球轴承的内圈通过通过套筒轴向定位，两个角接触球轴承的外圈通过轴承定位套轴向定位;在中心轴上对锁钩体、双铰体、角接触球轴承、套筒、轴承定位套通过螺母进行定力矩紧定；
[0007]卡钩通过偏心轴与双铰体铰接定位，卡钩通过板簧压紧于锁钩体上的润滑材料外弧面，在铰链展开过程中，卡钩可沿润滑材料外弧面滑动，在展开到位时卡钩将滑入锁钩体的沟槽中将整个铰链锁定；
[0008]铰链自展开力矩通过储能涡卷弹簧实现，涡卷弹簧安装于八方调整套筒上，且涡卷弹簧的中心部位通过簧芯压盖进行限位固定;涡卷簧定位套安装于定位轴上，涡卷簧定位套上设有限位槽，涡卷弹簧的自由端卡在涡卷簧定位套的限位槽上，并通过簧端压帽进行限位;涡卷弹簧的储能力矩方向为展开方向，可以通过八方调整套筒进行1/8圈细分调整。
[0009]有益效果:本发明通过双铰体和锁钩体的构型设计实现了180度的展开功能，展开锁定状态下锁钩体与双铰体的指向夹角为180度，中心轴的轴心处于铰链装置中心面上，可以实现桁架杆或臂杆的非偏心铰接，避免机构运动的奇异位形，满足了桁架机构更小收纳包络的需求；
[0010]本发明铰链装置采用了较长的铰接配合长度和两个角接触轴承，可以实现更高的展开刚度和更高的展开重复精度，承载能力也大大提高，满足了大型空间负载的高刚度、高精度连接需求；
[0011]本发明的自展开驱动力矩可以便利地通过改变八方调整套筒的角度来调整力矩大小，操作简单可靠。
【附图说明】
[0012]图1为本发明铰链装置示意图；
[0013]图2本发明铰链装置剖视图；
[0014]图3为本发明铰链装置收拢状态示意图；
[0015]图4为本发明铰链装置180°展开锁定状态示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1和图2所示，本发明一种非偏心180度展开锁定铰链装置，其包括:锁钩体1、涡卷弹簧2、双铰体3、中心轴4、套筒5、轴承定位套6、偏心轴7、板簧8、卡钩9、八方调整套筒10、涡卷簧定位套11、定位轴12、簧端压帽13、簧芯压盖14、润滑材料15和角接触球轴承、螺钉等标准件；
[0017]锁钩体I上设有定位槽和沟槽，定位槽内嵌润滑材料15，且润滑材料15外表面呈弧形，且该弧形与中心轴4同轴;沟槽的轴线与中心轴4的轴线平行。
[0018]锁钩体I与双铰体3铰接，铰接方式:锁钩体I上设有第一凸起部，双铰体3上设有第二凸起部、第三凸起部，第一凸起部上设有通孔，第二凸起部、第三凸起部的凸起端设有外八方凸起，且第二凸起部、第三凸起部的外八方凸起上均设有通孔；中心轴4依次穿过双铰体3的第二凸起部、锁钩体I的第一凸起部、双铰体3的第三凸起部上的通孔，且第一凸起部与中心轴4之间通过两个角接触球轴承铰接;两个八方调整套筒10分别套于双铰体3的外八方凸起外表面;两个角接触球轴承的内圈通过通过套筒5轴向定位，两个角接触球轴承的外圈通过轴承定位套6轴向定位;在中心轴4上对锁钩体1、双铰体3、角接触球轴承、套筒5、轴承定位套6通过螺母进行定力矩紧定；
[0019]卡钩9通过偏心轴7与双铰体3铰接定位，卡钩9通过板簧8压紧于锁钩体I上的润滑材料15外弧面，在铰链展开过程中，卡钩9可沿润滑材料15外弧面滑动，在展开到位时卡钩9将滑入锁钩体I的沟槽中将整个铰链锁定。
[0020]铰链自展开力矩通过储能涡卷弹簧2实现，涡卷弹簧2安装于八方调整套筒10上，且涡卷弹簧2的中心部位通过簧芯压盖14进行限位固定;涡卷簧定位套11安装于定位轴12上，涡卷簧定位套11上设有限位槽，涡卷弹簧2的自由端卡在涡卷簧定位套11的限位槽上，并通过簧端压帽13进行限位;涡卷弹簧2的储能力矩方向为展开方向，大小可以通过八方调整套筒10进行1/8圈细分调整。
[0021]如图3所示，为本发明铰链收拢状态示意图，锁钩体I与双铰体3的指向夹角为O度，此时涡卷弹簧2的储能力矩最大。
[0022]如图4所示，为本发明铰链展开锁定状态示意图，锁钩体I与双铰体3的指向夹角为180度，此时涡卷弹簧2的储能力矩最小，中心轴4的中心处于铰链中心面上，可以实现桁架杆或臂杆的非偏心铰接。
[0023]本发明铰链采用了较长的铰接配合长度和两个角接触轴承，可以实现更高的刚度和更高的展开重复精度。
[0024]当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种非偏心180度展开锁定铰链装置，其特征在于，包括:锁钩体(I)、涡卷弹簧(2)、双铰体(3)、中心轴(4)、套筒(5)、轴承定位套(6)、偏心轴(7)、板簧(8)、卡钩(9)、八方调整套筒(10)、涡卷簧定位套(11)、定位轴(12)、簧端压帽(13)和簧芯压盖(14); 锁钩体(I)上设有定位槽和沟槽，定位槽内嵌润滑材料(15)，且润滑材料(I 5)外表面呈弧形，该弧形与中心轴(4)同轴，沟槽的轴线与中心轴(4)的轴线平行;锁钩体(I)上还设有第一凸起部，双铰体(3)上设有第二凸起部和第三凸起部，第一凸起部上设有通孔，第二凸起部、第三凸起部的凸起端设有外八方凸起，且第二凸起部、第三凸起部的外八方凸起上均设有通孔； 中心轴(4)依次穿过双铰体(3)的第二凸起部、锁钩体(I)的第一凸起部、双铰体(3)的第三凸起部上的通孔，且第一凸起部与中心轴(4)之间通过两个角接触球轴承铰接;两个八方调整套筒(10)分别套于双铰体(3)的外八方凸起外表面;两个角接触球轴承的内圈通过通过套筒(5)轴向定位，两个角接触球轴承的外圈通过轴承定位套(6)轴向定位;在中心轴(4)上对锁钩体(I)、双铰体(3)、角接触球轴承、套筒(5)、轴承定位套(6)通过螺母进行定力矩紧定； 卡钩(9)通过偏心轴(7)与双铰体(3)铰接定位，卡钩(9)通过板簧(8)压紧于锁钩体(I)上的润滑材料(I5)外弧面，在铰链展开过程中，卡钩(9)可沿润滑材料(15)外弧面滑动，在展开到位时卡钩(9)将滑入锁钩体(I)的沟槽中将整个铰链锁定； 铰链自展开力矩通过储能涡卷弹簧(2)实现，涡卷弹簧(2)安装于八方调整套筒(10)上，且涡卷弹簧(2)的中心部位通过簧芯压盖(14)进行限位固定;涡卷簧定位套(11)安装于定位轴(12)上，涡卷簧定位套(11)上设有限位槽，涡卷弹簧(2)的自由端卡在涡卷簧定位套(11)的限位槽上，并通过簧端压帽(13)进行限位;涡卷弹簧(2)的储能力矩方向为展开方向，可以通过八方调整套筒(10)进行1/8圈细分调整。
【文档编号】F16C11/10GK106015308SQ201610364583
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】林秋红, 徐燕菱, 从强, 李林, 王兴泽, 于春宇, 梁东平, 杨双景, 李潇, 刘冬
【申请人】北京空间飞行器总体设计部