锁扣式高刚度铰链的制作方法

1.本发明涉及铰链技术领域，具体地，涉及一种锁扣式高刚度铰链，尤其涉及一种锁扣式高刚度的小型铰链。


背景技术：

2.随着小型航天器的迅速发展，空间小型可展开机构由于其轻便、低成本、便于运输和储存等特点得到了日趋广泛的应用。而空间小型可展结构对铰链提出了小尺寸、轻质量和高可靠性的要求，现有航天器上使用的铰链装置往往采用高成本、高精度设计的大型铰链；或是低成本但展开可靠度、锁定强度不高的小型铰链，无法满足航天器的使用需求。
3.专利文献cn106763131a公开了一种应用于小卫星展开机构的轻型小铰链，该铰链包括公铰、母铰、扭簧、锁定簧片、销轴、轴套、弹簧挡圈以及绝缘垫片，采用扭簧作为展开过程的核心作动零件，扭簧在收拢过程中储藏的弹性势能可作为其展开动力，使铰链在解除约束后可以自主展开，扭簧在公铰上的安装孔有3个，可以用于微调铰链的展开力矩。锁定簧片由薄片弹簧钢制成，展开到位后锁定簧片卡到公铰上的凸起部中，完成铰链的到位锁定，但该设计的锁定部分采取簧片锁定的方式，簧片的强度不高，在锁定冲击下有变形甚至断裂的风险，锁定强度和刚度不高；且在片簧在锁定过程中需要同时完成弹性形变和到位锁定，锁定可靠度不高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种锁扣式高刚度铰链。
5.根据本发明提供的一种锁扣式高刚度铰链，包括母铰、通过销轴与所述母铰转动配合的公铰以及驱动组件；
6.所述母铰上配置有锁定扣以及与所述锁定扣弹性配合的弹性组件，所述公铰上设置有第一锁定结构且具有完全展开和收拢两种状态；
7.在所述收拢状态下，所述公铰与母铰叠合，当公铰的端部在驱动组件的驱动下绕所述销轴离开母铰从第一位置转动到第二位置时，所述第一锁定结构被所述锁定扣锁定使得所述公铰处于所述完全展开状态。
8.优选地，所述锁定扣通过旋变输出轴可转动的安装在所述母铰上，一端与所述弹性组件弹性配合，另一端具有与所述第一锁定结构相匹配的第二锁定结构。
9.优选地，所述弹性组件包括支柱以及套装在所述支柱上的压紧弹簧，所述支柱的一端安装在母铰上，支柱的另一端连接所述锁定扣的一端，在所述压紧弹簧处于压缩状态并具有驱使所述锁定扣的一端远离所述母铰运动的趋势。
10.优选地，所述旋变输出轴为偏心轴使得当转动所述旋变输出轴时能够调节所述第二锁定结构伸出到所述母铰外部的距离。
11.优选地，所述第二锁定结构为弯折结构，所述弯折结构的弯折角度为70
°
～85
°
；
12.所述第一锁定结构上具有与所述弯折结构匹配的摩擦斜面，摩擦斜面的倾斜角度
为70
°
～85
°
。
13.优选地，所述第二锁定结构与第一锁定结构在锁定时相互接触面均进行抛光处理进而使得各自表面具有匹配所述锁定时的粗糙度。
14.优选地，所述旋变输出轴通过固定座安装在母铰上；
15.所述旋变输出轴的端部具有操作结构且所述操作结构位于所述固定座的外部。
16.优选地，所述母铰、公铰、锁定扣均采用钛合金制作。
17.优选地，所述驱动组件采用扭簧。
18.优选地，所述母铰、公铰远离所述销轴的端部均具有安装结构，所述安装结构用于固定铰链。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.1、本发明的锁定部分为锁定扣摩擦角锁定，且锁定部分均使用钛合金加工，可在高冲击下保证无变形和破坏，并且在锁定后保持一定的锁定强度和刚度，也提高了承载力，与现有大型铰链相比，该铰链体积小、质量轻、构型简单、加工方便。
21.2、本发明采用扭簧配合压紧弹簧的配合方式完成锁定，具有缓冲性好、锁定可靠性高的优势。
22.3、本发明中旋变输出轴采用偏心轴的设计，可以微调锁定间隙，结构设计巧妙。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1为本发明锁扣式高刚度铰链的完全展开状态示意图；
25.图2为本发明锁扣式高刚度铰链的收拢状态示意图；
26.图3为本发明锁扣式高刚度铰链由收拢状态到完全展开状态的侧面示意图；
27.图4为本发明锁扣式高刚度铰链锁定状态锁定扣的末端弯折部分和公铰凸起部分的放大图。
28.图中示出：
29.母铰1
30.公铰2
31.销轴3
32.扭簧4
33.旋变输出轴6
34.压紧弹簧7
35.支柱8
36.锁定扣9
37.固定座11
38.第一锁定结构21
39.操作结构61
40.第二锁定结构91
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.本发明提供了一种锁扣式高刚度铰链，优选为小体积的铰链，如图1、图2所示，包括母铰1、通过销轴3与母铰1转动配合的公铰2以及驱动组件，驱动组件优选采用扭簧4，在使用时，扭簧4套装在销轴3上且两侧分别连接母铰1、公铰2。
43.母铰1上配置有锁定扣9以及与锁定扣9弹性配合的弹性组件，公铰2上设置有第一锁定结构21且具有完全展开和收拢两种状态，在收拢状态下，公铰2与母铰1叠合，如图1所示，此时，公铰2远离销轴3的端部处于第一位置，当公铰2的端部在驱动组件的驱动下绕销轴3离开母铰1从第一位置转动到第二位置时，第一锁定结构21被锁定扣9锁定使得公铰2处于完全展开状态。本发明中的铰链在保持了其他小铰链体积小、质量轻、构型简单、加工方便等特点的同时，具有锁定强度和刚度高、锁定可靠性高的优点，适用于多种卫星小型展开机构，具有广泛的适应性和应用价值。
44.具体地，锁定扣9通过旋变输出轴6可转动的安装在母铰1上，一端与弹性组件弹性配合，另一端具有与第一锁定结构21相匹配的第二锁定结构91，弹性组件包括支柱8以及套装在支柱8上的压紧弹簧7，支柱8的一端安装在母铰1上，支柱8的另一端连接锁定扣9的一端，压紧弹簧7优选位于母铰1和锁定扣9之间且压紧弹簧7始终处于压缩状态，压紧弹簧7具有驱使锁定扣9连接支柱8的一端远离母铰1运动的趋势，使得当公铰2从第一位置运动到第二位置时锁定扣9上的第二锁定结构91与第一锁定结构21锁定具有一定的缓冲。锁定扣9通过旋变输出轴6安装在母铰1上，以旋变输出轴6为轴心转动，压紧弹簧7套在支柱8上，用于向锁定扣9施加弹力，公铰2上有与锁定扣9相配的凸起部分，即第二锁定结构91。
45.旋变输出轴6为偏心轴使得当转动旋变输出轴6时能够调节第二锁定结构91伸出到母铰1外部的距离，转动旋变输出轴6可以改变锁定扣9的前后位置，从而将铰链调整到最合适的锁定位置，旋变输出轴6可调整的位置距离为至少0.5mm。
46.如图4所示，第二锁定结构91为弯折结构，弯折结构的弯折角度为α，α取值为70
°
～85
°
，第一锁定结构21上具有与弯折结构匹配的摩擦斜面，摩擦斜面的倾斜角度为β，β的取值为70
°
～85
°
。
47.第二锁定结构91与第一锁定结构21在锁定时相互接触面均进行抛光处理进而使得各自表面具有匹配锁定时的粗糙度。
48.旋变输出轴6通过固定座11安装在母铰1上，旋变输出轴6的端部具有操作结构61且操作结构61位于固定座11的外部。操作结构61优选为旋变输出轴6一端的六棱柱，可以方便使用工具进行转动。
49.母铰1、公铰2、锁定扣9均采用钛合金制作，可在高冲击下保证无变形和破坏，并且在锁定后保持一定的锁定强度和刚度，也提高了承载力。
50.母铰1、公铰2远离销轴3的端部均具有安装结构，安装结构用于固定铰链，安装结构优选为光孔，或者其他可以固定的结构等。
51.本发明的工作原理如下：
52.如图3所示，在收拢状态下，公铰2与母铰1叠合，公铰2的下面与母铰1的上面相对布置，公铰2远离销轴3的端部处于第一位置。
53.当公铰2的端部在扭簧4的驱动下绕销轴3离开母铰1从第一位置转动展开直至转动到第二位置时，第一锁定结构21被锁定扣9锁定，即展开锁定到位，公铰2处于完全展开状态展开过程中锁定扣9的末端沿公铰2上的凸起部分移动到凸起部分倾斜的外侧，最终卡在公铰2上的凸起部分，通过凸起部分外侧的摩擦角锁定，保证锁定刚度。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“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技术和简化描述，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技术的限制。
55.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。