一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构的制作方法

1.本实用新型涉及航天锁紧技术领域，特别涉及一种用于套筒式伸展机构的锁紧机构。


背景技术：

2.大型空间可展开机构因其具有收拢包络小、在轨可展开刚化的特点而得到广泛应用。其中，可重复展收套筒式伸展机构是一类典型的一维展开机构，具有指向性好、刚度大、质量轻、关节少、结构简单、可靠性高等优点，已多次成功在轨应用。
3.在发展可重复展收的套筒式伸展机构方面，国内外都有一定的进展，并提出了多种适用于套筒式伸展机构的的锁紧方案，其中最典型的是弹簧销式锁紧技术。以哈尔滨工业大学钟博文提出的内置销钉式锁定方案为例，锁紧状态下，如图1(a)所示，弹簧销16位于中套筒13内，受到弹簧14的推力，左端卡在外套筒15的孔内，内套筒11上端装有解锁斜面12，当需要解锁时，如图1(b)所示，内套筒11向下移动，解锁斜面12与弹簧销16的头部配合，将弹簧销16从中套筒13中拔出，实现中套筒13与外套筒15的解锁。弹簧销式锁紧方案具有结构简单，可重复解锁的优点；但是由于销钉安装在套筒内部，对装配要求较高，弹簧提供的锁紧力有限，因此轴向承载小，使得套筒在展开后刚性不足，展开长度受限。


技术实现要素：

4.本实用新型主要针对现有套筒式伸展机构的锁紧技术的不足，提供一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构。
5.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其包括固定支架、抱紧环、抱紧sma丝、锁定销钉和驱动组件。该锁紧机构适用于上支撑筒和下支撑筒之间的重复锁紧。
6.其中，下支撑筒套在上支撑筒外，自由状态下二者间隙配合、可在轴向自由伸缩。下支撑筒的上端沿周向设置有弹性片，柔性的抱紧环与弧形的固定支架配合围绕在下支撑筒的弹性片外，弹性片受到抱紧环挤压时能够向内收拢压紧上支撑筒，从而实现锁紧，当抱紧环解除对下支撑筒的约束时，弹性片向外张开，从而使上下支撑筒之间恢复间隙配合状态。
7.其中，固定支架一端带有固定抱紧sma丝的凸耳，另一端带有滑槽，滑槽之下设有收纳仓，滑槽上设有上下贯穿的通孔。
8.其中，抱紧环一端为固定端，与固定支架带凸耳一端相连，另一端为移动端，设有锁定孔和连接抱紧sma丝的凸耳，受抱紧sma丝拉力作用时，抱紧环移动端沿固定支架的滑槽移动，从而给下支撑筒提供向内的压紧力。
9.其中，所述锁定销钉和驱动组件安装在固定支架的收纳仓内。锁定销钉的位置与滑槽上的通孔对齐。锁紧时，抱紧sma丝拉动抱紧环向滑槽内移动，当锁定孔移动到与锁定销钉对齐时，锁定销钉上移穿过通孔和锁定孔，对抱紧环进行限位。解锁时，锁定销钉下移
从锁定孔拔出，抱紧环失去限位，弹性片向外张开，抱紧环从滑槽移出，从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态。驱动组件用于为锁定销钉提供推销过程(即锁定销钉上移锁紧抱紧环的过程)和拔销过程(即锁定销钉下移解除对抱紧环限位的过程)的驱动力。
10.进一步地，所述下支撑筒的外圆周面加工有沿其周向的环形限位凸台，与固定支架内壁的凹槽配合，确保固定支架与下支撑筒之间的相对位置不变，使得抱紧环收缩时能够压紧弹性片。
11.进一步地，所述驱动组件为sma丝-弹簧驱动结构。
12.进一步地，所述sma丝-弹簧驱动结构由锁定sma丝和锁定弹簧组成；锁定销钉上移锁紧过程由锁定弹簧的弹性回复力驱动，其下移解锁过程由锁定sma丝通电收缩来进行驱动。
13.进一步地，所述锁定sma丝设有两根，解锁时，对其中任意一根sma丝通电即能拔出锁定销钉，这种冗余设计能够提高机构释放的可靠性。
14.进一步地，所述锁定弹簧下端固定在固定支架的收纳仓的底部，以避免驱动过程中锁定弹簧上下窜动，从而保证锁紧的可靠性。
15.进一步地，在安装时对抱紧环施加预紧力，确保在收拢状态下固定支架在支撑筒的间隙内位置固定，避免在大振动、冲击载荷下发生运动而导致失效。
16.进一步地，不同直径的下支撑筒配合长度不同的抱紧环，以提供大小不同的压紧力，确保支撑筒能够被牢固锁紧且不会因过大的压紧力而破坏；其中，处在多层伸缩套筒结构最外层的支撑筒选用的抱紧环的长度最大，最内层的长度最小。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
18.(1)本实用新型的锁紧机构通过抱紧环压紧弹性片从而实现支撑筒间的锁紧，这种方式锁紧力大，锁紧可靠。
19.(2)本实用新型通过弹性片的弹性回复力解除支撑筒间的约束，进而实现收缩套筒装置的收拢，这种解锁方式运动平稳，冲击力小。
20.(3)本实用新型通过抱紧sma丝和锁定sma丝的收缩来分别控制锁紧和驱动解锁，有效减少了零部件数量。
附图说明
21.图1为现有技术中的内置弹簧销锁紧机构，其中图1(a)为锁紧状态，图1(b)为解锁状态；
22.图2为本实用新型锁紧机构的总体结构示意图；
23.图3为本实用新型下支撑筒的结构示意图；
24.图4为本实用新型锁紧机构的解锁状态示意图，其中图4(a)为俯视图，图4(b)为正视图；
25.图5为本实用新型锁紧机构的锁紧状态示意图，其中图5(a)为俯视图，图5(b)为正视图。
26.附图标号含义：1.固定支架；2.抱紧sma丝；3.下支撑筒；4.上支撑筒；5.抱紧环；6.锁定销钉；7.锁定弹簧；8.锁定sma丝；101.支架凸耳；102.滑槽；103.收纳仓；104.通孔；
301.弹性片；302.限位凸台；501.锁定孔；502.抱紧环凸耳。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
28.本实用新型提供了一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其总体结构如图2所示，上支撑筒4直径小于下支撑筒3，自由状态下，二者之间存在较大的配合间隙，可在轴向自由伸缩。
29.柔性的抱紧环5与弧形的固定支架1配合共同围绕在下支撑筒3的上端。抱紧环5一端为固定端；另一端为移动端，移动端上设有锁定孔501，并向外伸出抱紧环凸耳502。固定支架1向外伸出支架凸耳101的一端为凸耳端，另一端为带有滑槽102的滑槽端，滑槽102以下设有用于容纳锁紧组件和驱动组件的收纳仓103，滑槽102上设有上下贯穿整个滑槽102的通孔104。抱紧环5的固定端与固定支架1的凸耳端连接，抱紧环5的移动端可在固定支架1的滑槽102内滑动。抱紧sma丝2的两端分别连接抱紧环凸耳502和支架凸耳101。
30.下支撑筒3的结构如图3所示，其上端沿周向设置有多个弹性片301，中部外圆周面上设有环形限位凸台302。其中，弹性片301受到抱紧环5挤压时能够向内收拢压紧上支撑筒4，使上下支撑筒间可靠锁紧，自然状态下弹性片301向外张开，从而使上下支撑筒之间恢复间隙配合状态；环形限位凸台302与固定支架1内壁的凹槽配合，可对固定支架1进行限位，确保固定支架1与下支撑筒3的相对位置不变。
31.本实用新型锁紧组件为锁定销钉6，锁定销钉6安装在收纳仓103内，并与通孔104对齐；驱动组件为由锁定sma丝8和锁定弹簧7组成的sma-弹簧驱动结构。锁定sma丝8上端连接在锁定销钉6头部，下端固定在收纳仓103底部；锁定弹簧7上端支撑在锁定销钉6的头部，下端固定在收纳仓103底部，以避免在作动过程中弹簧上下窜动，确保了锁紧时驱动的可靠性。解锁状态下，如图4所示，锁定销钉6被抱紧环5限制在滑槽102下侧的通孔104和收纳仓103内，锁定销钉6承受锁定sma丝8的拉力，锁定弹簧7处于压缩状态。
32.需要锁紧支撑筒时(即锁定上支撑筒4和下支撑筒3)，对抱紧sma丝2供电，抱紧sma丝2收缩，拉动抱紧环5旋转，使抱紧环5的移动端向固定支架1的滑槽102内移动，当抱紧环5上的锁定孔501移动到与锁定销钉6对齐时，锁定弹簧7推动锁定销钉6上移插入锁定孔501内，如图5所示，机构完成锁紧动作，随后断开供电。锁紧状态下，下支撑筒3上端的弹性片301受到抱紧环5的挤压，紧紧压着上支撑筒4，使上下支撑筒间可靠锁紧，极大提高了支撑筒在展开状态下的刚性和稳定性。
33.需要解锁时，对锁定sma丝8通电，锁定sma丝8收缩，拉动锁定销钉6下移，当锁定销钉6从锁定孔501内移出后断开供电，抱紧环5失去限位，并在弹性片301的张力作用下向外张开，抱紧环5的移动端从滑槽102中移出，从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态。
34.需要说明的是，以上涉及方位的表述，如“底”、“顶”、“上”、“下”等，均基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所涉及的零部件必须具有特定的方位、构造或操作。此外，为了附图的简洁，附图中部分结构或特征如弹性片、孔、槽等未被全部标注，虽然附图标号仅指向其中一个或几个，但描述的内容代表了相同的全部特征。
35.本实用新型未详细阐述的属于本领域公知技术。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型作任何形式的限制。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，下支撑筒(3)有间隙地套在上支撑筒(4)外，自由状态下二者可在轴向自由伸缩；其特征在于：该锁紧机构包括固定支架(1)、抱紧sma丝(2)、抱紧环(5)、锁定销钉(6)和驱动组件；所述下支撑筒(3)的上端沿周向设有多个弹性片(301)，弹性片(301)自然状态下向外张开，当受到抱紧环(5)挤压时能够向内收拢压紧上支撑筒(4)，从而实现锁紧；所述固定支架(1)为弧形，一端带有固定抱紧sma丝(2)的凸耳，另一端带有滑槽(102)，滑槽(102)之下设有收纳仓(103)，滑槽(102)上设有上下贯穿的通孔(104)；所述抱紧环(5)为柔性，与固定支架(1)配合围绕在弹性片(301)外，抱紧环(5)的固定端与固定支架(1)带凸耳一端相连，其移动端设有锁定孔(501)，并向外伸出连接抱紧sma丝(2)的凸耳，受抱紧sma丝(2)拉力作用时，抱紧环(5)能沿滑槽(102)移动，从而给下支撑筒(3)提供向内的压紧力；所述锁定销钉(6)安装在收纳仓(103)内，其位置与通孔(104)对齐；锁紧时，抱紧sma丝(2)拉动抱紧环(5)向滑槽(102)内移动，当锁定孔(501)移动到与锁定销钉(6)对齐时，锁定销钉(6)上移穿过通孔(104)和锁定孔(501)，对抱紧环(5)进行限位；解锁时，锁定销钉(6)下移从锁定孔(501)拔出，抱紧环(5)失去限位，弹性片(301)向外张开，抱紧环(5)从滑槽(102)移出，从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态；所述驱动组件安装在收纳仓(103)内，用于为锁定销钉(6)提供推销过程和拔销过程的驱动力。2.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述下支撑筒(3)的外圆周面设有沿其周向的环形限位凸台(302)，环形限位凸台(302)与固定支架(1)上的凹槽配合，确保固定支架(1)与下支撑筒(3)的相对位置不变。3.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述驱动组件为sma丝-弹簧驱动结构，由锁定sma丝(8)和锁定弹簧(7)组成；锁定sma丝(8)上端连接在锁定销钉(6)头部，下端固定在收纳仓(103)底部；锁定弹簧(7)上端支撑在锁定销钉(6)的头部，下端支撑在收纳仓(103)底部；锁定销钉(6)上移锁紧的驱动力来自锁定弹簧(7)的弹性回复力，其下移解锁过程通过对锁定sma丝(8)通电收缩来进行驱动。4.根据权利要求3所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述锁定sma丝(8)设有两根，对任意一根通电均能拔出锁定销钉(6)，从而完成解锁。5.根据权利要求3所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述锁定弹簧(7)下端固定在固定支架(1)内。6.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，不同直径的下支撑筒(3)配合长度不同的抱紧环(5)，以提供大小不同的压紧力，处在伸缩套筒结构最外层的支撑筒选用的抱紧环(5)的长度最大，最内层的长度最小。7.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述抱紧环(5)在安装前施加有预紧力。

技术总结
本实用新型提供一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，上下支撑筒间隙配合，下支撑筒的上端设有多个自然张开的弹性片；固定支架与抱紧环配合围绕在弹性片外，并通过抱紧SMA丝驱动压紧支撑筒，抱紧环上设有锁定孔，固定支架上设有滑槽。锁紧时，抱紧SMA丝拉动抱紧环向滑槽内移动，当锁定孔移动到与锁定销钉对齐时，锁定弹簧推动锁定销钉上移插入锁定孔，对抱紧环进行限位；解锁时，锁定SMA丝拉动锁定销钉下移从锁定孔拔出，抱紧环失去限位从滑槽移出，弹性片向外张开，从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态。本实用新型结构简单、径向尺寸小，解锁方式运动平稳、冲击力小，锁紧力大、锁紧可靠，能够自动可重复锁紧。能够自动可重复锁紧。能够自动可重复锁紧。


技术研发人员：请求不公布姓名 付佳丽
受保护的技术使用者：北京灵翼航宇科技有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/25