限扭矩的自耦合全中性对接装置的制作方法

1.本实用新型属于连接器技术领域，具体涉及一种限扭矩的自耦合全中性对接装置。


背景技术：

2.随着太空技术的发展，卫星功能迭代速度加快等一系列因素影响，传统航天器采用的一次性使用模式，能力更替与升级仅依靠重新发射的模式，造成大量的资源浪费，这就要求新发射的卫星需要具备在轨维护，在轨维修，延寿和升级拓展等功能，而航天器在轨维护，功能拓展功能实现依托于设备小型化、模块化设计。
3.新的卫星允许多个模块化卫星以积木搭建的方式构建出新的卫星，假设模块化卫星为正方体，模块化卫星的六个面的每一个面的中心均可以安装一个对接装置，任意多个模块化卫星之间则通过本对接装置实现固定和光、流体、电力的传输。
4.现有常见的对接装置仅能满足两个模块化卫星的对接，或者多个模块化卫星的前后串联，无法满足沿每个面向外叠加。耦接装置cn106163926 仅说明了两个装置的对接固定方式，对于传动机构及介质传输方面未做进一步的说明。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种新型结构的限扭矩的自耦合全中性对接装置，使其通过在驱动部件上设置限扭矩连接装置，使得驱动部件的驱动力限定在一定的范围内，防止因负载过大而造成电机堵转。
6.本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种限扭矩的自耦合全中性对接装置，其包括固定在基板上的耦接部件和驱动部件，其中驱动部件为耦接部件提供周向运动的动力，装配在耦接部件外周的销环将耦接部件的周向运动转换为沿轴向的移动，所述驱动部件包括驱动电机、装配在该驱动电机输出轴上的主动齿轮、与该主动齿轮啮合的从动齿轮以及通过传动轴与从动齿轮连接的蜗杆；所述从动齿轮套在所述传动轴上并通过限扭矩连接装置实现与传动轴在限定扭矩范围内的同步转动。
7.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
8.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述从动齿轮上沿轴向分布有若干沿径向延伸的通槽，传动轴外周具有相应的凹槽；所述限扭矩连接装置包括装配在通槽内的紧定螺钉、弹性件以及滚珠，所述滚珠底部嵌在传动轴上的凹槽内，弹性件在紧固螺钉的作用下为滚珠提供预紧力。
9.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述通槽位于从动齿轮一端固定的固定块上。
10.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述固定块周向设置若干凸起，所述通槽位于该凸起上以满足限扭矩连接装置的装配需求。
11.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述基板上还固定有通信部件，该通信部件上端覆盖在耦接部件上方的部分设有通孔；位于销环上的通电导销在耦接部件的带动下伸入通信部件上端的通孔内并由该通孔伸出，在该对接装置与另一完全相同的对接装置连接时，该导电销前端插入另一对接装置通信部件上端的通孔内实现通信部件的导通。
12.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述导电销包括导体和部分包覆该导体外周的绝缘体，该绝缘体在导体外周部分位置的缺失使得该导体外周具有沿轴向间隔分布的第一导电位和第二导电位，当两个对接装置连接到位时，所述第一导电位和第二导电位分别位于两对接装置通信部件的通孔内并与该通孔接触导通。
13.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述通信部件包括用于信号传输的多个汇流条，每个汇流条上端均形成有与其所在的对接装置上的导电销或另一对接装置上的导电销适配的环状接触腔，当两对接装置对接到位时，任一对接装置上的导电销均能够通过第一导电位和第二导电位实现与不同端汇流条上接触腔的接触导通。
14.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述通信部件还包括用于实现汇流条上端固定的固定盘，该固定盘支撑在第一耦接元件上方且具有与汇流条上接触腔对应的、供导电销穿过的定位孔。
15.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，所述通信部件还包括锁紧触发装置，该锁紧触发装置位于固定盘底部并能够在另一对接装置上的导向销的推动下发送开始锁紧的信号。
16.前述的限扭矩的自耦合全中性对接装置，其中所述的锁紧触发装置包括固定在固定盘上的定位板以及固定装配在该定位板上第一导电片和第二导电片，所述定位板上还设有与第一导电片连通的触发孔；滑动装配在第一导电片和第二导电片之间的连接导体在其滑动行程内具有导通位和分离位，当位于导通位时，该连接导体同时与第一导电片和第二导电片接触导通，当位于分离位时，该连接导体前端与第二导电片分离断开，后端穿过第一导电片伸至触发孔内；所述定位板上还设有使连接导体保持在分离位的弹性件，另一对接装置上的导向销/导向销前端插入所述触发孔内为连接导体提供由分离位移动至导通位的力。
17.本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：本实用新型增设的限扭连接装置不仅可为电机提供保护防止堵转，而且通过回转角度大于前进角度的办法消除两个对接装置每一次锁紧分离动作造成的累积误差。
附图说明
18.图1为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的结构示意图；
19.图2为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的另一视向示意图；
20.图3为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的耦接部件结构示意图；
21.图4为图3省略正齿轮后的爆炸图；
22.图5为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置驱动部分结构示意图；
23.图6为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置从动齿轮的结构示意图；
24.图7为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置传动轴结构示意图；
25.图8为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置齿轮传动结构的剖视图；
26.图9为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的销环结构示意图；
27.图10为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的导电销剖示图；
28.图11为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的通信部件的结构示意图；
29.图12为图11的爆炸图；
30.图13为通信部件和销环的装配关系图；
31.图14为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的盖板结构示意图；
32.图15为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置锁紧触发装置的结构示意图；
33.图16为图15的剖视图；
34.图17为锁紧触发装置的定位座结构示意图；
35.图18为锁紧触发装置与相对端导销的配合示意图；
36.图19为图18的剖视图；
37.图20为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置通电导销预插合状态示意图；
38.图21为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置通电导销插合到位示意图。
39.【主要元件符号说明】
40.1:耦接部件
41.11：第一耦接元件
42.111：正齿轮
43.112：导销
44.113：第一引导路径
45.114：第二引导路径
46.115：第一接合元件
47.12：第二耦接元件
48.121：销孔
49.122：第二接合元件
50.13：套筒线性引导结构
51.2：驱动部件
52.21：驱动电机
53.22：主动齿轮
54.23：从动齿轮
55.24：传动轴
56.241：阶梯面
57.242：挡圈
58.25：蜗杆
59.26：限扭矩连接装置
60.261：凹槽
61.262：通槽
62.263：弹性件
63.264：滚珠
64.265：紧定螺钉
65.3：通信部件
66.31：固定盘
67.311：定位孔
68.312：导向孔
69.32：汇流条
70.321：压片
71.322：接触腔
72.33：斜圈弹簧
73.34：锁紧触发装置
74.341：定位板
75.3411：导向槽
76.342：连接导体
77.3421：尾部
78.3422：小弹簧
79.3423：头部
80.3424：连帽
81.343：第一导电片
82.344：第二导电片
83.345：大弹簧
84.346：触发孔
85.35：印制板固定件
86.4：销环
87.41：导电销
88.411：导体
89.4111：支撑导体
90.4112：插针导体
91.412：绝缘体
92.4121：上绝缘套
93.4122：下绝缘套
94.4123：绝缘套筒
95.4124：绝缘导向锥
96.413：第一导电位
97.414：第二导电位
98.42：导向销
99.43：环
100.44：销钉
101.5：基板
102.6:盖板
具体实施方式
103.为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的限扭矩的自耦合全中性对接装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
104.请参阅图1-21，其为本实用新型限扭矩的自耦合全中性对接装置的各部分结构示意图，该对接装置包括耦接部件1、驱动部件2、通信部件3以及销环4，其中耦接部件1、驱动部件2以及通信部件3均固定在基板5上，且驱动部件2为耦接部件1提供运动动力，销环4装配在耦接部件1外周并能够将耦接部件1的圆周运动转化为上下移动，即当耦接部件1在驱动部件2的驱动下转动时，能够带动销环4上下移动。通信部件3覆盖在耦接部件1上方的部分能够通过销环4上的导电销实现与对接端通信部件的导通。所述通信部件3上具有供销环4上的销穿过的通孔。在本实用新型实施例中，所述通信部件3围绕耦接部件1外周分布。
105.所述的耦接部件1包括固定在基板5上的套筒13以及由内向外依次活动套在该套筒13外周的第二耦接元件12和第一耦接元件11。其中第一耦接元件11包括固定在其壳体外表面的正齿轮111，该正齿轮111能够在驱动部件2的驱动下带动第一耦接元件11转动。所述第一耦接元件11和套筒13的壳体上均设有预定轮廓的狭槽形式的第二引导路径114，穿过第二耦接元件12上销孔121的导销112两端的分别位于第一耦接元件11和套筒13上的第二引导路径114中，被该引导路径引导。从而使得第二耦接元件12能够在第一耦接元件11的带动下旋转上升并穿过通信部件3进入两一端的耦接部件中实现二者的耦接或由下降收回。
106.所述第一耦接元件11上端内侧间隔设置有若干第一接合元件115，该第一接合元件115沿第一耦接元件11的壳体内周均匀分布。所述第二耦接元件12上部外周间隔设置有若干第二接合元件122，当该对接装置与另一个完全相同的对接装置对接插合时，其中一端的第二接合元件122由另一端第一接合元件115之间的空隙进入第一耦接元件11内，当第二接合元件 122旋转上升到位时，其中一端的第二接合元件122与另一端第一接合元件 115适配锁紧。
107.所述第一耦接元件11的壳体外周还设有预定轮廓的狭槽形式的第一引导路径113，所述销环4通过销钉44被第一引导路径113引导，当该对接装置与另一端进行对接时，驱动部件2带动正齿轮111转动，从而使得第一耦接元件11转动，此时，销环4上的销在销钉44的作用下被第一引导路径113引导至由通信部件3上相应的孔中，并能够继续向上移动由孔内伸出。所述销环4上的销包括多个导电销41和导向销42，其中导电销41 包括导体411和将该导体411外周部分包覆的绝缘体412，而绝缘体412在导体411外周部分位置的缺失，使得该导体外周具有沿轴向分布的第一导电位413和第二导电位414，当两个完全相同的对接装置在未插合状态时，所述导电销41与其所在端的通信部件3不导通，当两对接装置处于插合状态时，该导电销41通过其上的第一导电位413与其所在端通信部件3接触导通，通过其上的第二导电位414实现与对接端通信部件3的接触导通，由此使得两个对接端的通信部件通过导电销41接触导通。
108.在本实用新型实施例中，所述导体411包括支撑导体4111和固定装配在该支撑导体4111前端的插针导体4112，所述绝缘体412包括套在支撑导体4111后端实现该支撑导体4111在销环4上安装固定的上绝缘套4121、螺纹连接在支撑导体尾部并与上绝缘套4121尾部端面挡止限位的下绝缘套 4122、为支撑导体4111前端提供绝缘保护的绝缘套筒4123和
为插针导体前端提供绝缘保护的绝缘导向锥4124。所述第一导电位413为支撑导体 4111上位于上绝缘套4121和绝缘套筒4123之间的环形凸台的外周面，且该环形凸台的前后端面分别与上绝缘套4121和绝缘套筒4123挡止限位。所述第二导电位414为所述插针导体4112中间大径段的外周面，该插针导体4112前端的小径段与绝缘导向锥4124后端的安装孔固定装配，且该小径段通过其前大后小的阶梯轴结构与绝缘导向锥4124内前大后小的安装孔过盈装配，且该小径段阶梯轴结构的阶梯为斜面。所述插针导体4112后端的小径段与支撑导体4111前端的螺纹孔螺纹连接。
109.在本实用新型实施例中，由于组成导电销41的支撑导体和插针导体为金属导体，其他零件为绝缘体，在未插合状态，导电销绝缘部分与斜圈弹簧接触不能导通，导电销移动到插合位置时，导电销的导体部分分别与两端汇流条的斜圈弹簧接触，实现两个对接装置两条汇流条的之间导通。
110.所述通信部件3包括用于信号传输的多个汇流条32和用于实现汇流条 32上端固定的固定盘31，其中所述汇流条32下端固定在基板6上，所述固定盘31支撑在第一耦接元件11上方，且具有供其下方的导电销41穿过的定位孔311和供导向销42穿过的导向孔312，且每个定位孔311一侧均布置有另一个供对接端伸出的导电销由上端插入的定位孔311；每个导向孔 312一侧均布置有另一个供对接端伸出的导向销插入的导向孔312。
111.其中所述汇流条32通过其上端环状的接触腔322与固定盘31上定位孔311的配合实现该汇流条32在固定盘31上的定位装配。当该固定盘31 下方的导电销41向上伸出时，该导电销41上端穿过接触腔322并继续向上移动，当该导电销41移动到位时，其第一导电位413与接触腔322可靠接触，实现与汇流条的导通；此时将两个对接装置沿插合方向相对移动，使得该导电销41插入另一对接装置固定盘相应的定位孔内，当其插合到位时，该导电销41的第二导电位414与对插端汇流条的接触腔接触导通。同理，两对接装置也可通过另一端导电销41实现通信部件的导通，又可同时通过两端的导电销实现所有通信部件的导通，即本实用新型对接装置在对接时，根据需要，可通过选择伸出其中一端的导电销实现部分汇流条的导通，也可选择使两端的导电销均伸出实现所有汇流条的全部导通。
112.在本实用新型实施例中，为了保证导电销41与汇流条32之间接触的可靠，所述接触腔322内还固定有由导电材料制成的斜圈弹簧33，导电销 41和汇流条的接触腔322之间通过斜圈弹簧33实现可靠的接触导通。较佳的，所述接触腔322上还封盖有用于防止斜圈弹簧33脱出的环状结构的压片321，该斜圈弹簧321上端被压片321挡止限位，下端被接触腔322内的阶梯面挡止限位。较佳的，所述压片321为导体，但并不限定于此。
113.在本实用新型实施例中，所述固定盘31上的定位孔311上端外侧具有便于汇流条装配的避让槽3111，且该避让槽3111两侧还向外延伸形成用于对汇流条两侧限位的限位部3112，但并不限定于此。
114.所述固定盘31上还压紧覆盖有盖板6，该盖板6与固定盘通过螺钉连接。所述盖板6与固定盘31上定位孔311和导向孔312对应的位置也设有相应的穿孔，且与固定盘上供另一端的导电销或导向销通过的穿孔上端的孔口处设有插入导向结构61。在本实用新型实施例中，所述盖板6通过其底部与所述固定盘31适配的凹槽62实现与固定盘31的固定连接。
115.所述通信部件3还包括固定在固定盘31底部的锁紧触发装置34，该锁紧触发装置能够被另一端的导向销42触发，从而向控制部分发送信号，使控制部分触发对接装置启动
驱动部件2完成锁紧的动作。该锁紧触发装置 34包括定位板341以及固定装配在该定位板341上的连接导体342、第一导电片343、第二导电片344以及大弹簧345，其中所述连接导体342滑动装配在连接第一导电片343和第二导电344的导向槽3411内，且该连接导体342后端滑动装配在第一导电片343内且外周具有与该第一导电片343 前端面挡止限位的凸起3431。所述大弹簧345为连接导体343提供远离第二导电片344的力。所述定位板341上还设有供另一端导向销前端插入的触发孔346，在本实用新型实施例中，所述触发孔346的轴线方向与导向槽 3411的垂直。在大弹簧的作用下，所述连接导体342尾部穿过该触发孔346 与第一导电片343之间的滑槽进入触发孔346内，并能够在导向销前端斜面的推动下向第一导电片343移动，当导向销插合到位时，该连接导体342 前端与第二导电片344接触导通，此时两个导电片导通，第二导电片向控制部分发出信号，开始锁紧工作。
116.较佳的，所述导向槽3411为前小后大的阶梯槽，所述大弹簧位于该阶梯槽的大径段，且其一端压在连接导体342外周的凸起3431上，另一端压在该阶梯槽内的阶梯面上。
117.综上，本实用新型连接导体342具有导通位和分离位，当该连接导体342位于分离位时，其尾部伸入触发孔346内，且前端与第二导电片344分离断开；当位于导通位时，该连接导体342前端与第二导电片344接触导通；所述大弹簧345为该连接导体提供使其保持在分离位的弹性力，由另一插入触发孔346的导向销通过前端的锥型斜面为该连接导体342提供由分离位移动到导通位的动力；在该连接导体342的整个移动行程中，该连接导体342始终保持与第一导电片的接触。
118.为了保证所述连接导体342在导向销插合到位时能够移动到导通位，且能够防止连接导体342前端因挤压力过大而受损，所述连接导体342为弹性针，该弹性针包括尾部3421、小弹簧3422以及头部3423，其中所述尾部3421后端滑动穿过第一导电片343伸入触发孔346内。该尾部3421 前端具有沿轴向延伸的腔体，所述头部3423通过小弹簧3422压紧装配在该腔体前端，且该头部前端伸出该尾部的腔体。当该头部3423前端与第二导电片接触导通后，所述导向销仍推动所述尾部3422向前移动时，所述小弹簧3422实现该连接导体的轴向浮动，防止其头部受损。
119.较佳的，所述尾部3421的尾端还固定有连帽3424，该连帽3424尾部具有平滑的弧形面，以实现该连接导体342与导向销前端锥型面的平滑接触。
120.本实用新型锁紧触发装置在两个对接装置对插过程中，其中一端的导向销会进入另一端的触发孔中，导向销持续向下移动，一旦到达特定位置，即可通过导销锥形面将导向销的向下运动分解为推动连接导体尾部的向左运动，连接导体头部与第二导电片接触，随后完成了两个导电片之间的导通，导通的同时给控制部分发出信号，控制部分触发对接装置启动电机的完成锁紧动作。
121.在本实用新型另一实施例中，所述连接导体343的移动方向与导向销的移动方向一致，此时所述触发孔346的轴线方向与连接导体342的移动方向一致，此时所述连接导体342尾部的连帽3421的尾部端面为平面，另一端的导向销通过其前端面推动连帽3424的尾部端面，使连接导体342由分离位移动到连通位。
122.在本实用新型再一实施例中，所述销环4上的销仅包括导电销41，所述锁紧触发装置31位于固定盘下方且其上的触发孔位于其中一个定位孔的正下方，另一端插入的导电销41为该紧急触发装置31中的连接导体342 提供由分离位移动到导电位的动力。
123.较佳的，所述控制部分包括与第一导电片343和第二导电片344连接导通的印制板，所述基板5上设有印制板固定件35，该印制板固定件35还与盖板6连接。
124.所述驱动部件2包括驱动电机21、装配在该驱动电机21输出轴上的主动齿轮22、通过主动齿轮带动的从动齿轮23以及通过传动轴24与从动齿轮23连接的蜗杆25，其中所述驱动电机21带动主动齿轮22转动，并通过从动齿轮23和传动轴24将转动力传递给蜗杆25，从而使得蜗杆25能够驱动正齿轮111转动。为防止驱动电机21堵转，在传动轴24与从动齿轮23 之间增加限扭矩连接装置26，其中所述从动齿轮23套设在传动轴24上，并通过限扭矩连接装置26连接，从而实现二者转动的同步。具体的，所述从动齿轮23前端通过与装配在传动轴24上的挡圈242挡止配合实现轴向限位，后端通过与传动轴24上的阶梯面241挡止配合实现轴向限位。
125.所述限扭矩连接装置26包括紧定螺钉265、弹性件263、以及滚珠264，其中所述传动轴24外周沿径向均布有多个供滚珠264嵌入的凹槽261，所述从动齿轮23上设有多个与所述凹槽261对应的、沿径向延伸的通槽262。所述滚珠264底部嵌入传动轴上的凹槽261中，装配在通槽262内的弹性件263在紧定螺钉265的作用下为滚珠264提供移动的预压力，由此使得从动齿轮23能够带动传动轴24转动。当传动轴24端的负载过大时，从动齿轮23与传动轴24之间的传动力超过限定的扭矩时，滚珠受到的预压力不足以使从动齿轮23带动传动轴24，此时，从动齿轮23与传动轴24之间可实现打滑功能。本实用新型限扭连接装置不仅可为电机提供保护防止堵转，而且通过回转角度大于前进角度的办法消除两个对接装置每一次锁紧分离动作造成的累积误差。
126.在本实用新型实施例中，所述通槽262位于从动齿轮一端固定的固定块上。较佳的，所述固定块周向设置若干凸起，所述通槽位于该凸起上以满足限扭矩连接装置的装配需求。
127.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。