一种可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置的制作方法

1.本发明涉及棘轮机构，具体涉及一种可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置。


背景技术：

2.维修性，作为空间机构提高工作寿命的重要途径之一，已在空间机构设计中得到广泛采纳，即维修性设计。
3.大型空间机构通常由多个小型机构组成，为了提高大型空间机构的整体可靠性，一般通过在轨更换可靠性较低的小型机构(产品)的措施来实现。在轨更换这些机构产品常涉及机械和电气的断开与连接。而这些小型机构与大型空间机构间的电气连接常通过使用电连接器来实现，空间环境中常使用的连接器中就包括j599电连接器在内的一类旋转式电连接器。
4.由于受限于目前国内技术水平，航天员出舱次数还十分有限，在机构设计上应尽可考虑简化维修操作。在现有技术中，一类技术通过宇航员简单的往复摆动运动实现这类旋转式电连接器，但局限在于只实现了在轨拆卸功能，而无法实现在轨兼顾拆装功能；一类技术通过宇航员手持复杂的电动工具实现这类旋转式电连接器，但局限在于操作步骤多，流程复杂，实施难度大。如何实现电连接器的在轨简单方便拆装，是目前空间机构维修性设计的重要领域之一。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置，增加旋转型电连接器的在轨安装功能，提高在轨拆装的便捷性，降低对维修工具和宇航员操作能力的要求。
6.为了达到上述的目的，本发明提供一种可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置：
7.包括电连接器的插头和插座，插头安装在双向棘轮机构中，双向棘轮机构的双向棘轮和插头固连，双向棘轮机构的外壳轴向位置相对于双向棘轮固定并且可绕双向棘轮转动，外壳中安装棘齿切换架，棘齿切换架与两个棘齿同轴安装且轴向距离可调节，在最近距离将下棘齿锁定，在最远距离将上棘齿锁定。
8.棘齿切换架由中央开孔的底板和两个连接臂组成，底板上表面和下表面的边缘各有一个棘齿切换销，棘齿切换架中央安装一根t形顶针，顶针上端大圆和两个连接臂用固定销连接，两个棘齿套装在顶针上并从两个连接臂的两个间隙穿出，在顶针上端大圆与棘齿之间安装弹簧，顶针下端通过可移动的顶针销固定。
9.两个棘齿之间安装有扭簧使两个棘齿有靠拢的趋势。
10.顶针上套装有棘齿套杆，棘齿套杆上段有凸台，顶针上端大圆与凸台之间安装有弹簧，弹簧使顶针与棘齿有分离的趋势，两个棘齿的端部开孔套在棘齿套杆上并位于凸台
下侧。
11.两个棘齿的端部开孔处还有一个同轴的沉孔，两个棘齿端部并拢后两个沉孔构成一个环形空间并安装扭簧，扭簧的两个臂分别从沉孔圆周处开设的线槽穿出，两个棘齿上对应棘齿切换销的位置有棘齿切换孔。
12.顶针下端的顶针销垂直于顶针，顶针销一端通过滑槽销安装在斜槽块的斜槽中。
13.斜槽块安装在滑槽上，斜槽块沿着与顶针轴向平行的滑槽滑动时，可以带动顶针销插入顶针端部或脱离顶针。
14.所述双向棘轮的结构是在同一个圆柱面上两圈方向相反的棘齿。
15.双向棘轮机构的外壳由夹块、上壳体、下壳体组成，两个夹块首尾相接形成一个圆环结构，并与所述双向棘轮通过卡槽连接，保证两者轴向位置相对固定，上壳体和下壳体组成一个环形结构，夹块和双向棘轮位于这个环形结构中，夹块外壁面和上壳体内壁面配合，在上壳体与下壳体结合处开设一圈凹槽并安装轴瓦，夹块下端面和轴瓦上端面配合，轴瓦套装在双向棘轮颈部。
16.下壳体上安装有对外接口件，对外接口件带动下壳体和上壳体绕所述电连接器插头的旋转轴周向转动，进而带动内部安装的棘齿套杆绕所述电连接器插头的旋转轴轴向转动。
17.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：
18.本发明的可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置包括一套可自动切换的双向棘轮棘齿机构，该机构通过旋转式电连接器插头与插座的距离控制触发顶针端部的顶针销限位状态。在限位未解除前，顶针压缩顶针弹簧，端部被顶针销限位，无法上抬。棘齿切换架上的两个棘齿切换销与上下棘齿的棘齿切换销孔的配合关系为，上棘齿的棘齿切换销孔未与棘齿切换架的上棘齿切换销配合，处自由状态，上棘轮棘齿机构使能，而下棘齿的棘齿切换销孔与棘齿切换架的下棘齿切换销配合，下棘齿呈抬起固定状态，下棘轮棘齿机构失效。在限位未解除后，顶针端部无顶针销的限位，顶针在顶针弹簧的弹力作用下向上弹起，带动棘轮切换架向上移动，棘齿切换架上的两个棘齿切换销与上下棘齿的棘齿切换销孔的配合关系改变，上下棘齿与棘轮的啮合状态改变，上棘齿被抬起固定，上棘轮棘齿机构失效，下棘齿被释放自由，下棘轮棘齿机构使能。在对外动作需求不变的情况下，即仍仅是往复摆动对外接口件，就可实现双向棘轮棘齿机构的模式自动切换，即旋转式电连接器安装模式与拆卸模式的自动切换。
19.本发明的可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置的棘轮棘齿模式切换有明显的状态标识，即双向棘轮棘齿机构由安装模式切换成拆卸模式时，顶针上端部从与上壳体上端面几乎齐平状态变成明显凸出与上壳体上端面，航天员可进行直接观察，方便判断电连接器是否安装到位，而不必依赖于航天员力的知觉判断对外接口件能否继续转动，即电连接器是否安装到位，降低了航天员的操作难度，提高了操作的精确性和任务的可靠性。
附图说明
20.本发明的易在轨拆卸的电连接器装置由以下的实施例及附图给出。
21.图1是j599电连接器插头的示意图。
22.图2是本发明较佳实施例的可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置的示意图。
23.图3是j599电连接器插座安装完成后的示意图。
24.图4是本发明双向棘轮棘齿机构内部结构示意图。
25.图5是本发明双向棘轮结构示意图。
26.图6是本发明夹块结构示意图。
27.图7是本发明轴瓦结构示意图。
28.图8是本发明上壳体结构的示意图。
29.图9所示为本发明下壳体结构示意图。
30.图10是本发明对外接口件结构示意图。
31.图11是本发明棘齿(上棘齿、下棘齿)结构示意图。
32.图12是本发明棘齿套杆结构示意图。
33.图13是本发明顶针结构示意图。
34.图14是本发明扭簧结构示意图。
35.图15是本发明垫圈9结构示意图。
36.图16是本发明顶针弹簧结构示意图。
37.图17是本发明斜槽块结构示意图。
38.图18是本发明顶针销结构示意图。
39.图19是本发明滑槽销结构示意图。
40.图20是本发明棘齿切换架结构示意图。
41.图21是本发明双向棘轮棘齿机构安装模式主视图。
42.图22是本发明双向棘轮棘齿机构安装模式俯视图。
43.图23是本发明双向棘轮棘齿机构安装模式左视图。
44.图24是本发明双向棘轮棘齿机构安装模式整体视图。
45.图25是本发明双向棘轮棘齿机构拆卸模式主视图。
46.图26是本发明双向棘轮棘齿机构拆卸模式仰视图。
47.图27是本发明双向棘轮棘齿机构拆卸模式左视图。
48.图28是本发明双向棘轮棘齿机构拆卸模式整体视图。
具体实施方式
49.本实施例用于j599电连接器插头，所述电连接器20包括插头和插座，插座固定安装在飞行器上，作为不可在轨拆卸部分；将双向棘轮棘齿机构作为插头本实施例用于j599电连接器插头，所述电连接器20包括插头和插座，插座固定安装在飞行器上，作为不可在轨拆卸部分；将双向棘轮棘齿机构作为插头附件与插头整合，作为可在轨拆装部分，双向棘轮棘齿机构绕电连接器的轴往复摆动，使插头旋入或旋出插座；双向棘轮棘齿机构中的棘轮棘齿模式切换通过双向棘轮棘齿机构内部棘齿切换架18动作实现转换。
50.上述可自动切换的双向棘轮式电连接器拆装辅助装置，其中，所述双向棘轮棘齿机构包括双向棘轮5、顶针11弹簧16、固定销、顶针销12、顶针11、棘齿套杆10、斜槽块14、滑槽销13、上棘齿、下棘齿、扭簧7、垫圈9；所述可自动切换的双向棘轮5式电连接器拆装辅助
装置还包括上壳体、下壳体4、轴瓦3、夹块1、对外接口15件。
51.两个所述夹块1首尾相接形成一个圆环结构，并与所述双向棘轮5通过卡槽连接，保证两者轴向位置相对固定；所述插头的外壳置于所述双向棘轮5内，且所述外壳轴向限位在所述双向棘轮5内；所述轴瓦3套在所述双向棘轮5上，且轴向限位与所述夹块1与所述双向棘轮5外侧壁上的安装面之间；所述上壳体和所述下壳体4分别夹持所述轴瓦3的两侧，并通过螺钉连接紧固成一体。所述上壳体、下壳体4、轴瓦3组成的整体轴向位置相对于所述双向棘轮5固定，并可绕所述双向棘轮5自由转动。
52.所述顶针11呈阶梯型，有大小两个圆柱面；所述顶针11小圆柱面上依次串有顶针11弹簧16、棘齿套杆10，所述棘齿套杆10呈“t”字型，其中
“‑”
型结构位于所述上壳体沉孔上方；“l”型结构穿过所述上壳体和所述下壳体4。所述顶针11弹簧16为压缩弹簧16，位于所述顶针11大圆柱底端面与所述套杆的
“‑”
型上端面之间，所述顶针11有被所述顶针11弹簧16向上顶起的趋势。所述棘齿套杆10的“l”型结构构成了一个连接所述上壳体和所述下壳体4的空心转动轴，顶针11从其内孔穿过，其外部依次串有上棘齿、扭簧7、下棘齿、垫圈9，所述上棘齿、扭簧7、下棘齿可绕所述棘齿套杆10自由转动。所述上棘齿与所述下棘齿结构相同，包含一个沉孔、一个线槽以及一个棘齿切换孔；所述上棘齿和所述下棘齿对合安装后，两沉孔形成一个圆柱形空间；所述扭簧7本体安装于上述圆柱形空间内，所述扭簧7的两个扭簧7壁分别从所述上棘齿和所述下棘齿的线槽中穿出，并呈90
°
弯折后与所述上棘齿和所述下棘齿的侧面接触。所述上棘齿和所述下棘齿在所述扭簧7扭力的作用下，有合拢的趋势。所述上棘齿与所述双向棘轮5接触，并且所述下棘齿与所述双向棘轮5脱离时，此时所述上棘齿与所述双向棘轮5构成安装模式，棘齿带动所述双向棘轮5转动方向为电连接器安装方向。所述下棘齿与所述双向棘轮5接触，并且所述上棘齿与所述双向棘轮5脱离时，此时所述下棘齿与所述双向棘轮5构成拆卸模式，棘齿带动所述双向棘轮5转动方向为电连接器拆卸方向。
53.所述棘齿切换架18上含有两个连接臂，地板以及两个棘齿切换销结构，两个连接臂穿过所述上壳体对应的两个对称限位槽后，套住所述顶针11的大圆柱面，并通过固定销与所述顶针11固连，随顶针11移动而移动。所述棘齿切换器架周向转动被所述上壳体的对称限位槽限制，无法转动，保证两个棘齿切换销仅做周向上的移动，其中上棘齿切换销可插入所述上棘齿的棘齿切换孔中，下棘齿切换销可插入所述下棘齿的棘齿切换孔中，上下棘齿切换销有且仅有一个棘齿切换销插入对应的棘齿切换孔中。被插入棘齿切换销的棘齿位置将固定不动，并与所述双向棘轮5的对应棘轮脱离接触；未被插入棘齿切换销的棘齿则呈自由状态，与所述双向棘轮5的对应棘轮保持接触，发挥正常棘齿的作用。
54.所述斜槽块14安装于所述下壳体4的安装槽内，可在槽内上下移动。所述电连接器插头在安装时逐渐靠近所述电连接器插座，所述斜槽块14逐渐靠近所述电连接器插座的安装支座上端面，最终接触并相对所述下壳体4逐渐上移。
55.所述斜槽块14上设置有滑槽。所述顶针销12依次穿过所述下壳体4、所述顶针11底部的顶针销12孔，所述顶针销12一端穿有滑槽销13，所述滑槽销13可在所述斜槽块14的滑槽中滑动；所述斜槽块14上下滑动带动所述滑槽销13水平滑动，所述滑槽销13水平移动带动所述顶针销12在所述下壳体4和所述顶针11的顶针11孔内滑动。
56.所述对外接口15件安装在所述下壳体4上，所述对外接口15件带动所述下壳体4和
所述上壳体绕所述电连接器插头的旋转轴周向转动，进而带动内部安装的所述棘齿套杆10绕所述电连接器插头的旋转轴轴向转动，此时所述棘齿套杆10上的固定不动的棘齿仍与棘齿套杆10保持相对位置不动，而所述棘齿套杆10上自由状态的棘齿则在所述扭簧7的弹力作用下贴合所述双向棘轮5的对应棘轮，并可绕所述棘齿套杆10转动，构成一对棘轮棘齿机构，为安装模式棘轮棘齿机构和拆卸模式棘轮棘齿机构之一，即所述电连接器的拆装均通过往复摆动所述对外接口15件的转动实现。
57.工作原理：
58.地面安装和在轨安装时，所述斜槽块14位于移动下限处，所述滑槽销13位于所述斜槽块14最右端，所述顶针销12插入所述顶针11的顶针11孔内，此时，所述所述棘齿切换架18的下棘齿切换销插入所述下棘齿的棘齿切换孔中，所述下棘齿固定不动，并与所述双向棘轮5的下棘轮脱离接触，而所述上棘齿为自由状态，并与所述双向棘轮5的上棘轮实现接触，发挥正常棘齿的作用。此时棘轮棘齿状态为电连接器安装状态，通过往复周向摆动对外接口15件，可实现电连接器插头安装至电连接器插座上。安装过程中随着电连接器插头逐渐靠近电连接器插座，所述滑槽销13与所述电连接器的插座的安装支座的上端面接触，并逐渐上移，当所述电连接器插头即将安装到位时，所述斜槽快带动所述滑槽销13，进而带动所述顶针销12从所述顶针11的顶针销12孔中完全退出。此时所述顶针11在所述顶针11弹簧16的弹力作用下向上移动，所述棘齿切换架18随所述顶针11上移，所述棘齿切换架18的下棘齿切换销与所述下棘齿的棘齿切换孔脱离，所述棘齿切换架18的上棘齿切换销插入所述上棘齿的棘齿切换孔，所述上棘齿固定不动，并与所述双向棘轮5的上棘轮脱离接触，所述下棘齿恢复自由状态，并与所述双向棘轮5的下棘轮实现接触，此时所述顶针11明显凸出与所述上壳体的上端面，航天员可直接观察到，并停止转动对外接口15件，电连接器在轨安装完成，所述双向棘轮5棘齿机构已自动切换成拆卸模式。
59.地面拆卸和在轨拆卸时，由于安装时所述双向棘轮5机构已自动切换成拆卸模式，航天员只需往复转动对外接口15件，即可使所述电连接器的插头逐渐退出所述电连接器的插座，实现所述电连接器的在轨拆卸。