具有適用于具有交叉纏繞裝置的鉸鏈的轉(zhuǎn)矩的機(jī)動化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的主題為一種具有適用于具有交叉纏繞裝置的鉸鏈的轉(zhuǎn)矩的機(jī)動化系統(tǒng)，其包括兩個(gè)基本上平行的纏繞圓筒（1a、1b），至少一個(gè)縱向連接元件，所述連接元件能夠保持所述纏繞圓筒（1a、1b）之間的預(yù)定距離，并圍繞纏繞軌道纏繞，所述連接元件因此具有位于所述纏繞圓筒（1a、1b）之間的交叉點(diǎn)，所述機(jī)動化設(shè)備還包括兩個(gè)柔性軌道，所述兩個(gè)柔性軌道固定至纏繞圓筒（1a、1b）中的每一個(gè)，并彼此面對設(shè)置且在接觸點(diǎn)處彼此接觸，纏繞圓筒（1a、1b）和柔性軌道組件形成配件，在所述連接元件的作用下預(yù)應(yīng)力被施加于所述接觸點(diǎn)處。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于，所述柔性軌道具有螺旋形式。
【專利說明】具有適用于具有交叉纏繞裝置的鉸鏈的轉(zhuǎn)矩的機(jī)動化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及元件的機(jī)動化系統(tǒng)。其特別地適于用于展開例如天線或太陽能發(fā)電機(jī)的空間附件的機(jī)構(gòu)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在前述機(jī)動化系統(tǒng)中，例如配件的元件通常以圍繞鉸鏈而相對于彼此運(yùn)動地設(shè)置。因此這些系統(tǒng)包括多行鉸鏈，所述多行鉸鏈通常使用扭力彈簧、螺旋彈簧或Carpentier接頭型的機(jī)動化構(gòu)件，從而有可能對抗轉(zhuǎn)矩形成反抗，并確保就所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而言的必要的邊限，用以確保附件的完全展開。
[0003]就此而言，已知的機(jī)動化構(gòu)件顯示出需要過機(jī)動化的改變的或可變的機(jī)動化轉(zhuǎn)矩，這導(dǎo)致在展開結(jié)束時(shí)的沖擊。
[0004]這些沖擊可能是顯著的，并且在展開結(jié)束時(shí)產(chǎn)生對空間附件的損壞以及損害航天器的駕駛的雜散轉(zhuǎn)矩。為了緩解該問題，可以將能夠展開的結(jié)構(gòu)定尺寸和增強(qiáng)，從而承受在它們的展開中所產(chǎn)生的行程終端沖擊，但是該解決方法不令人滿意，并且明顯導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的重量增加。
[0005]一些發(fā)展思路已獲得具有幾乎為零的抗轉(zhuǎn)矩的展開機(jī)構(gòu)的發(fā)明。這種機(jī)構(gòu)，如描述于專利申請F(tuán)R2635077中的鉸鏈行，提供了僅需要極少的機(jī)動化功率的優(yōu)點(diǎn)，并產(chǎn)生最小化的行程終端沖擊。其他機(jī)構(gòu)源自對如上機(jī)構(gòu)的增強(qiáng)，特別是就重量和體積而言。這種展開機(jī)構(gòu)公開于專利申請F(tuán)R0605653。
[0006]已知的機(jī)構(gòu)，如描述于前述專利申請F(tuán)R2635077和FR0605653中的那些，具有限制為180°的角展開能力。此外，由于它們的結(jié)構(gòu)，它們的總體運(yùn)動學(xué)產(chǎn)生極不規(guī)則的機(jī)動化轉(zhuǎn)矩。最后，如已經(jīng)解釋的，由于所述展開速度不規(guī)則，已知的展開機(jī)構(gòu)在行程終端產(chǎn)生能量恢復(fù)，并因此產(chǎn)生沖擊。
[0007]為了改正這些缺點(diǎn)，已提出具有受控轉(zhuǎn)矩的機(jī)動化裝置，其描述于以引文FR2968234公布的專利申請中。這種裝置有可能提供幾乎為零的抗轉(zhuǎn)矩，并且基于已存在于系統(tǒng)中的柔性軌道的使用以產(chǎn)生機(jī)動化。柔性軌道具有特定形式，以允許柔性軌道之間的接觸點(diǎn)相對于纏繞裝置(如纏繞柔性刃片或者纜線)的交叉點(diǎn)偏移，該纏繞裝置在兩個(gè)基本上平行的配件形成纏繞圓筒之間形成連接元件，系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件連接至所述連接元件。以此方式，取決于前述接觸點(diǎn)與交叉點(diǎn)之間的距離的轉(zhuǎn)矩引起柔性軌道的相互旋轉(zhuǎn)和配件的相互旋轉(zhuǎn)。在連接元件形成纏繞裝置之間的“交叉點(diǎn)”應(yīng)以較廣的方式理解為基本上平行于配件的縱向軸線或旋轉(zhuǎn)軸線，并同時(shí)經(jīng)過兩個(gè)纏繞裝置的軸線。
[0008]在上述裝置中，對機(jī)動化轉(zhuǎn)矩的良好控制是以對柔性軌道之間的接觸點(diǎn)的位置的良好控制為先決條件，但實(shí)際上可證實(shí)如此控制柔性軌道之間的接觸點(diǎn)的位置并非那么容易。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的在于顯著緩解上述缺點(diǎn)。因此，通過本發(fā)明，提出不僅通過柔性軌道的特定形式，還通過圍繞纏繞圓筒的纏繞裝置的特定構(gòu)造而確保柔性軌道之間的接觸點(diǎn)相對于纏繞裝置的交叉點(diǎn)的偏移。
[0010]更具體地，本發(fā)明的主題為一種機(jī)動化裝置，其包括:
[0011]?兩個(gè)基本上平行的纏繞圓筒、縱向連接元件形成纏繞裝置，所述纏繞裝置能夠保持所述纏繞圓筒之間的預(yù)定距離，并圍繞纏繞圓筒纏繞，所述纏繞裝置因此具有位于所述纏繞圓筒之間的連接元件的兩個(gè)基本上線性的部分之間的交叉點(diǎn)，
[0012].至少兩個(gè)柔性軌道，包括纏繞圓筒和柔性軌道的組件形成配件，柔性軌道固定至每個(gè)纏繞圓筒，所述柔性軌道彼此面對設(shè)置并具有接觸點(diǎn)，在所述纏繞裝置的作用下預(yù)應(yīng)力被施加于所述柔性軌道的接觸點(diǎn)處，所述柔性軌道具有螺旋形式，所述螺旋形式以如下方式構(gòu)造:所述兩個(gè)柔性軌道之間的接觸點(diǎn)相對于所述纏繞裝置的交叉點(diǎn)偏移，所述接觸點(diǎn)和所述交叉點(diǎn)不在平行于所述纏繞圓筒的旋轉(zhuǎn)軸線的同一軸線上對齊，從而施加取決于所述接觸點(diǎn)與所述交叉點(diǎn)之間的距離的轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩能夠引起所述配件的相互旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述機(jī)動化裝置的特征在于，每個(gè)纏繞圓筒沿著確定的第一部分具有第一周長，并沿著確定的第二部分具有第二周長，所述連接元件的每個(gè)線性部分在第一纏繞圓筒的第一部分和第二纏繞圓筒的第二部分上纏繞，或者在第一纏繞圓筒的第二部分和第二纏繞圓筒的第一部分上纏繞。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一纏繞圓筒的所述第一部分和所述第二部分以及所述第二纏繞圓筒的所述第一部分和所述第二部分可具有圓形周長。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述纏繞裝置和所述纏繞圓筒可構(gòu)造為使得交叉點(diǎn)與含有所述第一和第二纏繞圓筒各自的旋轉(zhuǎn)軸線的水平平面之間的第一距離的值等于確定的第一值，以用于控制在配件之間的接觸點(diǎn)處施加的轉(zhuǎn)矩。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施方案中，所述柔性軌道的螺旋形式可構(gòu)造為如下方式:所述接觸點(diǎn)與含有所述第一和第二纏繞圓筒各自的旋轉(zhuǎn)軸線的平面之間的第二距離等于確定的第二值，與所述第一距離和所述第二距離的和相等的距離決定施加在配件上的轉(zhuǎn)矩。
[0017]本發(fā)明的另一主題為一種用于人造衛(wèi)星的展開系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)第一能夠展開的附件和一個(gè)第二能夠展開的附件，其特征在于其也包括根據(jù)所述實(shí)施方案中任一個(gè)所述的機(jī)動化設(shè)備，所述能夠展開的附件固定至每個(gè)配件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過根據(jù)附圖提供的如下描述而變得清楚，所述附圖表示:
[0019].圖1:在收藏和展開位置的本領(lǐng)域已知的機(jī)動化系統(tǒng)的圖；
[0020].圖2A和2B:分別顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的機(jī)動化設(shè)備以及施加于其上的力的概要的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1顯示了示出在上述專利申請F(tuán)R2968234中所述的機(jī)動化系統(tǒng)的圖。機(jī)動化系統(tǒng)包括通過纏繞裝置3 (如柔性刃片)或通過任何其他合適的元件(例如纜線)而保持在適當(dāng)位置的基本上平行的纏繞圓筒la、lb。纏繞裝置3以8字形圍繞纏繞圓筒la、lb纏繞；分開來看，每個(gè)纏繞裝置明顯包括線性部分3a或3b，每個(gè)線性部分3a、3b通過纏繞裝置的一部分延伸，所述纏繞裝置的一部分圍繞纏繞圓筒la、lb中的每一個(gè)纏繞。纏繞裝置在交叉點(diǎn)C處交叉。
[0022]柔性軌道2a、2b各自連接至具有圓形截面的纏繞圓筒la、lb中的每一個(gè)。柔性軌道2a、2b彼此面對并彼此接觸設(shè)置。包括纏繞圓筒la、lb和相關(guān)的柔性軌道2a、2b的組件形成配件12a、12b。纏繞裝置3引發(fā)預(yù)應(yīng)力，所述預(yù)應(yīng)力施加于柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)P處。由于纏繞圓筒la、lb和柔性軌道的基本上圓形的幾何形狀，因此柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)P和纏繞裝置3的交叉點(diǎn)C在如下平面中對齊:所述平面與經(jīng)過纏繞圓筒IaUb的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線的平面正交，并與兩個(gè)纏繞圓筒la、lb的旋轉(zhuǎn)軸線平行且等距。附件(如太陽能發(fā)電機(jī))可固定至每個(gè)纏繞圓筒/柔性軌道組件la-2a/lb_2b。
[0023]柔性軌道2a、2b可由螺旋形式的柔性軌道組成。柔性軌道2a、2b的輪廓也可由多個(gè)螺旋部分和/或由多個(gè)圓形輪廓的部分形成。特定的螺旋形式能夠使得柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)P相對于纏繞裝置3的交叉點(diǎn)C偏移。接觸點(diǎn)P和該交叉點(diǎn)C不位于平行于纏繞圓筒la、lb的旋轉(zhuǎn)軸線的同一軸線上。所述接觸點(diǎn)P相對于該交叉點(diǎn)C的偏移距離D導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的偏移，所述預(yù)應(yīng)力由纏繞裝置3引發(fā)，并施加于接觸點(diǎn)P處。由于此，轉(zhuǎn)矩R在接觸點(diǎn)P與交叉點(diǎn)C之間產(chǎn)生，從而引起包括柔性軌道2a、2b和纏繞圓筒la、lb的配件12a、12b的旋轉(zhuǎn)。由于柔性軌道2a、2b的螺旋形式，配件12a、12b的相互旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致柔性軌道2a、2b的變形發(fā)生改變，更具體地導(dǎo)致接觸點(diǎn)處的偏轉(zhuǎn)發(fā)生變化，由于纏繞圓筒Ia和Ib的具有圓形截面的圓筒形式，纏繞圓筒la、lb之間的中心間距就其本身而言為恒定的，關(guān)閉位置F的中心間距的長度E等于打開位置O的中心間距的長度E’。
[0024]可借助選擇螺旋形式和柔性軌道2a、2b的物理特性(特別是它們的彈性和它們的剛性)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩R。為了增加施加于柔性軌道2a、2b上的轉(zhuǎn)矩R，可以通過產(chǎn)生具有顯著張角的螺旋而增加接觸點(diǎn)P相對于交叉點(diǎn)C的偏移，或者有可能通過產(chǎn)生剛度更大的柔性軌道而增加施加于接觸點(diǎn)P處的力。為了增加施加于接觸點(diǎn)C處的力，也可以增加柔性軌道2a、2b的偏轉(zhuǎn)。
[0025]為了產(chǎn)生在展開階段過程中恒定的轉(zhuǎn)矩R，可優(yōu)選阿基米德螺旋形式。
[0026]機(jī)動化轉(zhuǎn)矩R也可改變以彌補(bǔ)由鉸鏈外部的元件所引入的某些可變摩擦轉(zhuǎn)矩。這些可通常為在兩個(gè)太陽能發(fā)電機(jī)面板之間傳送電力的電纜束。因此有可能獲得在整個(gè)展開中幾乎恒定的機(jī)動化邊限。機(jī)動化需求則可根據(jù)嚴(yán)格需要而調(diào)節(jié)。
[0027]圖2A和2B分別顯示了示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的機(jī)動化裝置以及施加于其上的力的概要的圖。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，提出了上述專利申請F(tuán)R2968234的發(fā)明的替代技術(shù)，所述替代技術(shù)能夠通過移置交叉點(diǎn)C本身而增加接觸點(diǎn)P相對于交叉點(diǎn)C的偏移。
[0029]為此，提出至少一個(gè)配件的纏繞圓筒的周長沿著配件的縱向軸線不恒定。
[0030]在圖2A中示出的實(shí)施例中，每個(gè)纏繞圓筒la、Ib具有圓形截面，并沿著確定的第一部分lla、llb由第一直徑限定,且沿著確定的第二部分13a、13b由第二直徑限定。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定特征，通過連接裝置和纏繞圓筒的上述確定部分的精明的設(shè)置，交叉點(diǎn)C從接觸點(diǎn)P偏移。在由圖所示的實(shí)例中，連接元件的第一線性部分3a圍繞第一纏繞圓筒Ia的第一部分13a纏繞，并在第二纏繞圓筒Ib的第二部分Ilb上纏繞。仍然在由圖所示的實(shí)例中，第一纏繞圓筒Ia的第二部分13a的周長或直徑小于第一部分Ila的周長或直徑。類似地，第二纏繞圓筒Ib的第二部分13b的周長或直徑小于第一部分Ilb的周長或直徑。顯然，也可預(yù)期顛倒如上提議。
[0032]應(yīng)注意，圖2A所示的實(shí)施例并不限制本發(fā)明，可預(yù)期其他實(shí)施方案，例如其中纏繞圓筒包括超過兩個(gè)的多個(gè)具有不同直徑或周長的部分，用以例如允許使用相同的部件來調(diào)節(jié)為不同的所需應(yīng)用。
[0033]也可預(yù)期其他實(shí)施方案，其中不同部分上的直徑的截面不必為圓形，用以在運(yùn)動的元件的行程中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩曲線。
[0034]除了經(jīng)由提供至在配件之間形成連接元件的纏繞裝置3的線性部分3a、3b的纏繞的特定構(gòu)造而由此獲得的交叉點(diǎn)C的偏移之外，額外的偏移可通過如下方式獲得:以與上述專利申請F(tuán)R2968234的主題的發(fā)明類似的方式，相對于兩個(gè)配件各自的縱向軸線通過的平面使柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)P偏移。
[0035]如圖2A所示，由交叉點(diǎn)C與含有纏繞圓筒Ib的旋轉(zhuǎn)軸線的平面之間的第一距離dl的第一偏移可通過分別在纏繞圓筒的不同直徑上對纏繞裝置3進(jìn)行纏繞而獲得，而第二距離d2的第二偏移可通過偏移柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)P而獲得,具有距離d的在接觸點(diǎn)P與交叉點(diǎn)C之間的總偏移則等于第一距離dl與第二距離d2的總和。
[0036]因此，有可能構(gòu)造纏繞裝置和纏繞圓筒，從而使得第一距離dl的值等于確定的第一值，以控制在柔性軌道2a、2b之間的接觸點(diǎn)C處施加的轉(zhuǎn)矩。
[0037]也有可能構(gòu)造柔性軌道2a、2b的截面形式(例如螺旋)，從而使得第二距離d2的值等于確定的第二值，且第一距離dl和第二距離d2的總和等于確定的值d，所述確定的值d能夠控制施加于接觸點(diǎn)C處的轉(zhuǎn)矩。
[0038]現(xiàn)在參照圖2B，圍繞由纏繞圓筒各自的部分所形成的纏繞軌道而纏繞柔性纏繞裝置決定系統(tǒng)整體的運(yùn)動學(xué)，并因此決定在系統(tǒng)的整個(gè)展開中柔性軌道的偏轉(zhuǎn)，即彈性線。該偏轉(zhuǎn)，以及因此柔性軌道的剛度產(chǎn)生施加于柔性軌道之間的接觸點(diǎn)P處的接觸力Fe。通過對接觸力Fe的反作用，反作用力Fr由纏繞裝置產(chǎn)生。
[0039]纏繞軌道的適當(dāng)定尺寸能夠賦予它們所需的剛度，并由此控制力Fe和Fr，以及因此控制所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。應(yīng)觀察到，纏繞軌道的輪廓或形式可包括一個(gè)或多個(gè)螺旋部分和/或圓弧。
[0040]本發(fā)明提出的解決方法能夠貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)展開而獲得嚴(yán)格適應(yīng)于所需的扭矩。
【權(quán)利要求】
1.機(jī)動化設(shè)備，其包括: ?兩個(gè)基本上平行的纏繞圓筒(la、lb)，縱向連接元件形成纏繞裝置，所述纏繞裝置(3)能夠保持纏繞圓筒(la、lb)之間的預(yù)定距離，并圍繞纏繞圓筒(la、lb)纏繞，該纏繞裝置(3)因此具有位于纏繞圓筒(la、lb)之間的連接元件的兩個(gè)基本為線性的部分(3a、3b)之間的交叉點(diǎn)(C)， ?至少兩個(gè)柔性軌道(2a、2b)，包括纏繞圓筒(la、lb)和柔性軌道(2a、2b)的組件形成配件(12a、12b)，所述柔性軌道(2a、2b)固定至每個(gè)纏繞圓筒(la、lb)，所述柔性軌道(2a、2b)彼此面對設(shè)置并具有接觸點(diǎn)(P)，在所述纏繞裝置(3)的作用下預(yù)應(yīng)力被施加于所述柔性軌道(2a、2b)的所述接觸點(diǎn)(P)處，所述柔性軌道(2a、2b)具有螺旋形式，所述螺旋形式以如下方式構(gòu)造:所述兩個(gè)柔性軌道(2a、2b)之間的所述接觸點(diǎn)(P)相對于所述纏繞裝置(3)的所述交叉點(diǎn)(C)偏移，所述接觸點(diǎn)(P)和所述交叉點(diǎn)(C)不在平行于所述纏繞圓筒(IaUb)的旋轉(zhuǎn)軸線的同一軸線上對齊，從而施加取決于所述接觸點(diǎn)(P)與所述交叉點(diǎn)(C)之間的距離(D)的轉(zhuǎn)矩(R)，所述轉(zhuǎn)矩(R)能夠引起配件(12a、12b)的相互旋轉(zhuǎn)， 所述機(jī)動化裝置的特征在于，每個(gè)纏繞圓筒(la、lb)沿著確定的第一部分(11a、13a)具有第一周長，并沿著確定的第二部分(llb、13b)具有第二周長，所述連接元件(3)的每個(gè)線性部分(3a、3b)在所述第一纏繞圓筒(Ia)的第一部分(Ila)和所述第二纏繞圓筒(Ib)的第二部分(13b)上纏繞，或者在所述第一纏繞圓筒(Ia)的第二部分(13a)和所述第二纏繞圓筒(Ib)的第一部分(1lb)上纏繞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動化設(shè)備，其特征在于，所述第一纏繞圓筒(Ia)和所述第二纏繞圓筒(Ib)的所述第一部分(lla、llb)和所述第二部分(13a、13b)具有圓形周長。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述纏繞裝置和所述纏繞圓筒為使得所述交叉點(diǎn)(C)與含有第一和第二纏繞圓筒(la、lb)各自的旋轉(zhuǎn)軸線的水平平面之間的第一距離(dl)的值等于確定的第一值，用于控制在所述配件(12a、12b)之間的接觸點(diǎn)(C)處施加的轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述柔性軌道(2a、2b)的螺旋形式也構(gòu)造為如下方式:接觸點(diǎn)(P)與含有第一和第二纏繞圓筒(la、Ib)各自的旋轉(zhuǎn)軸線的平面之間的第二距離(d2)等于確定的第二值，與所述第一距離(dl)和所述第二距離(d2)的總和相等的距離(d)決定施加在配件(12a、12b)上的轉(zhuǎn)矩。
5.用于人造衛(wèi)星的展開系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)第一能夠展開的附件和一個(gè)第二能夠展開的附件，其特征在于，其也包括根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的機(jī)動化設(shè)備，所述能夠展開的附件固定至每個(gè)配件(1 2a、12b)。
【文檔編號】B64G1/22GK103786897SQ201310506996
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】Y·博達(dá)塞, S·弗贊, Y·加菲里 申請人:泰勒斯公司