CN106163926A - 用于连接模块的阴阳耦接装置及对应的模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接模块的阴阳耦接装置(10)，特别是用于构造的模块化设计的航天器，其特征在于，为了连接所述模块，其中所述耦接装置并且具有多个耦接元件(30,32)，从而耦接装置(10)能够耦接至具有相同结构的另外的阴阳耦接装置。耦接装置具有盖元件(18)，盖元件以被动状态覆盖所述耦接元件(30,32)，其中第一耦接元件(30)能够通过所述盖元件(18)向外移动，目的在于主动耦接至具有相同结构的另外的耦接装置。本发明还涉及一种模块，特别是用于构造的模块化设计的航天器的模块，具有至少一个这样的耦接装置(10)。

Description

用于连接模块的阴阳耦接装置及对应的模块

技术领域

本发明涉及一种用于连接模块，特别是用于构造模块结构的宇宙飞船的阴阳耦接装置，其中所述耦接装置能够耦接至具有相同结构的另外的阴阳耦接装置，为了连接所述模块，并且具有多个耦接元件。本发明还涉及一种模块，特别是用于构造模块结构的宇宙飞船的模块，包括至少一个这种类型的耦接装置。

背景技术

EP0196793A1描述了一种模块结构的卫星，所述卫星的模块具有用于使各个模块相互连接的阴阳耦接装置。这些阴阳耦接装置均被设计成耦接，并且连接至另一个模块的相同结构的耦接装置，并且为此，具有多个耦接元件。用于能够在轨维修的卫星系统的这种类型(阴阳接口)的阴阳耦接装置允许通过机器人操纵重新配置由元件组成的模块化卫星系统。

当前运行的卫星系统只能在罕见的异常情况中在轨维修，并且在这些情况中，取决于载人空间任务的用途。在经济和技术上合理使用这种类型的任务限于少量空间项目。尤其是并未建立基于机器人的在轨道上维修(所谓的在轨维修)，由于现有耦合装置只允许用一个固定地规定地收敛常规的模块连接。

发明内容

本发明的目的是指定一种阴阳耦接装置和包括这种类型的阴阳耦接装置的模块，该耦接装置和模块允许收敛的常规的自由度的数量能够增加。

独立权利要求的特征实现了此目的。在从属权利要求中指定了有利的改进。

根据本发明的阴阳耦接装置具有盖元件，所述盖元件以被动状态覆盖所述耦接元件，其中第一所述耦接元件能够通过所述盖元件向外移动，目的在于主动耦接至具有相同结构的另外的耦接装置。

机器人辅助的卫星服务，在这种情况下，特别是更换受损模块以及在技术上必要的系统重新配置操作，在外空间的操作期间，由于这种类型的阴阳耦接装置而是可行的。由于可以嵌入的阴阳接口，机器人可以拆卸并连接模块，其中通过耦接元件以自动方式进行实际耦接操作。在这种情况下，机器人的使用仅限于卫星模块的操纵，以便使所述卫星模块相对彼此定向。考虑到其阴阳设计，每个新的耦接装置可以连接至任何所需的现有的耦接装置。甚至在耦接失败的事件中，通过耦接机构的冗余设计确保了拆卸连接的功能。

因此，在根据本发明的阴阳耦接装置的帮助下，在执行任务的过程中，通过“在轨维修”，卫星系统的任何模块可以根据需要的频繁程度进行替换。因此显著增加模块卫星的使用寿命。

除如上所述的积极的方面，包括若干个元件的耦接装置的具体结构的实现具有与经济和功能需求有关的优点，特别是低水平的故障率。

根据本发明的优选实施例，提供了在所述盖元件中形成孔，所述孔允许具有相同结构的所述另外的阴阳耦接装置的向外移动的相应的第一耦接元件进入所述盖元件后方的区域，其中所述耦接装置的由所述盖元件永久覆盖的第二所述耦接元件布置在此区域中，目的在于与具有相同结构的所述另外的耦接装置的移动到所述区域中的第一耦接装置形成强力装配和/或连锁连接。在本发明的优选改进中，所述耦接装置的固有的第一耦接元件能够精确地通过所述孔向外移动，目的在于主动耦接至完全相同的所述另外的耦接装置。

根据本发明的另外的优选改进，提供了所述第一耦接元件和所述第二耦接元件两者能够移动，目的在于固定所述连接，并且目的在于拆卸具有相同结构的另外的阴阳耦接装置的相应的其他耦接元件。具体地讲，所述连接因此能够通过所述第一耦接元件并且通过所述第二耦接元件拆卸。因此，能够通过操作所牵涉的一个耦接装置的第一耦接元件建立连接，并且通过操作所牵涉的另一个耦接装置的第二耦接元件来再次拆卸此连接。

根据本发明的另外优选的改进，通过卡口装配式即插即转地运动方式来实现所述连接。然后通过相应的即插即转地运动方式来拆卸此连接。为了固定连接(或者为了拆卸连接)的移动操作是通过扭转第一和/或第二耦接元件。

根据本发明的另外优选的改进，提供了盖元件提供大体平坦的外表面，特别是以盖板形式的外表面，其可以具有一个或多个孔。

根据本发明的又另外优选的实施例，提供了所述阴阳耦接装置具有多个销，所述多个销能够部分地延伸到所述盖元件外并且能够进入形成在所述另外的耦接装置的盖元件中的凹槽，为了以旋转固定的方式将所述另外的耦接装置固定在所述耦接装置上。以此方式抑制两个耦接装置相对彼此的意外扭转。

根据本发明的又另外的优选实施例，提供了所述第一耦接元件具有指向外的多个后接合元件，并且所述第二耦接元件具有环形基部，所述环形基部具有指向内的多个后接合元件。这种类型的结构在卡口装配式封闭中并不稀奇。

更进一步有利的是，阴阳耦接装置还具有：(i)基部元件，特别是基板；(ii)线性引导元件，其紧固在基部元件上，用于引导第一耦接元件的位移运动；以及(iii)包括驱动马达的耦接装置的驱动。

最后，有利地是驱动提供了一个带槽的引导结构，它具有将驱动马达的旋转运动转换成耦接元件或至少第一耦接元件的顺序运动，在此过程中主要运动是第一耦接元件的卡口装配式即插即转运动。在特定的实施例中，还通过带槽的引导结构来驱动销的延伸和进入。

在根据本发明的包括至少一个耦接装置的模块中，提供了耦接装置为如上所述的耦接装置的结构。不言而喻的是，单纯在原理上，模块可以是用于构造任何所需的模块结构的设备的模块。然而，所述模块优选地是用于构造模块结构的宇宙飞船，特别是模块结构的卫星的模块。

最后，本发明还涉及一种包括如上所述模块的模块结构的宇宙飞船，特别是一种包括如上所述模块的模块结构的卫星。

附图说明

图1是本发明优选实施例的用于构造模块结构的宇宙飞船的模块的阴阳耦接装置的分解图。

附图标记说明：

10 阴阳耦接装置

12 基部元件

14 基板

16 盖板

18 盖元件

20 垫片元件

22 区域

24 线性引导元件

26 纵轴

28 外表面(盖元件)

30 第一耦接元件

32 第二耦接元件

34 正齿轮

36 驱动电动机

38 蜗杆齿轮机构

40 引导路径

42 引导销

44 孔

45 带槽的引导结构

46 后接合元件(第一耦接元件)

48 环形基部

50 后接合元件(第二耦接元件)

52 引导路径

54 销环

56 销

58 孔

具体实施方式

以下参照附图更详细地解释本发明的示例性实施例，其中：

附图示出了根据本发明的优选实施例的用于构造模块结构的宇宙飞船的模块的阴阳耦接装置的分解图。

一张附图示出了用于构造模块结构的宇宙飞船，更确切地，模块结构的卫星的模块(未示出其本身)的阴阳耦接装置10的分解图。阴阳耦接装置10具有基板14作为基部元件12，阴阳耦接装置10的其他元件装配在所述基板上。阴阳耦接装置10的盖板16形式的盖元件18通过垫片元件20紧固在基部元件12上，使得阴阳耦接装置10的(内)区域22形成在基部元件12与盖元件18之间，盖元件18或多或少地覆盖所述区域以免暴露。在图示的实例中，基板14和盖板16均为布置成相对彼此面平行的圆盘形式。其他元件然后布置在面对盖元件18的基部元件12或基板14的一侧。通过其纵轴26在盖元件18的方向上延伸的套筒状线性引导元件24直接布置在基部元件12的中心。纵轴26垂直于外表面28，该外表面由盖元件18形成并且与圆盘形式的基板14、盖板16的相应的对称轴一致。套筒状线性引导元件24的内部形成用于其他接口的扩展开口，用于牵涉彼此的模块的网络连接、数据连接、液压和/或气动连接。彼此交错的同样的套筒状第一、第二耦接元件30、32包围套筒状线性引导元件24。在这种情况下，第一耦接元件30直接圆周地包围线性引导元件24，第二耦接元件32圆周地包围第一耦接元件本身。第二耦接元件32具有：在其壳体外表面上的正齿轮34，正齿轮可以被驱动或者通过驱动马达36驱动，该驱动马达紧固在基部元件12上；蜗杆齿轮机构38，在驱动马达36下游被连接上。预定轮廓的狭槽形式的引导路径40形成在线性引导元件24和第二耦接元件32中，通过第一耦接元件30中(精确装配的)孔44引导的引导销42在所述引导通道中被引导。因此，驱动马达36驱动的第二耦接元件32中的引导路径40相对于线性引导元件24中固定在基部元件上的引导路径40移动，并且通过引导销42的所得的运动产生第一耦接元件30的结合的轨迹/旋转运动。此运动基本上是卡口装配式闭合的方式。引导路径40和引导销42形成一个带槽的引导结构45，将驱动马达36的旋转运动转换成第一耦接元件30的顺序运动。

在其面对盖元件16的端部，第一耦接元件30具有指向外的多个(在图示的实例中确切地为四个)后接合元件46，后接合元件分布在圆周上。面对盖元件16的第二耦接元件32的这端形成具有指向内的多个后接合元件50的环形基部48。此外，销环54的面向内的舵柄的狭槽所形成的引导路径52包括多个(在图示的实例中确切地为四个)销56，位于第二耦接元件32的外壳表面上，所述销被引导到盖元件16的对应的孔中并且能够向外移动通过这些孔。引导路径52和舵柄形成另外的带槽的引导结构45，将驱动马达36的旋转运动转换成销56的顺序运动。

现在将在以下文字中描述阴阳耦接装置10的功能，其中这些耦接装置总是与用于耦接目的的完全相同的结构的另外的阴阳耦接装置相互作用，其中此另外的耦接装置并未示出，并且因此必须在概念上增加。

首先牵涉的模块布置成使得所述模块的阴阳耦接装置10的盖元件的表面28彼此堆叠上，使得所述耦接装置的纵轴26对齐。然后进行自动耦接。

情况1：考虑的主动耦接装置形式的阴阳耦接装置10

在由驱动马达36驱动的方式中，通过引导路径52和销环54的舵柄扩展销56，并且接合在另外的阴阳耦接装置的盖元件的凹槽中。两个耦接装置，以及相应地，所牵涉的模块以此方式固定对抗扭转。第一耦接元件30然后通过形成在盖元件16中的孔58运动到其本身的阴阳耦接装置10的盖元件16外，然后通过另外的阴阳耦接装置10的盖元件中对应的孔进入此盖元件后方此另外的阴阳耦接装置10的第二耦接元件所处的区域。然后扭转图示的阴阳耦接装置10的第一耦接元件30，使得后接合元件46接合在另外的阴阳耦接装置10的第二耦接元件的后接合元件后方。通过相应的斜面运动来产生连锁和强力装配连接。

为了拆卸耦接/连接，图示的阴阳耦接装置10的第一耦接元件30可以往回运动，或者另外的耦接装置的第二耦接元件扭转。

情况2：考虑的被动耦接装置形式的阴阳耦接装置10

另外的耦接装置的销扩展并且接合在图示的阴阳耦接装置的盖元件16的凹槽中。另外的耦接装置的第一耦接元件沿着轴28移动通过盖元件16中的孔58到图示的阴阳耦接装置10的第二耦接元件32所处的盖区域22。另外的耦接装置的第一耦接元件然后旋转，使得所述第一耦接元件的后接合元件接合在图示的阴阳耦接装置10的第二耦接元件32的后接合元件50后方。通过相应的斜面运动产生连锁和强力装配连接。

为了拆卸耦接/连接，另外的耦接装置的第一耦接元件可以往回运动，或者图示的阴阳耦接装置10的第二耦接元件32扭转。

Claims (11)

1.一种用于连接模块，特别是用于构造模块结构的宇宙飞船的模块的阴阳耦接装置(10)，为了连接所述模块，其中所述耦接装置(10)能够耦接至具有相同结构的另外的阴阳耦接装置，耦接装置(10)并且具有多个耦接元件(30，32)，其特征在于所述耦接装置(10)具有盖元件(18)，所述盖元件(18)以被动状态覆盖所述耦接元件(30，32)，其中所述第一耦接元件(30)能够通过所述盖元件(18)向外移动，目的在于主动耦接至具有相同结构的另外的耦接装置(10)。

2.根据权利要求1所述的耦接装置，其特征在于，所述盖元件(18)中形成孔(58)，所述孔(58)允许具有相同结构的所述另外的阴阳耦接装置(10)的向外移动的相应的第一耦接元件(30)进入所述盖元件(18)后方的区域(22)，其中所述耦接装置(10)的由所述盖元件(18)永久覆盖的第二所述耦接元件(32)布置在此区域(22)中，目的在于与具有相同结构的所述另外的耦接装置(10)移动到所述区域(22)中的第一耦接元件(30)形成强力装配和/或连锁连接。

3.根据权利要求1或2所述的耦接装置，其特征在于，所述第一耦接元件(30)和所述第二耦接元件(32)两者能够移动，目的在于固定所述连接，并且在于拆卸具有相同结构的另外的阴阳耦接装置(10)的相应的其他耦接元件(30，32)。

4.根据前述权利要求的任一项所述的耦接装置，其特征在于，通过卡口装配式即插即转的运动方式来实现所述连接。

5.根据前述权利要求的任一项所述的耦接装置，其特征在于，所述盖元件(18)提供大体平面的外表面(28),作为盖板(16)特有的形式。

6.根据前述权利要求的任一项所述的耦接装置，其特征在于：所述耦接装置(10)具有多个销(56)，所述多个销(56)能够部分地延伸到所述盖元件(18)外，并且能够进入形成在所述另外的耦接装置(10)的盖元件中的凹槽，目的在于以旋转固定的方式将所述另外的耦接装置固定在所述耦接装置(10)上。

7.根据前述权利要求任一项所述的耦接装置，其特征在于，所述第一耦接元件(30)具有指向外的多个后接合元件(46)，并且所述第二耦接元件(32)具有环形基部(48)，所述环形基部(48)具有指向内的多个后接合元件(50)。

8.根据前述权利要求任一项所述的耦接装置，其特征在于：

-基部元件(12)，特别是基板(14)；

-线性引导元件(24)，紧固在所述基部元件(12)上，用于引导所述第一耦接元件(30)的位移运动；以及

-所述耦接装置(10)的驱动(36，38，44)，包括驱动马达(36)。

9.根据权利要求8所述的耦接装置，其特征在于，所述驱动(36，38，44)还具有带槽的引导结构(38，45)，所述驱动马达(36)的旋转运动通过所述带槽的引导结构被转换成所述耦接元件(30，32)或至少一个所述第一耦接元件(30)的顺序运动。

10.根据权利要求8或9所述的耦接装置，其特征在于，所述盖元件(18)通过所述垫片元件(20)紧固在所述基部元件(12)上。

11.一种模块，特别是用于构造模块结构的宇宙飞船的模块，包括根据权利要求1至10的任一项所述的至少一个耦接装置(10)。