DE2717426A1

DE2717426A1 - Mechanismus zum bewegen von ziehharmonikaartig gefalteten gliedern

Info

Publication number: DE2717426A1
Application number: DE19772717426
Authority: DE
Inventors: Nils Petter Enderberg
Original assignee: Fokker VFW NV
Current assignee: Fokker VFW NV
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1978-11-23

Description

Mechanismus zum Bewegen von ziehharmonikaartig gefalteten Gliedern
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus zum Antrieb und zur kinematischen Koppelung von gelenkig miteinander verbundenen ziehharmonikaartig gefalteten Gliedern mit Hilfe von Zugmitteln und Scheiben.
Mechanismen der genannten Art werden z.B. in der Raumfahrttechnik zum Entfalten von Sonnenzellenträgern verwendet. Hierbei werden zwei sich gegenüberliegende ziehharmonikaartig zusammengefaltete "Flügel" nahezu gleichzeitig in einem festgelegten Bewegungsablauf entfaltet. Bei diesem Entfaltungsvorgang ist es besonders vorteilhaft, wenn sich beide Flügel" synchron bewegen, so daß eine Schwerpunktsverschiebung des Raumfahrzeuges und damit eine Störung der Lage vermieden wird. Durch die deutsche Auslegeschrift 2 201 580 ist ein derartiges Getriebe bekannt geworden, das geschlossene Zugmittel und drehfest an den einzelnen ziehharmonikaartig gefalteten Platten befestigte Scheiben verwendet. Die um die drehfest angeordneten Scheiben geschlungenen Zugmittel sind mit diesen fest verbunde, eo daß ein Schlupf zwischen Zugmittel und Scheibe ausgeschlossen ist. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sich Temperaturänderungen, die insbesondere im Weltraum in sehr starkem Maße auftreten, als Längenänderungen der Zugmittel bemerkbar machen. In diesem Falle tritt der nichterwünschte Schlupf bzw. ein Spiel bei der Übertragung der Bewegungen von einer auf die andere Platte auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe zur zwangläufigen Bewegung von gelenkig miteinander verbundenen ziehharmonikaartig gefalteten Gliedern zu schaffen, das insbesondere Schlupf bzw. Spiel infolge Temperaturänderungen ausschließt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den einzelnen Gliedern koaxial zu deren Gelenkachsen drehbewegliche Scheiben angeordnet und daß jeweils nicht benachbarte Glieder durch die Scheiben umschlingende offene Zugmittel verbunden sind, deren Enden jeweils an nicht benachbarten Gliedern befestigt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 - 5 zu entnehmen. Durch c'!eses erfindungsgemäße Getriebe wird ein Zwanglauf zwischen den einzelnen Gliedern infolge Bewegungsübertragung durch offene Zugmittel und drehbewegliche Scheiben gewährleistet. Darüber hinaus wird durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ein Antrieb für die einzelnen Getriebeglieder inform von Entfaltungsfedern vorgesehen, die die Reibung in den Gelenken und die Beschleunigungskräfte überwinden. Schließlich ist durch die Wahl der offenen Zugmittel in Verbindung mit einer Ausgleichsfeder gewährleistet, daß ein Spiel bei der Bewegungsübertragung zwischen den einzelnen Getriebegliedern, also den ziehharmonikaartig gefalteten Platten nicht auftritt. Die Ausgleichsfedern werden auch bei starken Temperaturänderungen dafür sorgen, daß stets eine Mindestspannung in den Zugmitteln zur Erzielung einer spielfreien Bewegungsübertragung besteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine perspektivische schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Mechanismus, Figur 2 den erfindungsgemäßen llechanismus in einer Ansicht von vorn und Figur 3 den erfindungsgemäßen Mechanismus in einer Ansicht von oben.
In Figur 1 ist ein sogenannter Flügel, bestehend aus einzelnen gelenkig miteinander verbundenen Platten 2, 3, 4, 5, in teilweise entfaltetem Zustand zu sehen. Dieser faltbare Flügel ist über das Joch 2 drehbar mit dem Zentralkörper 1, also beispielsweise einem Raumfahrzeug, verbunden. Das Joch 2 ist also um die feste Achse 6 drehbar, während die anderen Platten 3, 4 und 5 jeweils um die Achsen 7, 8 und 9 gegeneinander drehbar, also zusammenfaltbar und entfaltbar sind. Wie genauer aus Figur 2 zu entnehmen, wird die Verbindung zwischen dem Joch 2 und der Platte 3 durch die Gelenke 17, 18 die Verbindung zwischen den Platten3 und 4 durch die Gelenke 19, 20 und die Verbindung zwischen den Platten 4 und 5 durch die Gelenke 21 und 22 hergestellt. Das Joch 2 ist auf seiner anderen Seite durch ein Drehgelenk 23 auf der mit dem Zentralkörper 1 fest verbundenen Welle 10 drehbeweglich gelagert.
Wie aus Figur 3 in gestrichelten Linien erkennbar) können die ziehharmonikaartig faltbaren Glieder 2, 3, 4, 5 eine zusammengefaltete Stellung, bei der sie parallel zueinander liegen,und eine entfaltete Stellung, bei der sie gestreckt hintereinander liegen, einnehmen. Der kontrollierte Bewegungsablauf von einer Stellung in die andere, also der Entfaltungsvorgang wird durch den erfindungsgemäßen Mechanismus, bestehend aus den offenen Zugmitteln 38, 39, 40, 41, 42, 43 und den mit diesen verbundenen Ausgleichsfedern 44, 46, 45, 48, 47 sowie der zentralkörperfesten Scheibe 24 und den drehbeweglichen Scheiben 26, 28, 25, 30, 29, 34, 31, 35, 33, 37, erzielt. Der Entfaltungsvorgang aus der zusammengefalteten in die entfaltete Stellung läuft etwa folgendermaßen ab: das Joch 2 sowie die Platten 3, 4, 5 werden durch die Entfaltungsfedern 49, 50, 51 in Rotation um ihre Gelenkachsen 6, 7, 8, 9 versetzt, wobei eine entsprechende Entfaltungsfeder für die zentralskörperfeste Achse 6 nicht in der Zeichnung dargestellt ist, und in ihrer Bewegung durch die Zugmittel-Scheiben-Getriebe kontrolliert. Dabei sind die drehbeweglichen Scheiben 26 und 28 über die offenen, mit der Scheibe 24 fest verbundenen Zugmittel 38 und 39 in Verbindung mit der zentralkörperfesten Scheibe 24, die einen größeren, vorzugsweise den doppelten Scheibendurchmesser gegenüber den drehbeweglichen Scheiben aufweist. Während das Joch 2 also um die achse 6 geschwenkt wird und die Seilscheibe 24 fest bleibt werden die drehbeweglichen Scheiben 26 und 28 entsprechend der Übersetzung zu der größeren festen Scheibe 24 in Rotation versetzt. Infolge der Drehbeweglichkeit der Scheiben 26 und 28 wird ihre Rotation jedoch nicht auf die benachbarten Glieder 2 und 3 direkt übertragen, sondern über die offenen Zugmittel 38 und 39, die mit ihren Enden jeweils an der Platte 3 befestigt sind. Die somit eingeleitete Drehbewegung der Platte 3 um ihre Gelenkachse 7 wird über die weiteren offenen Zugmittel 40 und 41, die jeweils die Scheiben 25 und 30 sowie 29 und 34 umschlingen, auf die Platte 4 übertragen. Die offenen Zugmittel 40 und 41, die jeweils eine Ausgleichsfeder 46 und 45 aufweisen, sind an ihren jeweiligen Enden am Joch 2 und der Platte 4 befestigt. Sie umschlingen die ihnen zugeordneten Scheiben im gleichen Sinne, während sie untereinander entgegengesetzten Umschlingungssinn aufweisen - d.h. das Zugmittel 40 umschlingt die beiden Scheiben 25 und 30, z.B. im Uhrzeigersinn, während das Zugmittel 41 die beiden Scheiben 29 und 34 entgegen dem Uhrzeigersinn umschlingt. Der weitere Bewegungsablauf zwischen den Platten 3, 4 und 5 wird durch die analog angeordneten offenen Zugmittel 42 und 43 sowie die mit ihnen verbundenen Ausgleichsfedern 48 und 47 und die von ihnen umschlungenen drehbeweglichen Scheiben 31 und 35 sowie 33 und 37 bewirkt, wobei sich beide Zugmittel 42 und 43 an den Platten 3 und 5 abstützen. Infolge des gleichen Durchmessers der drehbeweglichen Scheiben ist während des Entfaltungsvorganges die Parallelität von nicht benachbarten Platten, also der Platten 3 und 5 gewährleistet. Bei je einem Ubersetzungsverhältnis der festen Scheibe 24 zu den drehbeweglichen Scheiben 26 und 28 von 2 s 1 durchläuft die Platte 3 den doppelten Winkel wie das Joch 2 in entgegengesetzter Richtung; dieser geometrische Zusammenhang ist in Figur 3 durch die beiden Winkel 300 und 600 zwischen den Mittellinien des Jochs 2 und der Platte 3 angedeutet.
In der erfindungsgemäßen konstruktiven Ausführung gemäß Figur 2 sind die Gelenke 17, 18, 19, 20, 21, 22 auf Achsen 11, 12, 13, 14, 15, 16 gelagert, die außerdem noch die drehbeweglichen Scheiben 25, 26g 27, 28, 29t 30, 31, 32t 33, 34t 35, 36t 37 tragen. Um die Reibung in diesen Gelenken und die Beschleunigungskräfte beim Entfaltungsvorgang zu überwinden bzw. zu kompensieren sind für jede Gelenkachse 7, 8, 9 sogenannte aus Zugmittelteil und Federteil bestehende Entfaltungsfedern 49, 50, 51 vorgesehen, die sich jeweils an benachbarten Platten 2, 3t 3, 4t 4, 5 abstützen und jeweils eine drehbewegliche Scheibe 27, 32, 36 umschlingen. Diese Entfaltungsfedern 49, 50, 51 üben im zusammengefalteten Zustand der Platten 2 3, 4, 5 ein Moment auf die Platten aus> das die Entfaltung der Platten bis zu ihrer gestreckten Lage bewirkt. Eine entsprechende um die zentralkörperfeste Achse 6 wirkende Entfaltungsfeder ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die eigentliche Feder der Entfaltungsfedern 49, 50, 51 ist in der Zeichnung als Zugfeder dargestellt, sie kann jedoch aus Sicherheitsgründen auch als Druckfeder ausgebildet sein.
Zur konstruktiven Ausführung gemäß Figur 2 gehören schließlich noch die Umlenkrollen 52, 53, 54, 55, die für eine der Geometrie der Platte 2 entsprechende Führung der offenen Zugmittel 38, 39 sorgen.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe sind diese Umlenkrollen 52, 53, 54, 55 durch entsprechende in der Zeichnung nicht dargestellte Halterungen fest mit dem Joch 2 verbunden; Zahl und Anordnung der Umlenkrollen sind beispielhaft und können ergänzt bzw. verändert werden.
Die Anzahl der Platten - im Ausführungsbeispiel sind es drei Platten 3, 4, 5 und ein Joch 2 - kann übrigens verringert oder vergrößert werden, ohne die Funktion des erfindungsgemäßen Mechanismus' zu beeinträchtigen.

Claims

A n 8 p r ü c h e Mechanismus zum Antrieb und zur kinematischen Koppelung von gelenkig miteinander verbundenen, ziehharmonikaartig gefalteten Gliedern mit hilfe von Zugmitteln und Scheiben, dadurch g e k e n n z e i c h n e tJ daß zwischen den einzelnen Gliedern (2, 3, 4, 5) koaxial zu deren Gelenkachsen (7, 8, 9) drehbewegliche Scheiben (25, 30g 292 34; 31, 35; 33, 37) angeordnet und daß jeweils nicht benachbarte Glieder (2, 4; 3, 5) durch die Scheiben (25, 30; 29 34p 31, 35; 33, 37) umschlingende offene Zugmittel (40, 41, 42, 43) verbunden sind, deren Enden jeweils an den nicht benachbarten Gliedern (2, 4; 3, 5) befestigt sind.
2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß koaxial zu je einer Gelenkachse (7, 8, 9) zusätzlich eine drehbewegliche Scheibe (27, 32, 36) angeordnet und eine sie umschlingende Entfaltungsfeder (49, 50, 51) vorgesehen istt deren Enden jeweils an den benachbarten Gliedern (2, 3) 3, 4; 4, 5) befestigt sind.
3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß jedes offene Zugmittel (40, 41, 42, 43) mittels einer Ausgleichsfeder (46, 45, 48, 47) elastisch ausgebildet ist.
4. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t daß jeweils einem Paar von nicht benachbarten Gliedern (2, 4; 3, 5) zwei offene Zugmittel (40, 41; 42, 43) und vier drehbewegliche Scheiben (25, 30; 29, 34; 31, 35g 33, 37) zugeordnet sind, wobei die Zugmittel (42; 43) die ihnen jeweils zugeordneten zwei Scheiben (31, 35; 33, 37) gleichsinnig, z.B. im Uhrzeigersinn, umschlingen, aber untereinander entgegengesetzten Umschlingungssinn aufweisen.
5. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e ts daß die drehbeweglichen Scheiben (25, 26; 27, 28, 29p 30, 31, 323 33, 34; 35, 36; 37) und die Gelenke (17, 18, 19, 20, 21, 22) der Platten (3, 4, 5) auf gemeinsamen Achsen (11, 12, 13, 14, 15, 16) gelagert sind.