JP2004225899A - 回転対称部品を分離可能に連結する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開放時間が調節および最適化可能であり、それによって励振の形の機械的な負荷が充分に回避可能であるように、回転対称の円筒形または円錐形の部品を分離可能に連結するための、締付けバンドの形をした装置を形成する。
【解決手段】本発明は、締付けバンドの内面にクランプ要素が配置され、このクランプ要素がフランジ状に形成された部品の連結部と協働し、少なくとも１個の締付けベルトが締付けバンドの引張り方向に対して垂直に配置されたピンの周りを案内され、対向する２本のピンが締付け要素を介して分離可能に互いに連結され、各々の締付け要素が互いに間隔をおいて支持板に揺動可能に保持された２本の締付けレバーからなり、この締付けレバーがピンを支持し、その締付け位置においてロック要素を介してロック可能である、装置に関する。締付けレバーはその開放運動中遅延要素３４，３５によって付勢可能である。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転対称の円筒形または円錐形の部品を分離可能に連結するための、締付けバンドの形をした装置に関し、更に詳しくは、この締付けバンドが締付け平面内で連結すべき部品を取り囲み、締付けバンドの内面にクランプ要素が配置され、このクランプ要素が部品のフランジ状に形成された連結部と協働し、少なくとも１個の締付けベルトが締付けバンドの引張り方向に対して垂直に配置されたピンの周りを案内され、対抗する２本のピンが締付け要素を介して分離可能に互いに連結され、各々の締付け要素が互いに間隔をおいて支持板に揺動可能に保持された２本の締付けレバーからなり、この締付けレバーがピンを支持し、その締付け位置においてロック要素を介してロック可能である、装置に関する。

この種の装置は例えば特許文献１によって知られており、ペイロードをブースタロケットの最終段に保持し、所定の目標軌道に達した際に締付け要素を開放することによって最終段から分離する働きをする。この使用目的のために使用され、マルマン式締付けバンド連結装置とも呼ばれる他の装置は、例えば特許文献２に記載されている。更に、同じ使用目的のために使用される締付け装置が例えば特許文献３と特許文献４によって知られている。これらの公知のすべての装置の場合、締付けバンドの内面にクランプ要素が設けられている。このクランプ要素はその内面にテーパ状の凹部を備えている。クランプ要素のこの凹部は、互いに連結すべき部品の端範囲に設けられかつ対応するように形成されたフランジまたはインターフェースリングに係合する。

従来知られているほとんどの締付け装置の場合、ロックの働きをする保持要素またはボルトが、１００万分の数秒内に火薬技術的に分離される。従って、非常に短いこの時間内に連結リングが緩められ、クランプ要素がフランジまたはインターフェースリングから外れ、部品、例えばペイロードとブースタロケット最終段が互いに分離される。その際、事情によっては、低周波数から高周波数の非常に大きな負荷が隣接する構造体や分離システムの上方および下方の他の範囲に発生し得る。この励振は、火薬技術的な分離によって生じる衝撃波と、ロケットの隣接する部品やシステムとペイロードにおけるバンド予備締付け部からのエネルギーの解放時の応力除去過程とに起因する。

このような応力を回避するために、特許文献４と特許文献１記載の装置の場合には、制御されるゆっくりした開放過程を可能にするシステムが提案されている。特に特許文献１によって知られている構造の場合、すべての負荷が大幅に低減される。というのは、火薬技術的な分離に基づく励振が完全に取り除かれ、この種の他の装置に比べて応力除去のために約３０〜５０倍の時間がかかるからである。それにもかかわらず、この公知の装置の場合にも、隣接する構造体における応力除去が、固有周波数の範囲または低周波数の範囲において励振を生じる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第100 33 093号公報(DE 100 33 093 A1) ドイツ連邦共和国特許出願公開第26 55 772号公報(DE-OS 26 55 772) ドイツ連邦共和国特許第37 27 448号公報(DE 37 27 448 C2) ドイツ連邦共和国特許出願公開第42 21 525号公報(DE42 21 525 A1)

本発明の課題は、開放時間が調節および最適化可能であり、それによって励振の形の機械的な負荷が充分に回避可能であるように、冒頭に述べた種類の装置を形成することである。

この課題は本発明に従い、締付けレバーがその開放運動中遅延要素によって付勢可能であることによって解決される。
本発明による装置は、開放時間と力−時間−勾配の適合、ひいては励振の最適化と負荷の充分な低減を可能にする。これは、好ましい実施形では板ばねとして形成された遅延要素によって達成される。というのは、この板ばねが締付けレバーの開放トルクとは逆のトルクを発生するからである。遅延要素またはばねの特性、例えばその横断面またはその材料により、応力除去過程を制御および最適化することができる。これは本発明の他の実施形では、逆モーメントのスタート角度から行われる。すなわち、締付けレバーと遅延要素の最初の接触の時点、ひいては締付けレバーに対する遅延要素またはばねの作用の時点から行われる。これにより、特に低周波数の励振が大幅に減少する。後の接触作用が延長させられると、遅延要素と、この遅延要素によって付勢される、締付けレバーに設けられたピンとの間の大きな間隔によって、開放の時間が短くならないで、応力除去過程の終わりの力−時間−勾配が小さくなる。それによって、励振およびそれに関連する、隣接する構造体における動的な反応が大幅に低減される。

本発明による装置の場合、締付けレバーを閉鎖位置から開放位置に揺動させることによって、締付けレバーの分離、ひいては互いに連結された要素の分離が行われる。この場合、有利な実施形では、締付け要素全体、ひいては装置全体が閉鎖状態のままである。開放過程の開始は小さなエネルギーまたは力によって行うことができ、開放過程全体は制御される時間的範囲内で進行する。

本発明の他の実施形は従属請求項の特徴を有する。

次に、図に示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
図１に示した装置の場合、締付けバンドのような連結装置は２個の締付けベルト１，２によって形成されている。この締付けベルトは互いに間隔をおいて平行に配置されている。締付けベルト１，２は連結ピン３，４に巻き掛けられている。この連結ピンは図示していない互いに連結すべき２個の部品の縦軸線に対して平行に設けられている。この部品は回転対称、特に円筒形または円錐形である。両締付けベルト１，２の間には、同じように形成された多数のクランプ要素５が配置されている。このクランプ要素は図３の左側部分に示した横断面を有する。クランプ要素５は特にその中央範囲に、周方向に延びるテーパ状の凹部６を有する。この凹部の形状は接続リングまたはインターフェースリング９，１０のテーパー状に形成された対応する面７，８に合わせられている。この接続リングまたはインターフェースリングは互いに連結すべき隣接する部品に対する連結を行う。接続リング９，１０の１つは内面に、周方向に延びるリング状の補強部１１を備えている。装置は更に、多数のバンドホルダ１２，１３と引き離しばね１４を備えている。

連結ピン３，４は図４〜６に従ってそれぞれ対をなして締付け要素１５，１６内に保持されている。この締付け要素はそれぞれ、支持板１７を備えている。この支持板の形状は、互いに連結すべき接続リング９，１０の半径に合わせられ、この支持板には２本の揺動レバー１８，１９が揺動可能に支承されている。

揺動レバー１８，１９は特に図４〜６の詳細図から明らかなように、それぞれピン３または４によって締付けベルト１，２に連結され、いわゆる急速締付けレバーとして形成されている。その際、本来の締付けレバーはほぼ長方形のフレーム２０によって形成されている。このフレームの一端は揺動ピン２１によって形成された、ピン３，４に対して平行な軸の回りに揺動可能に保持されている。フレーム２０の他端範囲は穴内に締付けボルト２２を支持している。この締付けボルトはフレーム２０の内部に延び、そこにアタッチメント２３を備えている。このアタッチメント２３は更に、ピン３用の保持部材として形成されている。このピンはフレーム２０の長穴２４を通過してフレーム２０から両側に突出し、この範囲に両締付けベルト１，２を支持している。締付けボルト２２上の締付けナット３９を回転させることにより、締付けボルトはフレーム２０内でアタッチメント２３およびピン３と共に摺動する。それによって、大きな予備締付け力が締付けベルト１，２に発生する。

締付けボルト２２を支持する各フレーム２０の端範囲には更に、各々１個の湾曲保持部材２５が取付けられている。この湾曲保持部材はロック部材２６と協働する。このロック部材は締付けバンドの縦方向に摺動可能にかつ揺動ピン２１から離して支持板１７の受け部材３６内に保持されている。ロック部材２６はその両端範囲が受け部材３６から突出している。この場合、一方の端範囲は装置の閉鎖位置で湾曲保持部材２５に係合し一方、締付けレバー１８とは反対側の端範囲は開放ロック部材２８と協働する。この開放ロック部材によって開放過程が開始され、開放ロック部材は引き離しばね３８によって保持されている。

支持板１７の上方の受け部材３６には、２個の板ばね３４，３５が保持されている。この板ばねの両端はそれぞれ受け部材３６から突出し、板ばねはピン３７から上方に間隔ｂだけ離れた位置にある。このピンはそれぞれ、フレーム２０の両側面から側方に突出するように、この側面に配置されている。

装置の組み立ての際、締付けレバー１８，１９は、単に回転させることによって、図６に示した開放位置から図４，５に示した閉鎖位置に迅速に移行させること、ひいては締付けベルト１，２に予備締付け力を加えることを可能にする。その際、クランプ要素５の半径方向摺動は両締付けレバー１８，１９によって生じ、それによって装置の完全な締付けのために必要な締付けボルト移動距離が大幅に短縮される。締付けベルト１，２の最終的な予備締付けは、締付けベルト２２のねじ上にあるナット３９を回転させることによって調節される。

締付けレバー１８，１９は回転させた後で、湾曲保持部材２５とロック部材２６によって閉鎖位置に保持される。所定の位置に達すると、ロック部材２６によって装置の解放が行われる。これは、ここで説明した装置の場合、電磁システムによって行われる。この電磁システムは開放ロック部材２８に作用し、システムの制御開放を行い、システムに蓄えられたエネルギーを遅れて解放する。同時に、全システム内に存在する摩擦が、締付けシステムとロックシステムとクランプ−バンドシステムの慣性力によって、制御されて進行する開放過程を補助する。両板ばね３４，３５の形をした弾性的な遅延要素は、締付けレバー１８，１９がその開放運動中間隔ｂを進んだ後で、ピン３７に接触する。このピンが板ばね３４，３５の表面に沿って滑り、その際板ばねが弾性的に変形することにより、板ばねは締付けレバー１８，１９の開放モーメントとは逆のモーメントを発生し、開放過程を制御して遅らせることになる。その際、適当な弾性係数を有する材料を選択し、最適な間隔ｂを選定することにより、開放時間と力−時間−勾配を適合させるためのほとんど任意の方法と、それに伴う励起の最適化および負荷の一層の低減が行われる。

更に、適当な長さの締付けベルトまたは締付けロープを選定し、必要な数のクランプ要素を配置することにより、前述の締付けバンド装置を、あらゆる直径のインターフェースリングまたはフランジに使用することができる。非常に大きな直径を有するインターフェースリングまたはフランジのためにも使用することができる。非常に大きな直径を有するインターフェースリングまたはフランジの場合、従来はこのような締付けバンド連結装置の使用は不可能であると見なされ、その代わりにコストのかかる重い連結装置が使用された。前述の装置を使用する場合、必要な強度を有するように設計する際に、インターフェースリングでの曲げモーメントの発生を考慮する必要はない。それどころか、締付けバンドによって取り囲まれるインターフェースリングは大きな慣性を有するシステムを形成する。この慣性は実質的にインターフェースリングまたはフランジの強度によってのみ制限される。

本発明の範囲内において、全周に１個の締付け装置を配置してもよいし、複数の締付け装置を周囲に分配して設けてもよい。

締付けバンドの閉鎖状態を示す斜視図である。 図１の構造体の開放状態を示す平面図である。 図１の構造体の一部の断面図である。 図１の構造体のロック範囲の閉鎖状態を示す斜視図である。 図４の構造体のロック範囲の側面図である。 同じロック範囲の開放状態を示す斜視図である。

符号の説明

１，２ 締付けベルト
３，４ ピン
１５，１６ 締付け要素
１８，１９ 締付けレバー
２０ フレーム
２１ 揺動ピン
２２ 締付けボルト
２３ アタッチメント
２４ 長穴
３４，３５ 遅延要素
３７ ピン

Claims (10)

1. 回転対称の円筒形または円錐形の部品を分離可能に連結するための、締付けバンドの形をした装置であって、この締付けバンドが締付け平面内において連結すべき部品を取り囲み、締付けバンドの内面にクランプ要素が配置され、このクランプ要素がフランジ状に形成された部品の連結部と協働し、少なくとも１個の締付けベルトが締付けバンドの引張り方向に対して垂直に配置されたピンの周りを案内され、対向する２本のピンが締付け要素を介して分離可能に互いに連結され、各々の締付け要素が互いに間隔をおいて支持板に揺動可能に保持された２本の締付けレバーからなり、この締付けレバーがピンを支持し、その締付け位置においてロック要素を介してロック可能である、上記装置において、締付けレバー（１８，１９）がその開放運動中遅延要素（３４，３５）によって付勢可能であることを特徴とする装置。
2. 遅延要素（３４，３５）がばね弾性的に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 遅延要素が板ばね（３４，３５）からなっていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
4. 遅延要素（３４，３５）が締付けレバー（１８，１９）に保持されたピン（３７）に接触可能であることを特徴とする、請求項３記載の装置。
5. 遅延要素がコイルばねからなっていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
6. 各々の締付けレバー（１８，１９）がほぼ長方形のフレーム（２０）を備え、このフレームの一端が揺動ピン（２１）によって形成された、ピン（３，４）に対して平行に延びる軸の回りに揺動可能に保持され、フレーム（２０）の他端範囲がねじ付き穴内に締付けボルト（２２）を支持し、この締付けボルトがフレーム（２０）の内部に延び、そこにアタッチメント（２３）を備え、このアタッチメントがピン（３）のための保持部材として形成され、このピンがフレーム（２０）の長穴（２４）を通ってフレーム（２０）の両側でフレームから突出し、この突出した範囲において両締付けベルト（１，２）を支持していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
7. 周方向に複数の締付け要素（１５，１６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
8. 締付けバンドが平行な２本の締付けベルト（１，２）からなっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 締付けバンド（１，２）と締付けピン（２１）がシステムの同じ直径上に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
10. 締付けバンド（１，２）が締付け要素（１５，１６）と共に、開放状態で閉じたユニットを形成していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。

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