JP2014084113A - 交差巻き取り手段装備ヒンジに適するトルク駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】交差巻き取り手段装備ヒンジに適するトルク駆動システムを提供する。
【解決手段】２つの巻き取りシリンダ１ａ、１ｂおよび長手方向リンク要素を含む駆動装置であって、前記リンク要素は、前記巻き取りシリンダ間に位置する交差点を有する駆動装置である。駆動装置は、前記巻き取りシリンダに取り付けられ、接触する２つのフレキシブル・トラックも含み、巻き取りシリンダおよびフレキシブル・トラックからなるアセンブリにより取付用品が形成され、前記リンク要素の働きにより前記接触点にプレストレス力が加わる。前記フレキシブル・トラックがらせん形状を有し、前記らせん形状が、前記巻き取りシリンダ間に位置する２つのらせん形状フレキシブル・トラック間の接触点がリンク要素３ａ、３ｂの前記交差点からずれる事により接触点と交差点との距離に依存するトルクが加わり、前記トルクが取付用品１２ａ、１２ｂの相互回転を引き起こすことができる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、構成要素の駆動システムに関する。それは、特に、たとえばアンテナまたは太陽電池など、宇宙突出部を展開する機構の分野に適用される。

上述の駆動システムにおいては、構成要素たとえば取付用品は、一般的にヒンジの周りに互いに移動できるように取り付けられる。このようなシステムは、したがって数列のヒンジを含んでいる。これらのヒンジは、一般的にトーション・スプリング、らせんスプリングまたは大工継ぎ手タイプの駆動構成要素を使用し、突出部の完全な展開を確保するために抵抗トルクに対抗することおよび発生されるトルクに関して必要なマージンを保証することを可能にしている。

これに関連して、既知の駆動構成要素は、過駆動を要求する変動駆動トルクを発生し、この過駆動により展開終了時に衝撃がもたらされる。

この衝撃は、かなり激しくなり、展開終了時における宇宙突出部の損傷および宇宙船の操縦を妨げる漂遊トルクを生ずることがある。この問題を軽減するために、展開構造は、展開において発生する行程端衝撃に耐えるように寸法を決定し、かつ、強化することができるが、この解決方法は、不十分であり、かつ、特に完成構造の重量増加をもたらす。

一部の開発では、抵抗トルクを殆どゼロにする展開機構が考案された。たとえば仏国特許出願公開第２６３５０７７号明細書において記述されているヒンジ列のような機構は、わずかな駆動電力しか要求しないという長所を有し、かつ、行程端衝撃の発生を最小化する。特に重量および体積に関して上記の機構に対して行われた強化から他の機構が生まれている。１つのかかる展開機構が仏国特許出願公開第０６０５６５３号明細書において開示されている。

上述の仏国特許出願公開第２６３５０７７号明細書および仏国特許出願公開第０６０５６５３号明細書において記述されているものなどの既知の機構の角度展開機能は、１８０°に限定されている。さらに、それらの全体的運動は、それらの構造のために、非常に不規則な駆動トルクを発生する。最後に、既知展開機構の展開速度は、すでに説明したように、前記展開速度が調整されないために、行程端におけるエネルギーの復活、したがって衝撃をもたらす。

これらの欠点を是正するために、文献仏国特許出願公開第２９６８２３４号明細書において公開された特許出願において記述されているトルク制御式の駆動装置が提案された。かかる装置は、殆どゼロの抵抗トルクを提供することを可能とする。この装置の駆動は、すでにシステムに存在するフレキシブル・トラックの利用に基づいている。特定の形状をフレキシブル・トラックに与えることにより、巻き取り用のフレキシブル・ブレードあるいはケーブルなどの巻き取り手段の交差点からのフレキシブル・トラック相互間の接触点のずれを可能とする。上記の巻き取り手段は、システムの種々の構成要素が結合される２つのほぼ平行な継ぎ手成形巻き取りシリンダ間にリンク要素を形成している。この方法により、上述の接触点と交差点間の距離に依存するトルクによりフレキシブル・トラックの相互回転および取付用品の相互回転が引き起こされる。リンク要素を形成する巻き取り手段間の「交差点」は、長手方向の軸すなわち取付用品の回転の軸にほぼ平行であり、かつ、２つの巻き取り手段を同時に通過する軸として広い意味に解釈するべきである。

仏国特許出願公開第２６３５０７７号明細書 仏国特許出願公開第０６０５６５３号明細書 仏国特許出願公開第２９６８２３４号明細書

上述の装置においては、駆動トルクの良好な制御は、フレキシブル・トラック相互間の接触点の位置の良好な制御を前提としているが、しかし、実際には、フレキシブル・トラック相互間の接触点の位置をそのように制御することはそれほど容易でないことが明らかとなり得る。

本発明の１つの目的は、特に、上述の欠点を軽減することである。したがって、本発明の提案は、巻き取り手段の交差点からのフレキシブル・トラック相互間の接触点のずれを、特定の形状のフレキシブル・トラックのみではなく、巻き取りシリンダの周りの巻き取り手段の特定の構成によっても確保することである。

より具体的には、本発明の主題は、
・ ２つのほぼ平行な巻き取りシリンダおよび長手方向リンク要素を形成する巻き取り手段であって、この巻き取り手段は、巻き取りシリンダ相互間に所定の距離を維持することができ、かつ、巻き取りシリンダの周りに巻かれ、その結果、この巻き取り手段は巻き取りシリンダ相互間に位置するリンク要素の２つのほぼ直線の区間相互間の交差点を有する、２つのほぼ平行な巻き取りシリンダおよび長手方向リンク要素を形成する巻き取り手段と、
・ 少なくとも２つのフレキシブル・トラックであって、巻き取りシリンダおよびフレキシブル・トラックを含むアセンブリが取付用品を形成し、フレキシブル・トラックは、各巻き取りシリンダに固定されており、これらのフレキシブル・トラックは、互いに向かい合うように配置され、かつ、接触点を有しており、巻き取り手段の働きによりプレストレス力がフレキシブル・トラックの前記接触点に加えられ、フレキシブル・トラックはらせん形状を有し、そのらせん形状は、２つのフレキシブル・トラック間の接触点が巻き取り手段相互の交差点からずれるように構成され、接触点および交差点は、巻き取りシリンダの回転軸に平行な同一の軸上に整列されないため、接触点と交差点との間の距離に依存するトルクが加えられ、このトルクは取付用品の相互回転を引き起こすことができる、少なくとも２つのフレキシブル・トラックとを含む駆動装置において、各巻き取りシリンダが一定の第１部分の上に第１外周を、および、一定の第２部分の上に第２外周を有し、リンク要素の各直線部分が第１巻き取りシリンダの第１部分および第２巻き取りシリンダの第２部分の上に、または第１巻き取りシリンダの第２部分および第２巻き取りシリンダの第１部分の上に巻かれることを特徴とする駆動装置である。

本発明の一実施形態では、第１巻き取りシリンダおよび第２巻き取りシリンダの前記第１部分および前記第２部分は、円形の外周を有することができる。

本発明の一実施形態では、巻き取り手段および巻き取りシリンダは、取付用品間の接触点に加わるトルクを制御するために、交差点と第１および第２巻き取りシリンダのそれぞれの回転軸を含む水平面間の第１距離の値が一定の第１の値と等しくなるように構成することができる。

本発明の一実施形態では、フレキシブル・トラックのらせん形状も、接触点と第１および第２巻き取りシリンダのそれぞれの回転軸を含む水平面間の第２距離の値が一定の第２の値と等しくなるように構成することができ、第１距離と第２距離の和に等しい距離が取付用品に加わるトルクを決定する。

本発明の別の主題は、少なくとも１つの第１展開突出部および１つの第２展開突出部を含む人工衛星の展開システムにおいて、既述した実施形態のいずれかによる駆動装置を含み、その展開突出部は各取付用品に取り付けられることを特徴とする展開システムである。

本発明のその他の特徴および長所は、次の添付図面を踏まえて行われる以下の記述から明らかとなるであろう。

先行技術の既知駆動システムの図であり、畳まれた状態および展開された状態を示している。 それぞれ、本発明の例示実施形態による駆動装置およびそれに加わる力の概要を示す図である。

図１は、上述の仏国特許出願公開第２９６８２３４号明細書において記述されている駆動システムを示す図である。駆動システムは、フレキシブル・ブレードまたはたとえばケーブルのようなその他の適切な構成要素などの巻き取り手段３により所定の場所に保持されているほぼ平行な巻き取りシリンダ１ａ、１ｂを含んでいる。巻き取り手段３は、巻き取りシリンダ１ａ、１ｂの周りに８の字状に巻かれる。個別に見ると、各巻き取り手段は、特に直線部分３ａまたは３ｂを含んでおり、各直線部分３ａ、３ｂは、巻き取りシリンダ１ａ、１ｂのそれぞれの周りに巻かれている巻き取り手段の一部分により延長されている。巻き取り手段は、交差点Ｃにおいて交差している。

フレキシブル・トラック２ａ、２ｂは、それぞれ、円形区間で巻き取りシリンダ１ａ、１ｂのそれぞれに接続されている。フレキシブル・トラック２ａ、２ｂは、互いに向かい合い、かつ、互いに接触するように配置されている。巻き取りシリンダ１ａ、１ｂおよび関連フレキシブル・トラック２ａ、２ｂを含むアセンブリが取付用品１２ａ、１２ｂを形成する。巻き取り手段３は、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂ間の接触点Ｐに加わるプレストレス力を引き起こす。巻き取りシリンダ１ａ、１ｂおよびフレキシブル・トラックの基本的に円形の形状のために、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂ間の接触点Ｐと巻き取り手段３の交差点Ｃは、巻き取りシリンダ１ａ、１ｂの２つの回転軸を通過する平面に直交し、かつ、２つの巻き取りシリンダ１ａ、１ｂの回転軸に平行でありかつそれから等距離にある平面上で整列される。太陽電池などの突出装置は、各巻き取りシリンダ／フレキシブル・トラック・アセンブリ１ａ−２ａ／１ｂ−２ｂに取り付けることができる。

フレキシブル・トラック２ａ、２ｂは、らせん形状のフレキシブル・トラックから構成することができる。フレキシブル・トラック２ａ、２ｂの外形は、複数のらせん部分および／または複数の円形輪郭の部分により形成することもできる。特定のらせん形状は、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂの接触点Ｐを巻き取り手段３の交差点Ｃからずらすことを可能にする。接触点Ｐおよび交差点Ｃは、巻き取りシリンダ１ａ、１ｂの回転軸に平行な同一軸上に位置していない。接触点Ｐから交差点Ｃに対する距離Ｄだけのこのずれは、巻き取り手段３により引き起こされ、接触点Ｐに加えられるプレストレス力のずれをもたらす。このために、接触点Ｐと交差点Ｃとの間にトルクＲが生じ、それがフレキシブル・トラック２ａ、２ｂおよび巻き取りシリンダ１ａ、１ｂを含む取付用品１２ａ、１２ｂの回転を引き起こす。取付用品１２ａ、１２ｂの相互回転は、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂのらせん形状のために、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂの変形、より具体的には接触点におけるたわみの変化をもたらす。巻き取りシリンダ１ａ、１ｂの円形断面を有する円筒形状のために、巻き取りシリンダ１ａ、１ｂ間の中心相互間距離は一定値を保つのに対し、閉鎖位置Ｆにおける中心相互距離の長さＥは開放位置Ｏにおける中心相互距離の長さＥ’に等しくなる。

トルクＲは、らせん形状およびフレキシブル・トラック２ａ、２ｂの物理的特性、特にその弾力性および剛性に対して採用する選択手段により調節することができる。フレキシブル・トラック２ａ、２ｂに加わるトルクＲを増大するために、大きな開口角を有するらせんを用いることにより接触点Ｐの交差点Ｃからのずれを増大すること、または剛性の高いフレキシブル・トラックを使用することにより接触点Ｐに働く力を増大することができる。接触点Ｐに働く力を増大するために、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂのたわみを増大することも可能である。

展開段階中一定であるトルクＲを作成するために、アルキメデスらせん形状が好ましい場合がある。

駆動トルクＲは、ヒンジに対して外部の要素により引き起こされる一定の変動摩擦トルクを補償するために適合させることもできる。これらの要素は、一般的に２つの太陽電池パネル間で電気を運ぶ電気ケーブルの束であり得る。したがって、展開の全期間中殆ど一定である駆動マージンを得ることができる。したがって駆動要求を厳密に必要に応じて調節することができる。

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明の例示実施形態による駆動装置およびそれに加えられる力の概要を示す図である。

本発明により、上述の仏国特許出願公開第２９６８２３４号明細書の発明の代替技術を提案する。それは、接触点Ｐの交差点Ｃからのずれを交差点Ｃ自体を移動することにより増大することを可能にする。

この目的のために、少なくとも１つの取付用品の巻き取りシリンダの外周を取付用品の長手方向軸に沿って一定としないことを提案する。

図２Ａに示す例では、各巻き取りシリンダ１ａ、１ｂは、円形断面を有し、かつ、一定の第１部分１１ａ、１１ｂの上の第１直径および一定の第２部分１３ａ、１３ｂの上の第２直径により画定されている。

本発明の特定の特徴に従うと、リンク手段および巻き取りシリンダの上述の一定の部分の巧妙な配置により交差点Ｃは接触点Ｐからずらされる。図示の例においては、リンク要素の第１の直線部分３ａは、第１巻き取りシリンダ１ａの第２部分１３ａの周りに、および第２巻き取りシリンダ１ｂの第１部分１１ｂの上に巻かれる。やはりこの図により示される例において、第１巻き取りシリンダ１ａの第２部分１３ａの外周または直径は、第１部分１１ａの外周または直径より小さい。同様に第２巻き取りシリンダ１ｂの第２部分１３ｂの外周または直径は、第１部分１１ｂの外周または直径より小さい。上記の提案の反対も考え得ることは明らかである。

当然のことであるが、図２Ａにより示された例は、本発明を限定するものではなく、他の実施形態も考えることができる。たとえば、その１つでは、巻き取りシリンダは、たとえば同一の部品を使用しつつ種々の所望の応用に対する適応を可能とするために、異なる直径または外周を有する３つ以上の部分を含む。

運動中の諸要素の行程上のトルク曲線を調整するために、種々の部分の直径の断面を必ずしも円形としないその他の実施形態も考えることができる。

取付用品相互間のリンク要素を形成する巻き取り手段３の直線部分３ａ、３ｂの巻き方に特定の構成を与えることにより上述のように得られる交差点Ｃのずれのほかに、上述の仏国特許出願公開第２９６８２３４号明細書の主題である発明と同様な方法によりフレキシブル・トラック２ａ、２ｂ間の接触点Ｐを２つの取付用品のそれぞれの長手方向軸が通過する平面からずらすことにより追加のずれを得ることができる。

図２Ａにより示したように、交差点Ｃと巻き取りシリンダ１ｂの回転軸を含む平面間の第１距離ｄ１だけの第１のずれは、巻き取りシリンダの種々の直径上にそれぞれ巻かれる巻き取り手段３により達成し、第２距離ｄ２だけの第２のずれは、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂ間の接触点Ｐをずらすことにより達成することができ、それにより接触点Ｐと交差点Ｃ間のずれの合計は、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２の和に等しい距離ｄとなる。

したがって、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂ間の接触点Ｐに働くトルクを制御するために、第１距離ｄ１の値が一定の第１の値に等しくなるように巻き取り手段および巻き取りシリンダを構成することができる。

第２距離ｄ２の値が一定の第２の値に等しくなり、かつ、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２の和が接触点Ｐに働くトルクを制御することを可能にする一定の値ｄに等しくなるように、フレキシブル・トラック２ａ、２ｂの断面の形状をたとえばらせんに構成することも可能である。

ここで図２Ｂを参照する。巻き取りシリンダのそれぞれの部分により形成される巻き取りトラックの周りにフレキシブル巻き取り手段が巻いてあることは、システムの展開の全過程における全体としてのシステムの運動を決定づけ、その結果として、システムの展開過程全体を通じてフレキシブル・トラックのたわみ、すなわち弾性曲線をもたらす。このたわみ、およびしたがってフレキシブル・トラックの剛性は、フレキシブル・トラック間の接触点Ｐに加えられる接触力Ｆｃを生成する。接触力Ｆｃに対する反作用により、反作用力Ｆｒが巻き取り手段により生成される。

巻き取りトラックの適切な寸法決定は、それに所望の剛性を与えること、よって力ＦｃとＦｒおよびその結果として生じたトルクを制御することを可能にする。巻き取りトラックの輪郭または形状が１つ以上のらせん部分および／または円弧を含み得ることに注目するべきである。

本発明により提案された解決方法は、構造の展開の全体にわたって必要量に厳密に適合されるトルクを得ることを可能にする。

１ａ、１ｂ 巻き取りシリンダ
２ａ、２ｂ トラック
３ 巻き取り手段
３ａ、３ｂ 直線区間
１１ａ、１１ｂ 第１部分
１２ａ、１２ｂ 取付用品
１３ａ、１３ｂ 第２部分
Ｃ 交差点
Ｄ 距離
Ｆ 閉鎖位置
Ｆｃ 接触力
Ｆｒ 反作用力
Ｏ 開放位置
Ｐ 接触点
Ｒ 駆動トルク
ｄ 距離
ｄ１ 第１距離
ｄ２ 第２距離

Claims (5)

1. ・ ２つのほぼ平行な巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）および長手方向リンク要素を形成する巻き取り手段（３）であって、前記巻き取り手段（３）は、前記巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）間に所定の距離を維持することができ、かつ、前記巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）の周りに巻かれ、その結果、前記巻き取り手段（３）は前記巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）間に位置する前記リンク要素の２つのほぼ直線の区間（３ａ、３ｂ）の間に交差点（Ｃ）を有する、２つのほぼ平行な巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）および長手方向リンク要素を形成する巻き取り手段（３）と、
   ・ 少なくとも２つのフレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）であって、前記巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）および前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）を含むアセンブリが取付用品（１２ａ、１２ｂ）を形成し、前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）は各巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）に固定されており、前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）は互いに向かい合うように配置され、かつ、接触点（Ｐ）を有しており、前記巻き取り手段（３）の働きによりプレストレス力が前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）の前記接触点Ｐに加えられ、前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）は、らせん形状を有し、前記らせん形状は、前記２つの前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）間の前記接触点（Ｐ）が前記巻き取り手段（３）の前記交差点（Ｃ）からずれるように構成され、前記接触点（Ｐ）および前記交差点（Ｃ）は、前記巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）の回転軸に平行な同一の軸上に整列されないため、前記接触点（Ｐ）と前記交差点（Ｃ）との間の距離（Ｄ）に依存するトルク（Ｒ）が加えられ、前記トルク（Ｒ）は前記取付用品（１２ａ、１２ｂ）の相互回転を引き起こすことができる、少なくとも２つのフレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）と
   を含む駆動装置において、
   各巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）が一定の第１部分（１１ａ、１３ａ）に第１外周、および、一定の第２部分（１１ｂ、１３ｂ）に第２外周を有し、前記リンク要素（３）の各直線部分（３ａ、３ｂ）が前記第１巻き取りシリンダ（１ａ）の前記第１部分（１１ａ）および前記第２巻き取りシリンダ（１ｂ）の前記第２部分（１３ｂ）の上に、または前記第１巻き取りシリンダ（１ａ）の前記第２部分（１３ａ）および前記第２巻き取りシリンダ（１ｂ）の前記第１部分（１１ｂ）の上に巻かれることを特徴とする駆動装置。
2. 前記第１巻き取りシリンダ（１ａ）および前記第２巻き取りシリンダ（１ｂ）の前記第１部分（１１ａ、１１ｂ）および前記第２部分（１３ａ、１３ｂ）が円形外周を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記取付用品（１２ａ、１２ｂ）間の前記接触点（Ｐ）に働くトルクを制御するために、前記交差点（Ｃ）と前記第１および第２巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）のそれぞれの回転軸を含む水平平面との間の第１距離（ｄ１）の値が一定の第１の値に等しくなるように前記巻き取り手段および前記巻き取りシリンダが構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記フレキシブル・トラック（２ａ、２ｂ）のらせん形状も前記接触点（Ｐ）と前記第１および第２巻き取りシリンダ（１ａ、１ｂ）のそれぞれの回転軸を含む水平平面との間の第２距離（ｄ２）が一定の第２の値に等しくなるように構成され、前記第１距離（ｄ１）と前記第２距離（ｄ２）の和に等しい距離（ｄ）が前記取付用品（１２ａ，１２ｂ）に働く力を決定することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 少なくとも１つの第１展開突出部および１つの第２展開突出部を含む人工衛星のための展開システムにおいて、請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置も含み、前記展開突出部は、前記各取付用品（１２ａ，１２ｂ）に固定されることを特徴とする人工衛星のための展開システム。

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