JP2017515719A - モジュールを接続するための両性具有接続デバイス、及びこれに対応するモジュール - Google Patents

Abstract

【解決手段】 本発明は、モジュールを接続するための両性具有接続デバイスに関するもので、特に、モジュラー設計の宇宙船の構築のためのものであり、接続デバイス（１０）は、モジュールを接続するために、同一の構成の両性具有接続デバイスとさらに接続可能にされ、多数の接続要素（３０，３２）を有する。接続デバイス（１０）は、接続デバイス（１０）のパッシブ状態において接続要素（３０，３２）をカバーするカバー要素（１８）を備え、第１の接続要素（３０）は、同一構成の接続デバイスとアクティブ接続をする目的のためにカバー要素（１８）を介して外側に変位することが可能にされていることが提供される。この発明は、さらに、モジュール、特に、モジュラー設計の宇宙船の構築のものであり、少なくとも一つの前記接続デバイス（１０）を有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、モジュールを接続するための両性具有接続デバイスに関するもので、特に、モジュラー構造の宇宙船の構築のためのものであり、前記接続デバイスは、モジュール接続の目的ための同一の構成の両性具有接続デバイスとさらに接続可能にされ、そして、この目的を達成するために、多数の接続要素を有している。この発明は、さらに、モジュールに関するもので、特に、モジュラー構造の宇宙船の構築のためのもので、少なくとも、この種の接続デバイスを備えている。

EP 0 196 793 A1は、モジュラー構造の衛星を開示し、この衛星のモジュールは、互いに個々のモジュールと接続するための両性具有接続デバイスを有する。これらの両性具有接続デバイスは、別のモジュールの個々の構造の接続デバイスと接続、及び結合可能に設計され、この目的の達成のため、多数の接続要素を有している。軌道内でサービスすることができる衛星システムのための、この種（両性具有インタフェース）の両性具有接続デバイスは、構成要素となるモジュラー衛星システムの再構成をロボット操作によって許容する。

EP 0 196 793 A1

現在まれに例外的な場合のみ軌道内でサービス可能に作動している衛星システム及びこれらの場合においては、有人宇宙ミッションに依存している。経済的に及び技術的にこの種のミッションの正当使用は、少ない宇宙プロジェクトに限定される。とりわけ、接続デバイスが存在することは固定的に定めた収束ルーチンでもってのみモジュールとの接続を許容するため、軌道内におけるロボットに基づくサービス（いわゆる、軌道上のサービス）は確立していない。

本発明の目的は、両性具有接続デバイス、この種の両性具有接続デバイスを構成するモジュール、を特定し、接続デバイス及びモジュールはコンバージェンスルーティンでもって自由度の増大を許容することである。

この目的は、独立項の特徴によって達成される。有利な改善は、独立項において特定される。

本発明の両性具有接続デバイスは、接続デバイスがパッシブ状態にあるときに接続要素を覆うカバー要素を備え、前記第１の接続要素は、独立した構成の更なる接続デバイスとアクティブ接続の目的のために、そのカバー要素を介して外側に変位可能にされている。

衛星のロボット支援サービスは、この場合、特に、欠陥のあるモジュールの取り換え及び技術的に必要なオペレーションの再構築も、この種の両性具有接続デバイスのおかげでオペレーションの間、外面において可能である。モジュールは、窪ませることが可能な両性具有インタフェースのおかげでロボットによる切り離しと、接続とが可能であり、実際の接続オペレーションにおいて、接続要素によって自動的な方法で行われる。この場合、ロボットの使用は、相互に関連したこの衛星モジュールを方向づけるために衛星を操作するため、一つに制限される。その両性具有の設計のために、それぞれの新しい接続デバイスは、所望のいずれの接続デバイスと接続可能にされる。接続を切り離すための能力、カップリングパートナーの失敗イベントにおいてさえ、カップリングメカニズムの冗長設計によって確保される。

したがって、本発明によれば、衛星システムのいずれのモジュールも、両性具有接続デバイスの助けで、「軌道上サービス」手段によってミッションの過程で必要とされる頻繁な取り換えが可能になっている。この結果、衛星モジュールのサービスライフは、増大すると考えられる。

また、上記のポジティブな側面に対して、少ない部材で構成される接続デバイスの特定の構造の実現は、経済的、機能的な要求、特に低いレベルの失敗の確率について有利な点を有している。

前述の本発明の態様によると、カバー要素内に開口部が形成され、前記開口部はカバー要素の後ろの領域に入るための同一構造の両性具有接続デバイスの外側に変位される第１の接続要素に相当することを許容し、接続デバイスのカバー要素によって永久に覆われる前記第２の接続要素が、この領域に配置され、同一構造の更なる接続デバイスの領域内に移動する第１の要素との圧力嵌め及び／又はインターロック接続を形成する目的のために、接続デバイスはこの領域に配置されることが提供される。さらに好ましい本発明の形態として、接続デバイスの内在する第１の接続要素は、同一の更なる接続デバイスとアクティブ接続の目的のために、前記開口部を介して正確に外側に変位することができる。

さらに好ましい本発明の形態として、第１の接続要素と、第２の接続要素と、の両方は、接続を固定する目的及び同一構成のさらなる両性具有接続デバイスの他の接続要素とそれぞれ接続を切り離す目的のために変位可能であることが提供される。特に、したがって、第１の接続要素及び第２の接続要素によって接続は切り離し可能にされている。接続デバイスの接続要素は、入り組まれ及び入り組まれた他の接続デバイスの第２の接続要素を作動させることにより再度接続を切り離す接続デバイスの第１の接続要素を作動させることにより、接続を確立することができる。

さらに好ましい本発明の形態としては、接続は、バヨネット嵌合のような差し込み式及び旋回式の動きによって行われることである。接続は、ターンアンドプルの動きによって次いで解除される。接続固定を目的とする（又は接続の切り離しを目的とする）変位動作は、第１の及び／又は第２の接続要素を捻ることによって行われる。

さらに好ましい本発明の形態として、カバー要素は、実質的に平面外面を提供し、特に、一又はそれ以上の開口部を有するカバープレートの形で提供される。

さらにより好ましい本発明の形態として、カバー要素の外側で部分的に延長可能かつ、さらなる接続デバイスのカバー要素に形成される窪みに入ることが可能な複数のピンを両性具有接続デバイスは有し、さらなる接続デバイスを接続デバイスに回転固定式で固定する目的のために設けられることが提供される。この方法により、二つの接続デバイスに関して互いに偶発的な捩じれが生じることを抑制される。

さらにより好ましい本発明の形態として、第１の接続要素は、外側を向いた多数のリア係合要素を有し、第２の接続要素は、多数のリア係合要素を有する内側を向いた環状ベースを有することが提供される。この種の構成は、バヨネット嵌合式閉塞において珍しいものではない。

さらに有利なものとして、(i)ベース要素、特にベースプレート、(ii)第１の接続要素の変位した動きをガイドするためのベース要素（１２）に締め付けられるライナーガイド要素、(iii)接続デバイスの駆動機は、ドライブモータを構成することが提供される。

最後に、有利なものとして、駆動機は、さらに接続要素又は少なくとも第１の接続要素のムーブメントシーケンスに変換されるドライブモータのロータリムーブメントによって、スロット付きのガイド機構を有することが提供される。この処理における主たる動きは、第１の接続要素のバヨネット嵌合式差し込みと回転である。特に、実施形態では、ピンの伸長と進入もまた、スロットガイド係合によって駆動される。

少なくとも一つの接続デバイスを構成する本発明のモジュールは、この接続デバイスは上記に記載された接続デバイスの形で提供される。いうまでもなく、純粋に原則的に、このモジュールは、モジュラー構造の所望の開口部を構成するためのモジュールであることが可能である。しかし、モジュールは、好ましくは、モジュラー構造の宇宙船を構築するためのモジュールであり、特に、モジュラー構造の衛星である。

最後に、本発明は、モジュラー構造の宇宙船にも関するものであり、特に、上記したモジュールを構成するモジュラー構造の衛星である。

図１は、本発明のモジュラー構造の宇宙船を構築するためのモジュールのための両性具有接続デバイスの分解図である。

本発明の典型的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、モジュラー構造の宇宙船を構築するためのモジュールのための両性具有接続デバイス１０の分解図を示すものであり、より正確にはモジュラー構造の衛星である。両性具有接続デバイス１０は、ベース要素１２としてベースプレート１４を有し、接続デバイス１０の更なる部材は、このベースプレートに嵌るようになっている。接続デバイス１０のカバープレート１６に形成されるカバー要素１８は、スペーサ要素２０によってベース要素１２に締め付けられる。そのため、接続デバイス１０の（内側の）領域２２は、ベース要素１２とカバー要素１８との間に形成され、この領域２２は、多かれ少なかれ、カバー要素１８によって外側が覆われる。示された例では、ベースプレート１４と、カバープレート１６は、互いに関連して面平行に設けられた円形ディスクにそれぞれ形成されている。更なる部材は、ベース要素１２の側面又はカバー要素１８に対峙するベースプレート１４の側面に設けられる。カバー要素１８の方向に、その縦軸２６方向に延びスリーブのようなライナーガイド要素２４は、ベース要素１２の中心に向かって設けられている。この縦軸２６は、カバー要素１８によって形成される外面に対して垂直に走り、かつ、円形ディスクに形成されるベースプレート１４とカバープレート１６の対称の軸に相当するものと一致する。スリーブのようなライナーガイド要素２４の内部は、ネットワーク接続、データ接続、互いに関係するモジュールの油圧及び／又は空気圧接続のためのさらなるインタフェースのために膨張開口部に形成される。スリーブのようなライナーガイド要素２４は、他方の中のひとつにインターリーブされたスリーブのような接続要素３０，３２と同様に覆われている。この場合において、ライナーガイド要素２４は、それ自身の部材である第２の接続要素３２によって周方向に覆われる第１の接続要素３０によって周方向に直接的に覆われる。第２の接続要素３２は、それ自身で外側を覆い、ベース要素１２に固定されるドライブモータ３６によって駆動されることが可能又は回転駆動が可能な平歯車３４と、ドライブモータ３６の下流と接続されたウォームギア機構３８を有している。予め指定されたプロファイルのスロットの形のガイド通路４０は、ライナーガイド要素２４及び、このガイド通路においてガイドされる第１の接続要素３０の（正確に嵌る）開口部４４を介してガイドされる第２の接続要素３２と、ガイドピン４２と、の両方に形成される。したがって、ドライブモータ３６によって駆動される第２の接続要素３２内の通路４０は、第１の接続要素３０の接続された並進／回転移動の、ピン４２の移動の結果により、ライナーガイド要素２４においてベース要素に固定される通路４０に対して相対移動し生成する。この移動は、実質的にバヨネット嵌合式閉塞のやり方である。ガイド通路４０とガイドピン４２は、第１の接続要素３０の移動シーケンス内のドライブモータ３６の回転ムーブメントを変換するスロット付きのガイド装置４５を形成する。

第１の接続要素３０は、カバー要素１６に対峙するその終わりに、円周状に分布し、外側を向いた多数の（本実施例において正確には４つ）リア係合要素４６を備えている。カバー要素１６に対峙する第２の接続要素３２の終わりは、環状ベース４８を内側に向いた多数のリア係合要素５０と共に形成する。さらに、多数のピン５６により構成されるピンリング５４の内側に面したティラーのためのスロットにより形成されたガイド通路５２は、第２の接続要素３２の外側ケーシング上に配置され、このピン５６は、カバー要素１６内の開口部に相当する内部にガイドされるように設けられ、かつ、これらの開口部を介して外側に移動可能である。ガイド通路５２とティラーは、ドライブモータ３６の回転ムーブメントをピン５６の移動シーケンスに変換する更なるロット付きのガイド装置を形成する。

両性具有接続デバイス１０が機能することは、以下に示され、前記接続デバイス１０は、いつも接続のために独立構造の更なる両性具有接続デバイスと相互作用し、このさらなる接続デバイスは示されていないが、精神的に追加する必要がある。

第１に、関与するモジュールは、前記接続デバイスが一直線上となる軸方向２６のようなこのモジュールが互いに横たわる接続デバイス１０のカバー要素の表面のような位置に設けられる。自動接続はその時に起きる。

ケース１： 両性具有接続デバイス１０がアクティブ接続デバイスとの考えの下である

ドライブモータ３６によって駆動される方法において、ピン５６は、ガイド通路５２及びピンリング５４のティラーによって伸長され、更なる両性具有接続デバイスのカバー要素の窪みに係合する。二つの接続デバイスとモジュールは、それぞれ、関連するモジュールが、このように捩じれを防止する。第１の接続要素３０は、カバー要素１６に形成された開口部及び更なる接続デバイス１０のカバー要素に相当する開口部を介して接続デバイスのカバー要素１６の外側に離脱し、更なるこの接続デバイスが位置する第２の接続要素にこのカバー要素の後ろの領域に入る。示される接続デバイス１０の第１の接続要素３０は、更なる接続デバイス１０の第２の接続要素のリア係合要素の後ろとリア係合要素４６とが係合するために捩じられる。インターロックと圧入接続は、斜面上を走ることに相当することにより提供される。

接続／接合を切り離すためには、どちらかの示される接続デバイス１０の第１の接続要素３０を後ろに移動させるか、又は、更なる接続デバイスの第２の接続要素を次に捻られることによって行う。

ケース２： 両性具有接続デバイス１０がパッシブ接続デバイスとの考えの下である。

更なる接続デバイスのピンは、伸長され、示される両性具有接続デバイス１０のカバー要素１６の窪みに係合される。更なる接続デバイスの第１の接続要素は、第２の接続要素３２が設けられるところに位置する接続デバイス１０の覆われた領域２２にカバー要素１６内の開口部５８を介して軸２８に沿って移動する。更なる接続デバイスの第１の接続要素は、第１の接続要素のリア係合要素が示される接続デバイス１０の第２の接続要素３２のリア係合要素５０の後ろと係合するために、次いで回転される。インターロックと圧入接続は、斜面上を走ることに相当することにより提供される。

接続／接合を切り離すためには、どちらかのさらなる接続デバイスの第１の接続要素を後ろに移動させるか、又は、示される接続デバイス１０の第２の接続要素を次に捻られることによって行う。

１０ 接続デバイス、両性具有
１２ ベース要素
１４ ベースプレート
１６ カバープレート
１８ カバー要素
２０ スペーサ要素
２２ 領域
２４ ライナーガイド要素
２６ 縦軸
２８ 外面
３０ 接続要素、 第１
３２ 接続要素、 第２
３４ 平歯車
３６ ドライブモータ
３８ ウォームギア機構
４０ ガイド通路
４２ ガイドピン
４４ 開口部
４５ スロット付きガイド装置
４６ リア係合要素（第１の接続要素）
４８ ベース、 環状
５０ リア係合要素（第２の接続要素）
５２ ガイド通路
５４ ピンリング
５６ ピン
５８ 開口部

Claims (11)

1. モジュールを接続するための両性具有接続デバイス（１０）、特に、モジュラー構造の宇宙船の構築のためのものであって、
   前記接続デバイス（１０）は、モジュール接続の目的ための同一の構成の両性具有接続デバイスとさらに接続可能にされ、多数の接続要素（３０，３２）を有し、
   接続デバイス（１０）のパッシブ状態において接続要素（３０，３２）をカバーするカバー要素（１８）を備え、
   第１の接続要素（３０）は、同一構成の接続デバイスとアクティブ接続をする目的のためにカバー要素（１８）を介して外側に変位することが可能にされていることを特徴とする両性具有接続デバイス（１０）。
2. カバー要素（１８）内に開口部（５８）が形成され、
   前記開口部は、カバー要素（１８）の後ろの領域（２２）に入るための同一構造の両性具有接続デバイスの外側に変位される第１の接続要素に相当することを許容し、
   接続デバイス（１０）のカバー要素（１８）によって、永久に覆われる前記第２の接続要素（３２）が、この領域（２２）に配置され、
   同一構造の更なる接続デバイスの領域（２２）内に移動する第１の要素との圧力嵌め及び／又はインターロック接続を形成する目的のために、接続デバイス（１０）はこの領域（２２）に配置されることを特徴とする請求項１に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
3. 第１の接続要素（３０）と、第２の接続要素（３２）と、の両方は、接続を固定する目的及び同一構成のさらなる両性具有接続デバイスの他の接続要素と、それぞれ接続を切り離す目的のために変位可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
4. 接続は、バヨネット嵌合のような差し込み式及び旋回式の動きによって行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の両性具有接続デバイス（１０）。
5. カバー要素（１８）は、実質的に平面外面（２８）を提供し、特に、カバープレート（１６）の形で提供されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の両性具有接続デバイス（１０）。
6. カバー要素（１８）の外側で部分的に延長可能かつ、さらなる接続デバイスのカバー要素に形成される窪みに入ることが可能な複数のピン（５６）は、さらなる接続デバイスを接続デバイス（１０）に回転固定式で固定する目的のために設けられることを特徴とする請求項１乃至５に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
7. 第１の接続要素（３０）は、外側を向いた多数のリア係合要素（４６）を有し、
   第２の接続要素（３２）は、多数のリア係合要素（５０）を有する環状ベース（４８）を有することを特徴とする請求項１乃至６に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
8. ・ベース要素（１２）、特にベースプレート（１４）、
   ・第１の接続要素（３０）の変位した動きをガイドするためのベース要素（１２）に締め付けられるライナーガイド要素（２４）、
   ・接続デバイス（１０）の駆動機（３６，３８，４４）は、ドライブモーター（３６）を構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の両性具有接続デバイス（１０）。
9. 駆動機（３６，３８，４４）は、さらに接続要素（３０，３２）又は少なくとも第１の接続要素（３０）のムーブメントシーケンスに変換されるドライブモータ（３６）のロータリムーブメントによって、スロット付きのガイド機構（３８，４５）を有することを特徴とする請求項８に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
10. カバー要素（１８）は、スペーサ要素（２０）によってベース要素（１２）に締め付けられたことを特徴とする請求項８又は９に記載の両性具有接続デバイス（１０）。
11. モジュール、特に、モジュラー構造の宇宙船を構築するためのモジュールであって、少なくとも一つの接続デバイス（１０）を有して構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の両性具有接続デバイス（１０）。
    

Images