JP5369333B2 - 人工衛星のソーラー・パネルのような連接された集合体用の動力源を備えた継手 - Google Patents

Description

本発明は、それが連結する要素の自動展開及び、展開された位置におけるこれら要素のロックの双方を確実にするために設計された、動力源を備えた継手に関する。本発明はまた、そのような継手により相互に連結された様々な要素を含む、連接された集合体に関する。

本発明は特に、しかし専用ではなく宇宙分野に、とりわけ図１に例示されるような、共に連接された異なる要素により形成され、その展開が宇宙において生じる、衛星用ソーラー・パネルの製作に適用される。その他多くの用途が宇宙分野及び地上の双方において想定され得る。

現在、連接されたソーラー・パネルを構成する様々な要素は、一般的に図１に表わされ、１９８８年８月８日に公開された、仏国特許出願公開第２ ６３５ ０７７号明細書の主題であるような継手により相互連結される。

この継手は協働する機械要素の集合のおかげで、そして特に（引張りのプレストレスを可能にする）テンションビームに固定されている、交叉した屈曲板のおかげで、折り畳まれた位置における連接要素の保持装置が解放されたとき、作動トルクを働かせる１つ以上の応力をかけられた駆動板の作用を通じて生じる、その開放を可能にし、結果として、それに連結された要素の展開を可能にする、動力源を備えた機械システムの形をとる。

太陽発電機の保持装置は継手の外側にあり、一般的に爆発ボルト又は爆発切断タイビームにより作られる。

先行技術において記述されたシステムは、継手の構成にかかわらず、金具の円筒形状と屈曲板との間の摩擦を通じた、張力（屈曲板の張力は両端の梁によって得られる）の非常に大きな損失のために、屈曲板における安定した規則正しい張力を提供することは不可能である。

さらに、屈曲板は「回転ガイド」及び「打ち上げにおける荷重の繰り返し（反分離）」の二重の機能を備える。これは継手の２つの部分が分離しないことを確実にする為に、２つの軌道の間に強い機械的応力を課す。その結果は、展開の全体を通して軌道上の汚染に対する非常に高い感度に起因する展開しないリスクと同様、（格納されたときに）回転する軌道の劣化に関する高いリスクである。

本発明の目的は、これらの問題を解決することである。

本発明に従って提案される継手は、それが提案する新たな重量低減の可能性のために、とりわけＬＰＳ（軽量パネル構造）の太陽発電機の横方向パネルに適する。

この継手はまた、最も近い最新技術を表わす、引用された書類に記述されている継手と丁度同じように、展開に際して最小限の抵抗トルクと、完全な展開を必要としない、その完全性の保証とを提供することを可能にする。

本発明の主題は、さらにとりわけ、板ばねタイプの少なくとも１つの可撓性要素の作用を介して回転駆動される２つの円筒形金具を含む、２つの隣接する要素間に取り付けられるように設計された、摩擦の無い動力源を備えた継手であり、この要素の両端部は個別に各々の金具に固定され、主としてそれが金具を保持する手段と、その保持手段とは別個の荷重繰り返し手段とを含むことを特徴とする。

可撓性の軌道は対で向き合うように、金具に固定される。

先行技術のように、板ばねタイプの可撓性要素は、接触点に対して可撓性の軌道から偏っており、それは展開された位置における確実なロックを可能にする。

荷重繰り返し手段は連結装置及び、少なくとも２つの可撓性側板を含む。

連結装置は、各々が可撓性の軌道に固定された２つの荷重反復用爪と、各々が継手に関する反分離機能を備えるために、各端部において２つの金具にそれぞれ固定された、２つの側板と組み合わされている、対向した可撓性の軌道に固定された２つのハウジングとを含む。

従って、格納された位置において、継手のための反分離機能を備える２つの側板に連結された２つの荷重反復爪及び２つの対向するハウジングは、位置における保持及び、とりわけ、高荷重の場合には力の繰り返しを確実にすることができる。

各々の可撓性軌道は一端で、屈曲板の固定部の外側にある金具に固定され、互いに対で向き合っている。

本発明のその他特有の特徴及び利点は、以下に提示され、例示的及び非制限的な例によって提示される説明を読むことにより、そして以下の図に照らし合わせると、はっきりと明確になるであろう。

最新技術による継手の図を表わす。 本発明による「格納された」位置にある継手の図を表わす。 展開された位置における、本発明による継手の図を表わす。 格納された構成の段階、及び展開の開始段階１、２により例示される、継手の展開の運動学を図式的に表わす。 展開された位置に移行するための段階３〜６により例示される、継手の展開の運動学を図式的に表わす。

本発明による継手は、例えば、２つの機械加工された円筒形の金属ブロックからなる２つの金具１２、１４を備える。これらの金具はとりわけ宇宙分野の場合そうであるように、その適用が適正である時は、くり抜きによって軽量化され得る。各々の金具１２と１４は固定点１５において、ねじ又はリベットなど任意の適切な手段により、対応する要素Ｅ１、Ｅ２に固定されるよう設計される。

可撓性の軌道４２及び４４は、横断面において長さが２７０°よりも大きい円弧の形を有する、円筒形の表面４２ａ及び４４ａを各々含む。円筒形の表面４２ａ及び４４ａの半径は等しい。

従って、可撓性の軌道４２及び４４の表面は、要素Ｅ１とＥ２が互いに対して１８０°ずれた２つの対極位置の間で変位できるように、互いの上を回転することが可能である。要素Ｅ１及びＥ２が平らな要素であるとき、これらの第１の位置は、要素Ｅ１及びＥ２が互いに対して折り畳まれ、互いに平行である場合に相当する、折り畳み位置又は格納位置と呼ばれ、その一方で展開位置と呼ばれる第２の位置は、これらの要素が開かれて同一面に配置される場合に相当する。

可撓性の軌道の円筒形表面４２ａ及び４４ａを、それらが互いに対して回転するときに恒久的な接触に保つため、継手１０は、表面１２ａ及び１４ａの上を回転するように、その端部が各々の金具に固定されている可撓性の部材を備える。これらの部材は、屈曲板又は制御板と呼ばれる、例えばステンレス鋼で作られた４つの可撓性金属板１６及び２８の形をとる。

一例として、継手１０は金具１２及び１４の中央部に配置され、これらの金具に共通な中央面の両側に、円筒形の表面１２ａ及び１４ａ上で同じ方向に巻かれている、２つの隣接した中央の屈曲板１６を備える。各屈曲板１６の第１端は金具１２に直接固定されている。この固定は例えばねじ１８により確保される。この端部から、板１６は表面１２ａ及び、次に表面１４ａと連続的に接触するように、金具の円筒形表面１２ａと１４ａとの間を通る。展開方向への継手の運動は、従って金具の板を巻き戻し、同時にそれらを反対側の金具に巻く効果を有する。

例示された例において、継手１０は金具の中央面に対しても対称なやり方で、（金具１２、１４の外側部品に固定された）各々の板１６の近くで、金具１２、１４の内側部品に固定された２つの別の屈曲板２８を備える。これらの屈曲板は、板１６、２８が金具の円筒形部分１２ａ及び１２ｂの上で交差するように、金具上の板の反対方向に巻かれる。

継手はさらに、屈曲している金具１２ａ、１４ａの円筒形表面に対して同心である、可撓性の軌道４２、４４を備える。

各軌道４２又は４４は、一端を介して金具上の取付け点１５の外側にある金具に固定される。金具１２に固定された可撓性の軌道４２は、金具１４に固定された軌道４４に対向し、それらの外表面上に接触点４５を与える。

屈曲板１６、２８に対してプレストレスを与えるための可撓性の軌道４２、４４の使用は、（図１において表わされた継手に関する場合であった）張力の損失無しに、点４５において展開の間にわたり安定した一様な力を作用させることを可能にする。この解決策は事実、屈曲した接触点４５において、直接の張力を働かせることを可能にする。従って、可撓性の軌道４２、４４を用いて、プレストレスは継手の全ての構成：格納された構成、展開中の構成、及び展開された構成において安定である。

ねじ５１又は等価な手段により金具に固定された側板５０は、開放に際して追加的な駆動を与える。これらの板５０は格納された構成において、金具の軸を通る面内に配置されるように固定される。開放に際し、金具の軸に対する板の偏りは、保持爪６１をそれらのハウジング６２から抜き出すことを容易にする、僅かな駆動を生じさせる。

荷重反復システムは、可撓性の軌道４２、４４に固定された支持体６０に保持される、互いに対向している２つの爪６１と２つのハウジング６２とを備える。爪６１は側板５０の展開に際して容易な係合又は解放を確保するために、円錐形状を有する。

爪６１は軸Ｘ、Ｚに関する力の繰り返し及び軸Ｙまわりのトルクのために設計される。（軸Ｙに平行な）２つの側板は、軸Ｙに関する力の繰り返し及び軸Ｘまわりのトルク、ならびに爪の解放力を対象としている。

格納された構成において側板５０には緊張力が作用し、これらの板は継手の反分離機能を確保する。可撓性の軌道４２、４４は、側板５０によりプレストレスを与えられる。この追加的なプレストレスは屈曲板１６、２８の緊張力を緩和し、従って打ち上げ局面におけるあらゆる機械的攻撃から保護することができる。

格納された構成において、継手に加えられる力は大きい。記述され、図によって説明されている実際の例示的実施形態において、位置の保持機能はそれゆえ２つの荷重反復爪６１及び２つのプレストレスを与える板５０により確保され、可撓性の軌道４２及び４４は、それら個別のハウジング内への爪６１の押し付け、及び側板５０における張力を確実にする。

展開されるべき付属物が解放されたとき、継手は可撓性の駆動要素７０及び側板５０と組み合わされた駆動の影響下で回転し、継手のこの回転は（円錐形の）爪６１の瞬間的な分離を可能にする。

継手の作動に関して、図４及び図５が参照され得る。これらの図は展開の運動学を図式的に表わす。

図４は格納された構成と展開の開始（爪の分離）にそれぞれ対応する段階１、２を例示している。その連続が、最終の展開された構成（段階６）に至る、図５の段階３〜６により例示されている。

可撓性の軌道４２、４４の作用を通じた開放の第１段階において、屈曲板１６、２８は公称の張力へと徐々に負荷される。同時に、側板５０は無負荷にされ、次に限られた抵抗トルクを示しつつ、それら自体の上に折り畳まれる。

上述の解決策は、打ち上げの際の荷重繰り返しに対する、特定の要素の設置のために、屈曲板における張力の低減を可能にし、それは：

金具上の板の屈曲径の減少をもたらし、それゆえ継手の寸法及び全体重量における大幅な低減をもたらす。一例として、生み出された継手の重量は（先行技術に比べて）５０％少ない。

この解決策はまた：
−展開の開始における追加の駆動と同様に、展開のあらゆる時期におけるモーター・トルクの獲得と、
−完全な開放の必要無しに、展開（部品の固着なし）を保証することと、
−屈曲板を伴う継手に対する、費用及び生産技術のリードタイムの低減と
−屈曲板を伴う継手の重量及び体積の低減と、
−回転する軌道間の張力低減に起因する、外部の汚染による展開不能の危険性の大幅な低減と、
−（とりわけ太陽電池パネルにおける）継手の単純化された組み込みと
を可能にする。

Claims (4)

1. 板ばねタイプの少なくとも１つの可撓性要素（７０）の作用を介して回転駆動される２つの円筒形の金具（１２、１４）を含む、２つの隣接する要素（Ｅ１、Ｅ２）間に取り付けられるように設計された、摩擦がなく動力源を備えた継手であって、
   前記可撓性要素の両端部が個別に前記２つの金具に固定され、前記継手が、前記金具を保持する保持手段（１６、２８；４２、４４）と、前記保持手段とは別個の反分離手段（６１、６２；５０）と、を含むことを特徴とし、
   前記反分離手段が、格納された位置において、継手の反分離機能を確保することを特徴とし、
   そして前記保持手段が、それらの端部で前記金具に固定された屈曲板（１６、２８）と、前記金具に対して同心であり、一端で前記金具に固定され、前記金具の端部に位置し、各々の前記屈曲板に対して分布する引張りのプレストレスを与えるための可撓性の軌道（４２、４４）と、を含むことを特徴とする、継手。
2. 前記反分離手段が連結装置と、少なくとも２つの可撓性の側板（５０）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の継手。
3. 前記連結装置が、可撓性の軌道に各々固定された２つの荷重反復爪と、前記継手に対して反分離機能を確保するために、各々が別個に２つの前記金具に各端部で固定される、２つの前記側板と組み合わされた向かい合う前記可撓性の軌道に固定された、２つのハウジングとを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の継手。
4. 各々の可撓性軌道が、前記屈曲板（１６、２８）の固定の外側にある金具に一端で固定され、そして互いに対で向かい合うことを特徴とする、請求項２に記載の継手。

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