具有柔性元件的贯穿枢轴以及包括这种枢轴的航天器制造技术

一种具有柔性元件的贯穿枢轴以及包括这种枢轴的航天器，所述贯穿枢轴包括第一环（１）和第二环（２），这两个环中的一个能够围绕纵向轴线（１０）相对于另一个环旋转。该枢轴进一步包括至少一个悬浮框架（３）。两个环（１、２）分别通过至少一个第一组的和至少一个第二组的多个柔性元件（７、８）而连接于悬浮框架（３），所述柔性元件（７、８）在横向于两个环（１、２）的方向延展。悬浮框架（３）可以由以围绕轴线（１０）的回转圆柱体的形式存在的环构成，或者由环部件（３ａ、３ｂ、３ｃ）构成，对于悬浮框架来说，其无论是设置在环（１、２）的内侧还是外侧都是可以的。对于航天器领域的应用，本发明专利技术可以用于精确旋转制导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种贯穿枢轴，也就是说涉及一种能够来支撑旋转轴的装置，该旋转 轴从枢轴的两端延伸出或者在两个枢轴之间延伸，并且还涉及一种包括至少一个这样的枢 轴的航天器。本专利技术应用于航天器领域，比方说卫星，从而用于航天器上的设备中至少一个 元件或者部件的按照预定指向的精确旋转制导。
技术介绍
在空间应用中，需要能够按照预定的方向来定向某些元件，比方说，例如卫星或者 宇宙飞行器上的天线、天线杆或者设备的一个部件，例如从而将它们朝向外部目标对准，比 方说行星、接收器或者发送器，进而来保持它们指向地球表面上的某个点，或者选择性地来 扫描地球或者某个天体表面上的特定区域。这些位置通常必须被修正从而来补偿在维持这 一方向的能力上的不可避免的偏移，并且这些大量的修正意味着这些空间备用仪器以及它 们的支撑装置必须经历极高数量的微旋转周期。这一阶段也就是大家所公知的精确指向阶 段。假使将卫星放置进入轨道是一个不可逆的操作，那么在当设计该航天器的时候就 必须来确保这些支撑装置按照周期数被进行测量时将具有非常长的寿命，从而来确保支撑 装置经得起所有这些重复应力的能力。例如，这一寿命可以超过300000个周期。对于支撑 装置的其它要求包括尤其是关于外部力量以及施加在被支撑轴上的弯曲力矩的优良的机 械完整性、优良的横向刚性、高精确无间隙制导、对于柔性元件的显著的旋转幅度(典型的 是在正负两个方向上5至10°的数量级)以及低且恒定的阻力转矩。使用一种具有交叉柔性连接板的枢轴、尤其是一种已知被称作“邦迪克斯自由弯 曲枢轴(Bendix freeflex pivot) ”的枢轴来生产一种用于旋转轴的支撑装置是一种已知 的惯用做法。这种类型的枢轴不是一种贯穿枢轴。因此必须只能在一端按照悬臂的方式 来安装该被支撑的轴，并且这将施加显著的应力在枢轴的连接板上，而且将传递显著的应 力给支撑构件，甚至是在两枢轴(two-pivot)的设备中。这一类型的枢轴因此仅能提供有 限的的机械完整性以及横向刚性，并且不能够满足在创建精确指向装置时所涉及的所有需 求。同样也是一种已知的习惯做法是使用一种包括两个枢轴的装置来支撑一根轴，这 两个枢轴由滚珠轴承组成。这种类型的装置当被施加往复的或者振荡的运动时要遭受显著 的磨损，因此该装置具有有限的寿命。这一类型的装置同样也不能够满足创建被打算用于 空间应用的精确指向装置时所涉及的所有需求。专利申请FR 2 703 415描述了一种用于支撑旋转轴的装置，该装置包括一种连 接板类型的贯穿枢轴，该枢轴适合于精确指向装置的建造，尤其是用于空间应用，但是这种 枢轴的角度能力被限制于小的旋转角度并且只要所需要的角度修正变得更大时将变得不 再合适。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是要来解决这些问题并且来建立一种具有优良的机械完整 性和经得起外部力和弯曲力矩的能力、优良的横向刚性的柔性元件贯穿枢轴，该枢轴能 够实现高精度无间隙制导、能够具有低的阻力转矩、具有能够经得起非常多的至少超过 300000旋转振荡的寿命，并且其具有至少两倍于专利申请FR 2 703 415中所描述的枢轴 所具有的角度能力。为了实现上述目的，本申请涉及一种贯穿枢轴，其包括第一环和第二环，这两个环 具有围绕一个且相同的纵向轴线的回转对称性，这两个环中的一个能够围绕所述纵向轴线 相对于另一个环进行旋转，其特征在于，该枢轴包括至少一个悬浮框架，该悬浮框架能够围 绕纵向轴线进行运动，并且其特征在于，两个环分别通过至少一个第一组的和至少一个第 二组的多个柔性元件而被连接于悬浮框架，所述柔性元件在横向于两个环的方向上延展。有利地，第一组的柔性元件具有被连接于悬浮框架的第一端和被连接于第一环的 与第一端相对的第二端，且第二组的柔性元件具有被连接于悬浮框架的第一端和被连接于 第二环的与第一端相对的第二端。当处在停留状态中时，柔性元件相对于两个环被径向地设置，或者，选择性地，柔 性元件可以相对于环的径向被倾斜一个且相同的倾斜角a，并且所倾斜的方向可以相同。可选择地，当处在停留状态中时，被连接于第一环的柔性元件可以相对于第一环 的径向被倾斜一个且相同的倾斜角a，且被连接于第二环的柔性元件可以被倾斜一个且相 同的倾斜角a，但是所倾斜的方向与被连接于第一环的柔性元件所被倾斜的方向相反。悬浮框架既可以被设置在两个环的外侧或者也可以被设置在两个环的内侧。悬浮框架是一个整体并且具有围绕纵向轴线的回转对称性，或者由多个环部分所 构成，柔性元件的第一端被附接于这多个环部分。柔性元件优选地是柔性连接板。有利地，两个环中的至少一个具有通孔，该通孔被定心于纵向轴线并且能够来接 收穿过所述中央孔的贯穿轴。在本专利技术的一个实施方式中，第一环包括至少一个圆柱体，柔性元件的第二端被 附接于该圆柱体，并且第二环包括至少一个圆柱体，柔性元件的第二端被附接于该圆柱体， 这些圆柱体具有相同的外径并且沿着纵向轴线叠置。本专利技术也涉及一种包括至少一个贯穿枢轴的航天器。附图说明通过下面对于多个特定实施方式的描述，本专利技术将会被更好地理解，并且本专利技术 的其它目的、细节、特性以及优点因此也将会变得更加显而易见，这些实施方式仅仅是出于 非限制性的说明，并且将参考下面的附图，其描绘了 -图1根据本专利技术的第一个实施方式，处在停留的中央位置上的具有外部悬浮框 架和径向连接板的两级枢轴的一个实施例的横截面示意图；-图2根据本专利技术的第一个实施方式，处在正旋转位置上的两级枢轴的一个实施 例的横截面示意图；-图3根据本专利技术的第一个实施方式，处在负旋转位置上的两级枢轴的一个实施4例的横截面示意图；-图4根据本专利技术的第二个实施方式，具有内部悬浮框架的两级枢轴的一个实施 例的横截面示意图；-图5a、5b根据本专利技术的第三个实施方式，具有叠置的固定的和可移动环的两级 枢轴的一个实施例的两个示意图，一个是横截面图，一个是侧视图；-图6a、6b根据本专利技术的第四个实施方式，具有内部悬浮框架和在一个且相同的 方向上倾斜的连接板的两级枢轴的一个实施例的横截面示意图，以及一个曲线图例，其显 示了对于各种倾斜角度下所应用的转矩和利用这一类型枢轴所获得的旋转角度之间的关 系；-图7a、7b根据本专利技术的第五个实施方式的具有内部悬浮框架和在两个相反的 方向上倾斜的连接板的两级枢轴的一个实施例的横截面示意图，以及一个曲线图例，其显 示了对于各种倾斜角度下所应用的转矩和利用这一类型的枢轴所获得的旋转角度之间的 关系的；-图8和9:分别是根据本专利技术的第四个和第五个实施方式的两级枢轴的两个实施 例的两个透视图；-图10a、10b根据本专利技术的，具有多于两个等级的枢轴的实施例的两个视图，其 中一个是透视图，另一个是侧视图。具体实施例方式在图1中按照截面形式图解描述的枢轴包括第一环1和第二环2，这两个环具有沿 纵向轴线10回转的圆柱体形式。这两个环中的一个，例如环2能够围绕轴线10旋转并且构 成了转子，而另一个环，例如环1则被固定且构成了定子。可选择地，环1和环2的角色可 以颠倒。转子，例如环2，其是用来被连接于致动器(未示出)，而定子，例如环1，则被附接 于固定结构上(未示出)。至少所述转子具有贯穿孔，该贯穿孔被定心在纵向轴线10上并 且能够接收穿过所述中央孔的贯穿轴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贯穿枢轴，其包括第一环（１）和第二环（２），这两个环具有围绕一个且相同的纵向轴线（１０）的回转对称性，这两个环中的一个能够围绕所述纵向轴线（１０）相对于另一个环进行旋转，其特征在于，该枢轴包括至少一个悬浮框架（３），该悬浮框架（３）能够围绕所述纵向轴线（１０）进行运动，并且其特征在于，所述两个环（１、２）分别通过至少一个第一组的和至少一个第二组的多个柔性元件（７、８）而被连接于悬浮框架（３），所述柔性元件（７、８）在横向于两个环（１，２）的方向上延展。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Y博达塞，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]