Brevet FR2707250A1 — publié le 19950113

L' invention concerne des mécanismes de verrouil- lage, et plus particulièrement un verrou & angle variable à utiliser sur des mécanismes de déploiement de panneaux pour spationefs, associés à des dispositifs tels que des ensembles de panneaux solaires, dans lesquels la conception du verrou et des éléments d'accrochage permet un engagement sans jeu réactif sur un angle de déploiement variable. Des ensembles de panneaux solaires pour spatio- nefs sont déployés par des actionneurs légers, mus par ressort et à amortissement visqueux. Des verrous sont nécessaires pour maintenir les panneaux en position car la grande masse déployée de l'ensemble induit des charges qui pourraient être vaincues par les ressorts de déploiement durant certaines manoeuvres du spationef. Des verrous de l'art antérieur, à faible jeu réactif, ajoutent une complexi- té et un coût importants au traitement de l'ensemble du mécanisme. Avec de telles conceptions de verrous, un faible jeu réactif et un angle de déploiement demandé sont dif- ficiles à obtenir simultanément, nécessitant des opérations répétées d'usinage de cales dans de multiples emplacements, d'installation, puis de mesures de jeu réactif et d'angle. En outre, ces verrous ne peuvent être positionnés que sous un angle prédéterminé. D ' autres mécanismes de déploiement utilisent des broches de verrouillage chargées par ressort, qui coulissent le long d'une plaque et s'engagent en tombant dans un trou d'une partie fixe. Les deux jeux de verrous utilisés précédemment introduisent un jeu réactif et n'of- frent aucun moyen pour faire varier 1 'angle de déploiement. Compte tenu de ce qui précède, un objet de la présente invention est de procurer un mécanisme de verrouil- lage pratiquement sans jeu réactif, présentant une géométrie de verrouillage, d'accrochage et d'arrêt qui permet un engagement de verrouillage sur une gamme de positions angulaires. Un autre objet de la présente invention est de procurer un mécanisme de verrouillage pour un ensemble solaire ou autre ensemble déployable d'un spationef, permet- tant à l'ensemble déployable d'être verrouillé dans une position nominale ou initialement souhaitée, puis d'être repositionné sans dégagement. Selon une forme de réalisation de la présente invention, un dispositif de verrouillage à angle variable est procure, lequel permet de régler l'angle de déploiement d'un mécanisme à panneaux solaires, lors de l'assemblage, simple- ment en faisant varier l'épaisseur d'une cale unique. Un engagement de verrouillage est possible sur une large plage angulaire, pratiquement sans jeu réactif. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, une partie du verrou est entraînée par un actionneur motorisé afin que, après que le mécanisme de panneaux solaires a été déployé depuis sa position rentrée et verrouillé dans une position initiale, il puisse être repositionné par des ordres transmis à l'action- neur motorisé par une station terrestre. Le verrou à angle variable reste engagé durant le repositionnement, avec un jeu réactif faible ou nul. La particularité de réglage permet d'adapter aux besoins la position déployée de chaque ensemble solaire dans un assemblage final afin de rattraper les tolérances de fabrication des panneaux solaires, un dessèche- ment et une déformation par la chaleur. En permettant aux ensembles solaires d'être positionnés en fonction des besoins lors de l'assemblage ou d'être réglés alors qu'ils se trouvent en orbite, la présente invention procure des performances améliorées et prolonge la durée de vie du spationef. Le verrou à angle variable selon l'invention simplifie donc le développement de divers mécanismes de déploiement tels que ceux utilisés pour déployer des réflec- teurs ou des antennes lorsque l'on souhaite modifier la position de l'ensemble déployable autour de l'axe de déploie- ment. La simplification aboutit à un mécanisme de déploiement de conception perfectionnée et réduit le poids et la com- plexité de ce mécanisme. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation des éléments principaux d'une première forme de réalisation du mécanisme de verrouillage selon l'invention; les figures 2a et 2b sont des vues de dessus du crochet et des éléments de verrouillage du mécanisme de verrouillage; les figures 3a, 3b et 3c sont des élévations montrant la séquence de verrouillage; les figures 4a et 4b sont des élévations montrant comment la dimension d'une cale ajuste l'angle de déploie- ment; la figure 5 est une élévation montrant le mouvement du centre d'une broche d'accrochage et d'une surface de verrouillage le long d'arcs de cercles respectifs lorsque l'on fait varier l'angle de déploiement; et les figures 6a et 6b sont des élévations montrant une seconde forme de réalisation de l'invention dans laquelle un actionneur linéaire motorisé et un coulisseau sont utilisés pour régler l'angle de déploiement. En référence à présent aux dessins et initiale- ment aux figures la, 2a et 2b, une première forme de réalisa- tion du dispositif de verrouillage à angle variable selon l'invention est représentée, forme de réalisation dans laquelle le dispositif comporte un élément d'accrochage 10 traversé par un broche d'accrochage 12 alignée sur un axe 16 transversal à l'élément d'accrochage. L'élément d'accrochage présente une surface 18 centrée sur l'axe 16 de la broche d'accrochage. L'élément d'accrochage 10 est monté sur une partie mobile 20 du mécanisme de verrouillage à l'aide d'organes de fixation (non représentés) qui passent dans des ouvertures 22 de parties 24 d'une bride intégrée de l'élément d'accrochage, voir figure 2a. La partie mobile 20 est montée sur une partie fixe 26 du mécanisme de verrouillage de façon à pivoter sur un axe 28 de pivotement, voir figure 3a. La partie 26 est elle-même montée fixement sur le spationef (non représenté) et la partie mobile 20 porte l'ensemble de panneaux solaires (non représenté). Le mécanisme de verrouillage comporte en outre un élément ou bras de verrouillage 31 ayant des doigts de verrouillage 30a et 3Ob, comme montré sur la figure 2b, suffisamment espacés pour permettre à l'élément 10 d'ac- crochage de passer entre eux durant le processus de verrouil- lage. Le bras 31 de verrouillage est monté sur la partie fixe 26 de façon a pivoter sur un axe 34 de pivotement qui est parallèle à l'axe 28 de pivotement. Un ressort 36 de compres- sion sollicite le bras 31 de verrouillage dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre vers la position représentée, sur le trajet de déplacement de l'élément 10 d'accrochage. Chaque doigt 30a et 30b du bras 31 de verrouil- lage est pourvu d'une surface 38a et 38b, respectivement, de verrouillage qui est centrée sur l'axe 34 de pivotement de l' élément de verrouillage. Un élément d'arrêt 40, convenable- ment monté sur la partie fixe 26, est pourvu d'une surface d'arrêt 42 qui est également centrée sur l'axe 34 de pivote- ment du bras de verrouillage. Chacun des doigts 30a et 30b de l'élément 31 de verrouillage est pourvu d'une surface 44a, 44b, respectivement, qui se trouve sur le trajet du déplace- ment de la broche 12 d'accrochage et qui est engagée par la broche 12 d'accrochage durant le processus de verrouillage afin de faire pivoter le bras 31 de verrouillage dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 34. Un élément de calage 30 est placé en arrière des brides 24 et est fixé à la surface 32 de la partie mobile 20 par les organes de fixation précités. L'élément de calage 30 ajuste la position de la broche 12 d'accrochage sur la partie mobile 20 par rapport à la surface 32 de la partie 20. L'épaisseur de l'élément de calage 30 établit l'angle sur lequel la partie mobile 20 se déplace avant de se verrouiller avec le bras 31 de verrouillage sur la partie fixe 26. Pendant le déploiement du mécanisme de l'ensem- ble de panneaux, la partie mobile 20 pivote dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 28 depuis la position montrée sur la figure 3a vers la position montrée sur la figure 3b o l'élément d'accrochage 10 passe entre les doigts a et 30b et la broche 12 d'accrochage entre en contact avec les surfaces 44a et 44b de verrouillage présentées par les doigts 30a et 30b. Dans la position montrée sur la figure 3b, le bras de verrouillage a pivoté dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 34 contre la force de rappel du ressort 36 de compression. Le ressort 36 de compression maintient les surfaces de verrouillage 44a et 44b en contact avec la broche 12 d'accrochage et fait pivoter le bras 31 de verrouillage dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre vers la position telle que montrée sur la figure 3c o les doigts 30a et 30b de verrouillage emprison- nent et assujettissent la broche 12 pendant que la surface 18 de 1 'élément d'accrochage porte contre la surface d'arrêt 34. Comme montré sur les figures 4a et 4b, la position angulaire de la partie mobile peut être adaptée aux besoins lors de l'assemblage par modification de l'épaisseur de la cale 30 montée en arrière des brides 24 de l'élément d'accrochage 10. Sur la figure 4a, une cale relativement mince est utilisée et fournit un angle de déploiement de 90'. Sur la figure 4b, une cale relativement épaisse est utilisée et fournit un angle de déploiement de 85 . Lorsque l'épais- seur de la cale est augmentée, la position de la broche 12 d'accrochage est ajustée de manière que l'engagement des surfaces d'arrêt 18 et 42 se produise sous un angle de pivotement plus petit. En référence à présent à la figure 5, on notera que l'axe ou centre de la broche 12 d'accrochage est posi- tionné le long d'un arc de cercle centré sur l'axe de pivotement 34 pour tous les angles de verrouillage. Dans la position en trait plein de l'élément 10 d'accrochage, l'épaisseur de la cale utilisée a produit un angle de déploiement de 80'. Dans la position en trait mixte O10a, l'épaisseur de la cale utilisée a produit un angle de déploiement de 1000. Les surfaces de verrouillage intérieures 38a et 38b suivent, dans leur mouvement entre les deux positions représentées, des arcs de cercle concentriques et peuvent donc engager la broche 12 d'accrochage dans toutes positions comprises dans sa plage de travail afin qu'aucun jeu réactif ne soit introduit dans une position quelconque dans laquelle le verrou est engagé. En référence à présent aux figures 6a et 6b, celles-ci montrent une seconde forme de réalisation du dispositif de verrouillage à angle variable. Un ensemble à actionneur linéaire motorisé et coulisseau, désigné globale- ment en 48, est utilisé à la place de l'élément d'accrochage et de la cale décrits en regard de la figure 1. L'ensemble 48 comprend un bloc moto-réducteur 50 qui peut être commandé depuis une station terrestre. Le bloc 50 entraîne une vis 52 pour positionner un écrou 54 le long de l'axe de la vis. L'élément d'accrochage dans cette forme de réalisation est un coulisseau 56 qui est monté sur l'écrou afin d'effectuer un mouvement de translation avec lui. La partie mobile 20 est pourvue de guides 58 et 60 qui limitent le mouvement du coulisseau 56 le long d'un trajet parallèle à l'axe de la vis et décalé par rapport à lui. L'extrémité du coulisseau 56 présente la même géométrie que celle de l'élément d'accro- chage 10 de la figure 1. Le coulisseau peut être placé dans une position nominale pendant l'assemblage avant le lancement du spationef pour prendre un angle initial et souhaité de déploiement lorsque l'orbite est atteinte. Pendant que le spationef est en orbite, l'actionnement linéaire du coulisseau 56 par le moteur 50 ajuste l'angle de déploiement comme montré sur les figures 6a et 6b. Un mécanisme de déploiement utilisant ce dispositif se verrouille comme décrit en regard des figures 3a-3c lors du déploiement depuis une position rentrée sous l'action d'un ressort 60 de déploiement travaillant contre un dispositif d'amortissement (non représenté). Bien qu'un moteur rotatif, une vis- mère et un écrou soit utilisés sur les figures 6a et 6b, on peut mettre en oeuvre tout action- neur linéaire pour positionner le coulisseau afin d'effectuer un ajustement angulaire. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de verrouillage à angle variable, caractérisé en ce qu'il comporte une partie fixe (26) et une partie mobile (20), des moyens de montage pivotant de la partie mobile sur la partie fixe autour d'un axe (28) de pivotement du mécanisme, un élément de verrouillage (31) monté de façon pivotante sur la partie fixe (26), autour d'un axe (34) de pivotement de verrouillage, un moyen à ressort (36) pour solliciter l'élément de verrouillage autour de l'axe de pivotement de verrouillage vers une position verrouillée, 1' élément de verrouillage présentant une surface intérieure (38a) de verrouillage qui est centrée sur l'axe de pivotement de verrouillage, la partie fixe ayant une première surface d'arrêt (42) qui est centrée sur l'axe de pivotement de verrouillage, un élément d'accrochage (10) destiné à être monté sur la partie mobile du mécanisme de verrouillage et comprenant une broche d'accrochage (12) mobile avec lui et définissant un axe (16) de broche d'ac- crochage, l'élément d'accrochage présentant une seconde surface d'arrêt (18) qui est centrée sur l'axe de la broche d'accrochage, 1 'élément de verrouillage présentant une surface extérieure (44a) sur le trajet de déplacement de la broche d'accrochage et ayant pour effet, lorsqu'elle est engagée par la broche d'accrochage, de dégager, en le faisant pivoter, l'élément de verrouillage du trajet de déplacement de la broche d'accrochage pour permettre à la seconde surface d'arrêt d'engager la première surface d'arrêt, à la suite de quoi l'élément de verrouillage revient vers ladite position verrouillée, retenant la broche contre la surface intérieure de l'élément de ver- rouillage, un moyen (30) étant destiné à régler la position de la broche d'accrochage sur la partie mobile pour com- mander la position de pivotement de la partie mobile dans laquelle l'élément d'accrochage retient et immobilise la broche d'accrochage. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément de verrouillage comporte deux doigts espacés (30a, 30b) de verrouillage qui reçoivent l'élément d'accrochage pour permettre un engagement de la broche d'accrochage avec ladite surface extérieure, et l'axe de pivotement de l'élément de verrouillage étant parallèle à l'axe de pivotement du mécanisme et l'axe de la broche d'accrochage étant transversal audit élément mobile. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le moyen permettant de régler la position de la broche d'accrochage est une cale. 4. Mécanisme selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le moyen destiné à régler la position de la broche d'accrochage comprend un moyen a moteur (50) monté sur la partie mobile et comprenant un élément tournant (52), un moyen (54) de conversion d'énergie accouplant l'élément de verrouillage à l'élément tournant pour positionner linéaire- ment l'élément de verrouillage par suite de la mise en marche du moyen à moteur, grâce à quoi l'angle de déploiement peut être ajusté après que le mécanisme a été déployé dans la position verrouillée par la mise en marche du moyen à moteur. 5. Mécanisme selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'élément tournant est une vis (52) et le moyen de conversion de mouvement est un écrou (54) destiné & être positionné le long de l'axe de la vis, la partie mobile (20) comprenant des moyens (56, 58) destinés à guider l'élément d'accrochage le long d'un trajet décalé de l'axe de la vis et parallèle à cet axe. 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la partie fixe est montée sur un spationef et la partie mobile porte un ensemble pouvant être déployé.