Junta cardán flexible compacta y vehículo espacial que consta de dicha junta cardán.

Junta cardán flexible compacta, que consta de un eje longitudinal central Z hueco,

de dos pivotes huecos (10, 11) montados ortogonalmente el uno con respecto al otro y capaces de pivotar respectivamente alrededor de un eje de rotación X, Y, siendo los tres ejes X, Y, Z ortogonales entre sí y cortándose en un punto de rotación situado en el centro de la junta cardán, constando cada pivote (10, 11) de un marco externo anular (15, 20) que se extiende en un plano que contiene el eje longitudinal central Z y ortogonal al eje de rotación X, respectivamente Y, del pivote, de un anillo interno hueco (16, 21) coaxial al marco externo y de varios juegos de lamas flexibles (12, 17, 18, 19) unidas al marco externo (15, 20) y al anillo interno (16, 21), y estando los dos pivotes (10, 11) unidos entre sí mediante unas piezas de unión rígidas (50a, 50b, 16a, 16c, 21a, 21c).

Junta cardán flexible compacta y vehículo espacial que consta de dicha junta cardán La presente invención se refiere a una junta cardán flexible compacta capaz de guiar a un equipo en rotación alrededor de dos ejes ortogonales y a un vehículo espacial que consta de dicha junta cardán. Se aplica, en particular, al campo de los vehículos espaciales como los satélites para el guiado preciso en rotación de al menos un elemento o un equipo del vehículo espacial para orientarlo en una dirección de apuntamiento predeterminada.

Dicha junta cardán se conoce por el documento US 2007/0241244 A.

En las aplicaciones espaciales, es necesario poder orientar algunos elementos, como por ejemplo una antena, un mástil o un equipo, de un satélite o de un vehículo espacial, en una dirección predeterminada con el fin, por ejemplo, de apuntarlos hacia un blanco externo como un planeta, un receptor, o un emisor, conservar un apuntamiento hacia un punto en la superficie de la Tierra o incluso barrer una zona particular en la superficie de la Tierra o de un cuerpo celeste cualquiera. Estos posicionamientos deben corregirse con frecuencia, en particular durante las fases de seguimiento de un blanco, para compensar inevitables derivas en el mantenimiento de esta dirección y estas múltiples correcciones conllevan la realización de un número importante de ciclos de microrrotación para estos apéndices espaciales y para sus dispositivos de guiado.

Dado el carácter irreversible de la puesta en órbita de un satélite, es necesario prever durante el diseño del vehículo espacial, un tiempo de vida útil, medido en número de ciclos (correspondiendo un ciclo a una oscilación en rotación) , muy alto para estos dispositivos de guiado, de tal modo que se garantice su capacidad para resistir a las muy numerosas solicitaciones a las que se ven sometidos. Por ejemplo, el tiempo de vida útil deseado puede ser superior a 300.000 ciclos para los mecanismos de seguimiento. Otras exigencias de los dispositivos de guiado son una alta capacidad de resistencia mecánica en particular con respecto a las fuerzas exteriores y a los momentos de flexión ejercidos sobre el árbol guiado, una fuerte rigidez transversal, un guiado sin holguras de gran precisión, una importante amplitud de rotación para los elementos flexibles, tradicionalmente del orden de entre 5 y 10º , en los dos sentidos positivo y negativo, y un par de resistencia bajo y constante.

Los mecanismos de guiado conocidos se montan sobre rodamientos o sobre cojinetes y precisan lubricantes para garantizar un buen funcionamiento. Estos mecanismos de guiado son no flexibles y constan de un gran número de piezas, lo que conlleva una fiabilidad reducida con respecto a una junta cardán flexible. Por otra parte, estos elementos de guiado no flexibles son sensibles a las cargas exteriores y a los golpes durante el lanzamiento del vehículo espacial. Además, precisan una lubricación específica sensible a los microdesplazamientos y a las temperaturas extremas.

Es habitual realizar una junta cardán flexible compuesta por cuatro pivotes flexibles simples montados de dos en dos sobre dos cojinetes diferentes, definiendo los cuatro pivotes dos ejes de rotación ortogonales. Los dos cojinetes están unidos entre sí por una parte intermedia flotante y los dos ejes de rotación se accionan mediante unos mecanismos de motorización situados en el interior de los dos cojinetes. Sin embargo, esta junta cardán precisa la utilización de dos pivotes por eje de rotación y el ensamblaje de tres partes diferentes que es difícil que encajen entre sí. Por otra parte, esta junta cardán presenta un tamaño importante y un peso elevado a causa en particular de la utilización de cuatro pivotes diferentes y a las voluminosas estructuras anulares que unen estos diferentes elementos entre sí. Esta junta cardán no se puede aplicar, por lo tanto, al apuntamiento preciso de pequeños apéndices.

El objetivo de la invención es realizar una junta cardán flexible que no consta de los inconvenientes de los dispositivos existentes y, en particular, realizar una junta cardán que sea compacta, ligera, compuesta por un mínimo de elementos y capaz de recuperar las cargas en el lanzamiento, tradicionalmente 2.000 N combinados en 3 ejes, con una gran capacidad de angulación y una larga vida útil, y que se puede aplicar en particular al apuntamiento preciso de las pequeñas antenas, tradicionalmente del orden de entre 50 cm y 1 m.

Para ello, la invención se refiere a una junta cardán flexible compacta la cual consta de un eje longitudinal central Z hueco, de dos pivotes huecos montados ortogonalmente el un con respecto al otro y capaces de girar respectivamente alrededor de un eje de rotación X, Y, siendo los tres ejes X, Y, Z ortogonales entre sí y cortándose en un punto de rotación situado en el centro de la junta cardán. Cada pivote consta de un marco externo anular que se extiende en un plano que contiene el eje longitudinal central Z y ortogonal al eje de rotación X, respectivamente Y, del pivote, de un anillo interno hueco coaxial al marco externo y de varios juegos de lamas flexibles unidas al marco externo y al anillo interno, estando los dos pivotes unidos entre sí mediante unas piezas de unión rígidas.

De manera preferente, los dos pivotes de la junta cardán y las piezas de unión se realizan en una pieza monobloque.

De acuerdo con una primera forma de realización de la junta cardán, el anillo interno de cada pivote está montado flotante, estando el marco externo de cada pivote compuesto por una primera parte de marco intermedia que contiene el eje Z y por dos partes de marco exteriores situadas en paralelo y a ambos lados de la parte de marco intermedia, y las dos piezas de unión tienen un eje longitudinal central hueco que coincide con el eje Z y están

unidas a las partes de marco intermedias de cada pivote.

La junta cardán de acuerdo con la primera forma de realización puede constar de dos piezas mecánicas de unión en forma de cruz, estando los dos primeros brazos de cada cruz diametralmente opuestos entre sí y fijados en la parte de marco intermedia del primer pivote, y estando los dos segundos brazos de cada cruz diametralmente opuestos el uno con respecto al otro y fijados en la parte de marco intermedia del segundo pivote.

Como alternativa, la junta cardán puede constar de dos piezas mecánicas de unión en forma de bloque anular, siendo cada bloque anular solidario con las dos partes de marco intermedias respectivas del primer pivote y del segundo pivote.

De acuerdo con una segunda forma de realización de la junta cardán, el marco externo de cada pivote está montado flotante, el anillo interno de cada pivote está compuesto por una parte de anillo intermedia que contiene el eje Z y por dos partes de anillo exteriores situadas en paralelo y a ambos lados de la parte de anillo intermedia, y las dos partes de anillo exteriores del pivote son respectivamente solidarias con las dos partes de anillo exteriores del pivote y unen de una manera rígida a los dos pivotes entre sí.

De preferencia, las cuatro partes de anillo exteriores de los dos pivotes forman un conjunto monobloque común a los dos pivotes.

La invención se refiere también a un vehículo espacial que consta de dicha junta cardán.

Se mostrarán con más claridad otras particularidades y ventajas de la invención en la siguiente descripción que se da a título de ejemplo meramente ilustrativo y no limitativo, en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos que representan:

- figuras 1a, 1b: dos vistas en perspectiva de un primer ejemplo de junta cardán flexible compacta, de acuerdo con una primera forma de realización de la invención; -figuras 1c, 1d: dos vistas en perspectiva de un segundo ejemplo de junta cardán flexible compacta, de acuerdo con una variante de realización de la invención; -figura 2: un esquema de un ejemplo de estructura de un ejemplo de pivote de una junta cardán en un plano XZ

perpendicular al eje Y de rotación del pivote, de acuerdo con la invención; -figuras 3a a 3d: cuatro vistas esquemáticas que ilustran el funcionamiento de la junta cardán de las figuras 1c y 1d, de acuerdo con la invención; -figuras 4a y 4b: dos ejemplos de disposición de los juegos de lamas flexibles de un pivote de junta cardán. de acuerdo con la invención; -figura 5: una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de junta cardán flexible compacta de acuerdo con una segunda forma de realización de la invención; -figura 6: un ejemplo de aplicación de la junta cardán a la orientación de un reflector de una antena, de acuerdo con la invención.

El ejemplo de junta cardán 5 representado en las figuras 1a a 1d es hueca... [Seguir leyendo]

1. Junta cardán flexible compacta, que consta de un eje longitudinal central Z hueco, de dos pivotes huecos (10, 11) montados ortogonalmente el uno con respecto al otro y capaces de pivotar respectivamente alrededor de un eje de rotación X, Y, siendo los tres ejes X, Y, Z ortogonales entre sí y cortándose en un punto de rotación situado en el centro de la junta cardán, constando cada pivote (10, 11) de un marco externo anular (15, 20) que se extiende en un plano que contiene el eje longitudinal central Z y ortogonal al eje de rotación X, respectivamente Y, del pivote, de un anillo interno hueco (16, 21) coaxial al marco externo y de varios juegos de lamas flexibles (12, 17, 18, 19) unidas al marco externo (15, 20) y al anillo interno (16, 21) , y estando los dos pivotes (10, 11) unidos entre sí mediante unas piezas de unión rígidas (50a, 50b, 16a, 16c, 21a, 21c) .

2. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los dos pivotes (10, 11) y las piezas de unión (50a, 50b, 16a, 16c, 21a, 21c) son realizadas en una pieza monobloque.

3. Junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el anillo interno (16, 21) de cada pivote está montado flotante y porque el marco externo (15, 20) de cada pivote está constituido por una primera parte de marco intermedia (15b, 20b) que contiene el eje Z y por dos partes de marco exteriores (15a, 15c) , respectivamente (20a, 20c) , situadas en paralelo y a ambos lados de la parte de marco intermedia (15b, 20b) , y porque las dos piezas de unión (50a, 50b) tienen un eje longitudinal central hueco que coincide con el eje Z y están unidas a las partes de marco intermedias (15b, 20b) de cada pivote (10, 11) .

4. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque consta de dos piezas mecánicas de unión (50a, 50b) , porque cada pieza mecánica de unión (50a, 50b) consta de cuatro brazos separados angularmente y dispuestos en forma de cruz, porque dos primeros brazos de cada cruz, están diametralmente opuestos el uno con respecto al otro y fijados en la parte de marco intermedia (15b) del primer pivote (10) , y porque dos segundos brazos de cada cruz están diametralmente opuestos el uno con respecto al otro y fijados en la parte de marco intermedia (20b) del segundo pivote (11) .

5. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque consta de dos piezas mecánicas de unión (50a, 50b) y porque cada pieza mecánica de unión (50a, 50b) tiene la forma de un bloque anular, siendo cada bloque anular solidario con las dos partes de marco intermedias respectivas (15b, 20b) del primer pivote (10) y del segundo pivote (11) .

6. Junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el marco externo (15, 20) de cada pivote está montado flotante, porque el anillo interno (16, 21) de cada pivote está constituido por una parte de anillo intermedio (16b, 21b) que contiene el eje Z y por dos partes de anillo exteriores (16a, 16c, 21a, 21c) situadas en paralelo y a ambos lados de la parte de anillo intermedia (16b, 21b) , y porque las dos partes de anillo exteriores (16a, 16c) del pivote (10) son respectivamente solidarias con las dos partes de anillo exteriores (21a, 21c) del pivote (11) y unen de una manera rígida a los dos pivotes (10, 11) entre sí.

7. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque las cuatro partes de anillo exteriores (16a, 16c, 21a, 21c) de los dos pivotes forman un conjunto monobloque común a los dos pivotes (10, 11) .

8. Vehículo espacial que consta al menos de una junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.