JP2770229B2 - 震動分離および減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、震動分離の分野に関するものであり、更に
詳しくいえば極めて低い震動仕様を持つ装置用の震動分
離および減衰装置に関するものである。

〔従来の技術〕

向き制御装置における反応輪の組立体は、望遠装置の
重要な要素である。しかし、それらの組立体は、動作中
の装置に対する震動成分として大きく寄与する。望遠鏡
は向きを厳しく定める必要があるから、反応輪によりひ
き起される震動を絶縁ないし分離する必要がある。震動
の大部分は、内側レースと外側レースにおける球の支持
による外力と、球自体の不完全さとによつてひき起され
る。

この問題に対する従来の解決技術の１つは、ワイヤロ
ープとして知られ、何本かの編まれたワイヤを利用す
る。これらワイヤは、円形に巻かれかつそれらの一端が
ベースないし大地に取付けられるとともに多端が分離す
べき装置ないし実効荷重（ペイロード）へ取付けられ
る。そのワイヤの柔軟性により分離と相応性（コンブラ
イアンス）が達成され、互いにこすれ合うワイヤによつ
てクーロン減衰またはエネルギー吸収が行われる。この
装置には、減衰特性とスチフネス特性（これらは入力震
動レベルの大きさにより変化する）が小さいこと、環境
の変化による性能の変化、および最終的な構成に達する
までに設計および試験を繰返えし行うことを必要とする
数学的な複雑さを含めていくつかの決点がある。

従来の第２の解決技術は、分離要素として粘性を有す
る弾性物質を利用する。それらの装置はほとんどの用途
において震動を分離できるが、温度その他の環境条件の
変化に敏感である。

〔発明の概要〕

本発明に従つて、ベローズと、コイルばねと、摩擦面
をなくしてクーロン力をなくす流体とで構成され、震動
レベルとは独立であるスチフネスを持たせる装置により
震動分離および減衰が行われる。軸線方向に整列させら
れ、かつ端部片とベースにより両端が流体シールされて
内側室を形成する第１のベローズと第２のベローズが位
置させられる。共通軸線に沿つて延長する軸が端部片と
ベースへ取付けられて、端部片とベースの間に固定され
た分離間隔を維持する。軸線方向の孔と、実効荷重へ結
合するためにそれから延長するフランジとを有するピス
トンが、軸の周囲にその軸と同軸関係で位置させられ
て、それと軸の間に流体間隙を形成する。その流体間隙
は、ピストンと、ベローズの内部壁と、ベローズの前も
つてシールを解除された端部がシールされて流体を含ま
せるピストンからのフランジとの間に形成された第１の
ベローズの流体室と第２のベローズの流体室を結合す
る。この構造は純粋に粘性を有する流体のせん断力を減
衰させ、摩擦面を完全に避けることによりクーロン面を
なくす。流体は、２つの流体室と、ピストンと軸の間に
形成された間隙とにおいてシールされる。実効荷重が動
くにつれて一方の流体室の容積が増し、他方の流体室の
容積が減少する。第１のベローズの端部片と第２のベロ
ーズのベース片との間隔が軸により一定に保たれるか
ら、全体の容積は一定に保たれる。したがつて、２つの
流体室と間隙の中に含まれている一定体積の流体が、荷
重の動きに従つて流体室へ分配される。本発明における
減衰率は流体の粘度および間隙の半径方向の長さの関数
として変化し、粘度が高くなり、半径方向の長さが短く
なるにつれて大きくなる。ベローズの周囲に巻かれてい
るばねがフランジを支持し、震動分離装置にスチフネス
を持たせる。

第１のベローズと第２のベローズに対して同軸状に整
列させられた第３のベローズを設けることにより温度補
償が行われる。その第３のベローズの内部に流体室が設
けられる。その流体室は第１のベローズおよび第２のベ
ローズの流体系へ結合されて、温度補償器と主震動分離
器の間で流体の交換を行う。その流体交換により、温度
が変化しても流体系において一定の流体圧が維持され
る。温度補償ベローズの周囲に巻かれているばねがその
ベローズに加えられる軸線方向の力を維持して、環境の
圧力とは独立に、対象とする温度範囲にわたつて流体に
正圧を加える。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。まず
第１図を参照して、震動分離および減衰装置10は上側ベ
ローズ13を囲むカバー11を含む。そのベローズの一端に
端部片15が接合されて流体のシールを行うとともに、構
造的に補強する。一端にベース片19が接合されて流体シ
ールと構造強度を高くされた下側ベローズ17が、上側ベ
ローズと軸線方向に整列した状態で位置させられる。各
ベローズの壁の厚さは75ミクロンとすることができ、か
つ電気めつきできる。上側および下側のベローズと同軸
の頑丈な軸21が端部片15とベース片19に接合されて両者
間に一定の距離を維持することにより、ベローズ組立体
内の容積を一定にする。軸線方向の孔とフランジ25を有
するピストン23が軸21の周囲に同軸状に位置させられ
て、両者の間に半径方向の間隙27を形成する。上側ベロ
ーズ13の端部片15が接合されている側とは反対の側の部
分がピストンのフランジ25の上面29に接合され、下側ベ
ローズ17のベース片19が接合されている側と反対側の部
分がフランジ25の下面31に接合される。上側流体溜33と
下側流体溜35が、フランジ25とピストン壁の外面との組
合せでそれぞれ上側ベローズと下側ベローズによつて形
成される。ダウ・コーニング（Dow Corning）社の200シ
リーズ・シリコンを使用できる流体は、流体溜33,35と
間隙27を完全に充すように装置内に充填される。この流
体は、震動中に減衰間隙27を通じて流体溜33と35の間を
動かされる。フランジに取付けられている実効荷重の動
きに応じて流体溜33と35の容積が変化することがある
が、端部片15とベース片19の間では軸21により一定距離
が保たれるから、流体溜の全容積は一定に保たれる。し
たがつて、実効荷重とフランジ25による動きは、流体溜
33と35において等しいが、逆向きの容積変化を生じなけ
ればならない。

上側ベローズ13の外面の、フランジ25の上面39と、端
部片15へボルト止めされているばね保持器41の表面44と
の間の部分に、ステンレス鋼製の上側ばね37が巻かれ
る。下側ベローズ17の外面の、フランジ25の下面45と、
ベース片19から延長しているスカート49に形成されたば
ね保持器の表面47との間に、ステンレス鋼製の下側ばね
43が巻かれる。ゴム製のＯリングないし可撓性部材49a
はスカート49をフランジ25に結合する。これら上側ばね
37および下側ばね43は、震動減衰および分離装置へ適切
な半径方向スチフネスと軸線方向スチフネスを与える。

次に第２図を参照する。この図には、端部片15とベー
ス片19が頑丈な軸21により一定距離だけ隔てられている
様子が示されている。軸線方向の孔があけられているピ
ストン23が軸21の周囲に同軸状に位置させられる。荷重
へ取付けるためのフランジ25がピストンから延長する。
上側ベローズ13が端部片15とフランジ25の上面29へ接合
され、下側ベローズ17がベース片19とフランジ25の下面
31へ接合される。端部片14と、ベース片19と、上側ベロ
ーズ13と、下側ベローズ17との間に含まれる流体の全体
積は一定であることが第２図から明らかである。ベース
片19に上向きの力が加えられると下側流体溜35の容積が
減少するものと仮定する。そうすると上側流体溜33の容
積が増大させられて、流体が下側流体溜35から減衰間隙
27を通つて上側流体溜33へ流れ、フランジ25の上面と下
面に加えられる力を等しくすることにより、フランジを
静止状態に保つ。

再び第１図を参照する。温度による流体の体積の変化
の補償が、温度補償ベローズ51を逃し間隙53と流体通路
55を介して上側ベローズ13へ結合することにより行われ
る。温度補償ベローズ51はキヤツプ57とベローズ51の内
部領域により流体シールされ、温度補償逃し間隙53と流
体通路55には流体が充されて装置内の全ての空隙をなく
す。温度補償ベローズ51と上側ベローズ13の間の「０」
リング58により流体シールが完結される。温度上昇によ
り流体が膨張すると温度補償ベローズ51が膨張すること
により、震動減衰および分離装置の流体溜33,35と減衰
間隙27内の過大圧状態が除去されて、装置内の圧力が一
定に保たれる。

ステンレス鋼製の予荷重ばね59により温度補償ベロー
ズ51に軸線方向の力が常に加えられて、広い範囲の大気
圧条件にわたつて内部流体に正圧を加える。キヤツプ57
に結合されて、ばね保持器44へボルト止めされている下
側保持器61と、この下側保持器の上方を所定距離だけ延
長して、ばね保持器44へボルト止めされている上側保持
器63とにより、ばね59は所定位置に保持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度補償要素を含む本発明の震動減衰および分
離装置の切欠き斜視図、第２図は第１図に示す震動減衰
および分離装置の略図である。 13,17……ベローズ、15……端部片、19……ベース片、2
1……軸、23……ピストン、25……フランジ延長部、27
……間隙、33,35……流体室、37,43,59……ばね、61,63
……ばね保持器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１および第２の端を有し、前記第１の端
   にある端部片（15）が流体シールを形成する第１のベロ
   ーズ（13）と、この第１のベローズ（13）と軸線方向で
   整列され、第１および第２の端を有し、前記第１の端に
   あるベース片（19）が流体シールを形成する第２のベロ
   ーズ（17）と、これら第１のベローズおよび第２のベロ
   ーズ（13、17）と同軸に置かれ、前記端部片（15）およ
   び前記ベース片（19）へ結合され、もってこれら端部片
   （15）とベース片（19）の間に固定された所定の分離を
   維持する、所定の長さの軸（21）とを備えた震動分離お
   よび減衰装置において、前記軸と同軸に位置決めされた
   軸線方向の孔を有しかつ前記第１のベローズ（13）の前
   記第２の端と前記第２のベローズ（17）の前記第２の端
   へ結合されて前記第１のベローズおよび前記第２のベロ
   ーズとともに流体シールを行うフランジ（25）を有する
   ピストン（23）を更に備え、このピストンの前記フラン
   ジは前記震動分離および減衰装置を実効荷重へ結合し、
   前記ピストンは、前記第１のベローズ（13）とともに第
   １の流体室（33）を形成し、前記第２のベローズ（17）
   とともに第２の流体室（35）を形成し、かつ前記軸（2
   1）とともに前記第１の流体室（33）と前記第２の流体
   室（35）を流体結合させる半径方向間隙（27）を形成
   し、更に、前記第１の流体室（33）、前記第２の流体室
   （35）および前記半径方向間隙（27）を充す流体と、半
   径方向のスチフネスおよび軸線方向のスチフネスを持た
   せるために、前記フランジ（25）と前記端部片（15）の
   間および前記フランジ（25）と前記ベース片（19）の間
   に位置決めされ、前記第１のベローズ（13）および前記
   第２のベローズ（17）の周囲に巻かれたばね手段（37、
   43）と、流体が充されかつ前記半径方向間隙（27）と前
   記第１の流体室（33）および前記第２の流体室（35）と
   へ流体結合された内部室を有する温度補償ベローズ（5
   1）と、この温度補償ベローズ（51）へ結合されて大気
   圧が変動する諸条件の下で前記流体に正圧を加える圧力
   手段（59、61、63）とを備え、前記温度補償ベローズ
   （51）は、前記流体の膨張とともに膨張しかつ前記圧力
   手段（59）と協働して一定の装置圧力を維持することを
   特徴とする震動分離および減衰装置。