JPS59160713A - ジヤイロスコ−プの共振の伝達量を減ずるためのアブソ−バ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 、発明の分野 本発明は、振動を減衰させる手段、特に調和ジャイロス
、コープでの共振の影響を少なくする装置に関する。

乾式調和ジャイロスコープ（すなわち、液体あるいは奪
気のサスペンション内に装着されておらず、可撓性のあ
るヒンジまたはばねによって支持されているもの）は構
造上の共振で特に大きな伝達量（半径方向、軸線方向の
両方）のためにエラーや損傷を受けやす！。

この重要な問題を解決するために数多くの試みがなされ
た。これらの努力のうちでも目立つものは、プラットフ
ォーム隔離システム、ネックドダウン軸、軸エラストマ
ー減衰機構がある。プラットフォーム隔離機構を使用す
るシステムは非常に高価であシ、余計な機器、スペース
を必要とする。。ネックドダウン軸および軸エラストマ
ー減衰機構は、システム時定数を低下させるにもかかわ
らず、当該問題をほとんど解決していない。

したがって、現在のところ、乾・式調和ジャイロスコー
プの共振を軽減する十分に簡便で有効な装置は存在しな
い。

発明の概要 本発明は、少なくとも１つの回転米素を包含する形式の
ジャイロスコープにおける共振の伝達量を低減するアブ
ソーバを提供することによって従来技術の欠陥を克服す
る。このアブソーバは回転要素に関して対称的に配置し
た反動質量体と、回転要素にこの反動質量体を取付ける
手段で、少なくとも１つのエラストマ一体を包含する手
段とを包含する。

さらに別の特徴として、本発明は共振状態での振動特°
性を改善した調和ジャイロスコープを提供する。このジ
ャイロスコープは少なくとも１つの回転要素を包′含す
る。この回転要素に関して対称的に反動質量が配置して
あシ、回転要素に反動質量体を取付ける手段で少なくと
も１つのエラストマ一体を包含する手段が設けである。

本発明の前記の特徴および利点は以下の詳細な説明から
さらに明らかとなろう。この説明は一組の図面に関連し
たものであシ、これらの−面において同じ符合は同じ部
品を示す。

詳細な説明 図面を参照して、第１図は本発明による動的アブソーバ
を組込んだ調和ジャイロスコープ１０の側断面図である
。このジャイロスコープ１０およ−びその構成要′素は
ほぼ円筒形あるいは円形または両方の形状であり、後に
説明する中心軸２０の回転軸線のまわシにほぼ対称的と
なっている。先に述べたように、本発明は、共振の環境
で作動させたときに、軸線方向（二重矢印１２で示す）
と半径方向（二重矢印１４で示す）の両方向において精
度を改善し、損傷を受けにくくすることによって７ブソ
ーバを持たない類似したジャイロスコープ・、システム
に比べ゛（動作の点でかなシの利点を得ることができる
。

ジャイロスコープ１０は密封ケーシング１６内に収容さ
れている。作動中、このケーシング内は真空に保たれ、
使用に先立ってガス抜きを容易にするためにプラグ１８
が設けである。ケーシング１６の高さのかなりの部分に
わたって軸２０が延びている。ジャイロスコープ１０の
下半分は中実ケース２２となっている。ケース２２に形
成した空所には電動機２４がやめてあシ、ジャイロスコ
ープの下半分にはヒステリシス・リング２６が設置して
あり、軸２０を駆動するようになっている。

円筒形スペーサ６２によって隔離されて、軸受２８，３
０が電動機２４の付勢に応じて軸２０が回転するのを容
易にしている。

軸２０は縮径部３４．６６．３８と、拡大カラ一部４０
とを包含し、その最頂部にナツト４２が螺合させである
。このナツト４２は軸２０にほぼ円筒形のロータ・スト
ップ４４を固着しており、このロータ・ストップは調節
ねじ４８に近づけるように複数の開口４６を有する。ね
じ４８を用いてロータの質量不平衡を調節することがで
きる。自由度２の普通の可撓性のある懸架組立体５ｏが
回転軸２゜をロータ５２に結合する「ヒンジ」　（図示
せず）を与えている。

ロータ５２に設けたくぼみが４組のトルク・コイルを受
けるハウジングとして作用する。

１組のトルクＱコイルが５４で示しである。

４組のコイルは永久磁石５６と協働して、プラットフォ
ーム対ロータ位置に生じた変化がピックオフ変圧器５８
．６０を横切る電圧エラー信号の検出を経て検知された
とぎにロータ５２に訂正トルクを与える。この信号は、
ジャイロスコープ１Ｄの他の機構に撓み自在に取付けた
ロータ５２がもはやジャイロスコープ・プラットフォー
ム・システムの残シ、の部分と整合していないことを示
す。ビックオフ変圧器はロータ向きと、無関係のベース
６２に着座している。

ロータ４４の傾斜した周縁からエラストマー材料の内側
リング６４が突出しておシ、この内側リングはロータ・
ストップ４４の縁に関して傾斜してお９、比重の大きい
金属で形成した外側減衰リング６６と結合している。

エラストマー製内側リング６４と金属製外側リング６６
の組合わせが、動的アブソーバの好ましい実施例を構成
してお夕、また、牙１図の他の構成要素と組合って、共
振を含む環境に置かれたときに精度おｉび信頼性を高め
る改良ジャイロスコープ１ｏを提供する。

第２ａ図および第２ｂ図は第１図のロー外ストップ４４
および動的アブソーバを詳しく示している。エラストマ
ー材料の内側リング６４はロータ・ストップ４４の頂に
対して傾斜しておシ、アブソーバの剪断、圧縮強さを分
散し、作動中に半径方向、軸線方向１２゜１４の両方向
において作用する反動力を生じさせる。直交方向におい
て複合弾性を得るようにエラストマー材料内側リング６
４を方向付けることによって、適当なエラストマー材料
のスペクトルを高めることができる。その結果、成る材
料の剪断特性、圧縮特性間のかなシの不一致を、アブソ
ーバの弾性成分として考慮する必要がなくなる。第２ｂ
図でわかるように、図示実施例の内側リング６４−はエ
ラストマー材料の一体片となっておらず、むしろ、ロー
タ・ストップ４４の回転軸線に関して対称的に配置した
複数のエラストマー片を対称的な減衰質量と組合わせて
配置して共振時に所定の減衰作用を得るようにしている
。

外側リング６６は反動質量ダンパとして作用する。ジャ
イロスコープの質量と普通のジャイロスコープ１０内に
装着しなければならない外側リング６６０寸法上の不一
致によシ、比較的比重の大きい金属で外側リング６６を
作ることが望ましいことが多い。ジャイロスコープの大
部分を構成している鉄あるいは鋼のほぼ２＋倍の比重を
、持つタングステンがこのような材料として好適である
。以下のシステム分析かられかるように、エラストマー
材料の内側リング６４との結合部でのロータ・ストップ
４４の傾斜周縁の角度および金属外側リング６６の内側
縁の角度は重要な設計要因である。ジャイロスコープ１
０の寸法、作動速度および共振振動数に従って設計上で
の選択があるが、第２ａ図および第２ｂ図に示すアブソ
ーバは実際にそれぞれ８０度、９０度の角度を持つよう
に縮小するのに成功した。

前記形状、寸法の内側リングを、カリフォルニア州バア
バンク市のＢａｒｒｙ　０ｏｎｔｏｒｌｓが製品番号３
５．５０’、６５−７’ＯＤＵ几０（高低側ダンプ）で
市販しているものを含む多種類のシリコン・エラストマ
ーで作った。

前述のように、本発明に従って種々の設計を行なって乾
式調和ジャイロスコープの有害な共振（軸線方向、半径
方向の両方）の所定の減衰作用を得た。設計内容は変わ
るが、いずれにしても反動質量体がほぼ円形かあるいは
円筒形であシ、その軸線または中心がそれと係合するこ
とになっているジャイロスコープ構成要素の回転軸線と
一致し、また、構成要素、質量体間のエラストマー材料
の複合形状、寸法が互いに対称的となっていることが必
須である。牙３図、牙４図は本発明による別の配置を示
しておシ、ここでは、アブソーバが上′記のように形成
したエラストマー材料６８と反動質量７０とを包含し、
ジャイロスコープのロータ５２、軸２０の本体のそれぞ
れに装着しである。

上記の限界内で、種々の設計を行ない、反動質量体をエ
ラストマー材料によってジャイロスコープの回転要素に
結合してみた。この場合、反動質量体の選択−関して質
量、慣性、形状、寸法、密度などの要因を考慮しなけれ
ばならず、また、エラストマ一体の選択（単一片とする
か多数片とするかの選択）に限り、システム全体の動作
に関係した種々の弾性係数を考慮しなければならない。

第５図は第１図の形状にほぼ従ったジャイロスコープ・
シスチー去−の動的弾蛙モデルであり、これに本発明の
アブソーバが組込んである。このシステムの半径方向モ
ードでの運動方程式は次の行列式で要約できる。

これらの式における記号は次のような意味である。

へ・１□、・Ｍ８・ＭＤ　−ロータ、軸、ダンパの質量
Ｉ、＠Ｉ。　　　−軸、ダンパの慣性モーメントＸＲ−
Ｘ８・ＸＤ　−ロータ、軸、４ダンパの並進半径方向運
動ＺＲ−Ｚ８・ＺＤ　−ロータ、軸、ダンパの並進半径
方向運動φ８・φ０　−軸、ダンパの同社運動 ＫＨＲ−ＫＢＲ＝ヒンジ、軸受の全半径方間剛さＫｎａ
　−ＫＢＲ”’／”−軸受の全ねじシ剛さＫＨＡ　”　
ＫＢＡ　　−ヒンジ、軸受の全軸線方向剛さ１（Ｓ　　
　　　　　−唯一っの７ブソーバ・パッドの剪断ばね率
ＫＣ−アブソーバ・パッドの引張シ・圧縮ばね率γ−Ｋ
ｃＡ＜ｓ　　−圧縮係数対剪断係数比ＫＸ　　　　　”
”　２に３（１＋　ｃｏｓθ＋γＳｉｎθ）Ｋ８８　　
　　　　　　　　　−＝　　Ｅ）も（−−ｈＫｓ（γ−
１）ｓ＋ｎ　　θＫｘφ　　　　　　　　　　＝　ｇＫ
ｘ」月ＩＫ８（γ−１）　　ｓ＋ｎ　　。

Ｋ２　　　　　　　　　　　　＝４に３（γ　ｃｏｓ　
　θ−）−ｓ＋４１　　θ　）Ｋ、　　　　　　　　　
　＝Ｅ［：に８ｓ−ｈＫ８（γ−１）ｓ＋ｎ　　θ〕＋
ｈ　Ｋ２／〈２に８ｏ　　　　　　＝−ＥＫＸφ＋ｇｈ
Ｋｓ（γ−１）ｓｉｎ２θ十ｈ２に２／２に、　　　　
　　　　　　　　　　　＝ｇ（ＫＸφ＋ｈＫ３（γ−１
）ｓ＋ｎ　　ｏ：］　十ｈＫ２／２半径方向モードは軸
線方向モードよりもパラメータが多いことがある。これ
は、半径方向アブソーバ共振振動数がアブソーバ質量お
よびエラストマー剛さに依存するばかりでなく、軸の重
心に対するアブソーバの重心の位置およびエラストマー
の取付点にも依存することを示している。さらに、アブ
ソーバ・リングの慣性モーメントは半径方向共振振動数
（軸線方向振動数一定）を制御するのに利用できる。ア
ブソーバの片持ち式の配量は半径方向振動の下では固有
の、重心まわ９の軸回転によって伝えられるエネルギの
吸収作用を高める。

前記運動式は第１図の形状にほぼ似た、本発明によるア
ブソーバを最大限に利用できるようにする設計の道具と
なる。当業者に周知のように、他の動的モデルを吏用し
てもよいし、本発明の範囲内での別のモード、たとえば
、減衰質量およびエラストマ一体を包含ｒる動的アブソ
ーバをジャイロスコープ１０のロータまたは軸に取付け
るなどすることを教示する運動式を用いてもよい。同様
に調和ジャイロスコープを第１図の形態と変えてもよい
。しかしながら、ジャイロスコープが回転要素を含んで
いる限り、それに本発明の構成要素を適用するのは当業
者には自明のことである。適当なシステム・モデル、た
とえば、先の行列式に示したようなモデルのすべてにつ
いての分析は当業者にとって周知の事柄であろう。この
ような分析はジャイロスコープ内の調和振動の伝達量を
最小限に抑えるための最適アブソーバ・パ、ラメータの
選定を考慮しながら行なう。コンピュータ援助方法はこ
のような分析での有用な道具であり、共振振動数での最
大減衰作用を達成するのに使用できる。したがって、ア
ブソーバの設計を共振の伝達量をかなり減じ、したがっ
て、ジャイロスコープの精度、信頼′性を高めることの
できるように行なうことができる。

本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明し
てきたが、発明をこれらの実施例その”１４に限定する
のではなく、発明の範囲、精神から逸脱することなく当
業者にとって種々の変更、修正を行ない得ることは了解
されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動的アブソーバを包含する調和ジ
ャイロスコープの側断面図であり、 第２ａ図、第２ｂ図は減衰機構を組込んだロータ・スト
ップのそれぞれ詳、１ｉａ１な断面図、頂面図であシ、
第２ａ図は第２ｂ図の２ａ−２ａ線に沿った断面図であ
シ、 ２６図はアブソーバをジャイロスコープのロータに装着
１−だ別の実施例を示す側断面図であり、 第４図はアブソーバをジャイロスコープの軸に装着した
別の実施例を示す側断面図であシ、 第５図は本発明による動的アブソーバを組込んだ調和ジ
ャイロスコープの動的弾性モデルの概略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ジャイロスコープーーーーーーー−−−−一一−−−−
−−−−−−−〜−１０ケーシング一一−−−−−−−
、−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−１６プラグーーーーーーーーーーーーーーーーー
ーーーーー〜−−−−−−−＝−−−−−−−−−−−
１８軸−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−
２０電動機、−−−−’−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−２４ヒ
ステリシス・リングー−−−−−一−−−−−−−−−
−−−−−−２６軸受−−−一一−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一−−−−−−−−−−−・２８．３
０スペーサーー−一一一−−−−−−−−−−−−−−
−一一一−−−−−−−−−−−−−−−・６２ナット
ー−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−一−−４２０−タ・ストッ
プ　、−一−−−−−−−−−−−−−−−−−−一−
−−−・４４０−ター−−−−−−一−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−−−−
−５２トルク書コイルー−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一−７−５４内側リング−一−
−−−−−−−−−−−−−−〜−−−−−−一−−−
−−−−−−−・６４外側減衰リングー−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−６６Ｊ
ｉｇ、　３ 見ｇ、４ 手続補正書（方式） 昭和５９年４月５　日 特１１′１庁長官若杉和夫殿 １事イ１の表示昭和５８年　特許願力２．５５２００号
ｚ、　Ｊｉｉ！ＩＩＩ’）ＧＪ’ｌ゛　　ジャイロスコ
ープの共振の伝達量を減するためのアブソーバ ３　補正をする者 □、ｌｉ　Ｉ’ｌとの関係　　特許出願人・１代理人 別紙の如く、明細書第１４頁の表１通を提出致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　少なくとも１つの回転要素を包含するジャイロス
   コープの共振の伝達量を減するだめの７ブソーバであっ
   て、 ａ）前記回転要素に関して対称的に配置した反動質量体
   、及び ｂ）少なくとも１つのエラストマ一体を有し、前記回転
   要素に前記反動質量体を取付ける手段 を備えたことを特徴とするアブソーバ。 ２、　　！Ｐ！ｆ許請求の範囲第１項記載の７ブソーバ
   において、前記取付手段が前記反動質量体と前記回転要
   素との間に設置されていることを特徴とするアブソーバ
   。 ろ、特許請求の範囲第２項記載のアブソーバにおいて、
   前記回転要素が前記ジャイロスコープのロータであるこ
   とを特徴とするアブソ　−ノ〈。 ４、％許請求の範囲第２項記載のアブソーバにおいて、
   前記回転要素が前記ジャイロスコープの軸であることを
   特徴とするアブソーバ。 ５、特許請求の範囲第２項記載の７ブソーバにおいて、
   前記回転要素が前記ジャイロスコープのロータ・ストッ
   プでるることを特徴とするアブソーバ。 ６、　特許請求の範囲第５項１記載のアブソーバにおい
   て、　　。 ａ）前記ロータ・ストップが傾斜した周縁を包含し、 ｂ）前記取付手段が前記ロータ・ストップから半径方向
   に傾斜して２シ、 Ｃ）前記反動質量体がリング状である ことを特徴とするアブソーバ。 Ｚ　共振特性を改良した調和ジャイロスコ−プであって
   、 ａ）少なくとも１つの回転要素と、 ｂ）この回転要素に関して対称的に配置した反動質量体
   と、 Ｃ）少なくとも１つのエラストマ一体を有し、前記回転
   要素に前記反動質量体を取付ける手段と を備えたことを特徴とする調和ジャイロスコープ。 ８、特許請求の範囲オフ項記載の調和ジャイロスコープ
   において、前記取付一手段が前記反動質量体と前記回転
   ゛要素との間て設置しであることを特徴とする調和ジャ
   イロスコープ。 ９　特許請求の範囲オ８項記載の調和ジャイロスコープ
   において、前記回転４要素が前記ジャイロスコープのロ
   ータであることを特徴とする調和ジャイロスコープ。 １０、特許請求の範囲オ８項記載の調和ジャイロスコー
   プにおいて、前記回転要素が前記ジャイロスコープの軸
   であることを特徴とす１１、　　特許請求の範囲オ８項
   記載の調和ジャイロスコープにおいて、前記回転要素が
   前記ジャイロスコープのロータ・ストップでるることを
   特徴とする調和ジャイロスコープ。 １２、特許請求の範囲第１１項記載の調和ジャイロスコ
   ープにおいて、 ａ）前記ロータ・ストップが傾斜した周縁を包含し、 ｂ）前記取付手段が前記ロータ・ストップから半径方向
   に傾斜しておシ、 Ｃ）前記反動質量体がリング状である ことを特徴とする調和ジャイロスコープ。