JPS6039963B2 - 自在継手およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自在継手およびジンバル部村の作製、詳細には
ジャィロの回転子部材に向けられた駆動部材すなわちシ
ャフトからのカルダンのサスペンション（ｃａｒ舷ｎｉ
ｃｓｕｓｐｅ順ｉｏｎ）として有用な型の自在継手の技
術分野に関している。

自由回転子ジャィロを作製する技術分野において、小さ
な角の懐き（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）用の自在継手が適
用されることが見し、出されている。

回転、詳細には自動運動（ｓｐｉｎｎｉｎｇｍｏｔｉｏ
ｎ）させられる回転子部材を有する自由回転子ジャィロ
は支持機体に据え付けられて、それによって回転子に擾
乱トルクを与えることなく支持機体が回されたりあるい
は平行移動させられうる。実際の装置で、回転子部材を
制御された仕方で歳差違動させるために制御トルクが回
転子部材に加えられる。回転子スピン軸とシャフト鼠か
ハウジング固定軸のいずれかとの間の角度的不整列（ｍ
ｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を探知するための感知装置を
自由回転子ジャィロは通常有している。こうして探知さ
れた角度的不整列を表わす信号はその後適切な増幅の後
に使用されえて、それによってジンバル部材としての慣
性台（ｉｎｅｎｉａｌｐｌａｔｆｏｎｎ）のような支持
機体にトルクを加えて支持横体が回転子スピン軸に従う
ようにさせそれによって角度的不整列をなくしている。
それと代わって、感知された角度的不整列はいわゆる保
持すなわち補濃作動（ｃａｇｅｄｏｒｃａｐｔｕｒｅｄ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）状態にある回転子部材に直接的に
トルクを働かすように使用されもする。ジャィロの自由
回転子部村を束縛のない状態に維持しておく方法の１つ
として、米国特許第３６７８７６４号で開示されたよう
な振動するジンバル部村によって自由回転子部材を支持
する方法がある。この特許の回転子部材に対するサスペ
ンションは、分離しているジンバル部材とねじり榛ばね
とをそれぞれの対応するねじり軸を相互に角度的に離隔
ごせて（ｏｆｆｓｅｔ）おいて組立てている。米国特許
第３７０９０４５号もまた２片からなるサスベンション
（ｔｗｏ−ｐｉｅｃｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を開示し
ていて、そこにおいては一対のジンバル部材が相互に角
度的に離隔した対応するねじり軸を有している。他の先
行技術特許は並列的に配列された一対のジンバル部材を
有するサスペンションの複数の別個の片（ｓｅｐａｒａ
にｐｉｅｃｅｓ）からの組立て方を数えている。

外部ヒンジ単位に取着された内部ヒンジ単位について教
示している特許の例として米細特許番号第３３５４７２
６号：第３５８５８６６号；第３６１４８９４号：第３
７００２８−号と第３７００２９ぴ号がある。これらの
先行技術特許は対称的かつ並列的にシャフトおよび回転
子に取着された２つの異なるジンバル部材を示している
。即ち、２つのジンバル部材のシャフト取着（ｓｈ汎−
ａｔｔａｃｈｅｄ）ねじり藤すなわち内部ジンバル軸が
相互に一直線的に合わされそして２つのジンバル部材の
回転子取着（ｒｏｔｏｒ−ａｔｔａｃｈｅｄ）ねじり軸
すなわち外部ジンバル軸が相互に一直線的に合わされて
いる。ここで使用されているように、内部ジンバル軸と
外部ジンバル軸という用語は、それぞれシャフト取着あ
るいは回転子敬着ピボット結合によって賛成された（ｄ
ｅｆｉｎｅｄ）ピボット軸を指示するよう意図されてい
る。

単一のジンバル部材を有する可榛サスペンションは米国
特許第３７００２９１号に開示されている。

先行技術の可榛サスペンションを形成するための個別の
部品の組立てに関して、良好な性能のサスペンション単
位を組立てるために極度な正確ごと精密な公差に達する
までの固着とが必要とされる。ジヤィロのような正確器
械で使用される１つあるいはそれ以上の可榛サスペンシ
ョンの不整列はジャィロの性能における不正確さを生む
もととなる。通常例えばビーム溶接やろう付け（ｂｒａ
ｚｉｎｇ）などによる個別の部品の組立てによって、組
立て中に部品のいくらかの歪曲およびあるいは部品の他
の部品に対する不整列が生起される。

例えば先行技術の可榛サスペンションにおいて、たとえ
角度が０度、９０度あるいは他の値であるとしても、複
数のジンバル部材の対応する可操軸の間に形成されるべ
き所定の角度を正確に達することは困難である。加えて
、ジンバル部材の可接触の各々が他の全ての可携軸と共
通の中心点で交わるという所望する結果を達成すること
もまた困難である。また、可榛サスペンションの重心を
半径方向および軸方向のサスペンションの幾何学的中心
に正確に確立することも困難である。高度に正確なこれ
らの心合わせを達成することに失敗することによって性
能特性と操作特性とが低下し、こうして器械の作動にお
ける正確度が低下する。さらに、別個の部品から組立て
られるサスペンションに必要な正確な心合わせによって
きわめて繁雑な組立てと組立て装置とが要求されさらに
熟練者が必要な心合わせ作業を行なうことが要求されて
いる。

本発明は、特にジャィロのカルダンのサスペンションと
して使用される既知の自在継手の組立て作業に関する熟
練者の必要性に関係した甚だしく高い生産コストの原因
と共に不正確この原因に対する認識の上に基礎を置いて
いる。

特に、基礎的な考えの１つとして、もし実際的目的から
して金属塊であるべき固体材料をなした単一の未加工品
から自在継手が製造されるなら正確さが増しさらにいく
らかの部品からの組立作業の繁雑さが消滅するだろうと
いう事が強調されていた。こうして以下のように認識さ
れていた。即ち、全てのかつて別個のものを工場で粗立
てて造られていた部品が、構成部品を切削し出す工程に
比較しうるまた彫刻家の芸術活動における仕事にいくら
か比較しうる方法でこのような単一の金属魂から機械加
工されて造られ、それによって可榛ヒンジ（ｎｅｘｕｒ
ｅｈｉｎｇｅ）の形をなした結合部が単に残るようにさ
れるなら、このように新しい方法は過去において必要と
考えられていた全ての結果儀に余義なくされていた組立
て作業をなくすことになるつ。

発明的な観念の開発について話を続けると既によく知ら
れているすなわち通常放電機械加工として言及される技
術は１片からなる（ｏｅｎ−ｐｉｅｃｅ）自在継手を絹
造するという考えを実行可能なものにするだろうと認識
されていた。

開発のさらなる段階において、ジンバル結合部は現実的
目的として自在軸受あるいは一端から他端に及び毅断作
用によりねじり軸の回りにねじれるねじり榛ばねの型の
ものではありえなく可榛ヒンジでなければならないこと
が解つたが、その理由は前に示したように可榛軸の回り
にビームの如き態様で榛む形態の可榛ヒンジは単一の金
属要素から機械加工して造られうるからである。

しかし、これまで開発されてきた基礎的観念を成就する
ために、実際的観点からして望ましいと思われる条件は
、複数の可榛ヒンジの対称面であり、且つ可裸軸と、こ
の可榛軸に直角でかつ可操ヒンジの最小の厚みの地点間
をこれの一方の壁面から他方の壁面へと伸びた線と同方
向に伸びた機軸にも直角な縦軸とを含む面である複数の
可視平面が器械が休止状態にある場合に一致するところ
のシャフト回転軸と回転子部材の軸とによって定義され
る自在継手の共通回転軸と同一の角度をなすことである
とが解っていた。このことは、複数の可操平面が上記回
転軸に対して相し・異なる角度をなしているとトルクが
発生し自在継手が角度的整列状態からねじれそして自在
継手が例えばジャィロを支持しているように場合にはジ
ャィロにトルクが加えられるような事態が起こって不都
合であるといった理由からも要求される。反対にこれま
でに述べた既知の可操ヒンジの定位（ｏｒｉｅｎｔａｔ
ｉ（）ｎ）が自在継手の部村を金属の単一固体から機械
加工あるいは切削し出すことを不可能としていると信じ
られていた。これまで開発された考えから、本発明の自
在継手に含まれる種々の概念と自在継手を作製する方法
は相互に密接に関係し合っていることが明瞭となるであ
ろう。

要約すると、本発明は機械加工操作が施される未加工品
を構成している単一金属塊から自在継手が製造されるこ
とをその主旨として含んでおり、これらの機械加工操作
は放電機械加工技術として知られている型のものであっ
たりまた特定の定位の可榛ヒンジを結果として作られる
自在継手が有するように実行される操作である。尚、上
記可操平面の特定の定位すなわち位置決めは本発明に従
って選択された特別の技術の使用を許し、また代わって
金属の単一片から自在継手が製造されることを可能にし
ている。本発明の広範囲に亘る趣旨に従って、ジャィロ
のジンバルサスベンションとして使用される自在継手が
提供される。

該自在継手は回転可能駆動部材と、操作中駆動部材と共
に回転する回転子部材を構成している被駆動部材と、少
なくとも２つの中間ジンバル部材と、複数の枢支結合部
とを有し、各中間ジンバル部材は少なくとも１つの枢支
結合部によって駆動部材に結合され、また少なくとも他
の１つの枢支給合部によって被駆動部材に結合されこう
して被駆動部材を支持している少なくとも２つの機械的
に並列結合されたジンバル系を構成し、該ジンバル系は
互いに角度的に離隔している。さらに前記自在継手にお
いて「各枢支結合部は可接触を含む可操平面を通常篭成
している少なくとも１つの可榛ヒンジによって形成され
、また各可榛平面は駆動部材と被駆動部材との通常一致
した回転軸と通常同じ大きさの角度を形成している。角
度の大きさは０度で、それによって全可榛平面が一致し
た回転軸を通常含むことが望ましい。代わって角度の大
きさは９０度でもよく、それによって全可榛平面が、一
致した回転軸と９０度の角度をなす共通平面に通常ある
ようにしている。本発明の特別の実施例の種々の特徴に
おいて、より顕著な特徴は駆動部材と被駆動部材とジン
バル部材と連結役の可榛ヒンジとが、それらが機械加工
されて作られてくるところの一つの一体片をなした材料
の部分を形成しているという面を有している。

本発明の上の面と異なる面は、少なくとも２つのジンバ
ル部材の各々を被駆動部村および駆動部材に連結させて
いる可榛ヒンジを有している自在継手を単一の固体金属
塊から作製するための放電機械加工技術を使用するとに
存している。

本発明のもう１つの面については、本発明は回転軸を有
する駆動部材あるいは被駆動部材に少なくとも２つの中
間ジンバル部材を連結させる可榛ヒンジを有する自在継
手を作製するための方法を提供していることであり、該
方法は可榛ヒンジを各々形成するために未加工品に一対
の隣接する平行な孔を穿設してそれによって孔の間に残
った材′料が可孫ヒンジを構成するようにしており、そ
の可榛ヒンジの可榛軸は可操ヒンジの最小の厚みの所で
２つの孔に平行に伸びている。

又、前記方法は固体金属塊である未加工品を用意する段
階を含み、該金属塊内に複数対の孔が穿設されさらに放
電機械加工技術によって切断が行なわれ、それによって
回転軸の周囲に配置された相異なる主要部として駆動部
材と被駆動部材と中間ジンバル部材とを金属塊から切削
し出すようにしており、この主要部はこうして切り残さ
れた連結役としての可操ヒンジの部分を除いて相互に分
離させられている。以下の詳細な記述からより良く理解
されるように、本発明は少なくとも２つの系によって被
駆動部材に連結された回転可能駆動部材を有する小さな
角の傾き用に用いられる継手に関しており、前記系の各
々は１つのジンバル部材を有している。

こうして、本発明は米国特許第３６７８７６４号に開示
され説明されているものをさらに開発したものを構成し
ている。ねじり綾ばねに代わって複数の可榛ヒンジが提
供され、各ジンバル部材部材は駆動部材と被駆動部材と
の間に少なくとも２つの可榛ヒンジによって連結され、
また各可凝ヒンジは可接触と縦軸とを書成している。可
操ヒンジの各縦軸は可榛ヒンジの可榛鞠に直角で、また
駆動および被駆動部材が無為位置（ｎ肌ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）にある時すなわちそれらのスピン鼠が一致（同一直
線的であるとも言う）している時には常にこれらの部材
の回転軸に対して同一の大きさの角度をなしている。好
適実施例において、可榛ヒンジの縦軸は相互に平行で、
また自在継手が無為位置にある時には駆動および被駆動
部材の一致した回転軸と平行である。ジンバル部材の各
交差点にある並列に配置された一体的係止部材は駆動部
材と被駆動部村の互いに対する角度的自由度を制限して
おりそれによって取り扱いにおける自在継手の損傷を軽
減している。

本発明は以下のいくつかの本発明の実施例の詳細な記述
からより明確に理解されよう。

その際添付の図面を参照されたい。第１図には本発明の
自在継手の一実施例の斜視図が図示されており、そこに
はジヤィロの基本的部材だけが描かれている。

自在継手１川ま一対のジンバル部材１８と２０を有して
いて、該各ジンバル部材の重心はジンバル部材のサスペ
ンションの中心に位瞳決めされている。自在継手１０は
、駆動回転軸亀３を有するシャフト１０４上の駆動部材
１２と回転子回転軸１５を蓋成している被駆動回転子部
材１４とを有している。サスペンションの中心１９と複
数の可携ヒンジ（ｆｌｅｘｍｅｈｉｎ袋）とを有する２
つのジンバル部村１８と２川ま上述の米国特許第３６７
８７６４号で記述されているように２つの機械的に並列
連結されたジンバル系を構成している。回転子部材１４
は実質的にシリンダ形状を成してもよく、また実地に使
用されている際は図示のように慣性ホイール１０６内に
収納されている。駆動部村１２と回転子部材１４とジン
バル部村１８と２０は、実質的に同一平面を成す端部表
面を有している。自在継手１０がその無為位置にある時
すなわち以下で説明されるように非使用すなわち入力が
入れられていない時駆動部材１２と回転子部村１４とジ
ンバル部材１８と２０との１つの側部表面は実質的に同
一平面を成しておりさらにこれら全ては横断面２１内に
属していて、他方これらの各部材の反対例の側部表面は
実質的に横断面２３内に属している。回転子部材１４が
第１図に図示のように無為位置にある時、回転子軸１５
は駆動軸１３と同一直線をなしている。駆動部材１２は
駆動シャフト１０４を受入するためのボア２２を有して
いる。第１図に図示の実施例は以下で記述される方法に
従って組立てられ、そこには第１４図から第１９図まで
に図示の好的実施例の組立てが説明されている。

該方法に従えば、禾加工の材料片にスロットや凹部が切
られ、それによって１つの材料片からドリル開けされた
孔によって形成された複数の可操ヒンジによって連結さ
れた都村１２，１４，１８と２０を形成している。第１
，２および３図には可榛ヒンジ２４を含んだ複数の可孫
ヒンジが図示されており、該可操ヒンジ２４は可榛軸２
５の回りの屈げには従順であるがその可孫軸２５に直角
な軸の回りには剛的である。

ここで使用されている表現“従順な”と“従’順・は可
榛ヒンジの弾性率の逆数を意味している。ジンバル部材
１８と２川ま、軸１３に垂直な感知軸（ｓｅｎｓｉｔｉ
ｖｅ ａｘｅ）の回りの駆動部材１２の角運動から回転
子部材１４が実質的に影響を受けないようにしている。
以下で記述される可接触はこうした垂直感知軸である。
可榛ヒンジとそれらの特性については１９６８王１１月
２５日付マシンデザイン誌（Ｍａｃｈｉ肥Ｄｅｓｉ飢）
の中の１５１頁から１５６頁に亘るＪ．Ｍ．Ｐａｍｓと
Ｌ．Ｗｅｉｓｂｏｒｄによって書かれた“可榛ヒンジ設
計法”（ＨｏｗのＤｅｓｉ則Ｆ１ｅ刈ｒｅＨｉｎ袋ｓ）
と題する記事の中で書かれている。第１図示の２つのジ
ンバル部材の実施例は総計８つのこうした可榛ヒンジを
有していて該可榛ヒンジは被駆動部材１４であるところ
の回転子をジンバル部材１８と２０とによって駆動部材
１２から吊っている（ｓ雌ｐｅｎｄ）。

各ジンバル部材は、２つの可榛鯛が一致する時共通可接
触であるところの同一直線的可榛軸を書成している一対
の可榛ヒンジによって駆動部材１２に連続されさらに一
致即ち同一直線的可榛軸を萱成している他の一対の可榛
ヒンジによって回転子部材１４に連結されている。ここ
で図示されているほとんどの実施例では、自在継手が無
為状態にある時に可髭ヒンジの縦軸は相互に実質的に平
行でありさらに駆動および被駆動部材の一致した回転軸
に対して実質的に平行である。無為状態は第２図の記述
に関連して以下に明確にされている。可榛ヒンジ２４の
形状寸法については第２図により詳しく図示されている
。第１および３図で図示されている他の都材については
以下で議論されている。第２図は、可榛ヒンジ２４の側
面を図示している万能継手の破壊部の側面図である。

第２図は可榛ヒンジ２４と関連する全ての軸とを形成し
ている２つのドリルで穿孔された開□３０と３６を図示
しているが、可榛ヒンジ２４は被駆動回転子部材１４の
後にある故に可榛ヒンジ２４自身はこの側面図には現わ
れていない事に注意されたい。可榛ヒンジ２４は可操軸
２５を有していて、該可ま発軸は回転子回転軸１５から
半径方向に伸びさらにそれぞと共に第２図紙面に垂直可
操平面を書成している。可視ヒンジ２４は可榛軸２５の
回りに従順である。即ち、それはこの軸の回りに髭めら
れる。可榛ヒンジ２４はまた横軸２６であるところの横
断軸と縦軸２７とを有していて、それらは共に可孫軸２
５に垂直である。第２図示のように自在継手１０が無為
状態にある時は、軸２７はまた駆動藤１３と回転子鞠１
５とに対して平行である。無為状態は、軸１３と１５と
の間に角変位が存在しない時の平衡状態として定義され
る。軸１３と１５とはこうして無為状態の時だけ同一直
線的すなわち一致している。ジャィロ運動においては無
為状態は感知軸の回りの角速度入力が止められるのに応
じて実現する。無為状態にある種々の実施例が図面に図
示されている。可様ヒソジの機軸はその可榛軸に対して
垂直で、また可接触と可榛ヒンジの一つの表面上の点か
ら可嬢ヒンジの他方の表面上の点まで伸びた無限数の最
短線のいずれか一つの線とによって決定される平面内に
ある。

換言すれば、こうした線は可榛ヒンジ２４の最小の厚み
を有しているところの可槍ヒソジの一つの表面上の点か
ら可榛ヒンジの他方の表面上の点まで伸びている。可操
ヒソジ２４の縦軸は可接触２５と横麹２６とに垂直であ
る。第１図から第１９図までに図示の実施例を記述する
ためにここで使用されている可操ヒンジの“縦軸”とい
う言葉は以下の追加条件をも満足させる軸の意味で使用
されている。縦軸は可榛平面内にあって「該平面は可孫
ヒンジの可孫軸と駆動および被駆動部材の一致した回転
軸とによって決定されている平面である。例えば、第２
および第３図において縦軸２７は一致した回転軸１３と
富５と可接触２５とによって決定された平面内にある無
限数の線のうち単一の線でさらに付け加えれば縦軸２７
は、無為状態にある軸１３と竃５とによって平行に伸び
ており、それ故に本溝体の記述を通して一致すなわち一
直線的になっている。弦スロット２８（ｃｈｏｒｄａｌ
ｓｌｏｔ）は回転子部材１４の表面上の平坦な凹部によ
って形成された平表面で、それによって回転子部村１４
のシリンダ状表面内に関口を穿設することを易くしてい
る。第２図示されているように、可操ヒンジ２４は一対
の並列閉口、すなわち中心線、即ち鞠３軍？ ３７を有
するボーア３８， ３６‘こよって形成され「該軸３１
，３７は可操軸２５と好ましくは同一平面内にあり、さ
らに縦軸２７から等距離４軍，３５だけ実質的に等しく
隔たっている。関口３川ま中心線３１と半径３３とを有
するこうしたボーァである。中心線３１‘まオフセット
距離３５だけ縦鞠２７から隔たっている。同機に開○３
６は中心線３７と半径３９を有するボーアである。中心
線３７はオフセット距離４１だけ縦軸２７から変位して
いる。オフセット距離４１はオフセット距離３５と大き
さにおいて等しいが方向は反対である。こうして可榛ヒ
ンジ２４の側立面は最小厚み４３を有する狭隣部４２を
成している。狭隣部４２は、可榛平面が一致した軸１３
，１５と縦軸２７とを含む時、可操平面に関して対称で
ある断面を有し、また狭隣部は機軸２６を含む藤平面に
関しても対称である。可蓬ヒソジ２４は、所望の弾性率
と設計の形状寸法とを有すべく選択された距離だけ内方
向かつ半径方向に伸びている。可榛ヒンジ２４と、他の
可榛ヒンジと、自在継手１０の他の特徴との三次元的様
相は、自在継手奪０の分解図であるところの第３図を参
照することによってより詳しく理解されうる。説明の目
的上、第３図の分解図は、駆動部材１２と回転子部材１
４のサスペンションの中心１９から鞄方向に相互に反応
方向に変位されたジソバル部材亀８と２０とを撒いてい
る。

ジンバル部材１８と２川ふ各々、２つの可捺ヒンジによ
って駆動部材１２にそして２つの可擬ヒンジによって回
転子部村１Ｗこ取着されている。第３図では、ジンバル
部材と駆動部村および回転子部材との間の各取着け部が
、可榛ヒンジの最狭部位を破壊して図示してある。第３
図は主に本発明の図示の実施例の構造を理解するための
ものである事を理解されたい。実際にはジンバル部材１
８と２０‘ま他の部材と組立てられかつ連結されてそれ
によってたとえ可榛ヒンジが図示のように破壊してもそ
れらが第３図示のように分離することがないようにして
いる。ジンバル部材亀８は２８Ｇま同形状かつ同寸法で
あること則ち一方のジンバル部材は他方の鏡像になって
いることが好ましくさらにそれらは相互に鞠骨３とも５
の回りに９０度だけ隔たって定位されている。換言すれ
ば、横断平面２１内に通常あるジンバル部材軍燈の側面
は、横断平面２８内にあるジンバル部材２０の側面と同
等であるが９０度だけ回転している。（横断平面２ １
と２３は第富および２図に図示されている。）ここで回
転子部材奪噂とジンバル部材１８と２Ｑとの間のピボッ
ト結合と、ジンバル部材１８と２０と駆動部材母２との
間のピボット結合とを構成している８つの可孫ヒンジに
触れよう。

これら８つの可榛ヒンジの各々は第２図に関連して上述
したように一対の並列閉口の間の狭隆部を有している。
第３図から可榛ヒンジ２４が弦スロット２８の背部で半
径方向内向きに伸びそして回転子部村１４をジンバル部
材２０に連結している事が理解される。反対位置にある
可榛ヒンジ４４は、可操軸２５と同一直線的すなわち一
致しさらに軸１３および１５に直角な可接触４５を有し
ている。可榛ヒンジ４４は、軸１３と１５とに平行な縦
軸４７を有している。可榛ヒンジ２４と４４は同じ従順
特性を有しそしてそれらが同一直線的すなわち一致した
軸２５と４５の回りのジンバル部村２０の回動運動用の
“回転子取着”（ｒｏｔｏｒ−ａｔｔａｃｈｅｄ）ヒン
ジ結合部である時、該可榛ヒンジ２４と４４は外部ジン
バル軸を畳成していると言いうる結合部を形成する。説
明の目的上、第３図では軸２５，２７，４５と４７は、
回転子部材１４の一部分である可操ヒンジ２４の一部と
ジンバル部材２０の一体的部分である可榛ヒンジ２４の
他の部分との両方を指示するように図示してある。８つ
の可視ヒンジの各々は機軸２６だけが第３図には図示し
てある。

ジンバル部材２川ま、同一直線的可榛軸と平行縦軸とを
有する第２の一対の可孫ヒンジ４８と５２とによって駆
動部村１２に連結されている。

ジンバル部材２０を駆動部材１２に連結させている一対
のヒンジの同一直線的可榛軸は、同一直線的軸２５と４
５から駆動軸１３と１５の回りに角度的に変位していて
その角は９０度であることが適当である。より詳細には
、可操ヒンジ４８は可視軸４９と縦軸５１とを有してい
る。可視ヒンジ５２は可榛軸４９と同一直線的かつ縦軸
５５を有している可孫軸５３を有していて、該縦軸は縦
軸５１，２７と４７に平行でさらに一致した回転、即ち
スピン軸１３と１５にも平行である。軸４９と５３は互
いに一致していてさらに軸２５と４５に直角である。可
榛ヒンジ４８と５２は同じ従順特性を有しそしてそれら
が同一直線的すなわち一致した軸４９と５３の回りのジ
ンバル部材２０の煩動運動用の“シャフト取着”（ｓｈ
ａｆｔ−ａｔｔａｃｈｅｄ）従順ヒンジ結合部である時
、該可操ヒンジ４８と５２は内部ジンバル軸を書成して
いると言いうる結合部を形成する。ジンバル部材２０の
重心は可榛軸２５，４５，４９と５３の共通交点１９に
来るように設計されている。

この実施例では、ジンバル部材２０の可接触の交点がジ
ンバル部村２０の重心１９に来ることは、可孫軸２５，
４５，４９と５３によって決定された平面の両側に等し
く分割された質量を有する対称形状に該ジンバル部材を
設計することによって達成される。ジンバル部材１８も
同様に一対の可榛ヒンジ５６と６川こよって回転子部材
１４に連結されさらに第２の一対の可操ヒンジ６４と６
８によって駆動部材１２に連結している。

可接触５７と縦軸５９とを決定している可榛ヒンジ５６
は、ジソバル部材１８を回転子部村１４に連結させてい
る２つのヒンジのうちの一つである。可榛髄６１と縦軸
６３とを決定している可榛ヒンジ６０は、ジンバル部材
１８を回転子部材１４に連結させているもう一方の可榛
ヒンジである。可榛ヒンジ５７と６１とは相互に一致し
ている。可操ヒンジ５６と６０‘ま、一致した軸５７と
６１の回りのジンバル部材１８の煩勤運動用の回転子取
着ヒンジ結合部を形成していて、外部ジンバル軸を形成
している。可操軸６５と縦軸６７とを決定している可榛
ヒンジ６４と、可操麹６９と縦軸７１とを決定している
可榛ヒンジ６８とは、ジンバル部材１８を駆動部材１２
に連結させている可榛ヒンジである。可槍麹６５と６９
は相互に一致していてさらに一致した可榛軸５７と６１
に対して軸１３と１５の回りに９０度だけ角変位してい
る。縦軸５９，６３，６７と７１は相互に平行で、ジン
バル部材２０の可榛ヒンジの縦軸に対して平行でさらに
軸１３と１５に対して平行である。可榛軸２５と４５は
可榛藤６５と６９と一致、即ち同一直線的である。

同様に、可孫軸５７と６１は可榛軸４９と５３と同一直
線的である。ジンバル部材１８の重心もまた可榛軸５７
，６１，６５と６９の交通交点１９に重なっている。ジ
ンバル部材１８は上述の如くジンバル部材２０の鏡像を
なすべく設計されていてそれ故にジンバル部材２０と実
質的に同じ質量分布を有している。さらに付言すれば、
可孫軸２５，４５，４９，５３，５７，６１，６５と６
９は全て共通点１９で騒動回転軸１３と回転子回転軸１
５とに交差していて、こうして３本の相互に直角に交わ
るジンバル軸座標系を構成している。

各ジンバル部材の各可視ヒンジ結合部の一致した可榛軸
は他のジンバル部材のヒンジ結合部の対応した軸に直角
である。

こうしてジンバル部材２０の一致した軸２５と４５はジ
ンバル部村１８の一致した軸５７と６１に直角で、さら
にジンバル部材２０の麹４９と５３はジンバル部材１８
の軸６５と６９に直角である。こうして一つのジンバル
系の内部ジンバル軸と直角をなしており、さらに同様の
事が外部ジンバル軸についても言い得る。またこの事は
米国特許第３６７８７６４号に説明されている。しかし
本発明はねじれ榛ばねに代わって可髭ヒンジを提案して
いる。さらに本発明では、可擦平面の全てがスピン麹１
３，１５と同じ角度を成している。第３図の定位図では
「例えば第２図のヒンジ２４の平面が」軸２７，１３と
１５をも表わしている垂直線によって表現されているよ
うに、これらの可榛平面のすべては垂直に伸びている。
第３図には８つのねじ切り閉口７２，７４−７６，７８
，８Ｑ，８２，８４と８６も図示されている。

これらの開口のうち４つはジンバル部村亀８内に穿設さ
れそして他の４つはジンバル部材２０内に穿設されてい
る。これらの閉口の各々には８つの調節可能均衡重り７
３，７５，７１７ ７９？ ８１，８３， ８５と８７
のうちの関係した１つが搬入されている。均衡重りの使
用については以下で詳細に論議されている。第３図には
それぞれジンバル部材１８と２０とに一体になった２つ
の並列に並んだ係止部材８８と９０が図示されている。

駆動部材１２に対する回転子部材１４の角変位の自由度
を制限している並列一体的係止部材の対は総計４対であ
る。第３図の斜視図にはこれら全ての一対的係止部材が
見えてはいない。換言すれば一体的係止部材は自在継手
の可榛軸の回りの曲がりを制限している。一体的係止部
材の主な目的は組立て際中に自在継手に損傷を与えない
ようする事である。ジンバル部材１８と２Ｑの各交差点
には一対の並列一体的係止部材があり第４図に詳しく図
示してあるように一方は一つのジンバル部材上にありも
う一方は他のジンバル部材上にある。回転子が所定の角
度だけ曲がると、係止部材は相互に突き合いそれによっ
て可榛軸の回りの過度な曲がりを防止している。並列一
体的係止部材の各対の間には間隙があって、その間隙は
ヒンジの対応する可接触の回りのほぼ２０から３０ミリ
ラジアンの曲がりを許す程充分な大きさを有している。
係止部材は、回転子部材１４が回転している時には回転
子部材の曲がりを制限する必要はなく、その理由はジャ
ィロを操作する従来からの方法では回転子部材のスピン
軸は駆動部材のスピン軸と心合わせされた状態に図示な
きサーボ制御装置によって維持されるからである。一体
的係止部材は各々一般的に歯の形状を有しており、該歯
は、もし回転子曲がり角が過度になれば、対向歯に接触
するようになっている。こうした一体的係止部材を持つ
自在継手を有するジャィロにおいては、他の既知手段が
、一体的係止部材が相互に接触する前に可操軸の回りの
曲がりを制限するのに使用されうる。例えば従来からの
係止平板が使用されて、それによって一体的係止部村が
相互に咳合するのを防止しさらにジャィロの操作中に回
転子部材の過度の曲がりを妨げるようにしうる。一体的
係止部材の製作については以下で論議される。ここで第
１図と第５図の両方に言及すると第５図には自由回転子
可榛サスペンションジャィロの断面が図示されており、
それは既知のジャイロのサスペンション装置に代わって
自在継手１０が代置されている点を除いて米国特許第３
６７８７６４号に記述されているものと同様である。

第５図示のジャィロは駆動シャフト１０４と自在継手１
０と慣性ホイールｉ０６とを有している。自在継手１０
は駆動シャフト１０４と慣性ホイール１０６とを連結し
ている。慣性ホイール１０６は回転子部材１４に組まれ
ている。ジャィロの操作原理は、慣性ホイール１０６の
ようなジャィロスピン回転子が駆動シャフト１０４から
角度的に独立している事に基づいている。

この概念を理解するために、摩擦のない自在継手を実現
するようなホイールとシャフトとの間の連結を考慮する
とよい。こうした自在継手では、ホイールとシャフトと
の間の角運動が最小の制約を受けるようにしている。加
えて、このような自在継手は、回転子がスピン軸に平行
にまた垂直にシャフトに対して平行運動することに強く
抵抗するようにされている。各ジンバル部材の慣性モー
メントが同調方程式（ｔ皿ｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎ）に
従って調節されている時「スピン回転子は反作用トルク
を受けることなく小さな角度だけ自由に曲げられる。

こうして実質的に摩擦のない自在継手が実現される。こ
の概念はより詳細に以下でまた米国特許第３６７８７６
４号で説明されている。乾いた、即ち流体のない同調さ
れた回転子の特徴は、流体が満たされたジャィロに共通
であるところのビッグテール（ｐｉｇａｉｌ）電力線や
質量不安定性や鏡射感受性や流体層流やジンバルピボツ
トなどの短所から回避されていることである。第１図で
は、慣性ホイール１０６が回転子部材１４に取着されて
いて、該回転子部材は代わって可操ヒンジによって２つ
のジンバル部材１８と２０‘こ取着されているのが図示
されている。

ジンバル部材１８と２０は可榛ヒンジによって駆動部材
１２に取着されている。感知部村は慣性ホイール１０６
と自在継手１０とから成っている。第５図に図示されて
いるように、シャフト１０４は一対の予め装荷された玉
軸受１１０と共にハウジング郎ちケース１０８によって
支持されうる。この装置において玉軸受は感知部材の一
部をなしておらず、それ故に慣性ホィ−ルー０６の質量
均衡に影響を与えていない。慣性ホイール１０６のフラ
ンジー１３と共に４つのコンデンサ対を形成している複
数のプレ−ト１１２から成る容量ピックオフが、回転子
部材に対するジャィロスコープ・ハウジングの角連動を
感知するために提供されている。

その後、ピックオフ信号が図示なきサーボル−フ。内の
トルカーによって消され、それによって２つの慣性座標
内安定化（ｉ旧ｒｔｉａｌｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
）あるいは角速度計測の軸を提供している。４つの容量
ピックオフはフランジー１３の回りに等角度づつ隔たっ
て配置され、第５図においては１つのピックオフだけが
眺められうる。

第５図には渦電流トルクを慣性ホイール１０６に加える
ための装置が図示されている。

第２導電性フランジー１４が慣性ホイール１０６の反対
側にぐるりと配設されている。フランジ１１４は４つの
周辺に対称的に配置された電磁石の間隙内にぴったりと
搬入されそのうちの一つだけ、即ち磁石１１５が第５図
に見えている。各電磁石は電気コイルを有していて、該
電気コイルは例えば図示なきコンピュータあるいはサー
ボ手段によって制御可能に励起されるように結合されて
いる。これらの電磁石のコイルのうち２つのコイル１１
６ａと１１６ｂとが第５図で見られうる。電磁石はハウ
ジング１０８に固定されたバスケット上に支持されてい
る。磁石１１５と正反対に位置した磁石とを通る軸の回
りのトルクを慣性ホイールフランジー１４に加えるのが
望まれる時には、これら２つの磁石は励磁される。フラ
ンジ１１４内に生起された渦電流は磁場に反発してこの
トルクを生み出す。他の２つの磁石を通る軸の回りのト
ルクがフランジ１１４に加えられるのが望ましい時には
、これらの他の磁石が励磁される。外部磁場からの隔離
は、高透磁性鋼から作成されうるハウジング１０８によ
って行なわれている。

スピンモータは３相ヒステリシス同期モータであり得て
、それによって任意の従釆的にはスピン回転数Ｎと呼称
されていた速度でシャフト１０４と自在継手１０と慣性
ホイール１０６とを駆動している。

スピンモータは固定子巻線１１７とヒステリシスリング
１１８とウェブ１１９とから成っている。第１図に表わ
してありまた第３図が分解図でないならそこに表われて
いる２つのジンバル部材間のスロットと凹部と、中心の
駆動部材と、環状被駆動部材とは第１４図から第１９図
までに関連して以下にさらに記述してあるように作成さ
れうる。

ここで本発明の自在継手の作用について考えよう。

この作用の理解は、理論的に理想化されたジャィ〇の同
調回転子部村に言及することによって容易になりうる。
一般的概念を表わす理想的ジャィロ、真空中で回転して
さらに第６図に略図的に表わされているようにシャフト
の狭隙部から成る無限に従順な継手を介してシャフトに
敗着された回転部材でありうる。

こうした継手は曲げにおいて無限に弱いと考えられるべ
きである。狭隣部シャフトは無限に従順であると考えら
れる故、それは回転子にいかなるトルクも及ぼさない。
その上、回転子部材の重心が継手の支持中心にあるなら
ば、加速や振動によって回転子にトルクが加えられる事
は起こりえない。回転子部材が真空中で完全に磁気的に
遮蔽されて操作されえると仮定するなら、トルクを起こ
すものは存在しえなくなる、それ故回転子部材は額乱さ
れることなく自由に回転しさらにトリフトしなくなる。
換言すれば、回転子軸は慣性空間に対して固定された状
態に止まっている。理想的ジャィロは零の弾性率を有す
る。例えば完全２軸同調回転子ジャイロ（ｐｅげｅｃｔ
ｔｗｏ−ａｘｉｓｔｕｎｅｄ−ｒｏｔｏｒ磯ｒｏｓｃ
ｏｐｅ）の回転子部材がその駆動シャフトのスピン軸か
ら角度的に変位させられると、回転子部材は、自身をシ
ャフト回転軸に心合わせしようとする事なくその新しい
位置で回転し続けようとする。実際におけるこの理想的
ジャィロの近似物はいくつかの問題を提供する。

１つの条件は線形加速度に対して回転子を支えうる程充
分に強くもある実質的に無限に従順な継手を提供するこ
とである。

理想的ジャィロの狭溢化シャフトが、先ず少なくとも一
対のジンバルを有するかぎもなくは第１および５図に図
示のように構成された１つの自在継手に代替されると仮
定しよう。これは回転子部材に完全な角度成分の自由度
を与えるが、他方線型加速度に対しては該回転子部材を
支持する、即ち平行移動の自由度は与えない。誤差トル
クにおける不確定さを避けるために「自在継手のピボッ
ト結合部は実質的に摩擦があってはならない。こうした
ピボットは弾性的な可榛ヒンジを使用することによって
達成され、該可榛ヒソジは従来の軸受けよりかなり曲げ
に敏感である。しかし、実際の器械はまだ誤差トルクを
示しており、該誤差トルクは、回転子が前もってシャフ
ト回転軸から変位させられていると、回転子が自身をシ
ャフト藤と再度心合わせするようにさせてしまう。ジャ
ィロが捕獲状態にある時に回転子部材のスピン軸と駆動
シャフトの方向が｝致していないと「１つのこうした望
ましくない誤差トルクが発生する。例えば、回転子のス
ピン鼠の方向を探知するのに使用されているピックオフ
に片寄りがあると、こうした謀まった心合わせが発生す
る。回転子にトルクを及ぼす他の原因がないと仮定する
と、捕獲されたジャィロのピックオフの片寄りは可榛ヒ
ンジを曲れることになる。可榛ヒンジを曲げることは順
次に回転子部材にトルクを及ぼし、さらに回転子部材を
駆動シャフトに心合わせさせるように働く。回転子部村
は角運動量を有している故に、このトルクは回転子部材
のスピン軸に良く知られた円錐形状の歳差違動を起こさ
せる。屈曲するヒンジによって生起されたこのトルクは
同相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）弾性率として知られている。
回転子部材のスピン軸と駆動シャフトのスピン軸とが心
合わせされていないと、各ジンバル部材は相対的運動を
受け入れるために前後に振動しなくてはならない。ジン
バル部材は有限の質量と慣性モーメントを有している故
に、それはこの連動を生起するためにトルクの作用を受
けねばならずそしてこれらのトルクは部分的には駆動シ
ャフトへの反作用によってまた部分的には回転子部材へ
の反作用によって引き起こされる。回転子部材への反作
用トルクは補償機構を提供する。数学的にはジンバル部
材のこれらのトルクは負荷同相弾性率に等しい。それら
は回転子部材の円錐形状歳差違敷を形成するように調節
されえるが、その歳差違動の方向は可榛ヒンジの曲がり
運動によって生起された歳差違動の方向と反対である。
回転子の特定の回転速度でのねじれ正億弾性率を打消す
ためのジンバル員値弾性率の調節はジャィロの“同調”
（ｔ肌ｉｎｇ）として知られている。回転子とシャフト
との間に懸吊された単一中間ジンバルを有する自由回転
子ジャィｏを同調させる条件は、１９６ぷ王６月号の“
コントロールエンジニアリング”（ＣｏｎｔｒｏｌＥｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）中の６刀頁から７２頁に亘る“力
学的に同調された自由回転子ジャィロスコ ープ”（Ｄ
ｙｎａｍｉｃａｌｌｙ Ｔｕｎｅｄ Ｆｒｅｅ Ｒｏｔ
ｏｒＧＭｏｓｃｏｐｅ）と題する記事の中に説明されて
いる。この負値弾性率の大きさはジンバル部材の慣性モ
ーメントにより決定される。

トルクの一般的表現は負値弾性率の大きさにより与えら
れる。各ジンバルの力学的弾性率＝Ｎ２（Ｃ−Ａ−Ｂ）
ここでＮ：スピン回転数でＡとＢとＣはそれぞれ可接触
およびスピン軸の回りのジンバルの主慣性モーメントで
ある。このように有効弾性率の大きさは「スピン軸の回
りのジンバル部材の慣性モーメントから２つの藤支すな
わち可榛軸の回りの慣性モーメントを減じた値に比例し
ている。もしジンバル部材が無限に薄ければ、負値弾性
率はスピン軸方向のジンバル部材の高さに比例している
故にこの表現は零に近づく。実際には、個々の可操ヒン
ジの正値弾性率は約５％の該差内で相互に合わせられて
いるのが望ましく、さらに各ジンバル部材の有効な高さ
は調節ねじによって調節されてそれによって全弾性率が
実質的に零になるようにしている。自由モード（捕獲さ
れていない）でのジャィｏでは直接すなわち同相純正弾
性率（ｉｎ−ｐｈａｓｅ肥ｔｓｐｒｉｎｇｒａに）は回
転子の章動（遅い円錐運動）を起こし、該章動は回転子
軸がスピン軸から片寄っている度合に直接的に比例して
いる。

例えば、もしスピン回転数がジンバルサスベンションの
同調された回転数と相異していると即ちサスペンション
が完全に同調させられていないと、同調弾性率が生起す
る。最初の変位と同じ方向の軸の回りにトルクが発生し
、該最初の変位は次ぎに回転子をして変位軸と直角な髄
の回りに歳差運動をなさしめる。このバネ内ではェネル
ギが消散することがない故、回転子スピン軸はシャフト
スピン軸に戻ることはないが、しかしシャフト軸の回り
で円錐形状の歳差違動をし続ける。非同調状態の同相弾
性率の大きさは、う／８＝（△Ｎ）／下ｍでここで△Ｎ
は同調回転数と実際のスピン回転数との差で、Ｆｍ‘よ
メリツト数（ｔｈｅｆｉｇｍｅｏｆｍｅｒｉｔ）と呼ば
れる術語である。

任意の器械のＦｍはＨＮ／ＫＴに等しく、ここで日は回
転子の角運動量であり、Ｎはスピン回転数でＫＴはヒン
ジサスベンションの全ての弾性率の総和である。非同調
であることによる純正同相弾性率は以下で教えられる方
法でジンバル部材の慣性モーメントを調節することによ
って消滅させられる。本発明の自在継手はジャィロ内で
使用されえて、該ジャィロは回転子部材のスピン回転数
の２倍に等しい振動数で起こる振動を整流（てｅｃｔｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ）する故に発生する誤差トルクを実質
的に消滅させている。

こうした整流化誤差トルクはまたジンバル部材の慣性モ
ーメントの調節によっても実質的に消されうる。シャフ
トを支持するのに使用される玉軸受けはスピン回転数に
同調した振動を生成する。たとえ補償調節が成されない
としても、同調回転子ジャィロはスピン回転数の２倍の
こうした振動を整流する。典型的にはもし補償がなされ
なければ、スピン回転数の２倍の振動数の振動の振幅が
５ｏ／ｈｒ／≦喪主ｃ（角度の単位としての１秒当り５
度）のオーダの時に効果は大きいものになりえる。この
効果をより完全に理解するために、ジンバル部材の一つ
の軸にそった可擦ヒンジがジンバル部材の他の一つの軸
にそつた可榛ヒンジに比して比較的剛い例を考えてみよ
う。

ジヤィ。が角度的振動を被むると、ヒンジは振動の振幅
に等しい大きさだけ携むすなわち曲がらねばならず、こ
うして回転子部材に直接バネトルクが加わる。通常、こ
れらのバネトルクは各振動周期に亘って零に平均化され
るが、振動数州すなわちスピン回転数の２倍の同期振動
の場合はそうではない。最悪の場合、角変位の正値半周
期が剛い可裸ヒンジを曲げる一方、負値半周期は弱し、
すなわち比較的剛くない可榛ヒンジを曲げる。結果とし
て回転子部材に純正平均トルクが加わる。実際の可梶ヒ
ンジでは、この効果は実際上可操ヒンジの弾性率を注意
深く合致させることによって消されうる。しかし、ジン
バル部材の運動によって生み出された負値力学的弾性率
は非常に非対称的である。

この現象をより完全に説明するために、入力角速度が器
械のハウジングに加えられることを仮定しよう。任意の
時刻に回転子部材に伝達されたトルクはその時刻での回
転子部材の位置の関数になっている。単一ジンバル部材
では、シャフト取着可操軸が入力速度の方向と直角をな
している時にはジンバル部材はシャフトの角速度に従う
ように強制されるが、入力速度がその可操軸の方向と一
直線をなしている時にはその弱い剛さすなわち曲げに対
する小さな抵抗力の故にジンバル部材はシャフトに従う
ように強制されはしない。それ故本質的には、入力角速
度がジンバルの“堅い”（ｈａｒｄ）軸に直角に働く時
には回転子部材は大きいジャィロのトルクをそれに続い
て受けるが、しかし入力角速度が“柔かし、”（ｓｏｆ
ｔ）軸に働く時にはそれは大きいジャィロのトルクを受
けない。

もし回転子との強いジャィロ連結がある時には一方向へ
の大きい角速度が生起するが、反対方向の大きい角速度
を生起するには伝達されるその方向へのトルクが非常に
弱いならば、強い連結方向にそった整流が実質的になさ
れる。この条件はスピン回転数の２倍の入力角振動の時
に満足されかっこの振動数の時だけ満たされる。しかし
、この整流効果は、第１ジンバル部材に直角に取着され
た適当に合わせられた第２ジンバル部村あるいは第２お
よび第３ジンバル部村によって回転子部村に加えられた
トルクによって打消され、該第２および第３ジンバル部
材は第１ジンバル部材からスピン軸の回りに等角度だけ
隔たっていてさらに３つのジンバル部村また４つあるい
は５つのジンバル部村を有する自在継手に対してはそれ
以上のジンバル部村のトルクベクトルを効果的に打消す
ように調節されている。考慮されたこれらの面と共に、
本発明の自在継手は少なくとも２つの機械的に並列結合
されたジンバル部材を有していて、そのジンバル慣性は
弾性率の消滅と回転速度の２倍のケース固定入力軸の回
りの振動によるトルクの消滅とを達成するように調節さ
れている。

ジンバル部材が注意深くこの特性に合致させられている
とト各ジンバル部材は洲の振動を整流するだろうがそれ
らの整流トルクは等しい大きさと反対の方向とを有する
。この合致は、ジャィロを操作回転数で零の純正弾性率
に同調させるのに使用されるのと同一の均衡重りによっ
て達成される。以下では、米国特許第３６７８７６４号
での開示内容が再び述べられさらにこうしたジャィロの
運動方程式と同調条件とがの振動数でトルクが加えられ
ることによって起こる誤差を実質的になくすための条件
とについて記述される。

第７図には、解析を容易にするためと方程式を簡単にす
るために加えられた座標軸系と共に回転子１２とシャフ
ト１２２とジンバル部材１２４との略図が図示されてい
る。

同様に第８図は、解析を簡単にし方程式を簡潔にする座
標軸系を有した回転子１２０とシャフト１２２と他の一
つのジンバル部材１２６との略図である。座標軸系は以
下のように規定されている。右手系直交座標軸系（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）が支持ハウジング上に固定されている。

（第７および８図には図示なし）右手系直交座標軸系（
ｘ、ｙ、ｚ）が回転可能シャフト１２２に固定され、該
座標軸系（ｘ、ｙ、ｚ）において座標軸ｚはハウジング
に固定された座標軸系くＸ、Ｙ、Ｚ）の座標軸Ｚと一致
している。

ｘ、ｙ座標軸はシャフト１２２と共に回転しそして駆動
シャフト軸ｚと直角をなす平面を決定している。第７図
に詳細に図示されているように、右手系直交座標軸系（
ｘ，、ｙ，、ｚ，）はジンバル部材１２４に固定され、
ｘ，軸はシャフト１２２のｘ軸に一致している。

第８図に詳細に図示されているように、右手系直交座標
軸系（ｘ２、ｙ２、ｚ２）はジンバル部材１２６に固定
されていて、ｙ２軸はシャフト１２２のｙ軸に一致して
いる。第７および８図に詳細に図示されているように右
手系直交座標軸系（ｘ′、ｙ′、ｚ′）は回転子１２０
に固定されており、ｘ′軸はｘ２軸に一致している。

ｙ′髄はｙ，軸と一致している。ｘ、ｘ，軸に沿ってシ
ャフト１２２とジンバル部村１２４を連結しているバネ
の弾性率はＫ′ｘ，とＫ′′ｘ，とで示されている。

ｙ２、ｙ軸に沿ってシャフト１２２とジンバル１２６と
を連結しているバネの弾性率はＫ′沙とＫ″均とで示さ
れている。ｙ・軸に沿ってジンバル１２４を回転子１２
川こ連結しているバネの弾性率はＫ′ｙ，とＫ″ｙ，と
で示されている。均軸に沿ってジンバル部材１２６と回
転子１２０を連結しているバネの弾性率はＫ′杉とＫ″
ｘ２とで示されている。以下の方程式において、ＫＸは
ｘ軸に沿って働く全正値弾性率でありそしてＫｙはｙ軸
に沿って働く全正値弾性率である。

ＫＸニＫ′×．十Ｋ″×，十Ｋ′も十Ｋ″梅Ｋｙ＝Ｋ′
ｙ，十Ｋ″ｙ，十Ｋ′ｙ２十Ｋ″ｙ２‘１｝ｘ，軸の回
りのジンバル部村１２４の回転に対して減衰係数（ｄａ
ｍｐｌｎｇｃｏｅｆｆｉｃｊｅｎｔ）Ｄｘ，が定められ
ている。

ｙ，軸の回りのジンバル部材１２４の回転に対して減衰
係数Ｄｙ，が定められている。同様にそれぞれ均軸およ
びｙ２軸の回りのジンバル部材１ ２６の回転に対して
減衰係数Ｄ杉とＤｙ２とが定められている。以下の方程
式において、各減衰係数は零と仮定されている。減衰係
数の効果は装置の時定数を短かくすることである。それ
故、減衰係数の値は装置の操作に影響を与えない程充分
に小さく維持されなければならない。ジンバル部材１２
４のそれぞれｘ，、ｙ，、ｚ，軸の回りの主慣性モーメ
ントはＡ，、Ｂ，、Ｃ，と定められている。

ジンバル部材ｉ２６のそれぞれｘ２、ｙ２、ｚ２軸の回
りの主慣性モーメントはＢ２、Ａ２、Ｃ２と定められて
いる。ジンバル部材１ ２４と１２６および回転子１２
０の対称性によって慣性相乗積は零である。回転子１２
０のそれぞれｘ′、ｙ′、ｚ′軸の回りの主慣性モーメ
ントはＡ、Ｂ、Ｃと定められている。

第９および１０図はハウジング即ちケース固定座標軸（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）とシャフト固定座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）との
間の関係を図示している線図であり、その目的は角と、
角速度と、ケース固定軸（Ｘ、Ｙ）の回りにシャフト固
定軸座標系（ｘ、ｙ、ｚ）内へ加えられるトルクとの分
解を説明することである。

シャフトの角速度はスピン回転数Ｎである。Ｚ軸に垂直
なハウジング則ちケースに加えられる角速度はそれぞれ
ケース固定軸×およびＹの回りの成分あ×およびＺＹに
分解されうる。また角速度乏×およびるＹはシャフト固
定軸ｘ、ｙ、ｚの回りの角速度に分解されうる。同様に
ハウジング則ちケースからジンバル部材（あるいは回転
子）に働くＺ軸に垂直な軸の回りのトルクはそれぞれＸ
およびＹ軸の回りの成分ＭはおよびＭＹに分解されうる
。ＭＸおよびＭＹ成分はシャフト固定軸ｘおよびｙの回
りに分解されうる。一般に回転子１２０のスピン軸ｚ′
はｚおよびＺ藤と一致していなければならないことはな
い。

回転子１２０はシャフト１２２に対してｘおよびｙ軸の
回りに角変位させられるだろう。シャフト１２２に対す
るシャフト１２２のｘおよびｙ軸の回りの回転子１２０
の角変位はそれぞれｏｘおよびｏｙで表わされる。上の
定義に対してシャフト１２２に対する回転子１２０の運
動方程式は（Ａ十Ａ，）谷ｘ＋ＩＫｘ＋Ｎ２（Ｃ＋Ｃ，
−Ｂ−Ｂ．）ｌ ｏｘ＋Ｎ（Ｃ−Ａ−Ｂ）６ｙ＝−（Ａ
＋Ａ，）ｌあＸｃｏｓＮｔ十ふＹｓｉｎＮｔｌ十Ｎ（Ｃ
＋Ｃ．十Ａ−Ｂ＋Ａ，−Ｂ，）ｌるＸｓｉ州ｔ−あＹＣ
ＯＳＮｔｌ十ＭはＣＯＳＮｔ十ＭＹＳｉｎＮｔ
■および
（Ｂ＋ん）６ｙ＋ＩＫｙ十Ｎ２（Ｃ十Ｃ２一Ａ−Ｂ２）
ｌｏｙ−Ｎ（Ｃ−Ａ−Ｂ）ａｘ＝＋（Ｂ＋ん）ｌあ×ｓ
ｉｎＮｔ−ふＹｃｏｓＮｔｌ＋Ｎ（Ｃ十Ｃ２十Ｂ−Ａ＋
ん−Ｂ２）ー送×ｃｏｓＮｔ＋あＹｓｉ州ｔｌ一ＭＸｓ
ｉｎＮｔ十ＭＹｃｏｓＮｔである。

これらの方程式から、もし弾性率と慣性モーメントが調
節されると回転子は実質的に自由回転子として働き、他
方スピン回転数Ｎの２倍の振動によって起こされた回転
子からの整流トルクが消されるということが理解されう
る。

こうした調節のための一般的条件は整流抑止に対しては
△Ｊ：−△Ｋ〔Ｊ＋（Ａ＋Ｂ−Ｃ）〕 （３，
Ｋ−Ｎ２（Ａ＋Ｂ−Ｃ）であり、そして完全同調に対し
ては Ｊ＝馬−（Ａ＋Ｂ−Ｃ）＋（Ａ＋Ｂ−Ｃ）Ｘ（．十台舎
法王晋全害者）・′２ ‘４）である。

ここでＪ＝１／２〔（ん十Ｂ２−Ｃ２） 十（Ａ，十Ｂ，一Ｃ．）〕 ｛
５｝△Ｊ＝１／２〔（Ｂ十Ｂ２−Ｃ２）−（Ａ，十Ｂ，
一Ｃ，）〕 ｛６）Ｋ＝１／２〔Ｋ
ｘ十Ｋｙ〕 ｛７｝△Ｋ＝１／２
〔ＫＸ−Ｋｙ〕 ｛８｝であり
またＮ‘まラジアン／秒で測ったシャフト１２２の角速
度に等しい。

実際の器械では △Ｋ／Ｋ《１かつ（Ａ＋Ｂ一Ｃ）》Ｊ 【９｝である
。

従って方程式（３ーと【小まよい近似でもつて△Ｊ母△
Ｋ／Ｎ２‘ＩＱと Ｊ３Ｋ／Ｎ２ （１１）に簡単
化されうる。

方程式（ＩＱと（１１）を整理して方程式‘５｝、（６
｝、■および棚を代入すると、以下の方程式が得られる
。

州整流抑止に対しては （Ｋｘ−Ｋｙ）２ Ｎ２（ん十Ｂ２−Ｃ２−Ａ，一Ｂ＋Ｃ，） （１２）
および（ＫＸ＋Ｋｙ）ご Ｎ２（Ａ，十Ａ２十Ｂ，十Ｂ−Ｃ，−Ｃ２） （１３
）方程式（１２）と（１３）を加えるとＫｘ＝Ｎ２（ん
十Ｂ２−Ｃ２） （１４）が得られ（１３
）から（１２）を減じるとＫｙ＝Ｎ２（Ａ，十Ｂ，一Ｃ
．） （１５）が得られる。

こうして方程式｛１〕で定義された合成弾性率ＸｘとＫ
ｙを有する所与のバネの組に対して均衡重りによってジ
ンバル部材の慣性モーメントを調節してそれによって適
当な同調と零２Ｎ整流との両方の所望の条件を満たすこ
とが可能である。

実施例に対しては前述の解析を加えるに当って、回転子
１２０は回転子部材１４と慣性ホィ−ルー０６との力学
的等価物として考慮されうる。

同様にシャフト１２２は駆動部材１２とシャフト１０４
との力学的等価物として考慮されうる。第１図から第５
図までに図示された本発明の目在継手の実施例の設計に
当っていくつかのパラメータが考慮されている。議論し
易くする目的で、こうした設計パラメータは「設計選択
「複数のジンバル部村の慣性特性、ジンバル部村を回転
子部材と駆動部材とに連結させる可榛ヒンジの剛さそし
てジンバル部材と可榛ヒンジとのサスペンション系の形
状寸法という言葉にまとめられうる。最初になされるべ
き設計選択の１つは１つの自在継手が作られる材料の選
択である。選択された材料は小さいヒステリシスを有す
べきである。小さいヒステリシスを有する材料を使用す
ることによって、可孫軸の回りの振動によって起こされ
る減衰を最小化しうるようになる。本発明の自在継手を
使用したジャィロスコ−プの組立てにおける他の王なる
設計選択はシャフトと慣性ホイールとを駆動させるモー
タの回転速度を選択することである。

回転速度の選択はジャイロスコープのこれらの回転部材
に対する特定の設計に関係していて本発明の範囲内には
ない。以下の議論のためにジャィロスコープの適切な回
転速度が選択されていると仮定しよう。また慣性ホイー
ルは質量不均衡も半径方向不均衡も有していない（ある
いはそれらを実質的に消すように調節されうる）と仮定
しよう。

同調状態（すなわちサスペンション系の弾性率の消去）
を達成するためにまた実質的にスピン回転数の２倍で起
こっているシャフトの振動の整流によって発生した回転
子に働く一定のトルクを消去することを達するために２
つの関連した設計パラメータが考慮されるべきである。

適切な同調と零が整流の両方を達成するための条件は上
記の方程式（１４）とく１５）で述べられている。方程
式（１４）と（１５）との条件を満足させることは、ジ
ンバル部材の慣性モーメントを変化させる均衡重りを調
節することによって達成される。同一のジンバル部村の
慣性モーメントと可榛ヒンジの剛さを選択することによ
って、２つの条件を達成するのに必要とされる均衡調節
の範囲を最小にしている。他の設計パラメータに従えば
、自在継手ＩＱの半径方向および軸万向の剛さはほぼ等
しいのが望ましい。

半径方向および軸方向におけるサスペンションの不等可
榛・性（すなわち実質的に等しくない剛さ）によって、
もし加速作用がスピン軸と入力鼓との両方に同時に加わ
るなら、回転子にトルクが及ぼされるだろう。例えばサ
スペンションの等可酸性は、第３図示のジンバル部材，
８と２０のＵ字型部分とを適切な厚さに作ることによっ
て達成され、それによって軸方向従順性と半径方向従順
性とが等しくなるようにしている。他の設計バラメー外
こ従えば、ジンバル部材の重心は自在継手のサスペンシ
ョンの中心にあることが望ましい。

この条件が満たされないと、自在継手はスピン軸質量不
均衡と、結合された自在継手および慣性ホイール系の半
径方向不均衡とを生みだすだろう。慣性ホイールは半径
および鼠方向に均衡していると仮定していることを呼び
起こしてほしい。この設計パラメータを容易に達成しう
ろことは本発明の自在継手の重要な長所の１つである。
本発明の自在継手は単一材料片から組立てられている故
に、サスペンションの中心は通常の機械加工技術を用い
て非常に僅少な公差でもつて確立されうる。第１図から
第５図までに図示の自在継手の実施例において、重心は
対称的設計によって定められかつジンバル均衡重りによ
って藤方向に調節されうる。他の設計パラメータに従っ
て、２つのジンバル部材を有する実施例の１つのジンバ
ル部材の軸は他のジンバル部材の対応する軸に対してス
ピン軸の回りに９０度だけ角度的に離隔している。

例えば、実際的に内部ジンバル軸であるジンバル部材２
０の１つの可捺軸を蓋成している第３図の回転子取着可
榛ヒンジ４８と５２の一致した可携軸４９と５３は「ジ
ンバル部材１８の内部ジンバル軸を書成している回転子
取着可孫ヒンジ６４と６８の一致した可榛軸６５と６９
に対して９０度離隔しているのが望ましい。この設計パ
ラメータを容易に達成することもまた本発明の自在継手
の重要な長所の１つである。自在継手は単一の材料片か
ら組立てられている故に、可榛軸の角度的離隔は通常の
機械加工によって正確に作り出されうる。１つのジンバ
ル部材の可操軸が他の１つのジンバル部材の可榛麹に対
して直角になっていないことによってスピン回転数の２
倍の振動数の振動に角度的すなわち回転的クオドラチャ
ー（ｑ雌ｄｒａｔｍｅ）として知られた効果が生み出さ
れる。

この効果はバイアスシフトであり、このバイアスシフト
は慣性モーメントの調節だけでは完全に減殺することは
できないスピン回転数の２倍の振動数の角振動に対して
生起する。トルクはクオドラチャ−と呼ばれているが、
その理由は該トルクが方程式（１４）と（１５）に従っ
てジンバル部材の慣性モーメントを調節しないことによ
って生起するトルクに対して９０度をなして働くからで
ある。実質的に９０度をなして働くこのトルクはジンバ
ル部材の取付け軸間が直角になっていないことに起因し
ている。他の設計パラメー外こ従って、ジンバル部材の
可接軸は互いに交わることが望ましい。

例えば同一直線的可接触４９と５３は同一直線的可榛軸
２５と４５に交わっている。この設計パラメータを容易
に達成することは本発明の万能継手の大きな長所である
。共通平面が存在しない条件として定義された可操軸の
ねじれ方は、自在継手の１つの軸の回りの他の軸の回り
の振動とは相異した回転子の振動を生み出す。この軸の
分離は、スピン回転数の２倍でケース固定入力軸に沿っ
て働く直線的振動に対してバイアスシフトを生ぜしめる
だろう。例えば米国特許第３５３８７７６号に説明され
ているような調節によってねじれによる不利な効果を消
すことができる。しかし、本発明の自在継手のこの設計
パラメータを実質的に完全に達成することによってこう
した調節を実質上不必要にしている。本発明の自在継手
にこの種のドリフトがあると、このドリフトはジンバル
部材の均衡重りの位置を調節することによってジンバル
部材の重′０を別個に調整して消滅させられうる。この
誤差源を消滅するのに必要とされるジンバル振動の調節
量を減らすことは有益である。ジンバル部材内の均衡重
りの所与の調節範囲について、スピン回転数の２倍の振
動数のジンバル振動をなくすのに対する必要性の低下は
より多くの調節範囲が他の目的に対して存在することを
意味する。他の設計パラメータに従えば、各ジンバル部
材の２つの可榛軸は互いに直角であることが望ましい。

もしそれらが直角でなくねじれが存在するなら、半径方
向のゆっくりした加速に比例したバイアスシフトが、加
速が加えられた軸と同じ軸の回りのトルクが増す故に生
ぜしめられるだろう。

この効果は、この誤差源からのトルクが質量不均衡から
生じたトルクと直角である故にクオドラチャ一不均衡と
呼ばれている。クオドラチャー不均衡か質量不均衡のい
ずれかを有するジャィロはスピン鼓に直角に働く重力す
なわち加速度に敏感である。クオドラチャ−不均衡は、
各ジンバル部材の回転子取着可榛軸およびシャフト取着
可榛軸との間が直角でないことと共に２つのジンバル部
材の対応する軸が直角に交わっていないことに関係した
上述のねじれによっても生起されうる。

第１１および１２図には３つのジンバル部材を有した本
発明の第２実施例が図示されている。

しかし、本発明の原理は一般的でジンバル部材の設計は
広範囲に変化しうるということを理解されたい。例えば
ジンバル部材の形状は変化しえて、対称的にされる必要
はなく「ジンバル部材は相互に交差してもよいしまた交
差しなくてもよく、ジンバル部材は等角度的に隔たって
いる必要はなくまたジンバル部材は同一の慣性モーメン
トを有している必要はない。第１ １および１２図には
回転軸の回りに９０度だけ開いた３つのジンバル部村が
回転軸の回りに等角度だけ隔たってすなわち分布して図
示されている。

第１１図は一側面から見られた平面図で主に自在継手の
回転子部材を図示しておりまた第１２図は他の側面から
見られた平面図で自在継手の駆動部材を図示している。
第１１および１２図の自在継手２０川ままた各片からな
る自在継手で、本発明の方法原理から作られさらに軸２
０３の回りの回転のために据え付けられた共通ハプから
放射状に伸びた３つの腕を有する実質的に星型の駆動部
材２０２と、回転軸２０５を有する回転子部材２０４と
、３つの同一のジンバル部材２０６，２０８と２１０と
、共通可接触を蓋成している２つの半径方向に分離され
た部分を有する６つの可嬢ヒンジとから成っている。

駆動部材２０２は図示なき駆動シャフトを受け入れるた
めのボアを有している。自在継手２０川ま第５図に図示
されたジャィロのような同調ジャィロ内で使用されうる
。換言すれば第１１および１２図の実施例は、上述され
また第５図の同調ジャィロのところで図示されまた上述
された適用を含む適用において第１，２および３図の自
在継手１０‘こ代わりうる。自在継手２０川ま、第１４
図から第１９図までに図示の実施例の記述に関連して以
下で述べられる方法に従って組立てられる。第１１およ
び１２図に図示の実施例において、３つのジンバル部材
２０６，２０８，２１川ま一対の可榛ヒンジの１つによ
って各々駆動部材２０２に連結されさらに該一対の他の
可榛ヒンジによって回転子部材２０４に各々連結されて
いる。

自在継手２００の可榛ヒンジは自在継手１０の可榛ヒン
ジと同じ型で、各可榛ヒンジは可鏡軸と縦軸を賛成して
いる。この実施例において、各可榛ヒンジはまた一対の
狭隣部を有している。各可操ヒンジは一対の平行孔を穿
つことによって形成されており「 その形成方法は第１
図から第５図に図示の第１実施例について上述された方
法と同じ方法である。一対の隣接平行光の間の材料によ
って形成された可髭ヒンジは、その後、組立て過程の間
に放電機械による切断によって半径方向に分離した２つ
の部分に分けられる。この分離切断については以下でよ
り詳細に議論される。第１図から第５図までの実施例と
本発明の他の実施例との自在継手２００の可孫ヒンジは
、平行孔を穿孔することあるいは放電機械加工技術の使
用あるいは他の適切な技術によって形成されうる。

例えば「放電機械加工技術が使用されるなら、各孔の断
面は完全な円である必要はない。又、各ヒンジの狭随部
の２つの表面の各々の曲面はシリンダ状の曲面である必
要はない。可榛ヒソジ２１２はジンバル部材２０６を回
転子部村２０４に、実際には回転子部材の半径方向内向
きの突起に連結し、それは他の２つのジンバル部材の連
結部分と同様である。

可榛ヒンジ２１２は２つの半径方向に分離された部分、
すなち可榛ヒンジ２１２ａと２１２ｂとを有している。
可操ヒンジ２１２ａと２１２ｂは共通可榛軸２１３と相
互に平行な縦軸２１５ａと２１５ｂとを蓋成している。
縦軸２１５ａは第１１Ａ図に図示されている。軸２１５
ａと２１５ｂは互いに平行でまた自在継手が無為位置に
ある時は回転軸２０３と２０５とに平行である。無為位
置ではすべてのジンバル部材はそれらの可操軸の回り‘
こ角変位していないことを思い起こしてほしい。可鏡ヒ
ンジ２１２ａと２１２ｂは各々交差軸を有していて、該
交差軸はまた可鏡ヒンジ２亀に対して上で定義された穣
軸としても言及されており、第１１および１２図には図
示されていない。同様に、２つの部分、すなわち可榛ヒ
ンジ２１６ａと２１６ｂを有する可操ヒンジ２１６によ
ってジンバル部材２０８は回転子部材２０４に連結され
ている。

可操ヒンジ２１６ａと２１６ｂは共通可接触２１７と相
互に平行な縦軸２１９ａと２１９ｂとを書成している。
自在継手がその無為位置にある時は、軸２１９ａと２１
９ｂはまた軸２０３と２０５および他のヒンジの縦軸に
平行である。可榛ヒンジ２２川ま、第３ジンバル系に属
する第３可榛ヒンジであり、それはジンバル部材２１０
を回転子部材２０４に連結している。

可操ヒンジ２２０はまた２つの部分、すなわち可操ヒン
ジ２２０ａと２２０ｂとを有している。可榛ヒンジ２２
０ａと２２０ｂとは共通可榛軸２２１と一対の相互に平
行な縦軸２２３ａと２２３ｂとを書成している。ジンバ
ル部村を駆動部村２０２に連結している各可榛ヒンジは
該ジンバル部材の回転子取着可榛ヒンジと同様に構成さ
れているが「 ９０度だけ軸２０５と２０３との回りに
離隔している。

駆動部材２８２は３つの等角的に隔たった腕を有してい
る。これらの腕について、各々は可操ヒンジによって一
つのジンバル部材に連結されている。例えば、可榛ヒン
ジ２２４はジンバル部材２０６を駆動部材２０２の腕に
連結しさらに回転軸２０３と２０５の回りに９０度だけ
可榛鼠２１３から離隔している可操軸２２５を書成して
いる。可髭ヒンジ２２４は２つの部分、すなわち可操ヒ
ンジ２２４ａと２２４ｂを有している。可榛ヒンジ２２
４ａと２２４ｂはそれぞれ縦軸２２７ａと２２７ｂ，と
を有し、該縦軸は相互に平行でさらに回転子が無為位置
にある時には藤２０３と２０５にも平行である。可榛ヒ
ンジ２２８‘ま駆動部材２０２とジンバル部材２０８と
を連結している。

可榛ヒンジ２２８は２つの部分、すなわち可榛ヒンジ２
２８ａと２２８ｂを有している。可操ヒンジ２２８ａと
２２８ｂは共通可操鼠２２９と平行縦軸２３１ａと２３
１ｂとをそれぞれ書成している。縦軸２３１ａと２３１
ｂは、自在継手が無為位置にある時には回転軸２０３と
２０５に平行である。縦軸２３５ａは第１８Ｃ図に示さ
れている。３つの外部ジンバル軸を溝成している可操軸
２１３，２１７，２２１および３つの内部ジンバル軸を
蜜成している可接触２２５，２２９，２３３は回転軸２
０３と２０５と共通点で交差している。

全ての縦軸２１５ａと２１５ｂ、２１９ａと２１９ｂ、
２２３ａと２２３ｂ、２２７ａと２２Ｔｂ、２３１ａと
２３１ｂおよび２３５ａと２３５ｂは相互に平行で、ま
た回転子部材が無為位直にある時には回転軸２０３と２
０５に平行である。ここで第１１および１２図に図示の
実施例の他のいくらかの特徴について考えよう。

各ジンバル部材は内部に螺刻関口と、ジンバル部材の慣
性モーメントを調節するために各閉口に螺合された２つ
の均衡重りとを有している。ジンバル部材２０６は関口
２３８と、内部に鉄入された一対の均衡重り２４０ａと
２４０ｂとを有している。各均衡重りは同一寸法の螺子
でありそして軸万向に変位するように螺刻関口内で回転
させられうる。ジンバル部材２０８は内部に螺刻関口２
４２と、一対の均衡重り２４８ａと２４８ｂとを有して
いる。各関口内の１つの重りの位置調節は、他の重りを
貫通している接近孔によって達成される。例えば、均衡
重り２４０ｂへの接近は均衡重り２４０ａ内の孔を介し
て可能となる。第１１および１２図の実施例において、
駆動部材２０２、回転子部材２０４およびジンバル部材
２０６，２０８と２１０‘ま各々一対の端部横表面を有
し、それらは軸方向に相互に隔たっている。

駆動部材２０２と回転子部材２０４とジンバル部材２０
６とジンバル部材２０８とジンバル部材２１０の１つの
横すなわち端部表面は横表面２５１内で広がっていて、
またこれらの都材の各々の他の横表面は横平面２５３内
にある。横平面２５１と２５３は第１１Ｅ図に図示され
ている。換言すれば、一方向を向いている駆動部材２０
２と回転子部材２０４とジンバル部材２０６，２０８と
２１０との端部横表面の間には軸方向の隔たりがないが
、その訳はそれらが同一軸方向平面を占めているからで
ある。自在継手２００の重心がその幾何学的中心に、す
なわち可榛軸と回転軸との共通交点にあることは第１１
および１２図から鱗ろう。

可操軸と回転軸との交差点はサスペンションの中心とし
て知られている。第１１および１２図に図示されている
ような３つのジンバル部材を有する自在継手にとって、
各ジンバル部材を駆動部材に連結している可榛ヒンジの
可榛軸の間の望ましい角度的隔たりは１２０度である。

このような自在継手にとって、各特定のジンバル部材を
駆動部材に連結している可操ヒンジの可榛藤と同じジン
バル部材を回転子部村に連結している可榛ヒンジの可操
軸との間の望ましい角度的隔たりは９０度である。可榛
鞠問のこれらの望ましい角度の結果として、各ジンバル
部材を回転子部材に連結している可榛ヒンジは、回転子
部材と駆動部材のスピン軸すなわち回転軸の回りに１２
０度だけ隔たったそれらの可榛軸を有することになる。
上述したように、第１１および１２図に図示の実施例の
各可榛ヒンジは２つの半径方向に分離した部分を有して
いる。

３つのジンバルの実施例の各可携ヒンジは、例えば第２
および１１Ｅ図に図示の上述の一対の平行開口を以下で
より詳細に述べられる方法に従って穿孔することによっ
て形成される。

凹部に結果的になるスロット切断は、各可榛ヒンジを形
成している狭随部の中心部分を移動させる目的のために
この方法に従って行なわれる。材料の残った狭権部の部
分を移動させることによって可操ヒンジのねじり剛ごを
所望の大きさまで減じている。スロット切断の後に残っ
た各可孫ヒンジの２つの部分は可能な限り大きな距離だ
け半径的に分離されるのが望ましく、それによって自在
継手に大きな麹方向岡山さを与えている。第１１および
１２図に図示の第２実施例の操作は、上述された第１図
から第５図までの第１実施例の操作と類比的である。よ
り詳細には、第１１および１２図に図示の実施例を中に
含んだジャィｏもまた同調自由回転子ジャィｏのように
操作されるのが望ましく、さらにスピン回転数の２倍に
等しい振動数で生起するシャフト振動に対する敏感さに
よる誤差を消滅するように調節されるのが望ましい。換
言すれば、３つのジンバル部村を有しているジャィロは
、上記の方程式（１２）と（１３）に似た方程式を満足
する方法で操作される。複数ジンバル自在継手において
、各ジンバル部材は大きさと方向を有する誤差モーメン
トを生みだす。もしジンバル部材が対称的なら誤差モ−
メントの大きさは実質的に同一である。それ故にトジン
バル部材の回転子スピン軸の回りの角度的隔たりは選択
されそして調節されて、それによって各個のジンバル部
材によって生起されたこれらの全てのモーメントの合成
モーメントを零に等しくしている。３つのジンバル部材
を有する自在継手は米国特許第３６７８７６４号におい
て記述されている。

このような装置の特性は、１９７２王１０月２〜５日に
慣性航法部品および装簿に関するヱアロスベース調査お
よび開発会議に対する諮問グループで発表された直接に
機体に固定された装置内の力学的に同調されたジャイロ
“（Ｄ叩ａｍｉｃａｌｌｙＴｕ肥ｄＧｙｒｏｓｉｎＳｔ
ｒａｐｄｏｗｎＳ＄ｔｅｍｓ）”と題した論文で、さら
に１９７２王５月、ＡＥＳ−９、ＮＯ．３のェァロスベ
ースおよび電子装置に関するｌＥＥＥ会報で発表された
‘‘複数ジンバル可榛的支持同調ジャィｏの誤差理論”
と題する論文（両論文ともロバートＪ．○．クレィグに
よって書かれた）でも議論されている。第１１および１
２図に図示の実施例において、ジンバル部材の慣性モー
メントは均衡重り２４０，２４４と２４８の鞠方向位置
を調節すること、すなわち螺子回しによって均衡重りを
回転させることによって制御される。第１３図には、線
形加速度と角変位の両方を感知する多目的感知器（ｍ山
ｔｉ−ｓｅｎｓｏｒ）３００が図示されており、該多目
的感知器は２つの自在継手を有している。

上述のジャィロにおいて、各自在継手は線形加速度を感
知しない回転子部材を有している。望ましければ回転子
部材を吊るすこと、すなわち回転子部材の質量中心をそ
のシャフトへの取付け平面の一側面に変位させるように
回転子を設計することによって、回転子部村が線形加速
度を感知するようにできる。多目的感知器は米国特許番
号第３６７８７６４部と第３斑２７２６号においてより
詳しく記述されている。多目的感知器３００は２つのジ
ヤィロ、すなわち１つの吊られたジヤィロと１つの吊ら
れてし、なジヤィロとを有していて、両方とも同一駆動
シャフトに取着されている。吊られたジャィロは自在継
手１０ａを有していて、該自在継手は上述の自在継手１
０と同一であるが、駆動シャフト３０２の鞠に沿ってサ
スペンションの中心３０３ａからなる距離だけ変位した
点に重心３０１の位置を有している。吊るされていない
ジャィロは自在継手１０のサスベンションの中心３０に
重心を有している。即ち、吊るされていないジャィロは
第１図から第５図までに関係して上述された自在継手１
０である。吊るされたジャィロは角および線形加速度の
両方を測る。自在継手１０ａの均衡重りの他の全ての調
節は上述の自在継手１０の調節と同一である。吊るされ
ていないジヤィロは角変位だけを感知する。角変位だけ
を表わす信号が線形加速度と角変位の両方を表わす信号
から引かれ、それによって単に線形加速度だけを測りか
つ表わす信号が生み出される。第１３図の多目的感知器
は慣性ホイールを中に含み、さらに一般的に第５図示の
ジャィロと、それが二重終結（ｄｏ船ｌｅ−ｅｎｄｅｄ
）していること、すなわちそれが２つの慣性ホイールと
２組のトルカ−と２組のピツクオフなどを有しているが
単一の駆動モータしか有していないことを除いて同一で
ある。多目的感知器の一端の吊るされたジャィロは慣性
ホイール（図示なし）内の回転子重りの位置を・調する
ことによってさらにある程度駆動シャフト３０２のスピ
ン軸の方向に沿って自在継手１０ａの均衡重りの位置を
調節することによって容易に作り出されうる。

例えば、もし全ての回転子重りがスピン軸の方向に沿っ
て藤方向に変位させられると、重心はサスペンションの
中心から離れ、それによってジヤイロが吊るされるとに
なる。多目的感知器３０川ま２つの感知麹の各々の回り
の角速度とこれらの同一の感知軸に沿った線型加速度と
を測りうる器械である。これは単一のモータ駆動シャフ
ト３０２から自由に吊るされた慣性ホイール３０４と３
０６を持つ２つの回転子によって達成され、該２つの回
転子のうち１つは均衡してそして速度を測るために大き
い角運動量を有し、他の１つは吊るされていてそして加
速度を測るために４・さな角連動量を有している。各慣
性ホイールはそれに関係したピックオフと２つの主軸の
回りに敏感なトルカ−とを有している。図示なき電子装
置がジヤィロ出力信号の増幅を実行し加速度計回転子用
の閉鎖２麹サーボループを提供するために使用されうる
。多目的感知器の外部でモニターされたトルカー電流は
加速度の尺度となる。多目的感知器はモ−夕固定子を２
つのハウジングの半割れの間に包み込みさらにそれらの
部分を溶接することによって構成されうる。

精密玉軸受け３１川まシャフト３０２を支持していて、
該シャフトはジャイロと加速度計との両方をそれらの慣
性ホイールとヒステリシスリング３１５と共に担持して
いる。結合制限係止部材と力学的均衡平板３１４は各回
転子部材に取付けられまた各回転子部材と共に回転する
。ピックオスとトルカー（第１３図には図示なし）とは
従来的に第５図示の方法でハウジングに直接的に取り付
けられている。各慣性ホイールは半径方向不均衡や質量
不均衡のような他の不均衡源に対して調節するための螺
子を有している。ジンバル部材は、共鳴振動数のためと
スピン回転数の倍の振動数の平行的および回転的な両振
動に対する敏感性のための調節用螺子を有している。覆
い３２０と３２２は真空密封と磁気遮へいとを提供して
いる。２つのジンバル系を有する他の実施例の記述にこ
こで移ると、これを作り出す方法がまた記述されるだろ
う。

自在継手を作る方法は以下で議論される実施例に対して
記述されているけれども、この方法は第’図から第５図
までに図示の実施例の組立てと第１１図と第１２図とに
図示の実施例の組立てとさらに本発明の自在継手の他の
実施例の組立てにも適用されうろことを理解されたい。
また、以下に記述の方法段階のいくらかは任意でありさ
らに種々の段階の順序は本発明の概念から逸脱しない限
り変更されうろことを理解されたい。第１４図から第１
９図までに図示のすぐ後で記述される実施例は、可榛ヒ
ンジの狭腕部の厚みを測ることを容易にするために回転
子部村の周囲の近くに配設された可榛ヒンジを有してい
る。これらの厚みの計測は各ジンバル部村に対するジン
バル結合の正値弾性率を計算するのに利用される。可榛
ヒンジの正億弾性率と、事実上負値弾性率であるジンバ
ル部材の慣性モーメントで表現される反作用力は上述の
ジャィロを同調する手続によって相互に相殺させられる
。単一体自在継手は高炭素鋼あるいは高強度を有する他
の類似の材料の丸榛台から作成されうる。勿論、榛の直
径は慣性ホイールが固定されるところの自在継手の被駆
動部材の外径を決定するだろつｏ第１４図と第１５図と
にここで言及するなら、円形ディスク形状の金属材料の
未加工品４０川ま樺台から切削されている。

未加工品の厚みは自在継手の最終使用に対する設計考慮
によって決定されるだろう。ジャィロにおいて、駆動シ
ャフトの直径と慣性ホイールの寸法は、自在継手が作成
されるところの禾加工品「４００の厚みと直径を決定す
るための主要因子となろう。シリンダ形状未加工品４０
０の中心軸と同一直線的な中心軸４０３を有する孔４０
２は未加工品を貫通して穿孔されている。

孔４０２の直径は、未加工品４００が特定直径の図示な
き駆動シャフト上で取着されうるように選択されている
。第１４および１５図で浅い凹部として眺望されている
弦スロット４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃと４０４ｄは
中心軸４０３の回りに相互に９０度だけ隔たって仕上げ
加工されている。４つの弦スロット４０４は平行孔の穿
孔を容易にするように平面表面を提供している。

次に、４対の平行孔が未加工品４００の弦スロットの領
域に穿設される。一対の孔４０８と４１川まその中間に
狭盤部４０６を残していて、該狭隣部は最終的には共通
可接触４０７を有する２つの半径方向に分離した可榛ヒ
ンジを形成するだろう。孔４０８と４１０は２つのジン
バル部材実施例に第１４図と第１５図の実例によって図
示されている。中間の中心線すなわち残りの３対の平行
孔の可榛軸は孔４０８と４１０との間の可榛軸４０７か
ら中心軸４０３の回りに９０度づつ等角度的に隔たって
いるのが望ましい。８つの全部の個々の孔の中心線は軸
４０３を横切って伸びている平面内にある。

孔の各対の個々の孔の各々の中心線は可榛軸ヒンジの可
接触から等距離だけ隔たって伸びている。例えば、孔４
０８と４１０の中心４０９と４１１はそれぞれ第１５図
に見られる可操ヒンジの可榛軸４０７から等距離の所に
ある。機軸４１２は可榛軸４０７に垂直である。材料の
各狭溢部は縦軸を有していて、該縦軸は対応する可携軸
に垂直でさらに回転すなわちスピン藤４０３に平行であ
る。例えば狭櫨部４０６は縦軸４１３を有している。孔
４０８，４１０のような孔の各対は未加工品４００‘こ
所定の深さだけ穿孔されているが、代わって完全に禾加
工品を貫いて穿孔されてもよい。

勿論、もし孔が未加工品を完全に貫いて中心軸４・０３
の回りに９０度隔たって穿孔されるなら、単に２対の孔
が４つの狭降部を作成するために必要とされるだろう。
孔の深さは設計上の選択の問題でしまた勿論可榛ヒンジ
の所望の岡山ごは深さを決定する際に考慮されるべき主
要なことで、その理由はその深さが続いて狭隣部の最終
的半径寸法をも一部決定するからである。第１４図示の
３つのさらなる狭隣部４１４，４１６と４１８は狭隣部
４０６と同一でそして上述の方法で形成される。

そうして形成された材料の各狭隣部は放電機械切断によ
って２つの可榛ヒンジに後で分けられる。例えば狭隣部
４０６は１つのジンバル部材を駆動部村に連結する１つ
の可孫ヒンジと、他の１つのジンバル部村を自在継手の
回転子部村に連結する他の１つの可榛ヒンジとに後で切
断されるだろう。次の段階では、８つの孔４２０，４２
２，４２４，４２６，４２８，４３０，４３２と４３４
が未加工品４００内に穿孔されそして雌ねじが切られる
。

これらの孔のうち、各々の中心は鼠４０３から等距離の
所にありさらに孔は藤４０３に平行な中心線を有してい
る。これらの孔の目的は均衡重りを受け入れることであ
り、その鞄方向位置は上述のように調節されうる。孔の
配置は作成される特定の実施例の設計上の因子として選
択される。未加工品４００‘ま次のその堅さを増すため
に熱処理される。

熱処理はよく知られた技術である。好適な段階順序に従
えば、未加工品４００‘ま次に正確に寸法決めされる。
禾加工品のシリンダ状表面は正確な外直径に研磨されう
る。未加工品の側面はラップ仕上げされて正確に平行に
なるようにされうる。開口４０２は正確な内直径に研磨
されうる。可榛ヒンジ形成用の孔の各対は、可操ヒンジ
がより正確に形成されるように研磨されうる。例えば、
孔４０８と４１川ま比較的大きな直径に研磨されえおよ
び／あるいは孔４０８と４１０はそれらの中心線４０９
と４１１の間の距離を減少させるように研磨されうる。
次に、放電機械技術が、切断することによって未加工品
４００から材料をさらに除去するのに使用される。

放電機械加工工程は工業界ではよく知られており、さら
に放電機械は種々の入手源より入手できる。例えば、チ
ャーミルズＤＩＯ放電機（Ｃｈａｒｍｉｌｌｅｓ Ｄ
ＩＯ ｅｌｅｃｍｃａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａ
ｃｈｉ肥）が、未加工品４００に切断を入れるように特
に設計された電極と共に使用されうる。“電気的機械加
工、火花伸食機械、テクノロジー発振器”（Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａＩ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ、Ｓｐａｒｋ−Ｅｒｏ
ｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｓ、Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＧｅｎｅｒａりｒＳ〉と題した機械加工工程のハンドブ
ックがスイスのジュネーブのチヤーミルズ エンジニア
リング工場■（ＣｈａｒｍｍｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇＷｏｒｋｓＬｔｄ．〉から入手できる。放電機械加工
についてはリーランド Ｊ．クオーケンブツシユ（仏ｌ
ａｎｄ Ｊ．Ｑｕａｃｋｅ肋ｕｓｈ）とウイリアム Ｎ
．ローレンス（ＷｍｉａｍＮ．Ｌａｍｅｎｃｅ）による
“１９７０年版放電機械加工”（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｎねｃｈｉｎｉｎｇ的ｒｔｈｅ
ｌ９７０′ｓ）と題した本に記述されている。この本は
米国、ミシガン４８１０５〜アン・アーバ、ノースキャ
ンパス通り２２００（２２００ ＮｏｎｈＣｏｍｐｕＳ
Ｂｏ山ｅｖａｒｄ、Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ、Ｍｉｃｈｉ
ｇａｎ４８１０ふＵ．Ｓ．Ａ）のミシガン大学所属の科
学および技術に関する工業開発部門研究所（ｔｈｅＩｎ
ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳｃｉｅｍｅ ａ
ｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓ
ｉｔｙ ｏｆＭｉｃｈｉｇａｎ）から入手できる。より
詳細には、以下で詳細に述べられる方法から理解される
ように放電機械加工技術を施された未加工品４００から
の材料の除去過程には異なる型の除去段階が含まれる。

こうした１つの型の段階においては、材料を切断除去す
ることは上述のように最初は中空を有しない金属塊であ
る未加工品４００を貫通して細長いスロットが作られる
ことによって実施される。ここで使用された“スロット
”という術語の定義について、この言葉は未加工品の１
側面から未加工品を全く貫通して他の側面に伸びた孔を
指示するように使用される。加えて、機械加工段階は、
スロットのように見えるが未加工品を全くは貫通して伸
びていない細長い凹部を切穿することを含む。あるいは
むしろここで使用された定義として、これらの凹部は１
側面から未加工品内に単にいくらか細長く伸びている。
他の段階として、他の１つの側面から未加工品４００内
に単にいくらか細長く同様に伸びた凹部を切穿すること
が含まれる。又他の段階として、外周から未加工品４０
０内に半径方向内向きに伸びた凹部が作られる。ここで
第１６，１７，１８および１９図に戻ると、これらは放
電機械加工切断の実行によって材料を除去し続けて第１
４および１５図の未加工品４００から生まれた実施例の
構造を図示している３種類の図である。

こうして、未加工品４００を全く貫通して伸びたスロッ
ト４３３ａ，４３３ｂ，４３３ｃおよび４３３ｄは１つ
の放電機械電極によって生み出される。凹部４３５ａと
４３５ｂは他の電極によって作られる。凹部４３５ａと
４３５ｂは未加工品４００を全くは貫通して伸びていな
いことは第１６図から鱗る。凹部と呼ばれる端部表面か
らのいくらかの切穿の深さの比較が第１７図にされてい
る。勿論、切穿を行なう丸頃序は変更可能である。又「
勿論、電極の設計も変更可能である。例えば、６つの切
穿部４３３と４３５の全部は１つの一体になった“クッ
キーカッ夕”（ｃｏｏｋｉｅ−ｃｕｔにｒ「）型の電極
によって作られうる。凹部４３５が切穿されるところの
未加工品４００の側面、すなわち第１６図に見える側面
は以後第一側面として言及されるだろう。ここで第１８
図に言及すると、禾加工品４００は裏返されて、それに
よって反対側面、すなわち第１８図に見えるここで未加
工品４００の第２側面として言及される側面から切穿さ
れるように該未加工品を位置決めする。

第１側面上の凹部４３５ａと４３５ｂとに対応する凹部
４３７ａと４３７ｂは鞠方向に未加工品４００をいくら
か貫通して伸びるように作られる。図示のように「これ
らの４つの凹部は複数対の四分円環状スロット４３３ａ
〜４３３ｄの間に連結溝を構成しているように眺められ
うる。スロット４３９ａ，４３９ｂ，４３９Ｃと４３９
ｄはスロット４３３と同中心に配置され、軸方向に未加
工品４００を全く貫通した４つの同等な等角度づつ隔た
った弧状スロット切断の形状に作られている。

同様な形状と配置のスロット４４１ａ，４４１ｂ，４４
１ｃと４４１ｄもまた鞠方向に未加工品４００を全く貫
通して穿設されさらにそれらは半径方向に同中心の壁を
有している。さらに、実質的に半径方向に伸びたスロッ
ト４４３ａ，４４３ｂ，４４３ｃ，４４３ｄ，４４３ｅ
，４４３ｆ，４４３ｇと４４３ｈもまた１側面から他の
側面に未加工品４００を全く貫通して穿設されている。
実際上、８つのスロット４４３の全ては放電機械の１つ
の電極によって単一な切穿段階において形成される。次
に、第１６図に図示のように禾加工品４００は再び第１
側面が上にされて配置されそして４つの実質的に半径方
向の凹部４４５ａ，４４５ｂ，４４５ｃと４４５ｄは鞠
方向に未加工品４００をいくらか貫通して穿設される。

同様に、４つの対応する凹部４４７ａ，４４７ｂ，４４
７ｃと４４７ｄが第１８図示のように他の１つのすなわ
ち第２側面から穿設される。凹部４４７は凹部４４５に
対応しているが、髄４０３の回りに９０度だけ凹部４４
５から角度的に変位しさらに禾加工品４００の反対側面
上にある。各凹部４４７は未加工品４００を貫通して単
にいくらか軸方向に伸びて、スロット４４３をスロット
４３９に連結している。幾何学では割線と呼ばれている
弦方向の凹部がその後作られて、それは凹部４４９とし
て図示され、また第１６図示のように第１側面から軸万
向に未加工品４００をいくらか貫通して切穿されている
。

この切穿によって形成された凹部には２つの幾らか異な
る形状があって、そなわちそれらは１つの形状の凹部４
４９ａ，４４９ｂ，４４９ｃ，４４９ｄと他の形状のス
ロット４４９ｅ，４４９ｆ，４４９ｇと４４９ｈである
。第１８図から解るように、８つの他の凹部４５１ａ，
４５１ｂ，４５１ｃ，４５１ｄ，４５１ｅ，４５１ｆ，
４５１ｇと４５１ｈがそれぞれ凹部４４９ａ，４４９ｂ
，４４９ｃ，４４９ｄ，４４９ｅ，４４９ｆ，４４９ｇ
と４４９ｈに対応して形成されているが、それらは未加
工品４００の第２側面から穿設これさらに凹部４４９に
対して９０度だけ角度的に離隔している。

各凹部４５１は未加工品４００内軸方向に単に部分的に
貫通している故に、それはまたスロット溝と同じ性質を
有している。第１６図示のようにさらに他の凹部が第１
側面から１つの電極によって穿設され、それらは未加工
品４００内藤方向に部分的に伸びた４つのスロット４５
３ａ，４５３ｂ，４５３ｃと４５３ｄである。

第１８図示のように禾加工品の第２側面から対応する凹
部４５５ａ，４５５ｂ，４５５ｃと４５５ｄが穿設され
さらにそれらは凹部４５３に対して９０度だけ角度的に
離隔している。４つの凹部４５５ａ，４５５ｂ，４５５
ｃと４５５ｄは未加工品４００内軸方向に単に部分的に
伸びて穿設されている。

再び、未加工品４００‘ま裏返されてそして２つの凹部
４５７ａと４５７ｂが第１側面から穿設され、各々は未
加工品内軸方向に単に部分的に伸びている。

その後、凹部４５７ａと４５７ｂに類似の対応する凹部
４５９ａと４５９ｂがそれぞれ凹部４５７ａと奪５７Ｍ
こ対して軸４０３の回りに９０度だけ角度的に離隔して
未加工品の第２側面から穿設されている。４つの半径方
向に伸びたスロット４６亀ａ，４６１ｂ，亀６１ｃと４
６１３が未加工品４８８を全く貫通して穿設され、従っ
て全てのスロットにように第竃６および亀８図の両方で
見られうるのに対し「他方これまで述べられてきた凹部
のどれもこれら２つの図面の単に１つでしか見られない
。

ここで未加工品４０川ま以下のような段階に達する。

即ちジンバル部材がスロットと凹部とによって、種々の
部村を連結している一体可榛ヒンジとジンバル部村が交
差すなわち互いに重なっている領域の材料とを除いて、
相互に、中心駆動部村４０２および環状回転子部材から
分離される。もし第３図の係止部材８８，９８のような
一体的係止部材が設計において除かれていると係止平板
は同時に未加工品４０川こ固着されそれによって組立過
程中、特にジンバル部材が互いに分離される段階の間中
過度な応力を被むらないようにしている。しかし一体的
係止部村が過度な応力を避けるために使用されている所
では係止平板は使用される必要はない。上で指摘したよ
うに自在継手によって達成されたサスペンションの等可
榛性は望ましい性質である。

こうして、自在継手の鞄方向および半径方向の変位に対
する剛さすなわち従順性は可能な限りほぼ等しいように
されるべきである。鞠方向および半径方向の等可榛性を
獲得する試みにおいて、回転子部材を駆動部材に連結さ
せるサスペンション構造の全体の剛ごが考慮される。本
発明の万能継手において平行方向変位に対する剛ごは通
常軸方向、すなわち駆動部材および被駆動部村すなわち
回転子部材の回転軸に沿った方向に対するものより大き
い。従って軸万向のサスペンションの特性は弱められえ
て、それによって軸方向の剛さを半径方向の剛さに等し
くなるように調節している。例えば、糠方向の剛ごは、
回転子取着ないしシャフト取着可鏡ヒンジの反対側のジ
ンバル部材部分に凹部を形成することによって弱められ
うる。第ｉ６図に図示の凹部４６３ａと４６３ｂは１つ
のジンバル部村の軸方向の岡山さを弱めている。これら
の凹部は未加工品４００の第１側面から形成されてそし
て第量４図示のようにそれぞれ狭幅部４０６と４亀６蔓
こよって形成された可榛ヒンジ方向に未加工品を部分的
に貫いている。同様にト凹部４６５ａと４６５ｂは第１
８図示のように未加工品４００の第２側面に形成されて
いる。第翼８図示のように凹部４６５ａと４６５ｂは同
様に第２側面から未加工品を部分的に貴にて伸びさらに
それぞれに狭脇部４１８と４１４によって形成された可
榛ヒンジの反対側に配置されている。凹部４６３ａと４
６３ｂおよび凹部４６５ａと４６５ｂはｔ被駆動部材と
駆動部村の間の結合の剛ざを有効に小さくすることによ
って軸万向のサスペンションの特性を弱めている。代わ
ってｔ他の凹部がこれらの結合の平行方向変位に対する
剛さを弱めるために使用されうる。第３図に戻ると、凹
部を作り出している同様のスロット形状の穿孔がジンバ
ル部村量８と２０のＵ字形状部分に形成されえて「それ
によってサスペンションの特性の敵方向の従順性を弱め
ている。

このようなスロット穿孔は各可操ヒンジ４８９ ５２，
６４と６８の反対側のＵ字型部分の中心領域内に形成さ
れてそれによって駆動部材１２への結合を弱めている。
等可犠牲を達成するための凹部の寸法は、既知の原理か
ら計算されえてそして軸万向従順性を自在継手の半径方
向従順性に等しくなるように調節されるように経験的に
決定されうる。

等可榛性を生み出すための穿孔はドリル開け、ボーリン
グ、フラィス削りおよび放電機械技術のような標準の機
械加工過程あるいはレーザー技術の使用によって材料を
除去することによって形成されうる。

第１６および１８図には、４つの位置の１つが放電機械
によって４つの半径方向の凹部４６７ａ，４６７ｂ，４
６７ｃと４６７ｄを穿設するためにあると仮定した時の
電極の形状が破線で図示されている。

これらの凹部はジンバル部材を相互に分離している。第
１９図は１つのこうした凹部４６７を図示している。２
つのジンバル部材を有する自在継手に対して４つの凹部
が軸４０３の回りに等角度ずつ隔たって穿設され、それ
によってジンバル部材を相互に分離している。

第１６および１８図は破線で４つのスロット４６７ａ，
４６７ｂ，４６７ｃと４６７ｄの深さを示している。

電極の形状は、第１６図に破線でさらに第１９図に明瞭
に図示されているポストを残しておくならば任意であり
うる。その後、細いスロット４６９が薄い電極によって
切られ、それによって分けられた各部分が異なるジンバ
ル部分と一体すなわちそれに固着されているように各ポ
ストを２つの部分４６６と４６８とに分けている。これ
らの２つの半径方向の穿孔、すなわちポストを残してい
る半径方向の凹部４６７とポストを分けている薄いスロ
ット４６９とは軸４０３の回りに９０度の間隔で同様に
設けられ、それによって２つのジンバル部材４７０と４
７２の構成を成就している。随意均衡調節ねいま第１６
および１８図には図示されていない。本発明の種々の段
階の結果として、ここでは完全なジンバルリングである
１つのジンバル部材４７０が、同一直線的すなわち共通
可操軸を有する２つの可榛ヒンジによって駆動部村４７
４にさらに同様に共通可操藤を有する２つの可榛ヒンジ
によって回転子すなわち被駆動部材４７６に可榛的に連
結されている。

同様に、ジンバル部材４７２は、共通すなわち一致した
可孫軸を有する２つの可榛ヒンジによって駆動部村４７
４にさらに同じく一致した可接触を有する２つの可榛ヒ
ンジによって回転子部材４７６に可榛的に連結されてい
る。可後ヒンジは第１６および１８図に破線で図示され
ている。これまで述べられてきた本発明の自在継手の実
施例は、回転子部材自在継手が無為位置にある時には実
質的に駆動部材の回転軸に平行な縦軸を有する各一体的
な可孫ヒンジを有している。

しかし、材料の狭幅部を形成している平行孔の各対の中
心線は、軸万向に離隔しているように配置されることも
本発明の範囲内にあることを理解されたい。それから、
中心線は駆動部材の回転軸を含む平面内にある。より詳
細には、もし可榛ヒンジを形成している孔の各対の中心
線が軸方向に片寄らされたとしても、全ての可榛ヒンジ
の可操軸はまだ駆動部材の回転軸に垂直な平面内にある
。各可榛ヒンジの狭眼部は、自在継手が無為位置にある
時には駆動部材の回転軸に実質的に垂直な平面内にある
機軸を有するだろう。本発明のこの第４実施例は、ここ
で明らかにされかつ第１６図から第１９図の実施例に関
して述べた技術を使用して作製されうる。第２０図には
破線された自在継手５００が図示され、そこでは各可榛
ヒンジは、実質的に駆動部材の回転軸に垂直でかつ実質
的に被駆動部材の回転軸に垂直な平面内にその縦髄を有
している。

第２０図には単に一つの可榛ヒンジが図示されているが
、上述の３つの実施例のいずれも他の実施例と同様に第
２０図に図示のようにスピン軸に対して定位された可榛
ヒンジを有するように形成されうる。第２０図では、自
在継手５０川ま第１図の自在継手１０の軸１３に対応す
る駆動回転軸５０１と第亀図の軸１５に対応する被駆動
回転軸５０３とを有している。

そこには可蓬軸５０５と縦軸５０７とを書成している可
操ヒンジ５０４が図示され、それらの両軸は可擬ヒンジ
５０４が無為すなわち浅んでいない位置にある時には実
質的に軸５０１と５０３とに垂直な平面内にある。可孫
ヒンジ５０４はドリル開けあるいは他の方法で形成され
た一対の開□５０８と５１０１こよって形成されている
。閉口５０８と５１川まそれぞれ中心線５０９と５１１
とを有している。中心線５０９と５１１は可擦軸５０５
から等距離だけ離隔しており、さらにそれらは可榛軸５
０５に平行である。可榛ヒンジ５０４は、自在継手５０
０の回転子部材が無為位置にある時には軸５０１と５０
３に平行な横軸５１３を有している。第２０図に図示の
ように全てが被駆動および駆動回転軸に関して定位され
た可孫ヒンジを有する自在継手の縦軸は同一平面内にあ
る。即ち、可孫ヒンジを形成している閉口の中心線が全
て一対の平行平面内にあると仮定すると、縦軸は全て被
駆動および駆動回転軸に垂直な平面内にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一対のジンバル部材を駆動部材と被駆動部材
とに連結している本発明の可髭サスペンションの１実施
例の斜視図である。 第２図は第１図の実施例の一部分の側面図である。第３
図は第１および２図の自在継手の分解図である。第４図
は第１，２および３図の実施例の部分的斜視詳細図であ
り、２つのジンバル部村の１つの交差点にある並列的な
一体的係止部材を図示している。第５図は第１図から第
４図までの実施例に組み合ったジャィロの断面図である
。第６図は先行技術により理論的に導かれた理想的ジャ
ィロの基本要素の斜視図である。第７，覇，９および聾
Ｑ図は本発明の自在継手と組み合ったジャィロの好適な
操作状態を説明するのに使用される線図である。第１１
および１２図は３つのジンバル部材を有する本発明の第
２実施例の相異なる面から見た平面図である。第亀富Ａ
図から第蔓畳軒図までは第１１図の線ｌｉａから線亀ｌ
ｆまでに沿って見た部分的断面図である。第亀３図は２
つのジヤィロから構成された多目的感知器の断面図であ
り、２つのジャィロのうち１つはその質量中心をずらせ
ておりまた２つのジャィロとも本発明の自在継手の具体
例である。第竃亀図は本発明の部分的に完成された他の
実施例の部分的に断面を示す平面図である。第軍５図は
第亀４図の実施例の側面図である。第１６図は第１８お
よび１５図の自在継手の完成された実施例の１側面の平
面図である。第ＩＴ図は第１６図中の線竃７一翼７に沿
って見た断面図である。第翼蟹図は第亀亀および１５図
の自在継手の完成された実施例の他の面の平面図である
。第１９図は簾富函図中の線１９−亀９に沿って見た第
１６図に図示の実施例の側面図である。第２０図は本発
明の他の実施例の一部分の側面図である。〔主要部の符
号の説明〕、駆動部材……１２？４７へ被駆動部材・・
・…竃４，４７６しジンバル部村……１覇，２０９ ４
７８，４７２、松支給合部……孝４，４４，・・０など
「可榛軸……２５，４５，…など〜自在継手…・・・Ｉ
Ｑ、回転軸…・・。 １３，１５，亀０３ｔ孔・・・・・・４０８，４１０，
．…．・など、金属固体塊…・・・亀ＱＯ。 ユ 舷胸 夕 ｈュ。 イ夕ュ 」９， 畔 ｚ ｙ蛇２２ ｈュ 」３ ュ ＪＪ 凶 〃△ ＭュＷＺ ュ 」９ ュ Ｊ ，′」 ・ユ ．後 コＬ ◆ ７ン ヱ 紅 ２Ｚ汐 ユ ＾ ダすね 一ｎュ 一〇ａ２乙 ュ ＪＪＪり ヱ 」２〆 ・ − ，’′ｈ」 １ ２２ ユ ー．ヱ８ ュ ィ，４ ュ −コＬり ュ Ｊ 】Ｑ′ 舷 ・Ｊ蟹 Ｇ ュ 立＆ １ １ ｗヱ簿

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の回転軸を持つ駆動部材と、第２の回転軸を持
   つ被駆動部材と、各々駆動部材及び被駆動部材に連結さ
   れた少なくとも一対のジンバル部材と、各ジンバル部材
   を駆動部材及び被駆動部材に連結するための複数の可撓
   ヒンジとを有する自在継手であつて、可撓ヒンジが前記
   第１及び第２の回転軸間の小さな角度的不整列を許すよ
   うに撓み、各可撓ヒンジがこれの回りに撓むところの可
   撓軸と、横軸と、縦軸を有し、該横軸が可撓軸に直角で
   かつ可撓ヒンジの最小の厚みの地点間をこれの一方の壁
   面から他方の壁面へと伸びた線と同一方向に伸び、前記
   縦軸が横軸と可撓軸とに直角であり、ジンバル部材と駆
   動部材を可撓的に結合している前記複数の可撓ヒンジの
   うちの第１のグループのものが、各々、前記第１の回転
   軸から直角に半径方向に伸びた可撓軸を有し、ジンバル
   部材と被駆動部材を可撓的に結合している前記複数の可
   撓ヒンジのうちの第２のグループのものが、各々、前記
   第２の回転軸から直角に半径方向に伸びた可撓軸を有し
   、第１及び第２の回転軸間に角度的不整列がなくこれら
   が同一直線上にあるときの第１及び第２の回転軸に対し
   ても各縦軸が実質的に同じ大きさの９０度の整数倍の角
   度を成すように可撓ヒンジが方向決めされ、ジンバル部
   材が実質的に同じ形状を有して上記同一直線上にあると
   きの第１及び第２の回転軸の回りに実質的に等角度間隔
   をもつて配位され、前記第１のグループと第２のグルー
   プの可撓ヒンジが、夫々、上記同一直線上にあるときの
   第１及び第２の回転軸の回りに実質的に等角度間隔をも
   つて離隔しており、そして駆動部材と被駆動部材とジン
   バル部材と複数の可撓ヒンジが単一の金属塊から形成さ
   れていることを特徴とする自在継手。 ２ 中間部材を被駆動部材と回転軸を持つ駆動部材とに
   可撓的に結合する可撓ヒンジを有する特許請求の範囲第
   １項記載の自在継手を製造するための方法であつて、
   駆動部材と被駆動部材と少なくとも一対のジンバル部材
   との部材を形成するために、未加工品の一方の表面から
   第１の組を成す複数の軸方向スロツトを形成する工程と
   、 駆動部材と被駆動部材とジンバル部材との他の部分
   を形成するために、未加工品の反対側の表面から、前記
   第１の組のスロツトと共に前記諸部材を相互に半径方向
   に関して分離する第２の組を成す複数の軸方向スロツト
   を形成する工程と、 前記諸部材間の残つた結合部が可
   撓ヒンジのみとなるように、駆動部材と被駆動部材とジ
   ンバル部材とを軸方向に関して分離するための他の組を
   成す半径方向スロツトを未加工品内に形成する工程とを
   有することを特徴とる製造方法。