JPS6244133B2 - - Google Patents

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JPS6244133B2
JPS6244133B2 JP52094583A JP9458377A JPS6244133B2 JP S6244133 B2 JPS6244133 B2 JP S6244133B2 JP 52094583 A JP52094583 A JP 52094583A JP 9458377 A JP9458377 A JP 9458377A JP S6244133 B2 JPS6244133 B2 JP S6244133B2
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JP
Japan
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spring
apertures
leaf springs
gimbal
leaf
Prior art date
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Application number
JP52094583A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS5428960A (en
Inventor
Haaberurando Ryudeigaa
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Raytheon Anschuetz GmbH
Original Assignee
Anschuetz and Co GmbH
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Publication date
Application filed by Anschuetz and Co GmbH filed Critical Anschuetz and Co GmbH
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Publication of JPS5428960A publication Critical patent/JPS5428960A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、2つの部材を揺動自在に結合するユ
ニバーサルジヨイントとして使用されるばね継手
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a spring joint used as a universal joint that swingably connects two members.

(従来技術) このようなばね継手は、例えばフライホイール
やジヤイロロータのように高速で回転する部材を
全方向に揺動自在に結合するために用いられる。
すなわち、例えばジヤイロロータを駆動軸に弾性
的に結合し、ロータがあらゆる方向に傾きうるよ
うにするために使用される。この場合、ジンバル
体は、第1のジンバル軸と同軸の2つのばね継手
によつて駆動軸と、また第2のジンバル軸と同軸
の2つのばね継手によつてジヤイロロータに結合
され、第1のジンバル軸は第2のジンバル軸と駆
動軸とに直角に交わる。ジヤイロロータあるいは
ジヤイロに固定された部材と、駆動軸に固定され
た部材とは、これらを結合する板ばねと共に単一
の素材に開孔およびスリツトを設けることにより
形成することができる。例えば、米国特許第
3575475号にこのような形式のばね継手が示され
ている。このばね継手においては、開孔は円形の
横断面を有しており、単一の素材に4つの開孔を
設けることにより、4つの弾性結合部が形成され
ている。これらの4つの開孔からなるグループが
2つ設けられ、各グループの軸はばね継手の横軸
の1つと平行になつており、各開孔は正方形の4
つの角をなすよう配置されている。また各開孔は
前記素材の中の折れ曲つたスロツトを介して互い
に連結している。このようにして前記素材の中に
板ばねが形成され、板ばねの面は、ある部分は開
孔を囲む壁によつて、またある部分は折れ曲つた
スロツトを囲む壁によつて構成されている。1つ
の弾性結合部を構成する2つの板ばねは互いに交
叉しており、各板ばねの中点は、前記正方形の中
点と合致する。板ばねはこの部分で最も厚く、弾
性結合部の主軸もこの部分を通過する。この揺動
軸の両側において板ばねは最も薄くなつている。
板ばねはこの最も薄い位置から円弧状をなして2
つの本体に接続している。これら4つの開孔の直
径は、板ばねの長さによつて決定される。開孔の
直径が大きければ大きい程、中間部分の大きさと
重さを大きくしなければならない。この板ばねは
この最も薄い位置においてのみ大きな柔軟性を有
しているので、ばね全体としては比較的高い剛性
を有しているという欠点がある。しかしながら、
このような欠点は、一方、板ばねがその長手方向
に関して高い圧縮強度、引つ張り強度および破壊
強度を有し、断面方向に関して大きなせん断強度
を有しているという利点につながるものである。
(Prior Art) Such a spring joint is used to connect members that rotate at high speed, such as a flywheel or a gyro rotor, so as to be swingable in all directions.
That is, it is used, for example, to elastically couple a gyro rotor to a drive shaft so that the rotor can tilt in any direction. In this case, the gimbal body is coupled to the drive shaft by two spring joints coaxial with the first gimbal shaft, and to the gyroscope rotor by two spring joints coaxial with the second gimbal shaft. The gimbal axis is perpendicular to the second gimbal axis and the drive axis. The member fixed to the gyro rotor or the gyro and the member fixed to the drive shaft can be formed by providing holes and slits in a single material along with a leaf spring that connects them. For example, U.S. Pat.
No. 3575475 shows a spring joint of this type. In this spring joint, the apertures have a circular cross section and four elastic connections are formed by providing four apertures in a single piece of material. Two groups of these four apertures are provided, the axis of each group being parallel to one of the transverse axes of the spring joint, and each aperture is a square quadruple hole.
They are arranged to form two corners. The apertures are also interconnected via bent slots in the material. A leaf spring is thus formed in said material, the faces of which are constituted in part by the wall surrounding the aperture and in part by the wall surrounding the bent slot. There is. The two leaf springs constituting one elastic joint cross each other, and the midpoint of each leaf spring coincides with the midpoint of the square. The leaf spring is thickest in this part, and the main axis of the elastic joint also passes through this part. The leaf spring is thinnest on both sides of this pivot axis.
The leaf spring forms an arc shape from this thinnest position, and
connected to one main body. The diameters of these four apertures are determined by the length of the leaf spring. The larger the diameter of the aperture, the larger the size and weight of the intermediate section must be. Since this leaf spring has great flexibility only at its thinnest position, it has the disadvantage that the spring as a whole has a relatively high rigidity. however,
These disadvantages, on the other hand, lead to the advantage that leaf springs have high compressive, tensile and breaking strengths in the longitudinal direction and high shear strengths in the cross-sectional direction.

また、全長にわたつて均一な幅と厚さを有する
互いに交互する板ばねによつて2つの本体を揺動
自在に結合するユニバーサルジヨイント形ばね継
手も知られている。このような板ばねは、上記板
ばねの同等の大きさを有するものより容易に製作
できるが、長手方向の圧縮強度、引つ張り強度お
よび破壊強度に欠け、断面方向のせん断強度も小
さい。
Universal joint type spring joints are also known in which two bodies are swingably connected by alternating leaf springs having a uniform width and thickness over the entire length. Although such leaf springs are easier to fabricate than the leaf springs of comparable size, they lack longitudinal compressive, tensile, and breaking strength, and have low cross-sectional shear strength.

この発明は、互いに連結した複数の開孔によつ
て形成された形式の板ばねの利点と、全長にわた
つて均一な幅と厚さを有する形式の板ばねの利点
との両方を備えたばね継手を提供することを目的
とするものである。これによつて、交叉する板ば
ねの長さ、開孔の大きさ、および板ばねによつて
結合される本体の大きさを極めて小さくすること
ができる。この発明によるばね継手をジヤイロロ
ータの駆動のために用いるときは、互いに交叉す
る板ばねの所定長に対してジンバル体はコンパク
トになり、従つてばね継手の同一の支持力に対し
てロータの寸法を大きくとれることになる。
The present invention provides a spring joint that has both the advantages of a type of leaf spring formed by a plurality of interconnected apertures and the advantages of a type of leaf spring having a uniform width and thickness over its entire length. The purpose is to provide the following. Thereby, the length of the intersecting leaf springs, the size of the aperture, and the size of the main body connected by the leaf springs can be made extremely small. When the spring joint according to the invention is used for driving a gyroscope rotor, the gimbal body becomes compact for a given length of the mutually intersecting leaf springs, so that the dimensions of the rotor are reduced for the same supporting force of the spring joint. You will be able to get a large amount.

この発明は、以下に列挙する理由により優れた
作用効果を奏することができる。
This invention can produce excellent effects for the reasons listed below.

1 ジンバル体(中間部分)の小型化によつてバ
ランスが容易にとれる。
1. Balance can be easily achieved by downsizing the gimbal body (middle part).

2 ばね継手に設けた溝は、気体の乱流と摩擦に
よる妨害モーメントを発生するポンプ効果を有
するが、この妨害モーメントが、開孔により形
成された溝の断面積を小さくすることにより著
しく減少させられる。
2 Grooves provided in spring joints have a pumping effect that generates a disturbance moment due to gas turbulence and friction, but this disturbance moment can be significantly reduced by reducing the cross-sectional area of the groove formed by the opening. It will be done.

3 溝の形成のために切削される加工材料は少量
なので、回転質量のバランスは正確に制御でき
る。力学的な調整も容易である。
3. Since only a small amount of material is cut to form the grooves, the balance of the rotating mass can be precisely controlled. Dynamic adjustment is also easy.

4 溝の横断面を小さくすることによつて、この
開孔によつて貫通される本体の安定性は増加
し、交叉する板ばねからなるばね継手の可撓性
の均一性が容易に得られる。
4. By reducing the cross-section of the groove, the stability of the body penetrated by this aperture is increased and uniformity of the flexibility of the spring joint consisting of intersecting leaf springs is easily obtained. .

5 継手全体の構成が小さくできる。5. The overall structure of the joint can be made smaller.

上述した目的は、前述のようなばね継手におい
て、板ばねの形状をその凹面を形成する曲率半径
が開孔の最大の大きさよりも大きくなるようにす
ることによつて達成される。すなわち上述の目的
は、2つの部材を揺動自在に結合するためのばね
継手であつて、各対の板ばねが互いに交叉する複
数対の板ばねを有し、この板ばねは単一の素材に
より前記2つの部材と一体に形成されてその両端
が比較的小さい曲率半径を有する彎曲した凹面を
もつて前記部材に接続され、さらにこれらの部材
には、各開孔が他の3つの開孔の中の2つの開孔
により近接した位置に設けられた4つの非円形の
断面をもつた平行な開孔を設けてこれらの開孔の
間にある部分が板ばねを形成するようにし、前記
彎曲面を介して前記部材と結合する各板ばねの端
部は、他の端部と、厚さに比して十分に大きい長
さをもつた接続部分によつて隔てられてなるばね
継手において、前記接続部分が前記開孔の最大の
横方向の大きさよりも大きい曲率半径をもつた凹
面を備えていることを特徴とするばね継手によつ
て達成される。
The above-mentioned object is achieved in a spring joint as described above by shaping the leaf spring in such a way that the radius of curvature forming its concave surface is larger than the maximum size of the aperture. That is, the above-mentioned object is a spring joint for swingably connecting two members, which has a plurality of pairs of leaf springs in which each pair of leaf springs crosses each other, and the leaf springs are made of a single material. is formed integrally with the two members and connected to the members by a curved concave surface having a relatively small radius of curvature at both ends thereof, and further in these members, each aperture is connected to the other three apertures. four parallel apertures of non-circular cross section are provided closer to the two apertures in the apertures, such that the portion between these apertures forms a leaf spring; In a spring joint, the end of each leaf spring that is connected to the member through a curved surface is separated from the other end by a connecting portion having a length sufficiently large compared to the thickness. , is achieved by a spring joint characterized in that the connecting part has a concave surface with a radius of curvature larger than the maximum lateral dimension of the aperture.

2つの部材を互いに揺動自在に結合するために
単一の板ばねを用い、この板ばねの両端が前記部
材に彎曲した凹面をもつて接続し、板ばねを部材
と一体に形成して2つの平行な開孔が部材の一方
の端面から他方の端面まで貫通するようにすると
ともにスリツトによつて相補的な形状となるよう
にばね継手を構成し、前記開孔が非円形の開孔と
置換されるようにした技術が、西独特許出願公開
第2525530号明細書第39頁第17行〜第26行に提案
されている。しかしながら、この提案には、この
非円形の開孔の形状について何も詳述されていな
い。
A single leaf spring is used to swingably connect the two members to each other, both ends of the leaf spring are connected to the member with a curved concave surface, and the leaf spring is integrally formed with the member. The spring joint is configured such that two parallel apertures extend through the member from one end face to the other end face and are complementary in shape to each other by slits, the apertures having a non-circular aperture and a non-circular aperture. A technique for the replacement is proposed in German Patent Application No. 2525530, page 39, lines 17 to 26. However, this proposal does not provide any details regarding the shape of this non-circular aperture.

この開孔を放電加工によつて形成することも提
案されている。本発明においても放電加工を用い
ることができる。この場合、開孔の全長よりも長
いワイヤを放電電極として用いることが好まし
い。放電加工のためにワイヤを使うこと自体は新
規なことではない。
It has also been proposed to form these holes by electrical discharge machining. Electric discharge machining can also be used in the present invention. In this case, it is preferable to use a wire longer than the entire length of the opening as the discharge electrode. The use of wire for electrical discharge machining is not new.

以下、添付の図面に示す実施例に従つてこの発
明を詳細に説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図および第2図に示すばね継手は、同一の
外径を有する2つの同軸のリング体20と22を
接続するものである。これらのリング体20と2
2とは僅かな間隔24を置いて配置され、互いに
十字に交叉する板ばね26と28とによつて結合
されている。従つてこの2つのリング体20と2
2は、共通の軸30に関して揺動自在である。こ
れらのリング体は、同軸の円筒形の外周面32,
34、軸30に直角の端面36,38および、断
面が200゜の大径の円弧40と160゜の小径の円弧
42ならびに2つの円弧の端部を接続する部分4
4からなる内側の円周面をそれぞれ有している。
従つて、リング体の各々の円弧40部分の半径方
向の厚さは、円弧42部分の半径方向の厚さより
小さい。各リングのこの厚い方の断面部分は、薄
い円筒形の突出部46を有し、この突出部46
は、相手のリング体の内側に突出してその外面3
6あるいは38と同一の高さを有している。2つ
の十字形に交叉する板ばね26と28は、それぞ
れリング体の直径方向に配置されている。下方の
板ばね26は、円弧42として形成された部分を
有する内面43から突出して2つのリング体間の
間隔24により制限された空間の中央面48の下
方にある上方のリング体20の突出部46に接続
している。上方の板ばね28は、中央面48の上
方においてリング体20の内面45から突出して
対向するリング体22の突出部46に接続してい
る。第2図で斜線で示されたばねの断面は、各板
ばねの中央部分を示している。
The spring joint shown in FIGS. 1 and 2 connects two coaxial ring bodies 20 and 22 having the same outer diameter. These ring bodies 20 and 2
2 are spaced apart from each other by a small distance 24, and are connected to each other by leaf springs 26 and 28 which intersect with each other in a criss-cross pattern. Therefore, these two ring bodies 20 and 2
2 are swingable about a common axis 30. These ring bodies have a coaxial cylindrical outer peripheral surface 32,
34, end faces 36, 38 perpendicular to the axis 30, a large diameter arc 40 with a cross section of 200° and a small diameter arc 42 with a cross section of 160°, and a portion 4 connecting the ends of the two arcs;
Each has an inner circumferential surface consisting of 4.
Therefore, the radial thickness of each arc 40 portion of the ring body is smaller than the radial thickness of the arc 42 portion. This thicker cross-sectional portion of each ring has a thin cylindrical projection 46, which
protrudes inside the opponent's ring body and its outer surface 3
It has the same height as 6 or 38. Two cross-shaped leaf springs 26 and 28 are each arranged diametrically of the ring body. The lower leaf spring 26 projects from the inner surface 43 with a section formed as an arc 42 and has a projection of the upper ring body 20 below the central plane 48 of the space delimited by the spacing 24 between the two ring bodies. It is connected to 46. The upper leaf spring 28 projects from the inner surface 45 of the ring body 20 above the central plane 48 and is connected to the protrusion 46 of the opposing ring body 22 . The hatched cross-section of the spring in FIG. 2 shows the central portion of each leaf spring.

リング体20と22および板ばね26と28と
により構成された部分は、一個の材料から形成さ
れている。これは以下の如くして製造される。す
なわち、端面36と38を有する円筒体は、4つ
の平行な開孔を有するように切削され、この開孔
は円筒材料の面36から対向する面38まで貫通
し、その長手軸Aは第1図に示す如く円筒体の軸
30に平行であり、四角形の4角を形成する。従
つて、この開孔の各々は2つの他の開孔と隣接し
ている。
The parts constituted by the ring bodies 20 and 22 and the leaf springs 26 and 28 are made of one piece of material. This is manufactured as follows. That is, a cylinder with end faces 36 and 38 is cut with four parallel apertures extending from face 36 of the cylindrical material to opposite face 38, the longitudinal axis A of which As shown in the figure, it is parallel to the axis 30 of the cylinder and forms four corners of a quadrilateral. Each of the apertures is thus adjacent to two other apertures.

この上述した実施例においては、4つの開孔は
同一の横断面を有している。この断面は、曲率中
心が軸30と一致する円弧と、板ばね26と28
の凹面と合致する2つのほぼ半径方向の円弧とか
らなる。これらの3つの円弧はまた3つの角を有
している。これらの角は、丸みを与えられてい
る。
In this above-described embodiment, the four apertures have the same cross-section. This cross section has a circular arc whose center of curvature coincides with the axis 30, and leaf springs 26 and 28.
and two generally radial arcs that coincide with the concave surface of. These three arcs also have three corners. These corners are rounded.

2つの端面36と38を有する円筒体には、さ
らに互いに間隔24を有し2つのリング20と2
2の内端を形成する深い溝が形成されている。さ
らに円弧45に平行に端面36に溝50が切削に
より設けられ、この溝50は溝24に達してこれ
を接続する。この円弧上に彎曲した溝50は、一
方の部分44から他方の部分44に達している。
同様の円弧状溝52が端面38に切削により設け
られる。この溝52も同様にリング溝24に接続
している。さらにまた、前記横断面に直角な溝5
4が、軸30に直角に材料から切削され、従つて
溝54の長手軸56は面48内で軸30と交わる
ことになる。
The cylinder having two end faces 36 and 38 is further provided with two rings 20 and 2 having a spacing 24 from each other.
A deep groove is formed forming the inner end of 2. Furthermore, a groove 50 is cut in the end face 36 parallel to the arc 45, and this groove 50 reaches and connects the groove 24. This arcuate groove 50 reaches from one portion 44 to the other portion 44 .
A similar arcuate groove 52 is cut into the end face 38. This groove 52 is also connected to the ring groove 24 in the same way. Furthermore, a groove 5 perpendicular to the cross section
4 is cut from the material at right angles to the axis 30, so that the longitudinal axis 56 of the groove 54 intersects the axis 30 in the plane 48.

板ばね28が、材料の端面36からリング体2
0の内端面まで切削その他のやり方により設けら
れる。同様に板ばね26が端面38からリング2
2の内端面までを除去することによつて設けられ
る。これによつてリング22内には板ばね26の
みがおよびリング20内には板ばね28のみが残
ることになる。この2つの板ばねは、溝54によ
り分離されており、互いに直角に交差している。
The leaf spring 28 extends from the end face 36 of the material to the ring body 2.
It is provided by cutting or other methods up to the inner end surface of 0. Similarly, the leaf spring 26 extends from the end face 38 to the ring 2.
It is provided by removing up to the inner end surface of 2. This leaves only leaf spring 26 in ring 22 and only leaf spring 28 in ring 20. The two leaf springs are separated by a groove 54 and intersect each other at right angles.

最終的には、リングから突出している突出部4
6は、他のリングから分離されねばならない。こ
れは、円弧上に彎曲した溝50,52によつては
完全には行なわれない。完全な分離のために軸3
0に平行な内部溝58がリング20,22に設け
られ、2つの対向するこの溝の形状によつて部分
44が形成される。
Finally, the protrusion 4 protruding from the ring
6 must be separated from the other rings. This is not completely achieved by the arcuately curved grooves 50, 52. Axis 3 for complete separation
An internal groove 58 parallel to 0 is provided in the rings 20, 22, and the section 44 is formed by the shape of two opposing grooves.

従つて、2つのリング20と22とは、2つの
互いに交叉する板ばね26と28とによつてのみ
結合されている。
The two rings 20 and 22 are therefore only connected by two mutually intersecting leaf springs 26 and 28.

この発明による上述のばね継手の大きな特徴
は、開孔によつて規定された凹面状に彎曲した板
ばね26,28の面にあり、この面は、揺動軸3
0の両側60で最も薄くなつており、開孔の各々
の最も長い横断長さを横切る曲率Rを有している
ことにある。第1図に示す実施例においては、板
ばね26の凹面状に彎曲した上面の曲率半径R
は、開孔の横断面でみた3角円弧の側部のほぼ2
倍の長さを有している。従来のばね継手における
ように開孔が円形の横断面を有しているときは、
曲率半径Rは開孔の直径の半分にしかならない。
A major feature of the above-described spring joint according to the present invention lies in the concavely curved surfaces of the leaf springs 26, 28 defined by the apertures, which
It is thinnest on both sides 60 of 0 and has a curvature R across the longest transverse length of each of the apertures. In the embodiment shown in FIG. 1, the radius of curvature R of the concavely curved upper surface of the leaf spring 26 is
is approximately 2 sides of the triangular arc seen in the cross section of the aperture.
It has twice the length. When the aperture has a circular cross section, as in conventional spring joints,
The radius of curvature R is only half the diameter of the aperture.

曲率半径Rを長くすることによつて、板ばねの
厚さは最も薄い位置60から最初は緩やかについ
で急激に厚くなる。これによつて、所定のばね性
を保ちつつ継手全体の非常に高い剛性および少な
い構成量ならびに適切な応力などの特性が満足さ
れる。
By increasing the radius of curvature R, the thickness of the leaf spring gradually increases from the thinnest position 60 at first, and then rapidly increases. In this way, properties such as very high stiffness of the overall joint, low structural mass and appropriate stresses are satisfied while maintaining a certain springiness.

2つの板ばねの曲率半径R、幅および最小の厚
さは、半径方向のせん断による負荷が耐破壊強度
と同一となるように選択されるのが最もよい。こ
れにより板ばねの最大の耐負荷性が与えられる。
The radius of curvature R, the width and the minimum thickness of the two leaf springs are best chosen such that the radial shear load is the same as the fracture strength. This gives the leaf spring maximum load carrying capacity.

2つのリング20と22に軸30方向の成分と
これに直角方向の成分のベクトルを有する相対的
なピツチングモーメントが作用すると、板ばねは
第1の成分の影響により彎曲し、軸30の回りの
2つのリング20と22の弾性的かつ相対的な回
転を可能にする。しかしながらベクトルのもう一
つの成分は板ばねの非常に高い抵抗を引き出す。
この発明による上述した部材を貫通する4つの開
孔を有する構造においては、ばね継手は、同一の
大きさであつて円形の断面を有する開孔からなる
部材よりもはるかに柔軟であつて彎曲自在であ
る。
When a relative pitching moment with a vector component in the direction of the axis 30 and a component perpendicular thereto acts on the two rings 20 and 22, the leaf spring bends under the influence of the first component and bends around the axis 30. allows elastic and relative rotation of the two rings 20 and 22. However, the other component of the vector elicits a very high resistance in the leaf spring.
In the structure according to the invention having four apertures passing through the above-described member, the spring joint is much more flexible and bendable than a member consisting of apertures of the same size and circular cross-section. It is.

第3図、第4図および第5図には、ジンバルば
ね継手が示され、このばね継手は一方がジヤイロ
装置のジヤイロロータに、他方が駆動軸に結合さ
れて用いられる。このばね継手は、2つの平行な
端面70と72を有する中空円筒の形状を有し、
この継手は周面に設けたスリツトと溝によつて3
つの部分に分割されている。第1の部分74は端
面70を有し、第2の部分76は端面72を有
し、この2つの部分の間に第3の部分78があ
る。この第3の部分78は、ジンバル部材を構成
し、ジンバル軸84の回りに第1の部分74と共
に揺動自在であり、かつ、第2の部分76と共に
ジンバル軸82の回りに揺動自在である。この2
つのジンバル軸82と84は、継手の直径方向に
配置され、円筒形の継手の軸80と交叉してい
る。ジンバル軸82は、軸80と84に対して直
角である。
3, 4 and 5, a gimbal spring joint is shown which is used with one end connected to a gyro rotor of a gyro device and the other end connected to a drive shaft. This spring joint has the shape of a hollow cylinder with two parallel end faces 70 and 72;
This joint is made by slits and grooves on the circumference
divided into two parts. First portion 74 has an end surface 70, second portion 76 has an end surface 72, and a third portion 78 exists between the two portions. This third portion 78 constitutes a gimbal member, and is swingable together with the first portion 74 around the gimbal axis 84 and swingable around the gimbal axis 82 together with the second portion 76. be. This 2
Two gimbal axes 82 and 84 are arranged diametrically across the joint and intersect the cylindrical joint axis 80. Gimbal axis 82 is perpendicular to axes 80 and 84.

第1図および第2図に述べた如き互いに交叉す
る板ばねを有する2つのばね継手が、軸82で同
軸となりかつ一個のジンバル継手を構成してい
る。さらに2つのばね継手が軸84と同軸となり
他のジンバル継手を構成する。
Two spring joints with intersecting leaf springs as described in FIGS. 1 and 2 are coaxial about axis 82 and form a single gimbal joint. Two further spring joints are coaxial with shaft 84 and constitute another gimbal joint.

3つの部分74,76および78は、4対の板
ばねによつて互いに結合され、前述したスリツト
によつて完全に分離されている。このスリツト
は、端面70と72に平行なスリツト86と88
であり、また軸80に平行でジンバル軸84ある
いは82に直角のスリツト90および92であ
り、さらに端面70と72に平行なスリツト94
である。これらのスリツトは、板ばね対を規制し
ているカルダン軸82と84に平行な溝に接続し
ている。
The three parts 74, 76 and 78 are connected to each other by four pairs of leaf springs and are completely separated by the previously mentioned slits. The slits include slits 86 and 88 parallel to the end faces 70 and 72.
and slits 90 and 92 parallel to axis 80 and perpendicular to gimbal axis 84 or 82, and slits 94 parallel to end faces 70 and 72.
It is. These slits connect to grooves parallel to the cardan axes 82 and 84, which limit the leaf spring pairs.

また、第1図および第2図のばね継手におい
て、2つの板ばね26と28が中央において、直
径方向に走る溝54によつて分離されているよう
に、第3図〜第5図に示す交叉した板ばねは、4
つの開孔96によつて分離される。この開孔96
は、軸80に平行であり、かつジンバル軸82と
84に交叉する。
Also, in the spring joint of FIGS. 1 and 2, the two leaf springs 26 and 28 are separated in the center by a diametrically running groove 54 as shown in FIGS. The crossed leaf springs are 4
separated by two apertures 96. This opening 96
is parallel to axis 80 and intersects gimbal axes 82 and 84.

第3図〜第5図に示す構成は、板ばねを規制す
る開孔の形状において前述した従来技術である米
国特許第3575475号の構成と本質的に異なる。こ
の従来技術の構成は円形の断面を有しているが、
この実施例の構成は第1図と第2図の実施例に示
したような非円形の形状を有している。
The configuration shown in FIGS. 3 to 5 is essentially different from the prior art configuration of US Pat. No. 3,575,475 in the shape of the aperture that restricts the leaf spring. Although this prior art configuration has a circular cross section,
The configuration of this embodiment has a non-circular shape as shown in the embodiment of FIGS. 1 and 2.

板ばねが部分的にはジンバル軸82,84を含
む面内にあり、かつ部分的にこの面に直角である
ということは従来技術と同じである。
As in the prior art, the leaf springs are partially in a plane containing the gimbal axes 82, 84 and partially perpendicular to this plane.

しかしながら個々の板ばねが、2つのジンバル
軸82と84を含む面98(第4図)に対して大
きな角、例えば45゜の角をなすようにすると大き
な効果が得られる。これは、第5図の中央部に対
応して示される第7図の実施例に示され、さらに
この図はジンバルばねカツプラの周囲の展開図で
あつて3つの部分74,76および78を有して
いる。これらの部分は、互いに交叉する板ばねに
よつてのみ互いに結合され、他はスリツト86〜
92によつて分離されている。
However, great benefits can be obtained if the individual leaf springs form a large angle, for example 45 DEG, with respect to a plane 98 (FIG. 4) containing the two gimbal axes 82 and 84. This is illustrated in the embodiment of FIG. 7, shown corresponding to the center of FIG. are doing. These parts are connected to each other only by intersecting leaf springs, the others being connected to each other by slits 86 to 86.
92.

ジヤイロロータの駆動のために使用するのに際
して、部分78がジンバル部分を構成し、該部分
は2つの互いに同軸の板ばね継手によつて駆動軸
に固定の部分76に対しておよび2つの他の互い
に同軸のジンバル継手によつてジヤイロロータに
固定の部分74に対して結合され、従つてこのジ
ヤイロロータを全方向に揺動自在にするが相対的
な回転に対してはこれを固定する。
When used for driving a gyro rotor, part 78 constitutes a gimbal part, which part 78 is fixed to the drive shaft by means of two mutually coaxial leaf spring joints and to two other mutually It is connected to a fixed portion 74 of the gyro rotor by a coaxial gimbal joint, thus making the gyro rotor swingable in all directions but fixed against relative rotation.

第3図〜第5図に示す実施例に対して第7図に
示す実施例は、好ましい対称性が得られるという
利点がある。
In contrast to the embodiments shown in FIGS. 3-5, the embodiment shown in FIG. 7 has the advantage that a favorable symmetry is achieved.

また第6図には他の実施例が示され、この図に
も第7図と同様に中空円筒の展開図の一部分が示
されている。第7図の実施例は第3図〜第5図の
実施例と板ばねの形状によつてのみ異なつてい
る。四つの開孔は各板ばね対によつて規制されて
いるので、わずかに異なつた断面形状を有してい
る。この開孔は、ほぼ直線状の外側部100と2
つの彎曲した側部102および104とを有して
いる。従つて板ばねの最も薄い部分106は、交
叉点108と板ばねが本体と結合されている部分
110とからほぼ等距離の位置にある。最も薄い
部分106はまた、第3図〜第5図の実施例の場
合よりも板ばねの交叉点からはるかに離れた位置
にある。
Another embodiment is shown in FIG. 6, and this figure also shows a portion of the developed view of the hollow cylinder, similar to FIG. 7. The embodiment of FIG. 7 differs from the embodiment of FIGS. 3 to 5 only in the shape of the leaf spring. Since the four apertures are restricted by each pair of leaf springs, they have slightly different cross-sectional shapes. This aperture has substantially straight outer parts 100 and 2.
It has two curved sides 102 and 104. The thinnest part 106 of the leaf spring is therefore approximately equidistant from the intersection point 108 and the part 110 where the leaf spring is connected to the body. The thinnest portion 106 is also located further away from the intersection of the leaf springs than in the embodiment of FIGS. 3-5.

上述の実施例においては、板ばねは直角に交叉
しているが、2つの板ばねの交叉角を90゜以外の
ものとするような溝形状を形成することも可能で
ある。これを示すのが第8図の実施例である。こ
の実施例においては左右の溝の形状は、上下の溝
の形状とは異なつている。また板ばねの最も薄い
部分は、この板ばねが本体と結合されている位置
よりも板ばねの交叉点に極めて近い位置にある。
In the embodiments described above, the leaf springs intersect at right angles, but it is also possible to form grooves in which the two leaf springs intersect at an angle other than 90°. This is illustrated in the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the shapes of the left and right grooves are different from the shapes of the upper and lower grooves. Also, the thinnest part of the leaf spring is located much closer to the intersection point of the leaf spring than the location where the leaf spring is connected to the main body.

第3図〜第5図に示したジンバルばね継手は4
対の互いに交叉する板ばねを有しており、その際
板ばねの各対は、リング状本体の周面を内方から
外方へ貫通する4つの平行な開孔によつて規定さ
れている。この4つの開孔の各々は第1図の開孔
と同じであり、第1図において正方形の角部を形
成する開孔の形状の中点Aのそれぞれを形状の中
点としている。
The gimbal spring joints shown in Figures 3 to 5 are 4
It has pairs of intersecting leaf springs, each pair of leaf springs being defined by four parallel apertures passing through the circumferential surface of the ring-shaped body from the inside to the outside. . Each of these four openings is the same as the opening in FIG. 1, and the midpoint A of the opening forming the corner of the square in FIG. 1 is set as the midpoint of each of the openings.

この開孔を形成するために最新の電気的な放電
加工技術を使うことができる。この加工は、張設
したワイヤによつて行なうことができ、このワイ
ヤは筒状本体のばね軸に平行な開孔を貫通して、
開孔の形状に対応する軌跡上を移動させられる。
このワイヤにより中空円筒の形状から核心部が切
り取られ、これを除くことによつて開孔が後に残
される。
Modern electrical discharge machining techniques can be used to form this aperture. This process can be carried out by means of a stretched wire, which passes through an opening in the cylindrical body parallel to the spring axis.
It can be moved on a trajectory corresponding to the shape of the aperture.
The wire cuts the core out of the hollow cylindrical shape, and its removal leaves behind an aperture.

第3図に示す2つのジンバル軸82と84の
各々に沿つて、2対の互いに交叉する板ばねが設
けられており、その際板ばねの各対は4つの開孔
のグループによつて規定されているが、各グルー
プの4つの開孔は他のグループの4つの開孔と正
確に対向している。加工用ワイヤは部分74,7
6および78からなる中空円筒の外径よりも長く
構成され、このワイヤはジンバル軸に平行に中空
円筒を貫通させられる。加工に際してワイヤは、
開孔の三角形の形状に沿つて導びかれ、2つの互
いに対向する核心部を切除する。例えばワイヤは
ジンバル82に平行に移動されると、ジンバル軸
の左右に上記切除部が存在する。核心部の切除後
に残つた開孔は、正確に互いに対向する。開孔の
形成はまつたく容易である。
Two pairs of intersecting leaf springs are provided along each of the two gimbal axes 82 and 84 shown in FIG. 3, with each pair of leaf springs being defined by a group of four apertures. However, the four apertures in each group are exactly opposite the four apertures in the other group. The processing wire is part 74, 7
6 and 78, and the wire is passed through the hollow cylinder parallel to the gimbal axis. During processing, the wire is
Guided along the triangular shape of the aperture, two mutually opposing cores are excised. For example, when the wire is moved parallel to the gimbal 82, the cutouts are present on the left and right sides of the gimbal axis. The apertures remaining after resection of the core are exactly opposite each other. Formation of the apertures is also very easy.

放電加工技術を使用した第3図〜第5図のジン
バルばね継手の製造には、第9図〜第11図に示
す電極を使うこともできる。この場合、互いに交
叉する板ばねの各対の製造のために外部電極11
2と内部電極114が用いられる。この外部電極
112は、その端部近くに平行な角柱状の特長の
ピン116と118を有する導電性の部材であ
る。この電極のピンの長さは各板ばねの幅に対応
し、互いに交叉する板ばねの間隔により増加させ
られる。互いに対向するピン116と118の側
面は、電極112を横断しているこの2つのピン
116と118の横断面が第11図に示されてい
る。この形状は、2つのピンの間の空間120が
各板ばねの長手方向の横断に対応する断面形状を
有するように構成されている。内部電極114
は、2つのピン120と122を有し、これらの
ピンの互いに対向する側部は内部電極に平行であ
る。その他の点については、すなわち断面形状お
よび長さはピン116と118と同じである。
The electrodes shown in FIGS. 9-11 may also be used in manufacturing the gimbal spring joints of FIGS. 3-5 using electrical discharge machining techniques. In this case, for the manufacture of each pair of leaf springs that intersect with each other, the external electrodes 11
2 and internal electrode 114 are used. This external electrode 112 is a conductive member having parallel prismatic feature pins 116 and 118 near its ends. The length of the pin of this electrode corresponds to the width of each leaf spring and is increased by the spacing of the leaf springs that intersect with each other. The sides of the pins 116 and 118 facing each other are shown in FIG. 11 in a cross-section of the two pins 116 and 118 across the electrode 112. This shape is configured such that the space 120 between the two pins has a cross-sectional shape that corresponds to the longitudinal transverse direction of each leaf spring. Internal electrode 114
has two pins 120 and 122, the opposite sides of which are parallel to the internal electrodes. In other respects, the cross-sectional shape and length are the same as pins 116 and 118.

放電加工工程を実施するために、2つの電極1
12と114は、第9図と第10図に示す位置に
配置される。電極114は、リング状体の内部に
その軸に平行に挿入される。その際、2つのピン
120と122はジンバル軸が位置すべき横断面
に整列させられる。リング状体の外側には電極1
12が電極114に平行に位置せしめられ、その
ピン116と118はカルダン軸を含むむ面を貫
通する。2つの電極112と114は矢印方向で
ある半径方向に押し出される。これは電極セル中
で行なわれ、その際電流が適当な手段によつて流
される。ピン116と118はワークピースの外
側からおよびピン120と122は内側から侵入
し、その間に互いに交叉する板ばねは、第3図の
実施例において既に説明した如く開孔96により
互いに分離されている。2つの電極112と11
4の矢印とは反対方向への第9図および第10図
に示す位置への復帰により、板ばね対が形成され
る。次にワークピースは軸80を中心として電極
112と114に対して90゜回転され、交叉する
板ばねの次の対が形成される。4対の板ばねが形
成された後ワークピースは迅速に加工される。
In order to carry out the electrical discharge machining process, two electrodes 1
12 and 114 are placed in the positions shown in FIGS. 9 and 10. Electrode 114 is inserted inside the ring-shaped body parallel to its axis. The two pins 120 and 122 are then aligned with the cross-section in which the gimbal axis is to be located. There is an electrode 1 on the outside of the ring-shaped body.
12 is positioned parallel to electrode 114, and its pins 116 and 118 pass through a plane containing the Cardan axis. The two electrodes 112 and 114 are pushed out in the radial direction, which is the direction of the arrow. This takes place in an electrode cell, with an electric current being applied by suitable means. Pins 116 and 118 enter the workpiece from the outside and pins 120 and 122 from the inside, while the intersecting leaf springs are separated from each other by apertures 96 as already described in the embodiment of FIG. . two electrodes 112 and 11
By returning to the position shown in FIGS. 9 and 10 in the direction opposite to the arrow 4, a pair of leaf springs is formed. The workpiece is then rotated 90 degrees about axis 80 relative to electrodes 112 and 114 to form the next pair of intersecting leaf springs. After the four pairs of leaf springs are formed, the workpiece is quickly processed.

第7図の実施例においては、電極のピン116
〜122の位置は他の実施例とは異ならしめられ
る。
In the embodiment of FIG. 7, the electrode pin 116
The positions ˜122 are made different from the other embodiments.

上述した製造方法によれば、ジンバル軸のばね
面の正確な一致が保証される。従つて、互いに対
向する4つの溝のグループの曲がりやずれによる
ばねのこわばりを避けることができる。
According to the above-described manufacturing method, accurate alignment of the spring surfaces of the gimbal axis is guaranteed. Therefore, it is possible to avoid stiffening of the spring due to bending or misalignment of the groups of four grooves facing each other.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明によるばね継手を適用した
一実施例を示し、このばね継手によつて揺動自在
に結合され、この揺動軸が互いに合致するように
された2つの筒状体の第2図の矢印1方向からみ
た底面図、第2図は第1図の2−2線からみた断
面図、第3図は、部分的に第4図の矢印からお
よび部分的に第4図の3−3面から断面をとつた
ジヤイロロータの駆動のために3部分からなるジ
ンバルばね継手の正面図、第4図は、第3図の矢
印4方向からみたばね継手の部分的展開図、第5
図は、第4図および第5図のジンバルばね継手の
周面の展開図、第6図は、第5図の中央部分に対
応し板ばねの角度位置が第3図〜第5図のものと
は異なるジンバルばね継手の展開図、第7図は、
第6図と同様の部分ではあるが板ばねの形状の異
なるジンバルばね継手の展開図、第8図は、板ば
ねの交叉角が90゜ではないようなばね継手の部分
の説明図、第9図は、第10図の矢印9方向から
みた、ワークピースから電気エネルギー的な加工
のための手段を備えた、第3図に対応する3部分
からなる筒状のジンバルばね継手の正面図、第1
0図は、第9図の10−10線からみた部分的な
断面を示す前述の電気的手段を有するジンバルば
ね継手の側面図、および、第11図は、第9図お
よび第10図の線11からみた電極の断面図。 20,22……リング体、26,28……板ば
ね、30……駆動軸、32,34……リング体の
外周面、74,76,78……ジンバル装置の各
部分。
FIG. 1 shows an embodiment to which a spring joint according to the present invention is applied, in which two cylindrical bodies are swingably connected by the spring joint so that their swing axes coincide with each other. 2 is a bottom view taken from the direction of arrow 1 in FIG. 2, FIG. 2 is a cross-sectional view taken from line 2-2 in FIG. 1, and FIG. 3 is partially taken from the arrow in FIG. 4 is a front view of a gimbal spring joint made up of three parts for driving a gyroscope, taken in cross section from the 3-3 plane of FIG. 5
The figure is a developed view of the circumferential surface of the gimbal spring joint in Figures 4 and 5, and Figure 6 corresponds to the central part of Figure 5, and the angular position of the leaf spring is as shown in Figures 3 to 5. Figure 7 is a developed view of the gimbal spring joint, which is different from the
Figure 6 is a developed view of a gimbal spring joint with the same part as that of the leaf springs, but the shape of the leaf springs is different. 10, a front view of a three-part cylindrical gimbaled spring joint corresponding to FIG. 1
0 is a side view of the gimbal spring joint with the aforementioned electrical means, showing a partial cross-section taken along line 10--10 of FIG. 9, and FIG. 11 is a side view taken along line 10--10 of FIG. 11 is a cross-sectional view of the electrode as seen from No. 11. 20, 22... Ring body, 26, 28... Leaf spring, 30... Drive shaft, 32, 34... Outer peripheral surface of ring body, 74, 76, 78... Each part of the gimbal device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 2つの部材を揺動自在に結合するためのばね
継手であつて、各対の板ばねが互いに交叉する複
数対の板ばねを有し、この板ばねは単一の素材に
より前記2つの部材と一体に形成されてその両端
が比較的小さい曲率半径を有する彎曲した凹面を
もつて前記部材に接続され、さらにこれらの部材
には、4つの非円形の断面をもつた平行な開孔を
設け、これら4つの開孔は、その各々が、いずれ
も他の3つの開孔の中の1つの開孔より他の2つ
の開孔の方により近接する位置に設けられ、これ
らの開孔の間にある前記部材の部分が前記板ばね
を形成するようにし、前記彎曲面を介して前記部
材と結合する各板ばねの端部は、他の端部と、厚
さに比して十分に大きい長さをもつた接続部分に
よつて隔てられてなるばね継手において、前記接
続部分が前記開孔の最大の横方向の大きさよりも
大きい曲率半径をもつた凹面を備えていることを
特徴とするばね継手。 2 ジンバル体が第1の一対の同軸の弾性結合部
によつてジヤイロロータと結合されると共に第2
の一対の同軸の弾性結合部によつて駆動軸と結合
され、前記2対の弾性結合部の長手軸が互いに直
角のジンバル軸を構成すると共に前記ジンバル
体、ジヤイロロータおよび駆動軸が単一の素材に
形成されたスリツトによつて分割されて形成され
たジヤイロスコープ用ユニバーサルばね継手にお
いて、前記弾性結合部の各々が特許請求の範囲第
1項記載のばね継手であることを特徴とするジヤ
イロスコープ用ユニバーサルばね継手。 3 個々の前記板ばねが、対称的な特性を得るた
めに2つのジンバル軸が形成する面に対して同一
の角度を有するようにした特許請求の範囲第2項
記載のばね継手。 4 前記板ばねの交叉角度が、せん断力に対して
均一な柔軟性を得るために90゜以外の角度である
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項あるいは
第3項に記載のばね継手。
[Claims] 1. A spring joint for swingably connecting two members, the spring joint having a plurality of pairs of leaf springs in which each pair of leaf springs crosses each other, and the leaf springs are connected to a single leaf spring. a material formed integrally with the two members and connected to the members by a curved concave surface having a relatively small radius of curvature at both ends; providing parallel apertures, each of the four apertures being located closer to the other two apertures than one of the other three apertures; The portion of the member between these apertures forms the leaf spring, and the end of each leaf spring that joins the member via the curved surface is in contact with the other end in thickness. a spring joint separated by connecting portions having a length sufficiently greater than the width of the opening; A spring joint characterized by: 2. The gimbal body is coupled to the gyro rotor by a first pair of coaxial elastic coupling parts, and
It is connected to the drive shaft by a pair of coaxial elastic coupling parts, the longitudinal axes of the two pairs of elastic coupling parts constitute a gimbal axis perpendicular to each other, and the gimbal body, the gyro rotor, and the drive shaft are made of a single material. A universal spring joint for a gyroscope formed by being divided by a slit formed in the gyroscope, wherein each of the elastic coupling portions is a spring joint according to claim 1. Universal spring fitting for scopes. 3. The spring joint according to claim 2, wherein each of the leaf springs has the same angle with respect to the plane formed by the two gimbal axes in order to obtain symmetrical characteristics. 4. The spring joint according to claim 2 or 3, wherein the intersecting angle of the leaf spring is an angle other than 90° in order to obtain uniform flexibility against shear force. .
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