(57)【要約】      （修正有）【課題】ローターアセンブリハウジングを含む、モーメント制御装置内に配備するためのローターアセンブリの実施形態を提供する。【解決手段】ローターアセンブリは、ローターアセンブリハウジング９６内に回転可能に搭載されるローターシャフト７６と、ローターシャフトの第１の端部部分の周りに配設されるフローティング軸受カートリッジ７４と、放出される外乱経路に沿って、フローティング軸受カートリッジとローターアセンブリハウジングの間に機械的に連結される半径方向弾性ダンピング部材７２とを含む。この半径方向弾性ダンピング部材は、モーメント制御装置の動作中放出される外乱を減少させるように、フローティング軸受カートリッジからローターアセンブリハウジングへの振動力の伝達を減少させる。【選択図】図２
2010261945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターアセンブリハウジング（２２、９６、１３０、１５０、１７６）を含む、モーメント制御装置（２０、１７０）内に配備するためのローターアセンブリ（７０、１２２、１４２、１７４）であって、
前記ローターアセンブリハウジング内に回転可能に搭載されるローターシャフト（３４、７６、９１、１２４、１４４、１７８）と、
前記ローターシャフトの第１の端部部分の周りに配設されるフローティング軸受カートリッジ（５６、７４、９３、１０５、１２６、１４６）と、
放出される外乱経路に沿って、前記フローティング軸受カートリッジと前記ローターアセンブリハウジングの間に機械的に連結され、前記モーメント制御装置の動作中放出される外乱を減少させるように、前記フローティング軸受カートリッジから前記ローターアセンブリハウジングへの振動力の伝達を減少させる、半径方向弾性ダンピング部材（７２、９５、１００、１２０、１４０）と
を備える、ローターアセンブリ（７０、１２２、１４２、１７４）。
【請求項２】
前記半径方向弾性ダンピング部材（７２、９５、１００、１２０、１４０）が、
前記ローターアセンブリハウジング（２２、９６、１３０、１５０、１７６）に固定して連結される保持リング（９０、９７、１０２）と、
前記保持リングと前記フローティング軸受カートリッジ（５６、７４、９３、１０５、１２６、１４６）の間で圧縮され、前記保持リングの内側円周の周りに分散され、前記保持リングの内側円周から半径方向内向きに延びる、複数の屈曲部（８８、９９、１０４）と
を備える、請求項１に記載のローターアセンブリ（７０、１２２、１４２、１７４）。
【請求項３】
前記半径方向弾性ダンピング部材（７２、９５、１００、１２０、１４０）が、ベローズ（１５４）と、複数の全体的に環状のばね部材（８８、９９）と、複数の全体的にＣ字形状のばね部材（１０４）と、たくさんに分裂したリボン（１３３）とからなる群から選択されるダンピング部材を備える、請求項１に記載のローターアセンブリ（７０、１２２、１４２、１７４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、リアクションホイールおよび制御モーメントジャイロスコープなどのモーメント制御装置に関し、より詳しくは、モーメント制御装置内に配備するのに適した少なくとも１つの一体化ダンピング部材を有するローターアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
モーメント制御装置、最も顕著には制御モーメントジャイロスコープおよびリアクションホイールは一般に、宇宙船（およびいくつかの他の輸送手段）に搭載して姿勢制御システム内に配備される。汎用のモーメント制御装置は、ローターアセンブリハウジング内に回転可能に搭載されるローターアセンブリを含む。このローターアセンブリは、ローターシャフトに固定して連結される慣性要素、通常は外側リムを含む。ローターシャフトの第１の端部（ローターシャフトの「固定端部」）は、第１の端部がローターアセンブリハウジングに対して回転できるが、その他は制限されるように、ローターアセンブリハウジング内に設けられる第１の穴内に搭載される。ローターシャフトの第２の端部（ローターシャフトの「フローティング端部」）は、第２の端部がローターアセンブリハウジングに対して軸方向および半径方向にいくつかの限度内で移動でき、ならびに回転できるように、ローターアセンブリ内に設けられる第２の穴内に吊るされる。軸受（例えば、２重ペア玉軸受）が、ローターアセンブリの回転を容易にするように各シャフト端部上に配設される。このモーメント制御装置がリアクションホイールの形態をとる場合、ローターアセンブリハウジングは宇宙船に直接搭載することができる。このモーメント制御装置が制御モーメントジャイロスコープ（「ＣＭＧ」）の形態をとる場合、このローターアセンブリハウジングは、外側固定子ハウジング（例えば、ベースリング構造体）内に回転可能に配設され、それが宇宙船に搭載される。
【０００３】
モーメント制御装置の動作中、スピンモーターがローターアセンブリをスピン軸周りで回転させる。ローターアセンブリが回転するとき、ローターアセンブリの静的不均衡、ローターアセンブリの動的不均衡またはモーメント制御装置の構成部品（例えば、スピン軸受）の構造的不完全さのために、振動がモーメント制御装置内に誘起される場合がある。モーメント制御装置から宇宙船に伝達されるとき、そのような誘起された振動は結果として、宇宙船の性能にマイナスの影響を与える可能性のある放出される外乱になる可能性があり、例えば放出される外乱は、人工衛星に搭載して配備される望遠鏡または他のそのような計器の指向精度を危うくする可能性がある。宇宙船打ち上げ中に、かなりの振動力が宇宙船からローターアセンブリに伝達される可能性もある。したがって、放出される外乱を低減させ、打ち上げ中にモーメント制御装置を保護するのを助けるために、弾性のまたは減衰性の搭載装置をモーメント制御装置と宇宙船の搭載接合部分との間に配設することができる。そのような弾性のまたは減衰性の搭載装置は、有効性と複雑性で比較的単純なゴム搭載部材から、受動的なダンパーまで、能動的な隔離システムまで分布する。しかし、主としてモーメント制御装置とホスト宇宙船の間にそれらを外部的に配設するために、そのような搭載装置は宇宙船に搭載して配備ために嵩張りかつ重くなりがちであり望ましくない。
【０００４】
前述のことを考慮すると、ローターアセンブリとホスト宇宙船（または他のホスト輸送手段）の間の振動力の伝達を減少させるまたはなくす、モーメント制御装置内に配備するためのローターアセンブリを提供することが望ましい。理想的には、そのようなローターアセンブリは、ホストモーメント制御装置の全体的な重量および包絡線を最小限にするように、モーメント制御装置に一体化された少なくとも１つのダンピング部材を含むであろう。本発明の実施形態の他の望ましい機構および特徴は、添付の図面および前述の「背景技術」を参照して行われる引き続く「発明を実施するための形態」および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ローターアセンブリハウジングを含む、モーメント制御装置内に配備するためのローターアセンブリが提供される。一実施形態では、このローターアセンブリは、ローターアセンブリハウジング内に回転可能に搭載されるローターシャフトと、ローターシャフトの第１の端部部分の周りに配設されるフローティング軸受カートリッジと、半径方向弾性ダンピング部材とを含む。この半径方向弾性ダンピング部材は、放出される外乱経路に沿って、フローティング軸受カートリッジとローターアセンブリハウジングの間に機械的に連結される。この半径方向弾性ダンピング部材は、モーメント制御装置の動作中放出される外乱を減少させるように、フローティング軸受カートリッジからローターアセンブリハウジングへの振動力の伝達を減少させる。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの例を、この後同様な数字が同様な要素を表示する以下の図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術の教示によるリアクションホイールの横断面図である。
【図２】第１の例示的な実施形態による、半径方向弾性ダンピング部材を含む（部分的に示す）ローターアセンブリの分解図である。
【図３】第１の例示的な実施形態による、半径方向弾性ダンピング部材を含む（部分的に示す）ローターアセンブリの横断面図である。
【図４】第２の例示的な実施形態による、半径方向弾性ダンピング部材を含む（部分的に示す）ローターアセンブリの等角投影図である。
【図５】第３の例示的な実施形態による、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、半径方向弾性ダンピング部材の上面図である。
【図６】第３の例示的な実施形態による、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、半径方向弾性ダンピング部材の横断面図である。
【図７】第４の例示的な実施形態による、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、半径方向弾性ダンピング部材の上面図である。
【図８】（部分的に示す）ローターアセンブリ内に配備される、図７に示すダンピング部材の等角投影切欠き図である。
【図９】第５の例示的な実施形態による、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、半径方向弾性ダンピング部材の側面図である。
【図１０】第５の例示的な実施形態による、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、半径方向弾性ダンピング部材の上面図である。
【図１１】（部分的に示す）ローターアセンブリ内に配備される、図９および１０に示すダンピング部材の等角投影切欠き図である。
【図１２】第６の例示的な実施形態による、エラストマー系のダンピング部材を含むモーメント制御装置の一部分の横断面図である。
【図１３】図１２に示すエラストマー系のダンピング部材の等角投影図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の「発明を実施するための形態」は、事実上単に例示的なものであり、本発明または本発明の用途および使用を限定するためのものではない。さらに、前述の「背景技術」または以下の「発明を実施するための形態」に示されるどのような理論によっても拘束される意図は全く存在しない。以下に、少なくとも１つの半径方向弾性ダンピング部材を含むローターアセンブリのいくつかの例示的な実施形態を、リアクションホイールの文脈で説明するが、このローターアセンブリの実施形態は、制御モーメントジャイロスコープを含む様々な他のモーメント制御装置に配備できることは理解されるであろう。
【０００９】
図１は、従来技術の教示によるリアクションホイール２０の横断面図である。リアクションホイール２０は、ローターアセンブリハウジング２２と、ローターアセンブリハウジング２２内に回転可能に搭載されるローターアセンブリ２４とを含む。図１に示す向きを参照すると、ローターアセンブリハウジング２２は、上側カバー２６と、複数のねじ切りされた留め具３０を使用して上側カバー２６に固定して連結される下側ケーシング２８とを含む。集合的に、上側カバー２６および下側ケーシング２８は内部空洞３２を画成し、それは、ローターアセンブリ２４と従来知られており本明細書では簡潔さの利益のために説明しないリアクションホイール２０の様々な他の構成部品（例えば、スピンモーター、レゾルバーまたは他の回転センサー等）を収容する。ローターアセンブリ２４は、ローターシャフト３４と、吊り下げウエブ３８を介してローターシャフト３４に連結されるローターリム３６とを含む。ローターシャフト３４は、固定端部部分４０（図示の向きでシャフト３４の上側端部部分）とフローティング端部部分４２（図示の向きでシャフト３４の下側端部部分）とを有する。固定端部部分４０およびフローティング端部部分４２はそれぞれ、ローターアセンブリハウジング２２内に設けられる第１および第２の環４４および４６内に受けられる。固定された軸受カートリッジ４８がローターシャフト３４の固定端部部分４０の周りに配設され、（うち１つのみが図１に示される）複数のねじ切りされた留め具５０によって上側カバー２６に固定して取り付けられる。固定された軸受カートリッジ４８は、ローターシャフト３４の回転を容易にするために固定端部部分４０の周りに配設される、スピン軸受５２（例えば、２重ペア玉軸受）を含む。第１のナット５４は、固定端部部分４０にねじ切り可能に連結され、その上に軸受５２を全体的に保持する。同様に、フローティング軸受カートリッジ５６がローターシャフト３４のフローティング端部部分４２の周りに配設され、第２のナット６０によって端部部分４２上に保持されるスピン軸受５８（例えば、２重ペア玉軸受）を含む。フローティングカートリッジスリーブ６２がフローティング軸受カートリッジ５６の周りに配設され、環４６を画成する下側ケーシング２８の内側構造体に取り付けられる。とりわけ、スリーブ６２は、リアクションホイール２０の動作中、フローティング軸受カートリッジ５６、したがってローターシャフト３４のフローティング端部部分４２が半径方向および軸方向に移動できるように、小さな環状隙間によってフローティング軸受カートリッジ５６から空間的にオフセットしている。そのような移動の自由度は、動作温度およびリアクションホイール２０の真空範囲にわたる構成部品（例えば、フローティングカートリッジ５６およびフローティングスリーブ６２）間に起きる可能性のある、膨張および収縮を調整するのを助ける。
【００１０】
リアクションホイール２０の動作中、スピンモーター（図示せず）はローターアセンブリ２４を（図１に破線６６によって示す）スピン軸周りで回転させる。ローターアセンブリ２４が回転するとき、ローターアセンブリ２４の静的不均衡、ローターアセンブリ２４の動的不均衡、またはスピン軸受５２および５８またはリアクションホイール２０の他の構成部品内の構造的不完全さのために、誘起される振動がリアクションホイール２０内で起きる可能性がある。リアクションホイール２０からホスト宇宙船に伝達されるとき、そのような誘起される振動は結果として、前に説明したように宇宙船の性能にマイナスの影響を与える可能性のある放出される外乱になる可能性がある。したがって、放出される外乱を減少させるまたはなくすため、かつさらにローターアセンブリ２４を宇宙船打ち上げ中の振動力から保護するために、以下に、ローターアセンブリ２４とローターアセンブリハウジング２２の間の振動力の伝達を最小限にするための、ローターシャフト３４のフローティング端部部分４２の周りに、またはそれに隣接して配設することができる半径方向弾性ダンピング部材のいくつかの例示的な実施形態と、ローターシャフト３４の固定端部部分４０の周りに配設することができるエラストマー系のダンピング部材の例示的な実施形態とを説明する。とりわけ、以下に説明される例示的なダンピング部材のそれぞれは、ホストモーメント制御装置（例えば、以下に説明する新規なローターアセンブリの一実施形態に含めることによって改変されるリアクションホイール２０、または制御モーメントジャイロスコープなどの別のモーメント制御装置）と一体である。その結果として、ホストモーメント制御装置の外に配設される従来型の弾性のまたは減衰性の搭載システムに対して、このダンピング部材の実施形態は、ホストモーメント制御装置の全体的な重量および包絡線を著しく増加させずに高度に効果的な減衰を達成する。
【００１１】
図２および３は、第１の例示的な実施形態による、半径方向弾性ダンピング部材７２を含むローターアセンブリ７０のそれぞれ分解図および横断面図である。ローターアセンブリ７０は、フローティング軸受カートリッジ７４およびそのフローティング端部部分のみ示されているローターシャフト７６を備える。図示の例では、フローティング軸受カートリッジ７４は、スピン軸受７８（例えば、２重ペア玉軸受）と、カートリッジケーシング８０と、軸方向カートリッジ延長部８２とを含む。図３に最も明瞭に示すように、ローターアセンブリ７０が組み立てられるとき、ローターシャフト７６のフローティング端部部分は軸受７８内に受けられ、軸受７８は軸受カートリッジケーシング８０内に受けられる。より具体的には、（図３で８４に特定される）軸受７８の内側リングは、ローターシャフト７６のフローティング端部部分に固定して連結され、（図３で８６に特定される）軸受７８の外側リングは、カートリッジケーシング８０内側表面に固定して連結される。よく知られているように、複数の回転要素（例えば、玉軸受、円筒状ローラー等）がスピン軸受７８の内側リング８４と外側リング８６の間に配設される。軸方向カートリッジ延長部８２は、カートリッジケーシング８０の外側終端部に固定して連結され、そこから軸方向に延びる。軸方向カートリッジ延長部８２は、１つまたは複数の留め具（図示せず）を使用して、ねじ切りされた接合部分を使用して、あるいは別の適切な連結手段（例えば、溶接）を使用して、カートリッジケーシング８０に固定して連結することができる。別法として、軸方向カートリッジ延長部８２は、一体で機械加工される部片としてカートリッジケーシング８０と一緒に一体で形成することができる。図２および３に軸方向カートリッジ延長部８２は中実のシャフトとして図示されているが、軸方向カートリッジ延長部８２は、代替の実施形態では中空シャフトなどの他の形態をとることができる。
【００１２】
図２および３に示す例示的な実施形態では、半径方向弾性ダンピング部材７２は、複数の屈曲部８８と保持リング９０とを含む。屈曲部８８は、保持リング９０の内側円周表面の周りに間隔をあけて配置され、そこから半径方向内向きに延びる。ローターアセンブリ７０が図３に示すように組み立てられるとき、屈曲部８８は保持リング９０とフローティング軸受カートリッジ７４の軸方向カートリッジ延長部８２との間で圧縮される。同様に、ローターアセンブリ７０が組み立てられるとき、保持リング９０は、（部分的に図２に示す）ローターアセンブリハウジング９６内に設けられる搭載構造体に固定して連結される。例えば図２に示すように、保持リング９０は筒状スリーブ９２に取り付けることができ、筒状スリーブ９２は、ローターアセンブリハウジング９６内に設けられる環または穴９４内に固定して配設される。屈曲部８８は、ベリリウム銅合金などの様々な金属および合金を含む任意の適切な材料から形成することができる。
【００１３】
図示の例では、屈曲部８８のそれぞれは、実質的に環状のばね部材の形態をとる。屈曲部８８は、半径方向弾性である。したがって、屈曲部８８は、ローターシャフト７６からローターアセンブリハウジング９６への、したがってホスト宇宙船への振動力の伝達を減少させるのを助ける。逆に屈曲部８８は、宇宙船打ち上げ中の機械的な応力元からローターアセンブリ７０を保護するのを助けるように、ローターアセンブリハウジング９６からローターシャフト７６への振動力の伝達を減少させる。その上、それらの環状の形状のために、屈曲部８８は、フローティング軸受カートリッジ７４とローターアセンブリハウジング９６の間の軸方向減衰をもたらすように、保持リング９０とフローティング軸受カートリッジ７４の間を転がることができる。分かり易くするために図２および３に図示しないが、屈曲部８８の転がり移動を案内し屈曲部の予荷重に対応するために、長手方向の溝を軸方向カートリッジ延長部８２の外側円周表面内に、かつ／または保持リング９０の内側円周表面内に設けることができる。リアクションホイール２０（図１）などの従来型のモーメント制御装置と比較して、スリーブ９２および穴９４の内側直径は、半径方向弾性ダンピング部材７２に対応するためにわずかに増加するだけである。したがって半径方向弾性ダンピング部材７２は、ホストモーメント制御装置に相当な嵩または重量を加えずにローターアセンブリの効果的な隔離を達成する。
【００１４】
したがって、モーメント制御装置の動作中に放出される外乱を減少させるために、フローティング軸受カートリッジからローターアセンブリハウジングへの振動力の伝達を減少させる半径方向弾性ダンピング部材を含むローターアセンブリの第１の例が提供された。上記で説明した例示的な実施形態では、この半径方向弾性ダンピング部材は、フローティング軸受カートリッジケーシングから軸方向に突起するカートリッジ延長部の周りに配設されるが、代替の実施形態では、この半径方向弾性ダンピング部材は、ダンピング部材が放出される外乱経路に沿って、フローティング軸受カートリッジとローターアセンブリハウジングの間に機械的に連結されるという条件で、様々な他の場所に配設することができる。この点をさらに強調するために、図４は、ローターシャフト９１のフローティング端部部分と、ローターシャフト９１のフローティング端部部分の周りに配設されるフローティング軸受カートリッジ９３と、フローティング軸受カートリッジ９３の周りに配設される半径方向弾性ダンピング部材９５の等角投影図である。半径方向弾性ダンピング部材９５は、半径方向弾性ダンピング部材７２（図２および３）と実質的に同一であり、例えば、半径方向弾性ダンピング部材９５は、保持リング９７と保持リング９７の内側円周表面の周りに間隔をあけて配置され、そこから半径方向内向きに延びる複数の屈曲部９９とを含む。やはり屈曲部９９のそれぞれは実質的に環状のばね部材の形態をとるが、この例では、屈曲部９９は保持リング９７とフローティング軸受カートリッジ９３のケーシングとの間で圧縮される。上記で述べたように、屈曲部９９はフローティング軸受カートリッジ９３とローターアセンブリハウジング（例えば、図２に示すローターアセンブリハウジング９６）との間の半径方向減衰を与えるために半径方向弾性であり、屈曲部９９は、フローティング軸受カートリッジ９３とローターアセンブリハウジングの間の軸方向減衰を与えるように、保持リング９７とフローティング軸受カートリッジ９３のケーシングの間を転がることができる。
【００１５】
図５は、第３の例示的な実施形態による半径方向弾性ダンピング部材１００の上面図であり、図６は、（図５に表示される）線６−６に沿った半径方向弾性ダンピング部材１００の横断面図である。多くの点で、半径方向弾性ダンピング部材１００は、図２および３を参照して上記で説明したダンピング部材７２および図４を参照して上記で説明したダンピング部材９５に類似する。例えば、半径方向弾性ダンピング部材１００は、保持リング１０２と保持リング１０２の内側円周表面の周りに間隔をあけて配置され、そこから半径方向内向きに延びる複数の屈曲部１０４とを含む。半径方向弾性ダンピング部材１００がローターアセンブリ内に配備されるとき、屈曲部１０４は、保持リング１０２と（図５に円１０５によって全体的に示す）フローティング軸受カートリッジとの間で圧縮され得、例えば屈曲部１０４は、図２および３を参照して上記で全体的に説明したように保持リング１０２とフローティング軸受カートリッジのカートリッジ延長部との間で圧縮され得、あるいは屈曲部１０４は、図４を参照して上記で全体的に説明したように保持リング１０２とフローティング軸受カートリッジのケーシングとの間で圧縮され得る。しかし、ダンピング部材７２および９５の屈曲部とは対照的に、半径方向弾性ダンピング部材１００の屈曲部１０４は、保持リング１０２によって全体的に捕らえられた、曲がった（例えば、Ｃ字形状の）ばね部材の形態をとる。より具体的には、図６を参照すると、保持リング１０２はそこから半径方向内向きに延びる第１および第２のフランジ１０６および１０８を有するように形成される。フランジ１０６および１０８のそれぞれは、保持リング１０２の内側表面内に環状の溝を画成するリップを含む。フランジ１０６および１０８によって画成されるこの環状の溝は、屈曲部１０４がフローティング軸受カートリッジと接触するために半径方向内向きに膨らむように、軸方向に圧縮された状態で屈曲部１０４を捕らえるように、各屈曲部１０４の対向する端部を受ける。図６に示すように、屈曲部１０４の各端部は、屈曲部１０４をフランジ１０６および１０８によって画成される環状の溝内に保持するのを助けるように、球根状の形状を有することができる。
【００１６】
ダンピング部材７２および９５の屈曲部についての場合であったように、ダンピング部材１００の屈曲部１０４は、半径方向弾性である。したがって、屈曲部１０４は、（やはり、図５に円１０５によって示される）ダンピング部材１００内に、またはそれに隣接して配設されるフローティング軸受カートリッジとローターアセンブリハウジング（図示せず）との間の振動力の伝達を減少させるのを助ける。しかし、ダンピング部材７２および９５の屈曲部と対照的に、ダンピング部材１００の屈曲部１０４は転がらない、その代わりに、屈曲部１０４は、フローティング軸受カートリッジに対して摩擦的に摺動することができる。屈曲部１０４のこの制御された摺動動作は、ホストモーメント制御装置の動作中、放出される外乱をさらに減少させるように、フローティング軸受カートリッジとローターアセンブリハウジングとの間のさらなる軸方向減衰を与える。
【００１７】
図７は、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、第４の例示的な実施形態による半径方向弾性ダンピング部材１２０の上面図であり、図８は、ローターアセンブリ１２２内に配備されるダンピング部材１２０の等角投影切欠き図である。ローターアセンブリ１２２は、ローターシャフト１２４のフローティング端部部分と、ローターシャフト１２４の回転動作を容易にするためにローターシャフト１２４のフローティング端部部分の周りに配設されるフローティング軸受カートリッジ１２６とを含んで、図８に部分的に示されている。ローターシャフト１２４のこのフローティング端部部分およびフローティング軸受カートリッジ１２６は、それぞれ（部分的にのみ示す）ローターアセンブリハウジング１３０内に設けられる環または穴１２８内に受けられる。スリーブ１３２が穴１２８内に固定して搭載され、フローティング軸受カートリッジ１２６に外接する。フローティング軸受カートリッジ１２６は、ホストモーメント制御装置の動作中、フローティング軸受カートリッジ、したがってローターシャフト１２４が軸方向および半径方向に移動できるように環状隙間によってスリーブ１３２の内壁から隔てられている。
【００１８】
引き続き図７および８を参照すると、半径方向弾性ダンピング部材１２０は、環状のばね部材１３３と、保持ベース１３４と、（図８に特定される）保持キャップ１３６と、保持ベース１３４から保持キャップ１３６まで延びる（図７に特定される）中央柱１３８とを含む。環状のばね部材１３３が、中央柱１３８の周りで、保持キャップ１３６と保持ベース１３４の間に配設される。保持ベース１３４と、保持キャップ１３６（図８）と、中央柱１３８（図７）とは、環状のばね部材１３３を所望の位置に維持する剛体の本体を集合的に形成する。保持キャップ１３６は、例えば、複数の留め具（図示せず）、ねじ切りされた接合部分、または他の適切な留め手段を使用して、フローティング軸受カートリッジ１２６の終端部に固定して取り付けられる。したがって半径方向弾性ダンピング部材１２０は、フローティング軸受カートリッジ１２６の終端部に隣接して、かつフローティング軸受カートリッジ１２６に対して軸方向に配設される。
【００１９】
図７および８に示す例示的な実施形態では、環状のばね部材１３３は、たくさんに分裂したリボンの形態をとる。環状のばね部材１３３の大きい方の外側直径は、保持ベース１３４と、保持キャップ１３６と、フローティング軸受カートリッジ１２６の外側直径より大きい。したがって図８に示すように、環状のばね部材１３３は、穴１２８の内壁に接触するように、保持ベース１３４および保持キャップ１３６を越えて半径方向に延びる。環状のばね部材１３３は、その結果としてフローティング軸受カートリッジ１２６、したがってローターシャフト１２４とローターアセンブリハウジング１３０との間の振動力の伝達を減少させる。環状のばね部材１３３は、さらなる軸方向減衰を与えるように、穴１２８内でフローティングカートリッジ１２６に対して軸方向に摺動するように構成される。所望の場合、環状のばね部材１３３の終端部部分に、穴１２８の内壁の抉りを防止するために、半径方向内向きにテーパを付けることができる。上記で示したように、環状のばね部材１３３は、ベリリウム銅合金などの様々な金属および合金を含む任意の適切な弾性材料から形成することができる。
【００２０】
図９および１０は、ローターアセンブリ内に配備するのに適した、第５の例示的な実施形態による半径方向弾性ダンピング部材１４０のそれぞれ側面図および上面図であり、図１１は、ローターアセンブリ１４２内に配備されるダンピング部材１４０の等角投影切欠き図である。ローターアセンブリ１４２は、ローターシャフト１４４のフローティング端部部分と、ローターシャフト１４４のフローティング端部部分の周りに固定して搭載されるフローティング軸受カートリッジ１４６とを含んで、図１１に部分的に示されている。ローターシャフト１４４のフローティング端部部分とフローティング軸受カートリッジ１４６はそれぞれ、（部分的にのみ示す）ローターアセンブリハウジング１５０内に設けられる環または穴１４８内に受けられる。スリーブ１５２も穴１４８内に固定して搭載され、フローティング軸受カートリッジ１４６に外接する。上記で述べたように、フローティング軸受カートリッジ１４６は、小さな環状隙間によってスリーブ１５２の内壁から隔てられている。
【００２１】
図９から１１に示す例示的な実施形態では、半径方向弾性ダンピング部材１４０は、軸方向圧縮可能なばね部材、すなわち上側端部部分１５６および下側端部部分１５８を有するベローズ１５４を備える。ベローズ１５４は、フローティング軸受カートリッジ１４６に隣接して、かつそれに対して軸方向に配設される。図１０に最も明瞭に示すように、上側端部部分１５６は、複数の図示しない留め具を使用してベローズ１５４をフローティング軸受カートリッジ１４６の終端部に取り付けられるようにする、上側端部部分１５６を貫通する複数の開口部１６０を含むことができる。この例にも関わらず、ベローズ１５４は、ねじ切りされた接合部分などの他の連結手段を使用してフローティング軸受カートリッジ１４６に接合することができる。同様な方法で、ベローズ１５４の下側端部部分１５８は、複数の留め具、ねじ切りされた接合部分、または任意の他の適切な搭載手段を使用して、ローターアセンブリハウジング１５０に、具体的には（図９に１６０のところに総称的に図示される）穴１４８の床に固定して搭載することができる。ローターアセンブリ１４２が組み立てられるとき、ベローズ１５４は、フローティング軸受カートリッジ１４６と穴１４８の床の間で軸方向に圧縮される。図９を見れば最も容易に理解できるように、ベローズ１５４は下側端部部分１５８から上側端部部分１５６に半径方向内向きにテーパが付いており、結果としてベローズ１５４は、フローティング軸受カートリッジ１４６およびローターシャフト１４４と一緒に穴１４８内で（図９に矢印１６２によって示される）軸方向に移動することができる。したがってベローズ１５４は、全ての自由度で全体的に移動することができ、その結果としてフローティング軸受カートリッジ１４６（したがってローターシャフト１４４）とローターアセンブリハウジング１５０との間の振動力の伝達を減少させるように、半径方向および軸方向両方の減衰を与える。
【００２２】
図９および１０に示すように、ベローズ１５４の減衰特性を振動モードの所望の範囲に調整するために、ベローズ１５４の側壁を貫通して１つまたは複数の開口部１６４を形成する（例えば、レーザー切断する）ことができる。ベローズ１５４の減衰特性をさらに増加させるために、エラストマー系の被覆（例えば、ゴムなどの重合体被覆）を、ベローズ１５４の１つまたは複数の表面に付着させることができる。例えば、図１１に１６８のところに全体的に示すように、ベローズ１５４の内側表面上に共形のエラストマー系の被覆を付着させることができる。対照的に、ベローズ１５４の主本体を金属または合金（例えば、ベリリウム銅合金）で形成することができる。代替の実施形態では、ベローズ１５４は、ベローズ１５４内のガス圧力が周囲と異なることができるように閉じることができる。
【００２３】
したがって、モーメント制御装置の動作中に放出される外乱を減少させるために、ローターアセンブリとホスト宇宙船（またはモーメント制御装置が配備される他の輸送手段）との間の振動力の伝達を減少させるまたはなくす、モーメント制御装置（例えば、リアクションホイールまたは制御モーメントジャイロスコープ）内に配備するのに適したローターアセンブリの複数の例示的な実施形態が提供されてきたことを理解すべきである。前述の例示的な実施形態のそれぞれの中で、この半径方向弾性ダンピング部材はモーメント制御装置内に一体化され、その結果として弾性の、減衰搭載部を用いる従来型のモーメント制御装置と比較してモーメント制御装置の全体的な重量および包絡線が最小限にされることもさらに理解すべきである。
【００２４】
前述の例のそれぞれでは、半径方向弾性ダンピング部材は、ローターシャフトのフローティング端部部分の周りに、またはそれに隣接して配設された。これらの例にも関わらず、代替の実施形態は、ローターシャフトのフローティング端部部分の周りにまたはそれに隣接して配設される半径方向弾性ダンピング部材に加えて、またはその代わりに、ローターシャフトの固定端部部分の周りに配設されるエラストマー系のダンピング部材を含むことができる。この点をさらに図示するために、図１２は、エラストマー系のダンピング部材１７２を含む、第６の例示的な実施形態によるモーメント制御装置１７０（例えば、リアクションホイール）の一部分の横断面図であり、図１３は、エラストマー系のダンピング部材１７２の等角投影図である。モーメント制御装置１７０は、ローターアセンブリハウジング１７６内に回転可能に搭載されるローターアセンブリ１７４を含む。ローターアセンブリ１７４は、（部分的に示す）ローターシャフト１７８と、（部分的に示す）吊り下げウエブ１８０と、固定された軸受カートリッジ１８２とを備える。固定された軸受カートリッジ１８２は、ローターシャフト１７８の固定端部部分の周りに配設される、軸受１８４（例えば、２重ペア玉軸受）を含む。軸受１８４は、ローターシャフト１７８にねじ止めで連結される蝶ナット１８６によって、ローターシャフト１７８の固定端部部分の周りに全体的に保持される。固定された軸受カートリッジ１８２のケーシングは、（図１２にそのうちの１つのみ示す）複数の留め具１８８を使用して、ローターアセンブリハウジング１７６の内側部分に固定して搭載される。図示の例では、エラストマー系のダンピング部材１７２は、固定された軸受カートリッジ１８２のケーシングとローターアセンブリ１７４の内側部分の間に配設される環状のエラストマー系の本体の形態をとる。図１３に示すように、エラストマー系のダンピング部材１７２は、留め具１８８を収容するためのエラストマー系のダンピング部材１７２を貫通する複数の開口部１９０を含むことができる。そのエラストマー的特性のために、ダンピング部材１７２は、モーメント制御装置１７０の動作中に放出される外乱を減少させるように、固定された軸受カートリッジ１８２とローターアセンブリハウジング１７６の間の振動力の伝達を減少させるのを助ける。図示の例では、エラストマー系のダンピング部材１７２は比較的簡単な環状の形態をとるが、ダンピング部材１７２の具体的な幾何学的形態は、異なる実施形態の間で必然的に変わるであろう。例えばいくつかの実施形態では、エラストマー系のダンピング部材１７２は、固定された軸受カートリッジ１８２またはローターアセンブリハウジング１７６の内側表面に接触するように、ダンピング部材１７２の主本体から軸方向に延びる隆起した内側部分（例えば、隆起した内側カラー）を含むことができる。
【００２５】
少なくとも１つの例示的な実施形態が前述の「発明を実施するための形態」で示されてきたが、巨大な数の変形形態が存在することを理解すべきである。この例示的な実施形態またはこれらの例示的な実施形態は例に過ぎず、本発明の範囲、適用性、または形態をいかなる方法ででも限定するためのものではないことも理解すべきである。そうではなく、前述の「発明を実施するための形態」は、当業者に本発明の例示的な実施形態を実施するための便利な道筋を提供するであろう。添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を逸脱することなく、例示的な実施形態に記載される機能および要素の配置に様々な変更を行うことができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２６】
２０  リアクションホイール、モーメント制御装置
２２  ローターアセンブリハウジング
２４  ローターアセンブリ
２６  上側カバー
２８  下側ケーシング
３０  ねじ切りされた留め具
３２  内部空洞
３４  ローターシャフト
３６  ローターリム
３８  吊り下げウエブ
４０  固定端部部分
４２  フローティング端部部分
４４  第１の環
４６  第２の環
４８  固定された軸受カートリッジ
５０  ねじ切りされた留め具
５２  スピン軸受
５４  第１のナット
５６  フローティング軸受カートリッジ
５８  スピン軸受
６０  第２のナット
６２  フローティングカートリッジスリーブ  
６６  破線
７０  ローターアセンブリ
７２  半径方向弾性ダンピング部材
７４  フローティング軸受カートリッジ
７６  ローターシャフト
７８  スピン軸受
８０  軸受カートリッジケーシング
８２  軸方向カートリッジ延長部
８４  内側リング
８６  外側リング
８８  屈曲部、全体的に環状のばね部材
９０  保持リング
９１  ローターシャフト
９２  筒状スリーブ
９３  フローティング軸受カートリッジ
９４  環または穴
９５  半径方向弾性ダンピング部材
９６  ローターアセンブリハウジング
９７  保持リング
９９  屈曲部、全体的に環状のばね部材
１００  半径方向弾性ダンピング部材
１０２  保持リング
１０４  屈曲部、全体的にＣ字形状のばね部材
１０５  フローティング軸受カートリッジ
１０６  第１のフランジ
１０８  第２のフランジ
１２０  半径方向弾性ダンピング部材
１２２  ローターアセンブリ
１２４  ローターシャフト
１２６  フローティング軸受カートリッジ
１２８  環または穴
１３０  ローターアセンブリハウジング
１３２  スリーブ
１３３  環状のばね部材、たくさんに分裂したリボン
１３４  保持ベース
１３６  保持キャップ
１３８  中央柱
１４０  半径方向弾性ダンピング部材
１４２  ローターアセンブリ
１４４  ローターシャフト
１４６  フローティング軸受カートリッジ
１４８  環または穴
１５０  ローターアセンブリハウジング
１５２  スリーブ
１５４  ベローズ
１５６  上側端部部分
１５８  下側端部部分
１６０  開口部
１６２  矢印
１６４  開口部
１６８  エラストマー系被覆
１７０  モーメント制御装置
１７２  エラストマー系のダンピング部材
１７４  ローターアセンブリ
１７６  ローターアセンブリハウジング
１７８  ローターシャフト
１８０  吊り下げウエブ
１８２  固定された軸受カートリッジ
１８４  軸受
１８６  蝶ナット
１８８  留め具
１９０  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2010261945000001.pdf