(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動分離器（１００）であって、
前記振動分離器（１００）は、第１端部（１０８）および第２端部（１１０）を備えるシャフト（１０２）を有し、前記シャフト（１０２）は、前記シャフト（１０２）から半径方向外側に延び且つ前記第１端部（１０８）と前記第２端部（１１０）との間に配置される、半径プレート（１１４）を含み、
前記振動分離器（１００）はさらに、前記半径プレート（１１４）と前記シャフト（１０２）の前記第２端部（１１０）との間で軸方向の位置において、前記シャフト（１０２）に取り付けられる、第１ブッシング（１２４）を有し、前記第１ブッシング（１２４）は、第１端部（１３８）と第２端部（１４０）とを有し、前記第１ブッシング（１２４）の前記第２端部（１４０）は、半径方向外側に延びるフランジ（１４４）を含み、
前記振動分離装置（１００）はさらに、前記シャフト（１０２）上に配置され且つ前記半径プレート（１１４）と前記第１ブッシング（１２４）との間に位置決めされる第２ブッシング（１６４）を有し、前記第２ブッシング（１６４）は、第１端部（１７０）、第２端部（１７４）、および前記第１端部（１７０）と前記第２端部（１７４）との間を延びる開口部（１７８）を有し、前記第２ブッシング（１６４）の第１端部（１７０）は、前記第１ブッシング（１２４）の第１端部（１３８）から離間して第１軸方向ギャップ（１７２）を形成し、前記第２端部（１７４）は、半径方向外側に延び且つ前記半径プレート（１１４）に隣接するフランジ（１８４）を含み、前記半径プレート（１１４）と前記フランジ（１８４）とが軸方向間隙（１７６）を形成し、前記開口部（１７８）は、前記第２ブッシング（１６４）と前記シャフト（１０２）との間に半径方向ギャップ（１７９）が形成されるように、前記シャフト（１０２）の直径よりも大きな直径を備え、
前記振動分離器（１００）はさらに、前記第１ブッシング（１２４）と同軸に配置され且つ取付面（１５６）を備える第１外側環状部材（１２６）と、
前記第２ブッシング（１６４）と同軸に配置され且つ取付面（１９０）を備える第２外側環状部材（１６６）と、を有し、前記取付面（１９０）は、前記第１外側環状部材（１２６）の取付面（１５６）から離間して第２軸方向ギャップ（１９１）を形成し、
前記振動分離器（１００）はさらに、前記第１外側環状部材（１２６）と前記第１ブッシング（１２４）との間で、前記シャフト（１０２）と同軸に配置される第１弾性部材（１２８）を有し、前記第１弾性部材（１２８）は、第１端部（１６０）および第２端部（１６２）を備え、前記第１弾性部材（１２８）の前記第２端部（１６２）は、前記第１ブッシング（１２４）の前記フランジ（１４４）に当接し、
前記振動分離器（１００）はさらに、前記第２外側環状部材（１６６）と前記第２ブッシング（１６４）との間で前記シャフト（１０２）と同軸に配置される第２弾性部材（１６８）を有し、前記第２弾性部材（１６８）は、第１端部（１９６）および第２端部（１９８）を備え、前記第２弾性部材の前記第２端部（１９８）は、前記第２ブッシング（１６４）の前記フランジ（１８４）に当接し、
前記振動分離器（１００）はさらに、前記第１ブッシング（１２４）の前記第２端部と前記第２ブッシング（１６４）の前記第２端部との間に、および、前記第１外側環状部材（１２６）の前記取付面（１５６）と前記第２外側環状部材の前記取付面（１９０）との間に配置されるシム（１０７）を有し、前記シム（１０７）は、第１厚さを備える部分および第２厚さを備える部分を有し、前記第１厚さは、前記第１軸方向ギャップ（１７２）の軸方向長さに実質的に等しく、前記第２厚さは前記第２軸方向ギャップ（１９１）の軸方向長さに実質的に等しく、
前記第１弾性部材（１２８）は第１振動を減衰させる第１剛性を提供するように構成され、前記第２弾性部材（１６８）は、第２振動を減衰させる第２剛性を提供するように構成され、前記第２剛性は前記第１剛性よりも大きい、振動分離器（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の振動分離器（１００）であって、半径方向ギャップは、０．２５４ｍｍから０．５０８ｍｍの範囲の半径方向長さを備える、振動分離器（１００）。
【請求項３】
請求項１に記載の振動分離器（１００）であって、前記第１軸方向ギャップ（１７２）は、０．２５４ｍｍから０．５０８ｍｍの範囲の軸方向長さを備える、振動分離器（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね分離装置に関し、より詳細には、二重剛性（dual stiffness）特性を備える振動分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分離器は、典型的には望まない振動からペイロード（たとえば、敏感な部品）を分離するために用いられる。この分離器は、望まない振動の周波数よりも低くなるように選択される折点周波数（break frequency）を備えることができ、それにより、望まない振動が分離器を通過してペイロードに入るときの望まない振動の減衰を提供する。この分離器は、分離されるシステム（すなわちペイロードおよび振動分離器）の共振周波数における増幅が所望のレベルに制限されるように、振動を減衰させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
敏感なペイロードを含む宇宙船は、軌道に打ち上げられるときに大きな振幅の振動を受ける環境にさらされ、軌道に乗ると小さい振幅の振動環境になる。このようなペイロードは、大きな振幅の発射振動環境の間、振動分離からの利益を受け、また、小さな振動の軌道上での環境においても適切に機能するように軌道に乗ったときも振動分離からの利益を受ける。大きな振幅の発射振動環境のための分離器の所望の特性（たとえば、剛性、減衰、折点周波数）は、小さな振幅の振動環境のための分離器の望ましい特性と同一ではない。しかし、上述の分離システムは、典型的には、単一の特定の共振周波数および減衰レベルを備え、単一の特定の振動環境で動作するように寸法決めされるので、これらの分離システムは両方の環境において十分に機能しない。
【０００４】
したがって、異なる振幅での振動環境での動作のための改良された能力を備える単一の分離装置が望まれる。さらに、装置は動力供給なしに動作することができることが望ましい（すなわち、受動的）。さらに、装置は、相対的に高価でなく、また、製造が単純であることが望ましい。さらに、本発明の他の望ましい特徴および特性は、添付図面およびこの本発明の背景と関連させて、以下の発明の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を参照することにより明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
振動分離装置が提供される。
単なる例としての一実施形態において、振動分離装置は、シャフト、第１ブッシング、第２ブッシング、第１外側環状部材、第２外側環状部材、第１弾性部材、第２弾性部材、およびシムを有する。シャフトは、第１端部および第２端部を備え、また、シャフトから半径方向外側に延び、第１端部と第２端部との間に配置される半径プレートを有する。第１ブッシングは、半径プレートとシャフトの第２端部との間の軸方向位置において、シャフトに取り付けられる。第１ブッシングは、第１端部および第２端部を有し、第２端部は半径方向外側に延びるフランジを含む。第２ブッシングは、シャフト上に配置され、また、半径プレートと第１ブッシングとの間に位置決めされる。第２ブッシングは、第１端部、第２端部、および第１端部と第２端部との間を延びる開口部を有する。第２ブッシングの第１端部は、第１ブッシングの第１端部から間隔が隔てられ、第１軸方向ギャップを形成する。またこの第２端部は、半径方向外側に延びるフランジを有し、軸方向間隙を形成する半径プレートに隣接して位置決めされる。開口部は、シャフトの直径より大きい直径を有し、第２ブッシングとシャフトとの間に半径方向のギャップが形成される。第１外側環状部材は第１ブッシングと同軸に配置され、また取り付け面を備える。第２外側環状部材は第２ブッシングと同軸に配置され、また、取り付け面を備え、この取り付け面は、第２外側環状部材の取り付け面から間隔が隔てられ、第２軸方向ギャップを形成する。第１弾性部材は、第１外側環状部材と第１ブッシングとの間でシャフトと同軸に配置され、また、第１端部および第２端部を有する。第１弾性部材の第２端部は、第１ブッシングのフランジに当接する。第２弾性部材は第２外感情部材と第２ブッシングとの間でシャフトと同軸に配置される。第２弾性部材は第１端部と第２端部とを有する。第２弾性部材の第２端部は、第２ブッシングのフランジに当接する。シムは、第１ブッシングの第２端部と第２ブッシングの第２端部との間、および第１外側環状部材の取り付け面と第２外側環状部材の取り付け面との間に配置される。シムは、第１厚さを備える部分、および第２厚さを備える部分を有する。第１厚さは第１軸方向ギャップの軸方向長さに実質的に等しく、第２厚さは、第２軸方向ギャップの軸方向長さに実質的に等しい。第１弾性部材は、第１振動を減衰させる第１剛性を提供するように構成され、第２弾性部材は、第２振動を減衰させる第２剛性を提供するように構成される。ここで第２剛性は第１剛性よりも大きい。
【０００６】
他の例示的な実施形態において、振動分離装置は、シャフト、２つの取付区域、およびシムを有する。このシャフトは第１端部および第２端部を有する。シャフトは、シャフトから半径方向外側に延びる半径プレートを有し、また、第１端部と第２端部との間に配置される。第１第区域は、半径プレートとシャフトの第２端部との間でシャフトに連結され、また第１ブッシング、第１外側環状部材、および第１弾性部材を有する。第１ブッシングは、半径プレートとシャフトの第２端部との間でシャフトに取り付けられ、また、第１端部および第２端部を有する。第１ブッシングの第２端部は、半径方向外側に延びるフランジを有する。第１外側環状部材は第１ブッシングと同軸に配置され、また、取り付け面を備える。第１弾性部材は、第１外側環状部材と第１ブッシングとの間でシャフトと同軸に配置され、また、第１端部および第２端部を備える。第１弾性部材の第１端部は第１ブッシングのフランジに当接する。第２取付区域は、第１取付区域と半径プレートとの間でシャフト上に配置され、また、第２ブッシング、第２外側環状部材、および第２弾性部材を有する。第２ブッシングはシャフト上に配置され、また、半径プレートと第１ブッシングとの間に位置決めされる。第２ブッシングは、第１端部、第２端部、および第１端部と第２端部との間を延びる開口部を有する。第２ブッシングの第１端部は、第１ブッシングの第２端部から間隔が隔てられて第１軸方向ギャップを形成し、第２反部は、半径方向外側に延びるフランジを有し、また、軸方向間隙を形成する半径プレートに隣接して位置決めされ、また、開口部はシャフトの直径よりも大きな直径を備え、半径方向ギャップが第２ブッシングとシャフトとの間に形成される。第２外側環状部材は第２ブッシングと同軸に配置され、また取り付け面を有する。取り付け面は、第２外側環状部材の取り付け面から間隔が隔てられて、第２軸方向ギャップが形成される。第２弾性部材は、第２外側環状部材と第２ブッシングとの間でシャフトと同軸に配置される。第２弾性部材は第１端部および第２端部を有する。第２弾性部材の第１端部は第２ブッシングのフランジに当接する。シムは、第１ブッシングの第２端部と第２ブッシングの第２端部との間、および第１外側環状部材の取り付け面と第２外側環状部材の取り付け面との間に配置され、また、第１厚さを備える部分、第２厚さを備える部分を有する。ここで第１厚さは第１軸方向ギャップの軸方向長さに実質的に等しく、第２厚さは、第２軸方向ギャップの軸方向長さに実質的に等しい。第１弾性部材は、第１剛性を提供するように構成され、第２弾性部材は第１剛性よりも小さい第２剛性を提供するように構成される。
【０００７】
本発明は、以下に添付の図面とともに説明される。添付図面は以下の通りであり、同様の参照符号は同様の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による振動分離装置の斜視図である。
【図２】一実施形態による振動分離装置の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、本来的に単なる例示であり本発明の主題を限定することを意図しておらず、また、本発明の主題の応用および用途を限定することを意図するものではない。さらに、上述の発明の背景または以下の詳細な説明により示される理論によって、本発明を境界付ける意図はない。
【００１０】
図１は一実施形態による振動分離器１００の斜視図であり、図２は図１の振動分離器１００の線分１−１に沿った断面図である。振動分離器１００は、シャフト１０２、シャフト１０２に取り付けられる第１取付区域（図２の破線ボックス１０４で示される）、第２取付区域（図２の破線ボックス１０６で示される）、および２つの取付区域１０４、１０６を分離するシム１０７を有する。シャフト１０２は、振動分離器１００の部品が取り付けられる固定ロッドとして機能することができる。振動分離器１００の部品を支持するために、一実施形態において、シャフト１０２は約２００００Ｈｚまでの振動数を備える振動にさらされたときに、構造的な堅牢性を維持することができる材料を含むことができる。他の実施形態において、シャフト１０２は、約−４０℃から約１００℃の範囲の温度にされたときに構造的な堅牢性を維持することができる材料を含むことができる。好適な材料は、限定するわけではないが、鋼鉄、アルミニウム、またはチタンを含むことができる。シャフト１０２のための選択される特定の材料は、振動分離器１００がさらされるであろう環境により変更することができる。
【００１１】
図２を参照すると、シャフト１０２は、第１端部１０８および第２端部１１０を備える。シャフト１０２の第１端部１０８は、分離される構造（図示しない）に連結するように構成される。一例において、分離される構造はペイロード、衛星、または敏感な宇宙船部品とすることができ、また、第１端部１０８はそこに取り付けられるように構成される。一実施形態によれば、分離される構造物は開口部を備え、第１端部１０８は、この構造物の開口部の直径に実質的に等しい（たとえば±０．０５ｍｍ）外側直径を備える。たとえば、分離される構造物は、相対的に小さくすることができ、また構造物は、約０．１ｃｍから約１ｃｍの範囲の外側直径を備える第１端部１０８を有する開口部を備えることができる。他の実施形態において、第１端部１０８の外側直径は、上述の範囲より大きくても小さくてもよい。シャフト１０２の第２端部１１０は、部品をシャフト１０２上に保持するように構成される。これに関し、第２端部１１０は、一実施形態において、ナット１１２上のネジ部に対応するネジ部を含むことができる。代替実施形態において、第２端部１０は、シャフト１０２の隣接部分に対して大きな外側直径を備えることができる。この場合、第２端部１１０の外側直径は、約０．１ｃｍから約１ｃｍの範囲の寸法とすることができる。他の実施形態において、第２端部１１０は、より大きいまたはより小さい外側直径としてもよく、また、外側直径の寸法をナット１１２を通る開口部の寸法に依存させてもよい。
【００１２】
一実施形態によれば、シャフト１０２は半径プレート１１４を含むことができ、半径プレート１１４は、シャフト１０２の長さに対する第１取付区域１０４および第２取付区域１０６の軸方向の位置を維持するように構成される。一実施形態において、半径プレート１１４は、シャフト１０２の第１端部１０８と第２端部１１０との間でシャフト１０２から半径方向外側に延びる。一実施形態によれば、半径プレート１１４は、第２端部１１０よりも第１端部１０８に近くに位置決めされる。他の実施形態において、半径プレート１１４は、第１端部１０８および第２端部から実質的に等距離（たとえば、約±０．０５ｍｍの差の範囲内）に位置決めしてもよい。さらに他の実施形態において、半径プレート１１４は、第１端部１０８よりも第２端部１１０の近くに配置してもよい。具体的な位置に関わらず、半径プレート１１４は、シャフト１０２と一体的に、またはシャフト１０２に溶接等により連結されるように形成することができる。半径プレート１１４は、シャフト１０２の材料と実質的に類似の材料、または類似の特性を備える材料から構成することができる。
【００１３】
半径プレート１１４は、外側半径表面１１６を備えることができ、この外側半径表面１１６は概ね多角形、円形、卵形、またはその他の形状とすることができる。たとえば、図１に示されるように、外側半径表面１１６は六角形とすることができる。他の形状も、他の実施形態において外側半径表面１１６に好適である。一実施形態において、外側半径表面１１６は、第２取付区域１０６の部品がシャフト１０２上の所定の軸方向位置を越えて軸方向にスライドすることを防止するのに好適な直径を有する。これに関し、外側半径表面１１６の直径は、約０．２５ｃｍから約２．５ｃｍの範囲とすることができる。しかし、外側半径表面１１６は、他の実施形態において、これより大きくても小さくてもよい。外側半径表面１１６の直径が、第２取付区域１０６の隣接部品の直径よりも小さい実施形態において、外側半径表面１１６の直径よりも大きな直径を備えるように構成されたワッシャ（図示せず）または他のプレート上の部品を採用することができる。
【００１４】
図２に戻り、他の実施形態において、シャフト１０２は追加的にシャフトから延びる半径突起部１２０を備えることができる。半径突起部１２０は、一実施形態において、シャフト１０２上の軸方向位置において第１取付区域１０４の部品を固定するように構成することができ、また、シャフト１０２と一体的に形成することができる。他の実施形態において、半径突起部１２０は、シャフト１０２に溶接等で連結される別個の部品とすることもできる。半径突起部１２０は、半径プレート１１４と第２端部１１０との間で、軸方向位置においてシャフト１０２から半径方向外側に延びる。半径突起部１２０は、第１取付区域１０４の取付部品（たとえば、以下でより詳細に説明されるブッシング１２４）を通る開口部１２２の直径に実質的に等しい外側直径を備えることができる。たとえば、半径突起部１２０の外側直径は、約０．１１ｃｍから約１．１ｃｍの範囲とすることができ、また、ブッシング１２４の開口部１２２は対応する開口直径寸法を備えるようにすることができる。他の実施形態において、半径突起部１２０の外側直径は、前述の範囲よりも大きくても小さくてもよい。他の実施形態において、半径突起部１２０の外側直径は、ブッシング開口１２２の直径よりも小さくすることができ、この場合、中間取付部品（図示せず）が、半径突起部１２０とブッシング１２４との間に含まれるようにすることができる。
【００１５】
第１取付区域１０４をシャフト１０２にさらに固定するために、一実施形態において、シャフト１０２の第２端部１１０は、取付部品開口部１２２の直径に実質的に等し外側直径を備えることができる。たとえば、第２端部１１０の外側直径は、約０．１ｃｍから約１．０ｃｍの範囲とすることができ、ブッシング１２４の開口部１２２は、対応する開口直径寸法を備えることができる。他の実施形態において、第２端部１１０の外側直径は、前述の範囲よりも大きくても小さくてもよい。一実施形態において、第２端部１１０は、半径突起部１２０の外側直径と実質的に等しい外側直径を備えることができる。しかし、他の実施形態においては、第２端部の外側直径は半径突起部１２０の外側直径と等しくなくてもよい。他の実施形態において、第２端部１１０の外側直径は、取り付け部品開口部１２２の直径よりも小さくすることができ、そして、中間取付部品（図示せず）が含まれ、これはシャフト１０２と取付部品との間に配置される。
【００１６】
第１取付区域１０４および第２取付区域１０６は、多モード能力（すなわち、異なる振動振幅レベルにおける異なる剛性および減衰特性）を備える振動分離装置を提供するように構成される。このように構成するために、第１取付区域１０４は、第１の振動モードにおいて第１剛性および第１減衰性を備えるように構成され、また、第２取付区域１０６は、第２振動モードにおいて第２剛性および第２減衰性を備えるように構成される。第１振動モードは小さい振幅の振動とすることができ、第２振動モードは、大きい振幅の振動とすることができる。一実施形態において、第１剛性および第１減衰は、第２剛性および第２減衰よりも小さい。他の実施形態において、第１剛性および第１減衰は、第２剛性および第２減衰と同一である。いずれの場合においても、第１剛性および第２減衰から生じる、分離システム共振周波数（すなわち、分離器およびペイロードの両方）は、第２剛性および第２減衰から生じる分離システム共振周波数よりも小さくすることができる。一実施形態において、第１周波数範囲が約１Ｈｚから約１０Ｈｚの範囲を含む場合に、第１剛性は約３ｌｂｆ／ｉｎから約３００ｌｂｆ／ｉｎの範囲とすることができ、また、第２周波数範囲が約２０Ｈｚから約６０Ｈｚの値を含む場合に、第２剛性は、約１２００ｌｂｆ／ｉｎから約１１０００ｌｂｆ／ｉｎの範囲とすることができる。他の実施形態において、第１取付区域１０４および第２取付区域１０６の剛性値は、上述の範囲より大きくても小さくてもよく、具体的な値は、減衰される構造部物の構成および構造物がさらされる具体的な振動に依存するようにすることができる。
【００１７】
図２を参照しつづけ、第１振動モードに対する第１剛性および第１減衰を備える能力を保持する第１取付区域１０４を提供するために、第１取付区域１０４は、上述のように第１ブッシング１２４を介してシャフト１０２に固定され、また、第１外側環状部材１２６および第１弾性部材１２８を備える。第１ブッシング１２４は固定位置でシャフト１０２に連結されるので、第１ブッシング１２４は、アルミニウムのような剛体材料から形成することができ、また他の実施形態においては他の材料から形成することができる。一実施形態によれば、第１ブッシング１２４は、上述の開口部１２２、円筒形区域１４２、およびフランジ１４４を含む。開口部１２２は、一実施形態において、軸方向長さに沿って均一な直径を備えることができ、また他の実施形態においては、代替的に、変化する直径を備えることもできる。
【００１８】
円筒形区域１４２は、第１ブッシング１２４の第１端部１３８と第２端部１４０との間を延び、また、約０．２ｃｍから約３ｃｍの範囲の外側直径を備えることができる。具体的な外側直径は、分離装置１００の所望の全体寸法に依存するようにすることができる。第１ブッシング１２４の第２端部１４０から半径方向外側に延びるフランジ１４４は、一実施形態によれば、円筒形区域１４２の外側直径よりも大きな外側直径を備える。他の実施形態において、フランジ１４４は、ナット１１２の外側直径よりも大きな外側直径を備える。たとえば、一実施形態において、フランジ１４４の外側直径は約０．３ｃｍから約４ｃｍの範囲とすることができる。他の実施形態において、フランジ１４４の外側直径をそれより大きくまたは小さくすることもできる。いずれの場合でも、第２端部１４０とナット１１２との間に、それぞれが接触する平坦な表面を提供するために、ワッシャ１４６を配置することができる。ワッシャ１４６は、フランジ１４４またはナット１１２のいずれかの外側直径よりも大きなまたは小さな外側直径を備えることができる。フランジ１４４は一般に円形とすることができる。しかし、他の実施形態においては異なる形状としてもよい。
【００１９】
図１および図２を参照すると、第１外側環状部材１２６は、シャフト１０２と同軸であり、第１ブッシング１２４の周りに配置され、第１弾性部材１２８を第１ブッシング１２４の外側表面１４８に対して位置決めする。一実施形態によれば、第１外側環状部材１２６は、分離器が受けるである振動にさらされても、第１弾性部材１２８の剛性および減衰能力に実質的に影響を与えることなく、構造的な一体性を維持することができる剛体材料を含むことができる。好適な材料は、限定するわけではないが、アルミニウム、鋼鉄、およびチタンを含む。第１外側環状部材１２６は、リング区域１５０および取付フランジ１５２を備える。リング区域１５０は、第１弾性部材１２８の外側直径を収容するのに好適な内側直径を備える。一実施形態において、リング区域１５０の内側直径は、約０．４ｃｍから約５ｃｍの範囲である。しかし、他の実施形態において、具体的な内側直径の寸法はより大きくてもまたはより小さくてもよい。取付フランジ１５２は、リング区域１５０から半径方向外側に延び、振動分離器１００を図示しない他の部材（たとえば宇宙船の構造物）に取り付けるための表面を提供し、また、第１取付区域１０４を第２取付区域１０６に取り付けるための表面を提供する。特に、取付フランジ１５２は、シャフト１０２の第１端部１０８に向かって位置決めされる、第１外側環状部材１２６の端部１５８上に取付面１５６を画定する。
【００２０】
第１弾性部材１２８は、特定の剛性および減衰を備えるように構成することができる。たとえば、第１弾性部材１２８の剛性および減衰性は、第１取付区域１０４の第１剛性および第１減衰に実質的に等しくなるようにするこができる。一実施形態において、第１弾性部材１２８は、特定の剛性および減衰性（たとえば、第１剛性および第１減衰）を備える材料を有することができる。特定の剛性および減衰性を提供するための好適な材料は、限定するわけではないが、ゴム、ポリマー、粘弾性材、および他の弾性材料を含む。他の実施形態において、第１弾性部材１２８は、特定の剛性を提供するように形状付けることができる。一例として、第１弾性部材１２８は、第１端部１６０および第２端部１６２を備え、ここで第１端部１６０は第２端部１６２よりも大きな直径を備える。一実施形態によれば、第１弾性部材１２８は、先端が切り取られたドーム形状を備えることができる。他の実施形態において、第１弾性部材１２８は、切頭円錐形状、または概ね凹状の外側表面形状を備えることができる。他の実施形態によれば、第１弾性部材１２８は、図２に示すように、第１ブッシング１２４とともにキャビティを形成する内側表面を備えることができる。代替的に、第１弾性部材１２８は、中実とすることができる。しかし、第１弾性部材１２８が中実であるか中空であるかは、第１取付区域１０４により提供される望ましい剛性により変更できることを理解されたい。
【００２１】
いずれの場合でも、第１弾性部材１２８の大きな直径を備える第１端部１６０は、第１ブッシング１２４に隣接して配置され、第１ブッシング１２４の取付フランジ１５２に当接させることができる。さらに、好ましい実施形態において、第２端部１６２は、第１環状部材のリング区域１５０から半径方向内側に位置決めされる。図１に示されるように、一例とて、第１弾性部材１２８の第１端部１６０は、第１外側環状部材１２６の取付フランジ１５２の根元の軸方向位置を越えて延びることがないように配置される。
【００２２】
第２取付区域１０６に、第２振動モードに対する第２剛性および第２減衰を提供するために、第２取付区域１０６は、シャフト１０２の周りに配置され、且つ、第１取付区域１０４の軸方向の変位に応じてシャフト１０２に対して軸方向および半径方向に移動することができる部品を含む。一実施形態において、第２取付区域１０６は、第２ブッシング１６４、第２外側環状部材１６６、および第２弾性部材１６８を含む。第２ブッシング１６４は、第１ブッシング１２４とシャフト１０２の半径プレート１１４の間に位置決めされ、その間に半径方向ギャップおよび１つ以上の軸方向ギャップおよび間隙が存在する。一実施形態において、第２ブッシング１６４の第１端部１７０は、第１ブッシング１２４の第１端部１３８に隣接して配置され、また、第１軸方向ギャップ１７２を形成するように該１ブッシング１２４の第１端部から離れて配置される。第１軸方向ギャップ１７２は、一実施形態において、約０．２５４ｍｍから約０．５０８ｍｍの範囲の軸方向長さを備えることができる。しかし、分離機１００の全体の寸法に応じて、第１軸方向ギャップ１７２は、上述の範囲より大きくしても小さくしてもよい。他の実施形態によれば、第２ブッシング１６４の第２端部１７４は半径プレート１１４に隣接して配置されて、半径プレート１１４とともに軸方向間隙１７６を形成する。軸方向間隙１７６は、第１取付区域１０４が寸法決めされる振動環境において、軸方向間隙がゼロにならないような、軸方向長さを備えることができる。一実施形態において、第２モードの共振周波数は、約４０ヘルツから約８０ヘルツとすることができ、軸方向間隙１７６は、約０．２５４ｍｍから約０．５０８ｍｍの範囲とすることができる。一実施形態において、軸方向間隙１７６は、第１軸方向ギャップ１７２と実質的に等しく（たとえば±０．０１ｍｍ）することができる。他の実施形態において、軸方向間隙１７６は、第１軸方向ギャップ１７２よりも大きくまたは小さくすることもできる。しかし、具体的な軸方向間隙１７６の寸法は、分離器１００の全体の寸法に依存させることができる。
【００２３】
一実施形態によれば、第２ブッシング１６４は、シャフト１０２の外側直径よりも大きな直径を備える開口部１７８を備え、第２ブッシング１６４の内側表面１８０とシャフト１０２との間に半径方向ギャップ１７９を形成する。一実施形態によれば、半径方向ギャップ１７９は、約０．２５４ｍｍから約０．５０８ｍｍの範囲の半径方向長さを備えることができる。他の実施形態において、半径方向ギャップ１７９の半径方向長さは、上述の範囲よりも大きくまたは小さくすることができる。開口部１７８およびシャフト１０２の外側直径の両者は第２ブッシング１６４の軸方向長さに沿って均一の直径を備えるように見えるが、他の実施形態において、半径方向ギャップ１７９が維持される限りは、両者は異なる直径を備えてもよい。
【００２４】
一実施形態において、第２ブッシング１６４はアルミニウムのような剛体材料から形成することができ、または他の実施形態において他の材料から形成することができる。第２ブッシング１６４は、一実施形態において、第１ブッシングと実質的に類似する材料で形成することができる。他の実施形態において、ブッシング１２４、１６４の材料は、類似の物理的特性を備える異なるものでもよい。
【００２５】
第２外側環状部材１６６はシャフト１０２と同軸であり、第１外側環状部材１２６と半径プレート１１４との間に位置決めされる。一実施形態よれば、第２外側環状部材１６６は、第２弾性部材１６８を第２ブッシング１６４に対して位置決めするために、第２ブッシング１６４の周りに配置される。一実施形態によれば、第２外側環状部材１６６は、分離器が受けるであろう振動にさらされたときに、第２弾性部材１６８の剛性および減衰能力に実質的に影響を与えることなく、構造的な一体性を維持できる剛体材料を含むことができる。好適な材料は、限定するわけではないが、アルミニウム、鋼鉄、またはチタンを含む。一実施形態において、第２外側環状部材１６６は、第１環状部材１２６と実質的に同一の材料で形成することができる。他の実施形態において、部材１２６、１６６の材料は、類似の物理的性質を備える異なるものでもよい。
【００２６】
第２外側環状部材１６６は、一実施形態において、リング区域１８６および取付フランジ１８８を含むことができる。リング区域１８６は第２弾性部材１６８の外側直径に対応する内側直径を備える。一実施形態において、リング区域１８６の内側直径は、約０．４ｃｍから約５ｃｍの範囲である。しかし、具体的な直径は、第２弾性部材１６８の寸法により変更することができる。取付フランジ１８８は、リング区域１８６から半径方向外側に延び、また、第１外側環状部材１２６の取付フランジ１５２に対応する寸法および形状を備える。たとえば、第２外側環状部材１６６の取付フランジ１８８は、取付面１９０を備え、取付面１９０は、第１外側環状部材１２６の取り付け面１５６に対応するように位置決めされまた形状付けられる。２つの取付面１９０、１５６は、第２軸方向ギャップ１９１を形成するように離間する。第２軸方向ギャップ１９１は、第１軸方向ギャップ１７２の軸方向長さに実質的に等しい（たとえば±０．０５ｍｍ）軸方向長さを備える。他の実施形態において、２つのギャップ１９１、１７２は等しくなくてもよい。いずれの場合でも、第２軸方向ギャップ１９１は、約０．２５４ｍｍから約０．５０８ｍｍの範囲とすることができる。他の実施形態において、ギャップ１９１は、上述の範囲よりも大きくても小さくてもよい。一実施形態において、２つの取付フランジ１８８、１５２の外側周縁は、２つまたはそれ以上のボルト１９２、１９４（図１）により互いに固定される。他の実施形態において、取付フランジ１８８、１５２は、クランプまたは他の連結機構により取り付けられてもよい。
【００２７】
第２弾性部材１６８を含む第２取付区域１０６は、特定の剛性および減衰性を備えるように構成できる。一実施形態において、剛性および減衰性は、第２取付区域１０６の第２剛性および第２減衰性に実質的に等しくすることができる。他の実施形態において、剛性および減衰性は、第２取付区域１０６の第２剛性および第２減衰性よりも大きくても小さくてもよい。いずれの場合においても、第２弾性部材１６８は、特定の剛性および減衰性を備える材料を有することができる。好適な材料は、限定するわけではないが、ゴム、ポリマー、粘弾性材、または他の弾性材料を含む。他の実施形態において、第２弾性部材１６８は、特定の剛性を備えるように形状付けることができる。一例において、第２弾性部材１６８は第１端部１９６および第２端部１９８を備え、第２端部１９８は第１端部１９６よりも小さな外側直径を備える。一実施形態によれば、第２弾性部材１６８は、第１弾性部材１２８の形状に実質的に類似する形状を備えることができ、２つの弾性部材１２８、１６８が隣接するように適切に位置決めされたときに、互いに鏡像になる。たとえば、第１弾性部材１２８が切頭ドーム形状を備える一実施形態において、第２弾性部材１６８もまた切頭ドーム形状を備えるようにすることができる。代替的に、第１弾性部材１２８が切頭円錐形状を備える場合、第２弾性部材１６８も同一の形状とすることができる。他の実施形態において、第２弾性部材１６８は、第１弾性部材１２８に類似のまたは非類似の、概ね凹形状の外側表面を備えることができる。他の実施形態によれば、第２弾性部材１６８は、第１弾性部材１２８と同様に、図１に示すように、第２ブッシング１６４とともにキャビティを形成する内側表面を備えることができる。しかし、他の実施形態において、第２弾性部材１６８を材料の中実部品とし、一方で第１弾性部材１２８を中空とすることができる。あるいは、２つの弾性部材１２８、１６８を両方とも中実部材とすることができる。いずれの場合でも、第２弾性部材１６８を中実とするか中空とするかは、第２取付区域１０６により提供される所望の剛性および減衰性に依存するようにすることができ、また、隣接する第１取付区域１０４の部品に依存するようにすることができる。
【００２８】
小さな直径を備える第２弾性部材１６８の第２端部１９８は、第２ブッシング１６４のフランジ１８４に隣接し、また当接するように位置決めされる。好ましい実施形態において、第１端部１９６は、第２外側環状部材１６６のリング区域１８６から、取付面１９０を軸方向に超えて延びることなく、半径方向内側に位置決めされる。このようにして、第１および第２の弾性部材１２８、１６８の第１端部１６０、１９６は互いに離間し、第２軸方向ギャップ２０２を形成する。一実施形態において、第２軸方向ギャップ２０２は、約０．０２５４ｃｍから約０．５０８ｃｍの範囲の軸方向長さを備えることができる。他の実施形態において、第２軸方向ギャップ２０２は、上述の範囲よりも大きくても小さくてもよい。
【００２９】
シム１０７は、環状部材１２６と環状部材１６６との間に配置され、また、第１取付区域１０４と第２取付区域１０６との間に適切な空間を提供し、分離器１００内の第１軸方向ギャップ１７２および第２軸方向ギャップ１９１の軸方向長さを維持するように構成される。これに関して、シム１０７はディスク形状であり、第１外側環状部材１２６の取付面１５６と第２外側環状部材１６６の取付面１９０との間に配置される。一実施形態によれば、シム１０７はまた、第１弾性部材１２８と第２弾性部材１６８との間に配置することができる。シム１０７は単一のディスクとして示されているが、シム１０７は代替的に１つ以上の部品から形成することができる。
【００３０】
第１軸方向ギャップ１７２および第２軸方向ギャップ１９１が実質的に等しい実施形態において、シム１０７は、均一な厚さとすることができる。他の実施形態において、シム１０７は、厚さが変化するようにすることができる。このような場合、厚さの変化の場所は、分離器１００が組み立てられたときの第１軸方向ギャップ１７２および第２軸方向ギャップ１９１の位置に依存するようにすることができる。シム１０７の好適な材料は、アルミニウム、鋼鉄、またはチタンを含むことができる。
【００３１】
動作中、取り付けられた構造物からの振動は、シャフト１０２を介して分離器１００に伝達される。分離器１００が第１モードの振動にさらされたとき（すなわち、構造物が、軌道上での振動環境に代表される小さな振幅の振動にさらされたとき）、第１取付区域１０４が機能し、この振動環境に対する所望の剛性および減衰性を提供することができる。特に、振動がシャフト１０２を通って、第１モードの振動の小さい振幅に対する所望の剛性および減衰性を提供するように構成された第１弾性部材１２８に伝わる。分離器１００が第２振動モードの振動にさらされたとき（すなわち、構造物が、発射振動環境に代表される大きな振幅の振動にさらされたとき）、第２取付区域１０６は、第１取付区域１０４と協働して並列的に機能し、大きな振動環境に対する十分な剛性および減衰性を提供する。特に、シャフト１０２からの振動が第２弾性部材１６８に伝達され、また、第１取り付け区域１０４の能力を超えて振幅が大きくなると、シャフト１０２は第１取付区域１０４を第２取付区域１０６へ移動させ、第２取付区域１０６はシャフト１０２に沿って軸方向に移動して、この振動を分離しおよび／または減衰させる。第１軸方向ギャップ１７２および第２軸方向ギャップ１９１が、第１取付区域１０４と第２取付区域１０６との間に提供され、また、シム１０７がギャップ１７２、１９１内に配置されているので、第１弾性部材１２８および第２弾性部材１６８は互いに分離状態を維持し、異なる振動モード（たとえば、小さな振幅の振動および大きな振幅の振動）に対して異なる剛性および減衰特性を提供することができる。第２取付区域１０６と第１取付区域１０４との間の軸方向間隙を提供することにより、第２取付区域１０６は、分離器１００が第１モードで振動するときの振幅よりも大きな振幅の第２モードの振動を減衰させることができる。
【００３２】
以上のように、複数の振動モード（すなわち、振幅レベル）に対して機能する（すなわち、所望の剛性および減衰性能を提供する）振動分離装置が提供された。この振動分離装置は、従来の振動分離装置と比較して、相対的に高価ではなく、また製造が単純である。さらに、振動分離装置は、従来の分離器と実質的に等しい設置領域またはそれよりも小さい設置領域において容易に設置できるように構成でき、したがって、分離および／または減衰させるべき振動を受ける現存するシステムに代替することができる。
【００３３】
以上のように本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態が詳細に説明されたが、多くの変形例が存在することを理解されたい。また、１つまたは複数の例示的な実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲、用途、または構成をいかなる意味でも限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、上述の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を実行するための便宜的なロードマップを当業者に提供するものである。上述の例示的な実施形態の中の要素の機能および配置に関して、添付の特許請求の範囲により画定される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形が可能であることを理解されたい。
【図１】
0005517556.tif 000002
【図２】
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