(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で軽量の高いトルク出力を有する信号トルクモジュール組立体を含むコントロール・モーメント・ジャイロスコープ固定子組立体を提供する【解決手段】回転子組立体２９を含む型のコントロール・モーメント・ジャイロスコープ２０内で使用する信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ２２）であって、ＳＴＭＡが、固定子組立体の接続器を有する筐体と、筐体に結合されたトルクモータと、筐体内に配置されトルクモータを回転子組立体に機械的に結合する歯車列を含む、ＴＭＡ６０と、固定子組立体筐体に対向して筐体に設けられる信号モジュール組立体取付け接続器に取り付けられる信号モジュール組立体筐体を有するＳＭＡ６２と、ＴＭＡを通って延び、ＳＭＡと回転子組立体とを電気的に結合する細長い接続具とを備える。【選択図】図１
2014112095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子組立体筐体（４６）に回転可能に結合される回転子組立体（２９）を含む型のコントロール・モーメント・ジャイロスコープ（２０）内で使用する信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ（２２））であって、前記信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ（２２））が、
固定子組立体筐体の端部に固定して取り付けられた固定子組立体の接続器（７０）を有するトルクモジュール組立体の筐体（６８）と、
トルクモジュール組立体の筐体（６８）に結合されたトルクモータ（８０）と、
前記トルクモジュール組立体の筐体（６８）内に配置され、前記トルクモータ（８０）を前記回転子組立体（２９）に機械的に結合する歯車列（７２）とを含む、
トルクモジュール組立体（ＴＭＡ（６０））と、
前記固定子組立体筐体に対向して前記トルクモジュール組立体の筐体（６８）に設けられる信号モジュール組立体取付け接続器（９２）に固定して取り付けられる信号モジュール組立体筐体（９０）を有する信号モジュール組立体（ＳＭＡ（６２））と、
トルクモジュール組立体（ＴＭＡ（６０））を通って延び、前記信号モジュール組立体（ＳＭＡ（６２））と前記回転子組立体（２９）とを電気的に結合する細長い接続具（１０２）と
を備える信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ（２２））。
【請求項２】
前記歯車列（７２）が、
外側環状部分と、内側環状部分と、前記外側環状部分を前記内側環状部分に接続する放射状の壁とを有する回転可能なドラム（１１０）と、
前記回転可能なドラム（１１０）の内側環状部分に形成され、その中に中央開口を有する第１の太陽歯車（１１４）と、
前記第１の太陽歯車（１１４）と係合する第１の組の遊星歯車（１１８）と、
前記第１の組の遊星歯車（１１８）を支持する第１の端部分と、前記第１の太陽歯車（１１４）に提供される前記中央開口を通って延びる中央部分と、第２の端部分とを有する第１の電荷担体（１２０）と、
前記第１の電荷担体（１２０）の第２の端部分に固定して結合される第２の太陽歯車（１２４）であって、前記第２の太陽歯車（１２４）と第１の組の遊星歯車（１１８）とが、回転ドラムの放射状の壁の両側に存在する、請求項１に記載の信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ（２２））。
【請求項３】
前記第２の太陽歯車（１２４）と係合する第２の組の遊星歯車（１２６）と、
前記第２の組の遊星歯車（１２６）を支持する第２の電荷担体（１２８）とを備え、
前記第２の太陽歯車（１２４）はその中に中央開口を有し、前記第１の電荷担体（１２０）と第２の電荷担体（１２８）とが各々、そこを貫通する長手方向チャネルを有し、前記第１の太陽歯車（１１４）の中央開口、前記第２の太陽歯車（１２４）の中央開口、前記第１の電荷担体（１２０）を貫通する長手方向チャネルおよび第２の電荷担体（１２８）を貫通する長手方向チャネルが協働して、前記細長い接続具（１０２）が貫通して伸びる長手方向チャネル（１０６）を規定する、請求項２に記載の信号トルクモジュール組立体（２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、回転する装置に関し、より具体的には、コントロール・モーメント・ジャイロスコープの固定子組立体内の使用に適する信号トルクモジュール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントロール・モーメント・ジャイロスコープ（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｍｅｎｔ  ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ：ＣＭＧ）は、一般に、衛星姿勢制御システムの中で使用される。一般化されたＣＭＧは回転子組立体を支持する固定子組立体を備える。他の構成要素中に、固定子組立体はトルクモジュール組立体（ｔｏｒｑｕｅ  ｍｏｄｕｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＴＭＡ）および信号モジュール組立体（ｓｉｇｎａｌ  ｍｏｄｕｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＳＭＡ）を含む。ＴＭＡおよびＳＭＡは別個の装置であり、それらは固定子組立体の筐体の対向する端部部分に取り付けられている。ＴＭＡは、歯車列によって回転子組立体に機械的に結合されるトルクモータを含む。トルクモータが電圧を加えられると、ＴＭＡは回転子組立体をジンバル軸の周りに回転させる。ＳＭＡは、細長い接続具を介して回転子組立体に電気的に接続されているスリップリング組立体を備えてもよい。ＣＭＧの作動中に、ＳＭＡは、電気信号および／または電力がＳＭＡの回転式接続器を横切って回転子組立体の電気的構成要素（例えば、スピンモータ）に伝達されることを可能にする。
【０００３】
上記の型のＣＭＧは、広範囲に設計されており、衛星姿勢制御システム内での使用に適切である。しかし、従来のＣＭＧは、やはりトルクモジュール組立体および信号モジュール組立体に関していくつかの制限を伴う。例えば、従来のＴＭＡは相対的に高いトルク出力を達成するが、相対的にかさばり、重いことがある。さらに、ＴＭＡの広大な容積およびＴＭＡ筐体内の歯車の非対称な支持のために、ＴＭＡ駆動系内の歯車の歯は長い期間に不均一に摩耗し、したがってＴＭＡの作動寿命を縮めることがある。さらなる制限として、従来のＣＭＧ設計は細長い接続具をＳＭＡから回転子組立体に経路を設定するための効率的な手段を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、比較的小型で軽量の高いトルク出力を有するＴＭＡを備えるＣＭＧ固定子組立体を提供することが望ましいことが理解されるべきである。理想的には、この種のＴＭＡは放射状に均衡のとれた歯車歯負荷をもたらして、歯の摩耗特性を改善するようになっている。一体化したトルクモジュール組立体および信号モジュール組立体（本明細書では集合的に信号トルクモジュール組立体またはＳＴＭＡと呼ぶ）を提供することもまた望ましく、ＣＭＧ外包を流線型にし、質量を局部に集中させるようにする。好ましくは、この種のＳＴＭＡが、ＳＭＡを回転子組立体に接続する細長い電気的接合具を収容する効率的な経路手段を提供するであろう。本発明の他の望ましい特徴および特性が、添付の図面および本発明の背景と併せて考察されると、次の本発明の詳細な説明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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ）が回転子組立体を含む型のコントロール・モーメント・ジャイロスコープ内に使用するために提供される。ＳＴＭＡは、（ｉ）ＴＭＡ筐体、（ｉｉ）ＴＭＡ筐体に結合されたトルクモータおよび（ｉｉｉ）ＴＭＡ筐体に結合され、トルクモータを回転子組立体に機械的に結合する歯車列を含むトルクモジュール組立体（ＴＭＡ）を備える。信号モジュール組立体はＴＭＡ筐体に結合され、細長い接続具が信号モジュール組立体と回転子組立体とを電気的に接続する。細長い接続具は歯車列を貫通して延在する。
【０００６】
固定子組立体もまた、回転子組立体を備える型のコントロール・モーメント・ジャイロスコープ内部に配備するために用意される。固定子組立体はトルクモジュール組立体（ＴＭＡ）および固定子組立体筐体を備え、固定子組立体筐体は回転子組立体に回転可能に連結されている。ＴＭＡは、（ｉ）固定子組立体筐体に取り付けられたＴＭＡ筐体、（ｉｉ）ＴＭＡ筐体に連結されたトルクモータ、（ｉｉｉ）ＴＭＡ筐体内に配置され、機械的にトルクモータを回転子組立体に結合する歯車列および（ｉｖ）歯車列を貫通して延在する長手方向チャネルを備える。信号モジュール組立体（ＳＭＡ）は、ＴＭＡ筐体に結合され、細長い接続具が電気的にＳＭＡと回転子組立体とを接続する。細長い接続具は長手方向チャネルを貫通して延在する。
【０００７】
本発明の少なくとも１つの実施例が次の図面に関して以下に説明され、同じ番号は同じ構成要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の例示的な実施形態によるコントロール・モーメント・ジャイロスコープ（ＣＭＧ）の横断面図である。
【図２】図１に示すＣＭＧの固定子組立体に使用され得る例示的な信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ）の詳細な横断面図である。
【図３】図１に示すＣＭＧの固定子組立体に使用され得る例示的な信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ）の詳細な等角図である。
【図４】図２および図３に示す例示的なトルクモジュール組立体の分解図である。
【図５】図２および図３に示す例示的なトルクモジュール組立体の等角切欠図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次の詳細な説明は、本来単なる例示に過ぎず、本発明、または本発明の適用および使用を制限することを意図するものではない。さらに、前述の背景技術または次の詳細な説明の中で示されるいかなる理論によっても拘束されることを意図するものではない。
【００１０】
図１は、第１の例示的な実施形態による一般化された信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ）２２を備えるＣＭＧ２０の横断面図である。ＳＴＭＡ２２の設計および機能は、図２から図５に関連して下記に詳細に説明されるであろうが、しかし、最初にＣＭＧ２０の種々の構成要素の一般的な考察が提供される。もちろん、ＣＭＧ２０はＳＴＭＡ２２が使用され得る特定のコントロール・モーメント・ジャイロスコープの１つの例に過ぎない。ＳＴＭＡ２２の実施形態、およびそれによって使用されるトルクモジュール組立体もまた、種々の他の型のジャイロスコープおよび回転式装置の中に組み込まれることができる。
【００１１】
図１を参照すると、ＣＭＧ２０は２つの主組立体、すなわち（１）ＳＴＭＡ２２を含む固定子組立体２４および（２）内側ジンバル組立体（ＩＧＡ）２６を備える。ＩＧＡ２６は、回転子組立体２９が結合される回転子組立体筐体２８を備える。回転子組立体２９は、例えば、回転子シェル３６によってシャフト３４に結合された慣性要素３２（例えば、複合リング）を含む回転子３０を備えることができる。シャフト３４の対向する端部は、それぞれ回転子組立体２９内に設けられた異なる環内に受けられる。スピンモータ３８がシャフト３４の各端部部分の周りに配置されており、電圧が加えられると、回転子３０をスピン軸４０の周りに回転させる。第１および第２のスピン軸受４２（例えば、固定式複式軸受カートリッジおよび浮動複式軸受カートリッジ）が、シャフト３４の対向する端部部分の周りに配置されて、回転子３０の回転運動を促進することができる。ＩＧＡ２６は、当産業で標準的であるが、簡潔さのために本明細書に記載されない、同調ダイヤフラム４４およびヒータ（図示せず）などの様々な他の構成要素をさらに備えることができる。
【００１２】
固定子組立体２４は固定子組立体筐体４６を含み、その筐体は回転子組立体筐体２８および全体的にはＩＧＡ２６を支持する。ＣＭＧ２０の作動中に、ＳＴＭＡ２２は選択的にＩＧＡ２６をジンバル軸４８の周りに回転させる。ジンバル軸受５０（例えば、大口径複式軸受）は、固定子組立体筐体４６と回転子組立体筐体２８との間に配置されて、ＩＧＡ２６がジンバル軸４８の周りを回転するときに摩擦を最小にする。ＩＧＡ２６の回転速度および／または角度位置を検出するために、ＣＭＧ２０はタコメータ、レゾルバなどの１つまたは複数のセンサを備え付けることができる。例えば、図１に示すように、ロータリエンコーダ５６が固定子組立体筐体４６内部にＳＴＭＡ２２とＩＧＡ２６との間に配置されて、ＩＧＡ２６の速度および／または位置を監視することができる。
【００１３】
ＣＭＧ２０が宇宙船に取り付けられることができるために、宇宙船接続器５２が固定子組立体筐体４６の外側に設けられる。宇宙船接続器５２は、例えば、複数のボルト穴を有し、その穴を貫通して宇宙船の壁に直接ボルトで固定される、またはその代わりに宇宙船に取り付けられることになる媒介の取り付け構造にボルトで固定されることができる環状構造を備えることができる。所望のトルクを主宇宙船に伝えるために、ＳＴＭＡ２２がＩＧＡ２６、したがって回転子３０を選択的にジンバル軸４８の周りに回転させる。回転子３０は、十分な質量を有し、その回転平面から外れた回転子３０の運動が、回転軸４０およびジンバル軸４８の両方に垂直である出力軸の周りにかなりのトルクを誘導するような速度で回転する。このトルクは、ＣＭＧ回転子３０からスピン軸受４２、回転子組立体筐体２８、ジンバル軸受５０および固定子組立体筐体４６を貫通して宇宙船接続器５２まで伝達されて、所望のジャイロスコープトルクを主宇宙船に伝達する。
【００１４】
図示された例示的な実施形態の中で、固定子組立体２４が、封止的にＩＧＡ２６を囲む固定子カバー５４を含むことが示される。固定子カバー５４は真空に近い状態をＣＭＧ２０の地上試験中に固定子組立体２４内に生成することを可能にする。固定子カバー５４は、もちろん宇宙に配備されるときにＣＭＧ２０の作動に不必要である。したがって、別の実施形態ではＣＭＧ２０は固定子カバー５４を含まなくてもよい。しかし、もし備えられても、固定子カバー５４はＣＭＧ２０の任意の追加の構成要素を支持するために必要ではなく、また固定子カバー５４はトルクを伝え、または回転子３０から離れて熱を伝導する通路を提供するために必要ではない。したがって、固定子カバー５４は、ＣＭＧ２０の全体的な体積および重量を最小にするように相対的に壁が薄く、完全なまたは完全に近い半球体形状を有するように設計されてもよい。
【００１５】
またここで図１を参照すると、ＳＴＭＡ２２はトルクモジュール組立体（ＴＭＡ）６０および信号モジュール組立体（ＳＭＡ）６２を備える。ＴＭＡ６０は固定子組立体筐体４６の端部部分に取り付けられ、ＳＭＡ６２は固定子組立体筐体４６の実質的に反対側のＴＭＡ６０の端部部分に取り付けられる。したがって、ＴＭＡ６０はＳＭＡ６２とＩＧＡ２６との間に配置される。下記に詳しく示すように、ＴＭＡ６０は選択的にＩＧＡ２６をジンバル軸４８の周りに回転させるように作動する。対照的に、ＳＭＡ６２は、電気信号および／または電力を、固定子組立体２４または主宇宙船（例えば、電源）に取り付けられた電気的構成要素から回転する接続器を横切ってＩＧＡ２６（例えば、スピンモータ３８）内に、一体化された電気的構成要素に伝達するように機能する。ＳＭＡ６２は任意の船体もしくは装置、またはこの機能を実行するのに適した船体の形態であると想定され得るが、ＳＭＡ６２は、図２および図３に関連して下記に説明される型のスリップリング組立体を備えることが好ましい。
【００１６】
図２および図３は、それぞれ回転子組立体筐体２８に結合されたＳＴＭＡ２２の詳細な横断面図、および等角図である。最初に図２を参照すると、ＴＭＡ６０は、固定子組立体筐体４６（見やすいように図示せず）に固定式に結合される（例えば、ボルトで固定される）ことができる接続器７０（例えば、それぞれがそこを通るボルト穴を有する一連のタブ）を取り付ける固定子組立体を含むＴＭＡ筐体６８を備えることが理解されよう。トルクモータ８０（図３に部分的にだけ図示される）がＴＭＡ筐体６８の外側部分に固定式に結合され、歯車列７２はＴＭＡ筐体６８内に配置される。トルクモータ８０はピニオン８２を含み、歯車列７２は回転入力部７４および回転出力部７６を含む。回転入力部７４はピニオン８２によって係合され、回転出力部７６は回転組立体筐体２８に固定式に結合され（例えば、ボルトで固定され）ている。トルクモータ８０に電圧を加えられると、ピニオン８２は歯車列７２を駆動して、それにより回転子組立体筐体２８したがってＩＧＡ２６をジンバル軸４８の周りに以下に詳細に説明するように回転させる。安定性の向上および歯の負荷分配の改善のために、ピニオン８２が、ＴＭＡ筐体６８内部に配置された環状軸受８６によって支持される伸長部８４を備え付けられてもよい。所望されれば、トルクモータ８０もまた、アンチバックラッシ歯車８３を含むことができ、図２に示す方法で歯車列７２の回転入力部７４に係合し、回転入力部７４に対して事前に組み込まれる。
【００１７】
ＳＭＡ６２は、ＴＭＡ筐体６８上に設けられたＳＭＡ取付け接続器９２に、例えば複数のボルトを利用して固定式に結合されているＳＭＡ筐体９０を備える。所望されれば、ＳＭＡ６２がＴＭＡ筐体６８に取り付けられるとき、ＴＭＡ筐体６８もまた、ＳＭＡ６２を受け、支持する環状カラー９４を備え付けられてもよい。スリップリング組立体９６はＳＭＡ筐体９０内に取り付けられる。スリップリング組立体９６はスリップリング固定子９８（例えば、管状本体）およびスリップリング固定子９８内部に配置されるスリップリング回転子１００（例えば、回転可能なシャフト）を含む。下記により詳しく説明されるように、スリップリング回転子１００は、管状導管（例えば、図５に示す導管１４６）に取り付けられてもよく、その導管は機械的にＴＭＡ６０の回転出力部７６に結合される。スリップリング固定子９８はＳＭＡ筐体９０に固定式に結合され、スリップリング回転子１００はスリップリング固定子９８の内で回転可能である。細長い接続具１０２（例えば、被覆電線の束）が電気的にスリップリング回転子１００をＩＧＡ２６に接続する。ＩＧＡ２６がジンバル軸４８の周りに回転するとき、細長い接続具１０２およびスリップリング回転子１００はそれと共に回転する。複数の可撓性で伝導性の指状突起１０４が、スリップリング回転子１００がＩＧＡ２６と共に回転するとき、スリップリング回転子１００とスリップリング固定子９８との間の電気的接触を維持する。ＳＭＡ筐体９０の外側に配置されたＳＭＡ伝達接続具１０５（図３に示す）により、ＣＭＧ２０（図１）または主宇宙船上に位置する外部電気的構成要素（例えば、電源）がスリップリング固定子９８に電気的に接続されることを可能にする。このようにして、スリップリング組立体９６および細長い接続具１０２が、ＩＧＡ２６がジンバル軸４８の周りに回転する間に、電気的信号および／または電源が回転子組立体の電気的構成要素に伝送されることを可能にする。
【００１８】
長手方向チャネル１０６が、細長い接続具１０２を収容するために歯車列７２の中央部分を貫通して形成される。好ましい実施形態では、長手方向チャネル１０６の長手方向軸は、ジンバル軸４８と実質的に同一線上にある。長手方向チャネル１０６を用意すること、およびＳＴＭＡ２２の全体的設計により、細長い接続具１０２がＳＭＡ６２とＩＧＡ２６の間に直接的および効率的方法で歯車列７２を貫通して経路を設定することができる。この伝導性経路機構は、従来の経路機構よりもかなり効率的であり、ＳＴＭＡ２２の全体的な体積および重量をかなり減少させることになる。
【００１９】
このように、ＳＭＡが実質的に回転子組立体の反対側のＴＭＡに取り付けられる例示的な信号トルクモジュール組立体が説明されてきた。このような方法でＳＭＡおよびＴＭＡを一体化することにより、ＣＭＧ外包は最小になり、質量は局部に集中される。加えて、歯車列７２によりトルクモータ８０がＴＭＡ６０の中央線からずらして置かれることが可能となり（すなわち、ピニオン８２の回転軸がジンバル軸４８からずらして置かれ得る）、それにより、トルクモータ８０の長さがある範囲内でＳＴＭＡ２２の全体的長さに悪影響を及ぼさずに増加可能になる。歯車列７２は、機械的にトルクモータ８０を回転子組立体筐体２８に連結するのに適する少なくとも２つの歯車の任意のシステムを備えてもよい。これにもかかわらず、歯車列７２が相対的に小型で軽量の高いトルク出力歯車列を備えることが好ましい。この種の好ましい歯車列の例が次に図４および図５に関連して説明される。
【００２０】
図４および図５は、歯車列７２を詳しく図示したＴＭＡ６０のそれぞれ、分解図および等角切欠図である。最初に図４を参照すると、歯車列７２は、外側平歯車１１２がその上に形成される外側環状部分、第１の太陽歯車１１４がその上に形成される内側環状部分、および外側部分と内側部分とを結合する放射状の壁を有する回転可能なドラム１１０を備える。図示された実施例の中で、回転可能なドラム１１０、外側平歯車１１２、および第１の太陽歯車１１４が単一機械化部品として形成されるが、いつもこうである必要はないと理解されよう。これらの構成要素に加えて、歯車列７２はさらに、（１）第１の外側環状歯車１１６、（２）第１の１組の遊星歯車１１８、（３）遊星歯車１１８を支持する第１の電荷担体１２０、（４）第１の電荷担体１２０に固定式に結合された第２の太陽歯車１２４、（５）第２の１組の遊星歯車１２６、（６）遊星歯車１２６を支持する第２の電荷担体１２８および（７）第２の外側環状歯車１２２を備える。歯車列７２が組み立てられるとき、遊星歯車１１８は太陽歯車１１４と環状歯車１１６との間に放射状に配置され、遊星歯車１２６は太陽歯車１２４と環状歯車１２２との間に放射状に配置される。本明細書に記載する用語「平歯車」は、その最も広い意味で使用され、様々な型のはすば歯車を含むと定義されるが、それに限定されるわけではない。
【００２１】
好ましい実施形態では、第１の１組の遊星歯車１１８および第２の１組の遊星歯車１２６のそれぞれは、それぞれの電荷担体１２０および１２８（および／または長手方向チャネル１０６）の周りに円周に離隔された複数の平歯車を備える。例えば、図４および図５に示すように、平歯車の各組は３つの歯車、すなわち２つのアンチバックラッシ歯車の間に配置された一次歯車を備えることができる。電荷担体１２０の場合は、アンチバックラッシ歯車の一方が第１の外側環状歯車１１６に係合し、好ましくは外側環状歯車１１６に事前に組み込まれ、一方、アンチバックラッシ歯車の他方が第１の太陽歯車１１４に係合し、好ましくは第１の太陽歯車１１４に事前に組み込まれる。電荷担体１２８の場合は、アンチバックラッシ歯車の一方が第２の外側環状歯車１２２に係合し、好ましくは第２の外側環状歯車１２２に事前に組み込まれ、一方、アンチバックラッシ歯車の他方が第２の太陽歯車１２４に係合し、好ましくは第２の太陽歯車１２４に事前に組み込まれる。
【００２２】
ＴＭＡ６０の筐体は、第１の部分１３０および第２の部分１３２を有する。図５に示すように、筐体部分１３０および１３２は歯車列７２を囲むように固定式に一体に結合されている。外部環状歯車１１６および１２２は、ボルト穴１３４および１３６（図５）の中に挿入された複数のボルト（図示せず）を使用して、筐体部分１３０および１３２にそれぞれ固定式に結合されている。ドラム１１０、したがって外部平歯車１１２および第１の太陽歯車１１４の回転運動を促進するために、複数の軸受（例えば、二重ボール軸受）もまた設けられてもよい。例えば、図５に示すように、第１の軸受１３８は外部環状歯車１１６とドラム１１０の外部部分との間に配置可能であり、第２の軸受１４０は外部環状歯車１２２とドラム１１０の外部部分との間に配置可能であり、第３の軸受１４２は電荷担体１２０とドラム１１０の内部部分との間に配置可能である。加えて、環状軸受１４４はＴＭＡ筐体部分１３２と電荷担体１２８との間に配置可能である。
【００２３】
ＴＭＡ６０が組み立てられると、トルクモータ８０のピニオン８２が外側平歯車１１２に係合し、それにより歯車列７２の回転入力として働く。上記のように、外側平歯車１１２は太陽歯車１１４に固定式に結合（例えば、一体に形成）されている。したがって、ピニオン８２が外側平歯車１１２を回転させるとき、太陽歯車１１４が外側平歯車１１２と共に回転する。太陽歯車１１４は遊星歯車１１８に係合し、遊星歯車１１８は環状歯車１１６によって係合され、電荷担体１２０を介して太陽歯車１２４に固定式に結合される。したがって、太陽歯車１１４の回転は遊星歯車１１８および太陽歯車１２４を駆動する。太陽歯車１２４は遊星歯車１２６に係合し、遊星歯車１２６は環状歯車１２２によって係合され、電荷担体１２８によって支持される。したがって、太陽歯車１２４が回転するにつれて、遊星歯車１２６および電荷担体１２８もまた回転する。電荷担体１２８は、回転子組立体筐体２８（図１から図３）に固定式に結合され、歯車列７２の回転出力として働く。その結果、遊星歯車１２６および電荷担体１２８の回転により、回転子組立体筐体２８がジンバル軸４８の周りに回転する。図示された実施例の中で、電荷担体１２０、太陽歯車１２４、太陽歯車１１４、外側平歯車１１２および電荷担体１２８は、ジンバル軸４８と実質的に同じ線である共通の回転軸の周りを回転する。
【００２４】
前述のように、図示された例示的実施形態では、遊星歯車１１８の第１の組が電荷担体１２０（および／または長手方向チャネル１０６）の周りに円周に離隔された複数の平歯車（例えば、４対の平歯車）を備える。同様に、遊星歯車１２６の第２の組が電荷担体１２８（および／または長手方向チャネル１０６）の周りに円周に離隔された複数の平歯車（例えば、４対の平歯車）を備える。この構成および軸受１３８および１４０の配置により、歯車列７２はその長手方向軸の周りに均等に支持され、トルク負荷は均衡のとれた方法で放射状に分配される。その結果、歯車列７２はすぐれた歯摩耗特性および究極的により長い作動寿命を示す。
【００２５】
上記に言及したように、歯車列７２は、細長い接続具１０２（図２）を収容する長手方向チャネル１０６を含む。歯車列７２内のいくつかの構成要素が協働してチャネル１０６を形成する。例えば、図４に最も明確に示すように、電荷担体１２０および１２８がそれぞれそこを貫通する長手方向チャネルを有し、第１の太陽歯車１１４および第２の太陽歯車１２４がそれぞれその中に中央開口を有する。ＴＭＡ６０が組み立てられるとき、電荷担体１２０は、遊星歯車１１８および太陽歯車１２４がドラム１１０の放射状壁の反対側に存在するように（すなわち、電荷担体１２０は、遊星歯車１１８を支持する第１の端部部分、第１の太陽歯車１１４内に設けられた中央開口を貫通して延在する中間部分および太陽歯車１２４に固定式に結合された第２の端部部分を含む）第１の太陽歯車１１４内に設けられた中央穴を貫通して延在する。電荷担体１２０および１２８を貫通して形成された長手方向の開口、ならびに太陽歯車１１４および１２４に設けられた中央開口は協働して長手方向チャネル１０６を画定する。もし所望されれば、管状導管１４６が図４および図５に一般的に示すように電荷担体１２０の本体を貫通して設けられた長手方向チャネル内に延在することができる。上記に言及したように、管状導管１４６は、ＴＭＡ６０の回転出力部７６とスリップリング回転子１００（図２および図３に示される）との間に機械的に結合されてもよい。スリップリング回転子１００は、したがって、回転出力部７６と共に回転するように構成されることができ、一方ＳＭＡ６２（再び図２および図３に示される）がＴＭＡ筐体６８のカラー９４内に軸方向に垂設される。このようにして、ＳＭＡ６２（図２および図３）によって経験された放射状の負荷は、カラー９４を貫通してＴＭＡ筐体６８に伝達され、管状導管１４６は軸負荷を回転出力部７６からスリップリング回転子１００に導くように働く。
【００２６】
ＳＴＭＡ２２に使用され得る例示的な歯車列７２をこのように説明した。その三通式設計により、歯車列７２は相対的に高い歯車比、および、したがって相対的に高いトルク出力を達成することができる。歯車列７２の１つの特定の実施では、トルクモータピニオン対外側リングの比、第１の太陽歯車対第１の遊星歯車の比、第２の太陽歯車対第２の遊星歯車の比は、それぞれ７．１１１：１、３：１および３：１であることができ、６４：１の全体的な歯車比率を生み出すことができる。さらに、その独特の入れ子状構成の結果、歯車列７２は、従来のセンサおよびトルクモジュール組立体に比較してより軽量で小型である。
【００２７】
少なくとも１つの例示的な実施形態が上述の詳細な説明で示されてきたが、莫大な数の変形形態が存在することが理解されるべきである。また、特定の例示的実施形態および複数の例示的実施形態は単なる実施例に過ぎず、本発明の範囲、適用可能性および構成を任意の方法で制限しないことを意図するものであることが理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、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ロードマップを提供するであろう。様々な変更形態が、添付の特許請求の範囲に述べられた、本発明の範囲から逸脱しない例示的な実施形態の中で説明された構成要素の機能および構成の中でなされることができると理解されよう。
【符号の説明】
【００２８】
２０  コントロール・モーメント・ジャイロスコープ（ＣＭＧ）
２２  信号トルクモジュール組立体（ＳＴＭＡ）
２４  固定子組立体
２６  内側ジンバル組立体（ＩＧＡ）
２８  回転子組立体筐体
２９  回転子組立体
３０  回転子
３２  慣性要素
３４  シャフト
３６  回転シェル
３８  スピンモータ
４０  スピン軸
４２  第１および第２のスピン軸受
４４  同調ダイヤフラム
４６  固定子組立体筐体
４８  ジンバル軸
５０  ジンバル軸受
５２  宇宙船接続器
５４  固定子カバー
５６  ロータリエンコーダ
６０  トルクモジュール組立体（ＴＭＡ）
６２  信号モジュール組立体（ＳＭＡ）
６８  ＴＭＡ筐体
７０  接続器
７２  歯車列
７４  回転入力部
７６  回転出力部
８０  トルクモータ
８２  ピニオン
８３  アンチバックラッシ歯車
８４  伸長部
８６  環状軸受
９０  ＳＭＡ筐体
９２  ＳＭＡ取付け接続器
９４  環状カラー
９６  スリップリング組立体
９８  スリップリング固定子
１００  スリップリング回転子
１０２  細長い接続具
１０４  指状突起
１０５  ＳＭＡ伝達接続具
１０６  長手方向チャネル
１１０  ドラム
１１２  外側平歯車
１１４  第１の太陽歯車
１１６  第１の外側環状歯車
１１８  第１の１組の遊星歯車
１２０  第１の電荷担体
１２２  第２の外側環状歯車
１２４  第２の太陽歯車
１２６  第２の１組の遊星歯車
１２８  第２の電荷担体
１３０  ＴＭＡ筐体の第１の部分
１３２  ＴＭＡ筐体の第２の部分
１３４  ボルト穴
１３６  ボルト穴
１３８  第１の軸受
１４０  第２の軸受
１４２  第３の軸受
１４４  環状軸受
１４６  管状導管
【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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【外国語明細書】
2014112095000001.pdf