(57)【要約】      （修正有）【課題】広い動作温度範囲に対応する熱補償器を提供する【解決手段】絶縁体は、ダンパ組み立て体１２と、磁気アシスト熱補償器を備える。磁気アシストＴＣは、前記ダンパ組み立て体に流体連通されるＴＣチャンバ５８を備え、ダンピング液を交換可能になっている。ＴＣピストン５２は、ＴＣチャンバの内部に摺動可能に配置され、ＴＣチャンバがダンピング液で満たされたときにダンピング液に晒される。ＴＣベローズ５０は、前記ＴＣピストンに密封結合され、弾力のある付勢力をＴＣピストンにかける。磁気予圧システム５４は、ＴＣピストンにさらに結合され、磁気付勢力をＴＣピストンにかけ、磁気付勢力は、前記磁気アシストＴＣが前記絶縁体の動作温度範囲において所定の圧力プロファイルを得られるように、ＴＣベローズによって提供される前記弾力のある付勢力と組み合わさる。【選択図】図１
2015028379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作温度範囲を有する絶縁体（１０）であって、
ダンパ組み立て体（１２）と、
磁気アシスト熱補償器（ＴＣ（１４））であって、
前記ダンパ組み立て体に流体結合され、ダンピング液を交換するようになっているＴＣチャンバ（５８）と、
前記ＴＣチャンバの内部に摺動可能に配置され、前記ＴＣチャンバがダンピング液で満たされたときに前記ダンピング液に晒されるＴＣピストン（５２）と、
前記ＴＣピストンに密封結合され、前記ＴＣピストンに弾力のある付勢力を付与するＴＣベローズ（５０）と、
前記ＴＣピストンに結合される磁気予圧システム（５４）であって、前記ＴＣピストンに磁気付勢力を付与するようになっており、前記磁気付勢力は、前記磁気アシストＴＣが所定の温度範囲において所定の圧力プロファイルを得られるように、前記ＴＣベローズによって提供される前記弾力のある付勢力と組み合わさる、磁気予圧システム（５４）と、
を備える磁気アシスト熱補償器（ＴＣ（１４））と、
を備える、絶縁体（１０）。
【請求項２】
請求項１の絶縁体（１０）において、さらに、
前記ＴＣチャンバ（５８）を含む絶縁体ハウジング（１６）を備え、
前記磁気予圧システム（５４）は、
前記ＴＣピストン（５２）に固定結合され、前記絶縁体の動作中に前記ＴＣピストンと一緒に移動するようになっている第１永久磁石（６４）、
前記絶縁体ハウジングに固定結合された第２永久磁石（６６）であって、前記ＴＣピストンを拡張位置へ駆動する磁気付勢力を生成して前記第１永久磁石を引き付けるように配置される、第２永久磁石（６６）、
を備える、絶縁体（１０）。
【請求項３】
請求項１の絶縁体（１０）であって、
前記ＴＣピストン（５２）は、後退位置と拡張位置との間で移動可能であり、
前記ＴＣベローズ（５０）は、前記ＴＣピストンが前記拡張位置から前記後退位置へ移動するにしたがって増加する弾力のある予圧力を提供し、
前記磁気予圧システム（５４）は、前記ＴＣピストンが前記拡張位置から前記後退位置へと移動するにしたがって減少する磁気付勢力を提供する、
絶縁体（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、全体的には、絶縁体に関し、特に、高度に調整可能であり、比較的広い温度範囲にわたって改善されたダンピング液の圧力プロファイルを提供可能な磁気アシスト熱補償装置、を含む絶縁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]複数パラメータの絶縁体はしばしば、ダンピング液を収容する液圧チャンバを備えているダンパ組み立て体に装備される。複数パラメータの絶縁体の動作温度が変化するにしたがって、ダンパ組み立て体に収容されたダンピング液の容積は変化する。本明細書において”動作温度”という用語は、必然ではないが絶縁体が配置され動作している際のダンピング液の温度を示す。例えば、複数パラメータの絶縁体は、絶縁体が宇宙船絶縁システムに含まれるか又は高度の高い飛行機に配置されダンピング液容積が比較的明確に変動する場合に生じる大きな温度変化に晒される。高温の動作状態では、ダンピング液の拡張に対する適応がなければ、ダンパ組み立て体の液圧チャンバの内部の圧力は、不必要に高くなる。このような不必要な高圧は、ダンパ組み立て体の内部に備えられる内部押圧ベローズの腰折れ、ベローズ及び他のダンパ組み立て体の部品に対する不必要に高い機械応力、及び、ダンピング液の漏洩のおそれ、を生じさせる可能性がある。これに対して、低温の動作状態においては、ダンピング流体の容積の減少を補償するために対応を行わなければ、ダンパ組み立て体の圧力は、不必要に抑えられ、キャビテーションが発生する可能性がある。
【０００３】
[0003]ダンパ組み立て体の内部の流体圧力の調整を行い、上記の問題を抑制するために、広い動作温度範囲に対応する複数パラメータの絶縁体は、熱補償装置、又はより単純には熱補償器（”ＴＣ”）に装備される。共通の設計によって、ＴＣは、ダンパ組み立て体の液圧チャンバに流体連通する可変容量チャンバを備える。可変容量チャンバは、ＴＣピストン、及び、ＴＣピストンに密封結合されるＴＣベローズ、の一部分として規定される。ベローズは、本質的に弾力があり、ベローズの自由長さ位置に対応する拡張位置にＴＣピストンを駆動する。ある実施形態では、ＴＣピストンを拡張位置へ駆動する追加の予圧力を働かせるために、コイルばねが提供される。ダンパ組み立て体の内部のダンピング液の圧力が増加するにしたがって、ダンピング液によってＴＣピストンのめんに働く力は、最終的には、ベローズ及び（もし提供されている場合には）ＴＣ予圧ばねの付勢力を超える。これに対応して、ＴＣピストンは、後退位置へ移動し、ベローズは圧縮される。この結果、ＴＣチャンバの容積の増加は、ダンピング液の拡張のオフセットを助け、ダンピング液圧を最大しきい値より低く維持する。これに対して、ダンパ組み立て体の内部の圧力が低下したら、ダンピング液によってＴＣピストンに働く力は、最終的には、ＴＣベローズ及びＴＣ予圧ばねによってピストンに働く付勢力を上回る。ＴＣピストンは、その伸長位置に向かって移動し、ベローズは拡張する。これによりＴＣチャンバの容量が小さくなり、ダンピング液の容量の低下を補償し、ダンピング液圧が最小しきい値を下回ることを防止する。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]磁気アシスト熱補償装置を備える絶縁体の実施形態が提供される。ある実施形態では、絶縁体は、ダンパ組み立て体、及び、磁気アシスト熱補償器（”ＴＣ”）、を備える。磁気アシストＴＣは、前記ダンパ組み立て体に流体結合され、ダンピング液を交換するようになっているＴＣチャンバを備える。ＴＣピストンは、前記ＴＣチャンバの内部に摺動可能に配置され、前記ＴＣチャンバがダンピング液で満たされたときに前記ダンピング液に晒される。ＴＣベローズは、前記ＴＣピストンに密封結合され、前記ＴＣピストンに弾力のある付勢力を付与する。磁気予圧システムは、前記ＴＣピストンに結合され、前記ＴＣピストンに磁気付勢力を付与するようになっており、前記磁気付勢力は、前記磁気アシストＴＣが所定の温度範囲において所定の圧力プロファイルを得られるように、前記ＴＣベローズによって提供される前記弾力のある付勢力と組み合わさる。
【０００５】
[0005]複数パラメータの絶縁体の内部に備えられた流体で満たされたダンパ組み立て体のような流体含有装置とともに用いられる磁気アシストＴＣのさらなる実施形態が提供される。ある実施形態では、磁気アシストＴＣは、前記ダンパ組み立て体に流体結合され、ダンピング液で満たされるようになっているＴＣチャンバと、前記ＴＣチャンバの内部に摺動可能に配置され、前記ＴＣチャンバがダンピング液で満たされたときに前記ダンピング液に晒されるＴＣピストンと、前記ＴＣピストンに密封結合され、前記ＴＣピストンに弾力のある付勢力を付与するＴＣベローズと、を備える。磁気予圧システムは、前記ＴＣピストンに結合され、前記ＴＣピストンに磁気付勢力を付与するようになっており、前記磁気付勢力は、前記磁気アシストＴＣが所定の温度範囲において所定の圧力プロファイルを得られるように、前記ＴＣベローズによって提供される前記弾力のある付勢力と組み合わさる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
[0006]本願発明の少なくとも１つの実施形態が、以下、構成に参照符号が付された図面を用いて説明される。
【図１】[0007]図１は、本願発明の例示の実施形態にしたがって描かれた、磁気アシスト熱補償装置、又は、”熱補償器”を備える複数パラメータの絶縁体の断面図である。
【図２】[0008]図２は、図１に示された複数パラメータの絶縁体の一部分の磁気アシスト熱補償器をより詳細に描いた断面図である。
【図３】[0009]図３は、従来のばね付勢単独での熱補償装置の圧力プロファイルと比較した図１及び図２に示した磁気アシスト熱補償器の圧力プロファイルを描いた、ダンピング液圧（縦軸）対ダンピング液温度（横軸）のグラフである。
【０００７】
[0010]以下の詳細な説明は、単に例示を示すだけであり、本願発明の適用及び使用を制限する意図はない。さらに、上記の背景技術又は以下の詳細な説明によって本願発明は限定されることを意図していない。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0011]上述の背景技術のとおり、複数パラメータの絶縁体は、熱補償器”ＴＣ”に装備され、熱に起因するダンピング液の容量の変動を調整する。共通の設計では、ＴＣは、正又は進行性の傾斜のリニアな圧力プロファイルを有する。”圧力プロファイル”という用語は、ＴＣ又は絶縁体の動作温度範囲におけるダンピング液圧対ダンピング液温度としてグラフ化された熱補償器の曲線又は特性を参照する。熱補償器の圧力プロファイルは、ダンピング液圧対ダンピング液の容量、ＴＣピストンのストローク、又は、ＴＣベローズの圧縮度などのダンピング液圧に関する他のパラメータ、として表現されてもよい。
【０００９】
[0012]従来のＴＣの圧力プロファイルは、大部分は、ＴＣベローズのばね定数、及び、ベローズと直列のＴＣピストンへの追加の予圧ばね作用、によって決定されていた。その結果、一般的にリニアな従来のＴＣの圧力プロファイルは、相対的に急な傾斜によって特徴付けられ、したがって、フックのばねの力対変位と同じようになる。この圧力プロファイルによれば、従来のＴＣは、広い温度範囲にわたって不必要に大きなダンピング液圧の変動が生じる。これは重大な欠点となる。ＴＣの圧力プロファイルは、低い温度でのダンピング液圧が、これより低いとキャビテーションが発生する最小しきい値を下回らないように調整される。その結果、ＴＣは、高い動作温度において不必要に高い圧力が生じるおそれがある。上述のように、高いダンピング液圧がＴＣ及びダンパ組み立て体の内部で生じると、ベローズ及びダンパ組み立て体の他の部品への機械応力が増加する。さらに、ダンパ組み立て体の内部の高いダンピング液圧は、例えば、高いダンピング液圧は、内部圧力ベローズのダンパ組み立て体への含有を排除し、その代わりに、高圧状態下でのゆがみに抵抗する外部圧力のベローズの使用を要求するなど、ダンパ組み立て体の設計に不必要に制限を加える。さらなる制限（たとえ一般的には圧力プロファイルを関連付けられていなくても）では、従来のＴＣの設計では、ＴＣは絶縁体の荷重パス内部に配置された予圧ばねを備える。このような配置では、ＴＣ予圧ばねは、絶縁体の意図された荷重パスの周りで、絶縁体の全体の剛性特性に負の影響をおよぼす、望まれていない入れ替え効果を生じさせる。
【００１０】
[0013]以下に説明される実施形態の絶縁体は、従来のＴＣにおける上述の問題を解決することができる磁気アシストＴＣを備える。以下に説明される実施形態の磁気アシストＴＣは、ダンピング液の容量の変動に対して拡大及び圧縮される密封シールされたＴＣベローズを備える。ＴＣベローズの固有の剛性は、ＴＣピストンに作用する所望の予圧の一部を提供する。ＴＣピストンの予圧の残りの部分は、磁気予圧システムによって提供される。特に、磁気予圧システムは、ＴＣベローズによって提供される弾力のある付勢力を補償する磁気付勢力を提供する、１又は複数の永久磁石を備える。例えば、磁気予圧システムは、以下のように、磁石間の引力又は斥力が追加の予圧力を提供するように配置された２つの永久磁石を備える。以下に説明する磁気アシストＴＣは、１又は複数の永久磁石を備えるが、磁気アシストＴＣは、１又は複数の永久磁石の代わりに１又は複数の電磁石を備えることは排除されない。さらに、”永久磁石”という用語は、外部的に生成された磁場の非存在下で磁石特性を維持し、磁極片及び／又は磁化されたハウジングを含む磁石組み立て体を取り囲む、本体又は組み立て体を示すものとして使用される。
【００１１】
[0014]以下に説明される実施形態の磁気アシストＴＣは、相対的に広い温度範囲において改善されたダンピング液圧力プロファイルを提供する点が有利である。磁気アシストＴＣの圧力プロファイルは、ＴＣの動作温度範囲において、ダンピング液の温度上昇に伴うダンピング液圧の増加を除去することはできないが最小化することができる、という点で改善される。これは、ＴＣの動作温度範囲にわたってＴＣの圧力プロファイルの平均傾斜を効果的に減少させるために、磁気予圧システムの内部に含まれる本来非リニアな磁石間（又は１つの磁石と強磁性面との間）の磁気引力にてこの作用を働かせることによって達成される。そうすることによって、磁気アシストＴＣは、ＴＣの動作温度範囲、つまり複数パラメータの絶縁体の全体の動作温度範囲、にわたって、最大動作圧力及び最小圧力の低い差異を許容することができる。さらに、以下に説明する磁気アシストＴＣの実施形態は、例えば、異なる特性（例えば、サイズ、形状、組成、強度、又は、グレードなど）を有する永久磁石を選択することによって、及び／又は、隣接する磁石間（又は１つの永久磁石と磁石がひきつけられる強磁性面との間）のギャップ幅を調整することによって、容易に調整可能である。さらなる有利な点として、磁気アシストＴＣの実施形態は、絶縁体によって弱められた変動力の不要な入れ替えを避けるために、磁気予圧システムを絶縁体の荷重パスの外側に配置することができる。
【００１２】
[0015]図１は、本発明の例示の実施形態に基づいて描かれた、ダンパ組み立て体１２及び磁気アシストＴＣ１４を含む、マルチパラメータ絶縁体１０の例示の実施形態の断面図である。本実施形態では、絶縁体１０は、少なくとも部分的に、直列結合された補助ばねに並列結合された主要ばね、及び、ダンパ組み立て体、として動作する３つのパラメータの装置である。絶縁体１０は、複数ポイントの搭載構成における使用に適した単一の自由度（軸方向制動）の装置である。例えば、絶縁体１０は、６自由度における高忠実性を提供するために、例えば、６本タイプ又は８本タイプの搭載構成における複数の絶縁体と組み合わせることができる。このような複数ポイントの搭載構成は、宇宙船と宇宙船によってもたらされる荷重との間に伝達された振動又は接触力を低減するために、宇宙船の絶縁システムにおいて使用される。即座の実施形態であるにも関わらず、実施形態の磁気アシストＴＣ１４は、複数の自由度の絶縁を提供する３パラメータ絶縁体、及び、２パラメータ絶縁体（例えば、同調マスダンパ）、のような、様々な他のタイプの複数パラメータ絶縁体に組み込むことができ、陸上で、水上で、空中で、宇宙空間で適用することができることが強調される。全体的には、磁気アシストＴＣ１４は、ここに記載する利益を得るために、他のダンパ組み立て体又は他の流体含有装置との接続に用いることができる。
【００１３】
[0016]複数パラメータの絶縁体１０は、主絶縁ハウジング１６を備える。主絶縁ハウジング１６は、支持ダンパ組み立て体１２及び磁気アシストＴＣ１４に好適で、これらの間で流体連通を許容する、個別の複数の部品から組み立てることができる。図１の例示の実施形態では、絶縁体ハウジング１６は、（上部から下部へ移動する）４つの主部品：（ｉ）上端部品、（ｉｉ）全体的に管状の中間部材２０、（ｉｉｉ）ゴブレット形状の中間部品２２、及び（ｉｖ）下端部品２４、を備える。”上部”、”下部”、”最上部”、及び、同様の単語は、図１に示された絶縁体１０の方位に関する便宜的なフレームを提供するために使用される。しかしながら、図示された方位は任意であり、絶縁体１０は３次元空間で任意の方位をとることできる。各部品は、絶縁体ハウジング１６内に含まれ、以下に記載される。
【００１４】
[0017]図１に示すように、上端部品１８の下端は、例えば、溶接又はねじ取り付けによって、管状中間部品２０に結合される。管状中間部品２０の下端は、（溶接又はねじ込みによって）ゴブレット形状の中間部品２２の上端に結合される。この構造によって、ハウジング部品１８，２０，２２は、相互に固く又は固定的に結合され、選択的に上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２を形成する。とりわけ、上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２は、ダンパ組み立て体１２、及び、特にダンパ組み立て体１２の軸方向対応ベローズ（例えば、以下で説明する向かい合ったベローズ３０，３２）、を介して下端部品２４に結合される。その結果、上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２は、図１に破線４８によって示されている、複数パラメータの絶縁体１０のワーク軸に沿って下端部品２４に対して軸方向に移動することができる。絶縁体ハウジング１６の下端部品２４をダンパ組み立て体１２に接続するために、ダンパ組み立て体１２のピストン（例えば、以下に説明されるダンパピストン３４）は、下端部品２４の上部内周の端部、及び、図１に全体的に示されるように下端部品２４にねじ込まれた環状カラー部品２６の端部、の間でクランプされる。
【００１５】
[0018]複数パラメータの絶縁体１０が絶縁システム内に組み込まれたときに、絶縁体１０の反対側の端部（例えば、上端部品１８及び下端部品２４）は、望ましくは外乱応力の伝達を低減するために、これらの間の本体、構造、又は、装置に取り付けられる。所望の接続を得るために、所定の適切な取り付けハードウェア（ブラケット又はファスナ）、又は、他の取り付け手段（例えば、溶接、はんだ付け、ボンディング）を利用することができる。ある実施形態では、下端部品２４は、宇宙船、航空機、又は、荷重を運ぶ他のプラットフォームに搭載される一方、上端部品１８は、振動に敏感な荷重（例えば、光学的な荷重）、又は、振動を発生する荷重（例えば、制御モーメントジャイロスコープ、反動輪、又は他の姿勢調整装置）、を支持するパレット又はベンチに取り付けられる。代替的には、この搭載構成は逆になっていてもよく、上端部品１８はプラットフォームに搭載され、下端部品２４は荷重に取り付けられてもよい。搭載における軽微なずれを調整するために、上端部品１８は、曲げ部分に適応しておりいくつかの薄肉の切り抜き又は領域を有する延長軸２８を含むように組み立てられる。追加の切り抜きは、複数パラメータの絶縁体１０の追加調整を可能とするためにダンパ組み立て体１２に直列に結合される機械圧縮ばね２９を規定するために、（例えば、レーザ切り抜きによって）管状の中間部品２０に形成される。
【００１６】
[0019]ダンパ組み立て体１２は、第１ベローズ３０、第２ベローズ３２、及び、ダンパピストン３４、を備える。ベローズ３０，３２は、上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２とピストン３４（及び下端部品２４と絶縁体ハウジング１６のカラー２６）との間の相対的な移動を許容するために、ダンパピストン３４の両面に密封結合される。図１に示すように、上部ベローズ３０の下部円周端は、ダンパピストン３４の上面に密封結合され、下部ベローズ３２の上部円周端は、反対側の、ダンパピストン３４の下面に結合される。上部ベローズ３０の上部円周端は、さらに、磁気アシストＴＣ１４の近傍の中間ハウジング部品２２に設けられている下部環状棚に密封結合される。また、下部ベローズ３２の下部円周端は、絶縁体ハウジング１６の下端部品２４によって形成された下部空洞４０内に弾力を持って吊り下げられた下部密封部品又はベローズカップ３８に密封結合される。上記で挙げた部品は、液密又は気密封止を形成するのに適した所定の結合技術を用いて結合することができる。円周結合又は溶接技術が好ましくは使用されるが、実施形態では、ベローズ３０，３２及びダンパ組み立て体１４の他の部品は、高温金属又は合金から組み立てられる。
【００１７】
[0020]複数パラメータの絶縁体１０の特定の設計に依存して、ベローズ３０，３２は、内面的に又は外面的に加圧し得る。図１に記載された実施形態では、ベローズ３０，３２は、内面的に加圧され、ダンピング流体は、ダンパ組み立て体１２の動作中に、ベローズ３０，３２の内面に作用する。絶縁体１０の全体が組み立てられたら、ベローズ３０，３２は、ダンパ組み立て体１２の内部に２つの密封された液圧チャンバ４２，４４を規定するために、ダンパピストン３４、中間ハウジング部品２２、及び、下部ベローズカップ３８と協働する。液圧チャンバ４２，４４は、環状部４６のような、１又は複数の制限オリフィス又は流れ流路を介して液結合される。図１に示すように、環状部４６は、その外周に沿って、ピストン３４の内部環状側壁によって拘束され、さらに、その内周に沿って中間ハウジング部品２２の外周面によって拘束される。中間ハウジング部品２２は、ダンパピストン３４に形成された中央開口を通って延伸し、環状部４６の内周を通る軸方向延伸ロッド又はステム４１を備える。絶縁体１０は、最初に作成されてダンピング流体なしで分配され、ケースダンパ組み立て体１２及びＴＣ１４は、選択された接合部において、絶縁体１０の製造の後、絶縁体１０の配置の前に、選択されたダンピング流体によって満たされる。ダンパ組み立て体１２及びＴＣ１４の充填は、（例えば、銅球の変形によって）充填の後密封され得る、図示されていない注入口を利用して達成される。
【００１８】
[0021]中間ハウジング部品２２のステム４１は、カップ形状の本体４７から、上部ベローズ３０を通り、ダンパピストン３４に設けられた中央開口を通って、下部ベローズカップ３８まで、軸方向に延伸する。ステム４１は、その下端部において、下部ベローズカップ３８から上方向に突出する中央ポストに固定取り付けされる。この構造の結果、絶縁体１０の最上部（上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２）は、ダンパ組み立て体１２を介して下端部品２４へ機械的に接続される。したがって、上記に簡単に述べたように、下端部品２４、カラー２６、及び、ダンパピストン３４は、絶縁体１０のワーク軸４８に沿って、上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２に対して移動可能である。ベローズ３０，３２は、絶縁体１０の上部部分及び下部部分の間の相対的な移動に適応するために、必要に応じて膨張及び圧縮される。ベローズ３０，３２が膨張及び縮小することによって、ダンパピストン３４は、上方向及び下方向に（上部ハウジング組み立て体１８，２０，２２に対して相対的に）移動し、ダンピング流体は、規制された環状部４６を介して押圧される。環状部４６を通るダンピング流体の流れ、及び、その結果生じる粘着性損失により、絶縁体１０を介して伝達される運動エネルギーが消失され所望のダンピング効果が得られる。
【００１９】
[0022]磁気アシストＴＣ１４は、絶縁体１０の様々な異なる領域の内部に組み込まれる。図１に記載された例示の実施形態では、ＴＣ１４は、ダンパ組み立て体１２と端部部品１８との間に、ダンパ組み立て体１２に軸方向に隣接して配置される。さらに具体的には、磁気アシストＴＣ１４は、管状ハウジング部品２０、及び、中間ハウジング部品２２のカップ形状の本体４７、の内部に形成された内部空間の内部で入れ子構造になっている。図示された実施形態では、磁気アシストＴＣ１４は、３つの主部品、すなわち、（ｉ）ＴＣベローズ５０、（ｉｉ）ＴＣピストン５２、及び、（ｉｉｉ）磁気予圧システム５４、を備える。しかしながら、ＴＣ１４は、ＴＣ予圧ばねのような追加の部品を備える可能性は除外されない。図示された実施形態では、ＴＣベローズ５０は、外部から押圧される。しかしながら、ＴＣベローズ５０は、他の実施形態では内部から押圧される。ＴＣベローズ５０の上部外周端部は、溶接、ボンディング、又は、他の方法によって、ＴＣ１４にさらに含まれる環状シール部品又はベローズカップ５６の下面に密封結合される。
【００２０】
[0023]ＴＣベローズ５０の内面、ＴＣピストン５２、及び、ベローズキャップ５６は、選択的に、ＴＣ１４内に可変容量ＴＣチャンバ５８を規定する。ＴＣピストン５２が移動すると、ＴＣベローズ５０は、圧縮され、拡張され、ＴＣチャンバ５８の容積は変化する。ＴＣピストン５２が、図１に示された第１位置にあるとき（ここでは、”拡張位置”という。）、ＴＣベローズ５０は、その拡張位置又は自由長さ位置にあり、ＴＣチャンバ５８の容積は、相対的に小さい。一方、ＴＣピストン５２が反対側へ移動すると、第２位置（ここでは、”後退位置”といい、ピストン５２の図示された上方向への移動に対応する。）となり、ＴＣベローズ５８は、その密着高さ位置へ圧縮し、ＴＣチャンバ５８の容積は増加する。ＴＣベローズ５０は、図１に示された拡張位置へＴＣピストン５２を移動させる弾力のある付勢力を与える。磁気予圧システム５４もまた、ＴＣピストン５２を拡張位置へ移動させるような付勢力を与える。磁気予圧システム５４によってＴＣピストン５２へ加えられる磁気付勢力は、図２，３に関して以下詳細に説明されるようにＴＣ１４に最適なダンピング流体圧力プロファイルを与えるために、ＴＣベローズ５０によって与えられた弾力のある付勢力と組み合わさる。
【００２１】
[0024]可変容量ＴＣチャンバ５８は、ダンピング液が交換されるように、ダンパ組み立て体１２の液圧チャンバ４２，４４に流体結合される。これに関して、少なくとも１つの流体流れは、ＴＣ１４のＴＣチャンバ５８とダンパ組み立て体１２の液圧チャンバ４２，４４との間で流体連通するように、中間ハウジング部品２２の軸方向に延伸するステム４１を通って供給される。例えば、図１に示されるように、いくつかの横断穴６０が環状部４６に近接してステム４１に穿孔又は形成され、中央に、軸方向の延伸する流体通路６２がさらにステム４１に穿孔又は形成される。流体通路６２は、中間ハウジング部品２２内部において、横断穴６０から可変容量ＴＣチャンバ５８の床まで軸方向に延びる。これに関して、流体通路６２及び横断穴６０は、ダンピング液をダンパ組み立て体１２と磁気アシストＴＣ１４との間で交換するのを許容するように協働する。
【００２２】
[0025]熱補償装置において一般的に、磁気アシストＴＣ１４は、ダンパ組み立て体１２の液圧チャンバ４２，４４の内部の圧力調整を助けるために、温度範囲を横切るダンピング液容量の変動に順応する。以下で説明する磁気荷重システム５４の詳細をより理解するために、ＴＣ１４の動作の概要説明がここで提供される。ダンピング液が膨張する間に上昇された動作状態における磁気アシストＴＣ１４の第１動作を考える。ダンピング液の膨張によってＴＣピストン５２及びベローズ５０の有効面積に加わる力は、ＴＣベローズ５０の弾力のある予圧力、及び、磁気予圧システム５４の磁気予圧、によってＴＣピストン５２に加わる累積付勢力を超え、ＴＣピストン５２は、軸４８に沿ってダンパ組み立て体１２から離れる方向へ（すなわち、上方向へ完全に後退した位置へ）移動し、ＴＣベローズ５０は圧縮される。ＴＣチャンバ５８の容積は、その結果増加し、ダンパ組み立て体１２の液圧チャンバ４２，４４内部のダンピング液の圧力増加を最小化する。一方、ダンピング液の容積が減少する低温動作状態では、ＴＣベローズ５０及びＴＣピストン５２の有効面積に加わる圧力は減少する。これに応じて、ＴＣピストン５２は、軸４８に沿ってダンパ組み立て体１２の方に（すなわち、図１に示す完全に伸長する下方向の位置へ向かって）移動し、ＴＣベローズ５０は拡大する。ＴＣチャンバ５８の容積は、ダンパ組み立て体１２の内部の液圧が不必要に低くなるのを防止するために減少する。
【００２３】
[0026]図２は、磁気アシストＴＣ１４、及び、特に磁気予圧システム５４を詳細に描いた、複数パラメータの絶縁体１０の一部分の断面図である。図２に示されるように、磁気予圧システム５４は、第１又は上部永久磁石６４、及び、第２又は下部永久磁石６６、を備える。下部永久磁石６６は、絶縁体ハウジング１６に、特に、ＴＣピストン５２の反対側のベローズカップ５６に、接着又は付着されている。一方、上部永久磁石６４は、ＴＣピストン５２に固定結合されており、（図１で特定されている）ワーク軸４８に沿ってＴＣピストン５２とともに移動する。図示された実施形態では、この機械結合は、永久磁石６４を、ＴＣピストン５２から外部圧力ベローズ５０及びベローズカップ５６を通ってＴＣチャンバ５８の上の領域まで軸方向に突出する延伸ステム又はピストンポスト６８に搭載することにより形成される。永久磁石６４は、アタッチメント７２を用いてピストンポスト６８の上端部７０に搭載される。アタッチメント７２は、好ましくは、非強磁性体によって構成される。１つの実施形態では、アタッチメント７２は、上部磁石６４を軸方向に延びるピストンポスト６８の上端部に接着するエポキシ体である。第２実施形態では、アタッチメント７２は、磁石６４をピストンポスト６８の上端部にねじ込み接着する。実施形態では、図２に示すように、永久磁石６４はリング磁石であり、永久磁石６４はピストンポスト６８の上端部７０の周囲を取り囲み、アタッチメント７２はこれらの間に配置される。
【００２４】
[0027]永久磁石６４，６６は、ＴＣピストン５２を図１，２に示される拡張位置のような特定の位置へ向けて動かす付勢力又は予圧力が生成されるように、磁気的に相互作用するのに好適な空間位置関係に配置される。図示されている例では、永久磁石６４は、永久磁石６６への磁気引力のために配置される。すなわち、磁石６４，６６は、所望の大きさの磁気付勢力を生成するために、反対の極性が向かい合うように、十分に近接して配置される。ＴＣピストン５２は、（図１，２のように）伸長した位置にあり、永久磁石６４，６６は、（図２において“Ｗ１”で特定されている）所定の幅を有する軸方向ギャップによって分離されている。永久磁石６４を永久磁石６６へ引きつける力は、ピストンポスト６８を介してＴＣピストン５２を拡張位置へ移動させる磁気予圧力を生成する。ＴＣピストン５２の引き込みが生じるのに十分なレベルまでＴＣチャンバ５８の内部の液圧が増加すると（すなわち、図１，２に示すようにピストン５２が上方向に移動すると）、磁石６４，６６を分離する軸方向ギャップの幅が増加する。その結果、磁気予圧システム５４によってＴＣピストン５２に加わる磁気付勢力は、（以下で説明する）図３に示すように急速に減少する。同時に、ＴＣベローズ５０によってＴＣピストン５２に加わるピストン５２を拡張位置（図１）へ動かす弾力のある付勢力は、図３に示すように増加する。軸方向クリアランスＣ１は、ＴＣピストン５２が後退に伴うピストンポスト６８及び磁石６６の上方向への移動に対応するために、ピストンポスト６８の端部７０と隣接する絶縁ハウジング１６の内壁との間に与えられる。
【００２５】
[0028]所望の予圧力を与える様々な種類の磁石が、磁石６４，６６として使用され得る。複合磁石（例えば、セラミック磁石、フェライト磁石、アルミニウム‐ニッケル‐コバルト磁石、など）、及び、ポリマ結合磁石（例えば、注入モールドされたフレキシブル磁石）、の使用は除外されるわけではなく、ネオジミウム又はサマリウムコバルト磁石などのレアアース磁石は、磁石６４，６６への使用のために選択される。サマリウムコバルト磁石に比べてネオジミウム磁石は安価であり、より磁力が強く、壊れ難い。したがって、多くの用途で、ネオジミウム磁石はサマリウムコバルト磁石よりも好ましい。しかしながら、磁石６４，６６が高温にさらされる実施形態では、サマリウムコバルト磁石が好ましい。磁石６４，６６は、様々な異なる形状であってもよい。例えば、磁石６４，６６は、図１，２に示すようなリング磁石であってもよいし、その代わりに、他の代替の実施形態においてブロック又はディスク磁石のような他の形状であってもよい。さらに、磁気予圧システム５４の実施形態は、磁石６４，６６が軸方向ギャップではなくラジアル（径）方向に分離されていてもよい。この場合、磁石６４，６６は、ＴＣピストン５２が拡張位置にあるときに隣り合って配置され、ＴＣピストン５２が後退して所望の付勢力を提供するためにそこから変位する。最後に、永久磁石６４，６６は、所望の磁気予圧力を提供する限り、磁気アシストＴＣ１４の様々な異なる位置又は領域に配置することができる。例えば、さらなる実施形態では、永久磁石６４，６６は、ベローズ５０の内部に搭載することができ、又は、その代わりにＴＣチャンバ５８の内部に配置することができる。
【００２６】
[0029]磁気予圧システム５４は、図示された実施形態では２つの永久磁石を備えるが、必ずしもこの形態でなくてもよい。ある実施形態では、磁気予圧システム５４は、３又はそれ以上の磁石を備え、これらは、所望の磁気予圧力を提供するために、様々な異なる空間配置によって配置される。さらに、ある実施形態では、磁気予圧システム５４は、磁気引力を作用させるために強磁性面に十分近接して配置された単一の磁石を備える。例えば、図１，２の実施形態の変更において、ベローズカップ５６が強磁性体金属で形成され、上部磁石６４がベローズカップ５６に十分近接して配置され、所望の磁気予圧力を提供するために上部磁石６４に十分な引っ張り力が作用する（及び／又はベローズカップ５６に十分な厚みが与えられている）場合には、下部磁石６６は削除することができる。
【００２７】
[0030]磁気予圧システム５４は、高度に調整可能である。例えば、磁気予圧システム５４は、異なる形状、構造、成分、強度又はグレード、磁化方向など、のように特性が分かれた磁石６４，６６を選択することによって設計レベルで調整可能である。磁石６４，６６の相対位置もまた、磁気付勢力を所望のように増加又は減少させるために調整可能である。これに関して、磁気予圧システム５４は、例えば、磁石６４とＴＣピストン５２との間の位置のねじ式インターフェースを提供することによって、永久磁石６４，６６間の（図２）のギャップ幅Ｗ１を手作業で調整可能になっている。例えば、図２において斜線領域７４で全体的に図示されているように、ピストンポスト６８の端部７０とアタッチメント７２との間にねじ式インターフェースを提供することができる（アタッチメント７２は、上述のとおり、エポキシ又は他の接着を用いて磁石６４へねじ込み結合される）。代替的には、図２に斜線領域７６で示されるように、ピストンポスト６８は、ねじ結合される２つのセクションを備える。この場合、ピストンポスト６８の端部７０は、ピストンポスト６８の長さを増加又は減少して磁石６４，６６間の軸方向ギャップの幅Ｗ１を増加又は減少させることにより磁気予圧力システム５４を精度よく調整するためにレンチ又は他の工具を使って回転可能である。磁石６４，６６は、（機械ばね２９を含む）中間ハウジング２０を通って磁気予圧システム５４の周りにダンパ組み立て体１２（図１）まで伸びる絶縁体１０の負荷パス、の外側に配置される。
【００２８】
[0031]図３は、非限定の例であり、単にばね付勢された従来の熱補償装置の圧力プロファイルと比較した磁気アシストＴＣ１４の圧力プロファイルを示した、ダンピング液圧（垂直軸）対ダンピング液温度（水平軸）のグラフである。ここで、磁気アシストＴＣ１４の圧力プロファイルは、トレース８０によって図示され、従来のＴＣの圧力プロファイルは、トレース８２によって図示される。図３に示すように、従来のＴＣ（トレース８２）の圧力プロファイルは、全体的には、比較的穏やかな傾斜を有する直線によって特徴付けられる。従来のＴＣ（トレース８０）は、したがって、（“ＴＭＩＮＳＯ”が付された垂直線によって図３に特定された）ダンパ組み立て体又は絶縁体の通常の又は標準の動作状態において生じる最小動作温度において、（マーカ８４によって図３に特定された）比較的低いダンピング液圧を提供する。一方、従来のＴＣ（トレース８０）は、（“ＴＭＡＸＳＯ”が付された垂直線によって特定された）通常の動作状態の最大動作温度において、（マーカ８６によって図３に特定された）比較的高いダンピング液圧を提供する。従来のＴＣ（トレース８０）によって提供される高いダンピング液圧は、（”ＰＭＡＸ“が付された水平線によって図３に特定された）ダンパ組み立て体の最大しきい値圧力に接近する。ダンピング液圧は、最大圧力しきい値（ＰＭＡＸ）を超え、不要なストレスがＴＣ及び絶縁体のベローズ及び他の部品にかかり、これらの部品の動作寿命を低減させるとともにダンピング液の漏洩の引き起こす可能性がある。
【００２９】
[0032]したがって、図３における従来のＴＣ（トレース８０）によって提供される圧力プロファイルの上記の説明から、標準の動作状態（ＴＭＩＮＳＯ及びＴＭＡＸＳＯそれぞれ）において最小温度及び最大温度の間で大きな圧力差が生じることが認識される。この圧力差は、ダンピング液温度が（例えば、異常に低い雰囲気温度によって）異常に低くなる、又は、ダンピング液温度が（例えば、宇宙船の推進中に絶縁体が活動を続ける場合に、異常に高い雰囲気温度、太陽フレアの発生、運動エネルギーの大量の消失、などによって）異常に高くなる、場合に生じる極端な動作状態を考慮すれば、さらに明白である。このような極端な動作状態は、図３の温度範囲ＴＭＩＮＥＸからＴＭＡＸＥＸにおいてさらに図示されている。（“ＴＭＩＮＥＸ”が付された垂直線によって特定された）極端な動作状態で生じる最小動作温度において、従来のＴＣ（トレース８０）は、（マーカ８８によって特定された）非常に低いダンピング液圧を提供する。この低いダンピング液圧は、最小しきい値圧力に接近し、最小しきい値圧力を下回ると（“ＰＭＩＮ”が付された水平線によって図３に特定されている）キャビテーションが生じる。一方、（“ＴＭＡＸＥＸ”が付された垂直線によって特定された）極端な動作状態で生じる最大動作温度において、従来のＴＣ（トレース８０）は、ダンピング液圧が（マーカ９０によって図３で特定された）高いレベルに到達することを許容する。図３に示すように、この高いダンピング液圧は、最大しきい値圧力（ＰＭＡＸ）を上回り、その結果、上述の通り、不要な機械ストレスが生じダンピング液の漏洩の可能性が生じる。
【００３０】
[0033]磁気アシストＴＣ１４のダンピングプロファイルを見ると、図３には、標準動作の温度範囲（ＴＭＩＮＳＯからＴＭＡＸＳＯ）、又は、極端な動作の温度範囲（ＴＭＩＮＥＸからＴＭＡＸＥＸ）において、従来のＴＣ（トレース８０）のダンピングプロファイルよりも相当なだらかな平均的な傾斜のトレース８２が描かれている。実際に、ＴＣ１４のダンピングプロファイルの平均傾斜（トレース８０）は、０の値（平坦な傾斜）に近づいている。上述のとおり、ＴＣ１４のダンピングプロファイル（トレース８２）は、磁気予圧システム５４（図１，２）によって提供される磁気付勢力、及び、ＴＣベローズ５０（図１，２）によって提供される弾力のある予圧力、の製品である。図３において、磁気予圧システム５４によって提供された磁気付勢力は、（拡張位置からのＴＣピストン５２の変位の増加、及び、図１，２の永久磁石６４，６６間のギャップ幅Ｗ１の増加、に起因する）ダンピング流体の温度の上昇に伴って急速に減少する破線９２によって表現されることが認識される。これに対して、ベローズ５０によって提供された弾力のある予圧力は、（拡張位置からのＴＣピストン５２の変位の増加、及び、対応するベローズ５０の圧縮、に起因する）ダンピング流体の圧力の上昇に伴って徐々に増加する破線９４によって表現される。ＴＣベローズ５０によって提供される弾力のある／ばねの付勢力の増加は、図３に示すように磁気アシストＴＣ１４の比較的平坦なダンピング圧力プロファイルを生成するために、磁気予圧システム５４によって提供される磁気予圧力を部分的に補償する。
【００３１】
[0034]磁気アシストＴＣ１４の比較的平坦なダンピング圧力により、ＴＣ１４（トレース８０）は、極端な動作状態（ＴＭＡＸＳＯ、マーカ９６）で生じる最小圧力において、及び、標準の動作状態（ＴＭＩＮＳＯ、マーカ９８）で生じる最小圧力において、比較的高い動作圧力を提供可能である。さらに、磁気アシストＴＣ１４（トレース８０）は、標準の動作状態（ＴＭＩＮＥＸ、マーカ１００）で生じる最大圧力において、及び、極端な動作状態（ＴＭＡＸＥＸ、マーカ１０２）で生じる最大圧力において、比較的低い動作圧力を提供する。実際に、図３に示すように、標準の動作（マーカ９８，１００）の間の最小動作温度及び最大動作温度において磁気アシストＴＣ１４によって提供される動作圧力（トレース８０）は、１０％未満で、より好ましくは５％未満で異なり、極端な動作状態（マーカ１０２）での最大動作温度において磁気アシストＴＣ１４によって提供される動作圧力は、極端な動作状態（マーカ９６）での最小動作温度においてＴＣ１４によって提供される動作圧力より小さくなる。全てのシナリオにおいて、磁気アシスト１４によって提供される動作圧力は、あらかじめ設定された最小及び最大圧力しきい値（それぞれＰＭＩＮ及びＰＭＡＸ）の間に維持される。その結果、キャビテーションが回避され、ダンパ組み立て体１２のベローズ３０，３２及び他の部品への機械応力は低減される。その結果、磁気アシストＴＣ１４（図１，２）は、ダンパ組み立て体１２及び複数パラメータの絶縁体１０の動作温度範囲に渡る、低い最大動作圧力及び最小圧力差を実現し、絶縁体１０の温度性能を強化することができる。
【００３２】
[0035]上述のとおり、広い温度範囲に対して改良されたダンピング液圧プロファイルを実現する磁気アシスト熱補償器を含む絶縁体の実施形態が提供される。上述の磁気アシストＴＣは、ＴＣ及びＴＣが搭載される絶縁体の動作温度範囲に渡って低い最大動作圧力及び最小圧力差を実現する。さらなる利点として、上述の磁気アシストＴＣの実施形態は、初期設計及びマニュアル調整の両方によって簡単に調整可能である。さらなる利点として、磁気アシストＴＣの実施形態は、磁気予圧システムを絶縁体の負荷パスの外側に配置することによって、絶縁体による不要な振動又は衝撃力を避けることができる。
【００３３】
[0036]上記では、特定のタイプの複数パラメータの絶縁体、すなわち、軸方向にダンピングする３つのパラメータの絶縁体、を説明したが、一般的には、磁気アシスト熱補償器の追加の実施形態が、他のタイプの絶縁体及び他のタイプの流体含有装置に使用することができる。例えば、実施形態の磁気アシストＴＣは、流体含有装置に関して使用可能である。ある実施形態では、磁気アシストＴＣは、（ｉ）ダンパ組み立て体と流体連通し、ダンピング液で満たされるようになっているＴＣチャンバと、（ｉｉ）前記ＴＣチャンバの内部に摺動可能に配置され、前記ＴＣチャンバがダンピング液で満たされたときに前記ダンピング液に晒されるＴＣピストンと、（ｉｉｉ）前記ＴＣピストンに密封結合され、前記ＴＣピストンに弾力のある付勢力を付与するＴＣベローズと、（ｉｖ）前記ＴＣピストンに結合される磁気予圧システムと、を備える。前記磁気予圧システムは、磁気付勢力を付与するようになっており、前記磁気付勢力は、前記磁気アシストＴＣが所定の温度範囲において所定の圧力プロファイルを得られるように、前記ＴＣベローズによって提供される前記弾力のある付勢力と組み合わさる。ある実施形態では、ＴＣベローズは、前記磁気予圧システムが前記ＴＣピストンを前記拡張位置へ駆動する補足的な磁気付勢力を働かせている間に、ＴＣピストンを拡張位置へ駆動する弾力のある付勢力をＴＣピストンに付与する。前記磁気アシストＴＣは、前記ＴＣベローズ（例えば、絶縁ハウジング１６及びベローズカップ５６）を介して前記ＴＣピストンに結合される静止構造を備え、前記磁気予圧システムは、さらに、（ｉｖ）（ａ）前記ＴＣピストンに固定結合された第１永久磁石、（ｉｖ）（ｂ）前記静止構造に固定結合され、前記ＴＣピストンを拡張位置へ駆動する引力を前記第１永久磁石に働かせる第２永久磁石、及び、（ｉｖ）（ｃ）前記第１及び第２永久磁石を隔てる空気ギャップ（例えば、図１，２の磁石６４，６６間の軸方向ギャップ）であって、前記空気ギャップの幅は前記ＴＣピストンが前記拡張位置へ向けて移動するにしたがって増加する、空位ギャップ、を備える。
【００３４】
[0037]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において説明されたが、数多くのバリエーションが存在することを認識すべきである。また、実施形態は単なる例示であり、いずれにしても本発明の範囲、適用範囲、構成を制限することを意図するものではない。むしろ、上述の詳細な説明は、本発明の実施形態の実施のための便利なロードマップを提供する。以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、実施形態に記載された機能及び構成を様々に変更することができることを理解すべきである。
【図１】
2015028379.tif 000003
【図２】
2015028379.tif 000004
【図３】
2015028379.tif 000005
【外国語明細書】
2015028379000001.pdf