(57)【要約】  遮断装置。新規の遮断装置は、第１取り付け構造と、第２の取り付け構造と、第１及び第２の取り付け構造の間に通路を設けるための構造とを具備している。この通路は、衝撃及び振動エネルギーの少なくとも一方を減衰するための一連のジグザグパターンを有している。前記第１の取り付け構造は、衝撃源に取着され、前記第２の取り付け構造は、遮断される装置に取着される。実施形態では、前記遮断装置は、一連の９０度の曲げ部と、第１及び第２の取り付け構造間の直線距離より長い全長とを有する通路を形成している。この通路の長さと曲げ部の数とは、所望の減衰レベルを与えるように、変更され得る。また、前記遮断装置のディメンションが、所望の共振周波数を与えるように、変更され得る。好ましい実施形態では、前記遮断装置は、金属、もしくは、時間が経過しても安定した特性を有する他の材料から形成される。
2011504565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の取り付け構造体（１２）と、
第２の取り付け構造体（１４）と、
これら第１及び第２の取り付け構造との間で互いに直交するように連結されている第１のセットのプレート（２２）及び第２のセットのプレート（２６）から成る一連の層の構造体とによって特徴付けられており、
前記第２のセットのプレートは、前記第１及び第２の取り付け構造体間に通路を形成する前記一連の層の第１のセットのプレートの中間の領域及び外端部に交互に接続されており、前記通路は、衝撃と振動エネルギーとの少なくとも一方を減衰するための複数の９０度の曲げ部を備えた一連のジグザグパターンを有している遮断装置（１０）。
【請求項２】
前記通路は、前記第１及び第２の取り付け構造体間の直線距離よりも長さを有しており、この長さは、９０度の曲げ部を有し、所望の減衰レベルを与えるように選択される請求項１に記載の遮断装置。
【請求項３】
前記ジグザグパターンは、前記プレート間に複数のスロットを形成しており、
この遮断装置は、前記スロット（２８、３０）の少なくとも１つの中に配置される高減衰の材料を更に有する請求項１に記載の遮断装置。
【請求項４】
前記第１の取り付け構造体は、第１の取り付けプレートを有しており、
前記第２の取り付け構造体は、第２の取り付けプレートを有しており、
前記第１の取り付けプレートは、前記第２の取り付けプレートに直交している請求項１に記載の遮断装置。
【請求項５】
前記第１の取り付け構造体は、この第１の取り付け構造体を支持構造にボルト留めするための少なくとも１つの貫通孔を有しており、
前記第２の取り付け構造体は、この第２の取り付け構造体を遮断される装置にボルト留めするための少なくとも１つの貫通孔を有している、請求項１に記載の遮断装置。
【請求項６】
この遮断装置のディメンションは、所定の共振周波数を与えるように適用される請求項１に記載の遮断装置。
【請求項７】
前記プレートのそれぞれは、金属から成る請求項１に記載の遮断装置。
【請求項８】
前記プレートのそれぞれは、合成材料から成る請求項１に記載の遮断装置。
【請求項９】
遮断装置の第１の端部を支持構造体に取着させる工程と、
前記遮断装置の第２の端部を遮断される装置に取着させる工程と、
第１及び第２の取り付け構造体間に通路を形成するための構造により、前記遮断装置の第１及び第２の端部間に通路を形成する工程と、
を有し、支持構造から装置を遮断するための方法であり、
前記構造は、第１及び第２の取り付け構造との間で互いに直交するように連結されている第１のセットのプレートと第２のセットのプレートとから成り、前記第２のセットのプレートは、前記一連の層の第１のセットのプレートの中間の領域及び外端部に交互に接続されており、前記通路は、衝撃と振動との少なくとも一方を減衰するために適用される複数の９０度の曲げ部を備えた一連のジグザグパターンを有している、方法。
【請求項１０】
前記プレートは、金属もしくは複合金属から成る、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃及び振動の遮断装置に関わる。特に、本発明は、敏感な機器を衝撃及び振動から遮断するためのシステム及び方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
特定の適用では、敏感な機器は、誤った読み取りもしくは破損を防ぐために、衝撃の力及び振動の力から遮断されることが必要である。例えば、ミサイルの慣性計測ユニット（ＩＭＵ）が、飛行中に起こり得る発射の衝撃及びパイロショック（pyroshock）に対して非常に敏感な光ファイバージャイロスコープ、加速度計、並びに他の回路を、代表的に有している。これらが高い衝撃を受ける結果、ＩＭＵ部品は、破損するか、誤ったバイアス信号を生じさせて、ミサイル案内システムを故障させ得る。
【０００３】
このような問題を防ぐためには、受ける衝撃のレベルが、少なくとも一桁分、減じられなければならない。衝撃を減じるための一般的な方法が、遮断装置を使用することである。遮断装置は、衝撃源から敏感な機器を遮断するゴムのような弾性の材料によって代表的に形成されている構造体であり、例えば、ミサイル本体のような前記敏感な機器に取り付けられている構造体である。ＩＭＵでは、弾性材料の層が、受ける衝撃を減じるように、ＩＭＵと衝撃源との間に挟持されていることが多い。
【０００４】
弾性材料に係る問題は、弾性、弾力性、並びに粘弾性のような機械的特性が、時間の経過とともに変化し、使用時に衝撃の遮断のシステムの調整ミスと不確かな効果とを引き起こすことである。このことは、使用されるまでに長期間、代表的に７年間、保存され得るミサイルのような適用物に対して、重要な問題であり得る。
【０００５】
従って、本分野では、長時間の経過の後に先行例より安定して、敏感な機器を衝撃及び振動から遮断するための改良されたシステムもしくは方法が、必要である。
【発明の概要】
【０００６】
この分野で必要なことが、本発明の遮断装置によって果たされる。新規の遮断装置は、第１の取り付け構造体と、第２の取り付け構造体と、これら第１及び第２の取り付け構造体間に通路を設けるための構造体とを有しており、この通路は、衝撃及び／もしくは振動エネルギーを減衰するのに適した一連のジグザグパターンを有している。前記第１の取り付け構造体は、衝撃源に取着され、前記第２の取り付け構造体は、遮断される機器に取着される。図示の実施形態では、この遮断装置は、前記第１及び第２の取り付け構造体間の直線距離より長い全長と、一連の９０度の曲げ部とを有する通路を設けている。また、この通路の長さと曲げ部の数とが、所望の減衰レベルを与えるように変更され得る。また、この遮断装置のディメンションが、所望の共振周波数を与えるように変更され得る。好ましい実施形態では、この遮断装置は、金属、もしくは、時間が経過しても安定した特性を有する他の材料から形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って構成された遮断装置の簡略化された概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従って構成されたＩＭＵ遮断装置の簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態と好ましい適用とが、本発明の有効な教えを開示するために、添付の図を参照して説明される。
【０００９】
本発明は、特定の適用のための実施形態を参照してここで説明されるけれども、本発明は、これに限定されないことが理解されるであろう。この分野で、通常の知識を有する者、及びここに示されている教えを利用できる者は、本発明の範囲内で、また、本発明が十分に利用可能な更なる分野で、更なる変更、適用並びに実施形態が可能であることが認識されるであろう。
【００１０】
本発明は、時間が経過しても弾性の材料より安定している金属及び他の材料に対して適している新規の遮断装置の構成を教授する。金属（及び合成物のような他の材料）は、長期に渡って変化しないという機械的性質を代表的に有している。従って、金属遮断装置のアラインメント及び他の動的特性が、この遮断装置が取り付けられた時から実際に使用される時まで、同じ状態を保つ。しかしながら、金属は、ゴムや他の弾性材料のようには、高減衰材料ではない。敏感な機器と衝撃源との間に単に金属の層を置くだけでは、一般的に、十分な衝撃減衰を与えることができない。従って、金属製の遮断装置には、異なる設計手法が必要である。
【００１１】
本来、衝撃減衰は、衝撃の伝達距離と比例する（伝達距離が長くなると衝撃の大きさ（amplitude）が小さくなる）。また、衝撃は、衝撃の伝達経路が直線から曲げられると、減衰する。本発明は、一連のジグザグパターンを有する新規の「Ｚ字型脚部」の遮断装置を構成するために、これら２つの原理を適用している。これらジグザグパターンは、前記伝達距離を長くし、また、衝撃の伝達経路を、複数回、９０度で曲げている。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に従って構成されたＺ字型脚部の遮断装置１０の単純化された概略図である。この新規の遮断装置１０は、第１の取り付け構造体１２と、第２の取り付け構造体１４と、これら第１の取り付け構造体１２と第２の取り付け構造体１４とを接続しているジグザグ構造体１６とを有している。前記第１の取り付け構造体１２は、衝撃源（例えば支持構造体）に取着され、前記第２の取り付け構造体１４は、敏感な機器（例えばＩＭＵ）に取着される。かくして、この敏感な機器は、支持構造体と直接接続しないように遮断されている。この支持構造体でのいかなる衝撃もしくは振動の負荷も、遮断装置１０（及び前記ジグザグ構造体）を通って、この敏感な機器に到達する。  
前記ジグザグ構造体１６は、衝撃及び振動エネルギーが前記第１の取り付け構造体１２と第２の取り付け構造体１４との間を伝わるように、少なくとも１つの通路を形成している。この教えに従えば、前記通路は、複数の９０度の曲げ部を有する一連のジグザグパターンを有している。このジグザグパターンのために、前記第１及び第２の取り付け構造体１２、１４間の通路は、これら構造体間の直線距離より長い。かくして、衝撃及び振動は、前記ジグザグ構造体１６によって設けられる一連の曲げ部と細長い通路とによって、減衰される。
【００１３】
図１に示されている実施形態では、前記第１の取り付け構造体１２は、この遮断装置１０の底部のウェブの所でａ×ｂのディメンションを有するプレートを備えており、このプレートは、支持構造体（図示されていない）にボルト留めされ得る。貫通孔１８が、この遮断装置の中心の所で、上側の端部から下側の取り付けプレートまで前記遮断装置１０の全長に渡って（Ｘ軸に沿って）穿孔されており、この結果、ボルトが第１の取り付け構造体１２を前記支持構造体にボルト留めするように、この貫通孔内に配置される。組立てられると、前記ボルトは、（前記２つの取り付け構造体１２、１４間の通路が短くならないように、）前記遮断装置の全長ではなく、好ましくは前記最低部の取り付けプレート１２のみに当接する。図１に示されているように、前記遮断装置１０は、上面から下面まで、長さｃを有している。
【００１４】
前記第２の取り付け構造体１４は、前記遮断装置１０の上端部に、前記第１の取り付けプレート１２に直交するプレート１４を有している（図１では、前記第２の取り付けプレート１４は、ｘ−ｚ面に平行であり、前記第１の取り付けプレート１２は、ｙ−ｚ面に平行である）。前記第２の取り付けプレート１４は、（ｙ軸に平行な）２つの貫通孔２０を有しており、これら貫通孔２０は、この遮断装置１０を敏感な機器（図示されていない）にボルト留めするために使用される。前記第２の取り付けプレート１４は、ｙ軸方向に沿って前記敏感な機器に留められる。一方、前記第１の取り付けプレート１２は、ｘ軸に沿って前記支持構造体に留められる。前記第２の取り付け構造体１４は、この取り付け構造体１４が前記敏感な機器に取着された時に、前記ジグザグ構造体１６がこの機器に直接接しないように形成されている。図１の実施形態では、この遮断装置１０は、前記ジグザグ構造体１６と前記取り付け構造体１２、１４とが前記敏感な機器に直接接しないようにするための２つのスペーサ２１を有している。衝撃及び振動の負荷が、前記第２の取り付けプレート１４を前記敏感な機器に接続しているボルトを介して、前記遮断装置１０からこの敏感な機器へと伝達される。
【００１５】
前記ジグザグ構造体１６は、各々が前記下側の取り付けプレート１２に平行し、ａ×ｂのディメンションを有する一連の水平なプレート２２を有している。前記最低部の取り付けプレート１２は、第１の水平なプレート２２に、これらプレート間にある２つの垂直構造体２４によって接続されている（一方の構造体２４は、前記プレート１２の一端から約１／３ａの距離だけ離れたところに位置されており、他方の構造体２４は、前記一端から約２／３ａの距離だけ離れたところに位置されている）。前記第１の水平プレート２２は、第２の水平プレート２２に、これら第１及び第２のプレート２２の両端に（各端部に１つ）位置されている２つの垂直構造体２６によって接続されている。前記最低部のプレート１２が前記第１のプレート２２に接続されているのと同じようにして、前記第２のプレート２２は、第３のプレート２２に、前記プレートの中間にある２つの垂直構造体２４によって接続されている。前記第３のプレートは、第４のプレートに、これら第３及び第４のプレートの両端のところで、２つの垂直構造体２６によって接続されている。残りのプレート２２は、同様にして、中間及び両端の接続通路が交互に設けられるように、それぞれ接続されている。前記第２の取り付けプレート１４は、最後の前記水平プレート２２に接続されている（もしくはこのプレートの上に置かれている）。かくして、前記最低部の取り付けプレート１２からの衝撃エネルギーが、前記上側の取り付けプレート１４に到達する前に、前記ジグザグ構造体１６の、一連の９０度の曲げ部を備えた細長い通路を通るように伝達される。
【００１６】
また、前記ジグザグ構造体１６は、切り取られた複数の平行な水平のスロットを有する、ａ×ｂ×ｄのディメンションの長方形ブロックとして説明され得る。これらスロットは、１つの細長いスロット２８と、１列に並んだ３つの（１つは中間に、２つは両端に貫通して切り込みを入れるように両側にある）スロット３０とが交互になるように設けられている。
【００１７】
この実施形態では、この遮断装置１０の（前記第１の取り付け構造体１２と、第２の取り付け構造体１４と、ジグザグ構造体１６とを含む）種々のセクションが、金属から成る一体成型品を形成している。この遮断装置１０は、例えば、モールドを用いて、もしくは部分（スロット及び貫通孔）を切り取ることによって、固体金属のブロックから形成され得る。
【００１８】
この実施形態では、遮断装置１０は、金属から形成されているが、本発明は、これに限定されない。合成物のような他の材料もまた、本発明の教えから逸脱することなく使用され得る。好ましい実施形態では、遮断装置１０は、この遮断装置１０が衝撃もしくは振動の負荷を受けた時、曲げによって生じる応力に耐えるような、延性であり、高い疲労強度を有するステンレスのような材料から形成されている。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に従って形成されたＩＭＵ遮断システム５０の簡略化された概略図である。この実施形態では、ＩＭＵ５２が、４つのＺ字型脚部の遮断装置１０（図２には３つの遮断装置のみが示されている）によって、衝撃及び振動から遮断される。遮断装置１０はいくつであっても、前記遮断システム５０に使用され得る。４つの遮断装置１０は、安定性のために、また、前記ＩＭＵ５２の形状の理由で、本適用に選択された。前記遮断装置１０は、ＩＭＵ５２の周りで、互いに９０度だけ、等間隔で離間されている。
【００２０】
各遮断装置１０の上側の取り付け構造体１４は、ＩＭＵ５２にボルト留めされている。各遮断装置１０の下側の取り付け構造体１２は、支持構造体５４にボルト留めされている（この支持構造体５４は、ミサイル本体もしくは隔壁でも良い）。ＩＭＵ５２が、この支持構造体５４に直接接していないことが、重要である。遮断装置１０は、衝撃エネルギーが遮断装置を通ってＩＭＵ５２に伝達するように、このＩＭＵ５２が前記支持構造体５４に対して立設された位置にある。前記ＩＭＵ５２は、また、遮断装置１０のジグザグ構造体１６に直接接しておらず、衝撃エネルギーを、ジグザグの通路を通ってＩＭＵ５２に伝わるように、伝達させる。
【００２１】
衝撃が生じている間、前記支持構造体５４から受けた衝撃は、遮断装置の底のウェブ１２から始まって、ＩＭＵ５２が取着されている遮断装置１０の上側の端部１４に伝達する。衝撃が前記遮断装置のジグザグパターンの曲げ部を通って伝達するのに従って、衝撃を９０度曲がらせる毎に、この衝撃の大きさが軽減する。伝達の終わりには、残った衝撃が、遮断装置１０とＩＭＵ５２との間のボルトの接合界面を通って、このＩＭＵ５２に達する。９０度の曲げ部の数と衝撃の全伝達距離とを変えることによって、所望の衝撃減衰レベルが得られる。
【００２２】
前記実施形態では、衝撃減衰は、高い周波数（約１ｋＨｚ乃至１０ｋＨｚ）において、最も有効である。しかしながら、衝撃は、システム全体５０の共振周波数で、増幅され得る。本発明の教えに従えば、Ｚ字型脚部の遮断装置１０は、システムの全体５０の共振周波数が所望の周波数（衝撃と振動とがＩＭＵ５２にほとんど害を及ぼさない程度の周波数）であるように、この遮断装置のディメンションを調整することによって変更され得る。
【００２３】
例えば、代表的なＩＭＵ５２の物理的構成要素が、約１０００Ｈｚ以上の高い周波数の衝撃に対してより敏感である。このような周波数の大きな衝撃は、ＩＭＵの構成要素に物理的な損傷を与え得る。ＩＭＵ出力信号（データ・ストリーム（data stream））が、これの帯域幅（代表的に約２００Ｈｚ）以下の周波数にのみ応答する。このＩＭＵ出力は、この帯域幅以上の周波数に対しては応答しない。この適用のために、このシステムの共振周波数は、ＩＭＵ５２への有害な影響を最小にするために、２００Ｈｚ以上及び１０００Ｈｚ以下の周波数に移行される。実施形態では、Ｚ字型脚部の遮断装置１０のディメンションは、約４００Ｈｚのシステム共振周波数を与えるように選択されている。
【００２４】
共振周波数における増幅レベルが、ゴムもしくは他の弾性材料のような高減衰材料で遮断装置各々のスロット（２８及び３０）を充填することによって、減じられ得る。実施形態では、各遮断装置１０のスロットは、６０Ａショアデュロメータの硬度を有するシリコーンゴムで充填されている。ゴムの硬度が低いほど、高い減衰が得られる。
【００２５】
かくして、本発明は、特定の適用のための特定の実施形態を参照して、ここに開示されている。この分野における通常の知識を有する者、及び、本教えを利用できる者は、本発明の範囲内で、更なる変更、適用、及び、実施形態を認めるであろう。例えば、本発明は、ＩＭＵの適用を参照して説明されるが、新規のＺ字型脚部の遮断装置は、衝撃及び／もしくは振動を減衰するために、他の適用で用いられ得る。
【００２６】
従って、添付の請求項は、このような種々の適用、変更、及び、実施形態を本発明の範囲内に含むことを意図している。
【図１】
2011504565.tif 000003
【図２】
2011504565.tif 000004
【国際調査報告】
2011504565.tif 000005