JP2922886B2 - 宇宙航行機の配備機構用ダンパ - Google Patents
宇宙航行機の配備機構用ダンパInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/32—Details
- F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
- F16F9/535—Magnetorheological [MR] fluid dampers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にダンパ機構
又は制動装置に関し、特に、宇宙航行機の付属機器、例
えば太陽電池パネル、アンテナ、光学式プラットホーム
及び他の宇宙航行機用構造要素の配備及び操作を制御す
る電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利用したダンパに関す
る。
又は制動装置に関し、特に、宇宙航行機の付属機器、例
えば太陽電池パネル、アンテナ、光学式プラットホーム
及び他の宇宙航行機用構造要素の配備及び操作を制御す
る電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利用したダンパに関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】宇宙航
行機の付属機器、例えば皿形アンテナ、太陽電池パネル
等の配備又は展開は、宇宙航行機について損傷を生じさ
せず、或いは過度の航行妨害及び振動を生じさせずに信
頼性をもって且つ制御された仕方で達成されなければな
らない任務上重要な作業である。従来型宇宙航行機は典
型的には、配備機構用の磁気型装置を用いている。これ
ら磁気型装置は、制御自在な電気モータ及び「渦電流」
ダンパと呼ばれるダンパ装置を含む。最近における配備
上の問題に鑑みて、民間用宇宙航行機及び防衛用宇宙航
行機の顧客は、配備機構について初期レベルの何倍もの
トルクマージン（トルク面での余裕）を必要としてい
る。制動率、応答時間及び制御に関する改定要件だけで
なく、このトルクマージンは、現在用いられている代表
的なダンパ及び制御装置の能力を越えている。かくし
て、要件の高度化により、ダンパ及び制御システムの性
能がより優れた一層強力な配備機構が要望されることに
なった。
行機の付属機器、例えば皿形アンテナ、太陽電池パネル
等の配備又は展開は、宇宙航行機について損傷を生じさ
せず、或いは過度の航行妨害及び振動を生じさせずに信
頼性をもって且つ制御された仕方で達成されなければな
らない任務上重要な作業である。従来型宇宙航行機は典
型的には、配備機構用の磁気型装置を用いている。これ
ら磁気型装置は、制御自在な電気モータ及び「渦電流」
ダンパと呼ばれるダンパ装置を含む。最近における配備
上の問題に鑑みて、民間用宇宙航行機及び防衛用宇宙航
行機の顧客は、配備機構について初期レベルの何倍もの
トルクマージン（トルク面での余裕）を必要としてい
る。制動率、応答時間及び制御に関する改定要件だけで
なく、このトルクマージンは、現在用いられている代表
的なダンパ及び制御装置の能力を越えている。かくし
て、要件の高度化により、ダンパ及び制御システムの性
能がより優れた一層強力な配備機構が要望されることに
なった。
【０００３】現在判明しているところによれば、制動制
御性の向上のためには電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利
用することが望ましい。ＥＲＭ流体は、磁界の作用を受
けると見掛けの粘度が変化する。磁界の存在下では、粒
子は分極状態になり、それにより流体中において鎖状及
び列状粒子に組織化される。粒子の鎖状及び列状構造
は、流体全体の見掛けの粘度又は流れ抵抗を増大させる
よう働く。磁界が働いていなければ、粒子は非組織化状
態又は自由状態に戻り、流体全体の見掛けの粘度又は流
れ抵抗はそれに対応して減少する。ＥＲＭ流体は、その
抵抗が可変なのでトルクレベルと圧力レベルの両方又は
いずれか一方を制御する際に有用であるだけでなく、変
動制動力をもたらすのに有用であることが分かった。Ｅ
ＲＭ流体は、高い降伏強さを示し、大きな制動力を生じ
させることができる。さらに、ＥＲＭ流体は、単純な低
電圧電磁コイルにより発生させやすい磁界によって活性
化される。
御性の向上のためには電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利
用することが望ましい。ＥＲＭ流体は、磁界の作用を受
けると見掛けの粘度が変化する。磁界の存在下では、粒
子は分極状態になり、それにより流体中において鎖状及
び列状粒子に組織化される。粒子の鎖状及び列状構造
は、流体全体の見掛けの粘度又は流れ抵抗を増大させる
よう働く。磁界が働いていなければ、粒子は非組織化状
態又は自由状態に戻り、流体全体の見掛けの粘度又は流
れ抵抗はそれに対応して減少する。ＥＲＭ流体は、その
抵抗が可変なのでトルクレベルと圧力レベルの両方又は
いずれか一方を制御する際に有用であるだけでなく、変
動制動力をもたらすのに有用であることが分かった。Ｅ
ＲＭ流体は、高い降伏強さを示し、大きな制動力を生じ
させることができる。さらに、ＥＲＭ流体は、単純な低
電圧電磁コイルにより発生させやすい磁界によって活性
化される。
【０００４】したがって、最新式宇宙航行機に関する要
件を満たすことができるＥＲＭ流体利用型ダンパを用い
た配備機構を提供することが望ましい。ＥＲＭダンパ
は、信頼性のあるバネ又はモータ駆動式アクチュエータ
の駆動力又はトルクを制御するのに使用可能である。さ
らに、固定又は可変方式の制動制御又はこれら両方が可
能なＥＲＭダンパを提供することが望ましい。
件を満たすことができるＥＲＭ流体利用型ダンパを用い
た配備機構を提供することが望ましい。ＥＲＭダンパ
は、信頼性のあるバネ又はモータ駆動式アクチュエータ
の駆動力又はトルクを制御するのに使用可能である。さ
らに、固定又は可変方式の制動制御又はこれら両方が可
能なＥＲＭダンパを提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的及び他の目的
は、電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利用する回転動作式
ダンパによって達成される。ＥＲＭ流体利用型回転動作
式ダンパは一般に、第１の制動部材に結合されていて、
第２の制動部材を回転自在に包囲する入力シャフトを有
する。第１の制動部材の周りに結合されたシリンダが、
第２の制動部材の周りに円周方向に結合されたハウジン
グに回転自在に係合する。したがって、シリンダは、ハ
ウジングに対して回転運動自在に構成されている。ハウ
ジング内に入れられたＥＲＭ流体は、ハウジング及びシ
リンダと相互作用するようシリンダを包囲する。磁界の
存在下では、ＥＲＭ流体、シリンダ及びハウジングは、
第２の制動部材に対する第１の制動部材の回転運動を摩
擦の作用で制御する。
は、電気粘性磁気（ＥＲＭ）流体を利用する回転動作式
ダンパによって達成される。ＥＲＭ流体利用型回転動作
式ダンパは一般に、第１の制動部材に結合されていて、
第２の制動部材を回転自在に包囲する入力シャフトを有
する。第１の制動部材の周りに結合されたシリンダが、
第２の制動部材の周りに円周方向に結合されたハウジン
グに回転自在に係合する。したがって、シリンダは、ハ
ウジングに対して回転運動自在に構成されている。ハウ
ジング内に入れられたＥＲＭ流体は、ハウジング及びシ
リンダと相互作用するようシリンダを包囲する。磁界の
存在下では、ＥＲＭ流体、シリンダ及びハウジングは、
第２の制動部材に対する第１の制動部材の回転運動を摩
擦の作用で制御する。
【０００６】本発明の利点及び目的の達成手段を理解す
るために、本発明の一層具体的な説明を、添付の図面に
示した特定の実施形態を参照して行う。これら図面が本
発明の好ましい実施形態を示しているに過ぎず、従っ
て、これらが本発明の範囲を限定するものとして考えて
はならないことを理解した上で、本発明の内容を添付の
図面を用いて一層詳細且つ具体的に説明する。
るために、本発明の一層具体的な説明を、添付の図面に
示した特定の実施形態を参照して行う。これら図面が本
発明の好ましい実施形態を示しているに過ぎず、従っ
て、これらが本発明の範囲を限定するものとして考えて
はならないことを理解した上で、本発明の内容を添付の
図面を用いて一層詳細且つ具体的に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、最新式宇宙航行機に関
する要件を満たすことができ、信頼性のあるバネ又はモ
ータ駆動式アクチュエータと組み合わされた電気粘性磁
気（ＥＲＭ）流体を利用するダンパを含む高性能配備又
は展開機構に関する。ＥＲＭダンパは、磁界に応答して
アクチュエータの駆動力又はトルクを制御する流体を収
容している。磁界をＥＲＭ流体に印加することにより、
そのずり応力が大きくなり、このずり応力は流体と接触
状態にある２つの制動作用面の相対的運動に抵抗するの
に用いられる。本発明の教示によれば、受動的に制御さ
れる制動作用をもたらす一定の制動力又は能動的に制御
される制動作用をもたらす可変制動力が利用される。
する要件を満たすことができ、信頼性のあるバネ又はモ
ータ駆動式アクチュエータと組み合わされた電気粘性磁
気（ＥＲＭ）流体を利用するダンパを含む高性能配備又
は展開機構に関する。ＥＲＭダンパは、磁界に応答して
アクチュエータの駆動力又はトルクを制御する流体を収
容している。磁界をＥＲＭ流体に印加することにより、
そのずり応力が大きくなり、このずり応力は流体と接触
状態にある２つの制動作用面の相対的運動に抵抗するの
に用いられる。本発明の教示によれば、受動的に制御さ
れる制動作用をもたらす一定の制動力又は能動的に制御
される制動作用をもたらす可変制動力が利用される。
【０００８】次に図を参照すると、最新式宇宙航行機に
関する要件を満足できる配備機構が全体を符号１０で示
されている。配備機構１０は、バネ駆動式アクチュエー
タ１４と組み合わされた電気粘性磁気流体ダンパ１２を
有している。バネ駆動式アクチュエータ１４を示した
が、ＥＲＭ流体ダンパ１２は他の公知のアクチュエー
タ、例えばモータ駆動式アクチュエータとの併用にも適
していることは理解されるべきである。好ましくは、Ｅ
ＲＭ流体ダンパ１２は、入力シャフト１８に結合された
回転自在な内側部材１６を有する。アクチュエータ１４
により入力シャフト１８を回転させると、内側部材１６
が回転する。固定された外側部材２０が入力シャフト１
８の周りに回転自在に支持されていて、入力シャフト１
８が外側部材２０に対して自由に回転できるようになっ
ている。入力シャフト１８は、バネ駆動式アクチュエー
タ１４のホイール２２に作動的に結合されている。かく
して、バネ駆動式アクチュエータ１４から生じた駆動力
又は駆動トルクは、入力シャフト１８を経てダンパ１２
に伝えられる。
関する要件を満足できる配備機構が全体を符号１０で示
されている。配備機構１０は、バネ駆動式アクチュエー
タ１４と組み合わされた電気粘性磁気流体ダンパ１２を
有している。バネ駆動式アクチュエータ１４を示した
が、ＥＲＭ流体ダンパ１２は他の公知のアクチュエー
タ、例えばモータ駆動式アクチュエータとの併用にも適
していることは理解されるべきである。好ましくは、Ｅ
ＲＭ流体ダンパ１２は、入力シャフト１８に結合された
回転自在な内側部材１６を有する。アクチュエータ１４
により入力シャフト１８を回転させると、内側部材１６
が回転する。固定された外側部材２０が入力シャフト１
８の周りに回転自在に支持されていて、入力シャフト１
８が外側部材２０に対して自由に回転できるようになっ
ている。入力シャフト１８は、バネ駆動式アクチュエー
タ１４のホイール２２に作動的に結合されている。かく
して、バネ駆動式アクチュエータ１４から生じた駆動力
又は駆動トルクは、入力シャフト１８を経てダンパ１２
に伝えられる。
【０００９】配備配置機構１０は、ダンパ１２の反対側
に位置した第２のダンパ１２′を更に有している。ダン
パ１２′は、ダンパ１２と同一であってもその変形形態
であってもよい。いずれの場合においても、ダンパ１
２，１２′は、アクチュエータ１４を制動するよう協働
する。しかしながら、用途によっては、ダンパ１２又は
１２′のうち一方だけを有することが望ましい場合があ
ることは注目されるべきである。次に、図２を参照する
と、ＥＲＭ流体ダンパ１２の第１の実施形態の詳細図が
示されている。回転自在な内側部材１６は、入力シャフ
ト１８に固定された取付けハブ２４を有する。複数のリ
ブ又はアーム２６が、軸方向に延びる環状フランジ又は
シリンダ２８まで取付けハブ２４から半径方向に突出し
ている。シリンダ２８は、入力シャフト１８に対して間
隔を置いた状態で円周方向に配置されている。
に位置した第２のダンパ１２′を更に有している。ダン
パ１２′は、ダンパ１２と同一であってもその変形形態
であってもよい。いずれの場合においても、ダンパ１
２，１２′は、アクチュエータ１４を制動するよう協働
する。しかしながら、用途によっては、ダンパ１２又は
１２′のうち一方だけを有することが望ましい場合があ
ることは注目されるべきである。次に、図２を参照する
と、ＥＲＭ流体ダンパ１２の第１の実施形態の詳細図が
示されている。回転自在な内側部材１６は、入力シャフ
ト１８に固定された取付けハブ２４を有する。複数のリ
ブ又はアーム２６が、軸方向に延びる環状フランジ又は
シリンダ２８まで取付けハブ２４から半径方向に突出し
ている。シリンダ２８は、入力シャフト１８に対して間
隔を置いた状態で円周方向に配置されている。
【００１０】外側部材２０は、入力シャフト１８の周り
に回転自在に支持された取付けハブ３０を有し、したが
って入力シャフト１８が取付けハブ内で自由に回転でき
るようになっている。好ましくは、これは入力シャフト
１８と取付けハブ３０との間にスリーブ３２を挿入する
ことによって達成される。複数のリブ又はアーム３４が
取付けハブ３０から半径方向に延び、これに取り付けら
れたフープ状ハウジング３６を円周方向に支持してい
る。好ましくは、ハウジング３６の横断面は全体として
十字形であり、ハウジング内には垂直方向の室３８，４
０及び水平方向の室４２が設けられている。理解できる
ように、水平方向の室４２は、垂直方向の室３８，４０
を２等分している。垂直方向の室３８，４０は、水平方
向の室４２を横切る磁界を発生させるための手段４４を
支持するよう構成されている。例えば、垂直方向の室３
８は第１の磁石４６を収容し、垂直方向の室４０は第２
の磁石４８を収容している。磁石４６，４８は、水平方
向の室４２の横断方向に互いに間隔を置いた関係で配置
されている。
に回転自在に支持された取付けハブ３０を有し、したが
って入力シャフト１８が取付けハブ内で自由に回転でき
るようになっている。好ましくは、これは入力シャフト
１８と取付けハブ３０との間にスリーブ３２を挿入する
ことによって達成される。複数のリブ又はアーム３４が
取付けハブ３０から半径方向に延び、これに取り付けら
れたフープ状ハウジング３６を円周方向に支持してい
る。好ましくは、ハウジング３６の横断面は全体として
十字形であり、ハウジング内には垂直方向の室３８，４
０及び水平方向の室４２が設けられている。理解できる
ように、水平方向の室４２は、垂直方向の室３８，４０
を２等分している。垂直方向の室３８，４０は、水平方
向の室４２を横切る磁界を発生させるための手段４４を
支持するよう構成されている。例えば、垂直方向の室３
８は第１の磁石４６を収容し、垂直方向の室４０は第２
の磁石４８を収容している。磁石４６，４８は、水平方
向の室４２の横断方向に互いに間隔を置いた関係で配置
されている。
【００１１】水平方向の室４２は、内側部材１６のシリ
ンダ２８を受け入れるようになった開口端５０を有して
いる。このように、シリンダ２８は入力シャフト１８の
作用を受けてハウジング３６内で回転できる。２つのＯ
リング５２が、水平方向の室４２の壁５４内に位置した
シリンダ２８に密封係合して流体密の区画室を形成して
いる。水平方向の室４２は、シリンダ２８を実質的に包
囲するＥＲＭ流体５６で満たされている。それゆえ、磁
界が、垂直方向の室３８，４０内に設けられた磁石４
６，４８から水平方向の室４２を横切って生じさせるこ
とができる。磁界の存在下においてＥＲＭ流体５６のず
り応力が変化する。すると、ＥＲＭ流体５６のずり抵抗
が増加し、これはハウジング３６内におけるシリンダ２
８の回転を遅くするのに役立つ。このずり抵抗を変化さ
せることにより、外側部材２０に対する内側部材１６の
回転具合を制御することができる。内側部材１６の制御
された回転は入力シャフト１８に伝えられてアクチュエ
ータ１４を制動する（図１）。
ンダ２８を受け入れるようになった開口端５０を有して
いる。このように、シリンダ２８は入力シャフト１８の
作用を受けてハウジング３６内で回転できる。２つのＯ
リング５２が、水平方向の室４２の壁５４内に位置した
シリンダ２８に密封係合して流体密の区画室を形成して
いる。水平方向の室４２は、シリンダ２８を実質的に包
囲するＥＲＭ流体５６で満たされている。それゆえ、磁
界が、垂直方向の室３８，４０内に設けられた磁石４
６，４８から水平方向の室４２を横切って生じさせるこ
とができる。磁界の存在下においてＥＲＭ流体５６のず
り応力が変化する。すると、ＥＲＭ流体５６のずり抵抗
が増加し、これはハウジング３６内におけるシリンダ２
８の回転を遅くするのに役立つ。このずり抵抗を変化さ
せることにより、外側部材２０に対する内側部材１６の
回転具合を制御することができる。内側部材１６の制御
された回転は入力シャフト１８に伝えられてアクチュエ
ータ１４を制動する（図１）。
【００１２】宇宙航行機用配備機構１０に用いることが
できるＥＲＭ流体の一例が、本出願人に譲渡されたシュ
タークマン氏等に付与された米国特許第５，３５４，４
８８号に記載されている。このシュタークマンの米国特
許は、磁界に応答する流体を開示している。流体は、磁
化性の粒子、油ビヒクル及び油ビヒクル中で溶けない小
さな非磁化性分散剤粒子から成る分散剤を含む。磁化性
粒子は、任意適当な磁化性材料、例えば鉄、コバルト、
ニッケル、これらの合金、磁性のフェライト、及び鉄、
ニッケル又はコバルトと希土類元素、クロム、シリコ
ン、硼素、これらの混合物及びある特定の磁化できるス
テンレス鋼との配合物であるのがよい。宇宙用途に適し
た油ビヒクルは一般に、低蒸気圧（例えば、１０-13 ｍ
ｍＨｇ（０．１３Ｐａ）未満）を有し、広範な範囲（好
ましくは、−６０℃〜２００℃）で液体のままであるこ
とが注目されるべきである。
できるＥＲＭ流体の一例が、本出願人に譲渡されたシュ
タークマン氏等に付与された米国特許第５，３５４，４
８８号に記載されている。このシュタークマンの米国特
許は、磁界に応答する流体を開示している。流体は、磁
化性の粒子、油ビヒクル及び油ビヒクル中で溶けない小
さな非磁化性分散剤粒子から成る分散剤を含む。磁化性
粒子は、任意適当な磁化性材料、例えば鉄、コバルト、
ニッケル、これらの合金、磁性のフェライト、及び鉄、
ニッケル又はコバルトと希土類元素、クロム、シリコ
ン、硼素、これらの混合物及びある特定の磁化できるス
テンレス鋼との配合物であるのがよい。宇宙用途に適し
た油ビヒクルは一般に、低蒸気圧（例えば、１０-13 ｍ
ｍＨｇ（０．１３Ｐａ）未満）を有し、広範な範囲（好
ましくは、−６０℃〜２００℃）で液体のままであるこ
とが注目されるべきである。
【００１３】ハウジング３６をホイール２２に取り付け
るために複数の取付けブラケット５８をハウジング３６
の外部にスポット溶接し又は他の手段でしっかりと固定
するのがよい（図１）。取付けブラケット５８に設けら
れた穴６２を貫通する複数のボルト６０をこの目的のた
めに効果的に用いることができる。取り付け後、外側部
材２０は、内側部材１６に対して回転入力シャフト１８
の周りに固定又は静止状態に保たれる。図２に示す実施
形態では、電磁石６４ａが垂直方向の室３８内に設けら
れている。同様に、電磁石６４ｂが垂直方向の室４０内
に設けられている。磁界を選択的に発生させるために低
電力励磁コイル６６が各電磁石６４ａ，６４ｂに近接し
て設けられている。一対の低電圧電力／コネクタリード
線６８が、ハウジング３６を貫通してハウジング内の各
コイル６６と電気的に連絡している。したがって、電気
的に可変のずり応力及び能動的に制御される制動作用が
得られる。用途によっては、センサ／コントローラシス
テムをフィードバックと一体化してダンパ１２の制動特
性の変化を調整することが望ましい場合もある。また、
電磁石６４ａ，６４ｂのうち一方だけを用いてもダンパ
１２を首尾よく作動させることができることは注目され
るべきである。また、もしＥＲＭ流体５６の付勢のため
に両方の電磁石６４ａ，６４ｂを用いる場合、コイル６
６は各々、互いに逆の磁気極性が電磁石の極で生じるよ
うに構成されるべきである。
るために複数の取付けブラケット５８をハウジング３６
の外部にスポット溶接し又は他の手段でしっかりと固定
するのがよい（図１）。取付けブラケット５８に設けら
れた穴６２を貫通する複数のボルト６０をこの目的のた
めに効果的に用いることができる。取り付け後、外側部
材２０は、内側部材１６に対して回転入力シャフト１８
の周りに固定又は静止状態に保たれる。図２に示す実施
形態では、電磁石６４ａが垂直方向の室３８内に設けら
れている。同様に、電磁石６４ｂが垂直方向の室４０内
に設けられている。磁界を選択的に発生させるために低
電力励磁コイル６６が各電磁石６４ａ，６４ｂに近接し
て設けられている。一対の低電圧電力／コネクタリード
線６８が、ハウジング３６を貫通してハウジング内の各
コイル６６と電気的に連絡している。したがって、電気
的に可変のずり応力及び能動的に制御される制動作用が
得られる。用途によっては、センサ／コントローラシス
テムをフィードバックと一体化してダンパ１２の制動特
性の変化を調整することが望ましい場合もある。また、
電磁石６４ａ，６４ｂのうち一方だけを用いてもダンパ
１２を首尾よく作動させることができることは注目され
るべきである。また、もしＥＲＭ流体５６の付勢のため
に両方の電磁石６４ａ，６４ｂを用いる場合、コイル６
６は各々、互いに逆の磁気極性が電磁石の極で生じるよ
うに構成されるべきである。
【００１４】次に図３を参照すると、第２の実施形態と
してのＥＲＭダンパ１２ａが示されている。この実施形
態は、垂直方向の室３８，４０内に電磁石６４ａ，６４
ｂに代えて永久磁石７０ａ，７０ｂが用いられている点
を除き、第１の実施形態と本質的には同一である。さら
に、電子ハードウェア、即ち、電磁石６４ａ，６４ｂと
連携する励磁コイル６６及び電力／コネクタリード線６
８が省かれている。永久磁石７０ａ，７０ｂは、水平方
向の室４２内のＥＲＭ流体５６上に一定の磁界を生じさ
せる。それゆえ、ダンパ１２ａ内には、予め選択された
永久流れ抵抗が得られる。かくして、ダンパ１２ａの制
動特性の受動的制御が可能になる。第３の実施形態とし
てのＥＲＭダンパ１２ｂが図４に示されている。この実
施形態では、永久磁石７０ａ，７０ｂと電磁石６４ａ，
６４ｂの組合せが、垂直方向の室３８，４０内に設けら
れている。第１の実施形態の場合と同様、磁界を電磁石
６４ａ，６４ｂから発生させるために低電力励磁コイル
６６及び低電圧電力／コネクタリード線６８が設けられ
ている。この形態によれば、ダンパ１２ｂ内には所与の
流れ抵抗が得られ、電磁石６４ａ，６４ｂの励磁により
この流れ抵抗に上向きの勾配をつけることができる。か
くして、制動作用の受動的な制御と能動的な制御を兼ね
た装置が構成されている。好ましくは軽量の電磁石６４
ａ，６４ｂが第１の実施形態と第３の実施形態の両方に
用いられる。
してのＥＲＭダンパ１２ａが示されている。この実施形
態は、垂直方向の室３８，４０内に電磁石６４ａ，６４
ｂに代えて永久磁石７０ａ，７０ｂが用いられている点
を除き、第１の実施形態と本質的には同一である。さら
に、電子ハードウェア、即ち、電磁石６４ａ，６４ｂと
連携する励磁コイル６６及び電力／コネクタリード線６
８が省かれている。永久磁石７０ａ，７０ｂは、水平方
向の室４２内のＥＲＭ流体５６上に一定の磁界を生じさ
せる。それゆえ、ダンパ１２ａ内には、予め選択された
永久流れ抵抗が得られる。かくして、ダンパ１２ａの制
動特性の受動的制御が可能になる。第３の実施形態とし
てのＥＲＭダンパ１２ｂが図４に示されている。この実
施形態では、永久磁石７０ａ，７０ｂと電磁石６４ａ，
６４ｂの組合せが、垂直方向の室３８，４０内に設けら
れている。第１の実施形態の場合と同様、磁界を電磁石
６４ａ，６４ｂから発生させるために低電力励磁コイル
６６及び低電圧電力／コネクタリード線６８が設けられ
ている。この形態によれば、ダンパ１２ｂ内には所与の
流れ抵抗が得られ、電磁石６４ａ，６４ｂの励磁により
この流れ抵抗に上向きの勾配をつけることができる。か
くして、制動作用の受動的な制御と能動的な制御を兼ね
た装置が構成されている。好ましくは軽量の電磁石６４
ａ，６４ｂが第１の実施形態と第３の実施形態の両方に
用いられる。
【００１５】動作原理を説明すると、バネ駆動式アクチ
ュエータ１４を動作させて、これが所与の宇宙航行機の
付属機器（全体を符号７２で示す）を配備し、又はこれ
に対する制御を行うようにする。入力シャフト１８をア
クチュエータ１４によって回転駆動する。すると、入力
シャフト１８は内側部材１６を回転させる。入力シャフ
ト１８の周りに回転自在に支持されている外側部材２０
は、入力シャフト１８及び内側部材１６に対して固定状
態のままである。内側部材１６に結合されているシリン
ダ２８は、ハウジング３６の水平方向の室４２内で回転
する。水平方向の室４２内のＥＲＭ流体５６はその流れ
抵抗特性に応じてシリンダ２８及び室の壁５４と相互作
用し、摩擦の作用でこれらの間の運動を行わせる。この
流れ抵抗は、ＥＲＭ流体５６が受ける磁界に応じて変化
する。
ュエータ１４を動作させて、これが所与の宇宙航行機の
付属機器（全体を符号７２で示す）を配備し、又はこれ
に対する制御を行うようにする。入力シャフト１８をア
クチュエータ１４によって回転駆動する。すると、入力
シャフト１８は内側部材１６を回転させる。入力シャフ
ト１８の周りに回転自在に支持されている外側部材２０
は、入力シャフト１８及び内側部材１６に対して固定状
態のままである。内側部材１６に結合されているシリン
ダ２８は、ハウジング３６の水平方向の室４２内で回転
する。水平方向の室４２内のＥＲＭ流体５６はその流れ
抵抗特性に応じてシリンダ２８及び室の壁５４と相互作
用し、摩擦の作用でこれらの間の運動を行わせる。この
流れ抵抗は、ＥＲＭ流体５６が受ける磁界に応じて変化
する。
【００１６】永久磁石７０ａ，７０ｂの場合、ＥＲＭ流
体５６と関連した一定のずり応力により、予め選択され
た量だけ内側部材１６の回転が制動される。電磁石６４
ａ，６４ｂを単独で、或いは永久磁石７０ａ，７０ｂと
組み合わせて用いる場合、内側部材１６の可変制動作用
が電磁石６４ａ，６４ｂの励磁具合に対応して生じる。
それゆえ、内側部材１６の回転運動は、ＥＲＭ流体５６
の可変ずり応力特性を利用することによって制御でき
る。上述のことから、ＥＲＭダンパは、多くの機械的段
階を経ることなく磁気エネルギを機械エネルギに直接変
換することが理解できよう。ダンパは、出力電圧と重量
の比が高く且つ応答時間が迅速（数ミリ秒）である。ま
た、ダンパは、制御可能で且つ速度に左右されない制動
率を有し、これにより、高回転速度を生じさせる必要な
く、大きなトルクをほぼ瞬時に加えることができる。さ
らに、ダンパは、高い機械仕事出力と電気出力の比で受
動的な制御と能動的な制御の両方を行うことができる。
ダンパは、宇宙航行機に航行妨害又は振動を生じさせる
ことなく、ゆっくりとした配備と迅速な配備の両状況に
信頼性をもって且つ円滑に対応するのに適している。ダ
ンパは低コストであって製造が簡単である。というの
は、これらダンパは、精密加工部品又は公差の厳しい部
品を必要としないからである。ダンパは、信頼性があっ
て汚染の恐れが少ない操作が得られるように、宇宙用途
として認定された流体を極めて少量しか必要としない密
閉型装置である。
体５６と関連した一定のずり応力により、予め選択され
た量だけ内側部材１６の回転が制動される。電磁石６４
ａ，６４ｂを単独で、或いは永久磁石７０ａ，７０ｂと
組み合わせて用いる場合、内側部材１６の可変制動作用
が電磁石６４ａ，６４ｂの励磁具合に対応して生じる。
それゆえ、内側部材１６の回転運動は、ＥＲＭ流体５６
の可変ずり応力特性を利用することによって制御でき
る。上述のことから、ＥＲＭダンパは、多くの機械的段
階を経ることなく磁気エネルギを機械エネルギに直接変
換することが理解できよう。ダンパは、出力電圧と重量
の比が高く且つ応答時間が迅速（数ミリ秒）である。ま
た、ダンパは、制御可能で且つ速度に左右されない制動
率を有し、これにより、高回転速度を生じさせる必要な
く、大きなトルクをほぼ瞬時に加えることができる。さ
らに、ダンパは、高い機械仕事出力と電気出力の比で受
動的な制御と能動的な制御の両方を行うことができる。
ダンパは、宇宙航行機に航行妨害又は振動を生じさせる
ことなく、ゆっくりとした配備と迅速な配備の両状況に
信頼性をもって且つ円滑に対応するのに適している。ダ
ンパは低コストであって製造が簡単である。というの
は、これらダンパは、精密加工部品又は公差の厳しい部
品を必要としないからである。ダンパは、信頼性があっ
て汚染の恐れが少ない操作が得られるように、宇宙用途
として認定された流体を極めて少量しか必要としない密
閉型装置である。
【００１７】当業者であれば上述の説明を考慮して、本
発明の広義の教示内容を種々の形態で実施できることは
理解できよう。したがって、本発明をその特定の実施形
態と関連して説明したが、本発明の範囲はこれに限定さ
れるべきではない。というのは、当業者であれば図面、
明細書及び特許請求の範囲の検討により他の設計変更例
を想到できるからである。
発明の広義の教示内容を種々の形態で実施できることは
理解できよう。したがって、本発明をその特定の実施形
態と関連して説明したが、本発明の範囲はこれに限定さ
れるべきではない。というのは、当業者であれば図面、
明細書及び特許請求の範囲の検討により他の設計変更例
を想到できるからである。
【図１】本発明の教示に従って構成されていて部分的に
切り欠いて示すＥＲＭ流体ダンパが組み込まれている宇
宙航行機付属機器用のバネ駆動式配備機構の斜視図であ
る。
切り欠いて示すＥＲＭ流体ダンパが組み込まれている宇
宙航行機付属機器用のバネ駆動式配備機構の斜視図であ
る。
【図２】制動作用を能動的に制御する電磁型ＥＲＭ制動
装置の部分断面斜視図である。
装置の部分断面斜視図である。
【図３】受動的な制動作用を生じさせる永久磁石型ＥＲ
Ｍ制動装置の部分断面斜視図である。
Ｍ制動装置の部分断面斜視図である。
【図４】電磁／永久磁石一体形ＥＲＭ制動装置の部分断
面斜視図である。
面斜視図である。
１０ 配備機構 １２，１２′，１２ａ，１２ｂ 電気粘性磁気流体ダン
パ １４ バネ駆動式アクチュエータ １６ 回転自在な内側部材 １８ 入力シャフト ２０ 固定された外側部材 ２２ ホイール ２４，３０ 取付けハブ ２６，３４ リブ又はアーム ２８ シリンダ ３６ ハウジング ３８，４０，４２ 室 ５６ ＥＲＭ流体 ６４ａ，６４ｂ 電磁石 ７０ａ，７０ｂ 永久磁石
パ １４ バネ駆動式アクチュエータ １６ 回転自在な内側部材 １８ 入力シャフト ２０ 固定された外側部材 ２２ ホイール ２４，３０ 取付けハブ ２６，３４ リブ又はアーム ２８ シリンダ ３６ ハウジング ３８，４０，４２ 室 ５６ ＥＲＭ流体 ６４ａ，６４ｂ 電磁石 ７０ａ，７０ｂ 永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エミール エム スタークマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90292 マリーナ デル レイ ヴィア マリーナ 4127 アパートメント 203 (72)発明者 ルイス エイ ローザレス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90266 マンハッタン ビーチ サウス メドース アベニュー 209 (56)参考文献 特開 平１−131349（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301271（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−296024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−251220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−81530（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261279（ＪＰ，Ａ) 米国特許5354488（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16F 9/12 F16F 9/53 B64G 1/66
Claims (18)
- 【請求項１】 宇宙航行機の付属機器用の配備機構に用
いられる回転ダンパであって、 入力シャフトと、 前記入力シャフトに結合された第１の部材と、 該第1の部材に近接して配置された第２の部材とを備
え、 前記第１の部材は前記第２の部材に対して回転でき、 前記第２の部材は、中に形成された少なくとも一対の室
を有している円周方向のハウジングを含み、前記室の一
方が、前記第１の部材の一部分を、該一部分が前記ハウ
ジングに対して回転可能となるように収容し、 前記ダンパは、更に、前記一方の室の中に配置され且つ
前記第１の部材の前記一部分および前記第２の部材の前
記ハウジングと相互作用する電気粘性磁気流体と、 前記ハウジングの前記室の他方の中に配置され、前記電
気粘性磁気流体を横切る磁界を発生させて前記電気粘性
磁気流体のずり抵抗特性を変化させ、それにより前記第
１の部材と前記第２の部材の相対的回転運動を制御する
磁界発生手段と、 を備えていることを特徴とするダンパ。 - 【請求項２】 前記第１の部材の前記一部分は、さら
に、前記第２の部材に対して回転可能である環状フラン
ジを備えていることを特徴とする請求項１記載のダン
パ。 - 【請求項３】 前記磁界発生手段は、永久磁石から成る
ことを特徴とする請求項１記載のダンパ。 - 【請求項４】 前記磁界発生手段は、電磁石から成るこ
とを特徴とする請求項１記載のダンパ。 - 【請求項５】 磁界発生手段は、電磁石と永久磁石の組
合せから成ることを特徴とする請求項１記載のダンパ。 - 【請求項６】 電気粘性磁気流体式回転運動ダンパであ
って、 入力シャフトと、 前記入力シャフトに結合された第１の部材と、 前記第１の部材の周りに結合され且つそこから延びる環
状フランジを含んでいるシリンダと、 前記入力シャフトに沿って支持された第２の部材とを備
え、前記入力シャフトは前記第２の部材に対して回転で
き、 前記第２の部材は円周方向のハウジングを含み、該ハウ
ジングは垂直方向室と水平方向室とを備え、該水平方向
室は前記垂直方向室を上方室と下方室とに二分してお
り、 前記環状フランジは前記水平方向室内に突出し且つこれ
に対して相対的に回転可能であり、前記ダンパは更に、 前記ハウジング内の前記水平方向室内に配置され前記ハ
ウジングおよび前記環状フランジと相互作用する電気粘
性磁気流体と、 前記水平方向室をはさんで間隔をおいた関係で前記上方
室と下方室の中に配置され前記電気粘性磁気流体上に磁
界を発生させて該電気粘性磁気流体のずり抵抗を変化さ
せ、それにより前記環状フランジと前記ハウジングの間
の相対的回転運動を摩擦の作用で制御する磁界発生手段
と、 を備えていることを特徴とするダンパ。 - 【請求項７】 前記第１の部材は、前記入力シャフトに
結合された内側ハブと、該内側ハブから半径方向に突出
していて、前記環状フランジを支持する複数のアーム
と、を更に備えていることを特徴とする請求項６記載の
ダンパ。 - 【請求項８】 前記第２の部材は、前記入力シャフトの
周りに回転自在に支持された内側ハブと、該内側ハブか
ら半径方向に突出していて、前記ハウジングを円周方向
に支持する複数のアームとを更に有することを特徴とす
る請求項６記載のダンパ。 - 【請求項９】 前記磁界発生手段は、永久磁石と電磁石
の一から成ることを特徴とする請求項６記載のダンパ。 - 【請求項１０】 前記磁界発生手段は、電磁石と永久磁
石の組合せであることを特徴とする請求項６記載のダン
パ。 - 【請求項１１】 宇宙航行機の付属機器の配備を制御す
るための磁気電気粘性流体利用型回転動作式ダンパであ
って、 入力シャフトと、 前記入力シャフトに結合された第１の取付けハブと、 該第１の取付けハブから半径方向に突出した第１の複数
のリブと、 該複数のリブから軸方向に延びるシリンダと、 前記入力シャフトの周りに回転自在に支持された第２の
ハブと、 該第２のハブから半径方向に突出した第２の複数のリブ
と、 該第２の複数のリブで円周方向に支持された環状ハウジ
ングとを有し、 前記環状ハウジングは、横断面が全体として十字形であ
って、垂直方向の室及び水平方向の室を有し、前記シリ
ンダは水平方向の室内に配置されていて、前記環状ハウ
ジングに対して回転でき、前記ダンパは更に、 前記水平方向の室内に入っていて、前記ハウジング及び
シリンダと相互作用する磁気電気粘性流体と、 磁界を垂直方向の室内に発生させて磁気電気粘性流体が
所与のずり抵抗特性を備えるようにし、それにより前記
シリンダとハウジングの相対的回転運動を制御すると共
に前記入力シャフトを介する配備を制動する磁界発生手
段と、を備えていることを特徴とするダンパ。 - 【請求項１２】 前記磁界発生手段は、永久磁石から成
ることを特徴とする請求項１１記載のダンパ。 - 【請求項１３】 前記磁界発生手段は、電磁石から成る
ことを特徴とする請求項１１記載のダンパ。 - 【請求項１４】 前記磁界発生手段は、電磁石と永久磁
石の組合せから成ることを特徴とする請求項１１記載の
ダンパ。 - 【請求項１５】 前記電気粘性磁気流体は、油ビヒクル
と磁化性粒子と分散剤とから成ることを特徴とする請求
項１１記載のダンパ。 - 【請求項１６】 前記油ビヒクルは、−６０℃〜２００
℃の温度範囲にわたって１０−１３mmＨｇ（０．１３Ｐ
ａ）未満の蒸気圧特性を有することを特徴とする請求項
１５記載のダンパ。 - 【請求項１７】 前記油ビヒクルは、−６０℃〜２００
℃の温度範囲にわたって液状であることを特徴とする請
求項１５記載のダンパ。 - 【請求項１８】 前記磁化性粒子は、鉄とコバルトとニ
ッケルと磁化性希土類元素とから成る群のうち少なくと
も一から成ることを特徴とする請求項１５記載のダン
パ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/839563 | 1997-04-14 | ||
| US08/839,563 US5921357A (en) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | Spacecraft deployment mechanism damper |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288238A JPH10288238A (ja) | 1998-10-27 |
| JP2922886B2 true JP2922886B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=25280075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10102517A Expired - Fee Related JP2922886B2 (ja) | 1997-04-14 | 1998-04-14 | 宇宙航行機の配備機構用ダンパ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5921357A (ja) |
| EP (1) | EP0872665A1 (ja) |
| JP (1) | JP2922886B2 (ja) |
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