JPH01237295A - 回転子を固定子に一時的に錠止する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固定子上に平常この固定子において磁気支持に
て回転する回転子を一時的に錠止することに関する。本
発明は特に、ただし専らという訳ではないが、宇宙衛星
の慣性ホイールを適正位置に錠止することに関する。衛
星が打ち上げられ、その軌道に入ると、種々の大きい機
械的負荷を受ける。これらの負荷により、衛星に搭載し
た慣性ホイールは正弦波状および／またはランダムな振
動を各軸（回転軸、および寮照三面体を完成す２本の横
方向軸線）上で受ける。

これらの負荷はその大きさの故に磁気（および機械的な
接触の無い）支持により満足に吸収されない。故に、衛
星の打ち上げ中に、慣性ホイールを、固定子を形成する
衛星構造体の残部へ一時的に錠止することは周知である
。この目的で設計される錠止システムはスペース型であ
るも厳しい環境で解放時に生起する擦りおよび／または
束縛に起因する問題を阻止せねばならない。

’Ｅｘｐｅｒｉ＠ｅｎｔａｌ　Ｃａｇｉｎｇ　Ｍｅｃｈ
ａｎｉｓｓ＋”にＥＳＴＥＣにより記載されたこの目的
で設計された第１の錠止システム（１９８２年ｌＯ月、
Ｇｅｎ　Ｄｒｇ　Ｎｏ、　１３００参照）はドラムブレ
ーキに似ており、半径方向に離間して広げられた２個の
顎を持ち、これらの顎は２組のリンクにより顎へ伝達さ
れる張力を有する円周ケーブルの機械的作用に起因して
、回転子の内部筒状部分へ押圧される。錠止された形態
において回転子は顎による接線方向の摩擦により不動状
態に保たれる。回転子を解放するには、錠止ケーブルを
大工技術のケーブル力ブタにより切断し、戻りばねによ
り顎を引いて半径方向後退形態にする。

接線方向の摩擦によるかかる錠止が効果的であるために
は、錠止ケーブルが高い張力を受け、また生起する弛緩
現象にも拘わらずこの高い張力を受けた状態に留どまら
なければならない。錠止力は直径方向に対向した顎に位
置するから非常に不均一に分布する。更に、ケーブルの
経路は比較的に複雑であり、顎の近（の簡単な経路から
逸脱し、その曲率半径は非常に小さい。小さい曲率の部
域は外装できるが、錠止時の顎におけるケーブルの正し
い引張りにとって、またケーブル切断時の顎のクリーン
（ｃｌｅａｎ）な解放にとってもを害な摩擦を受ける。

最後に、ケーブル解放手段に冗長性がない。

＾ＥＲＯ３ＰＡＴＩＡＬＥにより開発された第２の周知
錠止システム（フランス特許２．５４９．５９８参照）
では、回転子は鐘形であり、固定子および回転子には環
状面取りが設けられ、回転子の回転軸線に沿って配置さ
れ錠止を行うように張力付与されたケーブルの作用に起
因して軸方向係合する。解放は大工技術装置を用いてケ
ーブルを切断することにより同様に行われる。

この種のシステムは錠止力を中心、即ち慣性モーメント
が最も小さい場所に発生し、その結果回転子が固定子か
ら上昇する。錠止を良好に行うには前と同様に、ケーブ
ルに高い張力が必要である。

最後に、このシステムでは、ケーブル解放手段に冗長性
がない。

やはり＾ＥＲＯＳＰＡＴＩＡＬＥにより開発された第３
の型の錠止装置において、回転子および固定子偏心それ
ぞれ取り付けられた軸方向に対向する２個の７ランジが
クランプにより共に取り付けられる。このクランプは２
個の顎により形成され、６顎は回転子の回転軸線と平行
な軸線の回りに一端が関節接続され、フランジの回りに
１８０＠よりも僅かに小さい角に対向する。顎の他端は
引張状態のケーブルにより結合され、このケーブルによ
りケーブルの回りのセパレータばねに抗して相互に引き
寄せられる。これらの顎に半径方向内側壁に２本の溝が
形成され、上記フランジを収容する。ケーブルの解放は
大工技術ケーブルカッタにより行われ、顎は圧縮ばねに
より引き離される。

この種の解決策は溝をフランジの正確な相補形状に形作
る必要があるから非常に高価である。また、錠止は一般
に顎の変形を伴う非常に高い張力を必要とする。やはり
機械的冗長性はない。

フランス特許２．４５２．６９３および米国特許４．３
５４．４８５に開示されたやはりＡＥＲＯ３ＰＡＴＩＡ
ＬＥによる第４の型の錠止装置において、３本のみの軸
線に沿って錠止が行われが、このことは回転子が回転中
に固定子に対して不動であることを意味する。錠止を行
うには、回転子および固定子に設けた軸方向支持面間で
回転子の中実軸の両端に平常存在する軸方向隙間を一時
的に無くする。軸方向隙間は、ランプ（ｒａｍｐ）を形
成するシムが半径方向に配置され戻りバネの作用に抗す
るケーブルの作用に起因して半径方向に運動することに
より、固定子の軸方向支持面を回転子の対応支持面の方
へ軸方向に可動とすることにより除去される、解放機能
を行うためにケーブルカッタが設けられる。

この解決策は、回転子を負荷形幅で回転可能にするため
に高い動的軸方向負荷に耐える支持を回転子または固定
子に設けることを前提とするから、幾分複雑である。ま
た、生起する各種スライド運動は摩擦を生じ、束縛を惹
起する危険がある。最後に、解放手段には機械的冗長性
がない。

これら周知の解決策は満足なものであるが、本発明の目
的はその欠点を除去することである。特に、本発明はケ
ーブルの張力を非常に高くしたり完全に制御したりする
ことを必要とせずに回転子の周囲で能率的にかつ均質に
操作し、解放時に最小の摩擦を発生するだけであり、而
して解放がクリーンであるようにしたケーブル型錠止装
置である。

本発明は固定子上に平常この固定子において磁気支持に
て回転する回転子を一時的に錠止する装置であって、截
頭円錐支持面を前記回転子の周囲の近（に設け、相補截
頭円錐支持面を前記固定子に設け、前記回転子支持面を
前記固定子支持面と軸方向に係合させる横方向平面に環
状ループを形成するケーブルを設け、前記ケーブルを解
放する装置を設け、複数個の放射方向可動基本支持面を
前記固定子に結合し、第２支持而を前記回転子の周囲に
設け、戻りばね手段を設け、この戻りばね手段に抗して
、前記固定子の前記截頭円錐支持面が軸方向係合力を前
記回転子の前記截頭円錐支持面へ付与する方向と反対の
方向に、前記基本支持面が前記回転子の前記第２支持面
と軸方向に係合するようにした装置である。

この構成では、錠止は回転子のｓｉｔの殆どが位置する
周囲で得られ、これは撮動に対する機械的な抵抗を向上
する点で非常に好都合である。また、１対の支持面の少
なくとも１つの支持面の截頭円錐形状の故に、この装置
は回転軸線に沿って、また横方向平面において錠止が非
常に良好であるが、その理由は回転子および固定子に設
けた２対の支持面が軸方向に整合しているからである。

固定子の支持面の１つを複数個の半径方向に後退可能な
基本支持面に分割することにより、錠止力を正しくかつ
均質に分布でき、また解放が容易かつクリーンになる。

ケーブルがとれらの基本軸方向支持面に半径方向に作用
することにより、錠止がケーブルの正確な張力に不感に
なり、またこの張力を非常に高（することを必要としな
い。

更に、好ましくは、この装置は前記固定子へ一端で固定
され他端で前記基本支持面を担持した前記回転子の回転
軸線と実質的に平行な弾性タング（ｔａｎｇ）を含み、
前記タングは前記回転子から離間したアイドル位置を有
し、前記戻りばね手段を構成する。これらの基本支持面
は戻り手段に担持されているから、解放時に束縛の恐れ
のある間接部は存在しない。これらのタング（または「
花弁」）は炭素繊維を組み入れた複合材料から作るのが
便利である。

回転子の基本支持面および第２支持面は好ましくは横方
向平面に対して傾斜し、これにより回転子はケーブルの
張力に比例した力により錠止される。

有利には複数個のケーブルカッタが設けられ、この冗長
性により解放が確実になる。この種のケーブルカッタは
好ましくは可撓性タングの１つの基本支持面に配置され
る。好ましくはケーブルを切断部域の各側へ固定して、
ケーブルの切断端が無差別な方向に動くのを阻止する。

ケーブルは好ましくは円形ループであり、これはケーブ
ルの均一な湾曲を与えられたケーブル解放を容易ならし
める。

ケーブルは有利には閉ループであり、その自由端は軸線
と実質的に平行な２個のリンク自由端へ取り付けられ、
基部が関節接続され、これらのリンクはテンショナを形
成し、ねじおよびナツトシステムによりケーブルに対し
て接戦方向に角度をなして広がり、手動でケーブルの張
力を付与したり除去したりするのを可能にする。

本発明による装置は軸方向に回転子の外側にあり、而し
て回転子の内側で作業することなく装着と取替が容易に
なる。これにより、錠止作用を監視できる。

また本発明はこの装置を宇宙衛星に搭載した慣性ホイー
ルを一次的に錠止するのに応用することに在る。

本発明の目的、特徴および利点は添付図面に関する以下
の記載から明らかになろう。

第１図は慣性ホイール１を通る簡単化した横断面図であ
り、慣性ホイールは従来の磁気支持に装着された鐘形回
転子により形成され、穴３に収容されたボルトにより衛
星（図示せず）の構造体へ固定される固定子２に関して
回転軸線Ｚ−Ｚの回りに回転する大きい周囲リングＩＡ
を含む。

回転子１および固定子２は大きい軸方向心用手段４、半
径方向速度センサ５へ接続された作用半径方向心土手段
５および任意適当な型の回転駆動手段６を含む。これら
の手段は本発明を構成しないから、詳述しない。

截頭円錐支持面１Ｏ１１１は周囲リングＩＡの近くで回
転子に、および固定子に形成され、これらは回転子の錠
止形態において軸方向に支持係合する。

軸方向支持面１２は回転子上に形成され、固定子へ結合
された半径方向可動基本軸方向支持面１３は錠止形態に
おいて支持する。

これらの基本軸方向支持面は実質的に規則的に角方向に
分布されている。１２個の支持面が各３個から成る４つ
の群として配置されている。

これらの組の支持面ｔｏ、１１および１２．１３は回転
子を固定子へ軸方向、および横方向に結合するように配
向されている。また回転子はこれらの支持面間の圧力に
応じて大きい、または小さい程度に回転に対して不動化
される。

回転子の截頭円錐支持面１２および基本支持面１３は截
頭円錐形であり、その結果支持面１０．１１、Ｉ２．１
３に作用する軸方向整合力は基本支持面を半径方向に押
圧する力に比例する。

基本支持面１３は軸線Ｚ−２に対して横方向の平面に配
置された溝１５を形成するよう半径方向外方向に開いた
チャンネルの外壁に形成されている。

これらの溝には軸線Ｚ−Ｚに対して横方向の平面に実質
的に環状のループを形成する錠止ケーブル１６が収容さ
れる。

チャンネル１４は軸線ｚ−Ｚと実質的に平行な可撓性タ
ングまたは花弁１７の自由端に形成され、他端１７Ａで
固定子２へ固定される。

基本支持面１３は好ましくはこれらのチャンネルとタン
グ１７との間の接合部の近くに位置している。

アイドル状態において、タングは軸線Ｚ−Ｚに対してこ
れを含む平面で配向し、これにより、チャンネルは回転
子から半径方向に平常離間され、基本支持面は回転子の
支持面１２から半径方向に離間される。この形態におい
て、回転子は固定子に対して機械的に自由である。

錠止形態において、これらのタングはケーブル１６の作
用によりタングの弾性に抗して軸線２−Ｚの方へ半径方
向に曲げられる。故に、これらのタングは錠止形態にお
ける支持面１３の戻りばね手段を構成する。

アイドル状態において、これらのタングは数度（例えば
５°）傾斜し、この傾斜は錠止形態において相殺される
（第７図、第８図参照）。

可撓性タング１７は第３図に示されている。

少なくとも１本のワイヤ１８が設けられ、これはタング
と整合してケーブル１６を溝１５内に保持する。

これらのタングに穴１９が設けられ、これにより、後述
のように、その幾つかはテンショナ２０またはケーブル
切断装置２１を支持するのに役立つ。

またタングを固定子へ適当な手段により固定するために
穴２２が設けられている。

タング１７は有利には炭素から作られ、これによりタン
グが極めて軽量になり、かつ極めて弾性的になる。而し
て、これらが曲げられる長期間後に、これらのタングは
アイドル状態における平行位置へ戻り、これにより回転
子を確実に解放できる。

基本支持面１３は好ましくは“ＫＡＰＴＯＮ“型保護被
覆により覆われて衛星の打ち上げ中に生じる振動の影茜
に起因する擦りによる炭素の摩耗を阻止する。

反対の支持面１２は有利には非接着被覆の付加により処
理された而である。

ケーブル１６はクリンプ（ｃｒｉｓｐ）されたボールに
端部が終わる等しい長さの２つの区分１６Ａ。

１６Ｂから成る。２つの区分はこれらのボールにより、
および２個の対抗した装置２０．２６により端と端を衝
合して接合され、装置２０．２６の少なくとも一方（２
０）はテンショナであり、その構造は第４図、第５図に
詳細に示されている。

テンショナ２０は可撓性タング１７に担持される。これ
は上記穴１９に挿入されたフィンガ２７Ａ、２７Ｂの軸
線Ｚ−Ｚに対して直角にタング１７へ関節接続された２
個のリンク２７．２８により形成された変形可能コンパ
ス部材から成る。このコンパス部材が開く角度は一方の
分岐部へ結合され他方の分岐部へ結合されたナツト３０
と協働するねじ２９により調節される。ねじとナツトは
ボール３１へ取り付けられ、関連する分岐部に対して非
拘束角運動できる。分岐部の端にはケーブル区分１６Ａ
、１６Ｂの端ヘクリンプされたボール２５を保持するハ
ウジング３２が設けられている。分岐部はチタンが軽量
であるから有利にはチタンから構成れる 装置２６は有利には装置２０と同じ種類のテンショナで
ある。これに代えて（図示せず）、簡単な取付部材を固
定子へ固定し、これにボール２５を保持するハウジング
を設けてもよい。

直径方向に対向した装置２０と２６との間には２個の直
径方向に対向したケーブルカッタ装置２１１２３が設け
られる。

装ｆｉ２１は可撓性タング１７へ固定される。これはケ
ーブルを保持する溝３５を備えた軽量合金クレードル３
４、およびクレードルを保持するワイヤ３６を含む。ク
レードル３４には適当な周知の型、たとえば火工技術的
に操作されるケーブルカッタ３７が固定される。

切断後のケーブルの非拘束運動を阻止するために、ケー
ブル切断部域の各側へ保持ループ３８がリング３９によ
りクリンプされており、この保持ループはケーブルの解
放に必要と考えられる程度にケーブル区分を弛緩させる
のに必要な過剰長さを有する。

装置３３は有利には同じ種類のものである。

回転子ｌを錠止するには、回転子を固定子に軸方向支持
係合させ、次いで締着ねじ２９（またはこのような各ね
じ）を必要トルクまで締める。

回転子を解放するには、ねじ２９を手動で緩める。しか
し、宇宙では、２個の装２２１，３１が冗長的に操作さ
れてケーブルを解放する。

以上の記載は非限定的な例としてのものであること、ま
た本発明の範囲から逸脱することなく多くの変化をなし
うろことは勿論でる。

例えば、ケーブルは単一のもとし、装置２６は簡単な方
向変更装置として役立つ。このようにして、たとえ装置
ｆｆ２１．３３の一つが故障しても、ケーブルの張力は
その全長に亙り均質に解放される。

また、ケーブル切断装置を使用する代わりに、ケーブル
をその溝から局部的に脱出させる装置を使用できる。最
後に、この場合テンショナは除去でき、ケーブルはその
両端をクリンプすることにより閉ループに形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非錠止形、態に示された本発明による錠止装置
を備えた慣性ホイールの第２図の１−１線で横断面した
模式図、第２図は錠止形態に８ける模式図、第３図は半
径方向に可動の基本軸方向支持面を担持した弾性タング
の第１図Ｓよび第２図の矢印Ｉの方向Ｉこ見た図、第４
図２よび第５図はそれぞれ張力Σよび非張力形態に２け
るケーブルテンショナの第２図の矢印ＩＹ−ｒＶの方向
に見た図、第６図は第２図の矢印■の方向に見たケーブ
ルカッタ装置の立面図、第７図は第１図の左部分■の拡
大図、第８図は第７図との比較のために通番こした第２
図の右耶分■の拡大図である。 １・・・回転子、２・・・固定子、１０〜１３・・・支
持面、１７・・・タング、１６・・・ケーブル、２１・
・・ケーブル切断装置。 ＦＩＧ、　４　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　５ＦＩ
Ｇ、　７ ＦＩＧ、　８　　′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定子上に平常この固定子において磁気支持にて回
   転する回転子を一時的に錠止する装置であって、截頭円
   錐支持面を前記回転子の周囲の近くに設け、相補截頭円
   錐支持面を前記固定子に設け、前記回転子支持面を前記
   固定子支持面と軸方向に係合させる横方向平面に環状ル
   ープを形成するケーブルを設け、前記ケーブルを解放す
   る装置を設け、複数個の放射方向可動基本支持面を前記
   固定子に結合し、第２支持面を前記回転子の周囲に設け
   、戻りばね手段を設け、この戻りばね手段に抗して、前
   記固定子の前記截頭円錐支持面が軸方向係合力を前記回
   転子の前記截頭円錐支持面へ付与する方向と反対の方向
   に、前記基本支持面が前記回転子の前記第２支持面と軸
   方向に係合するようにした装置。 ２、一端が前記固定子へ固定され、反対端で前記基本支
   持面を担持した前記回転子の回転軸線と実質的に平行な
   弾性タングを更に設け、前記タングは前記回転子から離
   間したアイドル位置を有し、かつ前記戻りばね手段を構
   成する請求項１記載の装置。 ３、前記ケーブルを収容するチャンネルを更に設け、前
   記基本支持面を前記タングとの前記チャンネルの接合部
   に位置させた請求項２記載の装置。 ４、前記タングは炭素繊維から作られる請求項２記載の
   装置。 ５、前記基本支持面と前記回転子の前記第２支持面とを
   横方向平面に対して傾斜させ、前記回転子が前記ケーブ
   ルの張力に比例した力で錠止されるようにした請求項１
   記載の装置。 ６、前記ケーブル解放手段は前記ケーブルを切断する２
   個の装置から成る請求項１記載の装置。 ７、前記ケーブルが前記ケーブル切断装置により切断さ
   れる部域の各側で前記ケーブルへクリンプされた保持ル
   ープを更に設けた請求項６記載の装置。 ８、２つの平行分岐部を含むケーブル張力装置を更に設
   け、前記分岐部は前記固定子へ結合した軸上に枢着され
   てこれと一緒に前記回転軸線と実質的に平行コンパス部
   材を形成し、また前記コンパス部材の開き角を調節する
   ねじおよびナットシステムを設け、前記ケーブルは両端
   が前記コンパス部材のそれぞれの分岐部の自由端へ取り
   付けられた請求項１記載の装置。 ９、前記回転子は宇宙衛星の慣性ホイールである請求項
   １記載の装置。