特許 5844557 リアクションホイールアセンブリとともに使用される調整可能なマスダンパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5844557

(24)【登録日】2015年11月27日

(45)【発行日】2016年1月20日

(54)【発明の名称】リアクションホイールアセンブリとともに使用される調整可能なマスダンパ

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/28 20060101AFI20151224BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20151224BHJP

   F16F 15/126 20060101ALI20151224BHJP

   F16F 15/173 20060101ALI20151224BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/28 B

   F16F15/02 A

   F16F15/126 B

   F16F15/173 Z

【請求項の数】3

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-139520(P2011-139520)

(22)【出願日】2011年6月23日

(65)【公開番号】特開2012-6589(P2012-6589A)

(43)【公開日】2012年1月12日

【審査請求日】2014年6月13日

(31)【優先権主張番号】12/825,109

(32)【優先日】2010年6月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100080137

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 昭男

(74)【代理人】

【識別番号】100096013

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(72)【発明者】

【氏名】ザック・ロジャース

(72)【発明者】

【氏名】ライアン・グールド

(72)【発明者】

【氏名】マリオ・ゴンザレス

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５３９０５５４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４７５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３１９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１５４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１２５３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ １／２８

Ｆ１６Ｆ １５／００ − １５／０８

Ｆ１６Ｆ １５／１２６

Ｆ１６Ｆ １５／１７３

Ｇ０１Ｃ １９／００ − １９／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アセンブリであって、前記アセンブリは、
ローターおよび前記ローターが回転することを可能にする複数のベアリング（１４６）を備えるリアクションホイールアセンブリ（ＲＷＡ）（１１０）と、
前記ＲＷＡ（１１０）に物理的に連結され、前記ベアリング（１４６）に伝達される１つまたはそれ以上の力およびトルクを減少させる、調整可能なマスダンパ（ＴＭＤ）（１５０）と、を有し、前記ＴＭＤ（１５０）は、
密封される容積を画定するハウジング（１５２、１５８）を有し、前記ハウジング（１５２、１５８）は、ハウジングベース（１５２）と前記ハウジングベース（１５２）に連結されるハウジングキャップ（１５８）とを有し、
前記ＴＭＤ（１５０）はさらに、前記ハウジング（１５２、１５８）内の減衰流体を有し、前記減衰流体は、マス部（１５６）と前記ハウジング（１５２、１５８）との平坦な表面の間で減衰を提供し、
前記ＴＭＤ（１５０）はさらに減衰システムを有し、前記減衰システムは、
前記ハウジング（１５２、１５８）内に配置され且つこれに連結される屈曲部（１５４）を有し、前記屈曲部（１５４）は、ＴＭＤ（１５０）の剛性を提供する対角ビームを有し、
前記減衰システムはさらに、前記ハウジング（１５２、１５８）内に配置されるマス部（１５６）を有し、前記マス部（１５６）は、前記屈曲部（１５４）に連結され且つ前記屈曲部（１５４）を囲む、アセンブリ。

【請求項2】

リアクションホイールアセンブリ（ＲＷＡ）（１１０）に物理的に連結される調整可能なマスダンパ（ＴＭＤ）（１５０）を調整するための方法であって、前記ＲＷＡ（１１０）は、ローターおよび前記ローターが回転することを可能にする複数のベアリング（１４６）を有し、前記ＴＭＤ（１５０）は、前記ベアリング（１４６）に伝達される１つまたはそれ以上の力およびトルクを減少させ、
前記方法は、ハウジング（１５２、１５８）を有する前記ＴＭＤ（１５０）を提供するステップを有し、前記ＴＭＤ（１５０）は、減衰流体と、前記ＴＭＤ（１５０）に剛性を与え且つ前記ハウジング（１５２、１５８）に連結される屈曲部（１５４）と、前記屈曲部（１５４）に連結され且つ前記ハウジング（１５２、１５８）内に配置されるマス部（１５６）と、を有し、前記減衰流体は、前記マス部（１５６）および前記ハウジングの平坦な表面の間に減衰を提供し、
前記方法はさらに、以下の、
前記ＴＭＤ（１５０）を調整するために減衰定数のパラメータを変更するようにマス部（１５６）、
前記ＴＭＤ（１５０）を調整するために前記ＴＭＤ（１５０）の剛性のパラメータを変更するように屈曲部（１５４）、
前記ＴＭＤ（１５０）を調整するために、減衰定数のパラメータを変更し、減衰効果を増加または減少させるように、減衰流体の粘性、
の少なくとも１つを調整するステップを有する、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、減衰定数のパラメータを変更するように前記マス部（１５６）を調整するステップは、
質量を増加させるために１つ以上のプラグ（１５８）を前記マス部（１５６）の１つ以上の穴に挿入することにより、または、前記マス部（１５６）内に形成された１つ以上の穴のサイズを増加させて前記マス部（１５６）の重量を減少させることにより、減衰定数のパラメータを変更し且つ前記ＴＭＤ（１５０）の周波数を調整するように、前記マス部（１５６）の重量を増加または減少させるステップを有する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、概ね振動緩和に関し、より詳細には、姿勢制御システム（Attitude Control Systems, ACSs）とともに使用される調整可能なマスダンパに関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]宇宙船、衛星、または軌道上の他の車両は、姿勢の望ましくない変化を生じさせ得る空気動力学なひきずりのような多数の要因にさらされる。姿勢制御システム（Attitude Control Systems, ＡＣＳｓ）は、宇宙船、衛星または他の車両の姿勢を制御／調整するためにしばしば用いられる。そのようなＡＣＳは、リアクションホイールアセンブリ（reaction wheel assemblies, ＲＷＡｓ）、コントロールモーメントジャイロスコープ（control momentum gyroscopes, ＣＭＧｓ）および類似のアクチュエータのような様々な回転慣性部材を含むことができる。

【0003】

[0003]ＲＷＡは、宇宙船と角運動量を交換するために姿勢制御システム内で用いることができる姿勢制御装置の１タイプである。リアクションホイールアセンブリは、典型的には、本体フレームまたはハウジングに固定される非常に大きく重いフライホイールを含む。フライホイールの回転軸に沿うトルクを生成するために電気モーターが用いられ、一平面において運動に対向する力を生成するようにフライホイールが回転する。電気モーターおよびホイールは、車軸のように機能するローター上に支持される。ローターは、ローターがベアリング内で回転することができるように、ローターの両端部に配置されるベアリングの間に位置決めされる。

【0004】

[0004]ＣＭＧは、姿勢制御システム内で用いることができる他のタイプの姿勢制御装置である。ＣＭＧは、通常、回転ローター（たとえばフライホイール）および１つまたはそれ以上の、ローターの角運動量を傾ける、監視されるジンバルを含む。ローターが傾くと、角運動量の変化は、宇宙船を回転させるジャイロスコープ力学のトルクを生じさせる。ＣＭＧの回転軸は、ジンバルアセンブリを使用してローターを移動させることにより変化させることができる。生成されるトルクは、回転軸およびジンバル軸に垂直である。ＣＭＧは、ＲＷＡと異なり、ＲＷＡは単にローターの回転スピードを変化させることによりトルクを付与し、ＣＭＧは、必ずしも回転スピードの変化を必要とせずにローターの回転軸を傾け、ＣＭＧはよりパワー効率がよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

[0005]宇宙船の発射および／または高度上昇の間、振動および／または調和力が生成され、これは、宇宙船のロードベアリング構造およびそのサブシステムおよび部品を通じて分配される負荷を生じさせる。これらの力の一部は、ＲＷＡまたはＣＭＧのベアリングにおいて与えられ、これらの力がベアリングが適合するように設計されたレベルを超えると、ベアリングに過度の応力がかかる。

【0006】

[0006]ＲＷＡ／ＣＭＧに用いられるローターのサイズが増加すると、発射時のベアリング上の負荷も増加する。ローターサイズが増加しても、ベアリング上の負荷を低減させることが望ましい。

【0007】

[0007]ベアリング上の増加した力およびトルクを制御するために、いくつかのＲＷＡｓ／ＣＭＧsは単にベアリングのサイズを増加させる。しかし、多くのＲＷＡs／ＣＭＧｓにおいて、これは可能な選択でなく、または望ましくない。かさばる重いベアリングを使用すると、ＲＷＡ／ＣＭＧの質量／サイズを増加させるだけでなく、ＲＷＡ／ＣＭＧのシャフト上のひきずりトルクをも増加させ、これは、電力要求を増加させ、ＲＷＡ／ＣＭＧの寿命を低下させることがある。このように、一般に小さな摩擦ひきずりを備えるので、小さいベアリングを用いることがしばしば望ましい。より小さなベアリングはベアリングの寿命を増加させ得る。

【0008】

[0008]ＲＷＡ／ＣＭＧにおいてより小さいベアリングを用いると、ベアリング上の力およびトルクがそれらの動作能力を超えないことを補償するための機構が必要になる。小さなベアリング上の負荷を、大きな余力および信頼性を維持しつつ許容できるレベルに低減させる必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

[0009]一実施形態によれば、リアクションホイールアセンブリに物理的に連結される調整可能なマスダンパ（tunable mass damper, ＴＭＤ）を有するシステムが提供される。ＴＭＤはハウジングを含み、ハウジングは屈曲部、マス部、およびハウジング内の減衰流体を収容する。ハウジングは、屈曲部に連結され、屈曲部はマス部に連結される。マス部は、減衰流体内で自由に揺動できる。減衰流体はマス部を囲み、マス部とハウジングとの間の減衰を提供する。一実施形態において、少なくとも１つのマス部、屈曲部、および減衰流体は、調整可能なマスダンパを調整するように調整することができ、所望のまたは最適な動作周波数で動作するように、ＴＭＤにより緩和されるモードにおけるおよびその付近での共振を生成する。

【0010】

[0010]本発明の他の望ましい特徴および特質は、添付図面および上述の発明の背景を考慮して、以下の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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】開示されるいくつかの実施形態による、リアクションホイールアセンブリ（ＲＷＡ）および外部の調整可能なマスダンパ（ＴＭＤ）を有するアセンブリの正面図である。

【図2】図１のＲＷＡおよびＴＭＤの外部側面の補助的な図である。

【図3】図１の線分３−３に沿って取られたＲＷＡおよびＴＭＤの断面図である。

【図4】ＲＷＡに取り付ける前のＴＭＤを示す、外部側面の補助的な図である。

【図5】ＲＷＡに取り付ける直前の、ＴＭＤの外部側面の拡大した補助的な図である。

【図6】ＴＭＤの取り付ける前の、図１のＲＷＡの断面図である。

【図7】開示されるいくつかの実施形態による、図１の線分３−３に沿って切り出された、ＲＷＡが無い状態の図１のＴＭＤの断面図である。

【図8】開示されるいくつかの実施形態による、ＴＭＤの様々な要素の組立て図である。

【図9】開示されるいくつかの実施形態による、ＴＭＤのマスを示す、外部側面の補助的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0011]以下において、添付図面を参照しながら本発明を説明する。図面において同様の符号は同様の要素を示している。
[0021]以下の詳細な説明は、本来的に単に説明であり、本発明または本発明の用途や使用を限定することを意図するものではない。本明細書で用いられる「例示的」との語は、「例示、実例または図示例としての役割である」ということを意味している。本明細書で説明される「例示的」なあらゆる実施形態は、他の実施形態よりも必ずしも好ましいまたは有利であるということでなない。さらに、前述の背景または以下の詳細な説明に示されるいかなる理論により限定されるものでもない。本明細書で説明される調整可能なマスダンパ（ＴＭＤ）は、リアクションホイールアセンブリ（ＲＷＡ）内に実装されるように説明されるが、これは単なる例示であり、また、ＴＭＤは多数および異なる装置、システムにおいて用いることができ、たとえば、コントロールモーメントジャイロ（ＣＭＧｓ）、エネルギー貯蔵フライホイールシステム等のような他の回転する慣性部材に実装することもできることを理解されたい。

【0013】

[0022]図１は、開示されるいくつかの実施形態による、リアクションホイールアセンブリ（ＲＷＡ）１１０および外部の調整可能なマスダンパ（ＴＭＤ）１５０を有するアセンブリ１００の正面図である。図２は、図１のＲＷＡ１１０およびＴＭＤ１５０の外部側面の補助的な図である。

【0014】

[0023]図３は、図１の線分３−３に沿って切り出された、図１のＲＷＡ１１０およびＴＭＤ１５０の断面図である。ＲＷＡ１１０の外部ハウジングは、ケース１２０（または下ハウジング）およびカバー１４０（または上ハウジング）を含み、これらは、ネジ１３０のような複数の留め具を用いて互いに連結される。一実施形態において、ケース１２０およびカバー１４０は、アルミニウムのような金属から製造することができる。ＲＷＡ１１０のより詳細な内部構造は、以下において図６を参照しながら説明される。

【0015】

[0024]図４は、ＲＷＡ１１０に取り付ける前のＴＭＤ１５０を示す、外部側面の補助的な図である。図示のように、ＲＷＡ１１０のカバー１４０は、排気ポート１４５を含むことができ、これは、ＲＷＡが必要に応じて排気されるための入り口を提供する。円形の破線４１０で示されている領域が図５により詳細に示されている。

【0016】

[0025]図５は、ＲＷＡ１１０に取り付ける直前の、ＴＭＤ１５０の、拡大した外部側面の補助的な図である。図示のように、ＴＭＤ１５０は複数のフランジ１６２を含む。ＲＷＡ１１０のカバー１４０は、複数のネジ付き穴１６４を含む。図１−３に示されるように、ＴＭＤ１５０のハウジングベース１５２は、ネジ１６０により、ＲＷＡ１１０のカバー１４０上の静止位置に連結または固定される。ＴＭＤ１５０を設置し、ＲＷＡ１１０のカバー１４０に取り付けるために、ネジ１６０はフランジ１６２を通して挿入されてネジ付き穴１６４へ挿入され、ＴＭＤ１５０をＲＷＡに固定する。

【0017】

[0026]図６は、図１の線分３−３に沿って切り出された、図１のＲＷＡ１１０のＴＭＤ１５０に取り付ける前の断面図である（ＴＭＤ１５０が無い状態で示す）。
[0027]図６のＲＷＡは、ハウジングアセンブリ１２０、１４０内に配置されるモーター（たとえば、永久磁石のブラシレスＤＣモーター）およびフライホイール１７０を含む。

【0018】

[0028]フライホイール１７０は、ローターシャフト１９０、ローターサスペンションウェブ１７２、およびローターウェブリング１７９を含む。フライホイール１７０は、ハウジング内に回転可能に取り付けられる。ローターシャフト１９０は、近位端部、遠位端部、および近他端部と遠位端部との間の本体部を備える。ローターシャフト１９０の本体部は、回転軸を画定する。

【0019】

[0029]モーターは、ハウジングアセンブリ１２０、１４０内に取り付けられ、また、ローター１７８およびステータ１７６を含む。ローター１７８はフライホイール１７０に連結され、また、ステータ１７６において生成される電磁的励起に応答してフライホイール１７０を回転させるように構成される。ステータ１７６は、ローター１７８の少なくとも一部、好ましくは全部を囲む。ステータ１７６は、モーター制御ユニット（図示せず）の制御下において配分バス（図示せず）から適切にエネルギー付与されるように連結され、モーター制御ユニットは、部分的または全体はハウジングアセンブリ１２０，１４０内またはその外部に配置することができる。モーターのローター１７８は、ローターシャフト１９０の周りに取り付けられる。モーターは、回転軸を中心にフライホイール１７０を回転させるのに必要な機械的トルクを提供するために用いられる。モーターのローター１７８はフライホイール１７０に連結されるので、同一の回転スピードでモーターにより回転される。

【0020】

[0030]また、ＲＷＡは、固定された上部ベアリングアセンブリ１８２および浮動の下部ベアリングアセンブリ１８４内にいくつかのベアリング１４６を含み、上部および下部のベアリングアセンブリは、それぞれローターシャフト１９０の上端部１９２、下端部１９４付近に配置される。フライホイール１７０は、固定された上部ベアリングアセンブリ１８２および浮動の下部ベアリングアセンブリ１８４を介してハウジングアセンブリ１２０、１４０内に回転可能に取り付けられる。ベアリング１４６は、全体として、ローターシャフト１９０の遠位端部および近位端部において位置決めされ、また、ローターシャフト１９０を安定化させるのを助ける。一実施形態において、ベアリングアセンブリ１８２、１８４は、ステンレス鋼カートリッジ内に保持され、また、約１．１０２４インチ（約２．８センチメートル）から約２．０４７２インチ（約５．２センチメートル）の間の直径を備える。ベアリング１４６は、ローター１７８が回転することを可能にし、一方で、ハウジング内に束縛し、軸方向の移動または浮動を最小化する。

【0021】

[0031]メインハウジング（すなわち、ケース１２０およびカバー１４０）に加えて、ＲＷＡ１１０は、ハウジングキャップを備えるカバー１４０に接続される排気ポート１４５（たとえばバルブ）を含む。

【0022】

[0032]リアクションホイールアセンブリの他の詳細については、本願の出願人に付与された「Reaction wheel and method of safing wheel」との表題の米国特許第５４７４２６３号明細書に開示されており、この内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0023】

[0033]図７は、図１の線分３−３に沿って切り出された図１のＴＭＤ１５０の断面図であり、ＲＷＡ１１０が無い状態（たとえばＴＭＤ１５０のＲＷＡ１１０への取り付けの前の状態）で示されている。図８は、ＴＭＤ１５０の様々な要素１５２−１５８の組立図である。図７、８に示されるように、ＴＭＤ１５０は、ハウジングベース１５２およびハウジングキャップ１５８を含むハウジングと、屈曲部１５４、およびマス部１５６を有する。ＴＭＤ１５０の様々な要素を詳細に説明する前に、ＴＭＤは受動的な減衰装置であり、アセンブリ１００の残りの部分に対して回転するいかなる部分も含まないことに注意されたい。

【0024】

[0034]ハウジングベース１５２は、ネジ１５５のような固定具を用いてハウジングキャップ１５８のクリアランス穴に連結され、屈曲部１５４、マス部１５６、およびシリコンまたは他の減衰流体（図示せず）のための密封シールされた容積または容器を形成する。

【0025】

[0035]非限定的な一実施形態において、ハウジングベース１５２は円筒形形状であり、また、複数の外側および内側のフランジ１６２を含み、これは、ハウジングベース１５２をＲＷＡ１１０に取り付けるのに使用される。フランジベース１５２の頂部は、Ｏリングを備えるフランジを有し、アセンブリが減衰流体で満たされたときにシステム内の密封シールを確保する。充填ポートは、ハウジングベース１５２の側部上に配置することができ、ユニットに減衰流体の適切な充填を確保する。充填ポートは、アルミニウムボールおよびセットスクリューを使用して密封的にシールされることができる。複数のネジ付き穴が、頂部フランジの内部および外部に配置され、ハウジングベース１５２上へのハウジングキャップ１５８の組立に適合する。ハウジングベース１５２は、マス部と相互作用するせん断プレートの１つを提供し、システム内での減衰を形成する。非限定的な一実施形態において、ハウジングベース１５２は、アルミニウム６０６１−Ｔ６のような金属から製造され、また、約４．９５インチ（約１２．６センチメートル）の直径、および約１．８０３インチ（約４．５８センチメートル）の長さを備える。材料がアルミニウムのようなものである場合、部品を加工するのはあまりまたは全く困難ではない。

【0026】

[0036]非限定的な一実施形態において、ハウジングキャップ１５８はディスク形状であり、また、フランジの内部および外部において複数のハードウェアを用いてハウジングベース１５２に連結される。ハウジングキャップ１５８は、第２の、より大きいせん断プレートを提供し、これは部分的にシステムの減衰部を画定する。非限定的な一実施形態において、ハウジングキャップ１５８は、アルミニウム６０６１−Ｔ６のような金属から製造され、また、約４．９５インチ（約１２．６センチメートル）の直径、および約０．３７０インチ（約０．９４０センチメートル）の長さを備える。材料がアルミニウムのようなものである場合、部品の加工はそれほどまたは全く困難ではない。

【0027】

[0037]屈曲部１５４は、ネジ（図示せず）を用いてハウジング１５２、１５８に連結され、また、ＴＭＤ１５０に剛性（stiffness）を提供するように機能する。本明細書において、「剛性（stiffness）」との語は、弾性本体の付与される力により変形に対す抵抗を指す。弾性本体の剛性ｋは、変形（曲げ、引っ張り、または圧縮）に対する弾性本体による抵抗の指標である。一実施形態において、屈曲部１５４は、対角ビームを画定するカットアウト部を備える円筒形形状部を備える。対角ビームは、必要なＸ軸およびＹ軸の側方の剛性を提供し、一方で、減衰生成軸よりも有意に大きいＺ軸の並進剛性（translational stiffness）および捩れ剛性（たとえば、Ｚ軸モーメント剛性）を維持する。本明細書において、「並進剛性（translational stiffness）」との語は、軸に平行な任意の剛性を指し、「回転剛性（rotational stiffness）」との語は、ｚ、ｙ、ｚを回転軸として用いて回転的に作用する任意の剛性を指し、ここで、ｘ軸およびｙ軸は、側方の軸とすることができ、ｚ軸はｘ軸およびｙ軸に直交する。非限定的な一実施形態において、屈曲部１５４は、アルミニウム２０２４−Ｔ３５のような機械加工される金属から製造され、また、３．５０インチ（約８．９０センチメートル）直径の包絡線寸法および１．５５インチ（約３．９４センチメートル）の長さを備える。屈曲部１５４は、標準的な機械加工作業を用いて製造され、材料がアルミニウムのようなものの場合、部品の加工には困難はない。

【0028】

[0038]マス部１５６は、一般に、具体的な実装に依存した任意の形状、寸法、機械的特性、または他の構造的特徴を備えることができる。非限定的な一実施形態において、マス部１５６は、ディスク形状の物体、リング形状の物体、ドーナツ形状の物体、または、物体の軸を外部で囲む幾何学形状により生成され環状形状の他の任意の形状の物体とすることができる。マス部１５６は４つの穴を有し、これらは各４分円の側部に配置される。これらの穴は、ユニットの調整を可能にするために用いられ、質量を増加させるために様々な密度の材料を圧し入れることにより、または、質量を減少させるためにより多くのタングステン合金容積を除去することにより、システ内のよりよい性能を達成する。完全に組み立てられたとき、上部の平坦部は、ハウジングキャップとともに、システム内の減衰を提供するように機能し、また、下部の平坦部は、ハウジングベースとともに、システム内の減衰を提供するように機能する。非限定的な一実施形態において、マス部１５６は、タングステンまたはタングステン合金のような金属から製造され、また、約４．１２インチ（約１０．５センチメートル）直径の寸法の包絡線、１．００インチ（約２．５４センチメートル）の長さを備える。非常に密度の大きい材料であるマス部は、アルミニウムで形成されるシステムの他の部分と比較して製造するのがより困難である。適切に機械加工するために、適切な加工ビットが用いられることを確保するのに機械加工者に特別な労力が必要である。

【0029】

[0039]屈曲部１５４は、ＴＭＤ１５０のマス部１５６を囲み、マス部１５６は、ネジ（図示せず）を介して屈曲部１５４に取り付けることができる。一実施形態において、ＴＭＤ１５０は、屈曲部１５４およびマス部１５６をハウジングベース１５２に取り付けることにより組立てられる。ハウジングキャップ１５８は、ハウジングベース１５２上でトルク付与され、ＴＭＤ１５０のハウジングを密封的にシールする。

【0030】

[0040]ハウジングベース１５２は充填ポート（図示せず）を含み、これは、組み立てられた後に減衰流体がＴＭＤ１５０内に充填されることを可能にする。減衰流体は、マス部１５６とハウジング１５２、１５８との間の平坦な表面の間で粘性減衰を提供し、一実施形態においては、シリコーン流体またはシリコーンベース流体とすることができる。以下でより詳細に説明されるように、ＴＭＤ１５０は、ＲＷＡ１１０のある一定の構造モードを減衰させるために減衰流体を採用する。

【0031】

ＴＭＤの動作
[0041]車両（たとえば宇宙船）の発射の間、振動は、ＲＷＡ１１０のローターの側方モードまたはロッキングモードを励起する。側方モードまたはロッキングモードは、３軸の２つを中心として回転するローターの自然な傾向を意味する（たとえば、ｘ軸がローターの回転軸に整合する場合、ローターの側方モードまたはロッキングモードは、ｙ軸およびｚ軸を中心に発生する）。側方モードまたはロッキングモードはベアリング内への主要な負荷であるので（すなわち、ベアリングの負荷に対して最も影響があり、または最も寄与する）、これらのモードを低減させることが望ましい。

【0032】

[0042]これらのモードを低減させるために、ＴＭＤ１５０は、発射の間に励起の力の一部を相殺する力を付与し、これは、ベアリングにおけるより小さな力およびトルクの発生を意味する。より具体的には、ＴＭＤ１５０は、反作用的な力をケースカバーを通じてスピンベアリングおよびローターシャフトに付与することにより、ＲＷＡ１１０のローターのロッキング共振を減衰させる。ＴＭＤ１５０の反作用的な力は、ローターのロッキング運動によりマス部１５６および付随する屈曲部１５４の剛性の励起により生成される。（ＴＭＤ１５０は、取り付けられるＲＷＡ１１０よりも小さなマス部１５６を使用し、打ち消そうとするモードの付近の共振周波数を生成することに注意されたい。）共振するシステムの典型的な共振カーブおよびＴＭＤの検査（inspection）は、軽減された共振周波数の周りの周波数での減少した振幅の２つの共振ピークを示す。減衰流体は、発射の間または車両が上昇する間に発生する側方モードまたはロッキングモードを減衰させるように機能し、結合された２つのモード共振システムの２つの応答ピークを減少させる。

【0033】

[0043]ＴＭＤ１５０の効率は、（１）ローター励起周波数に対する減衰される自然周波数の近接度、（２）減衰流体のせん断において生成される減衰の量、および（３）その質量、により決定される。以下で説明されるように、減衰されるＴＭＤ１５０の自然周波数はローターの構造的なモード（すなわち、ロッキングモードまたは側方モード）の自然周波数の近くとなるように調整することができ、また、減衰流体は、減衰の量を変更させるように調整することができる。

【0034】

ＴＭＤの調整
[0044]ＴＭＤ１５０をＲＷＡ１１０に取り付ける前に、ＴＭＤ１５０は、目標とする減衰、剛性、および／または周波数を変更するように調整することができ、ＴＭＤ１５０が最適にモードを減少させることを補償することを支援することができる。ＴＭＤ１５０を調整するために、ＴＭＤ１５０の様々な異なるパラメータを変更または調整することができ、パラメータは、たとえば、マス部１５６の物理的な質量、屈曲部１５４の剛性、および減衰流体の粘度を含む。これらのパラメータの１つまたはそれ以上は、１つ以上の他のパラメータを一定に維持したまま変更することができる。

【0035】

[0045]屈曲部１５４により、剛性（Ｋａ）のパラメータを特定の用途のために変更または調整できる。たとえば、同一のハウジング内に嵌合する屈曲部１５４に異なる剛性を与えるように、屈曲部１５４を再機械加工できる。ＴＭＤ１５０の剛性を変更するのを容易にするために、屈曲部１５４は、容易に機械加工できる材料（たとえばアルミニウム６０６１）から形成される。この方法は、存在する屈曲部１５４を少ない時間で変更するのに比較的に容易である。

【0036】

[0046]ＴＭＤ１５０の減衰定数（ｃ）のパラメータは、粘性流体の減衰定数（ｃ）を増加または減少させることにより調整できる。換言すれば、減衰流体の粘性は、減衰効果を増加または減少させるように変更することができる。これは、たとえば、粘性流体を排出し、新しい粘性を備える流体を再混合することにより行うことができる。

【0037】

[0047]マス部１５６を増以または減少させることは、減衰される自然周波数、減衰定数（ｃ）パラメータ、および屈曲部の剛性に影響を与える。このように、マス部１５６を増加または減少させることで、減衰される自然周波数、減衰定数（ｃ）パラメータ、および屈曲部の剛性を特定の用途のために変更または調整できる。ＴＭＤ１５０の回転モード（すなわち、上述したように定義されるローターの軸と同一の軸を中心とする）の減衰される自然周波数を調整するために、図９に示されるようにマス部１５６の重量は増加または減少させることができる。

【0038】

[0048]図９は、補助的な外観の側部を示す図であり、開示されるいくつかの実施形態によるＴＭＤ１５０のマス部１５６を示している。ＴＭＤの周波数を変更／調整するために、ＴＭＤ１５０のマス部１５６は、予め形成された穴１５７（たとえば、各４分円に配置）を備える。予め形成される穴１５７は、マス部１５６の重量を減少させるためにより大きなサイズに形成することができる。換言すれば、マス部１５６の重量をさらに減少させるために、予め形成される穴１５７のサイズを増加させることができる。マス部１５６の重量を増加させるために、任意の数のプラグ１５８を、マス部１５６内に予め形成された穴１５７内に挿入（圧し嵌める）することができる。プラグ１５８を形成するのに用いられる具体的な材料は、用途に応じて変更でき、また、望まれる重量の増加分に応じて変更できる。プラグ１５８は、最適な質量を達成するために、特定の数で質量を増加させる任意の密度の材料から形成することができる。

【0039】

[0049]ＴＭＤ１５０の減衰定数（ｃ）パラメータは、マス部とハウジングとの間のギャップの寸法を増加または減少させることで調整することができる。これに関して、異なる粘性の流体で公称流体を置き換えることは、マス部とハウジングとの間のギャップを変更するために機械的な部品を再設計するよりも単純な作業である。

【0040】

[0050]いくつかの他の実施形態において、または他の部品において、ハウジングの一部（たとえば、ハウジングキャップおよびハウジングベースの内部の棚部）は、調整可能なＴＭＤを調整するために変更または調整することができる。

【0041】

[0051]上述の任意の調整技術は、ＴＭＤ１５０の最適な調整を達成するために用いることができる。
結言
[0052]発射および／または上昇の間、ローターの構造的な共振は、ＲＷＡ１１０内で使用されるベアリング１４６上に大きな負荷を与える。ＴＭＤ１５０がＲＷＡ１１０内に設置されるとき、ＴＭＤ１５０は発射の力およびトルクを減少／緩和し、また、ベアリング１４６に伝達されるエネルギーを減少させる。結果として、ベアリング１４６は長持ちし、これはＲＷＡ１１０の使用できる寿命または残存性を増加させる。さらに、ベアリング１４６上の負荷が減少するので、ＲＷＡ１１０は、より小さな、高性能なベアリングを使用することができる。さらに、より小さなベアリング１４６はひきずりが小さく、これは、小さなひきずりトルクを意味し、それゆえ、ＡＣＳシステムのロバスト性が改善される。さらに、より小さなベアリン部１４６の使用は全体のコストを低減させる。

【0042】

[0053]ＲＷＡ１１０とともにＴＭＤ１５０を実装することにより、より小さなベアリング１４６をＲＷＡ１１０内に用いることができる。結果として、ＲＷＡ１１０は、小さなひきずりを受け、ひきずりトルクが小さくなるので、電力消費も小さくなる。また、より小さなベアリング１４６はコストが低く、より小さなベアリング１４６はより小さな容積を必要とし、重量も軽いのでＲＷＡ１１０の総サイズを小さくすることができる。さらに、ベアリング１４６上の負荷が小さいので、ＲＷＡ１１０は長持ちし、頻繁な保守が必要でなくなる。

【0043】

[0054]本稿において、第１、第２、およびその類似語のような関係性をもつ用語は、１つの物または動作を、そのような物または動作の間の実際の関係性または順序を要求または示唆する必要なく、他の物または動作から区別するために用いられる。「第１」、「第２」、「第３」等の序数は、単に、複数のものの異なる１つを示しており、請求項で特に定義されない限り、順序または因果関係を意味するのではない。請求項の記載の順序は、請求項の文言で特に画定されない限り、プロセスステップが時間的または論理的にそのような順序で行われなければならないことを意味するのではない。プロセスステップは、順序の交換が請求項の文言に反し、また、論理的に矛盾しない限り、本発明の範囲から逸脱することなく任意の順序に交換可能である。

【0044】

[0055]さらに、文脈に依存して、異なる要素間の関係性を説明するのに用いられる「接続」、「連結」のような文言は、それらの要素間に直接的な物理的接続がなされなければならないことを意味するのではない。たとえば、２つの要素は、１つまたは追加の要素を通じて互いに物理的に接続されてもよい。

【0045】

[0056]本発明の詳細な説明に少なくとも１つの例示的な実施形態が説明されたが、多数の変形例が存在することを理解されたい。また、１つまたは複数の例示的な実施形態は単なる例であり、いかなる意味でも本発明の範囲、用途、または構成を限定することを意味するものではないことに注意されたい。上述の詳細な説明は、当業者に本発明の例示的な実施形態を実行するのに便宜的なロードマップを提供するものである。添付の特許請求範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に説明された要素の機能および構成を様々に変更することができることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】