JPS6261886B2 - - Google Patents
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- JPS6261886B2 JPS6261886B2 JP53001841A JP184178A JPS6261886B2 JP S6261886 B2 JPS6261886 B2 JP S6261886B2 JP 53001841 A JP53001841 A JP 53001841A JP 184178 A JP184178 A JP 184178A JP S6261886 B2 JPS6261886 B2 JP S6261886B2
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-
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- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/20—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for assembling or disassembling contact members with insulating base, case or sleeve
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- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般にスリツプリングの分類に含ま
れる相対的に回動可能な2つの部材の間に電流を
伝達する装置の改良に、より詳細には、感知計器
の固定子部材と回転子部材例えばジヤイロ計器の
相対回動可能なジンバル部材の間に実質的に零の
摩擦および結合トルクで持続的に電流を伝達する
ための改良された装置に関する。本発明による電
流伝達装置(電気接触組立体)は、相対回動可能
な2つの部材上の同心的に且つ同一平面内に位置
され半径方向に隔置された導体リングの特定形状
の接触面の間において所定の予荷重値に圧縮され
た弾性繊条導体ループを使用する。導体ループは
振動―衝撃性の環境において導体リングの間の不
整列あるいは導体ループの移動が生じた際に相対
回動中に上記接触面上に自己捕捉されてその上を
転動し、相対回動可能な両部材の間には実質的に
零に等しいトルクが生ずる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates generally to improvements in devices for transmitting electrical current between two relatively rotatable members within the class of slip-rings, and more particularly to improvements in devices for transmitting electrical current between two relatively rotatable members, generally included in the class of slip-rings, and more particularly, An improved apparatus for continuously transmitting current with substantially zero friction and coupling torque between a child member and a rotor member such as a relatively rotatable gimbal member of a gyro instrument. A current transmission device (electrical contact assembly) according to the invention comprises a specifically shaped contact surface of a radially spaced conductor ring located concentrically and in the same plane on two relatively rotatable members. An elastic fiber conductor loop is used which is compressed to a predetermined preload value in between. The conductor loop is self-captured on the contact surface and rolls over it during relative rotation when misalignment between the conductor rings or movement of the conductor loop occurs in a vibration-shock environment, causing the relative rotation to occur. A torque substantially equal to zero occurs between the two movable parts.
転動型の電気接触組立体は一般的に新規ではな
く、従来のスリツプリング―ブラシ組立体に代る
ものとしてこれまでにも提案されている。この種
の装置は例えば米国特許第2467758号および同第
3259727号に記載されている。本出願人の知る限
りではこれらの米国特許に開示された装置が一般
的に産業界特にジヤイロ計器のような精密感知計
器のメーカーによつて実用化されたことはない。
その理由はおそらくはこれらの米国特許に開示さ
れた接触組立体の形態がそのような用途について
実用化するには不適当であつたことにある。 Rolling type electrical contact assemblies are generally not new and have been proposed in the past as an alternative to conventional slip ring-brush assemblies. Devices of this type are known, for example, in US Pat. No. 2,467,758 and US Pat.
Described in No. 3259727. To the applicant's knowledge, the devices disclosed in these US patents have not generally been put into practice by industry, particularly by manufacturers of precision sensing instruments such as gyro instruments.
The reason for this is probably that the form of contact assembly disclosed in these US patents was unsuitable for practical use in such applications.
ジヤイロ技術者にとつては周知のように、ジヤ
イロ装置の相対回動可能なジンバル軸を横切つて
電力および電気信号を伝達するためには、スリツ
プリングとブラシ支持ブロツクにより支持したブ
ラシとが長年用いられていた。この方式は本体に
おいて満足すべきものであつたが、製作および使
用について問題があり、修理およびオーバーホー
ルのため頻繁にブラシあるいはスリツプリングを
交換する必要があつた。即ちスリツプリング―ブ
ラシ組立体は非常に繊細で、取付け時の高度の熟
練と、振動―衝撃環境の下での最小のすべり摩擦
に見合う予負荷ないし予荷重を達成するための手
間のかかる調節作業とを必要とする。また組立体
はジヤイロ計器の修理あるいはオーバーホール中
に通常露呈されているため、取扱い中に損傷を受
ける。特に航空機に搭載したジヤイロ計器は振動
環境において作動し、ブラシとスリツプリングと
の間にすべり摩擦が存在するので、摩擦ポリマー
が生成し、それにより短絡あるいは開路を生じさ
せるため、時間と労力を要する清浄あるいは交換
のための非常に困難な取除き作業が必要になる。
一層重大なことは、ジヤイロ変位信号の微分によ
つて変位ジヤイロから航空機の機体レートを導出
する自動操縦装置においては、スリツプリングー
ブラシ組立体の特有のノイズが増幅され、レート
信号が望ましくないノイズを含むようになること
である。そのため高度の波が必要となり、レー
ト信号の品質を低下させる。更に例えばデジタル
エンコーダにおいても従来のスリツプリングは有
害なデジタルノイズを発生させる。その上にスリ
ツプリング―ブラシ組立体は、ジヤイロ技術者に
とつて周知のように、近代的な電動式ジヤイロ装
置において必要とされる通常はかなり多くの数の
スリツプリングおよびブラシにより生ずる比較的
大きな摩擦によるトルクのため、ジヤイロ装置の
長周期精度を低下させる。 As is well known to gyro engineers, slip rings and brushes supported by brush support blocks have long been used to transmit power and electrical signals across the relatively rotatable gimbal axes of gyro equipment. It was used. Although this system was satisfactory in terms of the main body, it was problematic in manufacture and use, and required frequent replacement of brushes or slip rings for repair and overhaul. Thus, the slip-spring-brush assembly is very delicate and requires a high degree of skill during installation and laborious adjustment work to achieve a preload or preload for minimal sliding friction under vibration-shock environments. and requires. Additionally, the assembly is typically exposed during repair or overhaul of the gyro instrument and is therefore susceptible to damage during handling. Gyro instruments, especially those installed on aircraft, operate in a vibrating environment and there is sliding friction between the brushes and slip rings, which can lead to the formation of frictional polymers that can cause shorts or opens, which can be time-consuming and labor-intensive. Very difficult removal operations are required for cleaning or replacement.
More importantly, in an autopilot system that derives the aircraft's airframe rate from a displacement gyro by differentiation of the gyro displacement signal, the characteristic noise of the slip spring brush assembly is amplified and the rate signal becomes undesirable noise. This means that it comes to include This requires high-altitude waves, which degrades the quality of the rate signal. Furthermore, conventional slip rings also generate harmful digital noise, for example in digital encoders. In addition, the slip spring-brush assembly, as is well known to gyro engineers, is relatively large due to the typically large number of slip springs and brushes required in modern electrically powered gyro equipment. Torque due to friction reduces the long-term accuracy of the gyro device.
上述のことに留意して、感知計器の比較的多数
の相対回動部材例えばジヤイロ装置の2つのジン
バル軸の間に電流を伝達する接触組立体装置にと
つて所望の特性は、摩擦および結合トルクが実質
的に零であること、衝撃―振動性の環境において
も持続的に電流が伝達されること、使用寿命が長
いこと、製造費および組立て費が廉価なこと、お
よび振動性すべり接触がないことにより摩擦ポリ
マーが生成しないことである。 With the above in mind, desirable properties for a contact assembly device that transfers electrical current between a relatively large number of relative pivoting members of a sensing instrument, such as two gimbal axes of a gyro device, are friction and coupling torque. virtually zero current, continuous current transfer even in shock-vibration environments, long service life, low manufacturing and assembly costs, and no vibratory sliding contacts. As a result, friction polymers are not generated.
上述の米国特許に開示された転動型の装置は、
用途によつては適当であり得るとしても、2つの
相対回動部材の間に自己拘束力ないし自己保持力
を生じさせ且つ摩擦および結合トルクを小さくす
る必要のある感知計置においては不適当である。
即ち米国特許第2467758号においては交流電動機
のスリツプリングおよび電気スイツチポテンシヨ
メータあるいは可変抵抗として使用されるローラ
バンド導体が開示されている。どんな場合にも1
つの接触部材は機械的動力源により駆動されるか
ら、米国特許第2467758号の出願人により意図あ
るいは示唆されたすべての用途においては、ロー
ラバンド自体およびその保持機構により生ずる摩
擦あるいは結合トルクは明瞭に設計上の考慮事項
ではなかつたものと思われる。感知型計器例えば
ジヤイロ計器のような用途において、電気的接触
組立体による摩擦は、支持される部材上に望まし
くないトルクおよびそれによる望ましくないドリ
フトあるいはプリセツシヨンを生じさせ、正確な
長周期基準としてのジヤイロ装置の有効性を低下
させる。また同米国特許においてローラバンドは
両方の導体リングの間の軌道経路上に自己捕捉な
いし自己保持されてなく、保持フランジまたはピ
ン―ピン孔型の保持装置を必要とする。このよう
なフランジやピン―ピン孔型の保持装置は、摩擦
トルクが高いことと、ローラーバンドが回転時に
フランジあるいはピン―ピン孔面に接触あるいは
摺接することにより生ずる可変結合トルクとのた
め、多くの用途にとつて不向きである。多くの回
路が包含される場合にはこの可変の大トルクは対
応的に増大するので、上述の保持装置は低トルク
用途には全く不適当である。また同米国特許にお
いてループの自由直径と内側および外側の導体部
材の間の半径方向距離との比は相当大きいため、
半径方向空隙中に圧縮された時にループが相当に
ゆがみ、結合トルクヒステリシスおよび金属素材
の早期の疲労および破壊を生ずる。更にこのゆが
みにより座屈と不均衡なトルクとが生ずる。組立
てたループが相当にゆがんでいると、実質的に零
の結合トルクが望ましく且つ必要とされる用途に
使用するには不適当になる。 The rolling type device disclosed in the above-mentioned US patent is
Although it may be suitable for some applications, it is inappropriate for sensing instruments where it is necessary to create a self-restraint or self-retention force between two relatively rotating members and to reduce friction and coupling torque. be.
Thus, U.S. Pat. No. 2,467,758 discloses a roller band conductor for use as a slip ring in an AC motor and as an electric switch potentiometer or variable resistor. 1 in any case
Because the two contact members are driven by a mechanical power source, in all applications intended or suggested by the assignee of U.S. Pat. It seems that this was not a design consideration. In applications such as sensing instruments, such as gyro instruments, friction due to electrical contact assemblies can cause undesirable torques on the supported members and therefore undesirable drift or preset, making it difficult to use the gyro as an accurate long-period reference. reduce the effectiveness of the device. Also, in that patent, the roller band is not self-captured or self-retained on the track path between both conductor rings, but requires a retaining flange or pin-pin hole type retaining device. Such flange and pin-pin hole type holding devices are often used because of their high frictional torque and variable coupling torque caused by the roller band coming into contact or sliding contact with the flange or pin-pin hole surface during rotation. It is unsuitable for this purpose. This variable large torque increases correspondingly when more circuits are involved, making the above-described retaining device completely unsuitable for low torque applications. Also, in that patent, the ratio of the free diameter of the loop to the radial distance between the inner and outer conductor members is quite large;
The loop distorts significantly when compressed into the radial gap, resulting in bond torque hysteresis and premature fatigue and failure of the metal material. Additionally, this distortion causes buckling and unbalanced torques. Significant distortion in the assembled loop makes it unsuitable for use in applications where substantially zero coupling torque is desired and required.
米国特許第3259727号には米国特許第2467758号
に比較して電流伝達特性が改善された可撓性の転
動要素を使用する形式の電流伝達装置が開示され
ている。この伝達特性の改善は、相対回転部材上
の導体リングを深いV字形とし、それにより転動
接触要素がV字形の凹部にウエツジ状に入りこ
み、払拭作用を提供し、良好な電気接触を確保す
ることによつて実現される。米国特許第3259727
号に用いられている小径のバネは、それ自身に閉
合させて円環体を形成する。円環体の直径はV字
形の凹部の間の半径方向距離に比べて非常に大き
いため、組立てた円環体は大きくゆがみ、傾斜の
急なV字形の壁部にウエツジ状に係合し、高トル
ク結合を生ずる。変形実施例として開示された平
らなバンドも円環体と同様にV字形の壁部にウエ
ツジ状に係合する。従つてこの米国特許に記載さ
れた電流伝達装置も、転動要素がX字形の凹部に
出入りする時の実質的な払拭摩擦あるいは摺接摩
擦のため、実質的に零の摩擦および結合トルクが
接触装置により被支持回転部材に及ぼされること
を必要とする用途にとつては不適当である。 U.S. Pat. No. 3,259,727 discloses a current transfer device using flexible rolling elements with improved current transfer characteristics compared to U.S. Pat. No. 2,467,758. This improved transmission characteristic is achieved by giving the conductor ring on the relative rotating member a deep V-shape, so that the rolling contact elements wedge into the V-shaped recess, providing a wiping action and ensuring good electrical contact. This is achieved by U.S. Patent No. 3259727
The small diameter spring used in this issue closes on itself to form a torus. Since the diameter of the torus is very large compared to the radial distance between the V-shaped recesses, the assembled torus is highly distorted and engages in a wedge-like manner with the steep V-shaped wall; Creates a high torque connection. The flat band disclosed as an alternative embodiment also engages the V-shaped wall in a wedge-like manner similar to the torus. Therefore, the current transmission device described in this patent also has substantially zero friction and coupling torque due to substantial wiping or sliding friction as the rolling elements move into and out of the X-shaped recess. It is unsuitable for applications requiring a supported rotating member to be exerted by the device.
このように上記2つの米国特許は低摩擦および
結合トルクを示す転動接触組立体を提案したもの
ではなく、更に2つの導体リングの間の半径方向
空隙に導体ループを取付ける方法および装置を開
示したものでもない。 Thus, the above two U.S. patents do not propose a rolling contact assembly exhibiting low friction and coupling torque, but also disclose a method and apparatus for attaching a conductor loop in a radial gap between two conductor rings. It's not even a thing.
従つて本発明の目的は、1対の同軸的且つ同心
的で相対回転可能な部材の間に電力および(また
は)電気信号を伝達するための電気接触組立体を
改良し、相対回転部材の間に電気接触組立体によ
つて実質的に零の摩擦および結合トルクが与えら
れて、有効で且つ信頼性のある電気エネルギーの
伝達が行なわれるようにするにある。本発明によ
る電気接触組立体は大体において、比較的浅い凹
面状の電導面をもつ内側円形導体と、該内側円形
導体と同一平面にあり且つそれと同心的に配装さ
れ、好ましくは同様の凹面状の電導面を有する外
側円形導体とから成つている。2つの円形導体の
相対直径はその間に半径方向のスペースあるいは
空隙を形成する。大体平たんな外面を有する繊条
状の導体ループは、円形導体の凹面状の電導面の
間の半径方向空隙中に配設されている。導体ルー
プの自由直径と円形導体の表面の間の半径方向距
離との比および導体ループの厚さ、その弾性係数
ならびに降伏強さは、空隙中に取付けた時のルー
プが所定の予荷重を与え、それによつて導体ルー
プと円形導体の凹面状の電導面との連続した余剰
性のある表面接触が保たれるように定められる。
また導体ループは組立てられた時に円形導体の電
導面上を転動して、円形導体が相対的に回転する
時実質的に零の摩擦および結合トルクで自己捕捉
されるようにする。その自己捕捉作用は、導体ル
ープの歪みがその降伏歪みを超過しない限り、予
荷重の大きさと無関係に、各々の導体ループの半
部分に生ずる曲げモーメントの固有の補償作用に
よつて行なわれる。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an improved electrical contact assembly for transmitting electrical power and/or electrical signals between a pair of coaxial and concentric relatively rotatable members, Substantially zero friction and coupling torque is provided by the electrical contact assembly to provide effective and reliable transmission of electrical energy. An electrical contact assembly according to the invention generally comprises an inner circular conductor having a relatively shallow concave conductive surface disposed coplanar with and concentric with the inner circular conductor, preferably having a similar concave conductive surface. an outer circular conductor having a conductive surface of . The relative diameters of the two circular conductors create a radial space or void therebetween. A fibrous conductor loop having a generally flat outer surface is disposed in the radial gap between the concave conductive surfaces of the circular conductor. The ratio of the free diameter of the conductor loop to the radial distance between the surface of the circular conductor and the thickness of the conductor loop, its elastic modulus and yield strength are such that the loop provides a given preload when installed in the air gap. , thereby maintaining a continuous redundant surface contact between the conductor loop and the concave conductive surface of the circular conductor.
The conductor loops also roll over the conductive surfaces of the circular conductors when assembled so that the conductor loops are self-locking with substantially zero friction and coupling torque as the circular conductors rotate relative to each other. The self-capturing action takes place by the inherent compensation of the bending moment occurring in each half of the conductor loop, independent of the magnitude of the preload, as long as the strain of the conductor loop does not exceed its yield strain.
本発明の別の目的は、衝撃あるいは振動性の環
境において作動するようにされ、捕捉機構により
感知型計器に摩擦および結合トルクを与えること
なく導体ループが自己捕捉されて電気的連続性を
保つように円形導体の凹面状の電導面の深さが定
められている電気接触組立体を提供することにあ
る。 Another object of the present invention is to operate in a shock or vibratory environment where the capture mechanism allows the conductor loop to self-capture to maintain electrical continuity without imparting friction and coupling torque to the sensing instrument. An object of the present invention is to provide an electrical contact assembly in which the depth of the concave conductive surface of a circular conductor is defined.
本発明の更に別の目的は、感知型計器に摩擦お
よび結合トルクを与えることなく、導体ループと
導体リングとの間の角度的あるいは軸方向の不整
列が存在している状態の下に電流伝達要素が自己
整列されるような電気接触組立体を提供すること
にある。 Yet another object of the present invention is to transfer current under conditions where there is angular or axial misalignment between the conductor loop and the conductor ring without imparting friction and coupling torque to the sensing instrument. The object of the present invention is to provide an electrical contact assembly in which the elements are self-aligned.
本発明の更に別の目的は、2つの凹面状の電導
面の半径が半径方向の空隙の半分以下であること
と、装入された導体ループの長軸と短軸とがほぼ
等しいこととによつて、2つの電導面の通常の軸
方向および半径方向の不整列が自動的に補償され
るような電気接触組立体を提供することにある。 Yet another object of the invention is that the radius of the two concave conductive surfaces is less than half the radial gap and that the major and minor axes of the loaded conductor loop are approximately equal. It is therefore an object to provide an electrical contact assembly in which normal axial and radial misalignments of two conductive surfaces are automatically compensated for.
本発明の更に別の目的は、使用寿命および持続
的な結合トルクにとつて有害な導体ループの変
形、歪みあるいは損傷なしに導体ループを内側お
よび外側の円形導体の凹面の肩部中に組立てるた
めの組立て方法およびそのための装置を提供する
ことにある。 Yet another object of the present invention is to assemble conductor loops into the concave shoulders of inner and outer circular conductors without deforming, straining or damaging the conductor loops which is detrimental to service life and sustained bonding torque. An object of the present invention is to provide an assembly method and an apparatus for the same.
次に図面に示した実施例について一層詳細に説
明する。 Next, the embodiment shown in the drawings will be explained in more detail.
本発明は第1A図に概略的に示した検出装置に
おいて特に有用であるが、相対的に回動可能な部
材の間の低トルクの電気的接触が所望されるどん
な他の装置においても同様に有用である。第1A
図に示した検出装置は通常垂直の軸13の回りに
高速で回転するようにロータケース12中に適当
な図示しないスピン軸受を介して支承したロータ
ケース12を有する。ロータケース12は第1の
通常は水平の軸15の回りに回転するように通常
は水平のジンバルリング14中に支承され、ジン
バルリング14は第1の水平の軸15と直角の第
2の水平の軸17の回りに回転するように固定ハ
ウジング16中に支承されている。周知のよう
に、回転子11が高速で回転(スピン運動)し、
ロータケース12およびジンバルリング14を支
持する軸受および導電手段が零トルク結合を示す
と、回転子11のスピン軸は空間中で不定的にそ
の位置を保持する。軸15,17(ジンバル軸)
には通常は信号発生器18,19が設置してあ
り、ハウジング16(例えば航空機)の水平面か
らの偏向に比例する信号が生成され、航空機の操
縦ないし表示用に用いられる。ロータケース12
とジンバルリング14とを無摩擦で支持すること
は不可能なので、回転子11を重力基準に対して
直立させるために、またその他の目的のために、
ロータケース2とジンバルリング14とにトルク
を与える必要がある。このトルクはトルカ20,
21によつて与えられる。通常はロータケース1
2は精密ボールベアリング22(第1図参照)に
よつて軸15,17の回りに回動するように支持
される。近代的なジヤイロは通常電気式である
(即ち回転子12は電動機で駆動され、信号発生
器18,19およびトルカ20,21は通常は電
気式である)ため、ハウジング16と相対回動可
能なジンバルリング14との間およびジンバルリ
ング14と相対回動可能なロータケース12との
間に電力および電気信号を伝達する手段を講じな
ければならない。従来はこの電気的エネルギーの
伝達は軸受支持構造から延長するトラニオン軸に
取付けた複数の絶縁スリツプリングおよび該軸受
支持構造物に固定したブラシ支持ブロツクに固定
した複数の対応するブラシにより行なつていた。
各々のブラシはスリツプリングの両側と圧力下に
接触(即ち摩擦接触)するように注意深く曲げた
1対の非常に細い弾性線材により通常構成され
る。通常はジヤイロの作動に関連した非常に多く
の回路が存在するため、それに対応して非常に多
くのスリツプリングおよびブラシを設けなければ
ならなくなり、摩擦トルクを倍化する。ジヤイロ
のスピン軸は周知のように軸15,17(ジンバ
ル軸)に存在する摩擦トルクによつて実質的に決
定される速度でその基準位置からドリフトする傾
向を示す。精密ボールベアリングはある程度自由
ジヤイロのドリフト速度に寄与するが、最も多く
寄与するのはスリツプリングおよびブラシであ
る。上述の電気エネルギー伝達装置が寄与する結
合トルクを実質的に零にすることができればジヤ
イロの品質が実質的に改善される。このことは本
発明の1つの目的である。また多くのジヤイロが
乗りものの安定用および制御用に用いられている
ため、それらのジヤイロは乗りものの衝撃および
振動環境の影響を受ける。かような環境において
はブラシはスリツプリングの表面上でスリツプす
る傾向を示し、その結果として接触面上に摩擦ポ
リマーが生成し、時間の経過と共にブラシがスリ
ツプリングからもち上げられて開路状態を生じさ
せる。その場合ジヤイロを取出して修理する必要
が生じ、ジヤイロの保安コストを増大させる。 Although the present invention is particularly useful in the sensing device shown schematically in FIG. 1A, it is equally useful in any other device in which low-torque electrical contact between relatively rotatable members is desired. Useful. 1st A
The detection device shown has a rotor case 12 which is supported in the rotor case 12 via a suitable spin bearing (not shown) for rotation at high speed about a normally vertical axis 13. The rotor case 12 is supported in a normally horizontal gimbal ring 14 for rotation about a first normally horizontal axis 15, and the gimbal ring 14 is mounted on a second horizontal axis perpendicular to the first horizontal axis 15. is rotatably supported in a stationary housing 16 about an axis 17 . As is well known, the rotor 11 rotates at high speed (spin motion),
When the bearings and conductive means supporting rotor case 12 and gimbal ring 14 exhibit zero torque coupling, the spin axis of rotor 11 holds its position indefinitely in space. Axes 15, 17 (gimbal axis)
are usually equipped with signal generators 18, 19, which generate signals proportional to the deflection of the housing 16 (eg, an aircraft) from the horizontal plane, which are used for aircraft control or display purposes. Rotor case 12
Since it is impossible to support the gimbal ring 14 without friction, in order to keep the rotor 11 upright with respect to the gravity reference, and for other purposes,
It is necessary to apply torque to the rotor case 2 and gimbal ring 14. This torque is Torca 20,
21. Usually rotor case 1
2 is supported for rotation about axes 15, 17 by precision ball bearings 22 (see FIG. 1). Modern gyroes are usually electric (i.e. rotor 12 is driven by an electric motor, signal generators 18, 19 and torquers 20, 21 are usually electric) and are therefore rotatable relative to housing 16. Means must be provided to transmit power and electrical signals between the gimbal ring 14 and between the gimbal ring 14 and the rotor case 12 which is rotatable relative to the gimbal ring 14 . Traditionally, this electrical energy transfer has been accomplished by a plurality of insulating slip rings mounted on a trunnion shaft extending from a bearing support structure and a plurality of corresponding brushes secured to brush support blocks secured to the bearing support structure. .
Each brush typically consists of a pair of very thin elastic wires carefully bent into pressure contact (i.e., frictional contact) with opposite sides of the slip ring. The large number of circuits normally associated with gyro operation requires a corresponding large number of slip rings and brushes, doubling the frictional torque. The spin axis of the gyro exhibits a well-known tendency to drift from its reference position at a rate substantially determined by the frictional torques present on axes 15, 17 (the gimbal axes). Precision ball bearings contribute to some extent to the drift speed of a freewheel, but the slip rings and brushes contribute the most. The quality of the gyro would be substantially improved if the coupling torque contributed by the electrical energy transfer device described above could be reduced to substantially zero. This is one objective of the invention. Also, because many gyroscopes are used for vehicle stability and control, they are affected by the vehicle's shock and vibration environment. In such environments, the brushes tend to slip on the surface of the slip ring, resulting in the formation of frictional polymers on the contact surfaces, which over time lift the brushes away from the slip ring, creating an open circuit condition. let In that case, it becomes necessary to take out the gyroscope and repair it, which increases the safety cost of the gyroscope.
本発明の別の目的は、この摩擦ポリマーの問題
のない電流伝達装置の提供にある。上述したよう
にブラシおよびスリツプリングは非常に繊細で、
最初の取付けに最大の注意を要するため、製造お
よび保安コストを増大させる。また露呈された繊
細なブラシを傷付けないように、組立てた機器の
取扱いに最大の注意を払わなければならない。本
発明の更に別の目的は、比較的組立て易くしかも
完全に保護され遮蔽された電気エネルギー伝達装
置の提供である。 Another object of the invention is to provide a current transmission device which does not have this frictional polymer problem. As mentioned above, brushes and slip rings are very delicate.
The initial installation requires maximum care, increasing manufacturing and security costs. Also, extreme care must be taken in handling the assembled equipment to avoid damaging the exposed delicate brushes. Yet another object of the present invention is to provide an electrical energy transmission device that is relatively easy to assemble, yet is completely protected and shielded.
第1A図のジヤイロの部分拡大図である第1図
には、ジンバルリング14とハウジング16との
間の支持装置に関連した電気エネルギー伝達装置
が断面図として図示されている。ジヤイロのハウ
ジング16(固定)は、ジンバルリング14のト
ラニオン25を介してジンバルリング14を精密
ボールベアリング22中において軸17の回りに
回転するように支持している。トラニオン25は
中空であり、本発明の電気接触組立体からの導線
の通路を提供する。トラニオン5の延長部28は
軸17に沿つて後述する本発明の内側円形導体の
ための取付け構造を提供する。1対の締付けナツ
ト29,29′はハウジング16および延長部2
8中にそれぞれネジ込まれており、ボールベアリ
ング22を所定位置に締付けるために用いられ
る。 In FIG. 1, which is an enlarged partial view of the gyroscope of FIG. 1A, the electrical energy transfer system associated with the support system between the gimbal ring 14 and the housing 16 is shown in cross-section. The housing 16 (fixed) of the gimbal ring 14 supports the gimbal ring 14 for rotation about an axis 17 in a precision ball bearing 22 via a trunnion 25 of the gimbal ring 14 . Trunnion 25 is hollow and provides passage for wires from the electrical contact assembly of the present invention. The extension 28 of the trunnion 5 provides a mounting structure for the inner circular conductor of the present invention along axis 17, which will be described below. A pair of tightening nuts 29, 29' are attached to the housing 16 and the extension 2.
8 and are used to tighten the ball bearings 22 in place.
本発明による電気接触組立体30はハウジング
16とジンバルリング14との間に、実質的に零
の摩擦およびジヤイロジンバルに与えられる結合
トルクの下に電力ないし複数の電気信号を伝達す
る役目をする。電気接触組立体30は一般に、後
述するアダプタ板24によりハウジング16の外
側端面に例えばネジ27,27′により固着した
取付けフランジ26を有する好まくは成形合成絶
縁材料製の外側円筒形ハウジング31を有する。
導体リング33を適正に整列させるためのシムを
必要に応じて付加してもよい。ハウジング31の
内面に沿つて複数の凹形の円形導体リング(外側
導体リング)33が配設されている。各々の外側
導体リング33は、第4図に詳示するように、こ
の種の用途に普通に用いられる金合金であつてよ
く、ハウジング31の凹面33′上に電着され、
外部回路接続を形成するようにハウジング31に
成形した対応の電気端子柱34に電気めつき法に
より電気的に接続されている。やはり成形合成絶
縁材料製の内側円筒部材36は例えばエポキシセ
メントによつて延長部28中に取付けられてい
る。対応する複数の凹形の円形導体リング(内側
導体リング)38は円筒形部材36の外面37に
沿つて均等に配分された状態で配装されている。
各々の内側導体リング38は円筒部材36の対応
の凹面38′上に電着された好ましくは金製リン
グであり、ジンバルリング14により支持された
電気素子との回路接続を提供するように、円筒部
材36に成形した対応する電気端子あるいは導線
39に電気的に接続されている。各々の内側導体
リング38はハウジング31の対応する外側導体
リング33と正確に整列するように円筒形部材3
6上に位置されていて、複数の導体リング組3
3,38を形成している。すべての導体リング組
33,38は機械的公差範囲内で、また必要によ
りアダプタ板24とハウジング16との間にシム
を挿入することによつて同心的且つ同一面内に保
持されている。導体リング組33,38の相対直
径即ちハウジング内面32の内径および外面37
の外径は、その間に比較的大きな半径方向のスペ
ースないし空隙41が形成されるように選定され
ている。電気接触組立体30を塵埃その他の汚染
物から封止して取扱い中の保護を提供するため、
弾性突片44により「ハブ・キヤツプ」状にハウ
ジング31に固定した合成材料製保護カバー43
を配設してもよい。 Electrical contact assembly 30 according to the present invention serves to transfer electrical power or electrical signals between housing 16 and gimbal ring 14 with substantially zero friction and coupling torque applied to the gyroscope. Electrical contact assembly 30 generally includes an outer cylindrical housing 31, preferably of molded synthetic insulating material, having a mounting flange 26 secured to the outer end face of housing 16 by an adapter plate 24, described below, such as by screws 27, 27'. .
Shims may be added as necessary to properly align the conductor rings 33. A plurality of concave circular conductor rings (outer conductor rings) 33 are arranged along the inner surface of the housing 31 . Each outer conductor ring 33 may be a gold alloy commonly used in this type of application and is electrodeposited on the concave surface 33' of the housing 31, as shown in detail in FIG.
It is electrically connected by electroplating to a corresponding electrical terminal post 34 molded into the housing 31 to form an external circuit connection. An inner cylindrical member 36, also made of molded synthetic insulating material, is mounted within the extension 28 by, for example, epoxy cement. A plurality of corresponding concave circular conductor rings (inner conductor rings) 38 are evenly distributed along the outer surface 37 of the cylindrical member 36 .
Each inner conductor ring 38 is preferably a gold ring electrodeposited on a corresponding concave surface 38' of the cylindrical member 36, and the cylindrical conductor ring 38 is preferably a gold ring electrodeposited on a corresponding concave surface 38' of the cylindrical member 36 to provide a circuit connection with the electrical elements supported by the gimbal ring 14. It is electrically connected to a corresponding electrical terminal or lead 39 molded on member 36. Each inner conductor ring 38 is attached to the cylindrical member 3 in precise alignment with a corresponding outer conductor ring 33 of the housing 31.
6 and a plurality of conductor ring sets 3
3,38 are formed. All conductor ring sets 33, 38 are held concentrically and in the same plane within mechanical tolerances and, if necessary, by inserting shims between adapter plate 24 and housing 16. The relative diameters of the conductor ring sets 33 and 38, that is, the inner diameter of the housing inner surface 32 and the outer surface 37
The outer diameter of is selected such that a relatively large radial space or gap 41 is formed between them. to seal the electrical contact assembly 30 from dust and other contaminants to provide protection during handling;
A protective cover 43 made of synthetic material is fixed to the housing 31 in the form of a "hub cap" by elastic protrusions 44.
may be placed.
本発明によれば半径方向空隙41中には対応す
る複数の連続した電導性の繊条弾性ループ42が
配設されている。1つの導体リング組33,38
について1個の弾性の導体ループ42が配設され
ており、それらの弾性の導体ループ42の大体平
たんな外面が同心状のリング33,38の電導性
の凹面と接触してその上を転動し、端子柱34と
ジンバルリング14上の電気素子とが導体39に
よつて電気的に連続して接続される。導体リング
面および導体ループ42の特性を臨界的な設計パ
ラメータについては後述するが、このような設計
パラメータの選定を支配する第一義的な留意は、
導体ループ42―導体リング33,38の界面に
よつてジンバルリング14上に付与されるトルク
を最小とし、過大な結合トルクに寄与することな
く衝撃および振動環境において導体ループ42―
導体リング33,38界面の間の保持能力を最大
とし、導体ループ42―導体リング33,38の
界面の電流伝達能力を最大とし、電気接触組立体
の信頼性および寿命を最大とすることである。 According to the invention, a plurality of corresponding continuous electrically conductive fibrous elastic loops 42 are arranged in the radial gap 41 . One conductor ring set 33, 38
One elastic conductor loop 42 is disposed for each of the rings, the generally flat outer surface of which contacts and rolls over the conductive concave surfaces of the concentric rings 33, 38. The terminal post 34 and the electric element on the gimbal ring 14 are electrically connected continuously by the conductor 39. Critical design parameters for the characteristics of the conductor ring surface and the conductor loop 42 will be described later, but the primary considerations governing the selection of such design parameters are:
Conductor loop 42 - minimizes the torque imparted on gimbal ring 14 by the interface of conductor rings 33, 38, and conductor loop 42 - in shock and vibration environments without contributing to excessive coupling torque.
To maximize the holding capacity between the conductor rings 33, 38 interface, to maximize the current carrying capacity of the conductor loop 42--conductor rings 33, 38 interface, and to maximize the reliability and life of the electrical contact assembly. .
第2図の端面図からわかるように、電気接触組
立体30の導体ループ42は、ある作動時間の経
過後には、半径方向空隙41の内部に通常はラン
ダムに配列される。繊細な導体ループ42および
導体リング33,38は、第1図と第2図からわ
かるように、ハウジング31の内部に位置してい
るため、感知型計器(ジヤイロ)の普通の取扱い
時に偶発的に接触するように外部に露呈されるこ
とはない。 As can be seen from the end view of FIG. 2, the conductor loops 42 of the electrical contact assembly 30 are typically randomly arranged within the radial gap 41 after a period of operation. The delicate conductor loop 42 and conductor rings 33, 38 are located inside the housing 31, as can be seen in FIGS. It is not exposed to the outside for contact.
第4図の拡大端面図には2個の導体リング42
と外側導体リング33の界面の状態が図示してあ
る。図示の2つの界面は実質的に同一であつてよ
い。導体リング33の凹面は導体ループ42の自
己捕捉および保持能力を提供する。凹面の深さは
後述するようにジヤイロの衝撃および振動環境の
苛酷さに従つて選定できる。用途によつてはただ
1個の導体リング33を環境の苛酷さに従つて凹
面状に形成してよい。凹面33′を所望の半径お
よび深さに機械切削その他により形成した後、凹
面33′を適当にマスクし、金合金を所望の厚さ
(例えば0.0000000032mm)に電着する。端子柱3
4はハウジング31中に成形し、凹面33′の機
械加工によつて露呈させてあるため、その上にも
金合金が付着し、導体リング33の外部電気接続
が形成される。別の方法として望みの際には別個
の銅リングを合成材料製のハウジング31中に成
形して所望の凹面状とした後、ニツケルおよび金
または他の適当な組合わせ材料を次々にその上に
フラツシユ蒸着して凹面の導体リング33を形成
してもよい。導体ループ42は図示のように金め
つきすると電気接触組立体の電導特性が改善され
る。 The enlarged end view of FIG. 4 shows two conductor rings 42.
The state of the interface between the outer conductor ring 33 and the outer conductor ring 33 is illustrated. The two illustrated interfaces may be substantially the same. The concave surface of conductor ring 33 provides self-capturing and retention capabilities of conductor loop 42. The depth of the concave surface can be selected according to the severity of the shock and vibration environment of the gyroscope, as described below. Depending on the application, only one conductor ring 33 may be formed concave depending on the severity of the environment. After the concave surface 33' is formed by machining or otherwise to the desired radius and depth, the concave surface 33' is appropriately masked and a gold alloy is electrodeposited to the desired thickness (for example, 0.0000000032 mm). Terminal pillar 3
4 is molded into the housing 31 and exposed by machining of the concave surface 33' so that the gold alloy will also be deposited thereon and the external electrical connection of the conductor ring 33 will be formed. Alternatively, if desired, a separate copper ring may be molded into the synthetic material housing 31 to give the desired concave shape, and then nickel and gold or other suitable combination materials may be successively applied thereon. The concave conductor ring 33 may be formed by flash deposition. Conductor loop 42 may be gold plated as shown to improve the conductive properties of the electrical contact assembly.
本発明による電気接触組立体30のループ保持
特性は組立て時にひずみを生ずることなく広範囲
の振動―衝撃環境に容易に適合させることができ
る。一例として電気接触組立体を組込んだジヤイ
ロ計器をおだやかな環境において作動させる際に
は凹面33′の深さは第4図に小さな円弧の長と
して示した破線のように減少させてよいが、振動
―衝撃環境が苛酷であれば、ループ42の脱落を
防止するため、凹面33′の深さ従つて円弧の長
さを増大することが必要となり得る。しかしどち
らの場合にも曲率は比較的浅いことに注意すべき
である。実線は航空機用ジヤイロの用途において
期待され得る典型的なおだやかな衝撃および振動
環境を表わしている。一例として、航空機に搭載
されるジヤイロの場合、凹面33′の半径は
0.025″(約0.06mm)、その深さは直径0.19″(約4.8
mm)、厚み0.02″(約0.5mm)、予荷重0.02lb(約9
g)のニツケル合金製の導体ループ42の場合
0.008″(約0.2mm)であり、その場合0.2g2/Hz
のランダムな振動を受けた時にどのループ42も
脱落しなかつた。 The loop retention characteristics of the electrical contact assembly 30 according to the present invention allow it to be easily adapted to a wide range of vibration-shock environments without introducing distortion during assembly. By way of example, when a gyro meter incorporating an electrical contact assembly is operated in a mild environment, the depth of the concave surface 33' may be reduced as indicated by the dashed line shown as a small arc length in FIG. If the vibration-shock environment is severe, it may be necessary to increase the depth of the concave surface 33' and thus the length of the arc to prevent the loop 42 from falling off. However, it should be noted that in both cases the curvature is relatively shallow. The solid line represents a typical mild shock and vibration environment that can be expected in aircraft gyro applications. As an example, in the case of a gyro mounted on an aircraft, the radius of the concave surface 33' is
0.025″ (approx. 0.06mm), its depth is 0.19″ (approx. 4.8mm) in diameter
mm), thickness 0.02″ (approx. 0.5mm), preload 0.02lb (approx. 9
In the case of conductor loop 42 made of nickel alloy in g)
0.008″ (approximately 0.2mm), in which case 0.2g 2 /Hz
None of the loops 42 fell off when subjected to random vibrations.
以上に説明した感知計器例えばジヤイロ計器に
おいては電気接触組立体30は多くの場合小形で
あるが、用途によつては電気接触組立体30のサ
イズをかなり大きくし且つ組立体の自己捕捉能力
を確保することが望まれる。従つて導体リング3
3の凹面の幾何学的形状、導体ループ42の大き
さおよび半径方向空隙はいろいろの用途に適合す
るように第4A図に示すように一般化することが
できる。一般に凹部33′の曲率半径RGは半径方
向空隙41の大きさの1/2に等しいかまたはそれ
以下とすべきである。 Although the electrical contact assembly 30 is often small in the sensing instruments described above, such as gyroscope instruments, in some applications the size of the electrical contact assembly 30 may be considerably large and the self-acquisition capability of the assembly may be ensured. It is desirable to do so. Therefore, conductor ring 3
The concave geometry of 3, the size of conductor loop 42, and the radial gap can be generalized as shown in FIG. 4A to suit various applications. Generally, the radius of curvature R G of the recess 33' should be equal to or less than 1/2 the size of the radial gap 41.
即ち
RG≦1/2(RO−RI) (1)
ここにROは以下に定義する外側導体リング33
と導体ループ42との接触点の半径、RIは以下
に定義する内側導体リング38と導体ループ42
との接触点の半径である。That is, R G ≦1/2 (R O − R I ) (1) where R O is the outer conductor ring 33 defined below.
The radius of the point of contact between the inner conductor ring 38 and the conductor loop 42, R I , is defined below
is the radius of the point of contact with
ROおよびRIの大きさは次のように凹部33′
の半径および導体ループ42の幅の複素関数であ
る。 The sizes of R O and R I are as follows in the recess 33'
is a complex function of the radius of the conductor loop 42 and the width of the conductor loop 42.
RO=RIG+RG〔1−cos(tan-10.5w/RG)〕(2
)
RI=ROG−RG〔1−cos(tan-10.5w/RG)〕(3
)
ここにRIGは軸17から内側導体リング38のた
めの凹部38′の底面までの半径、ROGは軸17
から外側導体リング33の底面までの半径、Wは
導体ループ42の幅である。R O = R IG + R G [1-cos (tan -1 0.5w/R G )] (2
) R I = R OG - R G [1-cos (tan -1 0.5w/R G )] (3
) where R IG is the radius from the axis 17 to the bottom of the recess 38' for the inner conductor ring 38, and R OG is the axis 17.
to the bottom of the outer conductor ring 33, W is the width of the conductor loop 42.
更に導体ループ―リング界面によつて生ずる軸
方向復元力即ち自己捕捉力FARは、
(RO−RI/2RG)>1の場合
FAR=(RO−RI/2RG) (4)
次に導体ループ42の設計については、上述し
たように、半径方向空隙41中に組込んだ時の導
体ループ42の自由直径は導体リング33,38
の間の半径方向の空所より大きく、その自由直径
対半径方向空所の比によつて導体ループ42の予
荷重が定まる。この比の値はジンバルリング14
とハウジング16との間の相対回転時に導体ルー
プ42と導体リング面(複数)との純粋なころが
り接触従つてそれらの間の実質的に無摩擦の接触
が生ずるように選定される。この規準は第9図に
示す通りであり、導体リング33,38との純粋
なころがり接触が保持されるように導体ループ4
2の特性を選定する。後述するように導体ループ
42の表面がリング33,38の表面と接触して
点接触を行なうには導体ループ42の直径は理論
上は半径方向空隙41の大きさと正確に等しくな
ければならない(第9図の漸近線参照)。このこ
とはもちろん特に衝撃―振動環境においては実際
的でない。従つて後述するように理論的なループ
特性と実際のループ特性との間の妥協が必要とな
る。導体ループ42の自由直径を最大限定より大
きくした場合、導体リング33,38の間に導体
ループ42を組立てた時に導体ループ42が著し
く変形し、その結果として導体ループ面が導体リ
ング33,38の表面と均等に接触しなくなり、
導体ループ端の中間の導体ループ表面部分は座屈
を受けるかまたはリング表面から浮上がり、第9
図の最上方の図に示したように導体ループ面に沿
う4か所で積極的な導体ループ接触が生ずる。こ
のことは幾何学的には導体ループ42と導体リン
グ33,38との間に真のころがり接触がなく、
界面でのすべりが生じて摩擦トルクが発生するこ
とを意味する。この「じん蔵」形あるいは「ジエ
リービーンズ」形は導体ループ42に過大なひず
みを与えて材料の疲労および導体ループ42の破
壊を比較的わずかな数の回転の後に生じさせ、使
用寿命を許容できないほど短くする。更に重大な
ことは、組立て後の導体ループ42の「じん蔵」
形あるいは「ジエリービーンズ」形の形状は回転
部材の回転時に導体ループ42に補償されない曲
げモーメントを生じさせ結合トルクを増大させる
点である。これは空隙41の回りの導体ループ4
2の角度位置に対するトルク感度と呼ぶことがで
きる。 Furthermore, the axial restoring force, that is, the self-capturing force F AR caused by the conductor loop-ring interface, is F AR = (R O - R I /2R G ) (if (R O - R I /2R G )>1) 4) Next, regarding the design of the conductor loop 42, as mentioned above, the free diameter of the conductor loop 42 when incorporated into the radial gap 41 is the same as that of the conductor rings 33, 38.
The preload of the conductor loop 42 is determined by the ratio of its free diameter to the radial clearance. The value of this ratio is gimbal ring 14
The selection is such that during relative rotation between the conductor loop 42 and the conductor ring surfaces 16, a pure rolling contact between the conductor loop 42 and the conductor ring surfaces, and therefore a substantially frictionless contact between them, occurs. This criterion is as shown in FIG.
Select the characteristics of 2. In order for the surface of the conductor loop 42 to make point contact with the surfaces of the rings 33 and 38 as described later, the diameter of the conductor loop 42 should theoretically be exactly equal to the size of the radial gap 41 (see (See the asymptote in Figure 9). This is of course impractical, especially in shock-vibration environments. Therefore, a compromise between theoretical loop characteristics and actual loop characteristics is required, as will be described later. If the free diameter of the conductor loop 42 is made larger than the maximum limit, the conductor loop 42 will be significantly deformed when the conductor loop 42 is assembled between the conductor rings 33, 38, and as a result, the conductor loop surface will be No longer in even contact with the surface,
The middle conductor loop surface portion of the conductor loop ends undergoes buckling or lifts off the ring surface, and the ninth
Positive conductor loop contact occurs at four locations along the conductor loop plane, as shown in the top diagram of the figure. Geometrically, this means that there is no true rolling contact between the conductor loop 42 and the conductor rings 33, 38;
This means that friction torque is generated due to slippage at the interface. This "jinzo" or "jelly bean" shape imposes excessive strain on the conductor loop 42, causing material fatigue and failure of the conductor loop 42 after a relatively small number of revolutions, allowing for an acceptable service life. Make it as short as possible. What is even more important is that the conductor loop 42 will not bulge after assembly.
The shape or "jelly bean" shape creates uncompensated bending moments in the conductor loop 42 during rotation of the rotating member, increasing coupling torque. This is the conductor loop 4 around the air gap 41.
It can be called the torque sensitivity to the angular position of 2.
本発明の多くの用途特にジヤイロ計器について
の用途において導体リング33,38の間の完全
な連続した同心度は、ボールベアリング22の特
性、機械切削の公差、計器の環境によつて生ずる
コンプライアンスなどのため実現できない。その
ためかかる不整状態について所望の予荷重が最大
偏心空隙位置において提供されるように導体ルー
プ42の直径を選定する。そのことは最小偏心空
隙位置において導体ループ42の予荷重が所望値
より大になることを意味する。導体ループ42の
自由直径が大きすぎるとその両端部の半径は相等
しくなく、導体ループ42によつて回転部材に結
合トルクが生ずる。このことは第9図の最上方の
図に「じん蔵」形の導体ループ42の破線位置に
より示してある。従つて望ましい導体ループ42
の自由直径は、導体リング33,38が正確に同
心状でなくなるような作動中にも導体ループ42
の両端の半径がほぼ等しくなるような値である。 In many applications of the invention, particularly those with gyro instruments, perfect continuous concentricity between the conductor rings 33, 38 is dependent on the characteristics of the ball bearing 22, machine cutting tolerances, compliance caused by the environment of the instrument, etc. Therefore, it cannot be realized. The diameter of the conductor loop 42 is therefore selected such that the desired preload for such misalignment conditions is provided at the maximum eccentric air gap location. This means that at the position of the minimum eccentric air gap the preload of the conductor loop 42 will be greater than the desired value. If the free diameter of the conductor loop 42 is too large, the radii at its ends will be unequal and the conductor loop 42 will create a coupling torque on the rotating member. This is illustrated in the top diagram of FIG. 9 by the dashed position of the "jinzo" shaped conductor loop 42. Therefore, the preferred conductor loop 42
The free diameter of the conductor loop 42 is also maintained during operation when the conductor rings 33, 38 are no longer exactly concentric.
This value is such that the radii at both ends of the radius are approximately equal.
座屈のない所望の導体ループ―導体リング接触
予荷重を得るには、多くの相関された導体ループ
パラメータを考察しなければならない。一般に空
隙41の半径方向の大きさ(RO−RI)と導体ル
ープ42の軸方向幅Wは接触組立体30の所望の
基本設計サイズにより定められている。一例とし
て半径方向空隙41の大きさは約0.2″(約5.1
mm、軸方向幅Wは約0.02″(約0.51mm)である。
第2にループ素材が選定される。この選定は耐変
形性(これには材料の弾性係数を大きくする必要
がある)または破断せずに変形し得る能力(これ
には材料の降伏ひずみを高くすることが要求され
る)を含むいくつかの要件に基づいて行なわれ
る。好適な材料の一例は弾性係数が30×106で降
伏ひずみが200000psi(約14000Kg/cm2)の95%ニ
ツケル合金である。この合金は米国カリホルニア
州のメツクメタルズ社から販売されている。上述
の各パラメータを一定とすると、定めるべき残り
のパラメータは、空隙41中に取付けた時にYT
だけ偏位した際に所望の導体ループ―導体リング
予荷重FNを生ずべき導体ループ42の自由半径
RFおよび半径方向厚さtである。 To obtain the desired conductor loop-to-conductor ring contact preload without buckling, many correlated conductor loop parameters must be considered. Generally, the radial size (R O -R I ) of air gap 41 and the axial width W of conductor loop 42 are determined by the desired basic design size of contact assembly 30. As an example, the size of the radial gap 41 is approximately 0.2″ (approximately 5.1
mm, and the axial width W is approximately 0.02″ (approximately 0.51 mm).
Second, the loop material is selected. This selection depends on several factors, including resistance to deformation (which requires the material to have a high elastic modulus) or the ability to deform without breaking (which requires the material to have a high yield strain). This will be done based on the requirements of An example of a suitable material is a 95% nickel alloy with a modulus of elasticity of 30 x 10 6 and a yield strain of 200,000 psi (about 14,000 Kg/cm 2 ). This alloy is sold by Metsuku Metals of California, USA. Assuming that each of the above parameters is constant, the remaining parameters to be determined are Y T when installed in the cavity 41.
The free radius R F and the radial thickness t of the conductor loop 42 should produce the desired conductor loop-conductor ring preload F N when deflected by .
なおここで注意すべきこととして、本発明の組
立て方法および装置において、対応する広い範囲
の還境要求を満たすために、広い範囲のパラメー
タの選択が可能である。一例として本発明の組立
て方法がなければ、導体ループ42の最大自由直
径とルー材料および厚さならびに導体リング3
3,38のための凹部33′,38′の深さは、導
体リング33,38の間の半径方向空隙41に挿
入する時の導体ループ42の変形量によつて限定
される。本発明によると導体ループ42および凹
部33′の大部分の設計パラメータは機械的な組
立の考慮あるいは制約によつて限定されない。 It should be noted here that a wide range of parameter selections are possible in the assembly method and apparatus of the present invention in order to meet a correspondingly wide range of recycling requirements. As an example, without the assembly method of the present invention, the maximum free diameter and loop material and thickness of the conductor loop 42 and the conductor ring 3
The depth of the recesses 33', 38' for 3, 38 is limited by the amount of deformation of the conductor loop 42 when inserted into the radial gap 41 between the conductor rings 33, 38. In accordance with the present invention, the design parameters of most of the conductor loops 42 and recesses 33' are not limited by mechanical assembly considerations or constraints.
ポンド1bで表わした予荷量FNは次の近似式
によつて得られる。 The preload amount F N expressed in pounds lb is obtained by the following approximate formula.
FN=YTEWF(t/RF)3 (5)
ここにYTは導体ループ42の偏位、Eはリン
ク素材の弾性係数、WFは導体ループ42の幅、
tは導体ループ42の厚さ、RFは導体ループ4
2の自由半径である。 F N = Y T EW F (t/R F ) 3 (5) where Y T is the deflection of the conductor loop 42, E is the elastic modulus of the link material, W F is the width of the conductor loop 42,
t is the thickness of the conductor loop 42, R F is the thickness of the conductor loop 4
The free radius is 2.
第9図は一定の予荷重FNの曲線群に対する導
体ループ42の厚さt対自由半径RFの関係を示
す線図である。第9図において導体ループ42の
弾性係数は一定で0.51mm、(RO−RI)は約3.8
mm、導体ループ42の弾性係数は30×106、降伏
ひずみは14000Kg/cm2である。明らかに最大予荷
重は導体ループ42の大きさおよび導体リング3
3,38の直径の関数であり、所望の最大予荷重
は約2.9mmに等しい導体ループ42の自由半径に
ついて生ずる。また所望の最大予荷重での半径よ
り大きな導体ループ42の自由半径は望ましくな
い接触特性即ち座屈をもたらし、(RO−RI)よ
りもちろん大きいが上記の半径より小な導体ルー
プ42の自由半径は所望の接触特性即ち純粋なこ
ろがり接触をもたらすことに注意すべきである。
従つて基本的な設計上の考慮によつてパラメータ
(RO−RI)およびWが定まるとどんな望みの予
荷重FNも定まる。例えば第9図の点Aにおいて
ループ厚さが約0.023mmとして、予荷重を0.02lls.
(約9g)としたい時は導体ループ42の自由半
径は0.096″(約2.4mm)としなければならない。
予荷重を0.03lls.(約13.5g)とする時は自由半
径はそのままとして厚さを約0.0013″(約0.03
mm)に増大させる。選定された厚さについて所望
の予荷重を与える2つの自由半径(第9図のA,
B)があるが、一方の値Bは大きすぎるため空隙
41への取付け時に望ましくない座屈を生じさせ
る。一般に半径方向空隙41の変化に対するトル
ク感度を最小とする最適のループ曲げモーメント
補償が保たれるように上記の厚みを選定すること
によつて導体ループ42の偏位を小さな値に保つ
のが有利である。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the thickness t of the conductor loop 42 and the free radius R F for a family of curves with a constant preload F N . In FIG. 9, the elastic modulus of the conductor loop 42 is constant at 0.51 mm, and (R O - R I ) is approximately 3.8.
mm, the elastic modulus of the conductor loop 42 is 30×10 6 , and the yield strain is 14000 Kg/cm 2 . Obviously, the maximum preload depends on the size of the conductor loop 42 and the conductor ring 3.
3.38, the desired maximum preload occurs for a free radius of conductor loop 42 equal to approximately 2.9 mm. Also, a free radius of the conductor loop 42 larger than the radius at the desired maximum preload will result in undesirable contact characteristics, i.e. buckling ; It should be noted that the radius provides the desired contact characteristics, ie pure rolling contact.
Therefore, basic design considerations determine any desired preload F N once the parameters (R O -R I ) and W are determined. For example, at point A in Figure 9, the loop thickness is approximately 0.023 mm, and the preload is 0.02 lls.
(approximately 9 g), the free radius of the conductor loop 42 must be 0.096'' (approximately 2.4 mm).
When the preload is 0.03lls. (approx. 13.5g), the free radius remains the same and the thickness is approximately 0.0013″ (approximately 0.03
mm). Two free radii (A in Figure 9,
B), but one value B is too large and causes undesirable buckling when attached to the air gap 41. It is generally advantageous to keep the excursion of the conductor loop 42 at a small value by selecting the above-mentioned thickness such that an optimum loop bending moment compensation is maintained which minimizes the torque sensitivity to changes in the radial gap 41. It is.
次に第4A図の凹部33′の形状に留意してこ
ろがり導体ループ組立体の自己捕捉および保持能
力を第5〜8図について説明する。図示のように
導体リング33,38の各側のV溝または垂直案
内壁を使用せずに自己捕捉能力が実現される。そ
の理由は実際の作動に当つてこの種の壁面が実質
的な結合トルクを生じさせるからである。本発明
によれば相対的に回動可能な部材の少なくとも一
方に形成した比較的浅い凹面の溝即ち凹部は、導
体ループ42のほぼ平たんな外面と共同して、導
体ループ42を凹部33′,38′中に保持するよ
うに導体ループ42に作用する(予荷重による)
力ベクトルを発生する。これらの力はころがり接
触中に起きるので両方の回転部材の間の結合トル
クに大きく寄与しない。一方の回転部材の凹部が
他方の回転部材の凹部と正確に整列あるいは同一
平面内に位置されない場合には導体リング42の
かかる自己保持作用は特に有利であり、製造コス
トが低減される。(上述したように十分な精度の
整列状態を得るには単純なシステムを用いること
ができる)。また作動時にジヤイロ計器―航空機
の通常の運動が凹部中心に対し導体ループ42を
軸方向に変位させる傾向がある場合にも上述の復
元力によつて導体ループ42が凹部33′,3
8′中に自己保持される。 The self-acquisition and retention capabilities of the rolling conductor loop assembly will now be described with reference to FIGS. 5-8, noting the shape of recess 33' in FIG. 4A. Self-capturing capability is achieved without the use of V-grooves or vertical guide walls on each side of conductor rings 33, 38 as shown. This is because, in actual operation, this type of wall creates substantial coupling torques. In accordance with the present invention, a relatively shallow concave groove or recess formed in at least one of the relatively rotatable members cooperates with the generally flat outer surface of the conductor loop 42 to move the conductor loop 42 into the recess 33'. , 38' (due to preload)
Generates a force vector. Since these forces occur during rolling contact, they do not contribute significantly to the coupling torque between both rotating members. Such self-retaining action of conductor ring 42 is particularly advantageous when the recesses of one rotating member are not precisely aligned or coplanar with the recesses of the other rotating member, reducing manufacturing costs. (A simple system can be used to obtain alignment with sufficient precision as described above). The above-mentioned restoring force also causes the conductor loop 42 to move into the recesses 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33', 33' and 330'.
Self-retained in 8'.
第5〜8図には導体リング33,38に対する
3つの典型的な導体ループ42の不整合あるいは
じよう乱の場合が図示されている。第5図には導
体ループ42の(おそらくは航空機のゆつくりし
た旋回による)側面方向即ち軸方向の変位が図示
されている。この状態の下では、予荷重力FNに
より生じた力ベクトルには、復元力を生じて導体
ループ42を力平衡位置に戻そうとする側面方向
即ち軸方向の成分が含まれる。第6図には(例え
ば内側導体リング33と外側導体リング38とが
同一の垂直平面から逸脱することによる)導体ル
ープ42の軸方向の不整列状態が図示されてい
る。この場合にも力ベクトルの分析につて分るよ
うに、導体ループ42を回転させようとするモー
メントは発生せず、導体ループ42を内側および
外側導体リングの凹部内に保持しようとする軸方
向の合成力成分が発生する。第7図および8図に
は導体リングの凹面に対する導体ループ42のよ
じれによる不整列(角度θで表わされる)の結果
として、大体長方形の断面形状を有する導体ルー
プ42の外周面のエツジが導体リングの凹面に接
触し、それによつて復元モーメントMが発生する
ことが図示されている。第7図は導体ループ42
が電気接触組立体30の半径線を中心として角度
的に並進した(角度θだけ回転した即ちねじれを
生じた)場合を示し、第8図は導体ループ42が
組立体30の回転軸線に対し垂直な平面から外れ
て角度的に並進した(角度θだけ回転した即ちね
じれを生じた)場合を示している。 5-8 illustrate three typical cases of misalignment or disturbance of the conductor loops 42 relative to the conductor rings 33, 38. FIG. 5 illustrates the lateral or axial displacement of the conductor loop 42 (possibly due to a slow turn of the aircraft). Under this condition, the force vector produced by the preload force F N includes a lateral or axial component that creates a restoring force and tends to return the conductor loop 42 to a force equilibrium position. FIG. 6 illustrates axial misalignment of conductor loops 42 (eg, due to deviation of inner conductor ring 33 and outer conductor ring 38 from the same vertical plane). Again, as can be seen from the analysis of the force vectors, no moment is created which tends to rotate the conductor loop 42, but rather an axial force which tends to hold the conductor loop 42 in the recesses of the inner and outer conductor rings. A resultant force component is generated. 7 and 8, as a result of the kinked misalignment (represented by angle θ) of the conductor loop 42 with respect to the concave surface of the conductor ring, the edges of the outer peripheral surface of the conductor loop 42, which has a generally rectangular cross-sectional shape, is shown contacting the concave surface of , thereby generating a restoring moment M. Figure 7 shows the conductor loop 42.
is angularly translated (rotated or twisted by an angle θ) about the radial line of electrical contact assembly 30; FIG. The figure shows a case where the object is angularly translated (rotated by an angle θ, that is, twisted) away from the normal plane.
ここで注意すべきことは、4角形あるいはV字
形の凹部は深くても浅くても導体リング33,3
8の不整列時に上述の自己捕捉力を生じないとい
う点である。このような軸方向の不整列は飛行中
の重力の存在の下にジヤイロ計器の作動中に生じ
得る。4角形の凹部の場合には導体ループ42は
単に凹部側壁に突当つて導体ループ42をひずま
せると共に高摩擦トルクを生じさせるだけである
ため復元力は生じない。同様にたとえ浅くてもV
字形の凹部の場合には導体リング33,38の軸
方向不整列は実際に発散性の力を生じさせる。こ
の力は導体ループ42を凹部33′中に戻すこと
なくそれを凹部33′の外部に移動させる傾向を
有する。 What should be noted here is that whether the rectangular or V-shaped recess is deep or shallow, the conductor rings 33, 3
The point is that the above-mentioned self-trapping force does not occur when the elements 8 are misaligned. Such axial misalignment may occur during operation of the gyro instrument in the presence of gravity during flight. In the case of a rectangular recess, the conductor loop 42 merely abuts against the side wall of the recess, distorting the conductor loop 42 and generating a high frictional torque, so that no restoring force is generated. Similarly, even if it is shallow, V
In the case of a letter-shaped recess, the axial misalignment of the conductor rings 33, 38 actually produces divergent forces. This force tends to move the conductor loop 42 out of the recess 33' without returning it into the recess 33'.
本発明の別の特徴は凹部33′と導体ループ4
2の平たんな外面との組合わせによつて余裕のあ
る導体ループ接触点が得られ、それにより連続性
のある電気的接続が形成される点にある。 Another feature of the invention is that the recess 33' and the conductor loop 4
In combination with the flat outer surface of 2, ample conductor loop contact points are obtained, thereby forming a continuous electrical connection.
本発明の教示によれば、転動導体ループ組立体
は、繊細な導体ループ42が変形や過度のひずみ
あるいは各種の損傷を受けることなく内側導体リ
ング38と外側導体リング33との間の環状空隙
41中に組立てられるように設計されている。導
体ループ42が損傷を受けないことは次の理由か
ら非常に重要である。即ちピンセツトその他で取
扱つた時に導体ループ42に多少でも引かき傷が
付くと、それがトルク変化の原因になるばかりで
なく、短い作動時間の後にその点から破断が生じ
易くなる。更に本発明の組立て方法および装置が
ないと導体ループ42を空隙41に挿入するため
になんらかの拡開工具を用いて導体ループ42を
変形させなければならないであろう。そのため拡
開工具自身が導体ループ42を損傷させることが
ある。更にこのような工具を用いると、空隙41
中に導体ループを案内して導体リング33,38
と整列させる(この作業は非常に面倒で時間のか
かる作業である)のに熟練した作業員を必要とす
る。本発明の組立て方法および装置はこのような
組立て上のすべての問題を解決するもので、熟練
度の高くない作業員によつて後述するようにきわ
めて短時間で達成できる。更に本発明による組立
て方法および装置は、ジヤイロ計器の衝撃および
振動環境の苛酷さに従つて変化する深さをもつ内
側導体リング38および外側導体リング33の凹
部38′,33′にいろいろの自由直径あるいは予
荷重をもつ導体ループ組立体を取付けることを可
能にする。 In accordance with the teachings of the present invention, the rolling conductor loop assembly is constructed such that the delicate conductor loop 42 is free from deformation, undue strain, or damage of any kind within the annular air gap between the inner conductor ring 38 and the outer conductor ring 33. It is designed to be assembled in 41. It is very important that the conductor loop 42 is not damaged for the following reasons. That is, if the conductor loop 42 is even slightly scratched when handled with tweezers or otherwise, it will not only cause a torque change, but will also be susceptible to breakage from that point after a short operating time. Furthermore, without the assembly method and apparatus of the present invention, conductor loop 42 would have to be deformed using some sort of expansion tool in order to insert conductor loop 42 into cavity 41. Therefore, the expanding tool itself may damage the conductor loop 42. Furthermore, when such a tool is used, the void 41
The conductor rings 33, 38 are guided through the conductor loops.
(This is a very tedious and time-consuming task) and requires skilled personnel. The assembly method and apparatus of the present invention solves all of these assembly problems and can be accomplished by unskilled workers in a very short time as described below. Furthermore, the assembly method and apparatus according to the invention provides various free diameters in the recesses 38', 33' of the inner conductor ring 38 and the outer conductor ring 33 with depths that vary according to the severity of the shock and vibration environment of the gyroscope. Alternatively, it is possible to install a conductor loop assembly with a preload.
本発明の組立て方法および装置を第2,2A,
3および第3A図について説明する。本発明の組
立て装置は基本的にはアダプタ板24および組立
て工具ないし取付具50(第3,3A図参照)を
有する。上述したようにアダプタ板24とネジ2
7,27′とによつてハウジング31とハウジン
グ16とに適合させることができる。異なるジヤ
イロ計器の形態に対して複数のアダプタ板24を
設計し得る。アダプタ板24は大体円形であり、
ジヤイロハウジング軸受―トラニオン開口52に
対し導体組立体を最終的に位置決めし同心状に整
列させる内側環状突起51を有する。アダプタ板
24の外面53はハウジング31の内側肩部55
(第1図参照)を受けいれる外側凹所54を有す
る。内側肩部55は外側凹所54の深さまで取付
けフランジ26の下方から延長している。外側凹
所54は環状突起51および軸受―トラニオン開
口52とハウジング31の外周面に対して同心状
の第1の実質的に半円形の停止面56(第2A,
3図参照)を形成しており、それによつて内側導
体リング38に対するハウジング31の通常の同
心的な組立て位置が限定される。平たんな外側凹
所54は停止面56と反対側においてハウジング
31の通常位置を越えて延長し、ハウジング31
の外周面と同心的な第2の半径方向に偏位した実
質的に半円形の停止面あるいは停止部分57を形
成している。それにより内側導体リング38に対
して偏心したハウジング31の位置が限定され
る。外側凹所54の全体的な形状はハウジング3
1が一方のネジ27,27例えばネジ27を中心
に内側導体リング38について同心的な通常位置
即ち閉止位置から該内側導体リング38に対して
偏心した開放位置即ち「装入」位置へと回動する
ことを可能にする。従つて「装入」位置即ち開放
位置では接触組立体の内側導体リング38と外側
導体リング33とのそれぞれ一側の間に比較的大
きな半径方向のスペースが形成される。この比較
的大きな半径方向のスペースによつていろいろの
異なる直径の導体ループ42の組立てが可能にな
る。実際にそのスペースによつて(上述したよう
に座屈なしに)最大予荷重を提供する直径の導体
ループ42の組立てが可能になる。 The assembly method and apparatus of the present invention are described in the second, 2A,
3 and FIG. 3A will be explained. The assembly device of the invention basically includes an adapter plate 24 and an assembly tool or fixture 50 (see Figures 3 and 3A). Adapter plate 24 and screws 2 as described above.
7, 27' can be adapted to the housing 31 and the housing 16. Multiple adapter plates 24 may be designed for different gyro instrument configurations. The adapter plate 24 is generally circular;
Gyro housing bearing - has an inner annular projection 51 that ultimately positions and concentrically aligns the conductor assembly relative to the trunnion opening 52. The outer surface 53 of the adapter plate 24 is connected to the inner shoulder 55 of the housing 31.
It has an outer recess 54 for receiving (see FIG. 1). An inner shoulder 55 extends from below the mounting flange 26 to the depth of the outer recess 54. The outer recess 54 has an annular projection 51 and a first substantially semicircular stop surface 56 (second A,
3), thereby limiting the normal concentric assembly position of the housing 31 with respect to the inner conductor ring 38. A flat outer recess 54 extends beyond the normal position of the housing 31 on the side opposite the stop surface 56 and
forming a second radially offset substantially semicircular stop surface or stop portion 57 concentric with the outer circumferential surface of the stopper. This limits the eccentric position of the housing 31 with respect to the inner conductor ring 38. The overall shape of the outer recess 54 is similar to that of the housing 3.
1 is pivoted about one of the screws 27, 27, for example screw 27, from a normal or closed position concentric with respect to the inner conductor ring 38 to an open or "loaded" position eccentric to the inner conductor ring 38. make it possible to Thus, in the "loaded" or open position, a relatively large radial space is formed between each side of the inner conductor ring 38 and the outer conductor ring 33 of the contact assembly. This relatively large radial spacing allows for the assembly of conductor loops 42 of different diameters. In fact, that space allows assembly of conductor loops 42 of a diameter that provides maximum preload (without buckling, as discussed above).
別の方法として、第2,2Aおよび3図に示す
ようにハウジング31をその1つのネジ27また
は27′を中心に回動させる代りに、アダプタ板
24の外側凹所54をトラニオン25および内側
導体リング38に関して第10,10A図に示す
ように偏心させ、ハウジング31の延長部31′
は凹所54中に嵌合させて、ハウジング31の内
側対称軸線に関して対応的に偏心して位置させ、
該内側対称軸線がハウジング31の通常位置にお
いて内側導体リング38の軸線に整列するように
してもよい。その場合取付用のネジ27,27′
を挿入する前にアダプタ板24を回動させるとハ
ウジング31が偏心的に移動し、第10A図に示
すように導体ループ42を取付けるための拡大さ
れた半径方向スペースが形成される。 Alternatively, instead of pivoting the housing 31 about its one screw 27 or 27' as shown in FIGS. 2, 2A and 3, the outer recess 54 of the adapter plate 24 can be connected to the trunnion 25 and the inner conductor. 10 and 10A with respect to the ring 38, and the extension 31' of the housing 31.
is fitted into the recess 54 and located correspondingly eccentrically with respect to the inner axis of symmetry of the housing 31;
The inner axis of symmetry may be aligned with the axis of the inner conductor ring 38 in the normal position of the housing 31. In that case, the mounting screws 27, 27'
Rotating adapter plate 24 prior to insertion moves housing 31 eccentrically to create an enlarged radial space for mounting conductor loop 42, as shown in FIG. 10A.
第2,3および3A図に示した組立て装置の取
付具50は、ピンセツトなどの導体ループ42を
傷付け易い導具を用いる必要なしに導体ループ4
2をすみやかに組立てることを可能にする。取付
具50は適当な合成材料から成形することが望ま
しい。取付具50はハウジング31の軸方向面が
使用時の取付具50の整列停止部として用いられ
るようにハウジング31の内径より大きく且つそ
の内径を橋絡する直径をもつ円形のフランジ状基
底部分60を有する。取付具50は基底部分60
の一側の延長部分61およびつまみ62によつて
容易に操作できる。中空の円筒部分あるいは案内
部分63は基底部分60の他側の中心部から延長
するように形成されている。案内部分63は内側
導体部材36上に滑り嵌めされる内径および好ま
しくは円筒部材36の最も内方の内側導体リング
38を越えて延長するのに十分な長さを有する。
案内部分63は拡大された空隙41に対向する側
において第2A図に符号64で示すように切欠か
れているため、導体ループ42を後述するように
内側導体リング38と係合させることができる。
案内部分63から横方向に変位して、好ましくは
合成材料製のロツド65が、案内部分63の切欠
き部分に対向するように、延長部分61の取付孔
66中に滑り嵌めされている。ロツド65は通常
の空隙41の大きさより実質的に小さな厚み即ち
直径を有し、その一端側には導体リング38の間
隔に従う間隔をおいて複数の凹み67が形成さ
れ、他側には適当なつまみ68が形成されてい
る。使用時に積極的なロツド位置を定めるための
適当な低バネ圧のボール式戻り止め装置69が設
けられている。しかしロツド65のみを使用し、
操作者が手でロツド65を拡大された空隙41中
に案内するようにしてもよい。 The fixture 50 of the assembly apparatus shown in FIGS. 2, 3, and 3A allows the conductor loop 42 to be removed easily without the need for a tool such as tweezers that can easily damage the conductor loop 42.
2 can be quickly assembled. Fitting 50 is preferably molded from a suitable synthetic material. Fitting 50 includes a circular flange-like base portion 60 having a diameter larger than and bridging the inner diameter of housing 31 so that the axial surface of housing 31 serves as an alignment stop for fitting 50 in use. have The fixture 50 has a base portion 60
It can be easily operated by an extension 61 and a knob 62 on one side. A hollow cylindrical or guide portion 63 is formed to extend from the center of the other side of the base portion 60. Guide portion 63 has an inner diameter that is a slip fit over inner conductor member 36 and preferably a length sufficient to extend beyond the innermost inner conductor ring 38 of cylindrical member 36 .
The guide portion 63 is cut out on the side opposite the enlarged gap 41, as shown at 64 in FIG. 2A, so that the conductor loop 42 can be engaged with the inner conductor ring 38 as described below.
Laterally displaced from the guide part 63, a rod 65, preferably made of synthetic material, is slid into a mounting hole 66 of the extension part 61, opposite the cutout part of the guide part 63. The rod 65 has a thickness or diameter that is substantially smaller than the size of the normal gap 41, and has a plurality of recesses 67 formed at one end at intervals corresponding to the spacing of the conductor rings 38, and an appropriate recess 67 at the other end. A knob 68 is formed. A suitable low spring pressure ball detent device 69 is provided for positive rod positioning during use. However, using only Rod 65,
The operator may manually guide the rod 65 into the enlarged cavity 41.
作業時には操作者はできれば清浄な室内でスポ
ンジラバーまたはスポンジプラスチツクスのよう
な柔らかなリントのない表面上に容器からいくつ
かの導体ループ42を拡げ、次にロツド65を伸
長した戻り止め位置として(これにより凹み67
は組立て中に導体リング対と整列される)ロツド
65の端部に少くとも装入すべき数の導体リング
42を拾い上げ、手で触るなどして取付具50を
操作し、各々の凹み67中に1個の導体ループ4
2が自由に位置されるようにする。次に導体部材
36の軸線を水平位置として、案内部分63の先
端部を内側導体部材36の外側端部上に位置さ
せ、アダプタ板24上の矢印またはマーカ70が
基底部分60上の矢印またはマーカ71に整列す
るように回動させる。これによりロツド65は拡
大された半径方向の空隙41中に適正に整列され
る。次に基底部分60の内面がハウジング31の
外面に突当るまで取付具50を前進させる。これ
により全ての導体ループ42は対応の内側および
外側の導体リング33,38と同一平面内に整列
する。次に操作者はネジ27の回りにハウジング
31を回動させて導体リング33,38の間に導
体ループ42を圧縮させ設定予荷重を発生させ
る。次にネジ27′をハウジング31の取付けフ
ランジ26およびアダプタ板24の孔に挿入して
ネジ27′を好ましくは軽く締付ける。次に操作
者は取付具50を組立て位置としたままで、除去
時にロツド65が導体ループ42と不時に接触す
ることがないように、ロツド65を抜取る。最後
に案内部分63の開放壁部が導体ループ42と接
触しないように取付具50を回転させずに注意深
く除去し、ネジ27,27′を所望トルク値とな
るまで締付ける。接触組立体30の内部を異物に
対して保護するため保護キヤツプ43を所定位置
に嵌合させる。 During operation, the operator, preferably in a clean room, unrolls several conductor loops 42 from the container onto a soft, lint-free surface such as sponge rubber or sponge plastic, and then extends the rod 65 in the extended detent position ( This causes a dent 67
Pick up at least the number of conductor rings 42 that should be inserted into the ends of the rods 65 (which are aligned with the conductor ring pairs during assembly), manipulate the fixture 50 by hand, etc., and place them in each recess 67. 1 conductor loop 4
2 can be positioned freely. Next, with the axis of the conductor member 36 in a horizontal position, the tip of the guide portion 63 is positioned on the outer end of the inner conductor member 36, and the arrow or marker 70 on the adapter plate 24 is aligned with the arrow or marker on the base portion 60. Rotate it so that it is aligned at 71. This ensures that the rod 65 is properly aligned within the enlarged radial gap 41. The fixture 50 is then advanced until the inner surface of the base portion 60 abuts the outer surface of the housing 31. This aligns all conductor loops 42 in the same plane with the corresponding inner and outer conductor rings 33,38. The operator then rotates the housing 31 about the screw 27 to compress the conductor loop 42 between the conductor rings 33, 38 and create the set preload. The screws 27' are then inserted into the holes in the mounting flange 26 of the housing 31 and the adapter plate 24, and the screws 27' are preferably lightly tightened. The operator then withdraws the rod 65 while leaving the fixture 50 in the assembled position so that the rod 65 will not inadvertently come into contact with the conductor loop 42 during removal. Finally, the fitting 50 is carefully removed without rotation so that the open wall of the guide part 63 does not come into contact with the conductor loop 42, and the screws 27, 27' are tightened to the desired torque value. A protective cap 43 is snapped into place to protect the interior of contact assembly 30 from foreign objects.
以上に説明した実施例は例示であり、本発明の
範囲内で他の実施例も可能である。例えば上述の
組立て装置においてアダプタ板24を所望ならば
割愛し、外側凹所54と停止面56,57を支持
部材即ちハウジング16に直接形成してもよく、
更には他の案内あるいは停止手段を用いてもよ
い。一例としてアダプタ板24を外側凹所54お
よび停止面56,57と共に割愛し、簡単なピン
−弧状スロツトの組合わせを用いることができ
る。この場合にはピンはハウジング16に固着し
て一方の取付けフランジ26の円弧スロツトを通
つて延長させ、そのスロツトの両端によつて、通
常の同軸位置と「装入」位置である偏心位置との
間のハウジング31の回動を限定する停止部分が
形成されるようにする。 The embodiments described above are illustrative, and other embodiments are possible within the scope of the present invention. For example, in the assembly device described above, the adapter plate 24 may be omitted if desired, and the outer recess 54 and stop surfaces 56, 57 formed directly on the support member or housing 16.
Furthermore, other guiding or stopping means may be used. As an example, the adapter plate 24, along with the outer recess 54 and stop surfaces 56, 57, can be omitted and a simple pin-arc slot combination used. In this case, the pin is secured to the housing 16 and extends through an arcuate slot in one of the mounting flanges 26, the ends of which allow for a normal coaxial position and an eccentric position, the "load" position. A stop portion is formed to limit the rotation of the housing 31 between the housings 31 and 31.
本発明を好適な実施例について説明したが、本
発明にはその他にもいろいろの変形が可能であ
り、以上に説明した実施例は単なる例示であつて
本発明を限定するものではない。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the present invention can be modified in many other ways, and the embodiments described above are merely illustrative and do not limit the present invention.
第1図はジヤイロ装置の一方のジンバル軸に組
込んだ本発明の接触組立体を示し、第2図の線1
―1に沿う断面図、第1A図は典型的なジヤイロ
装置の概略的な平面図、第2図は保護カバーを取
外して示した第1図の接触組立体の端面図、第2
A図は導体ループを取付けられる状態とした接触
組立体の端面図、第3図は導体リングの間に導体
ループを取付ける装置を示し、第2A図の線3―
3に沿う断面図、第4図は導体ループ−導体リン
グ界面の拡大図、第4A図は導体ループ―導体リ
ング界面の一般的な幾何学的形状を示す説明図、
第5〜8図は導体ループを自己整列および自己捕
捉形とする力のベクトルおよびモーメントを表わ
す説明図、第9,9A図は本発明の原理の理解に
とつて有用な線図、第10,10A図は別の実施
例による導体ループの取付けを示す部分的な側断
面図である。
図中14はジンバルリング(回動部材)、16
はハウジング、17は軸線、30は接触組立体、
33,38は導体リング(リング)、33′,3
8′は凹面、41は半径方向の空隙、42は導体
ループ(ループ)である。
FIG. 1 shows the contact assembly of the present invention incorporated into one gimbal shaft of a gyroscope, and line 1 in FIG.
1A is a schematic plan view of a typical gyro device; FIG. 2 is an end view of the contact assembly of FIG. 1 with the protective cover removed; FIG.
Figure A is an end view of the contact assembly ready for attachment of the conductor loop; Figure 3 shows the arrangement for attaching the conductor loop between the conductor rings; line 3-- of Figure 2A;
4 is an enlarged view of the conductor loop-conductor ring interface; FIG. 4A is an explanatory diagram showing the general geometrical shape of the conductor loop-conductor ring interface;
5-8 are explanatory diagrams representing the force vectors and moments that cause conductor loops to self-align and self-capture; FIGS. 9 and 9A are diagrams useful in understanding the principles of the invention; FIGS. FIG. 10A is a partial side cross-sectional view showing the attachment of a conductor loop according to another embodiment. In the figure, 14 is a gimbal ring (rotating member), 16
is a housing, 17 is an axis, 30 is a contact assembly,
33, 38 are conductor rings (rings), 33', 3
8' is a concave surface, 41 is a radial gap, and 42 is a conductor loop.
Claims (1)
と第2部材の間に電気エネルギーを伝達するため
の電気接触組立体であつて、 (イ) 上記軸線の回りに相対回動するように上記第
1部材および第2部材にそれぞれ配設された第
1および第2の同一平面内に位置する円形の導
電性リングを有し、 (ロ) 該第1のリングと第2のリングとは、それら
の間に比較的大きい所定の半径方向の幅を有す
る空隙を画定し、第1のリングと第2のリング
は互いに対向する比較的浅い弧状の凹面を有し
ており、 (ハ) 大体長方形の断面形状を有し、上記空隙の半
径方向の幅より大きい自由直径を有する環体か
ら成る弾性の繊条状の導電性円形ループを有
し、 (ニ) 該ループは、上記空隙中において圧縮され、
それによつて該ループの外周面の互いに離隔し
た両側エツジが上記第1部材と第2部材の相対
回動時に生じる上記第1のリングと第2のリン
グとの間の軸方向および半径方向の不整列およ
び角度的不整列に応じて変化する接触線に沿つ
てリングの上記弧状凹面に接触することがで
き、該自由直径の大きさは、該ループが上記第
1部材と第2部材の相対回動時に実質的に無摩
擦で上記接触線に沿つて転動するように定めら
れており、該圧縮されたループは、上記不整列
が存在しても、該接触線に沿つて接触する該ル
ープの両側エツジとリングの該弧状凹面との間
に該ループを該弧状凹面内に保持する方向の力
成分を有する予荷重力を創生するようにしたこ
とを特徴とする電気接触組立体。[Scope of Claims] 1. An electrical contact assembly for transmitting electrical energy between a first member and a second member that are relatively rotatable about a common axis, comprising: (a) about the axis; (b) first and second circular conductive rings located in the same plane, respectively disposed on the first member and the second member so as to rotate relative to each other; (b) the first ring; and the second ring define an air gap therebetween having a relatively large predetermined radial width, and the first ring and the second ring have relatively shallow arcuate concave surfaces facing each other. (c) an elastic fibrous electrically conductive circular loop consisting of an annulus having a generally rectangular cross-sectional shape and a free diameter greater than the radial width of the void; the loop is compressed in the void;
Thereby, the two mutually spaced edges of the outer peripheral surface of the loop prevent the axial and radial deviations between the first ring and the second ring that occur during relative rotation of the first member and the second member. The loop is capable of contacting the arcuate concave surface of the ring along a line of contact that varies depending on alignment and angular misalignment, and the size of the free diameter is such that the loop The compressed loops are configured to roll substantially frictionlessly along the line of contact during movement, and the compressed loops are configured to roll along the line of contact substantially frictionally, and the compressed loops are configured to roll substantially frictionally along the line of contact, even in the presence of the misalignment. and the arcuate concave surface of the ring to create a preload force having a force component in a direction to retain the loop within the arcuate concave surface.
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