JP3712523B2 - 制振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、制振対象物を有効に制振させることができる制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制振対象物のまわりに転動自在の球を配置して制振するための制振装置が、例えば特開昭57-134037 号公報及び実公平2-8117号公報に開示されている。
前者の制振装置は、図７に示すように、垂直支持された柱体100 を制振対象物とし、この柱体100 に付設したフランジ状の支持具110 と、この支持具110 からコイルバネ120 を介して垂下したリング状の重り130 とを有し、リング状の重り130 の上面には、柱体側に向かって下方に傾斜した溝140 が形成され、この溝140 には複数の球150 が転動自在に配置されている。この構成により、柱体100 の振動が大振幅及び小振幅のときに、柱体100 にはそれぞれリング状の重り130 及び複数の球150 が衝突し、それによって制振効果を発揮する。
【０００３】
後者の制振装置は、フライホイールを制振対象物とし、フライホイール本体内部に円弧状転動面を形成し、この転動面に沿って転動自在の球を収容してある。この構成のもとで、球が転動面を転動する場合の固有振動数をフライホイールの振動周波数と一致させるべく、転動面の曲率半径、球の半径及び重量を適宜設定することにより、球をダイナミックダンパとすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の制振装置の場合、大振幅時にはリング状の重り130 自体が柱体に衝突することから、その制振効果は大きいが、小振幅時には複数の球150 が衝突するに過ぎないので、発生する衝突エネルギーが小さく、大振幅時ほどの制振効果は望めない。
又後者の制振装置の場合、エンジン駆動伝達系からの小さな振動に対しては、球の転動を利用したダイナミックダンパによる制振効果は大きいが、大振幅に対しては、円弧状転動面と球との衝突では、大きな衝突エネルギーの発生は期待できない。
この場合、大小両振幅に対して対処するために、制振対象物に対して両制振装置を設けるのでは、制振装置自体が大型化するとともに、コスト増大も引き起こす。特に、複数の入り組んだ配管を制振対象物とする場合には、有効スペースが限られているため、制振装置の設置自体が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、有効に制振効果を発揮することのできる簡便な制振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による制振装置は、制振対象物に対して固定され、その内部に中空部を備えたボックス構造体と、該ボックス構造体の中空部に収容された球殻体と、該球殻体の内部に運動自在に収容された球状の第１制振手段とを有し、前記ボックス構造体は、制振対象物に所定値未満の小入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその位置に保持するとともに、所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその中空部の底面で支持する支持手段を有し、さらに所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記ボックス構造体の中空部内における前記球殻体の運動を利用して制振を行う第２制振手段を中空部内に有し、前記球殻体は、その内面が前記球が転動できるような球状転動面として形成されている構成としてある。
【０００７】
又、前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に前記運動する球殻体と衝突するように設けられたバネ付き衝突板であるのがよい。
さらに、前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に充填した高粘性液体であってもよい。
【０００８】
【作用】
本発明の制振装置によれば、所定値未満の小入力レベルの振動が制振対象物に加えられると、制振対象物に固定されたボックス構造体に該振動が伝えられ、ボックス構造体の中空部に収容された球殻体は、支持手段によってボックス構造体の底面で支持された状態で、球殻体の内部に運動自在に収容された球状の第１制振手段が、該振動に同調して、球殻体の球状転動面に沿って円運動を行い、その結果制振対象物の振動を低減させることができる。
一方、所定値以上の大入力レベルの振動が制振対象物に加えられると、球殻体は、ボックス構造体の中空部内で運動し、ボックス構造体の中空部内に設けた第２制振手段が、この運動を利用して制振対象物の振動を低減させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る制振装置１０は、主配管１２から上方に延びる分岐管１４に設けたバルブ装置１６を制振対象物とし、バルブ装置１６の直ぐ上方で分岐管１４に固定されている。
図２に示すように、制振装置１０は、分岐管１４への取り付けの便宜上、２分割の半割り状の構成とし、分岐管１４のまわりで各半割り部を合わせて中央開口４８を形成してドーナツ状としつつ、取り付けバンド５０により迅速且つ容易に分岐管１４に取り付けることができる。
【００１０】
図３を参照すれば、制振装置１０は、分岐管１４に対して固定されたボックス構造体１８を有し、このボックス構造体１８は、内部にドーナツ状の中空部を備え、この中空部はさらに、６つの隔壁２０によって分岐管１４のまわりで円周方向等角度間隔に６つの中空部２２に仕切られている。各中空部２２には、球殻体２４が収容され、この球殻体２４の内部２６には、球２８が収容されている。ボックス構造体１８、球殻体２４、球２８ともに金属製が好ましい。
各中空部２２の下面３０には、球殻体２４を支持するための窪み３２が形成されている。これにより、主配管１２の機械的振動等小入力レベルの定常的な振動の際、球殻体２４が中空部２２内で静置するようになっている。各球殻体２４には、その内面に球２８が転動できるような球状転動面３４が形成されている。
【００１１】
さらに各中空部２２において、球殻体２４を四方に取り囲む内面、即ち隔壁２０によって形成された内面３６、３８及び環状内面４０、４２それぞれからバネ４４を介して衝突板４６が球殻体２４に向かって設けられている。これにより、地震等の大入力レベルの過度的な振動の際、球殻体２４が窪み３２から転がり出て、中空部２２内で暴れ、衝突板４６に繰り返し衝突することにより、振動エネルギーが衝突エネルギーとして吸収されるようになっている。
次に図４及び図５を参照しながら、以上の構成を有する制振装置１０の作用を以下に説明する。
図４は、（ｂ）に示すように、所定値未満の小入力レベルの定常的な振動がバルブ装置１６に入力された場合であり、（ａ）及び（ｄ）が示すように、球殻体２４は窪み３２で支持された状態で、（ａ）の矢印Ａが示すように、球殻体２４の内部２６内で球２８が回転運動を行う。このとき、（ｂ）及び（ｄ）を比較すればわかるように、回転により発生する転がり摩擦力が外部振動に対して位相が９０°ずれた減衰力として作用するので、（ｃ）に示すように、振動が抑制される。一方、図５は、（ｂ）に示すように、所定値以上の大入力レベルの過度的なランダム振動がバルブ装置１６に入力された場合であり、（ａ）及び（ｄ）が示すように、球殻体２４は窪み３２から転がり出て、（ａ）の矢印Ｂが示すように、ボックス構造体１８の中空部２２内で暴れ、四方に設けられた衝突板４６と衝突を繰り返すことにより、（ｃ）に示すように、バルブ装置１６の振動が低減される。なお、振動が停止したとき、球状の球殻体２４は、転がりながら中空部２２内で窪み３２が設けられた原位置に戻るようになっている。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施の形態を図６を参照しながら、以下に説明する。以下の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様な構成要素には第１の実施の形態と同様な参照番号を付すことによりその説明は省略し、特徴部分について以下に説明する。第２の実施の形態に係る制振装置の特徴部分は、大入力レベルの過度的な振動に対する制振手段にあり、第１の実施の形態の衝突板４６の代わりに、各中空部２２に高粘性の液体５２、例えば油を充填してある点にある。この液体５２の種類、充填量を適宜選択することにより、大振動時、球殻体２４の液体５２内の運動により、粘性効果（減衰力）が発生し、その結果振動が低減されるようになっている。本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、球殻体２４の繰り返し衝突による騒音の発生を防止することができる。なお、小入力レベルの定常的な振動に対しては、第１の実施の形態と同様に、球２８の球殻体２４内の円運動により制振効果が発揮される。
【００１３】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。例えば、制振対象物は、バルブ装置、配管に限定されることなく、建物、橋梁、タワー、クレーン等一般の構造物に適用可能である。球及び球殻体の半径及び数は、制振対象物に入力される振動の関係において適宜選択すればよい。この場合、建物を制振対象物とする場合、例えば建物の屋上に本制振装置を固定配置してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の簡便な制振装置によれば、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、有効に制振効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の取り付け状態を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の取り付け方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の水平断面図（ａ）及び垂直断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の、小レベルの定常的な振動に対する制振作用を示す概略図及びグラフであり、（ａ）は、中空部の１つを取り出して球の動きを示す概略図、（ｂ）は、小レベルの定常的な外部振動の時間履歴を示すグラフ、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれバルブ装置及び球の応答振動の時間履歴を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の、大レベルの過度的な振動に対する制振作用を示す概略図及びグラフであり、（ａ）は、中空部の１つを取り出して球の動きを示す概略図、（ｂ）は、大レベルの過度的な外部振動の時間履歴を示すグラフ、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれバルブ装置及び球の応答振動の時間履歴を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の図２と同様な図である。
【図７】従来の制振装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 制振装置
１２ 主配管
１４ 分岐管
１６ バルブ装置
１８ ボックス構造体
２０ 隔壁
２２ 中空部
２４ 球殻体
２６ 内部
２８ 球
３０ 下面
３２ 窪み
３４ 球状転動面
３６、３８ 内面
４０、４２ 環状内面
４４ バネ
４６ 衝突板
４８ 中央開口
５０ 取り付けバンド
５２ 高粘性液体
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、制振対象物を有効に制振させることができる制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制振対象物のまわりに転動自在の球を配置して制振するための制振装置が、例えば特開昭57-134037 号公報及び実公平2-8117号公報に開示されている。
前者の制振装置は、図７に示すように、垂直支持された柱体100 を制振対象物とし、この柱体100 に付設したフランジ状の支持具110 と、この支持具110 からコイルバネ120 を介して垂下したリング状の重り130 とを有し、リング状の重り130 の上面には、柱体側に向かって下方に傾斜した溝140 が形成され、この溝140 には複数の球150 が転動自在に配置されている。この構成により、柱体100 の振動が大振幅及び小振幅のときに、柱体100 にはそれぞれリング状の重り130 及び複数の球150 が衝突し、それによって制振効果を発揮する。
【０００３】
後者の制振装置は、フライホイールを制振対象物とし、フライホイール本体内部に円弧状転動面を形成し、この転動面に沿って転動自在の球を収容してある。この構成のもとで、球が転動面を転動する場合の固有振動数をフライホイールの振動周波数と一致させるべく、転動面の曲率半径、球の半径及び重量を適宜設定することにより、球をダイナミックダンパとすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の制振装置の場合、大振幅時にはリング状の重り130 自体が柱体に衝突することから、その制振効果は大きいが、小振幅時には複数の球150 が衝突するに過ぎないので、発生する衝突エネルギーが小さく、大振幅時ほどの制振効果は望めない。
又後者の制振装置の場合、エンジン駆動伝達系からの小さな振動に対しては、球の転動を利用したダイナミックダンパによる制振効果は大きいが、大振幅に対しては、円弧状転動面と球との衝突では、大きな衝突エネルギーの発生は期待できない。
この場合、大小両振幅に対して対処するために、制振対象物に対して両制振装置を設けるのでは、制振装置自体が大型化するとともに、コスト増大も引き起こす。特に、複数の入り組んだ配管を制振対象物とする場合には、有効スペースが限られているため、制振装置の設置自体が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、有効に制振効果を発揮することのできる簡便な制振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による制振装置は、制振対象物に対して固定され、その内部に中空部を備えたボックス構造体と、該ボックス構造体の中空部に収容された球殻体と、該球殻体の内部に運動自在に収容された球状の第１制振手段とを有し、前記ボックス構造体は、制振対象物に所定値未満の小入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその位置に保持するとともに、所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその中空部の底面で支持する支持手段を有し、さらに所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記ボックス構造体の中空部内における前記球殻体の運動を利用して制振を行う第２制振手段を中空部内に有し、前記球殻体は、その内面が前記球が転動できるような球状転動面として形成されている構成としてある。
【０００７】
又、前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に前記運動する球殻体と衝突するように設けられたバネ付き衝突板であるのがよい。
さらに、前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に充填した高粘性液体であってもよい。
【０００８】
【作用】
本発明の制振装置によれば、所定値未満の小入力レベルの振動が制振対象物に加えられると、制振対象物に固定されたボックス構造体に該振動が伝えられ、ボックス構造体の中空部に収容された球殻体は、支持手段によってボックス構造体の底面で支持された状態で、球殻体の内部に運動自在に収容された球状の第１制振手段が、該振動に同調して、球殻体の球状転動面に沿って円運動を行い、その結果制振対象物の振動を低減させることができる。
一方、所定値以上の大入力レベルの振動が制振対象物に加えられると、球殻体は、ボックス構造体の中空部内で運動し、ボックス構造体の中空部内に設けた第２制振手段が、この運動を利用して制振対象物の振動を低減させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る制振装置１０は、主配管１２から上方に延びる分岐管１４に設けたバルブ装置１６を制振対象物とし、バルブ装置１６の直ぐ上方で分岐管１４に固定されている。
図２に示すように、制振装置１０は、分岐管１４への取り付けの便宜上、２分割の半割り状の構成とし、分岐管１４のまわりで各半割り部を合わせて中央開口４８を形成してドーナツ状としつつ、取り付けバンド５０により迅速且つ容易に分岐管１４に取り付けることができる。
【００１０】
図３を参照すれば、制振装置１０は、分岐管１４に対して固定されたボックス構造体１８を有し、このボックス構造体１８は、内部にドーナツ状の中空部を備え、この中空部はさらに、６つの隔壁２０によって分岐管１４のまわりで円周方向等角度間隔に６つの中空部２２に仕切られている。各中空部２２には、球殻体２４が収容され、この球殻体２４の内部２６には、球２８が収容されている。ボックス構造体１８、球殻体２４、球２８ともに金属製が好ましい。
各中空部２２の下面３０には、球殻体２４を支持するための窪み３２が形成されている。これにより、主配管１２の機械的振動等小入力レベルの定常的な振動の際、球殻体２４が中空部２２内で静置するようになっている。各球殻体２４には、その内面に球２８が転動できるような球状転動面３４が形成されている。
【００１１】
さらに各中空部２２において、球殻体２４を四方に取り囲む内面、即ち隔壁２０によって形成された内面３６、３８及び環状内面４０、４２それぞれからバネ４４を介して衝突板４６が球殻体２４に向かって設けられている。これにより、地震等の大入力レベルの過度的な振動の際、球殻体２４が窪み３２から転がり出て、中空部２２内で暴れ、衝突板４６に繰り返し衝突することにより、振動エネルギーが衝突エネルギーとして吸収されるようになっている。
次に図４及び図５を参照しながら、以上の構成を有する制振装置１０の作用を以下に説明する。
図４は、（ｂ）に示すように、所定値未満の小入力レベルの定常的な振動がバルブ装置１６に入力された場合であり、（ａ）及び（ｄ）が示すように、球殻体２４は窪み３２で支持された状態で、（ａ）の矢印Ａが示すように、球殻体２４の内部２６内で球２８が回転運動を行う。このとき、（ｂ）及び（ｄ）を比較すればわかるように、回転により発生する転がり摩擦力が外部振動に対して位相が９０°ずれた減衰力として作用するので、（ｃ）に示すように、振動が抑制される。一方、図５は、（ｂ）に示すように、所定値以上の大入力レベルの過度的なランダム振動がバルブ装置１６に入力された場合であり、（ａ）及び（ｄ）が示すように、球殻体２４は窪み３２から転がり出て、（ａ）の矢印Ｂが示すように、ボックス構造体１８の中空部２２内で暴れ、四方に設けられた衝突板４６と衝突を繰り返すことにより、（ｃ）に示すように、バルブ装置１６の振動が低減される。なお、振動が停止したとき、球状の球殻体２４は、転がりながら中空部２２内で窪み３２が設けられた原位置に戻るようになっている。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施の形態を図６を参照しながら、以下に説明する。以下の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様な構成要素には第１の実施の形態と同様な参照番号を付すことによりその説明は省略し、特徴部分について以下に説明する。第２の実施の形態に係る制振装置の特徴部分は、大入力レベルの過度的な振動に対する制振手段にあり、第１の実施の形態の衝突板４６の代わりに、各中空部２２に高粘性の液体５２、例えば油を充填してある点にある。この液体５２の種類、充填量を適宜選択することにより、大振動時、球殻体２４の液体５２内の運動により、粘性効果（減衰力）が発生し、その結果振動が低減されるようになっている。本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、球殻体２４の繰り返し衝突による騒音の発生を防止することができる。なお、小入力レベルの定常的な振動に対しては、第１の実施の形態と同様に、球２８の球殻体２４内の円運動により制振効果が発揮される。
【００１３】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。例えば、制振対象物は、バルブ装置、配管に限定されることなく、建物、橋梁、タワー、クレーン等一般の構造物に適用可能である。球及び球殻体の半径及び数は、制振対象物に入力される振動の関係において適宜選択すればよい。この場合、建物を制振対象物とする場合、例えば建物の屋上に本制振装置を固定配置してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の簡便な制振装置によれば、機械的振動或いは流体的脈動等の小入力レベルの定常的な振動及び風、地震等の大入力レベルの過渡的な振動のいずれに対しても、有効に制振効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の取り付け状態を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の取り付け方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の水平断面図（ａ）及び垂直断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の、小レベルの定常的な振動に対する制振作用を示す概略図及びグラフであり、（ａ）は、中空部の１つを取り出して球の動きを示す概略図、（ｂ）は、小レベルの定常的な外部振動の時間履歴を示すグラフ、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれバルブ装置及び球の応答振動の時間履歴を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の、大レベルの過度的な振動に対する制振作用を示す概略図及びグラフであり、（ａ）は、中空部の１つを取り出して球の動きを示す概略図、（ｂ）は、大レベルの過度的な外部振動の時間履歴を示すグラフ、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれバルブ装置及び球の応答振動の時間履歴を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の図２と同様な図である。
【図７】従来の制振装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 制振装置
１２ 主配管
１４ 分岐管
１６ バルブ装置
１８ ボックス構造体
２０ 隔壁
２２ 中空部
２４ 球殻体
２６ 内部
２８ 球
３０ 下面
３２ 窪み
３４ 球状転動面
３６、３８ 内面
４０、４２ 環状内面
４４ バネ
４６ 衝突板
４８ 中央開口
５０ 取り付けバンド
５２ 高粘性液体
Claims (3)
- 制振対象物に対して固定され、その内部に中空部を備えたボックス構造体と、該ボックス構造体の中空部に収容された球殻体と、該球殻体の内部に運動自在に収容された球状の第1制御手段とを有し、前記ボックス構造体は、制振対象物に所定値未満の小入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその位置に保持するとともに、前記所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記球殻体をその中空部の底面で支持する支持手段を有し、前記所定値以上の大入力レベルの振動が作用したときには、前記ボックス構造体の中空部内における前記球殻体の運動を利用して制振を行う第２制振手段を中空部内にさらに有し、前記球殻体は、その内面が前記球状の第 1 制御手段が転動できるような球状転動面として形成されていることを特徴とする制振装置。
- 前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に前記運動する球殻体と衝突するように設けられたバネ付き衝突板である請求項１に記載の制振装置。
- 前記第２制振手段は、前記ボックス構造体の中空部に充填した高粘性液体である請求項１に記載の制振装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09308098A JP3712523B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 制振装置 |
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| JP09308098A JP3712523B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 制振装置 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH11294528A JPH11294528A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3712523B2 true JP3712523B2 (ja) | 2005-11-02 |
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ID=14072553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09308098A Expired - Lifetime JP3712523B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 制振装置 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3712523B2 (ja) |
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| US6494679B1 (en) * | 1999-08-05 | 2002-12-17 | General Electric Company | Apparatus and method for rotor damping |
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-
1998
- 1998-04-06 JP JP09308098A patent/JP3712523B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH11294528A (ja) | 1999-10-29 |
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