JPH0754928A - 動的不釣り合いのある回転ローターの振動伝播に対する対抗方法、および回転力ベクトルおよび振動偶力の発生装置 - Google Patents

動的不釣り合いのある回転ローターの振動伝播に対する対抗方法、および回転力ベクトルおよび振動偶力の発生装置

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JPH0754928A
JPH0754928A JP6037092A JP3709294A JPH0754928A JP H0754928 A JPH0754928 A JP H0754928A JP 6037092 A JP6037092 A JP 6037092A JP 3709294 A JP3709294 A JP 3709294A JP H0754928 A JPH0754928 A JP H0754928A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動的不釣り合いのある回転ローターで生じた
振動の支持構造体を通る伝播に対抗する方法を改良し、
また回転力ベクトルおよび振動偶力を発生させる改良し
た装置を提供する。 【構成】 この方法は支持構造体に複数の非同芯の回転
可能な偏芯質量体を有するモジュール２１Ａ〜２１Ｆを
取り付け、前記偏芯質量体の各々を同じ角速度でロータ
ーとして協動回転させる。前記質量体の各々の角度位置
は前記ローターの角度位置に関して制御され、これによ
り前記ローターからの前記支持構造体を通る振動伝達に
対抗する回転慣性力のパターンを発生させることを特徴
とする。この装置は、同一角速度で協動回転する複数の
非同芯な複数の偏芯質量体を有するモジュール２１Ａ〜
２１Ｆ、および各質量体の角度位置を個別に制御するた
めの手段を含む。各々の偏芯質量体の角度位置が選択的
に制御されて、所望の回転力ベクトルおよび所望の振動
偶力を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に力および偶力の発
生装置の分野に係わり、更に詳しくは回転力および偶力
の発生装置の改良および動的不釣り合いのある回転ロー
ターからの支持構造体を通る振動伝播に対抗する方法の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】これ迄、航空機のターボファンエンジン
の振動抑制は後部エンジンマウントを担持するエンジン
ストラット隔壁に直角方向に取り付けられた流体駆動さ
れる振動質量体の線形力発生装置を使用してきた。この
技術は有効なことが立証され、高次周波数での力の減少
に可能性を有しているが、波形の忠実性（例えば望まし
くない高調波の発生）に関して問題が発生している。
【０００３】振動力を発生させるために歯車を有する反
対方向に回転する偏芯質量体の使用は知られている。こ
の形式の装置は、コンベヤ振動装置および振動試験機の
ような機械に応用されてきた。更に、発生される力の実
効振幅を制御するために、調整可能な差動歯車装置が２
つの合計される振動力の位相関係を変化させることに使
用されてきた。米国特許第５００５４３９号はこの形式
の装置の論理的な延長を示しており、これ迄のモーター
制御技術と組み合わされて、１点にて振幅可変の角度調
整可能な振動力を発生できる４つの独立して制御される
同芯の共平面の入れ子式回転質量体を提供する。回転偏
芯質量体の力発生装置は純粋なシヌソイド源を形成する
基本的利点を有し（単一周波数にも拘わらず）、また軸
受摩擦に勝るに十分な力のみ必要として電気モーター駆
動を実現させる。しかしながら米国特許第５００５４３
９号に示されるような装置は、機械的に複雑でパッケー
ジ化するには面倒である。発生した力は１点で作用する
一対の直角に配向された流体作動の線形力発生装置に等
価であるが、エンジン振動を相殺するために必要な望ま
しい対抗振動パターンが更に複雑化すると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題およびその手段】１つの
見地において、本発明は回転力ベクトルおよび振動偶力
を発生させる装置を提供する。この装置は広義に、同一
角速度で協動回転する複数の非同芯な複数の偏芯質量
体、および各質量体の角度位置を個別に制御するための
手段を含んで構成され、各々の偏芯質量体の角度位置を
選択的に制御することでこの装置は所望の回転力ベクト
ルおよび所望の振動偶力を発生し得る。
【０００５】他の見地において、本発明は動的不釣り合
いのある回転ローターで生じた振動の支持構造体を通る
伝播に対抗する改良された方法が提供される。この方法
は支持構造体に複数の非同芯の回転可能な偏芯質量体を
取り付け、前記偏芯質量体の各々を同じ角速度でロータ
ーとして協動回転させ、および前記質量体の各々の角度
位置を前記ローターの角度位置に関して制御する諸段階
を含み、これにより前記ローターからの前記支持構造体
を通る振動伝達に対抗するように回転慣性力のパターン
を発生させるようにする。
【０００６】従って本発明の一般的な目的は、回転力ベ
クトルおよび振動偶力を発生させる改良した装置を提供
することである。
【０００７】他の目的は、エンジンのような動的に不釣
り合いのある回転ローターからの支持構造体を通る振動
伝播に対抗する関連した方法を提供することである。
【０００８】これらの、または他の目的および利点は前
述および以降の明細書、図面および特許請求の範囲から
明白となろう。
【０００９】
【実施例】最初に、図面を通じて同じ符号は同じ構造部
材、部分または表面を表すことを意図しており、これら
の部材、部分または表面はこの説明部分が組み入れられ
た一部をなす明細書全体で更に説明されることが明確に
理解されねばならない。別に指示されない限り、図面は
明細書と共に読まれる（例えば構造部分、取り付け部
分、など）ことを意図され、それらは本発明の記載され
た説明の一部であると考えられるべきである。以下の説
明で、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」お
よび「下」、並びにそれらの形容詞および副詞的用法
（例えば、「水平な」、「右方向」、「上方向」など）
は読者に向かった状態での図示構造の配向を単純に示
す。別に指示されない限り、用語「内方」および「外
方」は適当に長手方向軸線または回転軸線に関する対面
方向を示す。
【００１０】ここで図面を参照すれば、特に図１を参照
すれば、本発明は広義に回転力および振動偶力を選択的
に発生する改良した装置を提供する。この装置の基本的
な目的は１つの構造体から他の構造体への回転不釣り合
い力ベクトルに帰属し得る振動伝播に対抗することであ
る。
【００１１】図１は航空機の断片を１１で示した翼の下
側にストラット１２で支持されたジェットエンジン１０
を示す。このストラットはそれぞれ１３Ａ、１３Ｂ、１
３Ｃおよび１３Ｄで示された４つの間隔を隔てた翼との
クレビス状連結部を有し、またエンジンとの前後の連結
部１４、１５を有する。エンジンのファン部分の不釣り
合いが回転力ベクトル１６を発生させると仮定する。こ
のベクトルは同じ長手方向軸線（ｘ−ｘ）のまわりをエ
ンジンの角速度で回転する。前方マウント１４がエンジ
ンの重力中心（Ｃ．Ｇ．）の近くに位置されているなら
ば、攪乱ベクトル１６は後方マウントの近くに反対方向
に向いたかなりの大きさの回転ベクトルを発生させる。
後部ベクトル１８の強さはベクトル１６、および重力中
心からベクトル１６、１８までの軸線方向距離の比の関
数となる。対抗されない限り、この後部ベクトル１８は
ストラットを通して翼へ伝達される。
【００１２】図２は、エンジンからストラットを通して
翼への振動伝達を相殺するための適当な力を発生するよ
うにストラット１２の垂直面２０に取り付けられた全体
を符号１９で示された装置の概略形を示す。この回転力
ベクトル１８は翼取り付けクレビス１３Ａおよび１３Ｂ
に反力を発生し、これは回転力に振動偶力をプラスした
ものに等しいと見られる。これらの力を効果的に相殺す
るために翼取り付けクレビスに等価の力パターンを発生
できる装置を備えることが必要である。一対の直角な線
形振動装置または米国特許第５００５４３９号に示され
た機構で発生されるような１つの振動ベクトルはこのよ
うな等価力パターンを形成することができない。面２０
に作用する所要の相殺力パターンは回転ベクトルおよび
振動偶力の形を取る。
【００１３】本発明はこのような動的な力パターンを発
生せる新規な機構を提供する。この改良した装置は２１
で示された６つの同じモジュールまたはユニットを有
し、これらは３対の群で配置され得る。上部の水平に間
隔を隔て対のモジュールは２１Ａおよび２１Ｂで示さ
れ、中間の水平に間隔を隔てた対のモジュールは２１Ｃ
および２１Ｄで示され、下部の水平に間隔を隔て対のモ
ジュールは２１Ｅおよび２１Ｆで示される。各モジュー
ルまたはユニットは偏芯質量体２２、組み合わされた質
量体をエンジンと同じ方向、同じ速度で回転させるモー
ター２３（図３）、およびエンジンの角度位置に関して
組み合わされた質量体の角度位置を個別に決定して制御
する手段２４（例えば分解器）を有する。
【００１４】最上位置の水平方向の対２１Ａ、２１Ｂの
２つの偏芯質量体は互いに１８０゜の角度を隔てて保持
され、共に何れかの与えられた周波数で一定した振幅の
振動偶力を発生する。何故なら、それらの水平方向セン
サー部材は常に相殺されるからである。中間の水平方向
の対のローター２１Ｃ、２１Ｄは同様に互いに１８０゜
の角度を隔てて回転されるが、第１の対の質量体に対し
て可変な位相角度とされる。こうして発生された位相の
外れた偶力の合計は制御可能な振幅の振動偶力となり、
２１Ｘで示される。下方の垂直な対２１Ｅ、２１Ｆは２
１Ｙで示される回転ベクトルを発生し、これはそれらの
対の質量体の相対的な位相プラス小さな振動偶力によっ
て強さが変化する。何故なら、それらの質量体は同芯で
ないからである。しかしながらこの望ましくない偶力は
２つの水平方向の対の相対的な位相を調整することで補
償できる。
【００１５】この構造で発生される力は米国特許第４８
１９１８２号に示され説明されたような各種の知られて
いる応用し得る制御技術によって、振動抑制を達成する
ように制御できる。図２に２５および別にＢ、Ｃその他
で示されたようなストラット−翼間のクレビス取り付け
（または航空機客室内）の構造的振動の振幅および位相
を測定する加速度計は４つの回転質量体の制御パラメー
タ、すなわち偏芯質量体２１Ｅおよび２１Ｆ、および偏
芯質量体対２１Ａ、２１Ｂの各々の絶対位相、を最適に
調整するために使用できる。
【００１６】上述した一般的な方法は、主なる不釣り合
い力ベクトルが一平面内を回転し、また不釣り合いのあ
るローターの軸線のまわりを直径方向に対抗させて芯出
されて４つの同芯モジュールがその平面の近くに実際に
取り付けられる特別な場合に簡単化できる。その例はタ
ーボプロップエンジン搭載でのプロペラの不釣り合いで
あり、偏芯重量ローターはプロペラに近い位置でプロペ
ラ駆動ギヤボックスのまわりに集約できる。図３に示さ
れたこのような構造で、タービンエンジン２６は中間ギ
ヤボックス２９を介して出力シャフト２８を回転させる
ように配置されている。これらのモジュールは別に３０
で示されており、個々にＡ、Ｂ、ＣおよびＤでそれぞれ
識別されている。これらのモジュールは直径方向に対置
されて対をなし、モジュール３０Ａ、３０Ｂが１つの対
を形成し、モジュール３０Ｃ、３０Ｄが他の対を形成す
る。各対の偏芯質量体は互いに一致して回転する。モー
ター３０Ａおよび３０Ｂで発生された合計した平行な回
転ベクトル力はシャフト軸線にて作用し、ローター３０
Ｃおよび３０Ｄで発生された同様な力と合計されると考
えることができる。これらの各々の位相角度は、不釣り
合いの回転力ベクトル３１を丁度相殺できる合計回転ベ
クトル３２を発生するように調整できることが分かる。
【００１７】これらの制御パラメータは合計ベクトル力
の絶対位相角度、およびこの合計ベクトルの強さを確定
する成分の進み（ｌｅａｄｉｎｇ）および遅れ（ｌａｇ
ｇｉｎｇ）の相対位相角度であると考えることができ
る。これらの２つの変数は、任意に選択した角度でエン
ジンの半径方向の振動を測定する１つの適当に配置した
加速時計（図示せず）からの出力信号の振幅および位相
を測定することで、回転するベクトル不釣り合い力の水
平方向および垂直方向の作用が同じと仮定して、不釣り
合い３１の相殺を生じるように直接制御されることがで
きる。
【００１８】従って、使用においてこの改良した装置は
動的不釣り合いのある回転ローター（例えばジェットエ
ンジンのタービン）からの支持構造体（例えばストラッ
ト）を通る振動伝播に対抗する改良した方法を提供する
のであり、この方法は支持構造体に複数の非同芯の回転
可能な偏芯質量体を取り付け、これらの偏芯質量体の各
々を同じ角速度で協動回転させ、これらの質量体の各々
の角度位置をローターの角度位置に関して制御する諸段
階を含み、これにより前記支持構造体を通る前記ロータ
ーからの振動伝達に対抗するように回転慣性力パターン
を発生させる。
【００１９】本発明は多くの変更および改良がなされ得
ると考えられる。例えば、電気モーターで偏芯質量体を
回転させることが好ましいが、他の形式のモーターも容
易に代替できる。同様に、様々な偏芯質量体の角度位置
は分解器で決定して監視できるが、他の形式の機構を代
替できる。
【００２０】それ故に、改良した２つの好ましい実施例
を示して説明し、またその幾つかの変形例を説明した
が、当業者には特許請求の範囲に記載したように本発明
の精神から逸脱せずに様々な付随的な変化および変形が
なし得ることが容易に認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】航空機の翼の下側にストラットで支持されたジ
ェットエンジンの概略斜視図。
【図２】ストラットに取り付けられた３対の偏芯した協
動回転する質量体を示す図１の線２−２に沿う断片的な
垂直断面図。
【図３】本発明を組み入れたターボプロペラの不釣り合
い振動を抑制する抑制装置の概略斜視図。
【図４】図３の装置の概略前視輪郭図。
【符号の説明】
１０ ジェットエンジン １１ 翼 １２ ストラット １３ クレビス １４，１５ 連結部 １６ 回転力ベクトル ２１ モジュール ２２ 偏芯質量体 ２３ モーター ２４ 角度位置の決定制御装置 ２５ 加速時計 ２６ タービンエンジン ２８ 出力シャフト ２９ ギヤボックス ３０ モジュール

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一角速度で協動回転する複数の非同芯
    偏芯質量体、および前記質量体の各々の角度位置を個別
    に制御する手段を含み、 各々の偏芯質量体の角度位置を選択的に制御することで
    所望の回転力ベクトルおよび所望の振動偶力を発生し得
    るように構成された回転力ベクトルおよび振動偶力の発
    生装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、前記質
    量体が実質的に共平面である回転力ベクトルおよび振動
    偶力の発生装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置であって、前記質
    量体が実質的に平行な軸線のまわりを協動回転するよう
    に配置された回転力ベクトルおよび振動偶力の発生装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の装置であって、前記複
    数とは前記質量体を少なくとも４つ含んでいる回転力ベ
    クトルおよび振動偶力の発生装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の装置であって、前記質
    量体の質量体偏芯性が実質的に同じである回転力ベクト
    ルおよび振動偶力の発生装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の装置であって、質量体
    または回転中心からのその距離の何れかが実質的に同じ
    回転力ベクトルおよび振動偶力の発生装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の装置であって、前記質
    量体の各々を回転させる電気モーターを更に含む回転力
    ベクトルおよび振動偶力の発生装置。
  8. 【請求項８】 支持構造体に複数の非同芯の回転可能な
    偏芯質量体を取り付け、 前記偏芯質量体の各々を同じ角速度で協動回転させ、お
    よび前記質量体の各々の角度位置を前記ローターの角度
    位置に関して制御する諸段階を含み、 これにより前記支持構造体を通る前記ローターからの振
    動伝達に対抗するように回転慣性力のパターンを発生さ
    せるようにする、支持構造体を通る動的不釣り合いのあ
    る回転ローターからの振動伝播に対する対抗方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、前記ロ
    ーターが前記支持構造体上で回転力ベクトルおよび振動
    偶力と作用し、また前記回転力のパターンが対抗回転力
    ベクトルおよび対抗偶力を発生させる方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の方法であって、前記
    複数の質量体が前記ローターの軸線のまわりに直径方向
    に対抗した対として配置され、これにより各々の対が発
    生する回転力のベクトル合計が前記ローターと同芯の１
    つの回転力ベクトルとして代表されるようになされる方
    法。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の方法であって、各対
    の有効質量体中心が前記ローターの回転軸線と一致した
    方法。
JP6037092A 1993-03-08 1994-03-08 動的不釣り合いのある回転ローターの振動伝播に対する対抗方法、および回転する力ベクトルおよび振動する偶力の発生装置 Expired - Lifetime JP2994946B2 (ja)

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US08/027,809 US5347884A (en) 1993-03-08 1993-03-08 Method and apparatus for cancellation of rotational unbalance
US027809 1993-03-08

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Publication Number Publication Date
JPH0754928A true JPH0754928A (ja) 1995-02-28
JP2994946B2 JP2994946B2 (ja) 1999-12-27

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JP6037092A Expired - Lifetime JP2994946B2 (ja) 1993-03-08 1994-03-08 動的不釣り合いのある回転ローターの振動伝播に対する対抗方法、および回転する力ベクトルおよび振動する偶力の発生装置

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US (1) US5347884A (ja)
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