JP2008064316A - 回転軸のための支持アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】容易にたわむことができる減衰部材を提供することにある。
【解決手段】減衰部材を、エラストマー質部材と、それぞれこのエラストマー質部材の互いに対向する面に固定した２枚の板部材とにより構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸を支えるアセンブリ、ことに比較的長い回転軸をグリース潤滑軸受及び協働する装置は使用しないで支える非接触支持アセンブリに関する。

比較的長い軸を比較的高速の回転運動をするように支えなければならないいくつかの応用例がある。たとえばヘリコプタの尾部回転翼駆動軸又はテイルト回転翼航空機の相互連結駆動軸は、軸の不整合を防ぎしかもこの軸が比較的高い超臨界速度で回転できるように支えなければならない。このような形式の軸を支える多くのシステムは、高価で重く煩雑であり、きびしい保守作業を必要とする複数のグリース潤滑軸受及びハンガ・ブラケットを使う。又角度方向の不整合に適応するのに高価な重い継手を必要とする。さらに亜臨界速度軸は、これ等の軸がそれぞれ共振振動数以下の速度で回転し不安定を防ぐように比較的こわさを持つようにしなければならない。

軸が超臨界速度で回転するときは、スクイーズ・フィルム・ダンパ又は摩擦ダンパのような減衰部材及び／又は運動制限装置が通常必要になるから付加的な問題が生ずる。しかしこれ等の装置は精密な公差を持つように作らなければならなくて正確な軸整合と規則的な検査及び保守を必要とする。これ等のことは高い費用がかかる。

従ってスクイーズ・フィルム・ダンパ及び摩擦ダンパは備えないで、回転軸をこの軸が支持構造又はダンパに接触しないで従ってグリース潤滑軸受、ハンガ及び類似物を必要としないように支える比較的安価で軽量な支持アセンブリが必要になる。又比較的わずかな保守作用を必要とするだけでしかも軸を超臨界速度で回転させると共に軸安定性を保持し又軸整合状態を所望の形状及び位置に保持する前記したような支持アセンブリが必要である。

発明の要約

本発明支持アセンブリは、構造体に対して回転軸を支えるのに適し、この回転軸と一緒に回転するようにこの回転軸に取付けた第１の磁化部材を備えている。

第１の磁化部材に対して第２の磁化部材を或る位置に支えるように、支持部材を前記の構造体に又第２の磁化部材を連結する。第１及び第２の磁化部材の各磁界は、軸従って第１の磁化部材の半径方向たわみ運動により半径方向の力を第２の磁化部材に伝えるような磁界である。この半径方向の力は、支持部材により減衰させる第２の磁化部材の半径方向運動を生ずる。第１の磁化部材に加わる互いに等しく方向反対の半径方向力により軸の半径方向の場所を保持しこの軸を整合した状態に保つようになる。

図１には支持部材すなわち板１２に対して回転するように支えた軸１０を示してある。例示のために、軸１０はヘリコプタの尾部回転翼駆動軸またはテイルト回転翼航空機の相互連結駆動軸であり又板１２は前記のヘリコプタ又は航空機の構造支持部材であるものとする。本発明の特長を使う２組の支持アセンブリ１４、１６が示され軸１０を板１２に対してわずかに上昇した位置に支えるようにしてある。

支持アセンブリ１４は、図２及び図３に明らかなように、板１２にボルト締めした互いに間隔を置いた２個のブラケット２０、２２を備える。普通の構造を持つ１対のターンバックル（ｔｕｒｎｂｕｃｋｌｅ）２４、２６はそれぞれブラケット２０、２２をブラケット３０に連結する。ブラケット３０は、一般にＵ字形であり、図２に示すように上下方向に延びる互いに平行に間隔を置いた２個の脚３０ａ、３０ｂを持つ。ターンバックル２４の各端部はブラケット２０とブラケット３０の脚３０ａとに対し枢動運動するように取付けられ、又ターンバックル２６の各端部はブラケット２２とブラケット３０の脚３０ｂとに対し枢動運動するようにそれぞれ普通の方法で取付けてある。各ターンバックル２４、２６はそれぞれ外部スリーブ２４ａ、２６ａを備える。各スリーブ２４ａ、２６ａは手動で回転するときは、同様に普通の方式で後述の理由から各ターンバックル２４、２６を軸線方向に伸縮させる。

調整ボルト３２は、ブラケット２０に設けたねじ穴（図示してない）にねじ込まれ、ブラケット４０の各整合穴と頭部部分穴とを貫いて延びるボルト３４によりブラケット３０に頭部部分を連結してある。調整ボルト３６は、ブラケット２２に設けたねじ穴（図示してない）にねじ込まれ、ブラケット３０の各整合穴と頭部部分穴とを貫いて延びるボルト３８により頭部部分をブラケット３０に連結してある。各調整ボルト３２、３６はこれ等のボルトを普通の方式で回転することにより軸線方向に伸縮させることができる。前記したことにより調整ボルト３２、３６及びターンバックル２４、２６の伸縮により後述の理由で図２及び図３に示すように軸１０に対する軸線方向におけるブラケット３０の位置と共に上下方向及び水平方向の軸線に対するブラケット角度方向位置を調整する。

水平方向に互いに平行に間隔を隔てた減衰部材（ｄａｍｐｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）４０、４２はそれぞれ複数個のボルト４４、４６により各端部の一方をブラケット３０に取付けてある。各減衰部材４０、４２は横断面が長方形であり図２及び図３に示すように上下方向及び水平方向に延びる。ブラケット３０に対し間隔を置いた関係にブラケット５０を設け複数個のボルト５２、５４により減衰部材４０、４２の他端部に連結してある。ブラケット５０は、軸１０を適当なすきまをおいて受入れる中心穴５０ａを設けてある。

上下方向に互いに平行に間隔を置いた減衰部材６０、６２はそれぞれ複数個のボルト６４、６６により一端部をブラケット５０に取付けてある。各減衰部材６０、６２は横断面が長方形で図２及び図３に示すように水平方向に延びる。各減衰部材４０、４２、６０、６２は角度的に９０°の間隔を隔てる。
実質的に円板形の金属ケーシング７０は減衰部材６０の他端部に、ケーシング７０の一方の面に固定した互いに間隔を置いた１対の取付板７２ａ、７２ｂにより又各取付板７２ａ、７２ｂ及び減衰部材６０の互いに整合した穴を貫いて延びる３個のボルト７４により連結してある。図示してないが減衰部材６２の他端部は、それぞれ取付板７２ａ、７２ｂ及びボルト７４と同じ１対の互いに間隔を置いた取付板及びボルトによりケーシング７０に連結するのはもちろんである。ケーシング７０は、適当なすきまをおいて軸１０を受入れる中心穴７０ａを持つ。

図４に示すように減衰部材６０は、互いに重ね合わせたエラストマー質減衰パッド８０ａないし８０ｃにより形成してある。パッド８０ａは比較的薄い２枚の板８２ａ、８２ｂの間に挟まれ、パッド８０ｂは板８２ｂ及び付加的な板８２ｃの間に挟まれ、又パッド８０ｃは板８２ｃ及び付加的な板８２ｄの間に挟んである。板８２ａないし８２ｄはパッド８０ａないし８０ｃの各端部を越えて延び、又アルミニウムのような強い剛性材料から成る６個のブロック８４ａないし８４ｆは各パッド８０ａないし８０ｃの各端部で各板８２ａないし８２ｄの間に配置してある。

減衰部材６０を組立てるには、板８２ａないし８２ｄ及び各ブロック８４ａないし８４ｆを図４に示すように組立てそして各エラストマー質パッド８０ａないし８０ｃを各板８２ａないし８２ｄ及び各ブロック８４ａないし８４ｆにより形成した空洞内で成形し又は結合し単一体部材を形成する。各板８２ａないし８２ｄ及び各ブロック８４ａないし８４ｆはそれぞれ貫通穴を持ちボルト６４、７４（図２および図３）を受入れて減衰部材６０をブラケット５０に又取付板７２ａ、７２ｂに固定できるようにしてある。減衰部材４０、４２、６２は減衰部材６０と同じであり、従って詳細な説明は省く。２つの減衰部材４０、４２と共に２つの減衰部材６０、６２の使用により、ケーシング７０の傾斜又は角度的動きを生じないでケーシング７０の半径方向運動を生じさせることができる。

図２及び図３に示すように金属製円板形ケーシング９０は、軸１０に連結してあることを除いてケーシング７０と同じである。これに関連してケーシング９０はわずかなすきまをおいて軸１０を受入れる中心穴（図示してない）を持ち、又ケーシング９０は軸１０に固定するようにケーシング９０に軸線方向フランジ又は類似物を設けるような任意普通の方法で軸１０に連結してある。このようにしてケーシング９０はその作動中に軸１０と共に回転する。

支持アセンブリ１４は支持板１２（図１）に対し又軸１０に対して、ケーシング７０がケーシング９０に密接な間隔を置いた平行な関係になるように設置され後述のようにして軸１０のたわみ運動を抑止するようにしてある。

図５及び図６に示すように固定ケーシング７０の後側と回転ケーシング９０の前面側とはそれぞれ半径方向に互いに間隔を置いた複数個の磁気リング９２、９４を備える。ケーシング７０内の各リング９２はそれぞれ極を交互の向きにして配置し、ケーシング９０内の磁気リング９４は交互の向きにして配置し、磁気リング９２は磁気リング９４に対してこれ等の各磁気リングの互いに向き合う極が極性が互いに反対になるように配置してある。磁気リング９２はこのようにして磁気リング９４に軸線方向に引付けられるから、支持アセンブリ１４はケーシング９０に対しケーシング７０の磁気リング９２とケーシング９０の磁気リング９４との間に磁気引付け作用を保持する距離に位置させて軸１０の一端部に反作用を及ぼす軸線方向の力を生ずる。このようにして各リング９２、９４の交互の極はケーシング７０をケーシング９０に対し心合わせし各ケーシング７０、９０間の相対的半径方向運動に対し強い抵抗を生ずる。すなわち軸１０の半径方向のたわみ運動は各リング９２、９４間の磁力の抵抗を受ける。

前記したことによって支持アセンブリ１４は支持板１２（図１）に対し上昇した位置における軸１０の非接触支持作用を生ずるが、磁気リング９２、９４は軸１０の半径方向運動に対しばねのような抵抗作用を生ずる。この後者の作用により、回転軸１０の回転にインピーダンスを伴わないで軸の半径方向変位に対しダンパ及び復帰ばねとして作用する支持アセンブリ１４に回転軸１０及び回転ケーシング９０から加わる半径方向の力を伝えることができる。各リング９２、９４間の磁力は又軸１０の半径方向の動きに対抗するように作用して軸１０の整合を保持するようになる。

支持アセンブリ１６は支持アセンブリ１４に同じであるから、アセンブリ１６の詳しい説明は省く。

作動時には軸１０は図１に示すように支持板１２に対し上昇位置に位置させ、又支持アセンブリ１４はそのケーシング７０及び磁気リング９２をケーシング９０及びその磁気リング９４に対し密接な間隔を置いた関係に位置させる。ターンバックル２４、２６（図２及び図３）はボルト３２、３６と共に、ケーシング７０がケーシング９０に平行な整合した関係に軸１０に対し軸線方向に延びるように調整する。ターンバックル２４、２６及びボルト３２、３６の調整は又ケーシング７０及びケーシング９０の間の間隔を制御しこれ等のケーシング間の磁気引付け作用を保持ししかもこれ等のケーシングが互いに接触しないようにする。

すなわち支持アセンブリ１４は軸１０の回転用の実質的に摩擦を伴わない非接触軸受を形成する。又軸１０の半径方向たわみにより各リング９２、９４間の磁気引付け作用によってケーシング９０従ってケーシング７０の対応する動きが生ずる。ケーシング７０のこの動きは減衰部材４０、４２、６０、６２により生ずる動きに対する減衰作用及び／又はばね状の抵抗によって対抗作用を受ける。たとえば図６の鎖線により示した位置への軸１０の上下方向の動きを生ずる軸１０のたわみにより、同様に鎖線により示した位置へのケーシング９０従ってケーシング７０の対応する動きを生ずる。この場合各減衰部材６０、６２にせん断合力を加えこれ等の減衰部材を実線により示した位置から鎖線により示した位置に動かし軸１０のたわみ運動を減衰させる。

図示してないが、水平方向にたとえば図６の図面の平面内に又はこの平面から水平方向にケーシング９０従ってケーシング７０の動きを生ずる軸１０のたわみによって各減衰部材４０、４２に対応するせん断力が加わりこれ等の減衰部材４０、４２をに減衰部材６０、６２について前記したのと同じようにしてたわませる。水平成分及び上下方向成分の両方を持つ、一方向における軸１０のたわみにより前記したようにして全部の減衰部材４０、４２、６０、６２の対応する動きを生ずるのはもちろんである。

支持アセンブリ１６は支持アセンブリ１４の場合と同じようにして機能し又軸１０が著しい長さを持つときに必要に応じ付加的な支持アセンブリを利用できるのはもちろんである。又軸１０の一部分又は複数の部分をこの軸の特定の用途によって意図的に湾曲させなければならない場合に、支持アセンブリ１４、１６と任意の付加的な同様な支持アセンブリとは、軸１０を所望の曲率にたわませるように軸１０に対して容易に位置決めすることにより角度不整合継手の必要をなくすことができる。

以上述べた所から明らかなように本発明の支持アセンブリは著しい利点を持つ。たとえばこの支持アセンブリは回転軸を摩擦を伴わないで支え従ってグリース潤滑軸受、ハンガ及び類似物を必要としないで又スクイーズ・フイルム・ダンパ及び摩擦ダンパを設けない。又この支持アセンブリは比較的安価軽量である。さらにこのアセンブリは保守作業が比較的わずかで済みしかも軸安定性を保ちながら軸を超臨界速度で回転させることができる。さらに各減衰部材により加えられる減衰力対ばね力の比は変えることができる。

本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができるのは明らかである。たとえば軸長さに応ずる任意の数の支持アセンブリを、支えようとする軸に沿い互いに間隔を置いて使うことができる。又各磁気リング９２、９４は互いに円形のリングを形成する複数個の弧状区分によって形成することができる。さらに各減衰部材内の減衰パッド従って協働する板部材の数は変えることができる。

前記の説明はなお変化変型を行うことができ又若干の例では本発明の若干の特徴を対応して他の特徴は使わないで使用できるのはもちろんである。

細長い回転軸の中央区間を支えるように示した２つの支持システムすなわち支持アセンブリの斜視図である。 図１の支持アセンブリの拡大斜視図である。 図２の支持アセンブリを反対側から見た縮小斜視図である。 本発明減衰部材の拡大斜視図である。 図１ないし図３の支持アセンブリの作動原理を示す軸断面図である。 図５の支持アセンブリの作動原理を示す側面図である。

符号の説明

１０ 軸
１２ 支持部材（支持板）
１４、１６ 支持システム（支持アセンブリ）
６０ 減衰部材
７０ 第２の磁化部材
８０ａ−８０ｃ エラストマー質部材
８２ａ、８２ｂ 板部材
９０ 第１の磁化部材

Claims (5)

1. エラストマー質部材と、それぞれこのエラストマー質部材の互いに対向する面に固定した２枚の板部材とを備えた減衰部材。
2. さらに付加的なエラストマー質部材と、それぞれこの付加的エラストマー質部材の互いに対向する面に固定した２枚の付加的板部材とを備え、前記各エラストマー質部材及びそれぞれ対応する板部材を前記付加的エラストマー質部材に協働する板部材に接触し接合した第１の前記エラストマー質部材に協働する板部材に重ね合わせた関係に配置し、前記各接触板部材を互いに接合した請求項１の減衰部材。
3. さらに第３のエラストマー質部材と、それぞれ前記第１のエラストマー質部材の互いに対向する面に固定した２枚の板部材とを備え、前記第３のエラストマー質部材の厚さを前記の後者の板部材の厚さより厚くし、前記各エラストマー質部材及びその対応する板部材を他のエラストマー質部材のうちの１つの部材に協働する板部材に接触し接合した前記第３のエラストマー質部材に協働する板部材に対し重ね合わせた関係に配置し、前記各接触板部材を互いに接合した請求項２の減衰部材。
4. 前記各エラストマー質部材をそれぞれの前記各板部材の間に成形した請求項３の減衰部材。
5. 複数枚の板を互いに平行に間隔を置いた関係に位置させる段階と、互いに隣接する板の間にこれ等の板の対応する端部に１対のブロックを配置して各対の互いに隣接する板とそれぞれ対応するブロックとの間に空洞を形成する段階と、これ等の空洞内にエラストマー質材料から成る接合材を成形する段階とを包含する、減衰部材の製造方法。

Images