JPH05149365A - 能動的振動制御システムにおける弾性連接棒 - Google Patents

能動的振動制御システムにおける弾性連接棒

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JPH05149365A
JPH05149365A JP4127932A JP12793292A JPH05149365A JP H05149365 A JPH05149365 A JP H05149365A JP 4127932 A JP4127932 A JP 4127932A JP 12793292 A JP12793292 A JP 12793292A JP H05149365 A JPH05149365 A JP H05149365A
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connecting rod
elastic
chamber
tubular
elastic connecting
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JP4127932A
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Jean-Michel Simon
シモン ジヤン−ミツシエル
Andre Gennesseaux
ジユヌソウ アンドレ
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Hutchinson SA
Original Assignee
Hutchinson SA
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Publication date
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    • B64C27/001Vibration damping devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
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    • F16F13/264Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions comprising means for acting dynamically on the walls bounding a working chamber
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一方の先端には振動荷重が軸方向にかかり、
他方の先端は、該連接棒によって振動より断絶される構
造物に連結している能動的振動制御システムのための弾
性連接棒。 【構成】 弾性連接棒は、振動荷重が印加される一方の
先端(14)に結合されている管状部(12)を具備し
ており、この管状部は振動より断絶される構造物に連結
している他方の先端に結合されている小断面管状部(1
5)を囲んでいて、さらにこれら二つの管状部(12,
15)は、その間に挟まれる一つの弾性支承部(10,
11)によって、または軸方向に間隔をおいて設置され
る二つ以上の弾性支承部によって、互いに横に連結され
ており、このようにして該能動的振動制御システムは、
上記の二つの管状部(12,15)の間で作動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性連接棒において、
その一方の先端に対し、振動荷重が軸方向にかかり、そ
の他方の先端は、該連接棒によって振動より断絶される
構造に連結している、能動的振動制御システムのための
弾性連接棒に関するものである。
【0002】本発明は、必ずしもこれに限定されるわけ
ではないが、特に、ヘリコプターの回転翼に機体を連結
するのに適した連接棒アセンブリーの連接棒に関する。
【0003】
【従来の技術】従来の技術に基づいて知られている方法
は、変形可能な連接部品を使用するもので、この場合、
連接の撓み性が高いほど、振動の伝達が減少する。しか
しながら、二つの構成部品間の許容可能な相対的運動に
関して、連接部がどの程度撓むことができるか、どうし
てもその限界があって、幾つかの場合では、まだ構造の
振動レベルは非常に高い。
【0004】振動の力の方向に正反対の力を連接棒内に
作り出し、これにより振動を相殺する能動的振動制御に
よって、上述の方法を改良することもなされた。したが
って、当明細書の始めに述べた能動的振動制御システム
の役割は明らかに、振幅および位相が正確に定められて
いる振動力を連接棒内に作り出し、その力によって構造
における反作用を相殺し、振動を抑制することである、
と解される。 このようなシステムの具体例が、添付の
図面の図1に模式的に表されている。この図で、連接棒
の参照番号は、1である。該連接棒は、軸方向の荷重を
受けるのみであると想定されているので、回り継手2と
3はその両端において、一方の先端は振動源との接続を
果たし、他方の先端は、該連接棒によって上記の振動を
免れる構造と接続されている。回り継手3の側では、該
連接棒1は、管状であり、一方では金属スプリングによ
って、また他方では該連接棒1の端末管状部よりなるシ
リンダー内をそのピストン7が運動するハイドロ・ジャ
ッキのステム6によって、上記回り継手3の基部と連結
している。ステム6の先端と基部4の間に取り付けられ
ている圧力センサー8が、サーボ弁9によってジャッキ
への液供給の制御を行うが、これは、上に述べた目標の
補償効果を得るためである。
【0005】この種の能動的振動制御システムの欠点
は、先ず金属スプリング5の側面がかなり嵩張っている
ことと、次にジャッキが複雑で、ステム6の周囲から液
が漏れる恐れがあるため、信頼性が低いこと、そして摩
擦によって制御が困難になることである。さらに、ジャ
ッキが遮断されると、荷重は直接に回り継手2および3
の間に伝達され、このときスプリング5は全く働かなく
なることに留意しなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
のような従来の技術の欠点を全て取り除くことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】当明細書の初めに定義し
た一般的種類の連接棒は基本的に、先ず該連接棒の一方
の先端に結合されている管状部を具備しており、この管
状部は他方の先端に結合されている小断面管状部を囲ん
でいて、次にこれら二つの部分は、その間に挟まれる一
つの弾性支承部によって、または軸方向に間隔をおいて
設置される二つ以上の弾性支承部によって、互いに横に
連結されており、このようにして該能動的振動制御シス
テムは、上記の二つの部分、すなわち管状部と小断面管
状部の間で作動する。
【0008】上記の弾性支承部は、従来の技術の具体例
で用いられていた二つの金属スプリング5に代わるもの
で、これによって実質上、連接棒の側面の嵩張りをなく
すことができる。そのうえ、ラバーは圧縮歪みよりせん
断歪みに対しより耐性が大きいという特性があるため、
径方向の高い剛性と共に、軸方向の高い撓み性も得られ
る。適宜、複数の支承部を軸方向に離して設置すること
により、もしくはかなり長い一つの支承部(その直径よ
り長い)を用いることにより、連接棒は曲げ荷重に対す
る高い剛性を保持することができ、また、座屈の危険を
避けることも可能である。弾性支承部のこうした望まし
い特性は、各支承部に環状の積層エラストマー・ブロッ
クによる補強を行うことによって、さらに強化すること
ができる。この複数補強材は同軸で、円筒形にすること
も、円錐形にすることもできる。こうした一つまたは複
数の支承部を備えた能動的振動制御システムにおいて
は、様々な実装形態が可能で、たとえば摩擦部なしで制
御圧力の下に非漏出チャンバを設置し、これによってジ
ャッキに関して上述した問題を解消することもでき、も
しくは制御された剛性を持つ位相転位装置を装着すると
も可能である。
【0009】
【実施例】添付の図面のうち1図を除く幾つかの図を参
照して、以下に行う説明は、本発明を具体化したシステ
ムの任意のいくつかの例を示すに過ぎず、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。
【0010】幾つかの図において、弾性支承部は積層成
形されたもので、その参照番号は10および11であ
る。図2および3の具体例では、全体をひとまとめに参
照番号13とされている弾性連接棒には、一方の端末回
り継手(図2では14)に結合されている管状部12
と、他方の端末回り継手16に結合されていて、管状部
12内に同軸になるよう挿入されている小断面管状部1
5がある。互いに軸方向に間隔をおいて設置されている
上記2つの管状部12と15の間に、2つの支承部10
および11が挟まれていて、その結果、前に述べた幾つ
かの利点が生じている。
【0011】図2の実施例においては、弾性支承部10
の上に液体を満たされた非漏出性チャンバ17が形成さ
れていて、このチャンバはさらに管状部12および15
によって画されている。該チャンバは孔18を介して外
部と連絡しているので、内部圧を変えることができる。
該チャンバに液を加えれば、その内部圧は増大し、連接
棒13に対しこれを伸長させるような軸方向の力が働
き、この力は該連接棒の両端に連結されている構造に伝
えられる。該チャンバから液を出せば、その内部圧は減
少し、軸に沿った反対方向の力が生まれる。チャンバ1
7の内圧は、圧力センサーによって制御されるたとえば
サーボ弁もしくは比例配分器により、制御される。
【0012】該チャンバはその一部の境界が積層支承に
なっているので、図1のハイドロ・ジャッキに見られる
液体の低い剛性という利点を備え、しかも全く摩擦を生
じないので、その制御ははるかに容易になる。
【0013】他の実施例(図3)によると、弾性連接棒
13は前記の実施例のチャンバ17と同様な液体チャン
バ17を備えているが、この液体チャンバは、小断面管
状部を軸に沿って貫いている液柱20を介して、補償チ
ャンバ21と連絡している。隔膜22を介して、予圧ガ
ス体23は該チャンバに作用を及ぼす。したがって、該
チャンバの内圧はほぼ一定である。
【0014】このようにして連接棒13内に構成される
液圧共振装置の動剛性(kdyn)は、周波数fの関数
として図4に示されているが、図5は上記周波数の関数
としての減衰の変化を示している。
【0015】この種のシステムは、その寸法設定の様々
なパラメータに応じて、以下のような二つの方法で具体
化されている。
【0016】− たとえば、動剛性が最小値になる周波
数fc (図4)が有害な周波数と一致するように設定す
ることは、可能である。その結果、保護対象の構造に対
する振動の伝達量は、単なる弾性連接棒によって得られ
る値に比較して、最大限半減する。
【0017】− その他の方法は、減衰εが最大値にな
る振動周波数fa (図5)を有害な自然モード周波数と
一致させることによる。
【0018】いずれの場合においても、図2の実施例に
おけると同様に、主チャンバ17の内圧は予圧液を供給
する外部手段によって変えることができ、したがって、
その他の様々な振動に対応する能動的制御が可能であ
る。
【0019】図6の実施例においても、連接棒13の同
じ部分または同じような部分もしくは同じ役割を果たす
部分は、たとえ幾分異なった形で配置されていても、そ
れらを示す符号は、図3と同じ参照番号を用いている。
したがって、図6に関する完璧な説明は不必要である。
図3の実施例と比較して異なる主要な革新的要素は、連
接棒の管状部12に中空ピストン24を装着したこと
で、このピストンの軸方向通路20は、チャンバ17と
補償チャンバ21を互いに連絡させる液柱になってい
る。該ピストン24には2つのフランジ25があり、こ
のフランジは、管状部との間に挟まれている変形可能な
支承部26(積層成形も可能)によって、管状部12に
連結されていて、該ピストン24が軸に沿って平行移動
するとき、このピストンを案内する。同時に、これらの
支承部26によって、ピストンはその中央位置に戻さ
れ、チャンバ17および21の非漏出性も保たれる。該
ピストンの移動は、適当な手段、たとえば電気、液圧、
圧電、磁気ひずみなどによる手段によって制御される。
図6の実施例では、磁気的手段が採られている。頭部と
尾部を突き合わせて取り付けられ、差動センサー28と
結合している2つの環状電磁石27−27’は、該ピス
トンと一体になっている強磁性ディスク29の両側にお
いて(電磁石の両側に、すなわち両フランジ25に接し
て設置される2つの強磁性ディスクが用いられることも
ある)、ピストンの両フランジ25間に設置される。こ
れらの電磁石は、管状部12の内側に結合され、静止し
ている。したがって、主チャンバ17の液量を変え、こ
れによって該チャンバの内圧を変えるため、電磁石の両
コイル27の一方または他方に電流を送って、一方また
は他方の方向に、制御された軸方向のピストン移動を起
こさせることができる。このようにして、その他の実施
例と同様に、連接棒13内に必要な補償荷重を発生さ
せ、保護対象の構造に伝達される振動を減少させること
ができる。
【0020】差動センサー28によって、ピストン24
の位置が制御され、当該システムにおける正確性と直線
性の不足という固有の欠点を免れることができる。
【0021】図7においては、一つの具体例として制御
回路が示されている。センサー28により提供される情
報は、制御入力信号e0 (ループ30、比較器31)と
比較される。こうした比較の結果に応じて、電子制御ブ
ロック32は、増幅器33を介して電磁石コイル27’
に対する供給電流を決定する。このようにして、ピスト
ン24は、その位置が制御され、設定点e0 に準拠して
動かされ、能動的振動制御のため、指令がエレクトロニ
クスによって規定方式に従い出される。
【0022】ヘリコプターの回転翼と他の構造物(たと
えばヘリコプターの翼につるす容器であるポッド)との
関係のように、振動構造物によって伝達される振動を減
衰させる問題は、上述の種類の弾性連接棒を備えた能動
的装置という基本設計概念に基づき、制御された剛性を
有する位相転位装置を連接棒の2つの管状部12と15
の間に設置することによって、解決することが可能であ
り、この場合でも、上記の2つの管状部12と15は、
上述の各実施例の場合と同様に、積層成形されているこ
ともある弾性支承部10および11により、弾性を保ち
ながら互いに結合される。
【0023】この種の移相装置の原理は、図8に模式的
に示されている。角周波数ωを有し、M点で作動する振
動励振源と、制御可能な剛性kを有するスプリングに直
列に接続されている補助体mとを、先ず並列に接続し、
さらには、剛性kによって表される構造物へ弾性連結す
るための連接棒と上記補助体mとを並列に接続すること
によって、移相装置は作られる。
【0024】システムk,m,kは、その自然な周波数
を離れて、システムM,kと反対の位相にされ、その結
果、保護対象の構造に伝達される振動が減衰される。
【0025】該システムの振幅増幅は、周知の以下の公
式によって算出される。 λ=〔(ω2 /ω0 2 − 1)2 +4ε0 2-1/2 この式で、ω0 は励振角周波数を表し、ε0 は、減衰
(ε0 = 1/2tanδ)であり、δは移相角を表
す。
【0026】補助体mを最小にするためには、最大の増
幅を得て、ε0 と(ω−ω0 )を最小にするとよい。
【0027】以下の数値の例は、振幅増幅λの値に対す
るω/ω0 とtan δの影響をそれぞれ示したもので
ある。
【0028】
【表1】 この表によると、高い振幅増幅を得るには、ω0 が数パ
ーセントの範囲でωよりほんの少しだけ小さく、減衰が
できるだけ少ないことがよいと判る。
【0029】以下に説明される本発明の実施例の目的
は、たとえ励振周波数が変更可能な場合でも、移相装置
の剛性を変更することによって、連続的に励振周波数を
追うことであり、また、減衰を最小にするため、さらに
エラストマー金属または合成エラストマーのスプリング
を用いることであって、数10mmの最大道程のために
そうするのである。
【0030】このような結果は、図9および10の実施
例により得られる。
【0031】図9の実施例において、移相装置の補足鼓
動体mは、弾性支承部10および11の周囲で弾性連接
棒13を囲んでいる管状体34からなる。図8の基本線
図に示されているスプリングkの機能は、一方では管3
4の固定取り付け用クランプ36と、他方では、連接棒
13の管状部15と12にそれぞれ取り付けられている
固定取り付け用クランプ37および38との間に取り付
けられる径方向合成ばね板35によって、果たされる。
このように構成されているスプリングの剛性はたとえ
ば、剛性マウント37および38を制御された圧縮状態
に置くことにより調整されるが、こうした制御はたとえ
ば、上記剛性マウントの可動部に作用を及ぼす、矢印F
で示されている制御ジャッキによってなされる。
【0032】図10に示されている本発明の変形実施例
においては、連接棒13を貫いている(直径の両端に向
き合っている2つの剛性マウント36間に延びている)
ばね板35が用いられていて、その結果、該システムの
径方向の嵩を減少させることができ、この場合、ジャッ
キFは、上記連接棒の管状部15と一体になっている中
央可動剛性マウント37を圧縮したり、弛緩させたりし
て、ばね板の剛性を調整する役割を果たす。他方の側に
おいても、ばね板35は、連接棒の管状部12に他方の
剛性マウント37を結合させて、同様な機構を採用する
ことができる。さらに、補助体34は、テフロン製もし
くはこれと同様な材質の低摩擦パッドにより、連接棒1
3上を案内されること可能であることに留意されたい。
【0033】いかなる場合においても、ばね板35の剛
性を調整するため、剛性マウントを圧縮状態にするジャ
ッキは、励振周波数と該システムの鼓動周波数との比較
を基に、適当な制御回路により制御されることが理解さ
れよう。振動加速度計により上述の各周波数を測定する
ことも可能である。
【0034】また、図11と12に示されているよう
に、径方向の位置を変えることができる停止部材39を
ばね板35に作用させることによって、このばね板35
の剛性kを調整することもでき、この場合、これらの停
止部材39は螺旋カムの上に被せられていて、このカム
の回転角は、適当な制御回路により、一方の方向または
他方の方向に制御することも可能である。勿論この場
合、一定の圧の剛性マウント36と37を使用すること
もできる。
【0035】他の停止部材(図に示されていない)によ
って、補助体34の移動を二つの方向のみに限定するこ
とも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の実装方法を模式的に表した軸方向断面
図である。
【図2】本発明による弾性連接棒の模式的な軸方向断面
図である。
【図3】図2の実施例の変形例を示す図である。
【図4】図3のシステムの動的剛性の変化を示すグラフ
である。
【図5】振動の周波数の関数として、振動減衰の変化を
示すグラフである。
【図6】本発明による弾性連接棒の他の実施例の軸方向
断面片側を示す線図である。
【図7】図6の実施例におけるピストンの位置制御回路
のブロック図である。
【図8】振動系における位相転位装置の原理を示す流れ
線図である。
【図9】弾性ばね板を使用し、上記位相転位装置の原理
を具体化した弾性連接棒の軸方向断面片側を示す線図で
ある。
【図10】図9の実施例の変形を示す部分図である。
【図11】上記ばね板の剛性を調整する螺旋カムの径方
向面を示す線図である。
【図12】図11の調整システムの断面図である。
【符号の説明】
1 連接棒 2 回り継手 3 回り継手 4 基部 5 スプリング 6 ステム 7 ピストン 8 圧力センサー 9 サーボ弁 10,11,26 支承部 12 管状部 13 弾性連接棒 14 回り継手 15 管状部 16 回り継手 17 非漏出性チャンバ、液体チャンバ 18 孔 20 液柱、通路 21 補償チャンバ 22 隔膜 23 予圧ガス体 24 ピストン 25 フランジ 27−27’ 環状電磁石、電磁石コイル 28 差動センサー 29 強磁性ディスク 30 ループ 31 比較器 32 電子制御ブロック 33 増幅器 34 管状体、補助体 35 ばね板 36 剛性マウント、クランプ 37 剛性マウント、固定取り付けクランプ 38 剛性マウント、固定取り付けクランプ 39 停止部材

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の先端には振動荷重が軸方向にかか
    り、他方の先端は振動より断絶される構造物に連結して
    いる、能動的振動制御システムのための弾性連接棒にお
    いて、 該連接棒は、先ず該連接棒の一方の先端(14)に結合
    されている管状部(12)を具備しており、この管状部
    は他方の先端に結合されている小断面管状部(15)を
    囲んでいて、さらにこれら二つの管状部(12,15)
    は、その間に挟まれる一つの弾性支承部(10,11)
    によって、または軸方向に間隔をおいて設置される二つ
    以上の弾性支承部によって、互いに横に連結されてお
    り、このようにして該能動的振動制御システムは、上記
    の二つの管状部(12,15)の間で作動することを特
    徴とする弾性連接棒。
  2. 【請求項2】 上記弾性支承部(10,11)はそれぞ
    れ積層成形された環状エラストマー・ブロックよりなる
    請求項1記載の弾性の連接棒。
  3. 【請求項3】 該連接棒は、液圧用液体を満たされた非
    漏出チャンバ(17)を備え、しかもこのチャンバは、
    上記の弾性支承部の一つ(10)と上記の2つの管状部
    (12,15)によって画されており、かつ該連接棒に
    所定の軸方向補償荷重をかけるため、液を該チャンバ
    (17)に入れたり、もしくは該チャンバから出したり
    することができる請求項1または2記載の弾性連接棒。
  4. 【請求項4】 該連接棒は、液圧用液体を満たされた非
    漏出チャンバ(17)を備え、しかもこのチャンバは、
    上記の弾性支承部の一つ(10)と上記の2つの管状部
    によって画されており、かつ該チャンバは、液柱(2
    0)を介して補償チャンバ(21)に連絡し、さらに隔
    膜(22)によって、補償チャンバ内における予圧ガス
    体が分離されている請求項1から3までのいずれか1項
    記載の弾性連接棒。
  5. 【請求項5】 上記の非漏出チャンバ(17)は、予圧
    液を供給する外部手段と連結し、これによって、上記チ
    ャンバの内圧を変えられる請求項4記載の弾性連接棒。
  6. 【請求項6】 該連接棒の上記管状部内において、前記
    の2つのチャンバの間にピストン(24)が可動な状態
    で軸方向に取り付けられており、しかもこのピストンに
    は、2つのチャンバ(17,21)を連絡する液柱を構
    成する軸方向の通路(20)があって、そのうえ上記の
    ピストンは、このピストンの移動を制御する原動手段で
    あって、かつその結果発生する液体の移転によって上記
    非漏出チャンバ内の荷重補償圧を制御する原動手段と、
    連結している請求項4記載の弾性連接棒。
  7. 【請求項7】 上記原動手段は、ピストン内に設置され
    ている環状電磁石(27−27’)を含み、かつ該ピス
    トン(24)と一体になっている少なくとも1つの強磁
    性ディスク(29)に作用する請求項6記載の弾性連接
    棒。
  8. 【請求項8】 該ピストン(24)は、制御回路(2
    8,30,e0,31,32,33,27’)の一部を
    なす少なくとも1つの転位センサー(28)と接続し、
    かつこの制御回路は、ピストンの位置を制御し、これに
    よって該連接棒における能動的振動制御を行うため、上
    記原動手段(27−27’)を制御する請求項6または
    7記載の弾性連接棒。
  9. 【請求項9】 該弾性連接棒の両端の一つが励振振動を
    受け、さらに上記の能動的振動制御システムには、該連
    接棒の上記の2つの管状部の間に、移相装置(34−3
    7)が備えられていて、しかもこの移相装置の剛性は、
    最大の振動減衰を得るために、その共振周波数が励振振
    動周波数と一致するように調整されていることを特徴と
    する請求項1または2記載の弾性連接棒。
  10. 【請求項10】 上記の能動的制御システムには、その
    鼓動の周波数で制御されている、上記移相装置の剛性を
    調整する手段が含まれている請求項9記載の弾性連接
    棒。
  11. 【請求項11】 上記の能動的制御システムには、調整
    可能な剛性を持つ弾性要素として、弱い減衰能の径方向
    ばね板(35)が含まれていて、しかもこの2枚のばね
    板はそれぞれ、該連接棒の周囲を取り巻く外部管状体
    (34)と、該連接棒の2つの上記管状部の一方または
    他方との間で、固定するように取り付けられている請求
    項9または10記載の弾性連接棒。
  12. 【請求項12】 移相装置の上記ばね板(35)の剛性
    を調整する手段には、少なくともこのばね板の両端にお
    いて、もしくは上記連接棒を貫通するばね板の中央にお
    いて、上記管状体の直径の対向する2つの剛性マウント
    に共通な固定取り付け圧を調整する手段が含まれている
    請求項11記載の弾性連接棒。
  13. 【請求項13】 該移相装置の上記ばね板の剛性を調整
    する手段には、停止部材(39)が備えられていて、し
    かもこの部材は、ばね板の全長にわたってどの点におい
    ても作用することができ、そのために上記の停止部材は
    回転螺旋カムの周囲に装着されている請求項11記載の
    弾性連接棒。
JP4127932A 1991-04-22 1992-04-22 能動的振動制御システムにおける弾性連接棒 Pending JPH05149365A (ja)

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