JPH0768996B2 - 振動減衰ダンパ - Google Patents

振動減衰ダンパ

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JPH0768996B2
JPH0768996B2 JP3095317A JP9531791A JPH0768996B2 JP H0768996 B2 JPH0768996 B2 JP H0768996B2 JP 3095317 A JP3095317 A JP 3095317A JP 9531791 A JP9531791 A JP 9531791A JP H0768996 B2 JPH0768996 B2 JP H0768996B2
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アリスン・エンジン・カンパニー・インコーポレーテッド
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来の減衰能力を越え
る極端な温度環境下で応用するシャフト振動減衰ダン
パ、特にガスタービンエンジンに応用するシャフト振動
減衰ダンパに関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジンにおいては、ロー
タシャフトの振動は普通、ダンパの固定ハウジングと浮
動ハウジングとの間の減衰媒体をオイル膜としたスクイ
ーズ膜ダンパにより制御される。
【0003】
【発明が解決使用とする課題】このようなダンパに対す
る応用は、ダンパのまわりの周囲温度がオイルの最大作
業温度を越えないような環境下に限定されてしまう。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係るシャフト振
動減衰ダンパは普通のオイル膜式のスクイーズ膜ダンパ
の範囲を越える高温環境応用に対して適している。更
に、本発明に係るシャフト振動減衰ダンパは普通のスク
イーズ膜ダンパの温度能力以下の低温環境に対して適し
ている。
【0005】本発明は、回転シャフト上に設けた浮動ハ
ウジングと、浮動ハウジング内に位置し回転シャフトの
回転軸線のまわりで対称的に配置された複数個の室と、
対応する室内に1つずつ設けた複数個のインパクタとを
備えた新規で改良したシャフト振動減衰ダンパを提供す
る。シャフト及び浮動ハウジングの振動変位により、イ
ンパクタと対応する室との間に衝突が生じ、このような
衝突により、エネルギを吸収し、インパクタ及び室の局
部的な塑性変形を生じさせる。本発明に係るダンパの好
ましい実施例においては、室は浮動ハウジング内に設け
られシャフトの回転軸線に平行な円筒状ボアで構成さ
れ、インパクタは円筒状スリーブから成り、各スリーブ
はその内部にタングステンロッドを有する。スリーブは
両端でシールされ、その内部においては、ダンパの作動
温度では液体状態を呈する減衰媒体を充填してタングス
テンロッドのまわりに位置させる。インパクタが室に係
合したときには、減衰媒体はタングステンロッドとスリ
ーブとの間から搾り出されて、エネルギを更に吸収す
る。
【0006】
【実施例】図1を参照すると、ガスタービンエンジンの
タービンシャフトの如きロータシャフト10は、軸線1
6のまわりで回転できるように、軸受14により、エン
ジンケーシングの如き相対的に静止の構造体12に支持
されている。軸受14はシャフト10と一緒に回転する
内側レース18と、外側レース20と、これら内側レー
スと外側レースとの間に位置した複数個の転がり素子即
ち軸受ボール22とを有する。シャフト10の中心線は
通常軸線16に一致する。しかし、動的不平衡が発生す
ると、半径方向の振動変位として特徴付けられるふれま
わり(ホイーリング)即ち軸線16に垂直な方向でのシ
ャフト10の偏りが生じる。本発明に係る振動減衰ダン
パ24は軸受14の外側レース20と静止構造体12と
の間に位置し、シャフト10の半径方向振動変位を制御
する。
【0007】実験室での設計試験用に構成したシャフト
振動減衰ダンパ24は、環状リム28を有する浮動ハウ
ジング26と、円筒状の中央支持体30と、リム28と
中央支持体30との間に位置した半径方向の有孔ウエブ
32とを具備する。軸受14の外側レース20は中央支
持体30内に嵌合し、中央支持体30の半径方向の内側
フランジ34に当接している。外側レース20と半径方
向フランジ34との間に設けたボルトその他の連結手段
により、外側レースを浮動ハウジング26に剛直に連結
する。
【0008】リム28は静止構造体12の円形開口36
内に位置する。リム28上の半径方向の外側フランジ3
8は静止構造体12にボルト止めしたリテーナ(保持
具)40により保持される。リテーナ40は軸線16の
方向への浮動ハウジング26の軸方向運動を阻止する。
しかし、外側フランジ38とリテーナ40との間に設け
た間隙のため、浮動ハウジング26は軸線16に垂直な
平面内で自由に運動できる。ガスタービンエンジンに対
する応用においては、リム28と静止構造体12との間
には、例えば、構造上の一体性にとって十分な剛直性を
有すると共にシャフト10の半径方向振動変位を許容す
るのに十分な融通性即ち可撓性を持つ弾性接続が必要で
ある。
【0009】図1、2に明示するように、浮動ハウジン
グ26は更に、リム28内に設けた複数個の円筒状ボア
即ち室42を有し、これらの室は軸線16に平行に位置
している。室42はシャフト10のまわりで等間隔で位
置し、その端部はリムの一対の平坦側部44A、44B
を介して開いている。室42は平坦側部44A、44B
にそれぞれ設けた一対のシール溝45A、45Bにより
囲まれている。
【0010】図1ー4を参照すると、複数個のインパク
タ即ちダンパ重り(ウエイト)46は対応する室42内
に1つずつ位置していて、リム28の平坦側部44A、
44Bにそれぞれボルト止めした一対のリング48A、
48Bにより室内に保持されている。溝45A、45B
内の複数個のシール49はリング48A、48Bにより
溝内に保持されている。各インパクタ46は対応する室
42の直径より0.381mm(0.015インチ)程
度小さい直径を有する円筒状スリーブ50を具備する。
各スリーブ50の両端は一対のキャップ52A、52B
で閉じてある。複数個の中実タングステンロッド54は
キャップ52A、52B間の対応するスリーブ50内に
1つずつ位置している。タングステンロッド54の直径
は対応するスリーブ50の直径より0.254mm
(0.010インチ)程度小さい。高温減衰媒体56が
各インパクタ46のスリーブ50とタングステンロッド
54との間の間隙を満たしている。減衰媒体はダンパ2
4の作動温度では液体状態であり、比較的低温下での応
用に対してはオイル、高温下での応用に対しては鉛の如
き低溶融温度金属であるとよい。
【0011】シャフト10が40,000RPM程度の
通常の作動回転速度に加速されると、シャフト及び(又
は)これと一緒に回転する素子内に発生する不平衡によ
り、ダンパ24の平面内でシャフトの半径方向振動変位
が生じる。軸受14を介して浮動ハウジング26に伝達
されるシャフト10の振動変位はインパクタ46と室4
2との間に衝突を生じさせ、このような衝突は2つのモ
ードで振動減衰エネルギ吸収を開始させる。
【0012】詳細には、スリーブ50が対応する室42
の側壁に衝突したときに、スリーブ50の動きが停止す
る。しかし、タングステンロッド54はスリーブ50の
方へ運動し続け、ロッド54とスリーブ50との間から
減衰媒体56を搾り出す。タングステンロッド54とス
リーブ50との間からの減衰媒体の搾り出しに抵抗する
ことにより、減衰媒体56はエネルギを吸収し、第1モ
ードでシャフト10の半径方向振動変位を減衰させる。
減衰媒体56が搾り出された後、タングステンロッド5
4がスリーブ50に衝突し、このスリーブを介して対応
する室42に衝突する。このような衝突により、ロッド
54及び室42の局部的な塑性変形が発生し、このよう
な局部的な塑性変形により、エネルギを更に吸収し、第
2モードでシャフト10の半径方向振動変位を減衰させ
る。
【0013】ダンパ24は高温及び適温環境下で有用で
ある。例えば、適温環境下での普通のスクイーズ膜ダン
パの特性としては、減衰媒体56はオイルでよい。ダン
パ24にオイルを使用する利点は、従来のスクイーズ膜
ダンパに通常関連する配管、シール等が不要になること
である。普通のスクイーズ膜ダンパの限度を越える高温
環境下においては、減衰媒体56は、エンジンが始動し
たときにスリーブ50内で液体状態を呈する鉛の如き低
溶融温度金属であるとよい。低溶融温度金属を使用する
利点は、著しく高い最大作業温度を達成できることであ
る。ダンパ24は、普通のオイル膜式のスクイーズ膜ダ
ンパの作動温度範囲以下の低温環境下(例えば、宇宙飛
行機推進装置における高速ポンプ)においても有用であ
る。
【0014】当業者にとっては、単一のモードのみで振
動減衰を行うように本発明のシャフト振動減衰ダンパを
構成できることは明らかである。すなわち、上述の如き
インパクタ46及び対応する室42の局部的な塑性変形
のみによりエネルギ吸収を行う単一エネルギ吸収モード
となるように、インパクタを中実にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシャフト振動減衰ダンパの縦断面
図である。
【図2】図1の実質上2ー2線における平面に沿って見
た部分破断図である。
【図3】図1の一部の拡大図である。
【図4】図3の実質上3ー3線における断面図である。
【符号の説明】
10 シャフト 12 静止構造体 14 軸受 16 回転軸線 18 内側レース 20 外側レース 22 軸受ボール(耐摩素子) 24 振動減衰ダンパ 26 浮動ハウジング 28 リム 30 中央支持体 38 フランジ 40 リテーナ 42 室 46 インパクタ 50 スリーブ 54 ロッド 56 減衰媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・アーレン・クラスマン アメリカ合衆国インディアナ州46227,イ ンディアナポリス,レミントン・プレイス 1918 (72)発明者 ティモシー・アラン・ネール アメリカ合衆国インディアナ州46222,イ ンディアナポリス,レザーバリー・レーン 3461,アパートメント・ディー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸線(16)のまわりで回転可能な
    シャフト(10)と静止構造体(12)との間に位置し
    た振動減衰ダンパ(24)であって、浮動ハウジング
    (26)と、前記シャフト(10)の前記回転軸線(1
    6)に垂直な平面内で同シャフト(10)を伴うユニッ
    トとして半径方向に振動変位できるように前記浮動ハウ
    ジング(26)を同シャフト(10)に接続する軸受手
    段(14)と、前記浮動ハウジング(26)を前記静止
    構造体(12)に接続し、同浮動ハウジング(26)及
    び前記シャフト(10)の半径方向の振動変位を許容す
    るように作動する保持手段(38、40)とから成る振
    動減衰ダンパ(24)において、前記浮動ハウジング
    (26)が前記シャフト(10)の前記回転軸線(1
    6)のまわりで対称的に配置された複数個の室(42)
    を具備し;該各室(42)が同室の壁との間に所定の間
    隙を伴ってインパクタ(46)を可動な状態でその内部
    に保持し、もって、前記浮動ハウジング(26)が前記
    シャフト(10)を伴うユニットとして振動したとき
    に、同インパクト(46)が同室(42)の壁に衝突で
    きるようにしたことを特徴とする振動減衰ダンパ。
  2. 【請求項2】 前記軸受手段(14)が前記シャフト
    (10)に剛直に取り付けた内側軸受レース(18)
    と、外側軸受レース(20)と、これら内側軸受レース
    と外側軸受レースとの間に位置した複数個の耐摩素子
    (22)とを有し、該外側軸受レース(20)が前記浮
    動ハウジング(26)の円筒状中央支持体(30)に剛
    直に連結されていることを特徴とする請求項1の振動減
    衰ダンパ。
  3. 【請求項3】 前記各室(42)が前記浮動ハウジング
    (26)内に設けた円筒状ボアから成り、同円筒状ボア
    が第1直径を有し、前記回転軸線(16)に平行に延び
    る長手軸線を有するように同浮動ハウジング(26)内
    で方位決めされており;前記各インパクタ(46)が前
    記第1直径より小さな第2直径を有する金属筒体から成
    ることを特徴とする請求項1又は2の振動減衰ダンパ。
  4. 【請求項4】 前記各インパクタ(46)が、前記第2
    直径に等しい外径を有する円筒状の金属スリーブ(5
    0)と、この金属スリーブ(50)内に可動な状態で保
    持され同金属スリーブ(50)の内径より小さな直径を
    有する中実金属ロッド(54)とを備えたことを特徴と
    する請求項3の振動減衰ダンパ。
  5. 【請求項5】 前記各インパクタ(46)が、前記中実
    金属ロッド(54)を取り巻き前記金属スリーブ(5
    0)を満たす減衰媒体(56)を収納しており、該減衰
    媒体(56)が振動減衰ダンパ(24)の通常の作動温
    度では液体であることを特徴とする請求項4の振動減衰
    ダンパ。
  6. 【請求項6】 振動減衰ダンパ(24)を高温下で応用
    する場合は、前記減衰媒体(56)を低溶融温度金属と
    したことを特徴とする請求請5の振動減衰ダンパ。
  7. 【請求項7】 前記減衰媒体が鉛であることを特徴とす
    る請求項6の振動減衰ダンパ。
JP3095317A 1990-07-20 1991-04-25 振動減衰ダンパ Expired - Lifetime JPH0768996B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/555,222 US5219144A (en) 1990-07-20 1990-07-20 Mass impact damper for rotors
US555222 1990-07-20

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JPH04249636A JPH04249636A (ja) 1992-09-04
JPH0768996B2 true JPH0768996B2 (ja) 1995-07-26

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ID=24216460

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EP (1) EP0467427B1 (ja)
JP (1) JPH0768996B2 (ja)
DE (1) DE69105647T2 (ja)

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