JPH09508963A

JPH09508963A - 振動絶縁装置

Info

Publication number: JPH09508963A
Application number: JP8518707A
Authority: JP
Inventors: アール．スミス，マイケル; ビー．スタンプス，フランク
Original assignee: ベルヘリコプターテクストロンインコーポレイティド
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: EP0740746A4; DE69430264T2; JP3545415B2; EP0740746B1; EP0740746A1; CA2182275C; DE69430264D1; CA2182275A1

Abstract

(57)【要約】同調可能な二軸LIVE絶縁装置（３１）が、鉛直方向の単軸絶縁装置（３３）と、水平方向の単軸絶縁装置（３５）と、両方の単軸絶縁装置（３３、３５）のピストンとして機能する十字部材（４１）とを有している。絶縁装置（３１）は、十字部材（４１）内のスリーブ（８３）を同調通路（７５）の寸法を変化させることにより同調される。絶縁装置（３１）は、振動体から絶縁体への振動力と振動モーメントの伝達を可及的に低減する。

Description

【発明の詳細な説明】振動絶縁装置技術分野本発明は、振動体から該振動体に取り付けられた部材への振動力および振動モーメントの伝達を最小にする装置に関する。背景技術ヘリコプタにおける振動は多くの望ましくない効果を生じる。これらの効果には、操縦技能の低下をもたらす乗員の疲労や、乗客の許容できない不快や、運営費用の増加をもたらす部品の信頼性の低下、および、多くの場合、最高巡航速度の制限などが含まれる。主ロータ変速機（パイロン）がヘリコプタの主な振動源である。作動中、ヘリコプタは６自由度、すなわち、垂直力、横力、軸力、および、ロールモーメント、ピッチングモーメント、ヨーモーメントの全てにパイロン振動を発生する。支配的なパイロン振動高調波は、ロータブレードの個数とロータの角速度の積に等しいブレードパッセージ（blade passage）周波数（b/rev frequency）において発生する。初期のパイロン取付装置では、０．５ｇを越えるレベルの機体振動を生じた。次に、局所絶縁取付部材を用いた絶縁装置によれば、一般的にb/rev機体振動を巡航対気速度において約０．１５ｇまで低減することができた。然しながら遷移対気速度（約０から２５キロノット）では上記のレベルを超過してしまう。１９７０年代に、米軍は標準b/rev機体振動を巡航対気速度において０．０５ｇまで低減させた。この標準に適合するために、１または複数の反共振力相殺装置を備えたパイロン絶縁装置が開発された。力相殺装置の各々は、１自由度のパイロンb/rev機体振動を部分的または完全に相殺するために、バネと機械的に増幅された同調質量とを備えている。１または複数の上記力相殺装置と局所取付部材と組み合わせたシステムは、５自由度まで少なくとも部分的に効果を奏することが可能であった。然しながら、上記システムは複雑で費用がかかり、かなりの設置空間を必要とし、ヘリコプタの設計重量の２−３％の重量利益を受け、更に、０．０５ｇの標準に適合することができなかった。米国特許第４２３６６０７号（ハルウェス等）は、液体同調質量の慣性を流体圧により増幅するバネと同調質量型振動絶縁装置を開示している。ハルウェスの液体慣性振動除去装置型（Halwes Liquid Inertial Vibration Eliminator（LIV E））絶縁装置１を略示断面図にて図１に示す。ピストン５の外表面とシリンダ７の内表面との間にゴム３が取り付けられている。ゴム３は、弾性バネとして作用し、また、液体を密封するように作用する。内部からの液体の漏洩を防止するために、シリンダ５の端部に上端キャップ９と下端キャップ１１が取り付けられており、これにより２つの室１３、１５が形成される。室１３、１５はピストン５の同調通路１７により連通しており、同調通路１７には、高密度、非圧縮性、低粘性流体、例えば液体水銀が充填されている。振動体１９が上端キャリッジ９に取り付けられている。該振動体は矢印２１で示す方向に振動する。振動体１９の振動から絶縁される部材（被絶縁体）２３は、ブラケット２５とラグ２７によりピストン５に連結されている。振動体１９により発生した矢印２１の方向の振動力により、ピストン５とシリンダ７との間が相対的に移動する。この相対動作により、ゴムバネ３の歪により振動反力が生じる。同時に、室１３、１５の容積の増加と減少が交互に生じ、室１３、１５および同調通路１７に貯留された液体が、同調通路１７を通じて室１３、１５の間を流動する。同調通路１７内の液体の慣性質量（同調質量 turning mass）が、ピストン５およびゴムバネ３の有効断面積（有効ピストン面積）と同調通路の断面積（同調通路面積）の比により増幅される。同調質量の加速により生じた慣性力は、ゴムバネ３の反力と位相がずれている。ある周波数（絶縁振動数）で減衰のない系では、慣性力がバネ力と等しく、かつ、反対方向となり、力が完全に相殺され、絶縁体２３へ振動が伝達されることはない。減衰のある系では、力が完全に相殺されることはなく、絶縁振動数において絶縁体へ最小限の振動が伝達される。振動体−LIVE絶縁体−絶縁体の系では、絶縁振動数ｆｉは以下の式で示される。ここで、ｋ＝ゴムバネのバネ率Ｒ＝同課通路面積に対する有効ピストン面積の比Ｌ＝同調通路の長さＡ＝同調通路面積 ρ＝液体の質量密度である。 LIVE絶縁装置の絶縁効果が液体の移動による慣性効果に依存しているので、LI VE絶縁装置は有効ピストン面積に垂直で、有効ピストン面積の幾何学的中心を通過する軸線（作用軸線）に沿ってのみ効果がある。従って、絶縁装置の作用軸線以外の軸線に沿って振動がLIVE絶縁装置１に作用すると、振動力の作用軸線に沿った成分のみが絶縁される。図２の曲線２７は、絶縁体２５の(LIVE)）絶縁装置１の作用軸線に沿った振動数応答のプロットを示している。曲線２７は、約１％の臨界制振を有する系の曲線である。直線２９は、同等の剛体における絶縁体２５の作用軸線に沿った応答を示している。図示するように、絶縁周波数ｆＩ（反共振振動数としても知られている）の近傍に、相対的に狭い絶縁「ノッチ」３０が生じる。最大絶縁（最小絶縁体応答）は、絶縁振動数において９９％であり、絶縁振動数において絶縁体に僅かに１％の振動体の力が伝達される。ハルウェスのLIVE絶縁装置１は丈夫で、小型軽量、自己完結された装置で、振動体−LIVE絶縁装置−絶緑体の系に対してその作用軸線に沿って優れた振動絶縁性を発揮する。他の監視絶縁装置が従来技術で公知となっている。田堵辺米国特許第４８１１９１９号（ジョンズ Jones）や、米国特許第５１７４５５２号（ホッジソン Hod gson等）を参照すると、外部同調通路を有する慣性絶縁装置が開示されている。然しながら、ハルウェスのLIVE絶縁装置以外の慣性絶縁装置では、同調通路の形状は、LIVE絶縁装置におけるよりも、液体の流れに大きな抵抗を生じる形状となっている。流れの抵抗により絶縁装置の減衰が増加し、絶縁装置の効果が低下する。デー．アール．ハルウェスの「主ロータの全体絶縁装置」（D.R.Halwes，“To tal Main Rotor Isolation System”Bell Helicopter Textron Inc．(1981)）、デー．アール．ハルウェスの「NOE 飛行の間の動的環境の制御」(D.R．Halwes， “Controlling the Dynamic Envioranment During NOE Flight”Bell Helicopte r Textron Inc．(1985))に、６自由度(6 DOF)のヘリコプタパイロン絶縁システムに関して記載されている。パイロンを機体に取り付け、６自由度の全てに関してb/rev振動を絶縁するために、上記系では６つのLIVE絶縁装置を関連させている。６自由度の系によればb/rev絶縁を得ることができ、従来のシステムより優れているが、いくつかの欠点もある。第１に各LIVE絶縁装置は、その作用軸線に沿う力のみを受け、各LIVE絶縁装置はエラストマベアリングにより、その各々の端部を固定しなければならない。高価であることに加えて、エラストマベアリングは、パイロンLIVE絶縁装置−機体系に付加的な減衰作用を起こし、これが、絶縁装置の効果を低減する。第２に、振動数から絶縁振動数が変化するとLIVE絶縁装置の効果が著しく低減するので、絶縁振動数に影響を与える６自由度系の相対的に小さな変化により、システムの効果が比較的大きく低減される。こうした変化には、経時変化に基づく絶縁装置およびエラストマベアリングの変化や、温度変化に基づくゴムバネ、エラストマベアリング、液体の物性変化、製造公差に基づくシステムの絶縁装置間の差が含まれる。更に、ヘリコプタの主ロータが基準の回転速度以外の回転速度で使用されるために、主ロータのb/rev振動数と、６自由系の絶縁振動数との間の不整合をもたらし、これが絶縁装置の効果を低下させる。運転中に、上記の変化を補い、かつ、６自由系の絶縁振動数を主ロータのb/rev振動数に整合させるために、６自由度系の絶縁装置を調整することにより、上記系が常に最適なb/ rev振動数を得ることが可能となる。 LIVE型または他の慣性絶縁装置を含む系の絶縁振動数は、絶縁体の慣性通路の長さまたは断面積を変化させることにより変えることができる。例えば、米国特許第４９６９６３２号（ホッジソン等Hodgson)および米国特許第４６４１８０８号（Flower）を参照されたい。然しながら、従来技術による上記の変化させる手段は絶縁装置の減衰を増加させ、これにより、絶縁装置の効果が低下する。減衰を著しく増加させることなく絶縁装置の慣性通路の長さまたは断面積を変えることにより、絶縁装置の効果を高く維持しながら、システム絶縁振動数を変えることが可能となる。第３に、６自由度系は比較的空間を必要とする。より小型のシステムによれば、空間と重量とを削減することができる。発明の開示ヘリコプタ用の振動絶縁システムが、４つの同調可能な二軸LIVE絶縁装置と、アレー状の加速度計と、制御装置とを具備している。制御装置には、加速度計からの信号が入力され、ヘリコプタのパイロンから客室へ伝達される振動を可及的に低減するために絶縁装置を同調させる信号が出力される。同調可能な二軸絶縁装置の各々は、２つの単軸LIVE絶縁装置を具備しており、該２つの単軸LIVE絶縁装置は、各々の作用軸線が互いに垂直となるように互いに連結されている。好ましい実施形態では、単軸絶縁装置は、軸方向に伸長可能なスリーブにより同調される。該スリーブは、絶縁装置の同調通路の内壁の一部を形成している。ラックギアとピニオンギアとを通じて作動させる電動モータが、前記スリーブを伸縮させこれにより、単軸絶縁装置の絶縁振動数が減少、増加する。絶縁システムは、６自由度の全てに振動を絶縁する。図面の簡単な説明添付図面を参照して例示として示す実施形態を説明する。添付図面において：図１は、従来技術のハルウェスのLIVE絶縁装置の側断面図である。図２は、LIVE絶縁装置の作用軸線に沿う絶縁体の振動数応答をプロットした図である。図３は、本発明による可同調二軸型LIVE絶縁装置の側断面図である。図４は図３の平面４−４で切断した断面図である。図５は、図３、４の絶縁装置の鉛直同調通路の拡大断面図である。図６は、図５の平面６−６に沿うスリーブ作動手段の断面図である。図７は、絶縁装置を同調させるための代替手段の断面図である。図８は、図７の平面８−８に沿う代替同調手段の断面図である。図９は、図７、８の代替同調手段の平面図であり、半径方向に移動可能な可動部材が最も内方位置にある状態を示す図である。図１０は、図７、８の代替同調手段の平面図であり、半径方向に移動可能な可動部材が最も外方位置にある状態を示す図である。図１１は、絶縁装置を同調させるための更に他の代替手段の断面図である。図１２は、図１１の平面１１−１１に沿う代替同調手段の断面図である。図１３は、ヘリコプタパイロン用の４つの同謁可能な二軸絶縁装置を備えた振動絶縁システムの側面図である。図１４は、図１３の振動絶縁システムの平面図である。図１５は、ヘリコプタパイロン用の３つの同調可能な二軸絶縁装置を備えた振動絶縁システムの側面図である。図１６は、ヘリコプタパイロン用の３つの同調可能な二軸絶縁装置を備えた５自由度振動絶縁システムの平面図である。図１７は、図３、４に示した絶縁装置の十字部材とゴムバネの略示図である。図１８は、図１３、１４の振動絶縁システムの略示斜視図であり、システムの鉛直バネ率を示す図である。図１９は、図１３、１４の振動絶縁システムの略示平面図であり、システムの水平バネ率を示す図である。図２０は、ヘリコプタパイロン振動絶縁システムの制御システムの略示ブロック図である。発明を実施する最良の態様図３、４は本発明を具体化した可同調二軸LIVE絶縁装置３１の断面図である。二軸絶縁装置３１は、鉛直単軸絶縁装置３３と水平単軸絶縁装置３５を具備している。２つの絶縁装置は、互いに直交関係にある作用軸線３７、３９を夫々有している。十字部材４１が単軸絶縁装置３３、３５のピストンとして作用する。ゴムバネ４３が十字部材４１の上部４５の外表面と、上部キャップ４７の内表面とに取着されて、上部室４９を形成している。他のゴムバネ５１が十字部材４１の下部５３の外表面と下部キャップ５３の内表面に取着されて、下部質５７を形成している。同様に、ゴムバネ５９が十字部材４１の左部６１と左キャップ６３とに取着され左室６５を形成しており、ゴム部材６７が十字部材４１の右部６９と右キャップ７１とに取着され右室７３を形成している。上下キャップ４７、５５は、鉛直絶縁装置３３がLIVE絶縁装置として機能するために、互いに相対的に移動できないように拘束されていなければならないことは理解されよう。このように拘束することによりキャップ４７、５５は、図１に示すシリンダ７および端部キャップ９、１１と同様に機能する。同様に、左右キャップ６３、７１は、水平絶縁装置３５がLIVE絶縁装置として機能するために、互いに相対的に移動できないように拘束されていなければならないことは理解されよう。図１３、１４に関して後述するように、キャップ４７、５５、６３、７１は、図３、４に図示されていない構造体により、そのように拘束されている。本発明実施形態の二軸絶縁装置は、本質的に２つの単軸LIVE絶縁装置であり、その作用軸が互いに所定角度をなしている。単軸絶縁装置のピストンは好ましく互いに取着されているが、絶縁装置の他の部品を取着することもできる。例えば一方の絶縁装置のピストンを他の絶縁装置のキャップに取着し、または一方の絶縁装置のキャップを他の絶縁装置のキャップに取着してもよい。単軸絶縁装置の作用軸は、好ましく互いに垂直となっているが、これは絶対に必要ではない。軸線が互いにある角度を形成している、すなわち平行でない限り、二軸絶縁装置は２つの軸線に沿って振動を絶縁する。最後に、本発明の実施形態で用いられる絶縁装置はハルウェスのLIVE絶縁装置であるが、あらゆる慣性型絶縁装置を利用可能である。更に、作用軸線が他の２つの絶縁装置の作用軸線とある角度を形成するようにして、３つの単軸絶縁装置を互いに連結し、以て３軸絶縁装置を形成してもよいことは当業者には理解されよう。十字部材４１を貫通する鉛直同調ポート７５が前記上下室４９、４７を連結している。上部キャップ４７の着脱自在の栓７７から、同調ポート７５および室４９、５７に液体が充填される。同様に、十字部材４１を貫通する同調ポート７９が左右室６３、７１を連結している。右キャップ７１の着脱自在の栓８１から、同調ポート７９および室６３、７１に液体が充填される。減衰を最小限とするために、ゴムバネ４３、５１、５９、６７は、減衰作用が低く温度範囲の広いゴムから成る。更に、同調ポート７５、７９への入口は、円滑な液体の流れを確実にするために慎重に設計される。幾つかの観点から、LIVE絶縁装置には水銀が理想的な液体であるが、２つの一連の欠点がある、つまり水銀は有毒であり、かつ、腐食性を有している。そのために、本発明の実施形態では、低粘度、非圧縮性で、かつ、環境に安全な液体を用いる。こうした液体は水銀ほど密ではなく、絶縁装置３１が幾分大きくなるが、毒性や腐食性を有していない。鉛直および水平同調通路７５、７９の各々は、各絶縁装置３３、３５を所定範囲の絶縁振動数に同調させるために、軸方向に延びることのできる摺動自在なスリーブ８３、８５を備えている。摺動自在のスリーブ８３、８５は、図３、４において、完全に伸長した位置にて示されている。次いで、図５、６を参照する。鉛直スリーブ８３は、十字部材４１の鉛直オリフィス８７内に摺動自在に配設されている。こうして、鉛直通路７５は、スリーブ８３の内表面と、オリフィス８７の内表面の一部により形成される。スリーブ８３が完全に収縮しているとき、その上端８９は、十字部材の上端面９３の凹部９１内に配置される。減衰を最小限とするために、スリーブ８３の上端８９と下端９５は、液体の流れが円滑になるように形成されている。更に、スリーブ８３とオリフィス８７の内径の差による絶縁振動数への影響を最小限するために、スリーブ８３の厚さは十分な強度を得ながら可及的に薄くする。軸方向に延設されたラックギア９７が適当な手段、例えば接着または通常の固定具によりスリーブ８３の外表面に取着されている。代替的にラックギア９７をスリーブ８３と一体で形成してもよい。ラックギア９７を伸長位置と収縮位置との間で軸方向に移動可能とするために、オリフィスの内面に空所９９が、適当な形状、寸法にて形成される。ラックギア９９にはピニオンギア１０１が係合している。ピニオンギアは、小型電動モータ１０５の出力軸１０３に連結されている。モータ１０５によりピニオン１０１が回転すると、ラックギア９７が軸方向に移動してスリーブ８３が伸縮する。本実施形態では電動モータが用いられているが、他の適当な回転アクチュエータ、例えば、油圧または空気圧を利用した回転アクチュエータでもよい。更に、本発明のこの特徴は、回転アクチュエータとギアとによるスリーブ８３の位置決めに限定されない。スリーブ８３を伸長、収縮させる他の適当な手段、例えば、直動アクチュエータは本発明の範囲に包含される。電動モータ１０５、従ってスリーブの位置は振動に応答する制御装置により制御される。制御装置は図２０に関連して後述する。水平同調通路７９に含まれる摺動自在のスリーブ８５は、既述したのと同様に、他の電動モータ１０７（図４）により作動する。 LIVE絶縁装置の作用軸線に沿う絶縁振動数は絶縁装置の同調通路の容積の１／２乗の逆数に関連しているので、スリーブ８３、８５を伸長または収縮させることにより、各単軸絶縁装置３３、３５の絶縁振動数が減少または増加する。従って、スリーブ８３、８５が、鉛直および水平絶縁装置３３、３５を所定範囲の絶縁振動数に同調させる手段を構成している。図７から図１０に、図３、４に示す単軸絶縁装置３３、３５を同調させる他の手段を図示する。分かりやすくするために、鉛直絶縁装置３３のピストンのみが図示されている。半径方向に移動可能な部材１０９の内面が、鉛直通路７５の壁の一部を形成している。調節可能な部材１０９は、鉛直ピストン３３の鉛直チャンネル１１０内に摺動自在に配設されている。調節可能部材１０９の上側延長部１１１が、鉛直ピストン３３の上面の上水平凹部１１２内に摺動自在に配設される。同様に調節可能部材１０９の下側延長部１１３が下水平凹部１１４内に摺動自在に配設される。電動モータ１１７のネジ付きの出力軸１１６が、移動可能部材１０９のネジ付の盲孔１１８に係合する。モータ１１７が作動すると、出力軸１１６が盲孔１１８と共働して、前記移動可能部材を通路７５の鉛直軸線に関して内方または外方に移動させる。図９、１０の各々は、最も内側位置と最も外側位置にある可動部材１０９を示している。上側水平延長部１１１のオリフィス１１５により、可動部材１０９により占められていないチャンネル１１０に液体が流入、流出可能となる。従って、前記可動部材が内方または外方に移動しても、鉛直絶縁装置３３内の液体のための空間は、実質的に一定に維持される。オリフィス１１５は、上側水平延長部１１１ではなく、下側水平延長部１１３に形成してもよいことは理解されよう。然しながら、液体が鉛直チャンネル１１０を通じて上下室１３、１５の間で移動することを防止するために、水平延長部１１１、１１３の一方のみにオリフィス１１５を形成する。絶縁振動数のための式は、ここで、ｋ＝ゴムバネのバネ率Ｒ＝同調通路面積に対する有効ピストン面積の比Ｌ＝同調通路の長さＡ＝同調通路面積 ρ＝液体の質量密度である。そして、と定義する。ここで、Ｂ＝有効ピストン面積である。従って、絶縁振動数は、と表現される。従って、鉛直通路７５の断面積Ａを可動部材１０９を内方に移動させることにより、鉛直絶縁装置３３の絶縁振動数が低減され、かつ、可動部材１０９を外方に移動させることにより、断面積を増加させることにより絶縁振動数が増加する。水平絶縁装置３５（図３、４）にも同様の構造が配設されているので、鉛直および水平絶縁装置３３、３５を所定範囲の絶縁振動数に同調させることが可能である。図１１、１２に、単軸絶縁装置３３、５５（図３、４）を同調させる他の手段を図示する。分かりやすくするために、鉛直絶縁装置３３のみを図示する。電磁コイル１１６が同調通路７５の周囲に配設されている。端子１１７、１１８間に所定電圧を与えると、コイル１１６に電流が流れ、同調通路７５内に磁場が形成される。端子１１７、１１８に付与された電圧の極により、磁場の方向が矢印１１９で示される方向の一方となる。本実施形態では、通路７５おおび上下室４９、５３（図３）に充填された液体は電解液（すなわち、塩水などのイオン化液）または水銀などの導電性液体である。コイル１１６が励起すると、同調通路７５内の液体に電磁流体力学的（MHD）力が作用する。電磁流体力学的力の大きさと方向は、コイル１１６を流れる電流の大きさと方向に依存している。端子１１７、１１８間に交番電圧を付与すると、交番電磁流体力学的力が発生する。この電磁流体的力学力は、同調通路７５内の液体の変移と位相を合わせることが可能であり、液体の見かけの質量が低減される。再び絶縁振動数の式を参照すると、同調通路７５内の液体の見かけの質量が低下すると、絶縁振動数が増加することが理解されよう。同様に、電磁流体力学的力を、同調通路内の液体の加速度と位相を合わせると、液体の質量が見かけじょう増加し、絶縁振動数が低下する。絶縁振動数の増加または減少は、コイル１１６を流れる電流の大きさに依存している。代替的に、電磁流体力学的力を同調通路７５内の液体の速度に位相を合わせることが可能であり、これにより、液体に運動エネルギが付与され、粘性減衰により散逸したエネルギが補償される。その結果、絶縁「ノッチ」３０（図２）が深くなり、より絶縁性が高くなる。図１３、１４にヘリコプタパイロン（主ロータ変速機）用の振動絶縁装置を図示する。該振動絶縁装置は、４つの同調可能な二軸絶縁装置１２７〜１３３を具備している。絶縁装置１２７〜１３３の各々は、図３から図６を参照して説明した絶縁装置３１と同一である。主ロータ変速機１２１には、１または複数のエンジン（図示せず）から駆動軸１２３を介して動力が伝達される。変速機１２１は、マスト１２５を介して主ロータに動力を伝達する。二軸絶縁装置１２７〜１３３は、４つのブラケット１３５〜１４１から成る４つの手段により変速機１２１に取り付けられている。絶縁装置１２７〜１３３の各々の上下キャップ４７、５５（図１）が、鉛直ブラケット１３５〜１４１に取着されており、ブラケット１３５〜１４１は変速機１２１に取着されている。ブラケット１３５〜１４１は、また、上下キャップ４７、５５が互いに相対動作しないように拘束しており、これにより、図１のシリンダ７と同様に機能することが可能となる。絶縁装置１２７〜１３３は、４つのスタンド１４５〜１５１により機体（図示せず）の上部デッキ１４３に取着されている。絶縁装置１２７〜１３３の各々の左右キャップ６３、７１（図３、４）は、スタンド１４５〜１５１の各々に取着されており、スタンド１４５〜１５１は上部デッキ１４３に取着されている。上部デッキ１４３への上下キャップ４７、５５の取り付けと、変速機への左右キャップ６３、７１の変速機１２１への取り付けは、図１３、１５と関連して上述した形態と等価であることは理解されよう。何れの形態においても、パイロンの鉛直剪断と、ロールモーメントおよびピッチングモーメントは、二軸絶縁装置１２７〜１３３の鉛直絶縁部（図３、４）により機体から絶縁され、パイロンの縦剪断と、横剪断と、ヨーモーメントが絶縁装置１２７〜１３３の水平絶縁部３５により機体から絶縁される。従って、既述した絶縁システムの何れの形態によっても、６自由度の振動を絶縁するこが可能となる。６自由度の全てに静的に安定な絶縁システムを構成するためには最低３つの二軸絶縁装置３１（図３、４）が必要となることは理解されよう。こうしたシステムを図１５に示す。３つの二軸絶縁装置１５３〜１５７および関連する取り付け構造体（図示せず）により、６自由度の全てに安定で、６自由度の全てに絶縁するシステムが構成される。図１６に示す絶縁システムは５自由度の絶縁を達成する。二軸絶縁装置１６１〜１６５の水平絶縁部３５（図３、４）の作用軸線は変速機の半径１６９と一直線状になる。従って、ヨーモーメント１７１のために絶縁装置１６１〜１６５に作用する振動力は、絶縁装置１６１〜１６５の各々の鉛直および水平絶縁部３３、３５の作用軸線に対して垂直となる。従って、ヨーモーメントは絶縁されない。パイロン−絶縁装置−機体系の絶縁振動数は、以下の式に表される。ここで、ｋ_s＝絶縁される振動力に平行な系の有効ゴムバネのバネ率Ｒ_s＝作用軸線が絶縁される振動成分に平行な絶縁装置の同調通路面積に対する有効ピストン面積の比ｍ_s＝絶縁される振動成分に平行な同調質量の合計（有効同調質量）である。そして、各二軸絶縁装置の各単軸絶縁部に対して、有効同調質量は以下のように計算される。ｍ＝ＬＡρcosθ ここで、Ｌ＝単軸絶縁装置の同調通路の長さＡ＝単軸絶縁装置の同調通路の面積 ρ＝液体の質量密度 θ＝振動力と単軸絶縁装置の作用軸線との間の角度である。ある系が１つの絶縁装置のみ備え、振動力が絶縁装置の作用軸線に沿って作用する場合、上記２つの式はハルウェスの特許に開示された絶縁振動数を与える。ハルウェスの特許で記載されたシステムとは異なり、本発明は、複数の絶縁装置を備えており、６自由度の全ての振動を受ける。従って、自由度の各々に関して有効バネ率と、同調質量とを演算する必要がある。図１７に、図３、４と関連して上述した十字部材４１とゴムバネ４３、５１、５９、６７の略示する。ゴムバネの形状と夫々の構成で使用されたゴムの固有特性のために、バネのバネ率は該バネが変形する方向に依存している。各バネのバネ率をｋ₁、ｋ₂、ｋ₃にて指示する。本実施形態で、ｋ₁の値はｋ₂の値の約１／２である。一連のシム１９１ゴムバネの各々に配設さていなければ、ｋ₂はｋ₃に等しくなる。シム１９１のために、ｋ₃の値はｋ₂の約３０倍となる。ゴムバネ４３、５１、５９、６７の各々のバネ率ｋ₁、ｋ₂、ｋ₃は、十字部材４１の有効バネ率に影響を与える。十字部材の有効バネ率ｋ_V、ｋ_T、ｋ_Rは以下の式にて計算される。有効バネ率と行こう同調質量とを演算するとき、変速機の取付平面１９３（図１８、１９）を座標系に使うと便利である。二軸絶縁装置の各々の作用軸線３７、３９（図３）は交差する。変速機取付平面１９３は、二軸絶縁装置１２７〜１３３（図１１、１２）の各々の作用軸線の交差点を通過する。図１８、１９を参照すると、上記絶縁システム（１３、１４）のｚ軸（変速機水平取付平面１９３に対射手鉛直）、ｘ軸（縦）、ｙ軸（横）に平行な有効バネ率は、ｋ₂＝４ｋ_V ｋ_X＝ｋ_Y＝４（ｋ_R＋ｋ_T）cos４５である。取付平面のロールおよびピッチングモーメントは絶縁装置の鉛直作用軸線に沿う力に変換され、取付平面のヨーモーメントは絶縁装置の水平作用軸線に沿う力に変換されるので、ｋ_pitch＝ｋ_roll∝４ｋ_V ｋ_yaw∝４ｋ_T である。取付面の鉛直力と取付面のロールおよびピッチングモーメントが、二軸絶縁装置の鉛直作用軸線に沿って（絶縁装置の水平軸に垂直に）作用するので、鉛直同調質量のみが取付平面の鉛直、ロール、ピッチング方向の系の絶縁振動数に影響し、そして、鉛直、ロール、ピッチング方向の有効同調質量を計算する場合、θ ＝０°である。取付平面のｘ軸およびｙ軸の沿う力は、二軸絶縁装置の水平作用軸線に対して４５°に（絶縁装置の鉛直軸線に垂直に）作用するので水平同調質量のみが、系の縦および横方向に絶縁振動数に影響し、θ＝４５°である。最後に、取付面ヨーモーメントによる力が、二軸絶縁装置の水平軸に沿って（絶縁装置の鉛直軸線に垂直に）作用するので、水平同調質量のみがヨー方向に系の絶縁振動数に影響し、そしてθ＝０°である。図２０に、本発明実施形態において、パイロンb/rev振動をヘリコプタの機体からの絶縁を最適化するために、二軸絶縁装置を同調させる制御装置のブロック図を示す。機体の振動を検知するセンサアレー２０１が、振動を表す一連の信号を制御装置２０３に送信する。振動センサからの信号により、複式インプット複式アウトプット式制御装置２０３が絶縁装置アクチュエータ２０５（図３の電動モータ１０５、１０７）に信号を送出し、これにより系の絶縁装置が同調される。絶縁装置を同調することにより、パイロン−絶縁装置−機体系２０７の物理的特性が変化し、これにより、センサアレー２０１が検知した振動が変化する。本実施形態では、振動検知アレーは、６自由度の全ての振動を検知するために６つの加速計を具備している。代替的に、他の適当なセンサアレー、例えばひずみ計を利用することもできる。本発明の重要な目的が、ヘリコプタの乗客に振動の無い搭乗を提供することであるので、センサアレー２０１は、ヘリコプタの客室内に配置される。センサアレー２０１からの信号に応答して、制御装置２０３が信号を送出し、これにより絶縁装置アクチュエータ２０５が対応する絶縁装置同調スリーブ８３、８５（図３から図６）または図７から図１２に関連して説明した代替同調手段を適切に移動させる。これにより、系の絶縁振動数が１または複数の自由度で変化する。上記変化により、パイロン−絶縁装置−機体系２０７の特性が変化し、対応する自由度で振動が増加または減少する。これにより、主ロータ変速機から機体に、つまりセンサアレー２０１に振動が伝達される。理解されるように、上記制御装置は、閉ループによるフィードバックシステムである。絶縁振動数の変化により、対応する自由度の振動が増加すると、この増加は、センサアレー２０１により検知される。その結果、制御装置２０３は、対応する系の作用軸線の絶縁振動数を同調する。絶縁振動数の最初の変化により対応する自由度の振動が減少すると、制御装置は、対応する自由度の振動が所定値に達するまで、或いは、増加し始めるまで、適当な絶縁装置同調スリーブを同じ方向に調節し続ける。所定値において同調を停止することにより、制御装置の「ハンチング」が最小限に低減される。センサ２０１は、パイロンからの振動のみならず全ての源からの振動に応答することは理解されよう。その結果、振動源が何であれ、制御装置２０３は客席における振動を可及的に低減するために絶縁装置を同調させる。本発明の好ましい実施形態を図示、説明したが、本発明の精神から逸脱することなく本実施形態の種々の変更が可能であることは当業者の当然とするところである。そのために、本発明の範囲は以下の請求の範囲に記載されている。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９６年６月１３日【補正内容】請求の範囲１．振動絶縁装置において、流体が充填された第１と第２の室と、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該ピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された同調通路と、前記同調通路内に少なくとも一部が配設され、前記同調通路の内壁の一部を形成するスリーブとを具備し、前記スリーブが、前記同調通路に対して該同調通路の中心軸線に沿って移動可能となっており、これにより、振動絶縁装置の作動特性を変化させるようにした振動絶縁装置。２．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項１に記載の振動絶縁装置。３．二軸振動絶縁装置において、流体の充填された第１と第２の室と、第１のピストン、すなわち、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該第１のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された第１の同調通路と、流体の充填された第３と第４の室と、第２のピストン、すなわち、前記第３の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第４の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が前記振動体と前記絶縁体との間の該第２のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された第２の同調通路と、前記同調通路の一方に内に少なくとも一部が配設され、前記同調通路の内壁の一部を形成するスリーブとを具備し、前記スリーブが、前記同調通路に対して該同調通路の中心軸線に沿って移動可能となっており、これにより、振動絶縁装置の作動特性を変化させ、前記第１と第２の室の一方および前記第１のピストンは、前記第１のピストンの中心軸線が前記第２のピストンの中心軸線に対して所定の角度に配置されるように、前記第３と第４の室の一方および前記第２のピストンに連結されるようにした振動絶縁装置。４．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項３に記載の振動絶縁装置。５．同調通路を有する流体慣性式振動絶縁装置において、磁気的に影響を受ける液体と、前記同調通路内の前記液体に作用する交番磁場を形成する発生器とを備え、前記絶縁装置の絶縁振動数が調節され、減衰または他のエネルギ損失を補うためにエネルギが液体に負荷されるようにした流体慣性式振動絶縁装置。６．前記発生器が、前記同調通路を中心として配設された電磁コイルを具備する請求項５に記載の振動絶縁装置。７．更に、前記コイルに接続された交番電流の源を具備する請求項６に記載の振動絶縁装置。８．更に、前記電流源および前記コイルに接続された制御装置を具備し、該制御装置が、前記コイル内の電流の強さと方向を制御するように適合している請求項７に記載の振動絶縁装置。９．振動体と絶縁体との間に連結された複数の複軸流体慣性式振動絶縁装置を具備する振動絶縁システム。１０．少なくとも１つの前記絶縁装置の少なくとも１つの中心軸線が、前記絶縁装置または前記各絶縁装置の中心軸または中心軸の各々の絶縁振動数を謁節する手段を具備する請求項９に記載のシステム。１１．更に、前記振動体から前記絶縁体への振動の伝達を可及的に低減するために、前記調節可能な中心軸または調節可能な中心軸の各々の絶縁振動数を調節する制御システムを具備する請求項１０に記載のシステム。１２．前記制御システムは、振動センサと、制御装置と、アクチュエータとを具備し、前記振動センサの出力が前記制御装置に接続され、その入力信号となり、前記制御装置は、前記入力信号に応じて出力信号を発生し、該出力信号を前記アクチュエータに送出するように適合しており、前記アクチュエータが、前記制御装置の出力に応答して前記調節可能な中心軸を調節するように適合している請求項１１に記載のシステム。１３．前記制御システムは、複数の振動センサと、制御装置と、複数のアクチュエータとを具備しており、前記振動センサの各々からの出力が前記制御装置に接続され、その入力信号となり、前記制御装置は、前記入力信号に応じて複数の出力信号を発生し、該複数の出力信号を前記複数のアクチュエータに送出するように適合しており、前記アクチュエータが、前記制御装置の出力に応答して前記調節可能な中心軸を調節するように適合している請求項１２に記載のシステム。１４．振動絶縁装置において、流体が充填された第１と第２の室と、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該ピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された同調通路であって、該同調通路が長手方向に延びるチャンネルを有した同調通路と、前記同調通路内に少なくとも一部が配設され、前記同調通路の内壁の一部を形成するスリーブとを具備し、前記スリーブが、前記同調通路に対して該同調通路の中心軸線に沿って移動可能となっており、これにより、振動絶縁装置の作動特性を変化させるようにした振動絶縁装置。１５．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項１４に記載の振動絶縁装置。１６．二軸振動絶縁装置において、流体の充填された第１と第２の室と、第１のピストン、すなわち、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該第１のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された第１の同調通路と、流体の充填された第３と第４の室と、第２のピストン、すなわち、前記第３の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第４の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が前記振動体と前記絶縁体との間の該第２のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第３と第４の室を連結する、液体の充愼された第２の同調通路であって、前記第１と第２の同調通路の少なくとも一方が長手方向に延びるチャンネルを有して成る第２の同調通路と、前記チャンネル内に配設された可動部材であって、該可動部材は、前記同調通路の容積を変化させるために該同調通路を横断方向に移動可能になっており、以て振動絶縁装置の作動特性を変化させ、前記第１と第２の室の一方および前記第１のピストンは、前記第１のピストンの中心軸線が前記第２のピストンの中心軸線に対して所定の角度に配置されるように、前記第３と第４の室の一方および前記第２のピストンに連結されるようにした振動絶縁装置。１７．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項１６に記載の振動絶縁装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．振動絶縁装置において、流体が充填された第１と第２の室と、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該ピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された同調通路と、前記同調通路内に少なくとも一部が配設され、前記同調通路の内壁の一部を形成するスリーブとを具備し、前記スリーブが、前記同調通路に対して該同調通路の中心軸線に沿って移動可能となっており、これにより、振動絶縁装置の作動特性を変化させるようにした振動絶縁装置。２．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項１に記載の振動絶縁装置。３．二軸振動絶縁装置において、流体の充填された第１と第２の室と、第１のピストン、すなわち、前記第１の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第２の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が振動体と絶縁体との間の該第１のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された第１の同調通路と、流体の充填された第３と第４の室と、第２のピストン、すなわち、前記第３の室の容積を変化させるための第１の端部と、前記第４の室の容積を変化させるための反対側の第２の端部とを有するピストンであって、前記容積の変化が前記振動体と前記絶縁体との間の該第２のピストンの中心軸線に沿う相対動作に応答するピストンと、前記第１と第２の室を連結する、液体の充填された第２の同調通路と、前記同訳通路の一方に内に少なくとも一部が配設され、前記同調通路の内壁の一部を形成するスリーブとを具備し、前記スリーブが、前記同調通路に対して該同調通路の中心軸線に沿って移動可能となっており、これにより、振動絶縁装置の作動特性を変化させ、前記第１と第２の室の一方および前記第１のピストンは、前記第１のピストンの中心軸線か前記第２のピストンの中心軸線に対して所定の角度に配置されるように、前記第３と第４の室の一方および前記第２のピストンに連結されるようにした振動絶縁装置。４．更に、前記スリーブを移動させるためのアクチュエータを具備する請求項３に記載の振動絶緑装置。５．同調通路を有する流体慣性式振動絶縁装置において、磁気的に影響を受ける液体と、前記同調通路内の前記液体に作用する交番磁場を形成する発生器とを備え、前記絶縁装置の絶縁振動数が調節され、減衰または他のエネルギ損失を補うためにエネルギが液体に負荷されるようにした流体慣性式振動絶縁装置。６．前記発生器が、前記同調通路を中心として配設された電磁コイルを具備する請求項５に記載の振動絶縁装置。７．更に、前記コイルに接続された交番電流の源を具備する請求項６に記載の振動絶縁装置。８．更に、前記電流源および前記コイルに接続された制御装置を具備し、該制御装置が、前記コイル内の電流の強さと方向を制御するように適合している請求項７に記載の振動絶縁装置。９．振動体と絶縁体との間に連結された複数の複軸流体慣性式振動絶縁装置を具備する振動絶縁システム。１０．少なくとも１つの前記絶縁装置の少なくとも１つの中心軸線が、前記絶縁装置または前記各絶縁装置の中心軸または中心軸の各々の絶縁振動数を調節する手段を具備する請求項９に記載のシステム。１１．更に、前記振動体から前記絶縁体への振動の伝達を可及的に低減するために、前記調節可能な中心軸または調節可能な中心軸の各々の絶縁振動数を調節する制御システムを具備ずる請求項１０に記載のシステム。１２．前記制御システムは、振動センサと、制御装置と、アクチュエータとを具備し、前記振動センサの出力が前記制御装置に接続され、その入力信号となり、前記制御装置は、前記入力信号に応じて出力信号を発生し、該出力信号を前記アクチュエータに送出するように適合しており、前記アクチュエータが、前記制御装置の出力に応答して前記調節可能な中心軸を調節するように適合している請求項１１に記載のシステム。１３．前記制御システムは、複数の振動センサと、制御装置と、複数のアクチュエータとを具備しており、前記振動センサの各々からの出力が前記制御装置に接続され、その入力信号となり、前記制御装置は、前記入力信号に応じて複数の出力信号を発生し、該複数の出力信号を前記複数のアクチュエータに送出するように適合しており、前記アクチュエータが、前記制御装置の出力に応答して前記調節可能な中心軸を調節するように適合している請求項１２に記載のシステム。