JPH10246290A - 振動吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、回転体を具える構造物に、回転体
の回転によって発生する振動を低減するための振動吸収
装置に関する。従来の振動吸収装置は、特定の回転数に
よって発生する、特定周波数域の振動を低減するだけで
あるため、運用回転数が大幅に変動する回転体によって
発生する振動には、低減できない振動周波数域がどうし
ても残り、運用に支障を来すことがあった。本発明は、
振動を低減する固有振動数（チューニング周波数）を、
任意に変動でき、従来装置の不具合を解消できる振動吸
収装置の提供を課題とする。 【解決手段】 本発明は、質量を一端に固着し、構造物
の固定部を他端部に連結する弾性体、若しくはアームの
固定部との連結を可動自在にし、構造物の振動源となる
回転体の回転数を対応させて、質量と固定部との間隔を
変動させ、質量とともに固有振動数を決定する弾性体の
ばね定数、若しくは質量を回転中心から離隔した位置に
保持するアーム長さを変えて、回転数に対応する固有振
動数になるようにした。これにより、構造物に発生する
振動は、効果的に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体が設けられ
るエンジン、タービン等の機器、又はこれらの機器が設
置される自動車、船舶、固定翼航空機、若しくはビル、
橋梁等の建築物等の構造物（以下、機器、構造物と併せ
て構造物という。）に、回転体の回転によって生じる振
動を低減するための振動吸収装置に関し、特に、回転体
としてのメインローターの回転によって、構造物として
のヘリコプターに発生する振動の低減に好適な振動吸収
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物に設けた回転体の回転によって、
構造物に発生する振動を低減する振動吸収装置の１例と
して、図５に示すように、質量（マス）０１と、マス０
１を先端に固着し、構造物を構成する固定部としての機
体取付部０３を基端に固着したバネ０２とからなるマス
−バネ系で構成される動吸振器０１０がある。このよう
な動吸振器０１０は、図４に示すように、ヘリコプター
０１２の胴体構造０９の振動発生を抑制したい個所に取
り付けられ、回転体としてのメインローター０１３の回
転によって発生する、通常２０Hz程度の主要加振周波数
で加振されるヘリコプター０１２の振動に対する振動応
答を小さくし、ヘリコプター１２に発生する振動を低減
するようにしている。

【０００３】この振動応答を小さくするためには、マス
０１の重さと板バネ０２のばね定数を適当に調節して、
動吸振器１０１の固有振動数（チューニング周波数）を
メインローター０１３の主要加振周波数に一致させ、ヘ
リコプター０１２に発生する振動を効果的に低減するよ
うにしている。また、図５に示したマス−バネ系に加え
て、振動の減衰を付加する減衰装置としての、図示しな
いダンパーを設ける場合もある。

【０００４】しかしながら、このような動吸振器０１０
では、チューニング周波数は、マス０１と板バネ０２の
組み合わせから決まる固定した値となり、メインロータ
ー０１２の回転数が変化して、主要加振周波数が変わっ
ても、それに対応して変えることはできず、そのずれの
分、振動低減効果は低下し、ヘリコプター０１２に発生
する振動を、効果的に低減できないという不具合があ
る。

【０００５】また、構造物に設けた回転体の回転によっ
て、構造物に発生する振動を低減する、振動吸収装置の
他の例として、図４に示すように、ヘリコプター０１２
のメイン・ローター・ヘッド部に、メインローター０１
３と共に回転するように取り付けられた振り子により、
回転によるメインローター０１３の各ブレードの振動に
起因して、ヘリコプター０１２に振動を発生させる加振
力を低減するようにした、振り子式の振動吸収装置０１
１がある。

【０００６】このような、振り子式の振動吸収装置０１
１は、図６に示すように、メイン・ローター・ヘッド
部、すなわちローターシャフト０１４の上端に、その中
心孔０８を嵌合し、メインローター０１３の各ブレード
と同じアジマス角に、それぞれ中心孔０８の周囲からア
ーム０６を突設し、アーム０６の先端に、マス０５を固
定ピン０７で固着して構成したものである。

【０００７】このような、振り子式の振動吸収装置０１
１で、加振力に対する低減効果を発揮する振動数は、主
に、マス０５取付部とローターシャフト０１４取付部と
の間のアーム０６の長さと、その先端に取り付けるマス
０５の重さにより決まる。通常、このような振り子式の
振動吸収装置０１１の固有振動数で、振動を効果的に低
減する、チューニング周波数は、メインローター０１３
の回転数の整数倍であるため、メインローター０１３の
回転数に比例して自動的に変化する。

【０００８】従って、前述した動吸振器０１０の場合の
ように、メインローター０１３の回転数が多少変化して
も、その回転数の変動によって、振動低減効果が大幅に
低下することはないが、飛行条件の違いにより、メイン
ローター０１３の各ブレードの空力分布が変化し、吸収
すべき振動数が変化した場合には、低減効果は大幅に劣
化することとなる。

【０００９】具体的には、４枚のブレードを具えるメイ
ンローター０１３の場合、一般に、メインローター０１
３の回転数の３倍、および５倍の周波数の振動が、低減
すべきブレードの振動数になる。しかしながら、ヘリコ
プター０１２の飛行条件によっては、このどちらかが主
要成分となるため、効果のある周波数をアーム０６の長
さとマス０５の重さで固定（設定）する従来の振り子式
の振動吸収装置０１１では、両方の振動成分を低減する
ことはできない。

【００１０】このように、動吸振器０１０、又は振り子
式の振動吸収装置０１１のような、従来の振動吸収装置
では、そのチューニング周波数は、設計時の特性、すな
わち、マス０１の重さと板バネ０２のばね定数の組合わ
せ、又はアーム０６の長さとマス０５の重さで、一意的
に決まってしまい、メインローター０１３の回転数の変
化、又は飛行条件の変化等による加振周波数の変化に対
しては、チューニング周波数を変えることができず、振
動低減効果が低下してしまい、そのために、ヘリコプタ
ー０１２の多様な運用範囲で加振周波数が変わる場合に
は、その全域にわたっては、十分な振動低減効果が発揮
できないという不具合があった。

【００１１】このような不具合は、前述したヘリコプタ
ー０１２の場合ばかりでなく、負荷、若しくは運転条件
で、回転数が著しく変動するエンジン、タービン等の回
転体を設ける構造物の振動吸収装置にも共通するもので
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の振動吸収装置の不具合を解消するため、回転体を設
けた構造物に取り付ける振動吸収装置の特性を可変にで
きるようにして、回転体の回転によって、構造物に発生
する振動を効果的に低減するチューニング周波数を、回
転体の回転数の変化に対応して変えることのできるよう
にした、振動吸収装置を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の振動
吸収装置は、次の手段とした。一定の重さの質量を一端
に固着し、振動を低減する構造物の固定部を他端部に連
結する弾性体、若しくはアームの固定部との連結部が可
動自在にされ、質量と固定部との間隔を、自在に変動で
きるようにして、質量を構造物に連結するようにした。
すなわち、振動吸収装置が動吸振器型の場合は、弾性体
の先端に固着した質量と弾性体の基端側を連結する固体
部との間隔を変えることにより、弾性体の長さを変え、
弾性体のバネ定数を変化させ、振動吸収装置のチューニ
ング周波数を、回転体の回転数の変化に対応して変える
ようにした。

【００１４】また、振動吸収装置が振り子式の振動吸収
型の場合は、質量を固定部から離隔して保持するアーム
の先端に固着した質量とアームの基端側を連結する固定
部との間隔を変えることにより、アーム長さを変化さ
せ、振動吸収装置のチューニング周波数を、回転体の回
転の変化に対応して変えるようにした。

【００１５】本発明の振動吸収装置によれば、上述の手
段により、振動吸収装置が動吸振器型の場合は、有効な
バネ定数を、振り子式の振動吸収装置の場合は固定部か
らマス部までの距離を、それぞれ変化させることによ
り、回転体を設けた構造物に発生する振動を低減する振
動吸収のために好適なチューニング周波数を可変とする
ことができる。

【００１６】これにより、回転体の回転数の変化、運転
条件、負荷の変化等に対応して、振動吸収効果を最適に
調整することができ、回転体の回転によって、構造物に
発生する振動を効果的に低減することができる。

【００１７】また、本発明の振動吸収装置は、上述の手
段に加え、次の手段とした。ヘリコプター機体の振動発
生が著しい、又は振動の抑制を必要とする胴体構造体、
又は回転体としてのメインローターを胴体構造物に連結
するメイン・ローター・ヘッドに固定部を設けるととも
に、固定部と質量との間隔を、弾性体又はアームの長さ
を変えることにより、弾性体のバネ定数、又は質量を固
定部から離隔して保持するアームの長さを変化させ、振
動吸収装置のチューニング周波数を、メインローターの
回転数、又はヘリコプターの飛行条件の変化等に対応し
て、変えるようにした。

【００１８】本発明の振動吸収装置によれば、上述の手
段により、振動吸収装置が動吸振器型の場合は、有効な
バネ定数を、振り子式の振動吸収装置型の場合は、固定
部からマス部までの距離を、それぞれ変化させることに
より、メインローターの回転によって、ヘリコプターに
発生する振動を低減する振動吸収のためのチューニング
周波数を可変とすることができる。

【００１９】これにより、メインローター回転数の変
化、飛行条件の変化等に対応して、振動吸収効果を最適
に調整することができ、ヘリコプターの飛行中の振動を
広い飛行条件にわたって低減し、快適な乗心地のヘリコ
プターとすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の振動吸収装置の実
施の一形態を、図面にもとづき説明する。図１は本発明
の振動吸収装置の実施の第１形態を示す模式図である。

【００２１】図に示すように、動吸振器型の本実施の形
態は、質量（マス）とマス１を支持する板バネ２からな
る動吸振器本体部をヘリコプター機体の胴体構造体であ
る固定部３に取り付ける際に、板バネ２部分を固定部３
に設けたスリット４に挿入する形として連結するように
している。これにより、このスリット４部分が板バネ２
の固定端となり、スリット部より先端側、すなわち、固
着されたマス１と固定部３との間の板バネ２が動吸振器
として有効なバネ部となる。

【００２２】また、固定部３を貫通させた板バネ２の基
端に、図示省略したアクチュエーション機構を具備し、
板バネ２をスリット４より固定部３から出し入れするこ
とにより、有効なバネ定数を変化させ、動吸振器のチュ
ーニング周波数を変化させることができる。なお、上述
したアクチュエーション機構としては、直線運動用油圧
アクチュエーターや、ギヤ機構を備えて、直線運動がで
きる電動モーター等を用いることができる。

【００２３】また、スリット４部での板バネ２に対する
拘束力（摩擦力）を確保するために、固定部３に、ゴム
・シールや固定部そのものを板バネに圧着するような弾
性機構、すなわち、図において鉛直方向に固定部３を上
下から押しつける機構することもできるものである。

【００２４】次に、図２は本発明の振動吸収装置の実施
の第２形態を示す模式図である。図に示すように、第１
形態と同様、動吸振器型の本実施の形態は、マス１と板
バネ２からなる動吸振器本体部の基端を、固定部５に固
着するとともに、板バネ２の先端に固着したマス１と固
定部５との間の板バネ３部分を、可動式固定部６で固定
するようにしている。

【００２５】すなわち、動吸振器本体部をヘリコプター
機体の胴体構造体固定部５を取り付ける際に、板バネ２
部分を可動式固定部６に設けたスリット７を挿通して、
板バネ２の基端を固定部５に固着するとともに、可動式
固定部６のスリット７を挿通する部分で板バネ２の動き
を押さえるようにしている。これにより、この可動式固
定部６が板バネ２の固定端となり、これよりマス１側の
先端側の部分が動吸振器として有効なバネ部となる。

【００２６】また、可動式固定部６を、図示省略したア
クチュエーション機構により、板バネ２の長手方向に移
動させることにより、板バネ２の有効ばね定数を変化さ
せることにより、動吸振器のチューニング周波数を変化
させることができる。また、上述したアクチュエーショ
ン機構としては、直線運動用油圧アクチュエーターや、
ギヤ機構を備えて、直線運動ができるようにした電動モ
ーター等を用いることができる。

【００２７】また、可動式固定部６での板バネ２に対す
る拘束力（摩擦力）を確保するために、可動式固定部６
と板バネ２の接触部分にゴム・シールを設け、又は可動
式固定部６そのものを、板バネ２に圧着するような弾性
機構を設け、図において鉛直方向に、可動式固定部６を
上下から板バネ２押しつける機構にすることもできる。

【００２８】次に、図３は本発明の振動吸収装置の実施
の第３形態を示す模式図である。図に示すように、振り
子式型の振動吸収装置の本実施の形態は、ヘリコプター
のローターシャフトのような、回転する回転体の中心に
設けたシャフト８の一端に、その中心孔９を嵌合し、中
心孔９の中心から離隔した位置に、マス１０を支持する
ために突設するアーム１１を、中央部１２と可動アーム
１３に分けるようにした。

【００２９】そして、可動アーム１３が中央部１２から
出入りすることにより、アーム１１の長さを変動させ、
中心孔９の中心からマス１０までの距離を変化させ、ア
ーム１１と、アーム１１の先端に固定ピン１４で固着さ
れたマス１０からなる、振り子の固有振動数を変えるこ
とができるようにした。可動アーム１３の作動のための
アクチュエーション機構は、油圧、電動等種々が可能で
あるが、最終的には、固定（非回転）部分から回転部分
への動力の伝達が必要となる。

【００３０】また、上述のように、ヘリコプターのメイ
ン・ローター・ヘッド部等に取付けられ、作動を行う振
り子式型の振動吸収装置の固有振動数は、従来方式で
は、マス１とローター中心９との固定された距離で一義
的に決まり、ヘリコプターの４枚ブレード・ローターの
場合を例にとると、メインローター回転数の３倍と５倍
の周波数の振動が低減すべきブレードの振動数の候補と
なり、飛行条件によって、適宜変更するのが望ましいも
のであったが、本実施の形態の振動吸収装置の採用によ
り、このような固有振動数の変更が可能となり、振動を
効果的に低減できるようになる。

【００３１】なお、実施の第３形態では、可動アーム１
３を中央部１２より出し入れして、中心孔９からのマス
１０の距離を変えることにより、上述した作用、効果を
得るようにしたが、第３形態と同様な作用、効果を、可
動アーム１３の回転の半径方向に対する取付角度を変え
ることにより実現することもできる。すなわち、中心孔
９とマス１０との間の距離を、直線的に変化させるので
はなく、取付角度を変えることにより、中心孔９からマ
ス１０までの距離を変化させることによって、同じ作
用、効果を発生させることができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の振動吸収
装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により、回転
体を設けた構造物に発生する振動を低減する振動吸収の
ためのチューニング周波数を可変とすることができ、回
転体の回転数の変化、運転条件、負荷の変化等に対応し
て、振動吸収効果を最適に調整することができ、回転体
の回転によって構造物に発生する振動を、効果的に低減
することができる。

【００３３】また、本発明の振動吸収装置をヘリコプタ
ーに適用することにより、振動吸収装置がヘリコプター
の振動低減に効果を発揮するチューニング周波数に、随
時変更することができ、ヘリコプターの運用中のロータ
ー回転数の変化、飛行条件の変化等に対応して、振動吸
収効果を常に最適に維持することができる。この結果、
ヘリコプターの飛行中の振動を、広い飛行条件にわたっ
て低減し、快適な乗り心地を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動吸収装置の実施の第１形態示す模
式図、

【図２】本発明の振動吸収装置の実施の第２形態を示す
模式図、

【図３】本発明の振動吸収装置の実施の第３形態を示す
模式図、

【図４】振動吸収装置を装着するヘリコプターを示す模
式図、

【図５】従来の動吸振器の振動吸収装置を示す模式図。

【図６】従来の振り子式型の振動吸収装置を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 質量（マス） ２ 板バネ ３，５ 固定部 ４，７ スリット ６ 可動式固定部 ８ シャフト ９ 中心孔 １０ マス １１ アーム １２ アーム中心部 １３ 可動アーム １４ 固定ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量と弾性体、若しくは質量とアームで
   構成され、回転体を設けた構造物に、前記回転体の回転
   によって生じる振動を低減するための振動吸収装置にお
   いて、前記質量を一端に固着し、前記構造物の固定部を
   他端部に連結する前記弾性体、若しくは前記アームの前
   記固定部との連結部が可動自在にされ、前記回転体の回
   転数に対応して前記質量と前記固定部との間隔を変動さ
   せるようにしたことを特徴とする振動吸収装置。
2. 【請求項２】 前記固定部が機体の胴体構造体、若しく
   はメインローターヘッドに設けられ、前記回転体として
   のロータの回転によって、前記構造物としてのヘリコプ
   ターに発生する振動を、前記メインローターの回転数に
   対応して、前記質量と前記固定部との間隔を変動させ
   て、低減させるようにしたことを特徴とする請求項１の
   振動吸収装置。