JPS62233516A - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、動力学的ダンパ装置に係り、更に詳細には章
動に抗するダンパ装置に係る。

従来の技術 不釣合や他の不均一性により発生される半径方向又は軸
線方向の運動を吸収するために回転装置に軸受ダンパを
使用することは、半径方向又は軸線方向の運動により生
じる振動や他の好ましからざる影響を低減するための一
つの有効な方法として従来より認識されている。半径方
向の撓みを吸収する点に於て特に有効である一つの特定
の型式のダンパは、オイルの如き粘性を有する減衰流体
が回転しないアウタ軸受構造体とこれを囲繞する支持フ
レームとの間に形成された軸線方向に延在する環状空間
内に閉込められた環状オイルダンパである。フレーム内
にて軸受レースが軌道を通る半径方向の運動をすること
により、環状空間内に閉込められたオイルが強制的に周
方向に流される。

粘性オイル中に発生される高い剪断力及び圧力はアウタ
レースの半径方向の撓みに抗し、その半径方向の変位を
吸収し、従って半径方向の変位の大きさを低減する。

従来の軸線方向に延在する環状ダンパは、軸の不釣合や
これと同様の状態により発生される半径方向の変位を吸
収する点に於て有効ではあるが、特に軸の周期的な傾斜
運動に比較的大きい半径方向の変位が伴わない場合には
、軸の周期的な傾斜運動を吸収する点に於ては遥かに有
効性が低いものである。章動として知られるかかる傾斜
運動は、軸受構造体が振動している軸の節と一致し、従
って殆ど又は全く横方向（半径方向）の撓みを生じない
ようなモード形状にて回転軸が撓む一つ又はそれ以」二
の臨界的な回転速度に於て回転軸構造体に発生する。か
かる運動は、ターボシャフト型ガスタービンエンジンに
より駆動される航空機推進用プロペラの如く、成る限ら
れた数の支持軸受にて担持された長尺の可撓性を有する
軸を有する回転構造体に於て特に顕著であり、また厄介
である。

発明の概要 本発明は、回転軸のアウタ軸受レース等の好ましからざ
る章動に弾性的に抗しこれを吸収するダンパ装置を提供
することである。本発明のダンパ装置は、軸の不釣合に
よって比較的大きい軸の撓みが生じるが、支持軸受に於
ては殆ど半径方向の撓みを生じない臨界速度にて回転軸
が回転している場合に特に有効である。

本発明の一つの目的は、アウタ軸受レース等の章動を制
御するのに有効なダンパ装置を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、章動する構造体に固定され
た半径方向に延在するフランジと安定なフレーム部材と
の間に形成された二つの半径方向に延在する減衰空間に
より章動を制御するよう構成されたダンパ装置を提供す
ることである。

本発明の更に他の一つの目的は、章動する構造体が受け
る半径方向の変位の発生又は程度に拘わりなく作動する
単動減衰用ダンパ装置を提供することである。

本発明によれば、アウタ軸受レースには半径方向に延在
するフランジが設けられており、該フランジは安定なフ
レーム部材の二つの横方向のフレーム面の間に形成され
た対応する空隙内に受入れられている。インナシール装
置及びアウタシール装置が設けられ、これにより軸線方
向に互いに隔置され且半径方向に延在する第一及び第二
の減衰空間が郭定されており、これらの空間は粘性オイ
ルの如き減衰媒体にて充填されている。

アウタ軸受レース及びこれと一体のフランジが常動して
いる場合には、フランジがフレーム面に対し相対的に撓
むことにより、減衰媒体は半径方向に延在する減衰空間
内にて強制的に周方向に流される。閉込められた減衰媒
体によりかかる流れに対し与えられる抵抗によって常動
しているフランジよりエネルギが吸収され、これにより
回転軸の撓みの大きさが低減される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 第１図は軸受１２及び１４により回転可能に支持され臨
界的なモードの振動運動（図に於ては誇張して示されて
いる）を生じている軸１０を示している。軸１０は不釣
合の状態にて臨界速度にて回転しており、その結果符号
１０及び１０′にて示されている如く軸の中央部及び両
端に於て比較的大きい撓みを生じている。この振動の横
方向の変位の大きさは軸１０に沿う軸線方向位置に依存
しており、軸１０の両端及び中央部に於て大きく、軸受
１２及び１４と軸線方向の位置が同一である振動モード
の節点に於て最小である。かくして軸１０はその両端及
び軸線方向中央部に於て三次元的な変位１６を生じてお
り、軸受１２及び１４の位置に於てはこれ以降常動と呼
ばれる傾斜した状態の回転運動を伴う捩れを生じている
。

典型的な軸受ダンパは主として回転軸の半径方向又は軸
線方向の運動を吸収するのに有効であり、一般には大抵
の用途に有効である。第１図より解る如く、臨界的な角
速度にて回転している長尺の可撓性を有する軸は、軸受
１２及び１４の位置に於ては実質的に半径方向及び軸線
方向に変位しない比較的大きい振動を生じることがある
。

第２図は本発明によるダンパ装置の断面図を示している
。第２図に於ては、ダンパ装置の断面の半分のみが図示
されている。

回転軸１０は軸受１２により支持されており、軸受１２
は環状のインナ軸受レース２２と環状のアウタ軸受レー
ス２４との間に周方向に配列された複数個のローラ軸受
２０を含んでいる。アウタ軸受レース２４はフレーム部
材１８に対し弾性的に支持されている。図に於てはフレ
ーム部材１８は固定された支持部材として図示されてい
るが、フレーム部材は航空機等に固定されたガスタービ
ンエンジンのアウタケーシングの如き運動可能な支持構
造体であってもよい。

弾性的に支持されたアウタ軸受レース２４は半径方向に
延在しアウタ軸受レース２４と一体に形成されたフラン
ジ３０を含んでいる。この場合「一体に」とは、半径方
向に延在するフランジ３０がアウタ軸受レース２４と共
に一つの部材として運動することを意味する。従って「
一体に形成された」という言葉は、物理的に独立したフ
ランジ構造体がアウタ軸受レース２４に固定されている
場合及びフランジ３０がアウタ軸受レースの運動に応答
して運動する他の機能上同一の構造体の両方を意味する
。

軸受構造の当業者には明らかである如く、軸１０の軸線
方向運動、半径方向運動、又は常動は、インナ軸受レー
ス２２及びローラ軸受２０を経て回転しないアウタ軸受
レース２４へ伝達される。

かくして軸１０の常動によりフランジ３０の同様の常動
及び周方向に周期的な軸線方向変位が発生される。

本発明はフランジ３０の軸線方向両側に第一及び第二の
半径方向に延在する減衰空間３４及び３６を設けること
により上述の如き常動を減衰するものである。減衰空間
３４及び３６はフレーム部材１８の半径方向面３８及び
４０と第一及び第二の環状のインナシール装置４２及び
４４と環状の第一及び第二のアウタシール装置４６及び
４６ａとにより郭定されている。シール装置４２．４４
．４６．４６ａは第２図に示されている如き弾性を有す
るＯリングであってもよく、またアウタ軸受レース２４
とフレーム部材１８との間の相対運動を許す他の可撓性
を有するシール構造体であってもよい。

本発明のダンパ装置は、半径方向に延在する減衰空間３
４及び３６を充填する粘性オイルの如き減衰媒体を設け
ることにより、アウタ軸受レース２４、従って軸１０の
章動に抗するものである。

アウタ軸受レース２４及びこれと一体のフランジ３０の
章動により、半径方向に延在する減衰空間３４及び３６
内に減衰媒体の軌道を通る周方向の流れが発生される。

フランジ３０の章動により減衰媒体が絞られ、これによ
りフランジ３０の軸線方向両側にフランジの章動に対抗
するリーディング圧力波を発生ずる。また減衰媒体の粘
性も減衰空間３４及び３６内に於ける減衰媒体の周方向
の流れに対抗する作用をなし、流体の摩擦加熱の形態に
て章動する部材よりエネルギを抽出する。

半径方向に延在するフランジ３０及び減衰空間３４．３
６の大きさは、考えられる軸の章動の程度及び必要とさ
れる減衰の程度次第である。粘性オイルの如き減衰媒体
については、減衰空間３４及び３６内に於ける減衰媒体
の密度、粘性、及び圧力も所望の減衰性能が得られるよ
う設定される。

また第２図はフレーム部月１８とアウタ軸受レース２４
との間に設けられ、環状の第一のインナシール装置４２
及び第一の軸線方向シール装置５４により郭定された軸
線方向に延在する環状減衰空間５０を示している。この
軸線方向に延在する減衰空間５０はそれが粘性オイルの
如き減衰媒体にて充填されておれば、回転軸１０の不釣
合により発生される半径方向の変位を吸収する従来の環
状ダンパとして作用する。第２図に示されている如く、
第一のインナシール装置４りは軸線方向に延在する減衰
空間５０及び第一の半径方向に延在する減衰空間３４の
両方をシールしている。第一のインナシール装置４２は
第一のアウタシール装置４６の正確に半径方向内方に配
置される必要はないが、章動に対する減衰空間３４の有
効性を確保するためには、これらのシール装置の間に大
きい軸線方向の位置のずれが存在していてはならない。

第２図に於て、シール装置４２が除去されると、減衰媒
体はアウタ軸受レース２４の常動中互いに連続する状態
にある減衰空間５０と３４との間に逆流を生じるように
なる。かかる逆流は半径方向に延在する減衰空間３４内
に於ける減衰媒体の周方向の流れを大きく低減し、これ
により章動に関する減衰の有効性を低減する。端的にい
えば、半径方向に延在する減衰空間３４及び３６はアウ
タ軸受レース２４の章動に応答する実質的に軸線方向に
延在する減衰空間と流体的に連通していてはならない。

第３図は本発明による章動の他の一つの実施例を示して
おり、第３図に於て、第２図に示された部材と同様の部
材にはｂが付された同一の符号にて示されている。第３
図はシール装置４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、５２ｂ、５４
ｂが図示の如くアウタ軸受レース２４ｂとフレーム部＋
Ｊ’　１８　ｂとの間に配置された機能上第２図に示さ
れたダンパ装置と同一のダンパ装置１２ｂを示している
。第３図に示された実施例に於ては、軸線方向に延在す
る減衰空間５０ｂ及び第一の軸線方向に延在する減衰空
間３４ｂの互いに隣接する端部に対し互いに独立したシ
ール装置５２ｂ及び４２ｂが使用されており、半径方向
に延在する減衰空間３４ｂ及び３６ｂをそれらの半径方
向外周縁に於て相互に分離するために一つのシール装置
４６ｂが使用されている。

第２図及び第３図は第一のインナシール装置４２　（４
２ｂ）及びアウタシール装置４６　（４６ｂ）が対応す
る第二のインナシール装置４４　（４４ｂ）及びアウタ
シール装置４６ａ　（４６ｂ）と実質的に等しい半径方
向位置に配置された状態を示している。減衰媒体が加圧
された流体であるダンパ装置に於ては、フランジ３０の
両側に互いに対応する半径方向位置（従って相互に等価
な軸線方向の表面積）を使用することによりフランジ３
０の両側に作用する軸線方向の圧力が釣合う。かかる構
成は、アウタ軸受レース２４に対し軸１０より大きい軸
線方向の力が全く作用しない軸受１２に非常に適してい
る。

スラスト軸受の如き用途に於ては、連続的な軸線方向の
力が存在し、かかる力は軸受構造体により担持されなけ
ればならない。添付の図には示されていないが、かかる
スラストは減衰空間３４と３６との間に互いに異なる減
衰流体圧を与えることにより、又は相互に異なる半径方
向位置に環状のインナ及びアウタシール装置を配置して
所望の力の釣合をとることにより、半径方向に延在する
フランジ３０に対しスラストに対抗する力を付与するこ
とにより担持されてよい。

減衰空間５０．３４．３６内の減衰流体は図には示され
ていない供給導管及びフレーム部材１８又は他の対応す
る構造体に設けられた図には示されていない流体排出通
路を経て新しくされてよい。

減衰空間を経て新鮮な減衰流体を循環させること（従来
のダンパ装置に於て周知である）は、高温度の環境に配
置されたダンパや、減衰流体がアウタ軸受レース２４の
運動により発生される流れに起因して生じる摩擦熱に曝
される場合に必要である。ガスタービンエンジンの用途
に於ては、減衰空間は潤滑オイル循環装置に接続され、
図には示されていないエンジンオイルポンプより低温の
オイルを受け、図には示されていないエンジンのオイル
排出領域へ加熱されたオイルを排出するようになってい
てよい。

第２閃又は第３図に示された実施例に於ける他の特徴は
、ローラ軸受２０．２０ｂに接触するためのアウタ軸受
レース２４．２４ｂの一部として硬化された環状インサ
ート２６．２６ｂが使用されており、また典型的にはフ
レーム部材１８．１８ｂと一体であるがシール装置、レ
ース、及びローラ軸受の組立若しくは交換を行い得るよ
う取外し可能である環状保持リング５５．５５ｂが使用
されていることである。

かくして本発明によれば、回転軸の不釣合や他の現象に
起因して発生されるアウタ軸受レース等の常動に抗しそ
のエネルギを吸収するのに非常に適したダンパ装置が得
られる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定＝　　１６　− されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実
施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は臨界的なモードにて回転振動を生じている単純
に支持された軸を示す斜視図である。 第２図は本発明によるダンパ装置の一つの実施例を示す
軸線に沿う部分断面図である。 第３図は本発明によるダンパ装置の他の一つの実施例の
軸線に沿う部分断面図である。 １．０・・・軸、１２．１４・・・軸受、１８・・・フ
レーム部材、２０・・・ローラ軸受、２２・・・インナ
軸受レース、２４・・・アウタ軸受レース、２６・・・
環状インサート、３０・・・フランジ、３４．３６・・
・減衰空間。 ３８．４０・・・半径方向面、４２．４４．４６・・・
シール装置、５０・・・減衰空間、５４・・・シール装
置。 ５５・・・保持リング 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅１７一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）章動する回転軸のためのダンパ装置にして、前記
   回転軸の周りに同軸に配置された回転しない環状のアウ
   タ軸受レースと、 前記アウタ軸受レースと前記回転軸との間に配置され、
   前記回転軸を支持し、前記回転軸の章動を前記アウタ軸
   受レースへ伝達する軸受手段と、前記アウタ軸受レース
   を囲繞し、互いに隔置され軸線方向に面し両者の間に半
   径方向に延在する環状の空隙を郭定する第一及び第二の
   フレーム面を有するフレーム部材と、 前記アウタ軸受レースと一体に形成され、前記アウタ軸
   受レースより半径方向に延在し、前記半径方向に延在す
   る空隙内に受入れられたフランジと、 前記フランジの軸線方向両側にて前記フランジに軸線方
   向に近接して配置され、前記フレーム部材と前記アウタ
   軸受レースと前記フランジとの間にてこれらにシール係
   合する第一及び第二の環状のインナシール装置と、 前記第一及び第二の環状のインナシール装置の半径方向
   外方に配置され、前記フランジと前記フレーム部材との
   間を環状にシールし、前記第一及び第二の環状のインナ
   シール装置、前記アウタ軸受レース、前記フランジ、及
   び前記フレーム部材と共働して前記フランジの両側に第
   一及び第二の半径方向に延在する減衰空間を郭定するア
   ウタシール装置と、 前記第一及び第二の減衰空間内に配置された減衰媒体と
   、 を含むダンパ装置。
2. （２）章動及び軌道を通る半径方向の運動に曝される軸
   受レースのためのダンパ装置にして、前記軸受レースと
   これを囲繞するフレーム部材との間をシールする軸線方
   向に互いに隔置された環状の第一及び第二のシール装置
   であって、前記軸受レース及び前記フレーム部材と共働
   して軸線方向に延在する環状の減衰空間を郭定する第一
   及び第二のシール装置と、 前記軸受レースより半径方向に延在し前記フレーム部材
   に設けられた対応する半径方向に延在する空隙に受入れ
   られたフランジと、 前記フレーム部材と前記フランジの対応する軸線方向の
   両側面との間をシールする環状の第一及び第二のインナ
   シール装置と、 前記フランジと前記フレーム部材との間をシールし、前
   記フレーム部材及び前記フランジと共働して前記フラン
   ジの軸線方向両側に二つの軸線方向に互いに隔置され且
   半径方向に延在する減衰空間を郭定する第三のアウタシ
   ール装置と、 前記軸線方向に延在する環状の減衰空間及び二つの前記
   半径方向に延在する減衰空間を充填する減衰流体と、 を含むダンパ装置。