(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール式２重反転偏心質量振動力発生器であって、構造体に組付けられ、制御可能な振動力を構造体に選択的に加えるようにされた形式のものにおいて、
前記構造体（１１）に組付けるようにされた複数のモジュール（１２、１２′）が備えられ、各モジュールが、固定振幅の可変位相個別振動力を、前記構造体（１１）の間隔をおいた箇所に発生させるように操作可能に構成されており、前記個別振動力が、前記構造体に対して制御可能な振幅の振動合力を及ぼすように結合され、
各モジュールは、振動力を構造体に伝達するハウジングと、ハウジング上に回転可能に取り付けられそれぞれ偏心的な片寄り質量体を有する二つのローターと、二つのローターを固定的な角位相関係で反対の角度方向に回転させるよう各ローターの外周上に噛み合う歯を有する接続部材と、ハウジング上に取り付けられ且つローターの一つの内部に配置されて関連するモジュールのローターを回転させる一個のモーターとを有し、また、
サーボ制御装置（１３）が備えられ、このサーボ制御装置が、単一の正弦状制御信号を受けて作動し、前記制御信号の振動数及び位相に、前記振動合力の振動力及び位相を合致させ、かつ前記振動合力振幅を、前記制御信号の振幅に比例させることを特徴とする、モジュール式２重反転偏心質量振動力発生器。
【請求項２】
請求項１記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記ロータが、平行軸を中心として回転するようにされ、かつまた、前記固定角位相関係によって、前記モジュールが、前記ロータ軸を有する平面に対して直角の線に沿って作用する振動力を発生させることを特徴とする発生器。
【請求項３】
請求項１と請求項２のいずれか一項に記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記２個のロータ（２９）が等しいことを特徴とする発生器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記モータ（２８）が出力軸（３１）を有し、この出力軸が、関連ロータの回転軸と同心的であることを特徴とする発生器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記モータ（２８）が電動式であることを特徴とする発生器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、更に、角位置トランスジューサ（４０）が備えられ、このトランスジューサが、前記ロータ（２９）のうちの一方のロータの絶対角位置を検知し、検知した角位置をフィードバック信号として供給するように構成されていることを特徴とする発生器。
【請求項７】
請求項６記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記サーボ制御装置（１３）が、前記モータ（２８）を駆動するようにされた電力増幅器（３９）を有し、更に、この増幅器及び前記モータの周囲に位置フィードバック閉ループを有しており、それによって、前記コマンド信号とフィードバック信号との間のエラー信号がゼロへ駆動されることを特徴とする発生器。
【請求項８】
請求項７記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、前記サーボ制御装置（１３）が、更に、信号処理装置（３６）を有しており、この信号処理装置が、前記位置フィードバックループのそれぞれに、コマンド信号を前記制御信号の関数として与えるように構成されていることを特徴とする発生器。
【請求項９】
請求項８記載のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器において、一方のモジュール（１２、１２′）に与えられたコマンド信号が、他のモジュール（１２、１２′）に与えられたコマンド信号とは位相が異なることを特徴とする発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは振動力発生器の分野に関し、より具体的には、構造体内の全振動レベルを低減するための逆振動を選択的に発生させるのに用いられる改良型振動力発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプターには、ロータから機体へ伝えられる高い振動レベルに対抗し、その振動を相殺するため、能動逆振動装置が用いられてきた。アメリカ合衆国特許第４８１９１８２号の場合には、電動液圧式サーボアクチュエータが、ロータ・機体間の弾性的な取付け具と平行に配置され、歯車箱を慣性振動させるように動作して、相殺力を発生させる。
【０００３】
しかし、他のヘリコプターの場合、ロータ・機体間に弾性的な取付け具を組付けることは、実行不可能である。そのような場合には、複数の質量部材を用いて、複数の目標逆振動を選択的に発生できるようにする必要がある。これらの質量部材は、逆振動を発生させること以外には利用されないという意味で、“寄生的”である。言うまでもなく、重要な点は、そうした質量部材による付加重量を最小に抑える一方、所要レベルの振動力を発生させることである。
【０００４】
本出願人による１９９３年１１月２３日出願の同時係属アメリカ合衆国特許出願第０８／０５２４７４号は、慣性反動によって逆振動力の発生を能動制御することを対象としている。そこに開示されている装置の場合、サーボ駆動される質量- ばねシステムは、共振振動数又は共振振動数に近い値で操作され、比較的軽量で大きな質量運動、ひいては大きな力を発生させる。しかし、この装置の逆振動力発生能には、大きい振幅の質量運動の間に加わるばねの応力という実際上の制限によって限界がおかれている。
【０００５】
比較的高い質量加速レベルは、一定質量を目標振動数で偏心回転させ、回転力ベクトルを生じさせることで実現できる。２個の反転偏心質量を用い、２つの回転ベクトルを合計することによって、ばね上で振動する質量によって発生する振動力に似た線形振動力を発生させることは、公知である。これらベクトルの直角方向の成分は、作用線に沿って加算され、作用線に対し直角に相殺される。逆振動を加えるさいに必要な振幅制御には、第２対の反転偏心質量により発生する振動力が、第１対の反転偏心質量によって発生する類似の振動力と、ベクトルを合計される必要がある。組合わされた振動力振幅は、可変相対位相制御により単一ロータで発生する力の、ゼロ倍から４倍まで調節されることが可能である。この種の装置の機械的な用具は、アメリカ合衆国特許第３２０８２９２号に開示されている。その場合、２対の反転偏心質量が、調節可能な差動歯車装置を介して、共通の駆動モータに接続されている。この歯車装置は、２対の質量から発生する個別の振動力の位相関係を変化させるのに利用され、ベクトル合計された合力の振幅が制御される。
【０００６】
それぞれ別個の電動サーボモータによって駆動される偏心ロータ群を用いた類似の装置が、アメリカ合衆国特許第５００５４３９号に開示されている。この装置では、振幅のみでなく方向も制御される平面内で振動力ベクトルが発生される。この場合に得られる装置は、入れ子式の機械的包装構成と組み合わされたモータ回転角制御を利用することにより、振動力出力を制御し得る装置である。しかし、この装置は、複雑で、かさ張り、構造体に取り付けるのが厄介である。
【０００７】
また、本出願人のアメリカ合衆国特許第５３４７８８４号には、絶対回転角制御装置を有する独立の電動サーボモータにより駆動される回転偏心質量が開示されている。しかし、この発明では、複数の共- 回転する偏心質量を利用して、回転力ベクトルを発生させ、かつまた回転偶力を利用して、構造体上での回転のアンバランスな乱れの作用が相殺される。前記発明の意義は、別個に制御されるサーボモータ駆動のモータにより、構造体の効果的な箇所に回転ベクトル装置列を配置し得ることの利点を説明することにある。１９８９年１０月１８日公刊のヨーロッパ特許第８８４００９０４．４号も参照のこと。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決する手段】
開示した実施例の対応部品、部分、面について行った説明は、単に説明目的のもので、本発明を限定するものではない。本発明は、一面において、改良型のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器１０、それも構造体１１に取付けるようにされ、かつ構造体に制御可能な振動力を加えるように選択的に操作される形式の発生器を提供するものである。この改良型振動力発生器には、大体において、前記構造体に組付けるようにされた複数のモジュール１２、１２が備えられ、各モジュールが、固定振幅の可変位相個別振動力Ｆ1 、Ｆ2 を、前記構造体の間隔をおいた箇所に発生させるように操作可能に構成されており、前記個別振動力が結合されて、前記構造体に対して、制御可能な振幅の振動合力ＦR を及ぼすようにされており、更にまた、サーボ制御装置１３が備えられ、このサーボ制御装置が、単一の正弦状制御信号を受けて作動することにより、この制御信号の振動数及び位相に、前記振動合力ＦR の振動力及び位相を合致させ、かつ前記振動合力の振幅を、前記制御信号の振幅に比例させるようにされている。
【０００９】
本発明は、他面において、構造体１１内に外部から励起される振動を低減する方法を改良するものである。この方法は、次の段階から成るものである。すなわち、複数のモジュール式２重反転偏心質量振動力発生器を、前記構造体の、励起振動数で振動され得る箇所に取付ける段階と、前記構造体の複数箇所で、動加速を表わす信号を発生させる段階と、その種の信号を、前記偏心質量振動力発生器のそれぞれに対し、独自のコマンド信号を発生させる処理装置へ供給する段階と、前記コマンド信号に応答して前記発生器が発生させる振動力の大きさと位相とを、連続的に調節して、励起振動数での構造体の全振動レベルを最適低減させる段階である。
【００１０】
したがって、本発明の全体的な目的は、改良型の２重反転偏心質量振動力発生器を得ることにある。
本発明の別の目的は、構造体にモジュールを取付けるようにされた改良型の振動力発生器を得ることにある。
また、本発明の別の目的は、構造体に制御可能な振動力を選択的に加えるようにされた振動力発生器を得ることにある。
更に、本発明の目的は、構造体内に外部から励起される振動を低減する方法を改良することにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の以上の目的その他の目的及び利点は、以上の説明及び以下の図面の説明に加え、添付のクレイムから明らかになろう。
最初に明確に理解して置かねばならない点は、以下の詳説を含む本明細書の説明では、同じ構造部材、構造部分、構造体の面には、どの図面でも同じ符号を付してあることである。ほかに指摘がなされていない場合には、図面は、本明細書と一緒に読むためのものであり（例えば、斜線部、部品の配置ないし構成、釣合、度degreeなど）、本発明の書かれた説明全体の一部を考慮に入れたものである。以下の説明で、“水平の”、“垂直の”、“左側の”、“右側の”、“上方の”、“下方の”等の形容詞及びその副詞（例えば“水平に”、“右側に”、“上方に”）等々の用語が使われる場合、それらは、当該特定図面に読み手が向かい合っている場合に、その図面に描かれている構造体の向きを指すものにすぎない。同じことは、“内側に”、“外側に”等の用語も、通例、面の延長軸線又は回転軸線に対する面の向きについ言われている。
【００１２】
図面に関して、より具体的には図１及び図２に関して述べれば、本発明により、全体を符号１０で示した改良型モジュール式２重反転偏心質量振動力発生器が得られる。この振動力発生器は、ヘリコプターの機体１１等の構造体に取付け、機体に対して制御可能な振動力を選択的に加えるようにされている。図示の形式の場合、振動力発生器は、機体に逆振動を作用させ、ロータ（図示せず）から機体へ伝わる振動に抵抗し、振動を相殺するようにされている。
【００１３】
この改良型振動力発生器１０は、大体において、複数モジュールとサーボ制御装置とから成っている。これらモジュールは、それぞれ符号１２で示され、構造体に取付けるようにされ、サーボ制御装置は、全体を符号１３（図６）で示されている。各モジュールは、操作可能に機体に配置され、固定振幅の可変個別振動力を機体に対して発生させる。これら２つのモジュール１２が、図１及び図２には、垂直方向に分離して示されている。したがって、これらの個別の力が合計されて、制御可能な振幅の振動合力が構造体に及ぼされる。
【００１４】
図６に最もよく示されているように、サーボ制御装置１３は、単一の正弦状制御信号を受けて作動し、振動合力の振動数及び位相を、制御信号の振動数及び位相に合致させ、かつ振動合力の振幅を、制御信号の振幅に比例させる。
【００１５】
図１及び図２には、ヘリコプターの機体の、水平方向に間隔をおいた垂直の複数昇降（lifting frame)フレーム（それぞれ符号１４で示す）と、機体フロアに配置された複数の椅子１５（破線で示す）とが示されている。また、機体には、それぞれ符号１６で示された複数の窓が設けられている。昇降フレーム間の間隔は、複数の、水平方向に細長くされ、垂直方向に間隔を置いたストリンガによって維持される。
【００１６】
図３〜図５には、各モジュール１２が、ハウジング１６内に設けられたチャンバ２２内で回転するように軸受された１対の歯付き偏心質量２０、２１を有するように示してある。ハウジング１６は、水平方向に細長い、事実上長方形の部材、それも、それぞれ符号１９で示された複数の取付け穴を備えた外方へ延びるフランジ１８を有する部材として示されている。ハウジング１６は、内部に２個の管状支持軸ないしハブ２３、２４を有している。偏心質量２０は、ころ軸受２５を介して、管状支持軸２３の周囲を回転するように軸受されている。同じように、偏心質量２１も、別のころ軸受２５を介して、管状支持軸２４の周囲を回転するように軸受されている。片寄り質量体（off-center mass ）は符号２６で示してある。
【００１７】
全体を符号２８で示したモータは、左側の管状支持軸２３内に操作可能に配置されている。このモータは、コイル３０によって取囲まれたロータ２９と、回転可能な出力軸３１とを有している。出力軸３１には、ピニオン３２が、取付けられ、それぞれ３時と９時のところに位置している２個の遊び歯車３３と噛み合っている（図３）。これらの遊び歯車３３は、偏心質量２０のリングギヤ３４と噛み合っている。したがって、モータ２８を選択的に操作して、出力軸３１とピニオン３２とを回転させることができる。それに応じて２個の遊び歯車３３が回転し、ひいては偏心質量２０も支持軸２３の軸線を中心として回転する。偏心質量２０、２１は、外周に歯３５を有しており、これらの歯が常時噛み合っている。したがって、左側の偏心質量２０の回転は、それに対応して右側の偏心質量２１を逆回転させる。質量の偏心は、普通、１８０°ずれて位置する（偏心質量の回転位相が１８０°ずれている）。したがって、モータ２８は、双方の歯３５により接続されている偏心質量２０、２１を互いに逆方向に回転させる。２つのモジュールは、互いに垂直方向に間隔をおいて配置されているので、事実上同一平面内に、水平方向ではなく垂直方向に作用する力を、それぞれ発生させる。
【００１８】
図６に示したように、振幅Ａと位相角θとを有する正弦状制御信号が、まず信号プロセッサ３６に送られる。信号プロセッサ３６は、２つの出力信号θ−αとθ＋αとを発生させる。これらの信号のうち第１信号は、正の入力として加算点３８へ送られる。次いで、加算点３８からのエラー信号が、増幅器３９へ送られ、更に第１モジュール１２のモータ２８へ送られる。これにより、偏心質量２０、２１が、２重反転し、位相角θ−αを有する垂直振動力Ｆ1 を発生させる。偏心質量の角位置は、位置トランスジューサ又はレゾルバ４０を介してモニタされる。レゾルバ４０は、ライン４１を介して負のフィードバック信号を加算点３８へ送る。
【００１９】
信号プロセッサは、また、第２信号θ＋αを発生させる。この信号は、正の入力として第２加算点３８′へ送られる。加算点３８′からのエラー信号は、モータ駆動増幅器３９′へ送られ、次いで、第２モジュール１２′のモータ２８′へ送られる。モータ２８′は、偏心質量２０′、２１′を回転させ、垂直振動力Ｆ2 を発生させる。しかし、振動力Ｆ1 が、原点から位相角θ−αだけずれて（offset）いるのに対し、振動力Ｆ2 は、位相角θ＋αだけずれている。２個の偏心質量２０′、２１′の位置はレゾルバ４０′によって検出される。レゾルバ４０′は、ライン４１′を介して負のフィードバック信号を加算点３６′へ送る。
【００２０】
したがって、本発明による振動力発生器は、構造体に制御可能な振動力を選択的に加えるために、構造体に取付けるようにされている。この振動力発生器は、構造体に取付けるようにされた複数（すなわち２個以上）モジュールを有している。各モジュールは、間隔をおいて配置された箇所で構造体に対し、固定振幅で可変位相の個別振動力を発生させるように、操作可能に構成されている。個別の振動力は、組合わされ、構造体に対して制御可能な振幅の振動合力を及ぼす。この改良型振動力発生器は、単一の正弦状制御信号を受けて作動し、振動合力の振動数及び位相を、制御信号の振動数及び位相に合致させ、かつ振動合力の振幅を、制御信号の振幅に比例させる。
【００２１】
また、本発明により、構造体内に外部から励起される振動を低減する方法が得られる。この方法は、次の段階を有している。すなわち、複数のモジュール式偏心質量力発生器を、前記構造体の、励起振動数で振動され得る箇所に取り付ける段階と、前記構造体の複数箇所で、動加速を表わす信号発生させる段階と、その信号を、前記偏心質量振動力発生器のそれぞれに対し、独自のコマンド信号を発生させる処理装置へ送る段階と、前記コマンド信号に応答して前記発生器が発生させる振動力の大きさと位相とを、連続的に調節して、励起振動数での構造体の全振動レベルを最適低減させる段階とである。モジュールは、構造体に取付けて、水平方向振動力を発生させるか、もしくは水平、垂直両方向の分力を有する振動力を発生させることができる。２個のモジュールは、個別の振動力を必ずしも共通の平面内に発生させる必要はない。また、２個のモジュールは、所望とあれば、並置してもよい。更に、１個のモータで２個の連結質量を駆動するのではなく、各モジュールが、別個のモータを有するようにし、各モータが、それぞれ１個のモジュールを駆動するようにしてもよい。
【００２２】
言うまでもなく、多くの変形及び変更態様が可能である。偏心質量の構造は、容易に変更できる。２個の質量を周囲の歯を介して接続し、単一のモータで双方の質量を作動させることが好ましいが、この構成も随意に変更または修正可能である。また、同じようにハウジングも別の形状や形式にすることができる。
【００２３】
したがって、以上、改良型モジュール式振動力発生器の好ましい形式を提案し、いくつかの変更態様を挙げたが、当業者は、添付クレイムにより規定され他と区別される本発明の精神から離れることなく、種々の変形及び変更態様を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヘリコプターの機体の内壁を（内張りを除去して）見た部分正面図で、機体の昇降フレーム間に上下位置に配置された２個の振動力発生モジュールを示したものである。
【図２】図１のほぼ２−２線に沿った部分縦断面図である。
【図３】上方モジュールを図４及び図５のほぼ３−３線に沿って切断した部分縦断面図である。
【図４】図３のほぼ４−４線に沿った部分縦断面図である。
【図５】図３のほぼ５−５線に沿った部分横断面図である。
【図６】２個のモジュールの操作を制御するサーボ制御装置を示した略示ブロック図である。
【符号の説明】
１０  振動力発生器
１１  機体
１２、１２′  モジュール
１３  サーボ制御装置
１４  昇降（liftingframe）フレーム
１６  窓
２０、２１  偏心質量
２３、２４  管状支持軸
２５  ころ軸受
２６  片寄り（offcenter)質量体
２８  モータ
２９  ロータ
３０  コイル
３２  ピニオン
３３  遊び歯車
３５  外周の歯
３６  信号プロセッサ
３８  加算点
３９  増幅器
４０  レゾルバ
【図１】
0003794764.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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