JP2001132270A - 建築構造物用の能動型動的吸振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】建築構造物の動的吸振器に対して、水平方向の
加振力を及ぼすことにより能動的な制振効果を発揮する
ようにした能動型動的吸振器において、その構造の簡略
化と、耐久性および作動安定性の向上を達成すること。 【解決手段】 建築構造物に対する受動振動系１２を構
成する本体マス部材１８に対して加振力を及ぼす加振手
段として、第一の取付部材２８と第二の取付部材３０を
本体ゴム弾性体３２で弾性連結すると共に、該本体ゴム
弾性体３２と加振板６６で壁部の一部が構成された流体
室７０，４２を形成してなる流体封入式マウントを用い
た。これにより、従来のようにリニアベアリングやボー
ルねじ等の複雑な機構を必要とすることなく、受動振動
系１２に加振力を及ぼすことが出来、構造が簡略で耐久
性に優れた動的吸振器１０が実現される。しかも、流体
室７０，４２内の圧力作用乃至は流体の共振作用に基づ
いて、加振板６６から入力される加振力を増幅して受動
振動系１２に及ぼすことが出来ることから、優れたエネ
ルギ効率をもって受動振動系１２を加振制御することが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、住宅等の建築構造物に対する副
振動系を構成して、主振動系たる建築構造物に対して制
振効果を発揮し得る建築構造物用の動的吸振器に係り、
特に、マス部材に水平方向の加振力を及ぼす加振手段を
設けることによって、能動的な制振効果を発揮するよう
にした建築構造物用の能動型動的吸振器に関するもので
ある。

【０００２】

【背景技術】一般住宅や事務所等の建築構造物では、交
通振動等の外力が加振力として作用することによって水
平方向の振動が発生する場合がある。特に、近年では、
一般住宅等でも、木造や軽量鉄骨構造等によって二階建
てや三回建てが多くなってきており、それらの住宅等で
は、構造上、二階や三階の振動が大きくなり易いため
に、交通振動による微振動が、例えば就寝時や就業時に
おける不快振動や不快騒音等の原因として問題となって
きている。

【０００３】ところで、建築構造物用の制振装置として
は、従来、高層ビルやタワー等の高層建築物の揺れを軽
減するためのものが幾つか提案されており、例えば、特
開平８−３３８４６７号公報には、建築構造物に対して
ゴムマウントを介して本体マス部材を弾性支持せしめる
ことによって構成されたパッシブ型（受動型）の動的吸
振器が開示されている。ところが、このようなパッシブ
型の動的吸振器では、防振すべき特定の振動に対して未
だ十分な制振効果を得ることが難しい場合があった。そ
こで、パッシブ型の動的吸振器を構成する本体マス部材
に対して、水平方向の加振力を及ぼす加振手段を設け、
該加振手段によって本体マス部材に及ぼされる加振力
を、防振すべき振動に応じて制御することによって能動
的な制振効果を得るようにした能動型動的吸振器が提案
されている。例えば、特開平２−３００４７８号公報や
特開平９−４１７１４号公報等に記載のものがそれであ
る。

【０００４】しかしながら、上記公報等に記載された従
来構造の能動型動的吸振器においては、何れも、本体マ
ス部材に対して、リニアベアリング等の摺動機構を介し
て相対移動可能に支持せしめた付加マス部材を、電動モ
ータで駆動せしめられるボールねじ機構等によって相対
変位せしめる構造とされていることから、摺動機構やボ
ールねじ機構に対して摩耗による作動不良や損傷が発生
し易いという問題があった。特に、高層建築物における
地震時の制振など、作動頻度が少ない場合はそれ程大き
な問題とならないが、交通振動の制振など、略常時作動
させると、摺動機構やボールねじ機構の疲労や摩耗が非
常に大きな問題となり易い。

【０００５】また、電動モータで駆動されるボールねじ
機構等によって付加マス部材を変位させる従来構造の能
動型動的吸振器においては、付加マス部材を高い周波数
で加振することが極めて難しく、そのために、高層建築
物の制振など、数Hz以下の低周波振動の制振には有効で
あるものの、一般住宅などの小型建築物では、一般に防
振すべき振動周波数がそれより高いために、有効な制振
効果を得ることが難しいという問題もあった。

【０００６】しかも、従来構造の能動型動的吸振器にお
いては、リニアベアリング等の摺動機構や電動モータ、
ボールねじ機構などと、複雑な部品が多く必要とされる
ために、その構造が複雑で、製造や設置が難しいことに
加えて、吸振器のサイズが大形化し易く、例えば小型建
築物等では設置スペースの確保が難しいという問題もあ
ったのである。

【０００７】なお、このような問題に鑑み、特開平９−
２５６６７５号公報には、ボイスコイルタイプのリニア
モータを、本体マス部材と建築構造物の構造材の間に介
装せしめて、該リニアモータの電磁力に基づく加振力を
本体マス部材に直接に及ぼすようにした構造も提案され
ている。しかしながら、ボイスコイルタイプのリニアモ
ータで本体マス部材を直接に加振変位させようとする
と、非常に大きな駆動電力が必要となり、大がかりな給
電系が必要とされると共に、消費エネルギ（電力）が大
きく、また発熱等が問題となるおそれがある等といった
不具合があった。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、構造が簡単且つコンパクトであり、電力等
の消費エネルギも小さく抑えられて、一般住宅等の小型
建築物にも好適に採用され得る、新規な構造の建築構造
物用の能動型動的吸振器を提供することにある。

【０００９】

【解決手段】以下、このような課題を解決するために為
された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各
態様は、可能な限り任意の組み合わせで採用することが
出来る。また、本発明の態様および技術的特徴は、以下
に記載のものに限定されることなく、明細書全体および
図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握
することの出来る発明思想に基づいて認識されるもので
あることが理解されるべきである。

【００１０】先ず、本発明の第一の態様は、建築構造物
に対して弾性支持部材を介して本体マス部材を弾性支持
せしめることにより動的吸振器を構成すると共に、該本
体マス部材に水平方向の加振力を及ぼす加振手段を設け
た建築構造物用の能動型動的吸振器において、第一の取
付部材と第二の取付部材を相互に離間配置せしめて、そ
れら両取付部材を本体ゴム弾性体によって弾性連結する
一方、該本体ゴム弾性体で壁部の一部が構成されて非圧
縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、該流体
室の壁部の別の一部を加振部材で構成し、該加振部材を
加振駆動する駆動手段を設けて、該加振部材を加振変位
させることにより、前記流体室に圧力変化を生ぜしめて
前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の間に相対的
な加振力を及ぼすようにした流体封入式マウントを用
い、該流体封入式マウントにおける前記第一の取付部材
と前記第二の取付部材の何れか一方を前記本体マス部材
に取り付ける一方、それら第一の取付部材と第二の取付
部材の他方を前記建築構造物の構造材に取り付けること
により、かかる流体封入式マウントによって前記加振手
段を構成したことを、特徴とする。

【００１１】このような本態様に従う構造とされた能動
型動的吸振器においては、本体マス部材が弾性支持部材
を介して建築構造物に弾性支持されることにより、本体
マス部材と弾性支持部材によって建築構造物に対する副
振動系として作用する一つの振動系（受動振動系）が構
成されていると共に、この受動振動系の本体マス部材に
対して、流体封入式マウントによる加振力が及ぼされる
ようになっており、流体封入式マウントを加振制御する
ことによって、受動振動系が加振制御されるようになっ
ている。

【００１２】それ故、建築構造物において防振すべき振
動に応じて流体封入式マウントを加振制御せしめて、受
動振動系に加振力を及ぼすことにより、かかる受動振動
系の振動によって、建築構造物における振動を相殺等せ
しめて抑制することが出来るのである。

【００１３】そこにおいて、本態様に従う構造とされた
能動型動的吸振器においては、受動振動系に加振力を及
ぼす加振手段として、内部に非圧縮性流体が封入された
特定の流体封入式マウントを採用したことにより、該流
体封入式マウントにおける封入流体の流動作用や流体圧
作用を利用して、受動振動系を構成する本体マス部材に
対して有効な加振力を小さな消費エネルギで効率的に及
ぼすことが可能となる。しかも、かかる能動型動的吸振
器においては、リニアベアリングやボールねじ等の複雑
な機構が必要とされることがなく、部材同士の直接当接
によって荷重や力の伝達を行なう必要もないことから、
コンパクトで簡単な構造をもって、優れた耐久性と安定
した作動性が発揮され得るのである。

【００１４】なお、本態様に係る能動型動的吸振器にお
いて、流体封入式マウントの加振部材を加振駆動する駆
動手段としては、可動部材を目的とする周期で加振変位
されるものであれば良いが、特に、発生加振力や加振周
波数等の制御の容易性から、電気信号によって作動制御
可能なものが望ましく、具体的には、例えば、コイルと
永久磁石を用いた電磁力式のアクチュエータや、コイル
と磁性材乃至は永久磁石を用いた磁力式のアクチュエー
タの他、磁歪素子や電歪素子を用いたアクチュエータ等
が好適に採用される。また、流体封入式マウントにおけ
る加振部材は、例えば、流体室の流体密性を確保しつ
つ、第二の取付部材等によって変位可能に支持されて、
流体室の壁部の一部を構成する構造をもって有利に形成
され得、具体的には、例えば、流体室の壁部の一部を構
成する可動ゴム板や、外周縁部が第二の取付部材等に流
体密に弾性連結された硬質の可動板等によって形成され
て、それら可動ゴム板や可動板に対して加振手段の加振
駆動力が及ぼされるようにされる。

【００１５】また、受動振動系を構成する本体マス部材
としては、耐久性や強度と比重等を考慮して、例えば、
鉄系や鉛系などの金属材が有利に採用される。また、本
体マス部材を弾性支持せしめる弾性支持部材としては、
金属ばねやゴム弾性体等が好適に採用され得、例えば、
特開平８−３３８４６７号公報や特開平１０−８２４４
９号公報等に記載されているように、補強板とゴム弾性
層を積層することによって大きな耐荷重性と小さな水平
剛性を付与したゴムマウントなどが採用可能である。更
にまた、第一の取付部材と第二の取付部材の相対変位方
向を制限するガイド機構も、採用可能であり、それによ
って、流体封入式マウントによって生ぜしめられる加振
力、ひいては能動型動的吸振器における制振特性の更な
る安定化が図られ得る。

【００１６】また、本発明の第二の態様は、前記第一の
態様に従う構造とされた能動型動的吸振器であって、前
記流体封入式マウントの前記流体室において、前記加振
部材の加振変位に伴って流体流動が生ぜしめられる流体
流路を形成すると共に、該流体流路を流動せしめられる
流体の共振周波数を、前記建築構造物において防振すべ
き振動周波数と略同じにチューニングしたことを、特徴
とする。このような本態様においては、流体流路を流動
せしめられる流体の共振作用に基づいて、加振手段によ
って加振部材に及ぼされる加振力を大幅に増幅させて、
第一の取付部材と第二の取付部材の間に大きな加振力を
生ぜしめることが出来るのであり、以て、受動振動系を
構成する本体マス部材をより一層効率的に加振すること
が可能となるのである。

【００１７】また、本発明の第三の態様は、前記第一又
は第二の態様に従う構造とされた能動型動的吸振器にお
いて、前記流体封入式マウントの前記流体室を、前記本
体ゴム弾性体で壁部の一部が構成されて圧力変化に基づ
いて前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の間に加
振力を直接に及ぼす主液室と、壁部の一部が可撓性膜で
構成されて容積変化が容易に許容される平衡室を含んで
構成し、それら主液室と平衡室を相互に連通する第一の
流体流路を形成すると共に、該主液室に対して前記加振
部材の加振変位に基づく圧力変化が及ぼされるようにし
たことを、特徴とする。このような本態様においては、
第一の流体流路を流動せしめられる流体の共振作用に基
づいて、加振部材の変位に伴って主液室に生ぜしめられ
る圧力変化が増大されるのであり、それ故、加振手段に
よって加振部材に及ぼされる加振力をより効率的に増幅
させて、第一の取付部材と第二の取付部材の間に大きな
加振力を生ぜしめることが出来るのである。なお、より
有効な加振力の増幅効果を得るためには、第一の流体流
路を流動せしめられる流体の共振周波数を、建築構造物
において防振すべき振動周波数と略同じに設定すること
が望ましい。

【００１８】また、本発明の第四の態様は、前記第一乃
至第三の何れかの態様に従う構造とされた能動型動的吸
振器において、前記流体封入式マウントの前記流体室
を、前記本体ゴム弾性体で壁部の一部が構成されて圧力
変化に基づいて前記第一の取付部材と前記第二の取付部
材の間に加振力を直接に及ぼす主液室と、壁部の一部が
前記加振部材で構成されて該加振部材の加振変位に基づ
いて圧力変化が直接に生ぜしめられる副液室を含んで構
成し、それら主液室と副液室を相互に連通する第二の流
体流路を形成したことを、特徴とする。このような本態
様においては、第二の流体流路を流動せしめられる流体
の共振作用に基づいて、加振部材の加振によって副液室
に生ぜしめられる圧力変化が増幅されて主液室に及ぼさ
れるのであり、それ故、加振手段によって加振部材に及
ぼされる加振力を効率的に増幅させて、第一の取付部材
と第二の取付部材の間に大きな加振力を生ぜしめること
が出来るのである。なお、より有効な加振力の増幅効果
を得るためには、第二の流体流路を流動せしめられる流
体の共振周波数を、建築構造物において防振すべき振動
周波数と略同じに設定することが望ましい。

【００１９】また、本発明の第五の態様は、前記第一乃
至第四の何れかの態様に従う構造とされた能動型動的吸
振器において、前記流体封入式マウントを複数用い、前
記本体マス部材に対して、互いに直交する二つの水平方
向で加振力が及ぼされるように、それら複数の能動型制
振器を装着せしめたことを、特徴とする。このような本
態様に従えば、一つの本体マス部材からなる能動型動的
吸振器により、建築構造物において特に問題となり易
い、互いに直交する二つの水平方向の振動に対して、何
れも、能動的な制振効果を有効に発揮せしめることが出
来るのである。なお、本体マス部材に対して互いに直交
する二つの水平方向で相対変位力を及ぼす各流体封入式
マウントにおける加振手段を、同時に作動させると共
に、両マウントにおける発生力を相対的に調節すれば、
それら複数の流体封入式マウントにおける発生力の合力
として、本体マス部材に対して各種の水平方向の加振力
を及ぼすことも可能であり、それによって、建築構造物
で問題となる振動方向が変化した場合や、三つ以上の水
平方向振動に対して制振効果が要求される場合等におい
ても、有効な制振力を得ることが可能となる。

【００２０】また、本発明の第六の態様は、前記第一乃
至第五の何れかの態様に従う構造とされた能動型動的吸
振器において、前記建築構造物における防振すべき振動
に対応した参照信号に基づいて、前記流体封入式マウン
トにおける前記駆動手段の作動を制御する制御信号を生
成する能動型制御装置を有することを、特徴とする。即
ち、このような能動型制御装置を採用することによっ
て、能動型動的吸振器において本体マス部材で構成され
た受動振動系を、建築構造物の振動状態に応じて高精度
に加振制御せしめて、能動的な制振効果を安定して得る
ことが出来るのであり、建築構造物の振動状態が変化し
た場合でも、それに高精度に且つ速やかに対応して、有
効な制振効果を得ることが可能となる。なお、かかる能
動型制御装置による制御手法としては、例えば、建築構
造物における振動が零に近づくように流体封入式マウン
トの駆動手段をフィードバック制御する他、予め得られ
たマップデータ等に基づいて、かかる駆動手段をフィー
ドフォワード的に制御することも可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に具体的に明ら
かにするために、本発明の実施形態について、図面を参
照しつつ、詳細に説明する。

【００２２】先ず、図１及び図２には、本発明の第一の
実施形態としての一般住宅用の能動型動的吸振器１０の
全体概略構成が示されている。かかる動的吸振器１０
は、それ自体が建築構造物に対する受動型制振器となる
受動振動系１２と、該受動振動系１２に水平方向の加振
力を及ぼす加振手段としての流体封入式マウント１４を
含んで構成されており、流体封入式マウント１４によ
り、建築構造物において防振すべき振動に対応した加振
力を受動振動系１２に及ぼすことにより、全体として、
建築構造物における振動を相殺的乃至は干渉的に抑制す
るようになっている。

【００２３】より詳細には、受動振動系１２は、建築構
造物としての一般住宅の構造材１６に対して、本体マス
部材としての本体マス１８が、弾性支持部材としての複
数のゴムマウント２０で弾性支持されることによって構
成されている。本体マス１８は、鉄系金属等の高比重材
で形成されており、本実施形態では矩形ブロック形状を
有している。また、ゴムマウント２０は、互いに離間し
て対向配置された両側取付金具２２，２４が、それらの
対向面間に配設されたゴムブロック２６によって弾性的
に連結された構造とされている。そして、合計四個のゴ
ムマウント２０が、構造材１６と本体マス１８の鉛直方
向対向面間に配されて、本体マス１８の四隅部分に配設
されている。また、各ゴムブロック２６は、取付金具２
２，２４の対向方向に延びる弾性中心軸が略鉛直方向に
延びる状態で、一方の取付金具２２が本体マス１８に固
着されると共に、他方の取付金具２４が構造材１６に固
着されており、以て、四個のゴムマウント２０により、
本体マス１８が構造材１６に対して弾性的に支持されて
いる。

【００２４】なお、各ゴムマウント２０においては、例
えば、ゴムブロック２６の中心軸方向に離間して複数枚
の補強板を埋設固着することも可能であり、それによっ
て、本体マス１８の水平方向の支持ばね剛性の著しい増
大を回避しつつ、鉛直方向での本体マス１８の支持強度
を有利に確保することが出来る。

【００２５】また、本実施形態では、ゴムブロック２６
の質量や、各ゴムマウント２０のばね特性を調節するこ
とによって、かかる受動振動系１２における水平方向の
共振周波数が、建築構造物において防振すべき振動の周
波数、例えば２〜１０Hz程度の交通振動等に対応するよ
うにチューニングされている。更にまた、かかる受動振
動系１２は、鉛直方向に延びる弾性主軸が本体マス１８
の略重心を通り、且つ水平方向で互いに直交する方向に
延びる二つの弾性主軸が、鉛直方向に延びる弾性主軸上
で互いに直交するように設定することが望ましく、それ
によって、安定した振動形態が実現される。

【００２６】更にまた、受動振動系１２の配設位置は、
防振すべき建築構造物の振動モード等を考慮し、有効な
制振効果が発揮される位置の構造材１６に装着すること
が望ましい。具体的には、例えば、２〜３階建ての一般
住宅等の場合には、最上階の天井裏のスペースや、押入
れ等のスペースを利用して有利に設置され得る。また、
受動振動系１２が支持される構造材１６は、その強度を
考慮して、適当な梁や補強材のなかから選定される。

【００２７】一方、流体封入式マウント１４は、図３に
示されていように、第一の取付部材としての第一の取付
金具２８と、第二の取付部材としての第二の取付金具３
０が、中心軸方向で離間して対向配置されていると共
に、それらの間に配設された弾性連結部材としての本体
ゴム弾性体３２によって弾性的に連結された構造とされ
ている。

【００２８】より詳細には、第一の取付金具２８は、略
有底円筒形状を有するカップ状金具３４の開口部に、略
円板形状の蓋金具３６が重ね合わされてボルト固定され
ることにより、中空構造をもって形成されている。な
お、蓋金具３６には、中央部分から軸方向外方に突出す
る取付ボルト３８が固設されており、この取付ボルト３
８によって、第一の取付金具２８が、前記受動振動系１
２を構成する本体マス１８に固着されるようになってい
る。

【００２９】また、第一の取付金具２８の中空内部に
は、可撓性膜としての変形容易な薄肉の略袋状乃至はカ
ップ状を有するゴム製のダイヤフラム４０が収容配置さ
れており、外周縁部をカップ状金具３４と蓋金具３６の
間で挟持されている。これにより、第一の取付金具２８
の中空内部が、ダイヤフラム４０を挟んで、カップ状金
具３４の底部側と開口部側とに流体密に仕切られてい
る。そして、ダイヤフラム４０を挟んで、カップ状金具
３４の底部側には、非圧縮性流体が封入されてダイヤフ
ラム４０の変形に基づいて容積変化が容易に許容される
平衡室４２が形成されている一方、カップ状金具３４の
開口部側には、蓋金具３６に穿孔された連通孔４４を通
じて外部空間に連通されてダイヤフラム４０の変形を許
容する空気室４６が形成されている。なお、封入流体と
しては、水やアルキレングリコール，ポリアルキレング
リコール，シリコーン油、或いはそれらの混合物等が何
れも採用可能であるが、後述の如き流体の共振作用をよ
り有効に生ぜしめるためには、０．１Ｐａ・ｓ以下の低
粘性流体を採用することが望ましい。

【００３０】さらに、第一の取付金具２８を構成するカ
ップ状金具３４の底壁部には、円板形状の流路形成金具
４８が内面に重ね合わされてボルト固定されている。そ
して、これらカップ状金具３４の底壁部と流路形成金具
４８の重ね合わせ面間において、周方向に一周弱の長さ
で延びる第一の流体流路としての流体連通路５０が形成
されており、この流体連通路５０の一方の端部が流路形
成金具４８を貫通して平衡室４２に連通されていると共
に、他方の端部がカップ状金具３４の底壁部を貫通して
外側に開口せしめられている。

【００３１】また一方、第二の取付金具３０は、それぞ
れ略円環形状を有する連結金具５２，支持金具５４およ
びスペーサ金具と、略円形ブロック形状のヨーク部材５
８が、互いに軸方向に重ね合わされて相互にボルト連結
されることにより一体的に形成されている。なお、ヨー
ク部材５８の軸方向外面（図３中、下端面）には、軸直
角方向外方に広がって延び出す取付固定板６０がボルト
固定されており、この取付固定板６０に設けられた図示
しないボルト孔において、第二の取付金具３０が、建築
構造物の構造材１６に突設された後述する固定受板６２
に対してボルト固定されて取り付けられるようになって
いる（図１，２参照）。

【００３２】そして、かかる第二の取付金具３０が、第
一の取付金具２８に対して、軸方向一方の側（図３中の
下方）に離間して同一中心軸上で対向配置されており、
それら両金具３０，２８の間に介装された本体ゴム弾性
体３２によって弾性的に連結されている。この本体ゴム
弾性体３２は、軸方向一方の側に向かって小径化する厚
肉の略テーパ筒形状を有しており、その小径側端部開口
部が第一の取付金具２８を構成するカップ状金具３４の
筒部外周面に加硫接着されている一方、その大径側端部
開口部が第二の取付金具３０を構成する連結金具５２の
軸方向一方（図３中の上方）の開口端面に加硫接着され
ている。要するに、本実施形態では、本体ゴム弾性体３
２が、カップ状金具３４と連結金具５２を有する一体加
硫成形品として形成されている。そして、第二の取付金
具３０を構成する連結金具５２の軸方端面が、本体ゴム
弾性体３２を介して第一の取付金具２８に連結されるこ
とにより、第二の取付金具３０の軸方向一方の開口部
が、それら本体ゴム弾性体３２と第一の取付金具２８に
よって流体密に閉塞されている。

【００３３】また、第二の取付金具３０を構成する支持
金具５４は、連結金具５２よりも小さな内径寸法を有し
ており、その中央孔６４内には、該中央孔６４の内径寸
法よりも小さな外径寸法の略円板形状を有する加振部材
としての加振板６６が、軸直角方向に広がって略同軸的
に配されている。この加振板６６は、金属や合成樹脂等
の硬質材で形成されており、支持金具５４に対して、円
環板形状の支持ゴム弾性体６８により、弾性的に連結支
持されている。これにより、該支持ゴム弾性体６８の弾
性変形に基づいて、加振板６６の支持金具５４に対する
軸方向変位が許容されるようになっている。

【００３４】そして、支持金具５４の中央孔６４が、加
振板６６と支持ゴム弾性体６８で流体密に閉塞されるこ
とにより、第一の取付金具２８と加振板６６の軸方向対
向面間において、外部空間から流体密に仕切られて内部
に非圧縮性流体が封入された主液室７０が形成されてい
る。また、この主液室７０には、前記平衡室４２と同
様、所定の非圧縮性流体が封入されている。また、本実
施形態において、流体室は主液室７０と平衡室４２を含
んで構成しているものとする。即ち、かかる主液室７０
は、壁部の一部が本体ゴム弾性体３２で構成されると共
に、壁部の別の一部が加振板６６で構成されているので
あり、以て、加振板６６の加振変位によって、主液室７
０に内圧変化が生ぜしめられるようになっていると共
に、この主液室７０に内圧変化が生ぜしめられると、本
体ゴム弾性体３２の弾性変形を伴って、第一の取付金具
２８と第二の取付金具３０の間に、中心軸上での接近／
離隔方向に相対的な加振変位力が及ぼされるようになっ
ている。

【００３５】また、主液室７０には、第一の取付金具２
８に形成された流体連通路５０が開口連通されており、
以て、この流体連通路５０によって、主液室７０と平衡
室４２の間での流体流動が許容されるようになってい
る。そして、かかる流体連通路５０が、建築構造物にお
いて防振すべき振動、例えば交通振動等に対してチュー
ニングされており、かかる周波数域で加振板６６が加振
されて主液室７０に圧力変化が生ぜしめられると、流体
連通路５０を通じて流動する流体の共振作用に基づい
て、主液室７０に対して大きな圧力変動が生ぜしめられ
ることとなり、以て、第一の取付金具２８と第二の取付
金具３０の間に大きな相対的変位力乃至は加振力が及ぼ
されるようになっている。

【００３６】さらに、加振板６６の下面中央には、非磁
性材で形成されて逆カップ形状乃至はスカート形状を有
するボビン７２が、その上底部で重ね合わされていると
共に、該ボビン７２の底部内面中央には、軸方向下方に
突出するガイドロッド７４が立設されており、これらボ
ビン７２とガイドロッド７４が、固定ボルト７６によっ
て加振板６６に対して同軸的に固着されている。また、
ボビン７２の筒壁部には、全体として円筒形状を有する
コイル８４が巻回されて固着されている。

【００３７】また一方、第二の取付金具３０を構成する
ヨーク部材５８は、強磁性材で形成されて全体として大
形の略円形ブロック形状を有しており、中心部分には、
軸方向一方の面（図３中、上面）に開口して中心軸上を
所定長さで延びるガイド穴７８が形成されている。ま
た、ヨーク部材５８の径方向中間部分には、周方向に連
続して延びる円環形状の周溝８０が、軸方向上方（加振
板６６側）に向かって開口して形成されている。更に、
この周溝８０には、永久磁石８２が収容配置されてお
り、周溝８０の外周壁面に密接して固着されている。こ
の永久磁石８２は、周方向に連続した円筒形状の他、周
方向に分割された複数の円弧形状であっても良いが、そ
の内周面側と外周面側とに両磁極が設定されている。こ
れにより、ヨーク部材５８によって、永久磁石８２の一
方の磁極から他方の磁極に至る略閉磁路形態の磁路が形
成されているのであり、また、かかる磁路上には、周溝
８０により、永久磁石８２の内周面と周溝８０の内周壁
面との径方向対向面間において、所定間隙の空隙である
磁気ギャップが、周方向に連続して延びる円筒形状をも
って形成されている。

【００３８】そして、ヨーク部材５８は、その周溝８０
が第一の取付金具２８側に向かって開口するようにし
て、非磁性材等からなる環状のスペーサ金具５６を挟ん
で、支持金具５４に重ね合わされて、ボルト固定されて
いる。

【００３９】また、ヨーク部材５８の周溝８０には、加
振板６６によって固定的に支持されたコイル８４が挿入
されており、該コイル８４が、ヨーク部材５８に形成さ
れた磁気ギャップの両側対向面（永久磁石８２の内周側
磁極面とヨーク部材５８の周溝８０の内周面）間におい
て、それら両側対向面に対して僅かな隙間を隔てて位置
せしめられている。これにより、コイル８４が、磁気ギ
ャップ内において、軸方向（図３中の上下方向）に変位
可能に配設されている。そして、コイル８４に通電する
ことによって、磁気ギャップにおける磁界との相互作用
で、コイル８４に対して軸方向の電磁力（ローレンツ
力）が及ぼされ、かかる電磁力が、ボビン７２を介し
て、加振板６６に対して軸方向の変位力として及ぼされ
るようになっている。即ち、コイル８４に交番電流を通
電することによって、加振板６６に加振変位せしめられ
るようになっているのである。

【００４０】なお、ヨーク部材５８に形成されたガイド
穴７８には、円筒形状の摺動ブッシュ８６が内挿固定さ
れており、この摺動ブッシュ８６に対して、加振板６６
に突設されたガイドロッド７４が摺動可能に挿通されて
いる。そして、ガイドロッド７４がガイド穴７８で軸方
向に案内されることにより、コイル８４や加振板６６の
変位方向の安定化が図られて、コイル８４の永久磁石８
２やヨーク部材５８への干渉も軽減乃至は防止されるよ
うになっている。

【００４１】また、加振板６６を第二の取付金具３０
（支持金具５４）に弾性支持せしめる支持ゴム弾性体６
８は、加振板６６を加振することによって主液室７０に
生ぜしめられる圧力変化が、該支持ゴム弾性体６８の変
形によって逃げることなく、有効に生ぜしめられる程度
の剛性と、該加振板６６を所定位置に保持し、且つ変位
後に初期位置に復元せしめ得るに有効な弾性を発揮し得
るように、肉厚寸法や材質等が設定されている。

【００４２】さらに、本実施形態では、主液室７０にお
ける加振板６６の有効ピストン面積よりも、主液室７０
における第一の取付金具２８の有効ピストン面積の方が
大きく設定されており、それによって、加振板６６を軸
方向に変位せしめた際に、主液室７０に封入された非圧
縮性流体の圧力作用に基づいて、加振板６６に入力され
る駆動力が増幅されて、第一の取付金具２８に及ぼされ
るようになっている。即ち、コイル８４への通電によっ
て生ぜしめられる電磁力に基づく加振板６６の駆動力
が、主液室７０の増幅作用に基づいて、第一の取付金具
２８と第二の取付金具３０の間に加振力として効率的に
及ぼされるようになっているのである。なお、有効ピス
トン面積とは、流体連通路５０を閉塞した状態下で、加
振板６６や第一の取付金具２８を軸方向に単位量だけ変
位させた際に主液室７０に生ぜしめられる容積変化量と
して認識され得る。また、第二の取付金具３０側の有効
ピストン面積は、加振板６６や支持ゴム弾性体６８，支
持金具５４等を含んで、第一の取付金具２８よりも更に
大きく設定されている。

【００４３】すなわち、上述の如き構造とされた流体封
入式マウント１４においては、コイル８４に交番電流や
ＯＮ／ＯＦＦ的なパルス電流等を通電して加振板６６を
加振することにより、主液室７０に圧力変動が生ぜしめ
られる。それにより、主液室７０と平衡室４２の間に相
対的な圧力変動が生ぜしめられることとなり、それら両
室７０，４２間において、流体連通路５０を通じての流
体流動が生ぜしめられる。その際、主液室７０には、か
かる流体の共振作用に基づいて、加振板６６の加振変位
だけに基づいて生ぜしめられる圧力変動よりも大きな圧
力変動が生ぜしめられることとなり、その結果、コイル
８４への通電に伴う電磁力にて加振板６６に及ぼされる
加振力が、増幅的に、第一の取付金具２８と第二の取付
金具３０の間に相対変位力（加振力）として及ぼされる
こととなる。

【００４４】それ故、かかる流体封入式マウント１４に
おいては、前述の如き、主液室７０における加振板６６
と第一の取付金具２８の有効ピストン面積の差に基づく
加振力の増幅作用と、上述の如き、流体連通路５０を通
じて流動せしめられる流体の共振作用に基づく加振力の
増幅作用とが、相俟って発揮されることにより、加振板
６６を加振作動せしめることによって、第一の取付金具
２８と第二の取付金具３０の間に、中心軸方向で接近／
離間する加振力を、極めて効率的に生ぜしめることが出
来るのである。特に、流体連通路５０を流動せしめられ
る流体の共振作用に基づく加振力の増幅作用は、流体連
通路５０のチューニング周波数域で有効に発揮されるの
であり、例えば、かかる流体連通路５０を２〜１０Hz程
度にチューニングすることによって、建築構造物におい
て問題となる交通振動の周波数域で加振力を特に効率的
に得ることが可能となる。

【００４５】そして、このような構造とされた流体封入
式マウント１４は、図１〜２に示されているように、マ
ウント中心軸（第一の取付金具２８と第二の取付金具３
０の相対変位方向）が略水平方向となる状態で、第一の
取付金具２８が、受動振動系１２の本体マス１８の外周
面に重ね合わされてボルト固定される一方、第二の取付
金具３０が、本体マス１８の周囲に位置して建築構造物
の構造材１６に立設された固定受板６２に重ね合わされ
てボルト固定されることによって装着されている。な
お、固定受板６２は、鉄鋼等の十分な剛性を有する材質
で、略Ｌ字形の平面形状をもって形成されて、構造材１
６に対して固設されており、本体マス１８の各一つの長
辺部外周面と短辺部外周面に対してそれぞれ水平方向に
離間して対向位置せしめられている。

【００４６】特に、本実施形態では、流体封入式マウン
ト１４が、合計三個用いられており、本体マス１８の長
辺方向に延びる外周面上に二つと、短辺方向に延びる外
周面上に一つ、それぞれ装着されている。これにより、
各流体封入式マウント１４において第一の取付金具２８
と第二の取付金具３０の間に生ぜしめられる加振力が、
受動振動系１２における本体マス１８に対して、互いに
略直交する二つの水平方向の加振力として及ぼされるよ
うになっている。なお、特に本実施形態では、何れの水
平方向の加振力も、本体マス１８における水平面内での
ねじり方向の変位が可及的に防止されるように、受動振
動系１２において鉛直方向に延びる弾性主軸に直交する
方向に及ぼされるようになっている。

【００４７】上述の如き構造とされた動的吸振器１０に
あっては、各流体封入式マウント１４のコイル８４への
通電を制御する制御装置８８によって、各流体封入式マ
ウント１４のコイル８４に通電して第一の取付金具２８
と第二の取付金具３０の間に加振力を生ぜしめると、そ
の加振力が、受動振動系１２を構成する本体マス１８に
及ぼされて、受動振動系１２が、対応した周波数で加振
変位せしめられることとなる。それ故、建築構造物にお
いて防振すべき振動が生ぜしめられた際には、受動振動
系１２を、流体封入式マウント１４により、建築構造物
における防振すべき振動に対応した周波数と位相で加振
することによって、相殺的乃至は干渉的な能動的防振効
果を発揮し得るのである。

【００４８】なお、流体封入式マウント１４を加振制御
する制御装置８８は、防振すべき建築構造物の振動状態
を検出した振動センサ９０の検出信号に基づいて、その
振動に対して有効な制振効果を発揮し得るように、検出
信号に対応した駆動電流を各流体封入式マウント１４の
コイル８４に出力するものであって、例えば、予め設定
されたデータに基づいて、検出信号の大きさに対応した
大きさの駆動電流を、検出信号に対して所定の位相差で
給電することによりフィードフォワード的に制御するも
のや、或いは、検出信号に含まれる建築構造物の振動値
を可及的に零にするように駆動電流の大きさ等をフィー
ドバック制御するもの等が好適に採用され得る。

【００４９】また、本実施形態では、複数個の流体封入
式マウント１４が、受動振動系１２に対して互いに直交
する水平方向で加振力を及ぼす状態で装着されているこ
とから、各方向に加振力を及ぼす流体封入式マウント１
４を選択的に加振することにより、何れかの流体封入式
マウント１４の加振方向と同一方向の加振力を受動振動
系１２に及ぼすことが出来ることに加えて、各方向に加
振力を及ぼす流体封入式マウント１４を同時に加振する
ことにより、各流体封入式マウント１４の加振力の合力
方向の加振力を受動振動系１２に及ぼすことが可能であ
り、それによって、建築構造物における任意の水平方向
の振動に対して有効な制振効果を得ることが出来るので
ある。

【００５０】そして、上述の如き動的吸振器１０におい
ては、受動振動系１２に加振力を及ぼす加振手段として
特定構造の流体封入式マウント１４を採用したことによ
り、摺動機構やボールねじ機構等のように部材同士の直
接当接や摺接によって荷重や力を伝達する構造部分を設
けることなく能動型の動的吸振器が有利に実現され得た
のであり、それによって、部材の摩耗や損傷等に起因す
る作動不良が有利に回避されて、優れた耐久性と安定し
た作動性が発揮されると共に、動的吸振器１０の全体構
造の簡略化やコンパクト化も有利に図られ得るのであ
る。

【００５１】しかも、かかる動的吸振器１０では、加振
手段としての流体封入式マウント１４において、第一の
取付金具２８と第二の取付金具３０の相対変位が、本体
ゴム弾性体３２の弾性変形に基づいて許容されるように
なっていると共に、それら両取付金具２８，３０間に対
する加振力が、機械的な伝動機構等を介することなく、
電磁力によって直接に及ぼされるようになっていること
から、流体封入式マウント１４から受動振動系１２に及
ぼされる加振力を、高い周波数域まで安定して制御する
ことが出来るのであり、それ故、例えば小型の建築構造
物における交通振動等に対しても有効な能動的制振効果
を安定して得ることが出来るのである。

【００５２】以上、本発明の一実施形態について詳述し
てきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、
かかる実施形態における具体的記載によって、何等、限
定的に解釈されるものでない。

【００５３】例えば、複数の流体封入式マウントを装着
する場合には、それら各流体封入式マウントに対して異
なる周波数チューニングを施すことも可能であり、建築
構造物において防振すべき振動周波数が変化する場合
に、それに対応した周波数チューニングが施された能動
振動系を選択的に利用することも有効である。

【００５４】また、流体封入式マウントにおける加振部
材の構造は、特に限定されるものでなく、例えば、前記
実施形態における加振板６６と支持ゴム弾性体６８の全
体を、ゴム弾性板や板ばね等によって構成することも可
能である。

【００５５】また、前記実施形態における流体封入式マ
ウント１４における平衡室４２や流体連通路５０は、必
ずしも設ける必要がなく、要求される特定等によって
は、それら平衡室４２や流体連通路５０を備えない構造
の流体封入式マウントも採用可能である。なお、そのよ
うな流体封入式マウントにおいても、主液室７０におけ
る加振板６６と第一の取付金具２８の有効ピストン面積
の差に基づく加振力の増幅作用に基づいて、受動振動系
１２に対して有効な加振力が及ぼされ得ることとなる。

【００５６】さらに、前記実施形態における流体封入式
マウント１４において、例えば、第一の取付金具２８と
加振板６６の対向面間を軸直角方向に広がる硬質の仕切
部材を主液室７０内に配設し、第二の取付金具３０によ
って支持せしめることにより、主液室７０を流体密に二
分して、該仕切部材を挟んだ一方の側に、壁部の一部が
本体ゴム弾性体３２で構成された主液室を形成すると共
に、仕切部材を挟んだ他方の側に、壁部の一部が加振板
６６で構成された副液室を形成し、更に、それら主液室
と副液室を相互に連通する第二の流体流路としての第二
の流体連通路を形成することも、有効である。このよう
な構造を採用すれば、加振板６６の加振によって副液室
に対して直接に圧力変動が生ぜしめられることとなり、
この圧力変動が、第二の流体連通路を通じての流体流動
によって主液室に伝達されて、第一の取付金具２８と第
二の取付金具３０の間に加振力が及ぼされることとな
る。そこにおいて、第二の流体連通路を流動せしめられ
る流体の共振作用を利用することにより、副液室から主
液室への圧力伝達を増幅することが出来るのであり、以
て、加振力を一層効率的に生ぜしめることが可能となる
のである。なお、その場合には、流体の共振作用に基づ
く加振力の増幅効果を一層有利に得るために、第二の流
体連通路を、防振すべき振動周波数に対応してチューニ
ングすることが望ましい。

【００５７】また、前記実施形態においては、受動振動
系１２を構成する本体マス１８の各一つの短辺側外周面
と長辺側外周面に流体封入式マウント１４が装着されて
いたが、本体マス１８の互いに対向位置する両側の短辺
部外周面と両側の長辺部外周面の何れにも、流体封入式
マウント１４を、互いに対向する状態で装着しても良
い。それによって、各個別の流体封入式マウント１４を
小型化することが可能となる。

【００５８】加えて、本発明は、一階建てや二階建て以
上の一般住宅の他、集合住宅や事務所、倉庫、ビル、タ
ワー等、各種の小形乃至大形の建築構造物用の能動型動
的吸振器として、何れも適用可能であることは、言うま
でもない。

【００５９】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を
加えた態様において実施され得るものであり、また、そ
のような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、
何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、
言うまでもないところである。

【００６０】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされた能動型動的吸振器においては、受動
振動系を構成する本体マス部材に対して加振力を及ぼす
加振手段として特定構造の流体封入式マウントを採用し
たことにより、リニアベアリングやボールねじ等の複雑
な機構を必要とすることなく、かかる能動振動系を構成
し得たのであり、それによって、構造の簡略化とコンパ
クト化が高度に達成されると共に、耐久性と作動安定性
の飛躍的な向上が図られ得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態としての動的吸振器を
示す正面図である。

【図２】図１に示された動的吸振器の平面図である。

【図３】図１に示された動的吸振器を構成する流体封入
式マウントを拡大して示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 動的吸振器 １２ 受動振動系 １４ 流体封入式マウント １６ 構造材 １８ 本体マス ２０ ゴムマウント ２８ 第一の取付金具 ３０ 第二の取付金具 ３２ 本体ゴム弾性体 ４２ 平衡室 ５０ 流体連通路 ５８ ヨーク部材 ６２ 固定受板 ６６ 加振板 ６８ 支持ゴム弾性体 ７０ 主液室 ８２ 永久磁石 ８４ コイル ８８ 制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築構造物に対して弾性支持部材を介し
   て本体マス部材を弾性支持せしめることにより動的吸振
   器を構成すると共に、該本体マス部材に水平方向の加振
   力を及ぼす加振手段を設けた建築構造物用の能動型動的
   吸振器において、 第一の取付部材と第二の取付部材を相互に離間配置せし
   めて、それら両取付部材を本体ゴム弾性体によって弾性
   連結する一方、該本体ゴム弾性体で壁部の一部が構成さ
   れて非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共
   に、該流体室の壁部の別の一部を加振部材で構成し、該
   加振部材を加振駆動する駆動手段を設けて、該加振部材
   を加振変位させることにより、前記流体室に圧力変化を
   生ぜしめて前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の
   間に相対的な加振力を及ぼすようにした流体封入式マウ
   ントを用い、該流体封入式マウントにおける前記第一の
   取付部材と前記第二の取付部材の何れか一方を前記本体
   マス部材に取り付ける一方、それら第一の取付部材と第
   二の取付部材の他方を前記建築構造物の構造材に取り付
   けることにより、かかる流体封入式マウントによって前
   記加振手段を構成したことを特徴とする建築構造物用の
   能動型動的吸振器。
2. 【請求項２】 前記流体封入式マウントの前記流体室に
   おいて、前記加振部材の加振変位に伴って流体流動が生
   ぜしめられる流体流路を形成すると共に、該流体流路を
   流動せしめられる流体の共振周波数を、前記建築構造物
   において防振すべき振動周波数と略同じにチューニング
   した請求項１に記載の能動型動的吸振器。
3. 【請求項３】 前記流体封入式マウントの前記流体室
   を、前記本体ゴム弾性体で壁部の一部が構成されて圧力
   変化に基づいて前記第一の取付部材と前記第二の取付部
   材の間に加振力を直接に及ぼす主液室と、壁部の一部が
   可撓性膜で構成されて容積変化が容易に許容される平衡
   室を含んで構成し、それら主液室と平衡室を相互に連通
   する第一の流体流路を形成すると共に、該主液室に対し
   て前記加振部材の加振変位に基づく圧力変化が及ぼされ
   るようにした請求項１又は２に記載の能動型動的吸振
   器。
4. 【請求項４】 前記流体封入式マウントの前記流体室
   を、前記本体ゴム弾性体で壁部の一部が構成されて圧力
   変化に基づいて前記第一の取付部材と前記第二の取付部
   材の間に加振力を直接に及ぼす主液室と、壁部の一部が
   前記加振部材で構成されて該加振部材の加振変位に基づ
   いて圧力変化が直接に生ぜしめられる副液室を含んで構
   成し、それら主液室と副液室を相互に連通する第二の流
   体流路を形成した請求項１乃至３の何れかに記載の能動
   型動的吸振器。
5. 【請求項５】 前記流体封入式マウントを複数用い、前
   記本体マス部材に対して、互いに直交する二つの水平方
   向で加振力が及ぼされるように、それら複数の能動型制
   振器を装着せしめた請求項１乃至４の何れかに記載の能
   動型動的吸振器。
6. 【請求項６】 前記建築構造物における防振すべき振動
   に対応した参照信号に基づいて、前記流体封入式マウン
   トにおける前記駆動手段の作動を制御する制御信号を生
   成する能動型制御装置を有する請求項１乃至５の何れか
   に記載の能動型動的吸振器。