JP2001329508A - 斜材ケーブル制振装置用サグ変化対策機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ケーブルのサグ変化に対しても吸着板と磁気
回路の間のギャップ量を一定に保ち、制振性能を一定に
維持するサグ変化対策機構を提供する。 【解決手段】 磁気回路を内蔵するケース１１の上蓋板
に、摺動／回転ベアリング１１″を介してシャフト１０
を貫通し、先端にベアリングを介して吸着板１３を磁気
回路に当接し得るように取付け、ケースの底板部にボー
ルナット１６を固着し、ボールネジを螺合しシャフトと
ボールネジ１５を、固定部と斜材ケーブルにそれぞれ連
結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、斜張橋の斜材ケ
ーブル等のケーブル制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、斜材ケーブル同士をワイヤで連
結したり、またケーブル端部近くにオイルダンパや粘性
剪断型ダンパを取り付けて対応していた。このような制
振手段では、ある程度の振動減衰効果が期待できるもの
の、ケーブルが長くなると十分な制振効果が期待できな
かった。

【０００３】このような問題点を解決するため、ケーブ
ルの拘束／解放を行うことによりケーブルの振動のモー
ドを変化させて制振を行う方法と、これを実現する手段
として、セミアクティブに制御を行う装置（特開平8-32
6013号公報参照）が提案されている。さらに、同様の方
法をパッシブに実現するため、磁石を用いた制振装置
（特許第2993403 号公報参照）が提案されている。ま
た、磁石を用いた制振装置の具体的な装置の形（特願平
11-239531 号参照）も提案されている。

【０００４】特願平11-239531 号記載の発明の概略は、
次の通りである。即ち該発明は、磁性体と磁石間の吸引
力を利用して、斜材ケーブルの一部で斜材ケーブルの振
動を拘束し、吸引力と逆向きの振動時の力を利用して、
拘束を解放することにより、斜材ケーブルの振動のモー
ドを変化させ、効果的に、簡単に斜材ケーブルの振動を
抑制するものである。

【０００５】図７は特願平11-239531 号で開示された制
振装置であり、磁性体よりなる吸着板１３を有する非磁
性体のシャフト１０の一端が、非磁性体のハウジングの
上蓋板１１から突出し、斜材ケーブルに固定され、他端
が非磁性体の底板１１のボス孔に出没自在に嵌合し、底
板１１が斜張橋の桁に固定されるように形成される。こ
のような構造で吸着板１３がピストンに相当し、その吸
着板１３の下に永久磁石１２’とヨーク１２”からなる
磁気回路を内蔵させる。

【０００６】斜材ケーブルの振動は、一種の自励振動と
考えられる。風による斜材ケーブルに作用する力が小さ
く、その振動が一定振動振幅以下のときは、吸着板１３
が磁石１２’に吸引されて斜材ケーブルは、風によって
揺れ易い低次の振動モード（不安定モード）で振動して
いるが、風の強さが大きくなると、斜材ケーブルに磁石
１２’の吸引力よりも大きな力が作用し、振動振幅の位
相が磁石１２’の吸引力と逆方向のとき、吸着板は磁石
１２’の拘束から解放される。この時、斜材ケーブルに
風によって揺れ難い高次の振動モード（安定モード）が
発生して不安定な低次モードは乱されて、振動振幅は小
さくなる。図８（ａ）は、斜材ケーブルが全く振動して
いない状態で、Ａは制振装置の定着点を示す。図８
（ｂ）は、風によってケーブルに振動が発生したもの
の、まだ振幅が小さいために制振装置の吸着板１３が磁
石１２’に吸引されたまま不安定な低次モードで、斜材
ケーブルが振動している状況を示す。図８（ｃ）は、振
幅が大きくなって、磁石１２’が吸着板１３の拘束を解
放し、定着点Ａを節にした新たに安定な高次の振動モー
ドが発生したことを示す。図８（ｄ）は、発生した高次
の振動が、直ちに消滅し全体の振動が減衰していく状況
を示した図である。このようにして、吸着板１３が磁気
回路と上蓋板１１の間を往復運動しながら、不安定な低
次モードの振動エネルギを安定な高次モードの振動へ移
行させることにより、振動の成長を抑制し、また定常的
な振動を低減し、振動を早期に減衰させることができる
というものである。不安定な低次モードの振動エネルギ
を、より効果的に高次モードに移行させるには、斜材ケ
ーブルの中央部の変位が最大のとき、吸着板の拘束／解
放が行えるよう磁石１２’の吸着力を調整する。吸引力
の調整は、ハウジングの外部から、内部のヨーク１２”
を短絡させて、磁力線を逃すことにより磁石１２’の吸
引力を弱めるショートヨークの大きさを変更して調整す
ればよい。

【０００７】斜材ケーブルを固定した吸着板の拘束／解
放を繰り返すことにより、風や地震による振動が抑制で
きるほか、風による振動の一種であるウェイクギャロッ
ピング、レインバイブレーション等の振動が抑制でき
る。また、装置は磁性体と永久磁石１２’のみから構成
されるため、構造が単純であり、動力なしで斜材ケーブ
ルの振動抑制が簡単に行える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のこれらの
装置では、ケーブルのサグ（ケーブルの弛み）が変化す
ると、ケーブルと磁石１２’の間のギャップ量が変化す
るため、装置の制振性能が変化してしまうという欠点が
あった。本願発明では、この拘束／解放切り替え型の制
振装置において、ケーブルのサグ変化に対してもケーブ
ルと磁石の間のギャップ量を一定に保ち、制振性能を一
定に維持するサグ変化対策機構を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１は、斜材ケーブ
ルの振動のモードを変化させ、該斜材ケーブルの振動を
抑制する、該斜材ケーブルと定着部近傍の固定部の間に
設置される拘束／解放型斜材ケーブル制振装置と直列に
連結されるサグ変化対策機構において、互いに螺合する
一対の部材の何れか一方または双方に回転慣性を付与
し、前記斜材ケーブルにサグが生じた場合、前記回転慣
性が回転してサグ発生による変位を吸収し、前記拘束／
解放型斜材ケーブル制震装置の吸着板と磁気回路との間
のギャップ量を、一定に確保することを特徴とする斜材
ケーブル制振装置用サグ変化対策機構であることを要旨
とする。

【００１０】請求項２は、磁気回路を内部に固着し、吸
着板を内蔵したケースの底板部にボールネジ又はボール
ナットを固着し、摩擦抵抗低減手段を介して前記吸着板
を取付け、前記ケースの上蓋板に対して摺動／回転可能
な手段を設けたシャフトを貫通させ、前記ケースに固着
した前記ボールネジ又はボールナットと前記ケースと前
記磁気回路と前記吸着板と前記上蓋板とで回転慣性を構
成する、拘束／解放型斜材ケーブル制震装置と一体化し
てなることを特徴とする請求項１記載の斜材ケーブル制
振装置用サグ変化対策機構であることを要旨とする。

【００１１】請求項３は、吸着板を内蔵したケースの底
板部にボールネジ又はボールナットを固着し、前記ケー
スの上蓋板となる吸着板と内蔵した前記吸着板の間に、
摩擦抵抗低減手段を介して磁気回路を取付け前記ケース
上蓋板に対し摺動／回転可能な手段を設けたシャフトを
貫通させ、前記ケースに固着した前記ボールネジ又はボ
ールナットと前記ケースと前記上蓋板を構成する吸着板
と前記ケースに内蔵された吸着板と前記磁気回路とで回
転慣性を構成する、吸着面を２面とした拘束／解放型斜
材ケーブル制震装置と一体化してなることを特徴とする
請求項１記載の斜材ケーブル制振装置用サグ変化対策機
構であることを要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて、本願発明の
実施の形態を説明する。

【００１３】図１は、斜材ケーブル１と斜材ケーブル１
の定着部付近の固定部２（斜張橋の斜材ケーブルの場合
は橋桁）の間に設置された拘束／解放型制振装置３に直
列につながれるサグ変化対策機構４を示す。図１ではサ
グ変化対策機構４は、斜材ケーブル１と拘束／解放型制
震装置３の間に取付けているが、拘束／解放型制震装置
３と橋桁の間に取付けてもよい。

【００１４】図２は請求項１の例で、サグ変化対策機構
４の断面を示す。このサグ変化対策機構４は、拘束／解
放型制振装置３に固着されるケース６と、ケース６とケ
ース６に対して摺動自由なサブケース６’に固着される
ボールナット部８から構成される。またボールナット部
８に組み合わされたボールネジ７のケース６の内部に
は、回転慣性５が固着されている。回転慣性のボールネ
ジ７と反対側のボールネジ７と同軸のシャフトは、スラ
スト方向には固定されて軸に対して回転できるような機
構（例えばボールベアリング９）でケース６に支持され
ている。ボールネジ７に固着された、ケース６と摺動自
由なサブケース６’には、シャフト７’がボールネジ７
と同軸にケース６を貫通して固着してあり、シャフト
７’は斜材ケーブル１に固着してある。

【００１５】ここに、回転部は回転慣性５とボールネジ
７であるが、逆に、回転慣性５にボールナットを固着し
回転させ、ボールネジを変位させるような構成にするこ
ともできる。また拘束／解放型制振装置３にシャフト
７’を、斜材ケーブル１にケース６側を固着することも
できる。

【００１６】拘束／解放型制振装置３は通常拘束状態に
あり（図７参照）、斜材ケーブル１即ち吸着板１３と磁
石１２’とのギャップ量は０に保たれている。斜材ケー
ブル１のサグが変化した場合は、サグ変化対策機構４の
ボールナット部８に引張、または圧縮力が作用する。こ
の時ボールナット部８が左右に移動してボールナット部
８に力がかからないようになるまで回転慣性５がボール
ネジ７と共にゆっくり回転する。このようにしてサグの
変化に対して、拘束／解放型制振装置３内部の吸着板１
３と磁石１２’のギャップ量を一定値０に保持すること
ができる。従って、拘束／解放型制振装置３の性能を一
定に確保することができる。

【００１７】斜材ケーブル振動のような速い動きに対し
ては、回転慣性等価質量Ｍ_r 〔Ｍ_r＝Ｉ_r ／（ｌ／２
π）² 、Ｉ_r ＝慣性モーメント、ｌ＝ボールネジのリー
ド〕を十分大きくしておけば非常に大きな反力を発生す
るため、回転慣性５は殆ど固定されているのと同じ状態
になる。

【００１８】また回転慣性等価質量を比較的小さく設定
すると、斜材ケーブル１の振動時に回転慣性５も一緒に
運動し、制振装置の拘束／解放動作の相乗効果で斜材ケ
ーブル１の振動を乱す効果が高くなり、制振効果が向上
する。回転慣性等価質量を斜材ケーブル総質量の0.5 〜
1.0 倍相当にした場合の効果は、すでに風洞実験で確認
されている。

【００１９】図３は請求項２の例で、拘束／解放型制振
装置自体をサグ変化対策機構の回転慣性として利用した
例の断面図である（拘束／解放型制振装置とサグ変化対
策機構を一体化したもの）。

【００２０】拘束／解放型制振装置としては、特願平11
-239531 号に記載の発明が基本にしてある。非磁性体の
ケース１１の底板部に、ボールナット１６を固着し、こ
のボールナット１６にボールネジ１５を螺合貫通する。
ケース１１の内部に、磁石及びヨークからなる磁気回路
１２を、中央に非磁性体のシャフト１０及びボールネジ
１５が貫通し得る孔を設けて固着し、その磁気回路のボ
ールネジ１５と反対側にボールネジ１５と同軸にシャフ
ト１０を設ける。シャフト１０に磁性体の吸着板１３
を、ベアリング１４を介してケース１１にルーズになる
ようにに取付ける。ケース１１には、摺動／回転ベアリ
ング１１”を介して、シャフト１０を貫通した非磁性体
の上蓋板１１’で蓋をする。シャフト１０及びボールネ
ジ１５の先端を、ケーブル定着部付近の固定部２及び斜
材ケーブル１にそれぞれ連結する。

【００２１】ケーブルのサグが変化した場合は、ケース
１１、磁石及びヨークからなる磁気回路１２、吸着板１
３、ボールナット１６、上蓋板１１’が組み合わさって
回転慣性として働く（図で灰色で示した部分）。

【００２２】図４は図３のバリエーションの例で、図３
と構成部品の符号は同じであり、図３と同様拘束／解放
型制振装置自体をサグ変化対策機構の回転慣性として利
用した例である。但し図３の場合は吸着板１３のベアリ
ング１４で回転部と非回転部を分けているのに対して、
図４は滑り材１７（例えばテフロン（登録商標）等）で
回転部と非回転部を分けている。回転慣性として働く部
分はケース１１、磁気回路１２、ボールナット１６、上
蓋板１１’である（図で灰色で示した部分）。

【００２３】図５は請求項３の例で、図６は図５のバリ
エーションの例である。何れもこれらのバリエーション
では吸着面を２面にした場合であり、図５の場合はシャ
フト１０にベアリング１４を介して磁石及びヨーク１２
からなる磁気回路を取付け、この磁気回路を挟んで左右
に磁性体の吸着板１３を配設する。図３、図４の上蓋板
１１’は図５では磁性体の吸着板１３となる。

【００２４】図６では、シャフト１０に磁気回路を固着
し、両面に滑り材１７（例えばテフロン等）を貼り、回
転部と非回転部を分けている。図５、図６とも回転慣性
として働く部分は灰色で示してある。

【００２５】吸着面を２面にすることで、ケーブルの振
動を乱す効果が更に高まることが期待される。回転慣性
を使用しない装置でも、吸着面を２面にすることが考え
られるが（例えば登録番号第2993403 号公報では、あら
ゆる方向の変位に対応した装置を出願している）、この
場合ギャップや磁力のアンバランスにより片側の面だけ
しか有効に働かない可能性が高くなる。これに比べて回
転慣性を使用する装置では、回転慣性の大きさを比較的
小さくすると、確実に両方の吸着面を有効に利用するこ
とができる。

【００２６】なお図３、図４、図５、図６何れの場合も
バリエーションとして、ボールネジとボールナットの関
係は入れ代わってもよい。

【００２７】また、ボールナット部８が斜材ケーブル側
にあっても、拘束／解放型制振装置側にあってもよく、
制振装置の前後何れに直列に連結されてもかまわない。

【００２８】

【発明の効果】従来の斜材ケーブルの制振装置（例えば
登録番号第2993403 号公報、特願平11-239531 号等参
照）で示した装置では、ケーブルのサグ変化によりケー
ブルと磁気回路との間のギャップ量が変わり、装置の制
振性能が変化してしまう。しかし本願発明によれば、ケ
ーブルのサグ変化に対しても、ケーブルと磁石との間の
ギャップ量は常時は一定値０に確保され、制振装置の性
能を一定に確保することができる。また回転慣性等価質
量の大きさを適当に設定することにより、回転慣性の運
動を利用して、制振性能を更に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ケーブル１とケーブル１の定着部付近の固定部
２（斜張橋の斜材ケーブルの場合は橋桁）の間に設置さ
れた制振装置３に直列につながれるサグ変化対策機構４
を示す図である。

【図２】図１に示すサグ変化対策機構４の断面の一例を
示す図である。

【図３】拘束／解放型制振装置自体をサグ変化対策機構
の回転慣性として利用した例の断面図である（制振装置
とサグ変化対策機構を一体化したもの）。

【図４】図３と構成部品の符号は同じであり、図３と同
様に拘束／解放型制振装置自体をサグ変化対策機構の回
転慣性として利用した別の例で、シャフト１０に吸着板
１３を固着し吸着板に滑り材１７（例えばテフロン等）
を貼り、回転部と非回転部を分けた図である。

【図５】図３のバリエーションで吸着面を２面にした場
合であり、図５の場合はシャフト１０にベアリング１４
を介して磁石及びヨークからなる磁気回路１２を取付
け、この磁気回路を挟んで左右に磁性体の吸着板を配設
する図である。

【図６】図４のバリエーションで吸着面を２面にした場
合であり、図６の場合はシャフト１０に磁気回路を固着
し、両面に滑り材１７（例えばテフロン等）を貼り、回
転部と非回転部を分けた図である。

【図７】特願平11-239531 号で開示された拘束／解放型
制振装置の断面を示す図である。

【図８】（ａ）は、斜材ケーブルが全く振動していない
状態で、Ａは制振装置の定着点を示す。（ｂ）は、風に
よってケーブルに振動が発生したものの、まだ振幅が小
さいために制振装置の吸着板１３が磁石１２’に吸引さ
れたまま不安定な低次モードで、斜材ケーブルが振動し
ている状況を示す。（ｃ）は、振幅が大きくなって、磁
石１２’が吸着板１３の拘束を解放し、定着点Ａを節に
した新たに安定な高次の振動モードが発生したことを示
す。（ｄ）は、発生した高次の振動が、直ちに消滅し全
体の振動が減衰していく状況を示した図である。

【符号の説明】

１……斜材ケーブル、２……定着部付近の固定部、３…
…拘束／解放型制振装置（例えば特願平11-239531 号に
開示の装置）、４……回転慣性型サグ変化対策機構、５
……回転慣性、６……ケース、６’……サブケース、７
……ボールネジ、７’……サブケース６’に取着したシ
ャフト、８……ボールナット部、９……ベアリング、１
０……シャフト、１１……ケース、１１’……非磁性体
の上蓋板、１１”……摺動／回転ベアリング、１２……
磁石及びヨークからなる磁気回路、１３……吸着板、１
４……回転ベアリング、１５……ボールネジ、１６……
ボールナット、１７……滑り材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 龍児 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 金子 成彦 埼玉県川口市芝富士２−７−30−809 Ｆターム(参考） 2D059 AA41 BB08 GG12 3J048 AC01 AD06 BF14 DA02 EA39

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜材ケーブルの振動のモードを変化さ
   せ、該斜材ケーブルの振動を抑制する、該斜材ケーブル
   と定着部近傍の固定部の間に設置される拘束／解放型斜
   材ケーブル制振装置と直列に連結されるサグ変化対策機
   構において、互いに螺合する一対の部材の何れか一方ま
   たは双方に回転慣性を付与し、前記斜材ケーブルにサグ
   が生じた場合、前記回転慣性が回転してサグ発生による
   変位を吸収し、前記拘束／解放型斜材ケーブル制震装置
   の吸着板と磁気回路との間のギャップ量を、一定に確保
   することを特徴とする斜材ケーブル制振装置用サグ変化
   対策機構。
2. 【請求項２】 磁気回路を内部に固着し、吸着板を内蔵
   したケースの底板部にボールネジ又はボールナットを固
   着し、摩擦抵抗低減手段を介して前記吸着板を取付け、
   前記ケースの上蓋板に対して摺動／回転可能な手段を設
   けたシャフトを貫通させ、前記ケースに固着した前記ボ
   ールネジ又はボールナットと前記ケースと前記磁気回路
   と前記吸着板と前記上蓋板とで回転慣性を構成する、拘
   束／解放型斜材ケーブル制震装置と一体化してなること
   を特徴とする請求項１記載の斜材ケーブル制振装置用サ
   グ変化対策機構。
3. 【請求項３】 吸着板を内蔵したケースの底板部にボー
   ルネジ又はボールナットを固着し、前記ケースの上蓋板
   となる吸着板と内蔵した前記吸着板の間に、摩擦抵抗低
   減手段を介して磁気回路を取付け前記ケース上蓋板に対
   し摺動／回転可能な手段を設けたシャフトを貫通させ、
   前記ケースに固着した前記ボールネジ又はボールナット
   と前記ケースと前記上蓋板を構成する吸着板と前記ケー
   スに内蔵された吸着板と前記磁気回路とで回転慣性を構
   成する、吸着面を２面とした拘束／解放型斜材ケーブル
   制震装置と一体化してなることを特徴とする請求項１記
   載の斜材ケーブル制振装置用サグ変化対策機構。