JP2005009565A - 振動減衰装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速かつ長ストロークの振動をも効果的に減衰できるように改良された振動減衰装置を提供する。
【解決手段】第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位により回転軸１２を回転させる回転軸駆動機構１０と、回転軸１２と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧し摩擦抵抗を生じさせるブレーキ機構５０とを備える。第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。また、回転軸駆動機構１０を構成するラックギヤは、任意の長さに設定することができるから、相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位により回転軸１２を回転させる回転軸駆動機構１０と、回転軸１２と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧し摩擦抵抗を生じさせるブレーキ機構５０とを備える。第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。また、回転軸駆動機構１０を構成するラックギヤは、任意の長さに設定することができるから、相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルや家屋等の建築構造物および機械構造物の免震・制振に用いる振動減衰装置に関し、より詳しくは、高速度かつ長ストロークの振動をも効果的に減衰できるように改良された振動減衰装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルや家屋等の建築構造物および機械構造物の免震・制振を行うために摩擦抵抗を用いるものや、流体の流動抵抗を用いるもの、粘性剪断抵抗を用いるもの、塑性変形を用いるもの等、様々な振動減衰要素が提案されている（例えば下記特許文献１を参照）。
【０００３】
また、建築構造物や機械構造物の免震・制振に用いる振動減衰装置のなかには、構造物の２つの部分間の直線方向の相対変位を円盤の回転運動に変換するとともに、この円盤の回転を制動することによって免震・制振を行うものもある（下記特許文献２〜６を参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２３０８３４号公報
【特許文献２】
特開平６−５８００６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１８４７８６号公報
【特許文献４】
特開２００２−５２３３号公報
【特許文献５】
特開２００２−１６８００１号公報
【特許文献６】
特開２００２−１７４２９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に記載されている種々の振動減衰要素のうち最も広汎に用いられているものはシリンダ・ピストン型のオイルダンパであるが、この種のオイルダンパのストロークは最大でも数１０センチメートル程度であり、それを超える長ストロークの振動の減衰に対応することは困難である。また、この種のオイルダンパは対応可能な振動速度の限界値が低いため、高速度の振動の減衰に用いることができない。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載されているように回転円盤をディスクブレーキによって制動するものにおいては、ディスクブレーキに供給する油圧の高低を制御する機構を必要とし、その構造が複雑なものとなる。
【０００７】
また、上記特許文献２乃至４に記載されているように高粘性流体の剪断抵抗を用いて振動を減衰させるものにおいては、高粘性流体の温度変化に伴って減衰性能そのものが大きく変化してしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２乃至４に記載されているように円盤の回転を生じさせるものにおいては、円盤を高速回転させると円盤の表面から高粘度流体が剥離して剪断抵抗が得られなくなるため、高速度の振動の減衰には不向きである。
【０００９】
また、上記特許文献５および６に記載されているものは、高速度で長いストロークの振動を減衰させるためには不向きである。加えて、大きさが一定な摩擦抵抗を用いるので、ある速度において最適な減衰作用が生じるようにその諸元を設定すると、設定速度より低い速度の振動に対しては減衰が過剰となってしまう。
【００１０】
さらに、摩擦抵抗を用いて振動を減衰させるものに付加質量体を併用する場合には、摩擦抵抗が過大になると付加質量体の運動が阻害されて振動減衰効果が低下してしまう。加えて、免震装置の場合には、摩擦抵抗を大きく設定すると振動部分を原点位置に復帰させることが困難となってしまう。
【００１１】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、高速度かつ長ストロークの振動をも効果的に減衰できるように改良された振動減衰装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記第１の構造部分に固設されて前記直線方向に延びる長尺駆動部材と、前記第２の構造部分に支持された回転軸を回転させるための、前記長尺駆動部材により駆動されて回転する被駆動部材とを有する、前記第１および第２の構造部分間に生じた前記直線方向の往復相対変位によって前記回転軸の往復回転運動を生じさせる回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載した振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた所定の直線方向の相対変位によって回転軸を回転させるとともに、この回転軸と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる構造である。
このとき、ブレーキシューと摺動面との間に生じる摩擦抵抗は回転軸の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００１４】
さらに、請求項１に記載した振動減衰装置における回転軸駆動機構においては、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせて長尺駆動部材の長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分間の相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００１５】
一方、回転軸駆動機構は、請求項２に記載したように、その長尺駆動部材を第１および第２の構造部分が相対変位する所定の直線方向に延びるように第１の構造部分に固設されたラックギヤとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてラックギヤと噛み合うピニオンギヤとすることができる。
また、請求項４に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように第１の構造部分に張設されたチェーンとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてチェーンと噛み合うスプロケットとすることができる。
また、請求項５に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように前記第１の構造部分に張設されたケーブルとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてケーブルが巻回されるシーブとすることができる。
さらに、請求項６に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように第１の構造部分に固設されたボールねじとするとともに、被駆動回転部材をボールねじに螺合しつつボールねじにより駆動されて回転するボールねじナットとし、かつボールねじナットの回転を回転軸に伝達する回転伝達手段をさらに設けることができる。
【００１６】
このとき、第１の構造部分に設ける長尺駆動部材としてのラックギヤ、チェーン、ケーブルおよびボールねじの長さは、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせて自在に設定することができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
なお、長尺駆動部材としてラックギヤ、チェーン、ケーブルを用いる場合には、これらの長尺駆動部材が延びる方向に対して回転軸が延びる方向が垂直となるようにして、直線方向の振動を効率良く回転軸の回転に変換することができる。
しかしながら、たとえば長尺駆動部材としてはす歯ラックギヤを用いるとともに被駆動回転部材としてはす歯ピニオンギヤを用いることにより、はす歯ラックギヤが延びる方向に対して回転軸が延びる方向を傾斜させ、回転軸駆動機構やブレーキ機構の配置の自由度を高めることもできる。
【００１７】
また、請求項３に記載したように、ラックギヤがピニオンギヤの円周方向に湾曲するように構成することもできる。
この場合、第２の構造部分は例えば第１の構造物に固定された円弧状に湾曲するレールによって第１の構造部分上に支持されており、第２の構造部分が第１の構造部分に対して左右方向に往復相対変位する際に、往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に第２の構造部分は第１の構造部分に対し、往復相対変位の方向に対して垂直な方向に変位する。
あるいは、第２の構造部分は例えば第１の構造物に固定された上下軸に軸支されて水平揺動するリンクを介して第１の構造物に接続されており、第２の構造部分が第１の構造部分に対して左右方向に往復相対変位する際に、往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に第２の構造部分は第１の構造部分に対し、往復相対変位の方向に対して垂直な方向に変位する。
そして、ラックギヤの湾曲の曲率半径は、上述した湾曲レールの曲率半径および上述したリンクの揺動半径に等しい。
このような構成とすることにより、第２の構造部分が第１の構造部分に対して直線方向に往復相対変位する際にこの直線方向に対して垂直な方向に変位する成分が含まれる場合であっても、本発明の振動減衰装置を適用して第１および第２の構造部分間の振動を減衰させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載したように長尺駆動部材をボールねじとする場合には、ボールねじを第１の構造部分に不動に固定するとともに、ボールねじナットがボールねじ上において回転するようにする。このとき、ボールねじナットの回転慣性質量は小さいから、第１および第２の構造部分間の高速振動にも追従することができる。
なお、ボールねじナットの回転を回転軸に伝達する回転伝達手段として、互いに噛み合う平歯車、はす歯歯車、傘歯車等を用いることができる。
【００１９】
他方、上記の課題を解決するための請求項７に記載した手段は、
構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記直線方向に延びつつその軸線回りに回転自在に前記第１の構造部分に支持されたボールねじと、前記第２の構造部分の前記第１の構造部分に対する前記直線方向の往復相対変位に伴って前記ホールねじを往復回転させる、前記ホールねじに螺合しつつ前記第２の構造部分に固定されたボールねじナットと、を有する、前記第１の構造部分に回転自在に支持された回転軸を前記ボールねじの回転によって回転させるための回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴としている。
【００２０】
すなわち、請求項７に記載した振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた所定の直線方向の相対変位によってボールねじをその軸線の回りに回転させるとともに、このボールねじの回転に伴って回転軸を回転させる。
この場合、ボールねじと回転軸とを同軸かつ一体に接続することもできるし、歯車機構を介して両者を接続することにより、ボールねじの軸線と回転軸の軸線とがなす角度を例えば垂直とすることもできる。
さらには、この歯車機構を増速機構として構成し、ボールねじの回転数に対して回転軸の回転数の方が大きくなるようにすることもできる。
また、回転軸が高速で回転すると、回転軸と共に一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力がブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる。
このとき、ブレーキシューと摺動面との間に生じる摩擦抵抗は回転軸の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
さらに、請求項７に記載した振動減衰装置においては、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせてボールねじの長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分間の相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００２１】
また、請求項８に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第１の軸部分とブレーキシュー側の第２の軸部分とに分割するとともに、第１の軸部分の回転を変速して第２の軸部分に伝達する変速機構を第１の軸部分と第２の軸部分との間に介装することができる。
変速機構には、大小の平歯車や遊星歯車等を用いることができる。
また、変速機構にはす歯歯車等を用いることにより、第１の軸部分の軸線に対して第２の軸部分の軸線を傾斜させ若しくは直交するように配置することができる。
なお、この変速機構を請求項６に記載した回転伝達手段に置き換えることもできる。
【００２２】
このとき、変速機構を増速機構として第１の軸部分の回転数よりも第２の軸部分の回転数の方が高くなるようにすれば、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が低い場合でも、ブレーキシューに作用する遠心力を増加させて必要な減衰力を確保することができる。
これに対して、変速機構を減速機構として第１の軸部分の回転数よりも第２の軸部分の回転数の方が低くなるようにすれば、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が高い場合でも、ブレーキシューに作用する遠心力を低減させて減衰力の大きさを所望の範囲に設定することができる。
【００２３】
また、請求項９に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第３の軸部分とブレーキシュー側の第４の軸部分とに分割するとともに、第３の軸部分と第４の軸部分とを断接自在に接続する継手を第３の軸部分と第４の軸部分の間に介装することができる。
継手は、ボルトを用いて締結するフランジ継手や、ドッグクラッチ、多板クラッチ等のあらゆる種類のクラッチを用いることができる。
また、継手の断接は手動で行うこともできるし、油空圧若しくは電磁気的に作動するアクチュエータ等を用いて機械的に行うこともできる。
【００２４】
すなわち、第３の軸部分と第４の軸部分との間に断接自在な継手を介装し、かつこの継手を切り離すことにより、第１および第２の構造部分間に相対変位が生じても減衰力が作用しないようにすることができる。
また、継手を切り離すことによって、本発明の振動減衰装置を介した第１の構造部分と第２の構造部分との接続を切り離すことができるから、例えば本発明の振動減衰装置を免震装置として用いる場合に、第１の構造部分と第２の構造部分との相対位置を容易に原点位置に復帰させることができる。
【００２５】
また、請求項１０に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第５の軸部分とブレーキシュー側の第６の軸部分とに分割するとともに、第５の軸部分と第６の軸部分との間で伝達されるトルクが所定値を超えないように制限するための伝達トルク制限手段を、第５の軸部分と第６の軸部分との間に介装することができる。
なお、伝達トルク制限手段として、ばね式、ボール／ポケット式、磁石式、多板クラッチ式等のあらゆる種類のトルクリミッタを用いることができる。
【００２６】
すなわち、第５の軸部分と第６の軸部分との間に伝達トルク制限手段を介装することにより、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が所定の値を超える範囲において、作用する減衰力を一定の値に維持することができる。
また、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が過大となった場合に、過大な減衰力が回転軸駆動機構および変速機構に作用することを防止することもできる。
【００２７】
また、請求項１１に記載したように、ブレーキ機構には、ブレーキシューを半径方向外側に付勢して円筒状内側摺動面に押圧する押圧手段を設けることができる。
これにより、回転軸の回転角速度が小さいときにも摩擦抵抗力を発生させて振動減衰力が作用するように構成することができる。
なお、押圧手段は回転軸とブレーキシューとの間に若しくは半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー間に介装されるコイルばねとすることができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載したように、ブレーキ機構には、所定の大きさの遠心力がブレーキシューに作用するまではブレーキシューが内側摺動面から離間しているようにブレーキシューを半径方向内側に付勢する付勢手段を設けることができる。
これにより、付勢手段によって負荷される半径方向内側の付勢力を上回る大きさの遠心力がブレーキシューに作用してはじめてブレーキシューが内側摺動面に接触するから、回転軸の回転角速度が所定の大きさに達したときから振動減衰力が作用するように構成することができる。
なお、付勢手段は回転軸とブレーキシューとの間に若しくは半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー間に介装されるコイルばねとすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１０を参照し、本発明に係る振動減衰装置の各実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、同一の部分には同一の符号を用いて重複した説明を省略するとともに、第１および第２の構造部分が相対変位する方向を左右方向と、第１および第２の構造部分が相対変位する方向に対して垂直かつ水平な方向を前後方向と、鉛直方向を上下方向と言う。
【００３０】
第１実施形態
まず最初に図１乃至図４を参照し、第１実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００３１】
図１乃至図３に示した第１実施形態の振動減衰装置１００は、建築構造物や機械構造物に生じる振動のうち、第１の構造部分１と第２の構造部分２との間の矢印Ａで示す水平方向の振動を減衰させるために設けられている。
なお、両構造部分１，２の各側面１ａ，２ａは互いに平行であり、かつ第１の構造部分１の稜線１ｂが延びる方向は両構造部分１，２が相対変位する方向Ａに平行となっている。
【００３２】
図１に示したように、この振動減衰装置１００は、第１および第２の構造部分１，２間に直線方向の往復相対変位が生じたときに後述する回転軸１２の往復回転運動を生じさせる回転軸駆動機構１０と、回転軸１２の回転を変速して伝達するための変速機構２０と、回転運動の伝達を断接するための継手３０と、回転軸に伝達される回転トルクの大きさを制限するための伝達トルク制限手段４０と、制動用のブレーキシューを有したブレーキ機構５０とを備えている。
【００３３】
回転軸駆動機構１０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に固定されたラックギヤ１１と、上下方向に延びるように第２の構造部分２側に支持されている回転軸１２の下端に固定された、ラックギヤ１１と噛み合うピニオンギヤ１３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると回転軸１２は往復回転運動する。
【００３４】
回転軸駆動機構１０の上方には、回転軸（第１の軸部分）１２の回転を変速するための変速機構２０が設けられている。
この変速機構２０は、第２の構造部分２に固定されたハウジング２１と、このハウジング２１内に収納された遊星歯車機構２２と、この遊星歯車機構２２によって変速された回転運動を出力する第１中間軸（第２の軸部分）２３とを有している。
これにより、第１中間軸２３の回転数は、回転軸１２の回転数に遊星歯車機構２２のギヤ比を乗じた値に高められる。
【００３５】
変速機構２０の上方には、上述した第１中間軸（第３の軸部分）２３とブレーキシュー側の第２中間軸（第４の軸部分）３３との間の回転運動の伝達を断接するための継手３０が配設されている。
この継手３０は、図示されないボルトによって相互に接続される上下一対のフランジ３１，３２を有している。
これにより、ボルトを取り外すことによって、上下一対のフランジ３１，３２の接続を切り離して第１中間軸２３と第２中間軸３３との間の回転運動の伝達を遮断することができる。
【００３６】
継手３０の上方には、第２中間軸（第５の軸部分）３３とブレーキ軸（第６の軸部分）４３との間で伝達される回転トルクの大きさを制限するための伝達トルク制限手段４０が配設されている。
この伝達トルク制限手段４０は、ボール／ポケット式のトルクリミッタであり、第２中間軸３３とブレーキ軸４３との間に所定値を上回る大きさの回転トルクが付加されると、上下一対のフランジ４１，４２が相対回転しつつ設定された最大伝達トルクを伝達する構造となっている。
【００３７】
伝達トルク制限手段４０の上方には、ブレーキ軸４３の回転を制動するためのブレーキ機構５０が配設されている。
このブレーキ機構５０は、図３に示したように、ブレーキ軸４３と同軸に配設された円筒状の内側摺動面５１ａを有する、第２の構造部分２に固定されたハウジング５１を備えている。
また、ブレーキ軸４３と一体に回転するロータ５２には、半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー５３，５３の各ブラケット５４，５４が、それぞれブレーキ軸４３の軸線に対して半径方向に変位自在に取り付けられている。
また、互いに対向する一対のブラケット５４，５４の間には、ブレーキシュー５３，５３をそれぞれ内側摺動面５１ａに向かって押圧する一対の圧縮コイルばね（押圧手段）５５，５５が介装されている。
【００３８】
次に、上述した構造を有する本第１実施形態の振動減衰装置１００の作用効果について説明する。
【００３９】
本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第１および第２の構造部分１，２間に生じた矢印Ａ方向の相対変位によってブレーキ軸（回転軸）４３を回転（矢印Ｂ）させるとともに、このブレーキ軸４３と一体に回転するブレーキシュー５３，５３に作用する遠心力（矢印Ｃ）によってこれらのブレーキシュー５３，５３をハウジング５１の内側摺動面５１ａに押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗によって第１および第２の構造部分１，２間に生じた振動を減衰させる構造である。
このとき、ブレーキシュー５３，５３と内側摺動面５１ａとの間に生じる摩擦抵抗はブレーキ軸４３の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００４０】
なお、一対のブレーキシュー５３，５３の間に介装されている一対の圧縮コイルばね５５，５５による半径方向外向きの付勢力を高めることにより、ブレーキ軸４３の回転数が低い状態においてもある程度の大きさの摩擦抵抗を生じさせることが可能である。
【００４１】
これに対して、一対のブレーキシュー５３，５３の間に介装するコイルばねを引張りコイルばね（付勢手段）とするとともに、所定の大きさの遠心力が一対のブレーキシュー５３，５３に作用するまではこれらのブレーキシュー５３，５３が内側摺動面５１ａから離間しているようにその半径方向内向きの付勢力の大きさを定めれば、ブレーキ軸（回転軸）４３の回転角速度が所定の大きさに達して初めて振動減衰力が作用するように構成することもできる。
【００４２】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００においては、第１および第２の構造部分１，２が相対変位する方向（矢印Ａ）に延びるように第１の構造部分１に固定したラックギヤ１１と、第２の構造部分２に支持された回転軸１２の先端に固定されてラックギヤ１１と噛み合うピニオンギヤ１３とによって回転軸駆動機構１０を構成している。
このとき、第１の構造部分１に取り付けるラックギヤ１１の長さは、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークに合わせて自在に設定することができる。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークがどれだけ長くなっても、確実にブレーキ機構５０において摩擦抵抗を発生させて第１および第２の構造部分１，２間の振動を減衰させることができる。
また、第１および第２の構造部分１，２が相対変位する方向と回転軸１２が延びる方向とが垂直であるため、第１および第２の構造部分１，２の直線方向の相対変位を効率良くブレーキ軸４３の回転に変換することができる。
【００４３】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００においては、回転軸１２の回転数を変速機構２０を用いて増速することにより第１中間軸２３の回転数を高めるようになっている。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が低い場合でもブレーキ軸４３の回転数を高めることができるから、ブレーキシュー５３，５３に作用する遠心力を増加させて発生させる減衰力を高めることができる。
さらに、ブレーキ機構５０が発生する制動力は、第１中間軸２３から変速機構２０を介して回転軸１２に伝達されるときに減速されて増加するから、発生した制動力が小さい場合にも第１および第２の構造部分１，２間における相対変位を確実に減衰させることができる。
【００４４】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第１中間軸２３と第２中間軸３３との間に介装した継手３０によって、第１中間軸２３と第２中間軸３３との間の回転トルクの伝達を断接可能としている。
これにより、継手３０を切り離すことによって、第１および第２の構造部分１，２間に相対変位が生じても振動減衰装置１００が減衰力を発生させないようにすることができる。
したがって、振動減衰装置１００を免震装置として用いる場合には、第１および第２の構造部分１，２間の相対位置を容易に原点位置に復帰させることができる。
【００４５】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第２中間軸３３とブレーキ軸４３との間に介装した伝達トルク制限手段４０により、図４に示したように、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が所定の値を超える範囲において両構造部分間に作用する減衰力を一定の値に維持することができる。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が過大となった場合においても、過大な減衰力が回転軸駆動機構１０および変速機構２０に作用することを防止できる。
【００４６】
第２実施形態
次に図５を参照し、第２実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００４７】
図５に示した第２実施形態の振動減衰装置２００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００におけるラックギヤ１１をピニオンギヤ１３の円周方向に湾曲するラックギヤ１６に置き換えたものであり、それ以外の構成は第１実施形態の振動減衰装置１００と同一になっている。
【００４８】
すなわち、上述した第１実施形態における第２の構造部分２は第１の構造部分１に対して一直線上を矢印Ａ方向に往復相対変位するようになっていた。
これに対して、本第２実施形態における第２の構造部分２は、例えば第１の構造部分１に固定された円弧状に湾曲するレール（図示せず）によって第１の構造部分１上に支持されており、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際に往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に、言い換えるとピニオンギヤ１３が湾曲したラック１６の両端部１６ａ，１６ｂに近づく毎に、第２の構造部分２は第１の構造部分に対して矢印Ｄ方向に前進する。
あるいは、第２の構造部分２は第１の構造物１に固定された上下軸に軸支されて水平揺動するリンク（図示せず）を介して第１の構造物１に接続されており、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際に往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に、言い換えるとピニオンギヤ１３が湾曲したラック１６の両端部１６ａ，１６ｂに近づく毎に、第２の構造部分２は第１の構造部分１に対して矢印Ｄ方向に前進する。
そして、ラックギヤ１６の湾曲の曲率半径は、上述した湾曲レールの曲率半径および上述したリンクの揺動半径に等しい。
【００４９】
したがって、本第２実施形態のように第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して直線方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際にこの直線方向に対して垂直な方向（矢印Ｄ方向）に変位する成分が含まれる場合であっても、本第２実施形態の振動減衰装置２００を適用し、第１および第２の構造部分間の振動を減衰することができる。
【００５０】
第３実施形態
次に図６を参照し、第３実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５１】
図６に示した第３実施形態の振動減衰装置３００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００における回転軸駆動機構１０を別個の回転軸駆動機構６０に置き換えるとともに、回転軸１２およびブレーキ軸４３が水平に延びるように全体の配置を変更したものである。
【００５２】
本第３実施形態における回転軸駆動機構６０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に張設されたチェーン６１と、このチェーン６１が延びる方向に対して垂直にかつ水平に延びる回転軸６２の先端に固定されてチェーン６１に噛み合うスプロケット６３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、回転軸６２は往復回転運動することになる。
【００５３】
このとき、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位にわずかながら上下方向の成分が含まれていたとしても、チェーン６１自身のたわみおよび重量によってスプロケット６３との係合が外れることがないから、第１および第２の構造部分１，２間の矢印Ａ方向の振動を確実に減衰させることができる。
【００５４】
第４実施形態
次に図７を参照し、第４実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５５】
図７に示した第４実施形態の振動減衰装置３００は、上述した第２実施形態の振動減衰装置２００における回転軸駆動機構６０を別個の回転軸駆動機構７０に置き換えたものである。
【００５６】
本第４実施形態における回転軸駆動機構７０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に張設されたケーブル７１と、このケーブル７１が延びる方向に対して垂直にかつ水平に延びる回転軸７２の先端に固定されるとともにその外周面にケーブル７１が巻装されるシーブ７３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、回転軸６２は往復回転運動することになる。
【００５７】
このとき、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位に比較的大きな上下方向の成分および前後方向の成分が含まれていたとしても、ケーブル７１のたわみによってシーブ７３から脱落することはないから、第１および第２の構造部分１，２間の矢印Ａ方向の振動を確実に減衰させることができる。
【００５８】
第５実施形態
次に図８および図９を参照し、第５実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５９】
図８に示した第５実施形態の振動減衰装置５００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００における回転軸駆動機構１０を別個の回転軸駆動機構８０に置き換えるとともに、回転軸１２およびブレーキ軸４３が水平に延びるように全体の配置を変更したものである。
【００６０】
本第５実施形態における回転軸駆動機構８０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に固定されたリードの大きい多条ボールねじ８１と、このボールねじ８１に螺合しつつこのボールねじ８１によって駆動されて回転するボールねじナット８２とを有している。
また、図９に示したように、ボールねじナット８２に同軸に外嵌しているリングギヤ８３は第１中間軸２３に外嵌しているピニオンギヤ８４と噛み合い、ボールねじナット８２の回転を第１中間軸２３に伝達するための回転伝達手段を構成すると同時に、第１中間軸２３の回転数を高めるための増速機構を兼ねている。
また、ボールねじナット８２およびリングギヤ８３は、そのフランジ８５によって第２の構造部分２に固定されているハウジング８６の内側において回転自在に支持されている。
【００６１】
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、ボールねじナット８２はボールねじ８１上をその軸線方向に変位しつつ往復回転運動する。そして、ボールねじナット８２の回転は、リングギヤ８３、ピニオンギヤ８４、第１中間軸２３、継手３０、伝達トルク制限手段４０、ブレーキ軸４３を介してブレーキ機構５０に伝達されて摺動摩擦による減衰力が発生する。
このとき、本第５実施形態の振動減衰装置５００は、回転慣性質量の大きいボールねじ８１が回転せずに回転慣性質量の小さなボールねじナット８２が回転する構造であるから、第１および第２の構造部分１，２間の高速度な振動をも効果的に減衰させることができる。
【００６２】
第６実施形態
次に図１０を参照し、第６実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００６３】
上述した第５実施形態の振動減衰装置５００においては、ボールねじ８１が回転せずに駆動部材としての役割を果たすとともに、ボールねじナット８２が回転して被駆動部材としての役割を果たしていた。
これに対して本第６実施形態の振動減衰装置６００においては、ボールねじが回転して被駆動部材としての役割を果たすとともに、ボールねじナットが回転せずに駆動部材としての役割を果たしている。
【００６４】
すなわち、図９に示したように、第１の構造部分１の上面１ａからわずかに上方に離間した位置には、リードの大きい多条ボールねじ９１が図示左右方向に水平に延びるように配設されている。
このボールねじ９１は、その図示左端側が第１の構造部分１の上面１ａに固設されたブラケット９２の軸受９３によって、またその図示右端側が第１の構造部分１の上面１ａに固設されたブレーキ機構５０の内部の図示されない軸受によって、その軸線の回りに回転自在に支持されている。
さらに、ボールねじ９１の図示右端側は、ブレーキ機構５０の図示されない回転軸（ブレーキ軸）と一体に回転するように接続されている。
【００６５】
また、第１の構造部分１の上方に配設されて図示左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する第２の構造部分２の下面２ａには、ボールねじ９１に螺合するボールねじナット９４が下面２ａに固設されたブラケット９５によって回転不能に固定されている。
これにより、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して図示左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位すると、固定されているボールねじナット９４によってボールねじナット９１がその軸線の回りに往復回転させられる。
【００６６】
ボールねじ９１の回転によってブレーキ機構５０のブレーキ軸（回転軸）が回転すると、このブレーキ軸と一体に回転するブレーキシューが遠心力によってハウジング５１の内側摺動面に押圧されて摩擦抵抗を生じさせ、第１および第２の構造部分１，２間に生じた振動を減衰させる。
このとき、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークに合わせてボールねじ９１の長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位のストロークが長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
なお、ブレーキ機構５０の内部に複数の歯車からなる増速機構を配設し、ボールねじ９１の回転数に対してブレーキ機構５０の回転軸（ブレーキ軸）の回転数を高めることもできる。
また、前述した第５実施形態の振動減衰装置５００と同様に、ボールねじ９１とブレーキ機構５０の回転軸（ブレーキ軸）との間に継手３０および伝達トルク制限手段４０を介装することもできる。
【００６７】
以上、本発明に係る振動減衰装置の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した第１実施形態においては回転軸駆動機構１０、変速機構２０、継手３０、伝達トルク制限手段４０、ブレーキ機構５０の全てを組み合わせて用いている。これに対して、回転軸駆動機構１０およびブレーキ機構５０だけを用いることもできるし、変速機構２０、継手３０、伝達トルク制限手段４０うちのいずれか一つ若しくはいずれか２つを選んで組み合わせることもできる。
また、変速機構２０にはす歯歯車等を用いることにより、回転軸１２に対して第１中間軸２３を傾斜させ若しくは直交するようにして、ラックギヤ１１が延びる方向とブレーキ軸４３が延びる方向とが平行となるように配設することもできる。
また、各中間軸は、軸受を用いて第２の構造部分に回転自在に支持することができる。
さらに、第１および第２の構造部分１，２間に上述した各実施形態の振動減衰装置をそれぞれ複数個配置することにより、減衰力の大きさを適宜設定することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた直線方向の相対変位によって回転軸を回転させるとともに、この回転軸と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる構造である。これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
また、本発明の振動減衰装置における回転軸駆動機構は、第１および第２の構造部分が往復相対変位する方向に延びる長尺部材によって回転軸を回転させる構造であるから、第１および第２の構造部分間に生じる往復相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても長尺部材の全長を長く取ることによって、第１および第２の構造部分間の振動を減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図２】図１中に示した振動減衰装置の正面図。
【図３】図１中に示したブレーキ機構の水平断面図。
【図４】トルクリミッタの作用を説明するグラフ。
【図５】第２実施形態の振動減衰装置を示す要部破断斜視図。
【図６】第３実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図７】第４実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図８】第５実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図９】図８に示した振動減衰装置の要部断面図。
【図１０】第６実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 第１の構造部分
２ 第２の構造部分
１０ 第１実施形態の回転軸駆動機構
１１ ラックギヤ
１２ 回転軸
１３ ピニオンギヤ
１５ 第２実施形態の回転軸駆動機構
１６ ラックギヤ
１７ 軸受
２０ 変速機構
２１ ハウジング
２２ 遊星歯車機構
２３ 第１中間軸
３０ 継手
３１，３２ フランジ
３３ 第２中間軸
４０ 伝達トルク制限手段（トルクリミッタ）
４１，４２ フランジ
４３ ブレーキ軸
５０ ブレーキ機構
５１ ハウジング
５１ａ 内側摺動面
５２ ロータ
５３ ブレーキシュー
５４ ブラケット
５５ コイルばね
６０ 第３実施形態の回転軸駆動機構
６１ チェーン
６２ 回転軸
６３ スプロケット
７０ 第４実施形態の回転軸駆動機構
７１ ケーブル
７２ 回転軸
７３ シーブ
８０ 第５実施形態の回転軸駆動機構
８１ ボールねじ
８２ ボールねじナット
８３ リングギヤ
８４ ピニオンギヤ
９０ 第６実施形態の回転軸駆動機構
９１ ボールねじ
９４ ボールねじナット
１００ 第１実施形態の振動減衰装置
２００ 第２実施形態の振動減衰装置
３００ 第３実施形態の振動減衰装置
４００ 第４実施形態の振動減衰装置
５００ 第５実施形態の振動減衰装置
６００ 第６実施形態の振動減衰装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルや家屋等の建築構造物および機械構造物の免震・制振に用いる振動減衰装置に関し、より詳しくは、高速度かつ長ストロークの振動をも効果的に減衰できるように改良された振動減衰装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルや家屋等の建築構造物および機械構造物の免震・制振を行うために摩擦抵抗を用いるものや、流体の流動抵抗を用いるもの、粘性剪断抵抗を用いるもの、塑性変形を用いるもの等、様々な振動減衰要素が提案されている（例えば下記特許文献１を参照）。
【０００３】
また、建築構造物や機械構造物の免震・制振に用いる振動減衰装置のなかには、構造物の２つの部分間の直線方向の相対変位を円盤の回転運動に変換するとともに、この円盤の回転を制動することによって免震・制振を行うものもある（下記特許文献２〜６を参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２３０８３４号公報
【特許文献２】
特開平６−５８００６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１８４７８６号公報
【特許文献４】
特開２００２−５２３３号公報
【特許文献５】
特開２００２−１６８００１号公報
【特許文献６】
特開２００２−１７４２９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に記載されている種々の振動減衰要素のうち最も広汎に用いられているものはシリンダ・ピストン型のオイルダンパであるが、この種のオイルダンパのストロークは最大でも数１０センチメートル程度であり、それを超える長ストロークの振動の減衰に対応することは困難である。また、この種のオイルダンパは対応可能な振動速度の限界値が低いため、高速度の振動の減衰に用いることができない。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載されているように回転円盤をディスクブレーキによって制動するものにおいては、ディスクブレーキに供給する油圧の高低を制御する機構を必要とし、その構造が複雑なものとなる。
【０００７】
また、上記特許文献２乃至４に記載されているように高粘性流体の剪断抵抗を用いて振動を減衰させるものにおいては、高粘性流体の温度変化に伴って減衰性能そのものが大きく変化してしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２乃至４に記載されているように円盤の回転を生じさせるものにおいては、円盤を高速回転させると円盤の表面から高粘度流体が剥離して剪断抵抗が得られなくなるため、高速度の振動の減衰には不向きである。
【０００９】
また、上記特許文献５および６に記載されているものは、高速度で長いストロークの振動を減衰させるためには不向きである。加えて、大きさが一定な摩擦抵抗を用いるので、ある速度において最適な減衰作用が生じるようにその諸元を設定すると、設定速度より低い速度の振動に対しては減衰が過剰となってしまう。
【００１０】
さらに、摩擦抵抗を用いて振動を減衰させるものに付加質量体を併用する場合には、摩擦抵抗が過大になると付加質量体の運動が阻害されて振動減衰効果が低下してしまう。加えて、免震装置の場合には、摩擦抵抗を大きく設定すると振動部分を原点位置に復帰させることが困難となってしまう。
【００１１】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、高速度かつ長ストロークの振動をも効果的に減衰できるように改良された振動減衰装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記第１の構造部分に固設されて前記直線方向に延びる長尺駆動部材と、前記第２の構造部分に支持された回転軸を回転させるための、前記長尺駆動部材により駆動されて回転する被駆動部材とを有する、前記第１および第２の構造部分間に生じた前記直線方向の往復相対変位によって前記回転軸の往復回転運動を生じさせる回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載した振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた所定の直線方向の相対変位によって回転軸を回転させるとともに、この回転軸と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる構造である。
このとき、ブレーキシューと摺動面との間に生じる摩擦抵抗は回転軸の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００１４】
さらに、請求項１に記載した振動減衰装置における回転軸駆動機構においては、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせて長尺駆動部材の長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分間の相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００１５】
一方、回転軸駆動機構は、請求項２に記載したように、その長尺駆動部材を第１および第２の構造部分が相対変位する所定の直線方向に延びるように第１の構造部分に固設されたラックギヤとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてラックギヤと噛み合うピニオンギヤとすることができる。
また、請求項４に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように第１の構造部分に張設されたチェーンとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてチェーンと噛み合うスプロケットとすることができる。
また、請求項５に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように前記第１の構造部分に張設されたケーブルとするとともに、その被駆動回転部材を回転軸に取り付けられてケーブルが巻回されるシーブとすることができる。
さらに、請求項６に記載したように、長尺駆動部材を直線方向に延びるように第１の構造部分に固設されたボールねじとするとともに、被駆動回転部材をボールねじに螺合しつつボールねじにより駆動されて回転するボールねじナットとし、かつボールねじナットの回転を回転軸に伝達する回転伝達手段をさらに設けることができる。
【００１６】
このとき、第１の構造部分に設ける長尺駆動部材としてのラックギヤ、チェーン、ケーブルおよびボールねじの長さは、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせて自在に設定することができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
なお、長尺駆動部材としてラックギヤ、チェーン、ケーブルを用いる場合には、これらの長尺駆動部材が延びる方向に対して回転軸が延びる方向が垂直となるようにして、直線方向の振動を効率良く回転軸の回転に変換することができる。
しかしながら、たとえば長尺駆動部材としてはす歯ラックギヤを用いるとともに被駆動回転部材としてはす歯ピニオンギヤを用いることにより、はす歯ラックギヤが延びる方向に対して回転軸が延びる方向を傾斜させ、回転軸駆動機構やブレーキ機構の配置の自由度を高めることもできる。
【００１７】
また、請求項３に記載したように、ラックギヤがピニオンギヤの円周方向に湾曲するように構成することもできる。
この場合、第２の構造部分は例えば第１の構造物に固定された円弧状に湾曲するレールによって第１の構造部分上に支持されており、第２の構造部分が第１の構造部分に対して左右方向に往復相対変位する際に、往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に第２の構造部分は第１の構造部分に対し、往復相対変位の方向に対して垂直な方向に変位する。
あるいは、第２の構造部分は例えば第１の構造物に固定された上下軸に軸支されて水平揺動するリンクを介して第１の構造物に接続されており、第２の構造部分が第１の構造部分に対して左右方向に往復相対変位する際に、往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に第２の構造部分は第１の構造部分に対し、往復相対変位の方向に対して垂直な方向に変位する。
そして、ラックギヤの湾曲の曲率半径は、上述した湾曲レールの曲率半径および上述したリンクの揺動半径に等しい。
このような構成とすることにより、第２の構造部分が第１の構造部分に対して直線方向に往復相対変位する際にこの直線方向に対して垂直な方向に変位する成分が含まれる場合であっても、本発明の振動減衰装置を適用して第１および第２の構造部分間の振動を減衰させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載したように長尺駆動部材をボールねじとする場合には、ボールねじを第１の構造部分に不動に固定するとともに、ボールねじナットがボールねじ上において回転するようにする。このとき、ボールねじナットの回転慣性質量は小さいから、第１および第２の構造部分間の高速振動にも追従することができる。
なお、ボールねじナットの回転を回転軸に伝達する回転伝達手段として、互いに噛み合う平歯車、はす歯歯車、傘歯車等を用いることができる。
【００１９】
他方、上記の課題を解決するための請求項７に記載した手段は、
構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記直線方向に延びつつその軸線回りに回転自在に前記第１の構造部分に支持されたボールねじと、前記第２の構造部分の前記第１の構造部分に対する前記直線方向の往復相対変位に伴って前記ホールねじを往復回転させる、前記ホールねじに螺合しつつ前記第２の構造部分に固定されたボールねじナットと、を有する、前記第１の構造部分に回転自在に支持された回転軸を前記ボールねじの回転によって回転させるための回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴としている。
【００２０】
すなわち、請求項７に記載した振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた所定の直線方向の相対変位によってボールねじをその軸線の回りに回転させるとともに、このボールねじの回転に伴って回転軸を回転させる。
この場合、ボールねじと回転軸とを同軸かつ一体に接続することもできるし、歯車機構を介して両者を接続することにより、ボールねじの軸線と回転軸の軸線とがなす角度を例えば垂直とすることもできる。
さらには、この歯車機構を増速機構として構成し、ボールねじの回転数に対して回転軸の回転数の方が大きくなるようにすることもできる。
また、回転軸が高速で回転すると、回転軸と共に一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力がブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる。
このとき、ブレーキシューと摺動面との間に生じる摩擦抵抗は回転軸の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
さらに、請求項７に記載した振動減衰装置においては、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位のストロークに合わせてボールねじの長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分間の相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００２１】
また、請求項８に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第１の軸部分とブレーキシュー側の第２の軸部分とに分割するとともに、第１の軸部分の回転を変速して第２の軸部分に伝達する変速機構を第１の軸部分と第２の軸部分との間に介装することができる。
変速機構には、大小の平歯車や遊星歯車等を用いることができる。
また、変速機構にはす歯歯車等を用いることにより、第１の軸部分の軸線に対して第２の軸部分の軸線を傾斜させ若しくは直交するように配置することができる。
なお、この変速機構を請求項６に記載した回転伝達手段に置き換えることもできる。
【００２２】
このとき、変速機構を増速機構として第１の軸部分の回転数よりも第２の軸部分の回転数の方が高くなるようにすれば、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が低い場合でも、ブレーキシューに作用する遠心力を増加させて必要な減衰力を確保することができる。
これに対して、変速機構を減速機構として第１の軸部分の回転数よりも第２の軸部分の回転数の方が低くなるようにすれば、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が高い場合でも、ブレーキシューに作用する遠心力を低減させて減衰力の大きさを所望の範囲に設定することができる。
【００２３】
また、請求項９に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第３の軸部分とブレーキシュー側の第４の軸部分とに分割するとともに、第３の軸部分と第４の軸部分とを断接自在に接続する継手を第３の軸部分と第４の軸部分の間に介装することができる。
継手は、ボルトを用いて締結するフランジ継手や、ドッグクラッチ、多板クラッチ等のあらゆる種類のクラッチを用いることができる。
また、継手の断接は手動で行うこともできるし、油空圧若しくは電磁気的に作動するアクチュエータ等を用いて機械的に行うこともできる。
【００２４】
すなわち、第３の軸部分と第４の軸部分との間に断接自在な継手を介装し、かつこの継手を切り離すことにより、第１および第２の構造部分間に相対変位が生じても減衰力が作用しないようにすることができる。
また、継手を切り離すことによって、本発明の振動減衰装置を介した第１の構造部分と第２の構造部分との接続を切り離すことができるから、例えば本発明の振動減衰装置を免震装置として用いる場合に、第１の構造部分と第２の構造部分との相対位置を容易に原点位置に復帰させることができる。
【００２５】
また、請求項１０に記載したように、回転軸を回転軸駆動機構側の第５の軸部分とブレーキシュー側の第６の軸部分とに分割するとともに、第５の軸部分と第６の軸部分との間で伝達されるトルクが所定値を超えないように制限するための伝達トルク制限手段を、第５の軸部分と第６の軸部分との間に介装することができる。
なお、伝達トルク制限手段として、ばね式、ボール／ポケット式、磁石式、多板クラッチ式等のあらゆる種類のトルクリミッタを用いることができる。
【００２６】
すなわち、第５の軸部分と第６の軸部分との間に伝達トルク制限手段を介装することにより、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が所定の値を超える範囲において、作用する減衰力を一定の値に維持することができる。
また、第１および第２の構造部分間に生じる相対変位の速度が過大となった場合に、過大な減衰力が回転軸駆動機構および変速機構に作用することを防止することもできる。
【００２７】
また、請求項１１に記載したように、ブレーキ機構には、ブレーキシューを半径方向外側に付勢して円筒状内側摺動面に押圧する押圧手段を設けることができる。
これにより、回転軸の回転角速度が小さいときにも摩擦抵抗力を発生させて振動減衰力が作用するように構成することができる。
なお、押圧手段は回転軸とブレーキシューとの間に若しくは半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー間に介装されるコイルばねとすることができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載したように、ブレーキ機構には、所定の大きさの遠心力がブレーキシューに作用するまではブレーキシューが内側摺動面から離間しているようにブレーキシューを半径方向内側に付勢する付勢手段を設けることができる。
これにより、付勢手段によって負荷される半径方向内側の付勢力を上回る大きさの遠心力がブレーキシューに作用してはじめてブレーキシューが内側摺動面に接触するから、回転軸の回転角速度が所定の大きさに達したときから振動減衰力が作用するように構成することができる。
なお、付勢手段は回転軸とブレーキシューとの間に若しくは半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー間に介装されるコイルばねとすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１０を参照し、本発明に係る振動減衰装置の各実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、同一の部分には同一の符号を用いて重複した説明を省略するとともに、第１および第２の構造部分が相対変位する方向を左右方向と、第１および第２の構造部分が相対変位する方向に対して垂直かつ水平な方向を前後方向と、鉛直方向を上下方向と言う。
【００３０】
第１実施形態
まず最初に図１乃至図４を参照し、第１実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００３１】
図１乃至図３に示した第１実施形態の振動減衰装置１００は、建築構造物や機械構造物に生じる振動のうち、第１の構造部分１と第２の構造部分２との間の矢印Ａで示す水平方向の振動を減衰させるために設けられている。
なお、両構造部分１，２の各側面１ａ，２ａは互いに平行であり、かつ第１の構造部分１の稜線１ｂが延びる方向は両構造部分１，２が相対変位する方向Ａに平行となっている。
【００３２】
図１に示したように、この振動減衰装置１００は、第１および第２の構造部分１，２間に直線方向の往復相対変位が生じたときに後述する回転軸１２の往復回転運動を生じさせる回転軸駆動機構１０と、回転軸１２の回転を変速して伝達するための変速機構２０と、回転運動の伝達を断接するための継手３０と、回転軸に伝達される回転トルクの大きさを制限するための伝達トルク制限手段４０と、制動用のブレーキシューを有したブレーキ機構５０とを備えている。
【００３３】
回転軸駆動機構１０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に固定されたラックギヤ１１と、上下方向に延びるように第２の構造部分２側に支持されている回転軸１２の下端に固定された、ラックギヤ１１と噛み合うピニオンギヤ１３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると回転軸１２は往復回転運動する。
【００３４】
回転軸駆動機構１０の上方には、回転軸（第１の軸部分）１２の回転を変速するための変速機構２０が設けられている。
この変速機構２０は、第２の構造部分２に固定されたハウジング２１と、このハウジング２１内に収納された遊星歯車機構２２と、この遊星歯車機構２２によって変速された回転運動を出力する第１中間軸（第２の軸部分）２３とを有している。
これにより、第１中間軸２３の回転数は、回転軸１２の回転数に遊星歯車機構２２のギヤ比を乗じた値に高められる。
【００３５】
変速機構２０の上方には、上述した第１中間軸（第３の軸部分）２３とブレーキシュー側の第２中間軸（第４の軸部分）３３との間の回転運動の伝達を断接するための継手３０が配設されている。
この継手３０は、図示されないボルトによって相互に接続される上下一対のフランジ３１，３２を有している。
これにより、ボルトを取り外すことによって、上下一対のフランジ３１，３２の接続を切り離して第１中間軸２３と第２中間軸３３との間の回転運動の伝達を遮断することができる。
【００３６】
継手３０の上方には、第２中間軸（第５の軸部分）３３とブレーキ軸（第６の軸部分）４３との間で伝達される回転トルクの大きさを制限するための伝達トルク制限手段４０が配設されている。
この伝達トルク制限手段４０は、ボール／ポケット式のトルクリミッタであり、第２中間軸３３とブレーキ軸４３との間に所定値を上回る大きさの回転トルクが付加されると、上下一対のフランジ４１，４２が相対回転しつつ設定された最大伝達トルクを伝達する構造となっている。
【００３７】
伝達トルク制限手段４０の上方には、ブレーキ軸４３の回転を制動するためのブレーキ機構５０が配設されている。
このブレーキ機構５０は、図３に示したように、ブレーキ軸４３と同軸に配設された円筒状の内側摺動面５１ａを有する、第２の構造部分２に固定されたハウジング５１を備えている。
また、ブレーキ軸４３と一体に回転するロータ５２には、半径方向に対向配置された一対のブレーキシュー５３，５３の各ブラケット５４，５４が、それぞれブレーキ軸４３の軸線に対して半径方向に変位自在に取り付けられている。
また、互いに対向する一対のブラケット５４，５４の間には、ブレーキシュー５３，５３をそれぞれ内側摺動面５１ａに向かって押圧する一対の圧縮コイルばね（押圧手段）５５，５５が介装されている。
【００３８】
次に、上述した構造を有する本第１実施形態の振動減衰装置１００の作用効果について説明する。
【００３９】
本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第１および第２の構造部分１，２間に生じた矢印Ａ方向の相対変位によってブレーキ軸（回転軸）４３を回転（矢印Ｂ）させるとともに、このブレーキ軸４３と一体に回転するブレーキシュー５３，５３に作用する遠心力（矢印Ｃ）によってこれらのブレーキシュー５３，５３をハウジング５１の内側摺動面５１ａに押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗によって第１および第２の構造部分１，２間に生じた振動を減衰させる構造である。
このとき、ブレーキシュー５３，５３と内側摺動面５１ａとの間に生じる摩擦抵抗はブレーキ軸４３の回転角速度の２乗に比例するので、第１および第２の構造部分１，２間に生じた相対変位の速度が高くなればなるほど高い減衰力を発生させることができる。
これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
【００４０】
なお、一対のブレーキシュー５３，５３の間に介装されている一対の圧縮コイルばね５５，５５による半径方向外向きの付勢力を高めることにより、ブレーキ軸４３の回転数が低い状態においてもある程度の大きさの摩擦抵抗を生じさせることが可能である。
【００４１】
これに対して、一対のブレーキシュー５３，５３の間に介装するコイルばねを引張りコイルばね（付勢手段）とするとともに、所定の大きさの遠心力が一対のブレーキシュー５３，５３に作用するまではこれらのブレーキシュー５３，５３が内側摺動面５１ａから離間しているようにその半径方向内向きの付勢力の大きさを定めれば、ブレーキ軸（回転軸）４３の回転角速度が所定の大きさに達して初めて振動減衰力が作用するように構成することもできる。
【００４２】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００においては、第１および第２の構造部分１，２が相対変位する方向（矢印Ａ）に延びるように第１の構造部分１に固定したラックギヤ１１と、第２の構造部分２に支持された回転軸１２の先端に固定されてラックギヤ１１と噛み合うピニオンギヤ１３とによって回転軸駆動機構１０を構成している。
このとき、第１の構造部分１に取り付けるラックギヤ１１の長さは、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークに合わせて自在に設定することができる。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークがどれだけ長くなっても、確実にブレーキ機構５０において摩擦抵抗を発生させて第１および第２の構造部分１，２間の振動を減衰させることができる。
また、第１および第２の構造部分１，２が相対変位する方向と回転軸１２が延びる方向とが垂直であるため、第１および第２の構造部分１，２の直線方向の相対変位を効率良くブレーキ軸４３の回転に変換することができる。
【００４３】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００においては、回転軸１２の回転数を変速機構２０を用いて増速することにより第１中間軸２３の回転数を高めるようになっている。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が低い場合でもブレーキ軸４３の回転数を高めることができるから、ブレーキシュー５３，５３に作用する遠心力を増加させて発生させる減衰力を高めることができる。
さらに、ブレーキ機構５０が発生する制動力は、第１中間軸２３から変速機構２０を介して回転軸１２に伝達されるときに減速されて増加するから、発生した制動力が小さい場合にも第１および第２の構造部分１，２間における相対変位を確実に減衰させることができる。
【００４４】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第１中間軸２３と第２中間軸３３との間に介装した継手３０によって、第１中間軸２３と第２中間軸３３との間の回転トルクの伝達を断接可能としている。
これにより、継手３０を切り離すことによって、第１および第２の構造部分１，２間に相対変位が生じても振動減衰装置１００が減衰力を発生させないようにすることができる。
したがって、振動減衰装置１００を免震装置として用いる場合には、第１および第２の構造部分１，２間の相対位置を容易に原点位置に復帰させることができる。
【００４５】
また、本第１実施形態の振動減衰装置１００は、第２中間軸３３とブレーキ軸４３との間に介装した伝達トルク制限手段４０により、図４に示したように、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が所定の値を超える範囲において両構造部分間に作用する減衰力を一定の値に維持することができる。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位の速度が過大となった場合においても、過大な減衰力が回転軸駆動機構１０および変速機構２０に作用することを防止できる。
【００４６】
第２実施形態
次に図５を参照し、第２実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００４７】
図５に示した第２実施形態の振動減衰装置２００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００におけるラックギヤ１１をピニオンギヤ１３の円周方向に湾曲するラックギヤ１６に置き換えたものであり、それ以外の構成は第１実施形態の振動減衰装置１００と同一になっている。
【００４８】
すなわち、上述した第１実施形態における第２の構造部分２は第１の構造部分１に対して一直線上を矢印Ａ方向に往復相対変位するようになっていた。
これに対して、本第２実施形態における第２の構造部分２は、例えば第１の構造部分１に固定された円弧状に湾曲するレール（図示せず）によって第１の構造部分１上に支持されており、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際に往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に、言い換えるとピニオンギヤ１３が湾曲したラック１６の両端部１６ａ，１６ｂに近づく毎に、第２の構造部分２は第１の構造部分に対して矢印Ｄ方向に前進する。
あるいは、第２の構造部分２は第１の構造物１に固定された上下軸に軸支されて水平揺動するリンク（図示せず）を介して第１の構造物１に接続されており、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際に往復相対変位のストロークの両端側に近づく毎に、言い換えるとピニオンギヤ１３が湾曲したラック１６の両端部１６ａ，１６ｂに近づく毎に、第２の構造部分２は第１の構造部分１に対して矢印Ｄ方向に前進する。
そして、ラックギヤ１６の湾曲の曲率半径は、上述した湾曲レールの曲率半径および上述したリンクの揺動半径に等しい。
【００４９】
したがって、本第２実施形態のように第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して直線方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する際にこの直線方向に対して垂直な方向（矢印Ｄ方向）に変位する成分が含まれる場合であっても、本第２実施形態の振動減衰装置２００を適用し、第１および第２の構造部分間の振動を減衰することができる。
【００５０】
第３実施形態
次に図６を参照し、第３実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５１】
図６に示した第３実施形態の振動減衰装置３００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００における回転軸駆動機構１０を別個の回転軸駆動機構６０に置き換えるとともに、回転軸１２およびブレーキ軸４３が水平に延びるように全体の配置を変更したものである。
【００５２】
本第３実施形態における回転軸駆動機構６０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に張設されたチェーン６１と、このチェーン６１が延びる方向に対して垂直にかつ水平に延びる回転軸６２の先端に固定されてチェーン６１に噛み合うスプロケット６３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、回転軸６２は往復回転運動することになる。
【００５３】
このとき、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位にわずかながら上下方向の成分が含まれていたとしても、チェーン６１自身のたわみおよび重量によってスプロケット６３との係合が外れることがないから、第１および第２の構造部分１，２間の矢印Ａ方向の振動を確実に減衰させることができる。
【００５４】
第４実施形態
次に図７を参照し、第４実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５５】
図７に示した第４実施形態の振動減衰装置３００は、上述した第２実施形態の振動減衰装置２００における回転軸駆動機構６０を別個の回転軸駆動機構７０に置き換えたものである。
【００５６】
本第４実施形態における回転軸駆動機構７０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に張設されたケーブル７１と、このケーブル７１が延びる方向に対して垂直にかつ水平に延びる回転軸７２の先端に固定されるとともにその外周面にケーブル７１が巻装されるシーブ７３とを有している。
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、回転軸６２は往復回転運動することになる。
【００５７】
このとき、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位に比較的大きな上下方向の成分および前後方向の成分が含まれていたとしても、ケーブル７１のたわみによってシーブ７３から脱落することはないから、第１および第２の構造部分１，２間の矢印Ａ方向の振動を確実に減衰させることができる。
【００５８】
第５実施形態
次に図８および図９を参照し、第５実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００５９】
図８に示した第５実施形態の振動減衰装置５００は、上述した第１実施形態の振動減衰装置１００における回転軸駆動機構１０を別個の回転軸駆動機構８０に置き換えるとともに、回転軸１２およびブレーキ軸４３が水平に延びるように全体の配置を変更したものである。
【００６０】
本第５実施形態における回転軸駆動機構８０は、第１の構造部分１の稜線１ｂに沿って左右方向に水平に延びるように第１の構造部分１に固定されたリードの大きい多条ボールねじ８１と、このボールねじ８１に螺合しつつこのボールねじ８１によって駆動されて回転するボールねじナット８２とを有している。
また、図９に示したように、ボールねじナット８２に同軸に外嵌しているリングギヤ８３は第１中間軸２３に外嵌しているピニオンギヤ８４と噛み合い、ボールねじナット８２の回転を第１中間軸２３に伝達するための回転伝達手段を構成すると同時に、第１中間軸２３の回転数を高めるための増速機構を兼ねている。
また、ボールねじナット８２およびリングギヤ８３は、そのフランジ８５によって第２の構造部分２に固定されているハウジング８６の内側において回転自在に支持されている。
【００６１】
これにより、第１および第２の構造部分１，２間に矢印Ａ方向の往復相対変位が生じると、ボールねじナット８２はボールねじ８１上をその軸線方向に変位しつつ往復回転運動する。そして、ボールねじナット８２の回転は、リングギヤ８３、ピニオンギヤ８４、第１中間軸２３、継手３０、伝達トルク制限手段４０、ブレーキ軸４３を介してブレーキ機構５０に伝達されて摺動摩擦による減衰力が発生する。
このとき、本第５実施形態の振動減衰装置５００は、回転慣性質量の大きいボールねじ８１が回転せずに回転慣性質量の小さなボールねじナット８２が回転する構造であるから、第１および第２の構造部分１，２間の高速度な振動をも効果的に減衰させることができる。
【００６２】
第６実施形態
次に図１０を参照し、第６実施形態の振動減衰装置について詳細に説明する。
【００６３】
上述した第５実施形態の振動減衰装置５００においては、ボールねじ８１が回転せずに駆動部材としての役割を果たすとともに、ボールねじナット８２が回転して被駆動部材としての役割を果たしていた。
これに対して本第６実施形態の振動減衰装置６００においては、ボールねじが回転して被駆動部材としての役割を果たすとともに、ボールねじナットが回転せずに駆動部材としての役割を果たしている。
【００６４】
すなわち、図９に示したように、第１の構造部分１の上面１ａからわずかに上方に離間した位置には、リードの大きい多条ボールねじ９１が図示左右方向に水平に延びるように配設されている。
このボールねじ９１は、その図示左端側が第１の構造部分１の上面１ａに固設されたブラケット９２の軸受９３によって、またその図示右端側が第１の構造部分１の上面１ａに固設されたブレーキ機構５０の内部の図示されない軸受によって、その軸線の回りに回転自在に支持されている。
さらに、ボールねじ９１の図示右端側は、ブレーキ機構５０の図示されない回転軸（ブレーキ軸）と一体に回転するように接続されている。
【００６５】
また、第１の構造部分１の上方に配設されて図示左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位する第２の構造部分２の下面２ａには、ボールねじ９１に螺合するボールねじナット９４が下面２ａに固設されたブラケット９５によって回転不能に固定されている。
これにより、第２の構造部分２が第１の構造部分１に対して図示左右方向（矢印Ａ方向）に往復相対変位すると、固定されているボールねじナット９４によってボールねじナット９１がその軸線の回りに往復回転させられる。
【００６６】
ボールねじ９１の回転によってブレーキ機構５０のブレーキ軸（回転軸）が回転すると、このブレーキ軸と一体に回転するブレーキシューが遠心力によってハウジング５１の内側摺動面に押圧されて摩擦抵抗を生じさせ、第１および第２の構造部分１，２間に生じた振動を減衰させる。
このとき、第１および第２の構造部分１，２間に生じる相対変位のストロークに合わせてボールねじ９１の長さを自在に設定することができるから、第１および第２の構造部分１，２間の相対変位のストロークが長くなったとしても確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
なお、ブレーキ機構５０の内部に複数の歯車からなる増速機構を配設し、ボールねじ９１の回転数に対してブレーキ機構５０の回転軸（ブレーキ軸）の回転数を高めることもできる。
また、前述した第５実施形態の振動減衰装置５００と同様に、ボールねじ９１とブレーキ機構５０の回転軸（ブレーキ軸）との間に継手３０および伝達トルク制限手段４０を介装することもできる。
【００６７】
以上、本発明に係る振動減衰装置の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した第１実施形態においては回転軸駆動機構１０、変速機構２０、継手３０、伝達トルク制限手段４０、ブレーキ機構５０の全てを組み合わせて用いている。これに対して、回転軸駆動機構１０およびブレーキ機構５０だけを用いることもできるし、変速機構２０、継手３０、伝達トルク制限手段４０うちのいずれか一つ若しくはいずれか２つを選んで組み合わせることもできる。
また、変速機構２０にはす歯歯車等を用いることにより、回転軸１２に対して第１中間軸２３を傾斜させ若しくは直交するようにして、ラックギヤ１１が延びる方向とブレーキ軸４３が延びる方向とが平行となるように配設することもできる。
また、各中間軸は、軸受を用いて第２の構造部分に回転自在に支持することができる。
さらに、第１および第２の構造部分１，２間に上述した各実施形態の振動減衰装置をそれぞれ複数個配置することにより、減衰力の大きさを適宜設定することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の振動減衰装置は、第１および第２の構造部分間に生じた直線方向の相対変位によって回転軸を回転させるとともに、この回転軸と一体に回転するブレーキシューに作用する遠心力によってブレーキシューを摺動面に押圧して摩擦抵抗を生じさせ、この摩擦抵抗により振動を減衰させる構造である。これにより、第１および第２の構造部分間に生じた相対変位の速度が高くなっても、確実に摩擦抵抗を発生させて振動を減衰させることができる。
また、本発明の振動減衰装置における回転軸駆動機構は、第１および第２の構造部分が往復相対変位する方向に延びる長尺部材によって回転軸を回転させる構造であるから、第１および第２の構造部分間に生じる往復相対変位のストロークがどれだけ長くなったとしても長尺部材の全長を長く取ることによって、第１および第２の構造部分間の振動を減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図２】図１中に示した振動減衰装置の正面図。
【図３】図１中に示したブレーキ機構の水平断面図。
【図４】トルクリミッタの作用を説明するグラフ。
【図５】第２実施形態の振動減衰装置を示す要部破断斜視図。
【図６】第３実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図７】第４実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図８】第５実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【図９】図８に示した振動減衰装置の要部断面図。
【図１０】第６実施形態の振動減衰装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 第１の構造部分
２ 第２の構造部分
１０ 第１実施形態の回転軸駆動機構
１１ ラックギヤ
１２ 回転軸
１３ ピニオンギヤ
１５ 第２実施形態の回転軸駆動機構
１６ ラックギヤ
１７ 軸受
２０ 変速機構
２１ ハウジング
２２ 遊星歯車機構
２３ 第１中間軸
３０ 継手
３１，３２ フランジ
３３ 第２中間軸
４０ 伝達トルク制限手段（トルクリミッタ）
４１，４２ フランジ
４３ ブレーキ軸
５０ ブレーキ機構
５１ ハウジング
５１ａ 内側摺動面
５２ ロータ
５３ ブレーキシュー
５４ ブラケット
５５ コイルばね
６０ 第３実施形態の回転軸駆動機構
６１ チェーン
６２ 回転軸
６３ スプロケット
７０ 第４実施形態の回転軸駆動機構
７１ ケーブル
７２ 回転軸
７３ シーブ
８０ 第５実施形態の回転軸駆動機構
８１ ボールねじ
８２ ボールねじナット
８３ リングギヤ
８４ ピニオンギヤ
９０ 第６実施形態の回転軸駆動機構
９１ ボールねじ
９４ ボールねじナット
１００ 第１実施形態の振動減衰装置
２００ 第２実施形態の振動減衰装置
３００ 第３実施形態の振動減衰装置
４００ 第４実施形態の振動減衰装置
５００ 第５実施形態の振動減衰装置
６００ 第６実施形態の振動減衰装置
Claims (12)
- 構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記第１の構造部分に固設されて前記直線方向に延びる長尺駆動部材と、前記第２の構造部分に支持された回転軸を回転させるための、前記長尺駆動部材によって駆動されて回転する被駆動部材と、を有する、前記第１および第２の構造部分間に生じる前記直線方向の往復相対変位によって前記回転軸の往復回転運動を生じさせる回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴とする振動減衰装置。 - 前記長尺駆動部材は、前記直線方向に延びるように前記第１の構造部分に固設されたラックギヤであり、
かつ前記被駆動回転部材は、前記回転軸に取り付けられて前記ラックギヤと噛み合うピニオンギヤである、
ことを特徴とする請求項１に記載した振動減衰装置。 - 前記ラックギヤは、前記ピニオンギヤの円周方向に湾曲していることを特徴とする請求項２に記載した振動減衰装置。
- 前記長尺駆動部材は、前記直線方向に延びるように前記第１の構造部分に張設されたチェーンであり、
かつ前記被駆動回転部材は、前記回転軸に取り付けられて前記チェーンと噛み合うスプロケットである、
ことを特徴とする請求項１に記載した振動減衰装置。 - 前記長尺駆動部材は、前記直線方向に延びるように前記第１の構造部分に張設されたケーブルであり、
かつ前記被駆動回転部材は、前記回転軸に取り付けられてその上に前記ケーブルが巻回されるシーブである、
ことを特徴とする請求項１に記載した振動減衰装置。 - 前記長尺駆動部材は、前記直線方向に延びるように前記第１の構造部分に固設されたボールねじであり、
前記被駆動回転部材は、前記ボールねじに螺合しつつ前記ボールねじにより駆動されて回転するボールねじナットであり、
かつ前記回転軸駆動機構は、前記ボールねじナットの回転を前記回転軸に伝達する回転伝達手段をさらに有している、
ことを特徴とする請求項１に記載した振動減衰装置。 - 構造物の第１および第２の構造部分間の直線方向の振動を減衰させるための装置であって、
前記直線方向に延びつつその軸線回りに回転自在に前記第１の構造部分に支持されたボールねじと、前記第２の構造部分の前記第１の構造部分に対する前記直線方向の往復相対変位に伴って前記ホールねじを往復回転させる、前記ホールねじに螺合しつつ前記第２の構造部分に固定されたボールねじナットと、を有する、前記第１の構造部分に回転自在に支持された回転軸を前記ボールねじの回転によって回転させるための回転軸駆動機構と、
前記回転軸と同軸な円筒状内側摺動面を有するハウジングと、前記回転軸と一体に回転可能にかつ前記回転軸の軸線に対して半径方向に変位自在に前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って生じる遠心力により前記内側摺動面に押圧されつつ摺動可能なブレーキシューと、を有するブレーキ機構と、
を備えることを特徴とする振動減衰装置。 - 前記回転軸は、前記回転軸駆動機構側の第１の軸部分と前記ブレーキシュー側の第２の軸部分とに分割されており、
かつ前記第１の軸部分の回転を変速して前記第２の軸部分に伝達する変速機構が前記第１の軸部分と前記第２の軸部分との間に介装されている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載した振動減衰装置。 - 前記回転軸は、前記回転軸駆動機構側の第３の軸部分と前記ブレーキシュー側の第４の軸部分とに分割されており、
かつ前記第３の軸部分と前記第４の軸部分とを断接可能な継手が前記第３の軸部分と前記第４の軸部分との間に介装されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載した振動減衰装置。 - 前記回転軸は、前記回転軸駆動機構側の第５の軸部分と前記ブレーキシュー側の第６の軸部分とに分割されており、
かつ前記第５の軸部分と前記第６の軸部分との間で伝達されるトルクが所定値を超えないように制限するための伝達トルク制限手段が、前記第５の軸部分と前記第６の軸部分との間に介装されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載した振動減衰装置。 - 前記ブレーキ機構は、前記ブレーキシューを半径方向外側に付勢して前記円筒状内側摺動面に押圧する押圧手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載した振動減衰装置。
- 前記ブレーキ機構は、所定の大きさの遠心力が前記ブレーキシューに作用するまでは前記ブレーキシューが前記内側摺動面から離間しているように前記ブレーキシューを半径方向内側に付勢する付勢手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載した振動減衰装置。
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019347A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Shimizu Corp | 慣性質量ダンパー |
| JP2010265987A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Ohbayashi Corp | 摩擦ダンパー |
| JP2011106515A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Aseismic Devices Co Ltd | 免制震機構 |
| JP2011220430A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Ohbayashi Corp | 接合部の制振構造 |
| JP2012167805A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Dai Ichi Kasei Kk | クラッチ付き駆動装置 |
| JP2013204655A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Kurimoto Ltd | 回転制動装置 |
| WO2017073420A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Thk株式会社 | 回転慣性質量ダンパ |
| CN108004909A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 广州大学 | 一种齿轮与曲柄连杆组合机构隔震限位装置 |
| CN113803386A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-17 | 郭士强 | 一种用于升降装置中的电机抱闸机构 |
| WO2021257268A3 (en) * | 2020-05-28 | 2022-02-10 | ActiBioMotion, LLC | Vibration dampening system |
| CN114961015A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-08-30 | 同济大学 | 抗扭转阻尼器 |
| US11713795B2 (en) | 2020-05-29 | 2023-08-01 | ActiBioMotion, LLC | Vibration dampening system |
-
2003
- 2003-06-18 JP JP2003173842A patent/JP2005009565A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019347A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Shimizu Corp | 慣性質量ダンパー |
| JP2010265987A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Ohbayashi Corp | 摩擦ダンパー |
| JP2011106515A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Aseismic Devices Co Ltd | 免制震機構 |
| JP2011220430A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Ohbayashi Corp | 接合部の制振構造 |
| JP2012167805A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Dai Ichi Kasei Kk | クラッチ付き駆動装置 |
| JP2013204655A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Kurimoto Ltd | 回転制動装置 |
| WO2017073420A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Thk株式会社 | 回転慣性質量ダンパ |
| CN108138894A (zh) * | 2015-10-29 | 2018-06-08 | Thk株式会社 | 旋转惯性质量减震器 |
| US10508439B2 (en) | 2015-10-29 | 2019-12-17 | Thk Co., Ltd. | Rotary inertia mass damper |
| CN108004909A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 广州大学 | 一种齿轮与曲柄连杆组合机构隔震限位装置 |
| CN108004909B (zh) * | 2017-12-08 | 2023-10-03 | 广州大学 | 一种齿轮与曲柄连杆组合机构隔震限位装置 |
| WO2021257268A3 (en) * | 2020-05-28 | 2022-02-10 | ActiBioMotion, LLC | Vibration dampening system |
| US11713795B2 (en) | 2020-05-29 | 2023-08-01 | ActiBioMotion, LLC | Vibration dampening system |
| CN113803386A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-17 | 郭士强 | 一种用于升降装置中的电机抱闸机构 |
| CN114961015A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-08-30 | 同济大学 | 抗扭转阻尼器 |
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