JP2006349145A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】周波数が異なる複数の振動を低減することができるダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】振動部材５に固定される取付部材１と、取付部材１に取付けられた２個のゴム弾性体２ａ、２ｂと、各ゴム弾性体２ａ、２ｂに固着された連結部材３、３と、各連結部材３、３を介して連結されて両ゴム弾性体２ａ、２ｂに弾性支持された長尺状の一つのマス部材４とからなる。各ゴム弾性体２ａ、２ｂは、マス部材４の長手方向においてマス部材４の重心Ｇ位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、二つの共振周波数を有するようにチューニングされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動部材の振動を抑制するダイナミックダンパに関する。このダイナミックダンパは、例えば一般住宅や集合住宅（アパート、マンション）等の建築構造物において、床や天井を支持する支持部材等に好適に設置されて、それらに発生する振動や衝撃音を低減することができる。

例えば、一般住宅等においては、床に飛び跳ねや踏み台からの降下等による衝撃が加わると振動が発生し、その振動が不快音や不快震動等の原因となることから問題となる。特に、複数階建ての戸建住宅やマンション等においては、居室や廊下の床に発生する振動や衝撃音が階下に直接的に伝搬されるため、階下の住人にとっては甚だしい騒音となる場合がある。

そこで、一般住宅等において上階の床に発生する振動や衝撃音を抑制するために、従来より種々の対策が講じられており、例えば特許文献１〜３に開示されているように、ばね部材（板バネ、ゴム弾性体）と該ばね部材に弾性支持されたマス部材（重り）とを備え、上階の床を支持する梁や根太等に設置されるダイナミックダンパが知られている。これらのダイナミックダンパは、床等に発生する振動や衝撃音の卓越振動周波数にその共振周波数（固有振動数）を合わせることによって、床等の振動エネルギを共振によりダイナミックダンパの振動エネルギに変換して吸収することで、床等に発生する振動や衝撃音を効果的に抑制することができる。なお、ダイナミックダンパの共振周波数は、マス部材の質量とばね部材のばね定数とによって基本的に定まる。

ところで、上記のダイナミックダンパによる振動抑制効果は、ダイナミックダンパが設置されている床等の振動体の共振周波数（固有振動数）とダイナミックダンパの共振周波数（固有振動数）とが一致したときに最も大きくなり、それぞれの共振周波数が或る狭い範囲を超えてずれてしまうと急激に小さくなる。そのため、或る一つの共振周波数付近での極めて狭い周波数域においてのみしか振動レベルを有効に低減することができず、広い周波数域において全体的に振動レベルを有効に低減することはできない。

したがって、床等の振動体が複数の卓越振動数を有する場合には、それぞれの固有振動数に合わせて、異なる共振周波数にチューニングされた複数のダイナミックダンパが必要となる。
特開平９−１１９４７７号公報 特開２０００−３５５９９４号公報 特開２００４−３２８０号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、周波数が異なる複数の振動を低減することができるダイナミックダンパを提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する本発明に係るダイナミックダンパは、振動部材に固定される取付部材と、該取付部材に取付けられた複数のゴム弾性体と、該ゴム弾性体に弾性支持された一つのマス部材と、から構成され、各前記ゴム弾性体が、前記マス部材の重心位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、複数の共振周波数を有するようにチューニングされていることを特徴としている。

本発明のダイナミックダンパは、一つのマス部材を、マス部材の重心位置から異なる距離隔てた位置に配置された複数のゴム弾性体により弾性支持するように構成されていることから、マス部材を弾性支持するそれぞれのゴム弾性体はマス部材の負担重量が異なる。これにより、本発明のダイナミックダンパは、各ゴム弾性体のマス部材の負担重量と各ゴム弾性体のばね定数とに基づいて、複数の共振周波数を有するようにチューニングされる。そのため、一つのダイナミックダンパで、周波数が異なる複数の振動を低減することが可能となる。

本発明において、複数のゴム弾性体は、ダイナミックダンパのばね部材として機能するものであって、通常、それらの大きさや形状、ばね定数等が同一になるように形成される。これにより、複数のゴム弾性体を画一的に形成することができるので、低コスト化することが可能となる。また、例えば、各ゴム弾性体が、マス部材の重心位置からの距離の差が小さい位置に配置される場合には、各ゴム弾性体のばね定数をそれぞれ異なるように設定するようにしてもよい。このようにすれば、複数の共振周波数をより明確に出しやすくなる。また、マス部材の重心にゴム弾性体の弾性中心を近づけるようにすると、マス部材に曲げモーメントが入り難くなるため、複数の共振周波数をより明確に出しやすくなる。

本発明におけるマス部材は、例えば、比重が大きい鉄系金属で形成されたものを好適に採用することができる。このマス部材は、長尺状に形成されたものが好適に採用され、より長いものを採用することによって、チューニングされる複数の共振周波数の差を大きくすることができる。このマス部材は、形状は特に限定されないが、長さ方向において質量の均一化を図るためには、断面形状が一定であるのが好ましい。

本発明における取付部材は、振動を低減すべき振動部材に対してダイナミックダンパを固定するものであって、ダイナミックダンパを構成する複数のゴム弾性体とマス部材の構造等に応じて、種々のものを採用することができる。例えば、取付部材として取付プレート及び取付ボルトを採用する場合には、各ゴム弾性体がそれぞれ固着されるように複数の取付プレートを用いてもよく、全部のゴム弾性体が固着される一つの取付プレートを用いるようにしてもよい。

なお、本発明のダイナミックダンパは、例えば、一般住宅や集合住宅等の建築構造物の床や天井を支持する支持部材等に好適に設置することができ、それらに発生する振動や衝撃音を良好に低減することができる。

本発明のダイナミックダンパによれば、複数のゴム弾性体が、一つのマス部材に対してマス部材の重心位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、複数の共振周波数を有するようにチューニングされているため、周波数が異なる複数の振動を効果的に低減することができる。また、低減を目的とする振動周波数の上下の所定範囲で複数の共振周波数を有するようにチューニングすることにより、低減可能な振動周波数に幅をもたせることができるので、低減可能な振動周波数領域を広げることができる。そのため、低減を目的とする振動周波数のバラツキを吸収して、ダイナミックダンパの振動低減機能をより確実に発揮させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態１〕
図１（ａ）〜（ｅ）は本実施形態に係るダイナミックダンパであり、マス部材４を弾性支持する２個のゴム弾性体２ａ、２ｂの位置を種々変更した５種類の実施例１〜５を示している。このダイナミックダンパは、振動部材５に固定された取付部材１と、取付部材１に固着された２個のゴム弾性体２ａ、２ｂと、各ゴム弾性体２ａ、２ｂに固着された連結部材３、３と、各連結部材３、３を介して連結されて両ゴム弾性体２ａ、２ｂに弾性支持された長尺状の一つのマス部材４と、から構成されている。

取付部材１は、鉄系金属により円形板状に形成されて中央に厚さ方向に貫通する円孔（図示せず）を有する取付プレート１ａと、取付プレート１ａの円孔に軸部が嵌着された取付ボルト１ｂ及びナット１ｃとからなる。取付ボルト１ｂは、頭部が取付プレート１ａの一面側に当接して軸部の大部分が他面側に突出する状態に装着されている。この取付部材１は、振動部材５の所定箇所に設けられた取付孔（図示せず）に取付ボルト１ｂの軸部が挿通された後、その軸部にナット１ｃが螺着されることにより、振動部材５に対して取付プレート１ａが着座するように取付けられている。

ゴム弾性体２ａ、２ｂは、ゴム材料を加硫成形することにより、直径が５０ｍｍで高さが１５．６ｍｍの円柱形状に形成されている。両ゴム弾性体２ａ、２ｂは、同一形状に形成されており、剪断方向（両平面が平行にずれる方向）のばね定数がマス部材４の質量との関係において所定の同一の値に設定されている。各ゴム弾性体２ａ、２ｂの一方側の面は、各取付プレート１ａの一面に各取付ボルト１ｂの頭部を覆うようにして加硫接着されている。

連結部材３、３は、取付部材１と同様に構成されたものであり、連結プレート３ａ、３ａと連結ボルト３ｂ、３ｂとナット３ｃ、３ｃとからなる。各連結部材３、３は、各連結プレート３ａ、３ａが各ゴム弾性体２ａ、２ｂの他方側の面に、取付部材１と同じように加硫接着されている。これにより、各ゴム弾性体２ａ、２ｂは、取付部材１の取付プレート１ａと連結部材３の連結プレート３ａとに両面が加硫接着されて、両プレート１ａ、３ａによりサンドイッチ状に挟まれた状態になっている。

マス部材４は、鉄系金属により、長さが３５０ｍｍ、幅が４０ｍｍ、厚さが１６ｍｍの大きさで長尺状に形成されている。このマス部材４の所定の２箇所には、厚さ方向に貫通する貫通孔（図示せず）が設けられており、それらの貫通孔にそれぞれ挿通された連結部材３、３の各連結ボルト３ｂ、３ｂにナット３ｃ、３ｃが螺着されることにより、マス部材４が両連結プレート３ａ、３ａに接面するように取付けられている。これにより、マス部材４は、両ゴム弾性体２ａ、２ｂに弾性支持されている。この場合、二つの貫通孔は、マス部材４の長手方向において、マス部材４の重心Ｇから異なる距離隔てた位置に設けられていることから、両ゴム弾性体２ａ、２ｂは、マス部材４の長手方向においてマス部材４の重心Ｇから異なる距離隔てた位置に配置されている。

即ち、実施例１は、図１（ａ）に示すように、ゴム弾性体２ａが重心Ｇから長手方向の左へ９０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ１５０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが２４０ｍｍとされている。実施例２は、図１（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２ａが重心Ｇから長手方向の左へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ１５０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが１８０ｍｍとされている。実施例３は、図１（ｃ）に示すように、ゴム弾性体２ａが重心Ｇから長手方向の右へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ１５０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが１２０ｍｍとされている。

実施例４は、図１（ｄ）に示すように、ゴム弾性体２ａが重心Ｇから長手方向の左へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ９０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが１２０ｍｍとされている。実施例５は、図１（ｅ）に示すように、ゴム弾性体２ａが重心Ｇから長手方向の右へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ９０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが６０ｍｍとされている。

そして、上記実施例１〜５のそれぞれに対して、マス部材４の左端部と中央部と右端部の３箇所にセンサ８を設置して、それぞれの箇所における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を調べたところ、図２〜図４に示す結果が得られた。即ち、図２（ａ）（ｂ）には実施例１〜５の左端部の結果が示され、図３（ａ）（ｂ）には実施例１〜５の中央部の結果が示され、図４（ａ）（ｂ）には実施例１〜５の右端部の結果が示されている。

図２〜図４から明らかなように、実施例１の場合には、ゴム弾性体２ａに基づく４３Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく７７．５Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。また、実施例２の場合には、ゴム弾性体２ａに基づく３９Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく６８Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。また、実施例３の場合には、ゴム弾性体２ａに基づく２４Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく６５Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。また、実施例４の場合には、ゴム弾性体２ａに基づく３４Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく５０Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。また、実施例５の場合には、ゴム弾性体２ａに基づく１６Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく５４Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。

この実施例１〜５の共振周波数の値は、下限値が２４Ｈｚで、上限値が７７．５Ｈｚとなっており、この上下限の範囲の共振周波数は、例えば一般住宅や集合住宅等で問題となっている重量床衝撃音（６３Ｈｚ帯域）の周波数領域内の値を示している。したがって、本実施例のダイナミックダンパを住宅等の床に装着して重量床衝撃音を低減させることは可能である。

なお、上記実施例１〜５と比較するため、図８に示すように、マス部材４を弾性支持する２個のゴム弾性体２ａ、２ｂを、マス部材４の重心Ｇから長手方向の左右両側へ等距離（１５０ｍｍ）隔てた位置に配置した比較例を準備し、マス部材４の中央部と右端部の２箇所に設置されたセンサ８に基づいて調べたところ、図９（中央部）及び図１０（右端部）に示す結果が得られた。この場合には、図９及び図１０から明らかなように、中央部も右端部も同じ共振周波数であることが解る。

以上のことから、一つのマス部材４を弾性支持する二つのゴム弾性体２ａ、２ｂが、マス部材４の長手方向においてマス部材４の重心Ｇ位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、二つの共振周波数を有するようにチューニングできることが解る。そのため、一つのダイナミックダンパで周波数が異なる複数の振動を効果的に低減することが可能となる。

〔実施形態２〕
図５（ａ）（ｂ）は、２個のゴム弾性体２ｂ、２ｃのばね定数をそれぞれ異なるように設定して、その２個のゴム弾性体２ｂ、２ｃをマス部材４の長手方向においてマス部材４の重心Ｇから異なる距離隔てた位置に配置した２種類の実施例６、７を示している。一方のゴム弾性体２ｂは、実施形態１のゴム弾性体２ａ、２ｂと同一のものである。他方のゴム弾性体２ｃは、直径が６０ｍｍで高さが１８．６ｍｍの円柱形状に形成されており、ゴム弾性体２ｂよりも大きい円柱形状に形成されていることにより、ゴム弾性体２ｂよりもばね定数が大きくなるようにされている。

実施例６は、図５（ａ）に示すように、ゴム弾性体２ｃが重心Ｇから長手方向の左へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ１５０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが１８０ｍｍとされている。実施例７は、図５（ｂ）に示すように、ゴム弾性体２ｃが重心Ｇから長手方向の左へ３０ｍｍの位置に配置され、ゴム弾性体２ｂが重心Ｇから長手方向の右へ９０ｍｍの位置に配置されており、ピッチが１２０ｍｍとされている。

そして、上記実施例６、７のそれぞれに対して、マス部材４の左端部と中央部と右端部の３箇所にセンサ８を設置して、それぞれの箇所における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を調べたところ、図６、図７に示す結果が得られた。即ち、図６（ａ）（ｂ）には実施例６の結果が示され、図７（ａ）（ｂ）には実施例７の結果が示されている。

図６、図７から明らかなように、実施例６の場合には、ゴム弾性体２ｃに基づく４５Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく７０Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。また、実施例７の場合には、ゴム弾性体２ｃに基づく４１Ｈｚとゴム弾性体２ｂに基づく５５Ｈｚの二つの共振周波数があることが解る。この実施例６、７の共振周波数の値は、下限値が４１Ｈｚで、上限値が７０Ｈｚとなっており、この上下限の範囲の共振周波数は、実施形態１と同様に、例えば一般住宅や集合住宅等で問題となっている重量床衝撃音（６３Ｈｚ帯域）の周波数領域内の値を示している。したがって、本実施例のダイナミックダンパを住宅等の床に装着して重量床衝撃音を低減させることは可能である。

以上のことから、実施形態２も実施形態１と同様に、一つのマス部材４を弾性支持する二つのゴム弾性体２ｂ、２ｃが、マス部材４の長手方向においてマス部材４の重心Ｇ位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、二つの共振周波数を有するようにチューニングできることが解る。そのため、一つのダイナミックダンパで周波数が異なる複数の振動を効果的に低減することが可能となる。

（ａ）〜（ｅ）本発明の実施形態１に係るダイナミックダンパの実施例１〜５のゴム弾性体の配置位置を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態１に係るダイナミックダンパにおいて実施例１〜５の左端部における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態１に係るダイナミックダンパにおいて実施例１〜５の中央部における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態１に係るダイナミックダンパにおいて実施例１〜５の右端部における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態２に係るダイナミックダンパの実施例６、７のゴム弾性体の配置位置を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）実施例６の伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）実施例７の伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 実施例１〜５に対する比較例のゴム弾性体の配置位置を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）実施例１〜５に対する比較例の中央部における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）実施例１〜５に対する比較例の右端部における伝達関数と周波数との関係及び位相と周波数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…取付部材 １ａ…取付プレート １ｂ…取付ボルト １ｃ…ナット
２ａ、２ｂ、２ｃ…ゴム弾性体 ３…連結部材 ３ａ…連結プレート
３ｂ…連結ボルト ３ｃ…ナット ４…マス部材 ５…振動部材
８…センサ Ｇ…マス部材の重心

Claims (3)

1. 振動部材に固定される取付部材と、該取付部材に取付けられた複数のゴム弾性体と、該ゴム弾性体に弾性支持された一つのマス部材と、から構成され、
   各前記ゴム弾性体が、前記マス部材の重心位置から異なる距離隔てた位置に配置されていることにより、複数の共振周波数を有するようにチューニングされていることを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記マス部材は長尺状に形成され、該マス部材の長手方向に複数の前記ゴム弾性体が配置されている請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 各前記ゴム弾性体は、同じばね定数又はそれぞれ異なるばね定数に設定されている請求項１又は２に記載のダイナミックダンパ。

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