JP2007270569A - 住宅用制振装置のゴム積層型マウント - Google Patents

Abstract

【課題】クリープ変動の抑制を可能につつ、比較的高い固有値に設定することができ、且つその固有値のチューニング幅を拡大することができる住宅用制振装置のゴム積層型マウントを提供する。
【解決手段】第１取付部材１と、第２取付部材２と、第１取付部材１と第２取付部材２との間に距離を隔てて積層配置された７枚の中間支持板３と、第１取付部材１、第２取付部材２及び各中間支持板３の隣り合う二つの傾斜部どうしの間に配置された八対のゴム弾性体４１よりなるゴム積層体４とからなる。第１取付部材１、第２取付部材２及び各中間支持板３の各傾斜部の傾斜角度を、１５°〜４５°の範囲に設定する。各ゴム弾性体４１のＹ方向の幅寸法を４５ｍｍ以上にする。各傾斜部間における厚み寸法を５〜７ｍｍの範囲に設定する。副振動系としての固有振動数を５〜１０Ｈｚの範囲にチューニングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、戸建住宅等の建築構造物において交通振動等により発生する振動を抑制するために設置される制振装置の構成部材として好適に採用される住宅用制振装置のゴム積層型マウントに関する。

近年、都市部を中心に２階建や３階建の高層鉄骨住宅が増加する傾向にあり、これに伴って、それらの住宅に近い幹線道路や高架タイプの高速道路等からの交通振動により住宅が共振し、その共振が不快音や不快震動等の原因となることから問題となっている。問題となる住宅の共振周波数域は主に１０Ｈｚ以下の低周波数域であり、特に、卓越共振周波数である一次曲げモードは２〜６Ｈｚ付近に存在している。

このように住宅等に発生する振動を抑制する制振装置として、住宅等の建築構造物にばね部材を介して負荷質量（マス部材）を取付けて副振動系を連成させ、建築構造物からなる主振動系と前記副振動系とで固有振動数（振動周期）が略同じになるように設定することにより、建築構造物の揺れを打ち消す振動を発生させて吸振効果を実現するダイナミックダンパが知られている。なお、ダイナミックダンパの固有振動数は、ばね部材のばね定数と負荷質量とによって基本的に決定される。

そして、このダイナミックダンパのばねとしての機能を発揮する装置としては、例えば特許文献１及び２に開示されているようなゴム積層型マウントが知られている。このゴム積層型マウントは、図４及び図５に示すように、Ｘ方向の両端に上方側へ傾斜する傾斜部１１３、１１３を有する第１取付部材１０１と、第１取付部材１０１と距離を隔てて対向配置されてＸ方向の両端に上方側へ傾斜する傾斜部１２３、１２３を有する第２取付部材１０２と、第１取付部材１０１と第２取付部材１０２との間に互いに距離を隔てて積層配置され、Ｘ方向の両端に上方側へ傾斜する傾斜部１３３、…、１３３を有する複数の中間支持板１０３、…、１０３と、第１取付部材１０１、第２取付部材１０２及び各中間支持板１０３、…、１０３の隣り合う二つの傾斜部どうしの間に配置されて第１取付部材１０１と第２取付部材１０２の間に積層配置された複数対のゴム弾性体１４１〜１４８よりなるゴム積層体１０４とから構成されている。

このゴム積層型マウントは、中間支持板１０３、…、１０３と交互に配置されて上下方向に積層された複数のゴム弾性体１４１〜１４８よりなるゴム積層体１０４の水平方向（剪断方向）の弾性をばねとして利用するものであり、各ゴム弾性体１４１〜１４８が中間支持板１０３、…、１０３の傾斜部１３３、…、１３３に配置されていることにより、ゴム積層体１０４の水平方向におけるＸ方向とＹ方向のばね剛性に異方性が付与されるように構成されている。このように構成されるゴム積層型マウントは、特許文献１に開示されているように、ゴム積層体１０４自体の厚みが所定以上に大きくならないようにし、且つＹ方向の幅及びＸ方向の平均幅が所定以上に小さくならないようにすることにより、長期使用後におけるばね定数変化率を小さくすること、即ち、ゴムの経年劣化によるへたり（クリープ変動）を抑制することが可能である。

なお、図４及び図５に示す従来のゴム積層型マウントは、鉄骨住宅用の制振装置に使用されるものであり、クリープ変動の抑制をも考慮して作製されている。この場合、具体的には、第１取付部材１０１、第２取付部材１０２及び各中間支持板１０３、…、１０３の傾斜部１１３、１２３、１３３の傾斜角度は１５°とされている。また、各ゴム弾性体１４１〜１４８は、Ｘ方向の幅寸法：ａが８ｍｍとされ、Ｙ方向の幅寸法：ｂが４０ｍｍとされている。そして、このゴム積層型マウントの固有値は、鉄骨住宅の低減すべき共振周波数に合わせて約２．５Ｈｚ〜５．０Ｈｚの範囲に設定され、Ｘ方向とＹ方向の固有値の差は約１．０Ｈｚとなっている。

上記のゴム積層型マウントは、鉄骨住宅の骨格部材等に第１取付部材１０１を固定するとともに、第２取付部材１０２上に載置されるマス部材を第２取付部材１０２に固定することにより取り付けられるが、通常、１個のマス部材を４個のゴム積層型マウントで弾性支持するように取り付けられる。このとき、各ゴム積層型マウントは、固有値が低い方向となるＸ方向が、住宅の形状により水平方向において大きな振動が入力する方向を向くように取り付けられる。この場合、水平方向においてＸ方向とＹ方向の間の９０°の角度範囲で各ゴム積層型マウントを回転させて、各ゴム積層型マウントの水平方向における向きを変更することにより、各ゴム積層型マウントの固有値が最適となるようにチューニングされる。

ところで、上記のゴム積層型マウントは、固有値が２．５Ｈｚ〜５．０Ｈｚの比較的低い範囲の鉄骨住宅用の制振装置に好適に採用することができる。しかし、固有値が５．０Ｈｚ〜８．０Ｈｚ程度に比較的高くなる木質住宅等には適合しないため、採用することが困難となる。また、上記のゴム積層型マウントは、Ｘ方向とＹ方向の固有値の差が約１．０Ｈｚと小さいことから、固有値のチューニング幅が狭くなる点で不利となる。
特開２００２−２５６６３５号公報 特開２００３−４１８０４号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、クリープ変動の抑制を可能につつ、比較的高い固有値に設定することができ、且つその固有値のチューニング幅を拡大することができる住宅用制振装置のゴム積層型マウント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は、主振動系としての住宅に対して、マス部材を弾性支持し該マス部材とともに副振動系を構成する住宅用制振装置のゴム積層型マウントであって、水平方向における一方向であるＸ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有し前記住宅及び前記マス部材のいずれか一方に取付けられる第１取付部材と、該第１取付部材と距離を隔てて対向配置されて前記Ｘ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有し、前記住宅及び前記マス部材のいずれか他方に取付けられる第２取付部材と、前記第１取付部材と前記第２取付部材との間に互いに距離を隔てて積層配置され、前記Ｘ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有する複数の中間支持板と、前記第１取付部材、前記第２取付部材及び各前記中間支持板の隣り合う二つの前記傾斜部どうしの間に前記Ｘ方向において対をなすように配置されて前記第１取付部材と前記第２取付部材の間に積層配置された複数対のゴム弾性体よりなるゴム積層体と、から構成され、前記第１取付部材、前記第２取付部材及び各前記中間支持板の各前記傾斜部の傾斜角度は、１５°〜４５°の範囲に設定されているとともに、各前記ゴム弾性体は、前記Ｘ方向に対して直角のＹ方向の幅寸法が４５ｍｍ以上とされ、且つ各前記傾斜部間における厚み寸法が５〜７ｍｍの範囲に設定され、前記副振動系としての固有振動数が５〜１０Ｈｚの範囲にチューニングされていることを特徴としている。

本発明の住宅用制振装置のゴム積層型マウントは、第１取付部材、第２取付部材及び各中間支持板の各傾斜部の傾斜角度が１５°〜４５°の範囲に設定されていることにより、各傾斜部の傾斜角度が大きくなるようにされている。これにより、ゴム積層型マウントに水平方向の入力が作用した時に、ゴム積層体のＸ方向においては圧縮成分が増大されることから、Ｘ方向とＹ方向の固有値の差が大きくなり、固有値のチューニング幅が拡大される。なお、各傾斜部の傾斜角度を１５°よりも小さくすると、目的とする固有値が得られなくなり、各傾斜部の傾斜角度を４５°よりも大きくすると、ゴム積層型マウント上に載置固定されるマス部材の重量により、各ゴム弾性体が座屈してしまう恐れがある。

そして、ゴム積層体の各ゴム弾性体は、Ｙ方向の幅寸法が４５ｍｍ以上とされて、Ｙ方向の幅寸法が所定以上に長くなるようにされていることにより、固有値を全体的に高く設定することが可能となり、５Ｈｚ〜１０Ｈｚの比較的高い固有値に有利に設定することが可能となる。また、各傾斜部の傾斜角度が１５°〜４５°の範囲に設定されていることと相俟って、固有値のチューニング幅が有利に拡大され得る。また、各ゴム弾性体は、各傾斜部間における厚み寸法が５〜７ｍｍの範囲に設定されていることにより、各ゴム弾性体の各傾斜部間における厚み寸法が所定以上に大きくならないように規定されている。これにより、実用的な範囲で、マス部材の重量によるクリープ変動を有利に抑制することが可能となる。

本発明の住宅用制振装置のゴム積層型マウントによれば、第１取付部材、第２取付部材及び各中間支持板の各傾斜部の傾斜角度は、１５°〜４５°の範囲に設定されているとともに、各ゴム弾性体は、Ｘ方向に対して直角のＹ方向の幅寸法が４５ｍｍ以上とされ、且つ各傾斜部間における厚み寸法が５〜７ｍｍの範囲に設定され、副振動系としての固有振動数が５〜１０Ｈｚの範囲にチューニングされているため、クリープ変動の抑制を可能にしつつ、比較的高い固有値に設定することができ、且つその固有値のチューニング幅を拡大することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係るゴム積層型マウントの左半分を断面で示す正面図であり、図２はそのゴム積層型マウントの平面図である。

本実施形態の住宅用制振装置のゴム積層型マウントは、図１及び図２に示すように、Ｘ方向の両端に一対の傾斜部１１ｂ、１１ｂを有する第１取付部材１と、Ｘ方向の両端に一対の傾斜部２１ｂ、２１ｂを有し第１取付部材１と距離を隔てて対向配置された第２取付部材２と、第１取付部材１と第２取付部材２との間に互いに距離を隔てて積層配置され、Ｘ方向の両端に一対の傾斜部３２、３２を有する７枚の中間支持板３、…、３と、第１取付部材１、第２取付部材２及び各中間支持板３、…、３の隣り合う二つの傾斜部どうしの間に配置された八対のゴム弾性体４１〜４８よりなるゴム積層体４と、から構成されている。

第１取付部材１は、長方形の金属板により形成された基板１１と、基板１１の中央部に固着された取付ボルト１２とからなる。基板１１は、その中央部に取付座部１１ａを有し、その取付座部１１ａの長手方向（Ｘ方向）の両側には、Ｘ方向外方へ向かうに連れて図１において上方側へ傾斜する一対の傾斜部１１ｂ、１１ｂが設けられている。傾斜部１１ｂ、１１ｂの傾斜角度は、約３０°とされている。取付ボルト１２は、取付座部１１ａの中央に設けられた挿通孔（図示せず）に軸部が挿通されて図１において下方側に突出する状態で固着されている。第１取付部材１の上面は、取付ボルト１２の頭部を含めて薄いゴム層１５により被覆されている。

第２取付部材２は、第１取付部材１の基板１１と略同じ大きさの長方形の金属板により形成された基板２１と、基板２１の中央部に固着された取付ボルト２２とからなる。基板２１は、その中央部に取付座部２１ａを有し、その取付座部２１ａの長手方向（Ｘ方向）の両側には、それぞれ段部２１ｃ、２１ｃを介して一対の傾斜部２１ｂ、２１ｂが設けられている。傾斜部２１ｂ、２１ｂは、Ｘ方向外方へ向かうに連れて図１において上方側へ傾斜するように形成されており、その傾斜角度は約３０°とされている。取付ボルト２２は、取付座部２１ａの中央に設けられた挿通孔（図示せず）に軸部が挿通されて図１において上方側に突出する状態で固着されている。第２取付部材１の下面は、取付ボルト２２の頭部を含めて薄いゴム層２５により被覆されている。この第２取付部材２は、両傾斜部２１ｂ、２１ｂが第１取付部材１の両傾斜部１１ｂ、１１ｂと距離を隔てて対向する状態に配置されている。

中間支持板３、…、３は、第１取付部材１及び第２取付部材２と略同じ大きさの長方形の金属板により形成されており、それぞれ平坦な中央部３１とその中央部３１の両側に設けられた一対の傾斜部３２、３２とからなる。それぞれ対をなす傾斜部３２、３２は、第１取付部材１の傾斜部１１ｂ、１１ｂ及び第２取付部材２の傾斜部２１ｂ、２１ｂと同じ傾斜角度（約３０°）にされている。これら７枚の中間支持板３、…、３は、第１取付部材１と第２取付部材２との間に互いに距離を隔てて積層配置されている。なお、各中間支持板３、…、３の表面には、略全域に薄いゴム層３５が被覆されている。

ゴム積層体４は、ジエン系のゴム材料を加硫成形することにより略長方形の薄板状に形成された八対のゴム弾性体４１〜４８で構成されている。このゴム積層体４は、第１取付部材１、第２取付部材２及び中間支持板３、…、３とともに加硫成形されることにより、それらと加硫接着されて一体に形成されている。八対のゴム弾性体４１〜４８は、第１取付部材１、第２取付部材２及び各中間支持板３、…、３の隣り合う二つの前記傾斜部どうしの間にＸ方向において対をなすように配置され、第１取付部材１と第２取付部材２の間で各中間支持板３、…、３と交互に配置された状態で積層されている。

各ゴム弾性体４１〜４８は、各中間支持板３、…、３の傾斜部３２、３２に設けられた連通孔内に入り込んだゴムにより一体に連結されている。また、各ゴム弾性体４１〜４８は、第１取付部材１のゴム層１５、第２取付部材２のゴム層２５及び各中間支持板３、…、３のゴム層３５とも一体に連結されている。これらゴム弾性体４１〜４８は、Ｘ方向の幅寸法：Ａが８．５ｍｍとされ、水平方向においてＸ方向に対して直角のＹ方向の幅寸法：Ｂが５０ｍｍ（４５ｍｍ以上となる範囲）とされている。また、各ゴム弾性体４１〜４８の各傾斜部間における厚み寸法：Ｃは、６．１ｍｍ（５〜７ｍｍの範囲）とされている。

以上のように構成された本実施形態のゴム積層型マウントは、５Ｈｚ〜１０Ｈｚの比較的高い固有値を有する木質住宅に対して設置されるダイナミックダンパ（制振装置）のばね部材として好適に使用される。ここでのダイナミックダンパは、長方体に形成されて所定の質量を有する１個のマス部材と、そのマス部材を弾性支持する４個のゴム積層型マウントとで構成されている。各ゴム積層型マウントは、木質住宅の骨格部材等に対して取付ボルト１２により第１取付部材１を固定するとともに、第２取付部材２上に載置されるマス部材を取付ボルト２２により第２取付部材２に固定することにより取り付けられる。

このとき、各ゴム積層型マウントは、固有値が低い方向となるＸ方向が、住宅の形状により水平方向において大きな振動が入力する方向を向くように取り付けられる。この場合、水平方向においてＸ方向とＹ方向の間の９０°の角度範囲で各ゴム積層型マウントを回転させて、各ゴム積層型マウントの水平方向における向きを変更することにより、各ゴム積層型マウントの固有値が最適となるようにチューニングされる。

なお、本実施形態のゴム積層型マウントのＸ方向の固有値とＹ方向の固有値との関係に基づくチューニング範囲を調べたところ、図３に示す結果が得られた。また、比較例として、図４及び図５に示す従来のゴム積層型マウントにおいて、各ゴム弾性体の硬度のみを変更して作製した３種類の比較例１〜３を準備して、それら比較例１〜３について同様にチューニング範囲を調べた結果も図３に示されている。図３から明らかなように、本実施形態の場合には、比較例１〜３よりも、固有値が全体的に高くなっていることが解る。これは、比較例１〜３の場合には、各ゴム弾性体のＹ方向の幅寸法：ｂが４０ｍｍとされているのに対して、本実施形態の場合には、各ゴム弾性体のＹ方向の幅寸法：Ｂが５０ｍｍ（４５ｍｍ以上）と長くされているからである。

また、図３から、Ｘ方向とＹ方向の間の９０°の角度範囲で、各ゴム積層型マウントを回転させて各ゴム積層型マウントの水平方向における向きを変更することにより固有値をチューニングする際のチューニング範囲は、比較例１〜３よりも本実施形態の方が、大幅に拡大していることが解る。これは、比較例１〜３の場合には、第１取付部材、第２取付部材及び各中間支持板の各傾斜部の傾斜角度が１５°に設定されているのに対して、本実施形態の場合には、第２取付部材及び各中間支持板の各傾斜部の傾斜角度が３０°に設定されて、比較例１〜３よりも傾斜角度が大きくされているからである。

以上のように、本実施形態の住宅用制振装置のゴム積層型マウントによれば、第１取付部材１、第２取付部材２及び各中間支持板３、…、３の各傾斜部１１ｂ、２１ｂ、３２の傾斜角度は、１５°〜４５°の範囲に設定されているとともに、各ゴム弾性体４１〜４８は、Ｙ方向の幅寸法：Ｂが４５ｍｍ以上とされ、且つ各傾斜部１１ｂ、２１ｂ、３２間における厚み寸法：Ｃが５〜７ｍｍの範囲に設定され、副振動系としての固有振動数が５〜１０Ｈｚの範囲にチューニングされているため、クリープ変動の抑制を可能につつ、比較的高い固有値に設定することができ、且つその固有値のチューニング幅を拡大することができる。

なお、本実施形態のゴム積層型マウントは、第１取付部材１を住宅側に固定するとともに、第２取付部材２をマス部材側に固定するようにしているが、これとは逆に、第２取付部材２を住宅側に固定するとともに、第１取付部材１をマス部材側に固定して、ゴム積層型マウントを上下反転させた状態に取り付けるようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るゴム積層型マウントの左半分を断面で示す正面図である。 本発明の実施形態に係るゴム積層型マウントの平面図である。 本発明の実施形態に係るゴム積層型マウントと従来のゴム積層型マウントのチューニング範囲を示す説明図である。 従来のゴム積層型マウントの左半分を断面で示す正面図である。 従来のゴム積層型マウントの平面図である。

符号の説明

１、１０１…第１取付部材 １１…基板 １１ａ…取付座部 １１ｂ、１１３…傾斜部 １２…取付ボルト １５…ゴム層 ２、１０２…第２取付部材 ２１…基板 ２１ａ…取付座部 ２１ｂ、１２３…傾斜部 ２１ｃ…段部 ２２…取付ボルト ２５…ゴム層 ３、１０３…中間支持板 ３１…中央部 ３２、１３３…傾斜部 ３５…ゴム層 ４、１０４…ゴム積層体 ４１〜４８、１４１〜１４８…ゴム弾性体

Claims (1)

1. 主振動系としての住宅に対して、マス部材を弾性支持し該マス部材とともに副振動系を構成する住宅用制振装置のゴム積層型マウントであって、
   水平方向における一方向であるＸ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有し前記住宅及び前記マス部材のいずれか一方に取付けられる第１取付部材と、
   該第１取付部材と距離を隔てて対向配置されて前記Ｘ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有し、前記住宅及び前記マス部材のいずれか他方に取付けられる第２取付部材と、
   前記第１取付部材と前記第２取付部材との間に互いに距離を隔てて積層配置され、前記Ｘ方向の両端に上方又は下方の同じ側へ傾斜する傾斜部を有する複数の中間支持板と、
   前記第１取付部材、前記第２取付部材及び各前記中間支持板の隣り合う二つの前記傾斜部どうしの間に前記Ｘ方向において対をなすように配置されて前記第１取付部材と前記第２取付部材の間に積層配置された複数対のゴム弾性体よりなるゴム積層体と、から構成され、
   前記第１取付部材、前記第２取付部材及び各前記中間支持板の各前記傾斜部の傾斜角度は、１５°〜４５°の範囲に設定されているとともに、
   各前記ゴム弾性体は、前記Ｘ方向に対して直角のＹ方向の幅寸法が４５ｍｍ以上とされ、且つ各前記傾斜部間における厚み寸法が５〜７ｍｍの範囲に設定され、
   前記副振動系としての固有振動数が５〜１０Ｈｚの範囲にチューニングされていることを特徴とする住宅用制振装置のゴム積層型マウント。

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