JP2017053364A - ストッパ及び制振装置 - Google Patents
ストッパ及び制振装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017053364A JP2017053364A JP2015175323A JP2015175323A JP2017053364A JP 2017053364 A JP2017053364 A JP 2017053364A JP 2015175323 A JP2015175323 A JP 2015175323A JP 2015175323 A JP2015175323 A JP 2015175323A JP 2017053364 A JP2017053364 A JP 2017053364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable mass
- buffer
- stopper
- oil buffer
- oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
【課題】 オイルバッファを利用する場合であっても、小さいスペースに設置できるストッパ及び制振装置を提供する。【解決手段】 構造物が振動する際に可動マス1を振子のように同調して振動させる制振装置に利用され、可動マス1の変位が過度に大きくなるのを防止するストッパSが、復元ばね8を有するオイルバッファ4と、このオイルバッファ4に並列されるゴムバッファ(ばね要素)5とを備える。【選択図】 図2
Description
本発明は、ストッパ及び制振装置に関する。
従来、風又は地震等による高層建築物の振動を低減するため、高層建築物の上部に揺動可能な可動マスを設け、風又は地震等によって高層建築物が振動する際に可動マスを振子のように同調して揺動させる制振装置がある。このような制振装置は、高層建築物等の構造物に可動マスの慣性力を反力として与えて、構造物の振動を低減できる。
また、上記制振装置では、可動マスの変位が過度に大きくなるのを防止するため、ストッパを設けている。例えば、特許文献1のストッパは、高減衰ゴムを備え、自己復帰性能と減衰性能を有する。このようなストッパでは、構造物の揺れが大きくなって可動マスが衝突したときに、高減衰ゴムを変形させるのに可動マスの運動エネルギが消費される。よって、ストッパは可動マスの運動エネルギを吸収して可動マスが衝突する際の衝撃を緩和するとともに、可動マスが一定以上変位するのを防ぐ。さらに、高減衰ゴムは一旦変形したとしても自身の持つ弾性で元の形状に戻る。よって、構造物の揺れが収まると、外部からの操作をしなくても制振装置を可動マスがストッパに衝突する前の状態、即ち、制振機能とストッパ機能を発揮できる状態に戻る。
また、特許文献2,3には、可動マスの運動エネルギを吸収するのにオイルバッファを利用したストッパが開示されている。このようなオイルバッファでは、ストロークする際にピストンが液体をオリフィスから押し出すようになっており、液体の流れにオリフィスで抵抗を与えて可動マスの運動エネルギを熱エネルギに変換し、可動マスを減速させる。つまり、オイルバッファは、圧縮されても弾性エネルギを蓄えないのでゴムと比較して反発力が小さく、大きな運動エネルギを吸収するのに適している。このため、可動マスの質量が大きくなる場合には、オイルバッファと復元ばねとを並列させて、オイルバッファで可動マスの大きな運動エネルギを吸収するとともに、オイルバッファに装備された復元ばねでオイルバッファを復元させて、次の作動に備えるのが好ましい。
ここで、オイルバッファで大きな運動エネルギを吸収する場合、オイルバッファのストロークが大きくなる。なぜなら、可動マスを受け止めるオイルバッファの反力(オイルバッファ反力)は一般的にピストン速度に比例して大きくなり、オリフィスの抵抗を大きくして大きな運動エネルギを小さいストロークで吸収しようとすると、ストローク初期でのオイルバッファ反力が過大となってオイルバッファを支える躯体に負荷がかかるので、オリフィスの抵抗を大きくするのに限界があるためである。
このため、ストロークが大きくなるにしたがってオリフィスの流路面積を小さくするようにして、ピストン速度の低下に伴うオイルバッファ反力の低下を抑制するオイルバッファが提案されている。しかし、このようなオイルバッファであっても、ピストン速度の低下に伴うオイルバッファ反力の低下を避けられず、オイルバッファのストロークを充分に小さくできずにストッパの設置スペースを確保できない場合がある。
そこで、本発明は、オイルバッファを利用する場合であっても、小さいスペースに設置可能なストッパの提供を目的とする。
上記課題を解決する請求項1に記載のストッパは、復元ばねを有するオイルバッファと、前記オイルバッファに並列されるばね要素とを備える。このため、ピストン速度が低下してオイルバッファ反力が低下しても、当該反力をばね要素の反力で補って、小さいストロークで可動マスの運動エネルギを吸収できる。
請求項2に記載のストッパは、請求項1に記載の構成に加えて、前記オイルバッファ及び前記ばね要素の一端側に設けたブラケットを備える。そして、前記ブラケットは、回転自在に取り付けられるとともに前記可動マスが当接可能なローラを有する。このため、可動マスがブラケットに対して斜めに当たったとしても、ローラが回転して可動マスがブラケットに対して円滑に相対移動できるので、オイルバッファ、ばね要素等に曲げ方向に力が加わるのを抑制できる。
請求項3に記載のストッパは、請求項2に記載の構成に加えて、前記オイルバッファ及び前記ばね要素の他端側に設けたベースと、前記ベースと前記ブラケットとの間に介装される一対のガイド部材とを備え、前記ガイド部材がガイドポストと、前記ガイドポスト内に摺動自在に挿入されるガイドロッドとを有する。このため、可動マスがブラケットに対して斜めに当接する場合であっても、ブラケットがガイドロッドの摺動方向にのみ移動できるので、オイルバッファ及びばね要素には曲げが発生せず、安定した動きにできる。
請求項4に記載のストッパは、請求項3に記載の構成に加えて、前記ガイドポストが前記ベースに連結されるとともに、前記ガイドロッドが前記ブラケットに連結されており、一端が前記ガイドロッドに連結されて、他端側が前記ガイドポストから突出し、前記ベースに設けた挿通孔を貫通する軸と、前記挿通孔の反ガイドポスト側に突出する前記軸の外周に取り付けられて、前記ベースに当接可能なストッパ部とを備える。このため、ガイドポストから最大限退出したときのガイドロッドの突出量を軸とストッパ部とで調整できる。
請求項5に記載のストッパでは、請求項3又は請求項4に記載の構成に加えて、前記ばね要素が前記ガイド部材に装着される。このため、ストッパを小型化できる。
請求項6に記載のストッパでは、請求項1から請求項5の何れか一項に記載の構成に加えて、前記オイルバッファが二本並列に設けられ、前記ばね要素は、前記オイルバッファの間に設けられる。このため、可動マスの運動エネルギを二本のオイルバッファとばね要素でバランスよく受け止められる。
請求項7に記載のストッパでは、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の構成に加えて、前記ばね要素の反力は、前記オイルバッファのストロークの増加に伴い大きくなる。このため、オイルバッファで減少する反力をばね要素で補填できる。
請求項8に記載の制振装置は、往復動する可動マスと、前記可動マスの変位を規制する請求項3、請求項4、請求項5、請求項3から請求項5の何れか一項を引用する請求項6、又は請求項3から請求項5の何れか一項を引用する請求項7に記載のストッパと、一端が前記可動マスに連結されるダンパ及び周期調整ばねとを備え、前記オイルバッファ、前記ばね要素及び前記ガイド部材の他端と、前記ダンパ及び前記周期調整ばねの他端が前記ベースに連結される。このため、制振装置における構造物側への接続部をベースに集約できる。
本発明のストッパ及び制振装置によれば、オイルバッファを利用する場合であっても、小さいスペースに設置できる。
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。
図1(a)(b)に示すように、本発明の一実施の形態に係るストッパSは、制振装置Dに利用されている。この制振装置Dは、チューンド・マス・ダンパと称されており、構造物の揺れに同調して揺動する振子を用いて構造物の揺れを抑制する。より詳しくは、制振装置Dは、図示しない高層建築物の屋上又は上層階等に設置されており、建物Bに固定される図示しない門型のフレームと、フレームから吊り下がる四本のアーム10と、長方体状であって四隅にアーム10の下端が連結される可動マス1と、可動マス1と建物Bとの間に介装されるダンパ11及び周期調整ばね12と、可動マス1の変位が過大になるのを防止するストッパSとを備える。
アーム10とフレーム及び可動マス1は、それぞれ回転可能に連結されており、可動マス1がアーム10によりフレームから吊り下げられるとともに、揺動自在となっており、建物Bの揺れに同調して揺れる振子として機能する。また、本実施の形態において、可動マス1は、図1(b)中X軸方向と、このX軸に直交するY軸方向に揺動可能であり、建物BがX軸方向とY軸方向の何れの方向に揺れる場合であっても当該揺れに同調して振動し、建物Bの揺れを抑制できる。
図1(b)に示すように、ストッパSは、中立位置にある可動マス1のX軸方向の両側と、Y軸方向の両側にそれぞれ所定のクリアランスをもって設けられる。よって、可動マス1がX軸方向とY軸方向の何れの方向に変位した場合であっても、可動マス1がクリアランス分変位するとストッパSに突き当たる。この可動マス1は、詳細な図示を省略するが、錘と、この錘を支える枠1a(図2)とを有して構成されており、当該枠1aにアーム10が連結されるとともに、当該枠1aがストッパSに突き当たるようになっている。
可動マス1の周囲に設けたストッパSは、全て共通の構成となっており、図2〜4に示すように、建物Bに固定されるベース2と、このベース2と可動マス1との間に設けられ、可動マス1が当接するブラケット3と、ベース2とブラケット3との間に介装される一対のオイルバッファ4,4と、ばね要素であるゴムバッファ5と、一対のガイド部材6,6とを有して構成される。説明の便宜上、特別な説明のない限りは、全てのストッパSにおける可動マス1側を前側、この反対側を後側、可動マス1に向かって右側を右側、この反対側を左側とする。すると、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6は、前後に並ぶブラケット3とベース2との間に左右に並べて水平に配置されている。そして、一対のガイド部材6,6が左右の最外側に配置され、その内側に一対のオイルバッファ4,4が配置され、その間にゴムバッファ5が配置される。
さらに、可動マス1のX軸方向の両側に配置されるストッパS(図1(b)中左右のストッパS)の場合には、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6がX軸と平行に配置される。そして、可動マス1がX軸方向に動いてブラケット3に突き当たると、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6がブラケット3とベース2とで挟まれてX軸方向に圧縮される。また、可動マス1のY軸方向の両側に配置されるストッパS(図1(b)中上下のストッパS)の場合には、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6は、Y軸と平行に配置される。そして、可動マス1がY軸方向に動いてブラケット3に突き当たると、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6がブラケット3とベース2とで挟まれてY軸方向に圧縮される。
ベース2は、図2,4に示すように、建物Bに水平に固定される矩形板状のベースプレート20と、このベースプレート20上に垂直に起立して正面が可動マス1側を向く矩形板状の取付プレート21と、ベースプレート20上に垂直に起立するとともに取付プレート21に対して垂直に設けられ、取付プレート21を背面側から支える複数の補強プレート22とを有して構成される。そして、取付プレート21の正面側に、オイルバッファ4、ゴムバッファ5及びガイド部材6が設けられ、これらの後端が直接的或いは間接的に取付プレート21に固定される。
さらに、取付プレート21には、ダンパ11及び周期調整ばね12の末端が回転可能に連結されている。他方のダンパ11及び周期調整ばね12の先端は、図示しないが可動マス1の枠1aに回転可能に連結されている。よって、可動マス1の揺動方向がX軸及びY軸に対して傾いたとしても、当該傾きに追従してダンパ11及び周期調整ばね12が回転し、伸縮できる。そして、ダンパ11は、伸縮作動する際に所定の減衰力を発揮して可動マス1の揺動を抑制する。また、周期調整ばね12は、可動マス1の振動周期を建物Bの振動周期に合わせるためのばねであり、適宜増減させられる。
つづいて、ブラケット3は、図2,4に示すように、正面が取付プレート21側を向き、当該取付プレート21と平行に設けられる押込プレート30と、この押込プレート30の背面に垂直に起立して水平方向に延びる上下一対の支持プレート31,32と、押込プレート30の背面に垂直に起立するとともに、下側の支持プレート32に対して垂直に設けられ、支持プレート32を下側から支える複数の補強プレート33と、押込プレート30の正面中央からベース2側へ水平に延びる突出部34と、支持プレート31,32の間に回転自在に取り付けられる左右一対のローラ35,35とを有して構成される。そして、ガイド部材6の前端が押込プレート30に連結されるとともに、オイルバッファ4の前端とゴムバッファ5の前端が押込プレート30の正面に当接する。
また、ローラ35は、鉛直方向に延びる軸(符示せず)を中心に回転自在となっており、その一部が支持プレート31,32から可動マス1側へ突出する。一対のローラ35,35は、ブラケット3における左右の中央部分に設けられる。また、支持プレート31,32は、同一形状を有して鉛直方向に並べて配置され、可動マス1側の二つの角部を斜めに切欠いた四角状となっている。よって、可動マス1がX軸又はY軸に沿って直進してブラケット3に当接する場合には勿論のこと、可動マス1がX軸又はY軸に対して斜めに進んでブラケット3に当接する場合にも、可動マス1がローラ35に接触する。そして、可動マス1の進行方向がX軸又はY軸に対して傾き、可動マス1がブラケット3に対して斜めに当たった場合には、ローラ35が回転するので可動マス1がブラケット3に対して滑る。図4に示すように、上記可動マス1の枠1aは、H鋼を井桁に組んで形成されており、ローラ35はH鋼のウェブに当接する。
つづいて、オイルバッファ4は、図5に示すように、バッファ本体7と、バッファ本体7を復元させる復元ばね8とを有して構成される。バッファ本体7は、シリンダ70と、このシリンダ70の外周に設けたアウターシェル71と、シリンダ70内に摺動自在に挿入されるピストン72と、一端がピストン72に連結されて他端がシリンダ70外に延びるピストンロッド73と、ピストンロッド73を軸支するとともに、シリンダ70とアウターシェル71の一端開口を塞ぐ環状のヘッド部材74と、シリンダ70とアウターシェル71の他端開口を塞ぐボトム部材75とを有する。
また、ピストンロッド73の他端部には、円盤状の当接部76と、環状のばね受77が先端側から順に装着されており、当接部76がブラケット3における押込プレート30の正面に当接する。また、ボトム部材75がベース2における取付プレート21に不図示のボルト等で固定される。
シリンダ70内には、ピストン72で区画される二つの部屋L1,L2が形成されており、これらの部屋L1,L2は、作動油等の液体で満たされている。ピストンロッド73は一方の部屋L1を貫通してシリンダ70外に延びており、オイルバッファ4が片ロッド型に設定されている。また、シリンダ70外には、アウターシェル71との間に筒状の液溜室Rが形成されていて、液体と気体が封入されている。
シリンダ70には、シリンダ70内外を連通するオリフィス70aがシリンダ70の軸方向に所定の間隔を開けて複数設けられるとともに、ピストンロッド73側の部屋L1と液溜室Rとを連通する連通孔70bが設けられる。上記オリフィス70aは、液体の流れに抵抗を与える絞りであるが、連通孔70bは液体の流れを絞らないように配慮されている。また、ピストン72には、二つの部屋L1,L2を連通する流路72aと、この流路72aを開閉する逆止弁72bが設けられ、当該逆止弁72bは、流路72aをピストンロッド73側の部屋L1からピストン72側の部屋L2へ向かう液体の流れのみを許容する。
また、バッファ本体7を復元させる復元ばね8は、線材を巻き回して形成されたコイルばねであり、シリンダ70から外方へ突出するピストンロッド73の外周に設けられ、ばね受77とヘッド部材74との間に介装される。復元ばね8は、ばね受77とヘッド部材74とを離間させる方向、即ち、バッファ本体7を伸長方向へ附勢するので、オイルバッファ4に荷重がかかっていない状態では、ピストン72がヘッド部材74に当接してバッファ本体7が伸び切り、オイルバッファ4の最伸長した状態になる。このオイルバッファ4の最伸長状態では、全てのオリフィス70aがピストン72側の部屋L2に対向する。
そして、オイルバッファ4に荷重が加わり、オイルバッファ4がストロークを開始すると、ピストンロッド73がシリンダ70内に進入してバッファ本体7が収縮し、ばね受77とヘッド部材74が接近して復元ばね8が収縮する。バッファ本体7が収縮する場合、ピストン72で圧縮される部屋R2から液溜室Rへ向かう液体に流れに対してオリフィス70aで抵抗を与える。そして、ピストン72が図5中左方へ進むにつれて、部屋L2と対向するオリフィス70aの数が減少するので、部屋L2から液溜室Rへ移動する液体の流れに与える抵抗の係数(抵抗係数)が大きくなる。
また、オイルバッファ4に加わる荷重が除かれると、復元ばね8の附勢力によりピストンロッド73がシリンダ70から退出し、ピストン72がヘッド部材74に当接する位置まで戻る。このように、バッファ本体7が伸長する場合、ピストンロッド73側の部屋R1の液体が逆止弁72bを開き、流路72aを通ってピストン72側の部屋R2へ移動する。よって、復元ばね8の弾性力が小さくてもピストン位置を戻して、オイルバッファ4を最伸長状態に復元させられる。
つづいて、一対のオイルバッファ4,4の間に設けたゴムバッファ5は、ゴム等のエラストマーからなり、図2に示すように、プレート50を介してベース2の取付プレート21に固定される。より詳しくは、ゴムバッファ5は、プレート50に焼付け又は接着剤等で固定されており、このプレート50が不図示のボルト等で取付プレート21に固定されている。このように、プレート50を介してゴムバッファ5と取付プレート21とを連結しているので、ゴムバッファ5を直接取付プレート21に取り付ける場合と比較して、ゴムバッファ5の取付作業が容易になる。上記ゴムバッファ5は、クロロプレンゴムである。
また、一対のオイルバッファ4の左右に設けたガイド部材6は、図6に示すように、有底筒状のガイドポスト60と、このガイドポスト60に出入りする筒状のガイドロッド61と、このガイドロッド61を摺動自在に支える一対のブッシュ62,63と、ガイドロッド61の抜け止めをする抜止部材64とを有する。
ガイドポスト60は、円盤状の底部60aと、この底部60aから図6中上側へ延びる支持筒60bとを有する。底部60aの外周部は、支持筒60bから外側へ張り出しており、当該部分が不図示のボルト等でベース2の取付プレート21に固定される。また、底部60aの中心部には、当該底部60aの肉厚を貫通する挿通孔60cが形成される。さらに、取付プレート21には、上記挿通孔60cと対向する部分に当該取付プレート21の肉厚を貫通する挿通孔21aが形成されている。
また、支持筒60bの内周は、底部60aに連なる末端側の内径が先端側の内径よりも小さくなっており、内径が変わる部分の境界に環状の段部60dが設けられている。そして、一対のブッシュ62,63は、支持筒60bにおける段部60dよりも先端側の内周に嵌合し、末端側に設けたブッシュ63の端部が上記段部60dで支えられる。これらのブッシュ62,63は、ともに環状であり、ガイドロッド61の外周に摺接する。よって、ガイドロッド61は、ブッシュ62,63で支えられた状態で、円滑にガイドポスト60内を摺動できる。
ガイドロッド61は、筒状であり、ガイドポスト60から突出する先端がブラケット3の押込プレート30に不図示のボルト等で固定されている。また、ガイドロッド61の末端部内周には、抜止部材64の後述するボルト64aのボルトヘッドが溶接等で固定されている。
上記抜止部材64は、上記ボルト64aと、このボルト64aの螺子軸の外周に螺合するナット64bとを有して構成される。ボルト64aは、前述のように、ガイドロッド61の末端に固定されるボルトヘッドと、螺子軸とを有し、当該螺子軸がガイドポスト60と取付プレート21の挿通孔60c,21aを貫通して取付プレート21の背面側へ突出する。そして、当該突出部の外周にナット64bが螺合する。当該ナット64bの外径は、取付孔21aの外径よりも大きいので、ナット64bの図6中上方への移動が取付プレート21によって規制される。
このため、ガイドロッド61がガイドポスト60から退出してナット64bが取付プレート21の背面に突き当たると、これ以上のガイド部材6の伸長が規制され、ガイドロッド61がガイドポスト60から抜け落ちるのを防止できる。このように、ガイド部材6が最大限伸長した状態で、ガイドポスト60から突出するガイドロッド61の突出量が最大になり、当該最大突出量はナット64bの捻じ込み量の変更により調節できる。具体的には、ナット64bの捻じ込み量を少なくすると、ボルト64aに対するナット64の軸方向位置が図6中下方へずれるので、ガイドロッド61の最大突出量が増大する。反対に、ナット64bの捻じ込み量を多くすると、ボルト64aに対するナット64bの軸方向位置が図6中上方へずれるので、ガイドロッド61の最大突出量が減少する。
また、ガイドロッド61がガイドポスト60内に進入してブラケット3の押込プレート30がガイドポスト60の先端に突き当たると、これ以上のガイド部材6の収縮が規制される。前述のようにロッドガイド61の最大突出量が変わると、ガイド部材6が最伸長した状態での押込プレート30からガイドポスト60までの距離が変わる。当該距離は、ガイド部材6の最大ストロークに相当し、当該ガイド部材6の最大ストロークは、ストッパSの最大ストロークに相当する。
よって、ナッ64bの捻じ込み量を変更したり、取付プレート21とガイドポスト60との間にシムを介装したりして、ガイド部材6を最大限伸長させた状態でのブラケット3と中立位置にある可動マス1との距離、及び押込プレート30とガイドポスト60との距離を変更すると、可動マス1とストッパSとのクリアランス及びストッパSの最大ストロークを調整できる。そして、このような調整が完了したストッパSの設置完了時には、オイルバッファ4が最伸長した状態で当接部76が押込プレート30に接触し、ゴムバッファ5が自然長の状態でその上端面が突出部34に接触するように設定される。
以下、本実施の形態に係るストッパS及びストッパSを備える制振装置Dの作動について説明する。
地震又は風等の影響で建物Bが揺れる場合、建物Bの揺れに同調して可動マス1が揺動し、建物Bの揺れを抑制する。この可動マス1の揺動が通常の範囲内である場合には、可動マス1がX軸方向とY軸方向の何れに変位する場合であっても、ストッパSに接触することなく揺動する。しかし、巨大地震の発生等により建物Bが大きく揺れて、可動マス1の揺動が通常の範囲を超える場合には、可動マス1がストッパSに突き当たり、当該ストッパSで可動マス1の変位を規制する。
より詳しくは、可動マス1の揺動が通常の範囲を超える場合には、可動マス1の枠1aがブラケット3のローラ65に突き当たる。このとき、可動マス1がブラケット3に対して斜めに当たったとしても、ブラケット3に連結されるガイドロッド61はガイドポスト60で支えられているので、ブラケット3はX軸方向又はY軸方向にのみ動く。また、可動マス1がブラケット3に対して斜めに当たった場合、ローラ65が回転するので、可動マス1とブラケット3との間に働く摩擦を小さくして、ガイド部材3に曲げ方向に力が加わるのを抑制する。
前述のように、ブラケット3がガイド部材6で支えられつつ動き、ベース2側へ移動すると、オイルバッファ4及びゴムバッファ5が圧縮される。オイルバッファ4が圧縮されてストロークを開始すると、ピストン72で部屋L2が圧縮されるとともに、部屋L1が拡大される。そして、圧縮される部屋L2の液体は、オリフィス70aを通って液溜室Rへ押し出されるとともに、拡大される部屋L1には連通路70bを介して液溜室Rから液体が供給される。部屋L2から液溜室Rへ向かう液体の流れに対しては、オリフィス70aで抵抗が与えられるため、可動マス1の運動エネルギが熱エネルギに変換されて消費される。よって、オイルバッファ4のストロークが大きくなるにしたがって、可動マス1が減速するとともにピストン速度が低下する。
また、オイルバッファ4のストロークが大きくなると、ピストン72が図5中左方へ進んで部屋L2と液溜室Rとを連通するオリフィス70aの数が減少する。このため、部屋L2と液溜室Rとを連通する全てのオリフィス70aを全体として一つのオリフィスとしてみた場合、ストロークが大きくなるにしたがってオリフィスの流路面積が徐々に小さくなるので、部屋L2から液溜室Rへ向かう液体の流れに与える抵抗の係数(抵抗係数)が徐々に大きくなる。よって、オイルバッファ4のストロークが大きくなってピストン速度が低下すると抵抗係数が大きくなり、流路面積が一定のオリフィスを備えるオイルバッファと比較して、ピストン速度の低下に伴うオイルバッファ反力の低下を抑制できる。
より詳細に説明すると、部屋L2と液溜室Rがオリフィスにより連通され、当該オリフィスの流路面積が一定である場合を考えると、このようなオイルバッファ反力のピストン速度に対する特性は、ピストン速度の二乗に比例するオリフィス特有の特性となる。このため、ピストン速度が低下するとオイルバッファ反力が急激に低下するので、特にストローク後半で可動マス1の変位を抑制し難くなる。これに対して、上記オイルバッファ4では、ストロークが大きくなるにしたがって部屋L2に連通するオリフィス70aが徐々に閉じられるので、ピストン速度が低下するストローク後半でのオイルバッファ反力の低下が抑制される(図7実線a)。
また、上記ストッパSでは、オイルバッファ4が圧縮されると、ゴムバッファ5も圧縮されるようになっており、ゴムバッファ5が圧縮されると当該圧縮に抗するゴムバッファ反力を発揮する。当該ゴムバッファ反力は、ゴムバッファ5の変形量が大きくなる程反力の増加率が大きくなる。つまり、オイルバッファ反力が低下するストローク後半で、ゴムバッファ5の変形量が大きくなってゴムバッファ反力が増大する(図7中破線b)。よって、ストローク後半では、ゴムバッファ5でオイルバッファ反力の不足分を補えるので、オイルバッファ反力の最大値を小さくしつつ、ストロークを短くできる。
さらに、ゴムバッファ5は圧縮されると反発し、可動マス1を押し返すので、この押し戻し時に可動マス1の変位波形が歪み、共振時の可動マス1の速度増幅を抑えられる。よって、オイルバッファ4にゴムバッファ5を並列させると、可動マス1のストッパSへの衝突速度が小さくなって、衝突初期のオイルバッファ反力が小さくなる。よって、オイルバッファ反力とオイルバッファ4のストロークに応じたゴムバッファ反力により、上記ストロークを小さく抑えるとともに最大反力も抑えられる。
また、可動マス1の移動方向がブラケット3から離れる方向へ切り換わると、ゴムバッファ5の弾性力によりブラケット3が前進する。すると、ブラケット3とともにガイドロッド61が移動してガイド部材6が伸長するとともに、復元ばね8の弾性力によりオイルバッファ4が伸長するので、オイルバッファ4とブラケット3は当接した状態に維持される。そして、復元ばね8の弾性力により、ブラケット3の位置を可動マス1が接触する前の位置まで戻せるので、外部から操作せずにストッパSを自己復帰させて次の作動に備える。
以下、本実施の形態に係るストッパS及び制振装置Dの作用効果について説明する。
本実施の形態において、制振装置Dは、往復動する可動マス1と、この可動マス1の変位を規制するストッパSと、一端が可動マス1に連結されるダンパ11及び周期調整ばね12を備える。そして、ストッパSを構成するオイルバッファ4、ゴムバッファ(ばね要素)5及びガイド部材6の後端(他端)と、ダンパ11及び周期調整ばね12の他端がベース2に連結される。
上記構成によれば、制振装置Dにおける建物B側への接続部をベース2に集約できる。よって、上記制振装置Dのように、X軸、Y軸の二軸方向に可動マス1が変位できる場合には、可動マス1のX軸方向の両側と、Y軸方向の両側の計四か所にベース2を取り付けるための立ち上り部分を設ければよい。しかし、例えば、建物B側への接続部を分散させた場合、立ち上がり部分の設置個所が増えるので、設置作業が煩雑である。
なお、上記効果は、可動マス1が一軸方向にのみ動く場合であっても得られる。また、建物B側へのオイルバッファ4、ゴムバッファ5、ガイド部材6、ダンパ11及び周期調整ばね12の取付方法は、ベース2への取付方法も含めて適宜変更できる。また、上記制振装置Dは、建物Bの揺れを受けて可動マス1が受動的に動くチューンド・マス・ダンパであるが、可動マス1を能動的に動かして建物Bの揺れを抑制するアクティブ・マス・ダンパであってもよい。さらに、上記制振装置Dは、高層建築物に利用されているが、これ以外の構造物に利用されてもよい。
また、本実施の形態において、ゴムバッファ(ばね要素)5の反力は、オイルバッファ4のストロークの増加に伴い大きくなる。このため、オイルバッファ4で減少する反力をゴムバッファ5で補填できる。
さらに、本実施の形態において、ゴムバッファ(ばね要素)5は、クロロプレンゴムである。このように、ばね要素がクロロプレンゴムである場合、耐候性、耐熱性、耐寒性に優れるとともに、加工が容易である。しかし、ゴムバッファ5はクロロプレンゴム以外のゴム、例えば、天然ゴム等であってもよく、ゴムバッファ5の素材は適宜変更できる。さらに、ばね要素は、弾性を有する部材であれば、ゴムバッファ5以外でもよく、例えば、皿ばね又はコイルばね等の金属製のばねでもよい。
このように、ばね要素がばねである場合には、ガイドロッド61の外周であって、ガイドポスト60と押込プレート30との間に介装する等、ガイド部材6に装着してもよい。この場合、ガイド部材6をばね要素を支持する部材として利用するとともに、図2中突出部34及びゴムバッファ5を省略できる。よって、ストッパSの左右幅を小さくして小型化できる。加えて、ばね要素をばねにする場合、ゴムと比較してばね定数の変更自由度が高いのでばね要素の反力特性の設計自由度を向上できるが、ゴムにした方が安価である。
また、本実施の形態において、ガイドポスト60がベース2に連結されるとともに、ガイドロッド61がブラケット3に連結されている。そして、ストッパSは、一端がガイドロッド61に連結されて、他端側がガイドポスト60から突出し、ベース2に設けた挿通孔21aを貫通するボルト(軸)64aと、挿通孔21aの反ガイドポスト側に突出するボルト64aの外周に取り付けられて、ベース2に当接可能なナット(ストッパ部)64bとを備える。
上記構成によれば、ガイドポスト60から最大限退出したときのガイドロッド61の突出量をボルト64aに対するナット64bの捻じ込み量の変更により調整できる。なお、図6中に示すボルト64aの上下を反転させて螺子軸をガイドロッド61に内周に螺合するとともに、ボルトヘッドをベース2における取付プレート21の背面に突き当てるようにしてもよい。このように、ボルト64aのボルトヘッドをストッパ部として利用する場合には、ボルト64aのガイドロッド61への捻じ込み量を調節すると、ガイドポスト60に対するガイドロッド61の最大退出量を変更できる。
また、本実施の形態において、ストッパSは、オイルバッファ4及びゴムバッファ(ばね要素)5の後端(他端)側に設けたベース2と、このベース2とブラケット3との間に介装される一対のガイド部材6,6とを備える。そして、このガイド部材6は、ガイドポスト60と、このガイドポスト60内に摺動自在に挿入されるガイドロッド61とを有する。
上記構成によれば、ブラケット3はガイドロッド61の摺動方向にのみ移動できるので、可動マス1がブラケット3に対して斜めに当接する場合であってもオイルバッファ4及びゴムバッファ5には曲げが発生せず、安定した動きにできる。なお、本実施の形態では、可動マス1がX軸方向とY軸方向の二軸方向に移動でき、可動マス1がX軸とY軸に対して斜めに移動する場合があるので一対のガイド部材6,6を設けたが、可動マス1が一軸方向にしか動かない場合には、ガイド部材6及びブラケット3を廃し、可動マス1をオイルバッファ4及びゴムバッファ5に直接当接させるようにしてもよい。また、オイルバッファ4及びゴムバッファ5の一方又は両方と、ベース2又はブラケット3との間にクリアランスを設けるようにしてもよい。
また、本実施の形態において、ストッパSは、オイルバッファ4及びゴムバッファ(ばね要素)5の前端(一端)側に設けたブラケット3を備える。そして、このブラケット3は、回転可能に取り付けられて、可動マス1が当接可能なローラ35を有する。
上記構成によれば、可動マス1がブラケット3に対して斜めに当接した場合、ローラ35が回転して可動マス1がブラケット3に対して円滑に相対移動できるので、ガイド部材6、オイルバッファ4及びゴムバッファ5に曲げ方向に力が加わるのを抑制できる。前述のように、可動マス1が一軸上を揺動し、当該軸線上にオイルバッファ及びゴムバッファが配置される場合には、ガイド部材6及びブラケット3を廃し、可動マス1をオイルバッファ4及びゴムバッファ5に直接当接させるようにしてもよい。
また、本実施の形態において、オイルバッファ4は二本並列に設けられ、ゴムバッファ(ばね要素)5は、オイルバッファ4の間に設けられている。
上記構成によれば、可動マス1の運動エネルギを二本のオイルバッファ4とゴムバッファ5でバランスよく受け止められる。そして、当該効果は、可動マス1が一軸方向にのみ移動する場合であっても得られる。なお、オイルバッファ4の数及び構成、並びにオイルバッファ4とゴムバッファ5の配置は適宜変更できる。
また、本実施の形態において、ストッパSは、復元ばね8を有するオイルバッファ4と、このオイルバッファ4に並列されるゴムバッファ(ばね要素)5とを備え、可動マス1の変位を規制する。
上記構成によれば、オイルバッファ4で不足するストローク後半の反力をゴムバッファ5で補えるので、可動マス1の質量が大きく、運動エネルギが大きくなる場合であっても、当該大きな運動エネルギを吸収するのに要するオイルバッファ4のストロークを小さくできる。よって、ストッパ設置時の前後長が嵩張らず、小さいスペースであってもストッパSを設置できる。
なお、上記オイルバッファ4では、バッファ本体7の外周に復元ばね8を装着しているので、オイルバッファ4の取付スペースを小さくできるが、バッファ本体7と復元ばね8が並列に接続されていればよく、バッファ本体7と復元ばね8を横並びに設けても、復元ばね8がバッファ本体7内に収容されていてもよい。そして、このような変更は、可動マス1の移動方向、オイルバッファ4の数及び構成によらず可能である。
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形および変更が可能である。
D・・・制振装置、S・・・ストッパ、1・・・可動マス、2・・・ベース、3・・・ブラケット、4・・・オイルバッファ、5・・・ゴムバッファ(ばね要素)、6・・・ガイド部材、8・・・復元ばね、11・・・ダンパ、12・・・周期調整ばね、21a・・・挿通孔、35・・・ローラ、60・・・ガイドポスト、61・・・ガイドロッド、64a・・・ボルト(軸)、64b・・・ナット(ストッパ部)
Claims (8)
- 復元ばねを有するオイルバッファと、
前記オイルバッファに並列されるばね要素とを備え、
可動マスの変位を規制する
ことを特徴とするストッパ。 - 前記オイルバッファ及び前記ばね要素の一端側に設けたブラケットを備え、
前記ブラケットは、前記可動マスが当接可能で、回転可能に取り付けられるローラを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のストッパ。 - 前記オイルバッファ及び前記ばね要素の他端側に設けたベースと、
前記ベースと前記ブラケットとの間に介装される一対のガイド部材とを備え、
前記ガイド部材は、ガイドポストと、前記ガイドポスト内に摺動自在に挿入されるガイドロッドとを有する
ことを特徴とする請求項2に記載のストッパ。 - 前記ガイドポストが前記ベースに連結されるとともに、前記ガイドロッドが前記ブラケットに連結されており、
一端が前記ガイドロッドに連結されて、他端側が前記ガイドポストから突出し、前記ベースに設けた挿通孔を貫通する軸と、
前記挿通孔の反ガイドポスト側に突出する前記軸の外周に取り付けられて、前記ベースに当接可能なストッパ部とを備える
ことを特徴とする請求項3に記載のストッパ。 - 前記ばね要素は、前記ガイド部材に装着される
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のストッパ。 - 前記オイルバッファは、二本並列に設けられ、
前記ばね要素は、前記オイルバッファの間に設けられる
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載のストッパ。 - 前記ばね要素の反力は、前記オイルバッファのストロークの増加に伴い大きくなる
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載のストッパ - 往復動する可動マスと、
前記可動マスの変位を規制する請求項3、請求項4、請求項5、請求項3から請求項5の何れか一項を引用する請求項6、又は請求項3から請求項5の何れか一項を引用する請求項7に記載のストッパと、
一端が前記可動マスに連結されるダンパ及び周期調整ばねとを備え、
前記オイルバッファ、前記ばね要素及び前記ガイド部材の他端と、前記ダンパ及び前記周期調整ばねの他端が前記ベースに連結される
ことを特徴とする制振装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015175323A JP2017053364A (ja) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | ストッパ及び制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015175323A JP2017053364A (ja) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | ストッパ及び制振装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017053364A true JP2017053364A (ja) | 2017-03-16 |
Family
ID=58320572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015175323A Pending JP2017053364A (ja) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | ストッパ及び制振装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017053364A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108193928A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-22 | 滨州学院 | 一种单管塔顶部摇摆式减震装置 |
JP2019158023A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 連結装置 |
CN113502934A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-10-15 | 中国建筑标准设计研究院有限公司 | 一种基于摩擦摆的三维隔震支座 |
JP7499200B2 (ja) | 2021-02-26 | 2024-06-13 | 株式会社フジタ | 制振装置 |
JP7503694B1 (ja) | 2023-07-27 | 2024-06-20 | 鹿島建設株式会社 | 変位抑制装置 |
-
2015
- 2015-09-07 JP JP2015175323A patent/JP2017053364A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108193928A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-22 | 滨州学院 | 一种单管塔顶部摇摆式减震装置 |
JP2019158023A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 連結装置 |
CN113502934A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-10-15 | 中国建筑标准设计研究院有限公司 | 一种基于摩擦摆的三维隔震支座 |
CN113502934B (zh) * | 2021-01-07 | 2022-08-09 | 中国建筑标准设计研究院有限公司 | 一种基于摩擦摆的三维隔震支座 |
JP7499200B2 (ja) | 2021-02-26 | 2024-06-13 | 株式会社フジタ | 制振装置 |
JP7503694B1 (ja) | 2023-07-27 | 2024-06-20 | 鹿島建設株式会社 | 変位抑制装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017053364A (ja) | ストッパ及び制振装置 | |
JP4410725B2 (ja) | 上下免震ユニットおよびこれを用いた免震装置 | |
JP2000055117A (ja) | 免振装置 | |
CN110835886A (zh) | 桥墩减震装置 | |
JPH10169244A (ja) | トグル機構を用いた振動制御装置 | |
JP5985927B2 (ja) | 構造物用の滑り支承 | |
JP4182200B2 (ja) | 油圧式ダンパ | |
CN211774738U (zh) | 一种形状记忆合金负刚度减震装置 | |
JP5382960B2 (ja) | ダンパー形式の減衰機構を備えた免震装置。 | |
JP3392036B2 (ja) | 摺動支持装置 | |
CN213174169U (zh) | 一种装配式木结构的梁柱稳定构件 | |
JPH11270175A (ja) | 連結構造物の制振方法 | |
CN111119366A (zh) | 一种形状记忆合金负刚度减震装置 | |
CN114045953B (zh) | 菱形消能模块及摇摆支架 | |
JP2005187185A (ja) | タワークレーンのマスト水平支持装置 | |
JP6420012B1 (ja) | 建物用受動型制振装置 | |
JP2003120749A (ja) | 摩擦ダンパー | |
JP4208459B2 (ja) | 制震壁 | |
JPH116541A (ja) | 免震装置 | |
JP4177991B2 (ja) | 免震装置 | |
EP4147888B1 (en) | Rolling damper, respective suspension system with asymmetric rolling movement and symmetric vertical movement, mounting method thereof | |
JP3793498B2 (ja) | 建築物用油圧式制震装置 | |
JPH10280726A (ja) | 振動制御機構 | |
JP2005042822A (ja) | 免震装置用シリンダ型液体ダンパ及びそのダンパを用いた免震装置 | |
CN220230889U (zh) | 一种建筑结构检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180619 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191203 |