JP2017053364A - ストッパ及び制振装置 - Google Patents

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。

特開２０１４−００１７７４号公報 特開平１１−３０３９２７号公報 特開平１０−２６６６２６号公報

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。

（ａ）は、本発明の第一の実施の形態に係るストッパを備える制振装置を概念的に示した正面図である。（ｂ）は（ａ）の平面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るストッパを具体的に示した平面図である。 図２のＶＶ線断面図である。 図２のＷＷ線断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るストッパのオイルバッファを拡大して示した縦断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るストッパのガイド部材を拡大して示した縦断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係るストッパのオイルバッファとゴムバッファのストロークに対する反力の特性を示した図である。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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
8. 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。
   

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