JP2019002429A - 上下動抑制装置および制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤの軸方向両側の取り合いの構造を変更する必要がなく、振動系の上下動を十分に抑制することが可能な上下動抑制装置、およびそれを備えた制振装置を提供すること。【解決手段】上下動抑制装置１は、鉛直方向に延びた軸部材１２の軸周りに配置される筒２０と、軸部材１２の軸方向の一方側で筒２０と軸部材１２との間を封止する第１弾性体シール２１と、軸部材１２の軸方向の他方側で筒２０と軸部材１２との間を封止する第２弾性体シール２２と、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒２０の内側に充填される粘性充填物２３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、振動系の上下動抑制装置および制振装置に関する。

高層ビルや鉄塔等の構造物の風による振動を抑制するため、マス（錘）と、マスを懸垂するワイヤと、ワイヤを支持するフレームとからなる制振装置が使用されている（例えば、特許文献１）。かかる制振装置は、振幅の大きい構造物の上層や屋上等に設置されており、構造物の振動に伴い、構造物の固有振動数に同調した周期でマスが水平方向に揺動することで、構造物の水平方向への振動応答を低減する。マスの質量や懸垂するワイヤの長さ等により、マスの水平方向の固有振動数が適切に設定される。

一方、柱および梁に設けられるブレースに使用される制振ダンパとして、例えば、特許文献２に記載されているように、軸部材、内筒、および外筒から構成されており、内筒と外筒との間に、軸部材および内筒と、外筒との相対変位時に振動エネルギーを吸収する粘弾性材を充填したものが知られている。軸部材の一端部は外筒から露出しており、軸部材の一端側が外筒から引き出される向きに引っ張られるときは軸部材が内筒と一体に移動し、逆向きに引っ張られるときは軸部材が内筒とは別体に移動するように構成されている。この制振ダンパの一端側では、軸部材の外筒から露出した端部がエンドプレートに取り付けられる。この制振ダンパの他端側では、外筒の端部がコの字プレートに取り付けられる。

特開２０１４−１７７９９９号公報 特許第３８４５８３８号公報

特許文献１のような制振装置により構造物の水平方向への振動応答を低減することはできても、この制振装置のマスとワイヤの軸方向剛性により定まる鉛直方向の固有振動数と、構造物の鉛直方向の固有振動数とが近接することで、マスの上下動が大きくなる現象が想定される。
かかる制振装置のフレーム構造や、ワイヤとフレームとの取り合い、ワイヤとマスとの取り合い等は、十分に検証を重ねて定められたものであるため、容易には変更できない。ワイヤとの取り合い部分には、典型的には、ワイヤの軸周りに結合したナット状の部材が使用される。
この取り合い部分の構造を考慮すると、マス、懸垂ワイヤ、およびフレームからなる制振装置に、特許文献２のように、軸部材が外筒から引き出される向きに引っ張られたときには軸部材および内筒と外筒とが相対変位し、逆向きに引っ張られたときには軸部材および内筒と外筒とが相対変位しないように両端部が構成された制振ダンパを適用するのは難しい。
さらに、特許文献２の制振ダンパは、軸部材が外筒から引き出される向きとは逆向きに引っ張られたときには、内筒と外筒とが相対変位しないため、粘弾性体により振動エネルギーが吸収されない。そのため、特許文献２の制振ダンパを適用できたとしても、振動系の上下動の応答を低減する効果が十分でない。

以上より、本発明は、ワイヤの軸方向両側の取り合いの構造を変更する必要がなく、振動系の上下動を十分に抑制することが可能な上下動抑制装置、およびそれを備えた制振装置を提供することを目的とする。

本発明の上下動抑制装置は、鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、軸部材の軸方向の一方側で筒と軸部材との間を封止する第１弾性体シールと、軸部材の軸方向の他方側で筒と軸部材との間を封止する第２弾性体シールと、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内側に充填される粘性充填物と、を備えることを特徴とする。

本発明の上下動抑制装置において、軸部材は、ワイヤと、いずれもワイヤの軸周りに結合される第１取付部および第２取付部と、を有し、第１弾性体シールは、筒と第１取付部との間を封止し、第２弾性体シールは、筒と第２取付部との間を封止することが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、軸部材から径方向外側に突出し、軸部材の軸方向への変位に伴い筒の内側を上下動可能に軸部材に支持される１以上の可動部材をさらに備えることが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、筒の内壁に設置されて径方向内側に突出し、可動部材との間に粘性充填物を圧縮可能な１以上の固定部材をさらに備えることが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、軸部材に連結されて軸部材の軸方向の変位を軸周りへの回転運動に変換する変換機構をさらに備え、軸部材は、ワイヤと、ワイヤの軸周りに配置されて変換機構により軸周りに回転される内筒と、を有し、粘性充填物は、筒の内壁と内筒の外壁との間に充填されることが好ましい。

また、本発明の上下動抑制装置は、鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、筒を軸部材に支持する弾性体と、軸部材に設けられて筒の内壁に接触する摩擦付与物と、を備えることを特徴とする。
摩擦付与物として、ブラシを用いることが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、軸部材は、ワイヤと、ワイヤの軸周りに結合される取付部と、を有し、弾性体は、筒と取付部との間に装着されることが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内壁に配置される粘性体をさらに備えることが好ましい。

本発明の上下動抑制装置において、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内側に充填される粘性充填物をさらに備えることが好ましい。

本発明の制振装置は、マスと、マスを懸垂する軸部材と、軸部材を支持するフレームと、軸部材に設けられる上述の上下動抑制装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の制振装置において、軸部材は、ワイヤと、いずれもワイヤの軸周りに結合される第１取付部および第２取付部と、を有し、第１取付部は、フレームと結合し、第２取付部は、マスと結合することが好ましい。

本発明によれば、上下動抑制装置の弾性体により軸部材が筒に柔に結合されているため、軸部材が軸方向に変位する際に、その場に留まろうとする筒と軸部材との間に上下方向の相対変位が生じる。このとき、筒の内側に充填されている粘性充填物の粘性抵抗や、軸部材に設けられて筒の内壁に接触するブラシ等による摩擦抵抗に基づいて、上下動の抑制に足りる程に振動減衰を十分に付与して振動系および構造物の上下動を抑制することができる。

本発明の各実施形態に共通する適用対象としての制振装置を示す図である。 第１実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のIIb−IIb線断面図である。 第２実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のIIIb−IIIb線断面図である。 第３実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のIVbd−IVbd線において筒の内壁取付けの部材を示す図である。（ｃ）は、（ｂ）に示す部材に適用可能なワイヤ取付けの部材を示す図である。（ｄ）は（ａ）のIVbd−IVbd線断面図である（ワイヤの図示を省略）。（ｅ）は、（ｄ）に示す部材に適用可能なワイヤ取付けの部材を示す図である。 第４実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVb−Vb線断面図である。 第５実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVIb−VIb線断面図である。 第６実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVIIb−VIIb線断面図である。 第７実施形態に係る上下動抑制装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVIIIb−VIIIb線断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
まず、図１を参照し、第１〜第７実施形態に共通する適用対象としての制振装置１０を説明する。
図１に示す制振装置１０は、風揺れやあるいは地震への対策としてビルや鉄塔等の高層建造物の主に上層フロア１０Ｆや、屋上部分に設置される。
制振装置１０は、マス１１と、マス１１を揺動可能に懸垂する複数の軸部材１２と、それらの軸部材１２を支持する金属製のフレーム１３とを含んで構成された振動系１００を備える。

マス１１は、振動系１００に所定の質量を与える錘である。マス１１の形状や材質は適宜に定めることができる。マス１１は、鉄等の金属材料を用いて鋳造することができる。あるいは、鉄筋コンクリートからマス１１が構成されていてもよい。

各軸部材１２は、マス１１を揺動可能に懸垂する鋼製のワイヤ１２Ｗと、ワイヤ１２Ｗの軸周りに結合される第１取付部１２１および第２取付部１２２とを備える。
第１取付部１２１および第２取付部１２２は、ワイヤ１２Ｗの軸周りに結合したナット状の金属部材である。
複数の軸部材１２のそれぞれの軸周りに、後述する上下動抑制装置１〜７が設置される。

フレーム１３は、複数の柱１３Ａと、それらの柱１３Ａを連結する梁１３Ｂおよび補助梁１３Ｃとを含んで構成されており、軸部材１２によりマス１１を吊り下げる。複数の柱１３Ａはそれぞれ、フロア１０Ｆ上の剛体としての基台１４に設置される。

軸部材１２の第１取付部１２１は、フレーム１３の補助梁１３Ｃと結合している。
軸部材１２の第２取付部１２２は、マス１１と結合する。
本実施形態の制振装置１０は、４つの軸部材１２を備えている。フレーム１３やマス１１の形状等に応じて、適宜な数の軸部材１２を備えることができる。

制振装置１０の振動系１００の水平方向の固有振動数は、ワイヤ１２Ｗの長さや、マス１１の質量等によって、建物フロア１０Ｆの水平方向への振動応答を抑えるように適切に設定される。フロア１０Ｆに水平方向への振動が入力されると、マス１１が、フロア１０Ｆの水平方向の固有振動数と同調する周期で揺動することで、フロア１０Ｆを含め、建物全体の水平方向への振動応答が低減する。

ここで、振動系１００の上下方向（鉛直方向）への固有振動数ｆ_１と、フロア１０Ｆの固有振動数ｆ_０とが近接していると、共振現象より、上下方向への振動が大きくなることが想定される。それを防ぐため、以下で説明する上下動抑制装置１〜７を使用する。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る上下動抑制装置を説明する。
図２（ａ）および（ｂ）に示す上下動抑制装置１は、上下方向に延びた軸部材１２の軸周りに配置される円筒状の筒２０と、第１弾性体シール２１と、第２弾性体シール２２と、筒２０の内側に充填される粘性充填物２３とを備える。

第１弾性体シール２１は、円環状に形成されており、軸部材１２の軸方向の上方側で筒２０の上端部の内壁２０Ａと第１取付部１２１の外周部との間を封止する。第１弾性体シール２１により、筒２０の上端部と軸部材１２とが柔に結合されることとなる。
第２弾性体シール２１も、円環状に形成されており、軸部材１２の軸方向の下方側で筒２０の下端部の内壁２０Ａと第２取付部１２２の外周部との間を封止する。この第２弾性体シール２１により、筒２０の下端部と軸部材１２とが柔に結合されることとなる。
第１取付部１２１および第２取付部１２２は、第１、第２取付部１２１，１２２と筒２０との間の隙間を密閉可能なゴム等の弾性材料から構成することができる。この第１、第２弾性体シール２１，２２を介して筒２０が軸部材１２に支持される。

粘性充填物２３は、高分子化合物を用いた粘性材料または粘弾性材料からなる。粘性材料および粘弾性材料は、いずれも粘性を有し、粘弾性材料は、粘性に加えて弾性も有する。粘性材料からなる粘性充填物２３は、例えば、シリコーンオイル等の液状物である。粘弾性材料からなる粘性充填物２３は、例えば、流動性を保持したゼリー状の形態に構成されている。粘性材料からなる場合も粘弾性材料からなる場合も、粘性充填物２３は流動性を有する。この粘性充填物２３が筒２０の外部へと流出しないように、第１、第２弾性体シール２１，２２により筒２０の両端部を密閉している。
なお、粘性充填物２３により振動減衰効果を十分に得るために、筒２０の内側に粘性充填物２３が満タンに充填されていることが好ましいが、筒２０の内側の上部に空隙が残されていてもよい。空隙が残されている場合も、粘性充填物２３が筒２０の内側に「充填」されているものとする。

制振装置１０（図１）を施工する際には、軸部材１２に上下動抑制装置１を予め組み付けておき、軸部材１２と上下動抑制装置１との組付体によりマス１１を懸垂することができる。
上下動抑制装置１は、既設の制振装置１０にも適用することができる。その場合、例えば、下記の手順により施工する。
第２取付部１２２からマス１１を取り外し、軸部材１２を第２取付部１２２側から筒２０に通すことで、軸部材１２の軸周りに筒２０を配置する。なお、筒２０の半割体（図４（ｄ）参照）を使用する場合は、マス１１を取り外す必要がない。軸部材１２の周りに半割体を配置した後、溶接すればよい。

軸部材１２の周りに筒２０を配置したならば、第２取付部１２２と筒２０の内壁２０Ａとの間に第２弾性体シール２２を装着する。
次いで、筒２０の上端側から筒２０内に、粘性充填物２３をほぼ満タン量となるまで充填する。
そして、筒２０の上端部の内壁２０Ａと第１取付部１２１との間に第１弾性体シール２１を装着する。
以上により、上下動抑制装置１の施工を完了する。

上下動抑制装置１による作用を説明する。
第１、第２弾性体シール２１，２２により軸部材１２が筒２０に柔に結合されているため、上述したフロア１０Ｆと振動系１００との固有振動数の近接により軸部材１２が大きい変位で軸方向に引っ張られたり縮んだりする際に、筒２０は動かずにその場に留まろうとする。このとき、筒２０の内側に充填されている粘性充填物２３が、筒２０と軸部材１２との相対的な変位の振動のエネルギーを熱に変換することで、振動エネルギーを消散させる。つまり、振動系１００およびフロア１０Ｆの上下動に対して減衰を付与し、上下動を抑制することができる。

ここで、第１、第２弾性体シール２１，２２により軸部材１２と筒２０とが柔に結合されていることで、軸部材１２と筒２０との相対変位が大きく、相対速度も大きい。
減衰要素である粘性充填物２３が発生させる力である減衰力をＦ[Ｎ]、減衰係数をｃ[Ｎｓ/ｍ]、速度をｖ[ｍ/s]とすれば、１自由度減衰自由振動の基本式としてＦ＝ｃｖであり、軸部材１２と筒２０との相対的な速度ｖに比例した減衰力Ｆが得られることとなる。
したがって、上下動抑制装置１により、上下動の抑制に足りる十分な上下動抑制効果を得ることができる。

本実施形態の上下動抑制装置１によれば、軸部材１２とマス１１の取り合い構造や軸部材１２とフレーム１３との取り合い構造を変更することなく、既設の取付部１２１，１２２にも簡便に設置可能な構造でありながら、振動系の上下動を十分に抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図３（ａ）および（ｂ）を参照し、本発明の第２実施形態に係る上下動抑制装置２を説明する。
以降の各実施形態では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
第２実施形態の上下動抑制装置２は、第１実施形態の上下動抑制装置１（図２）が備えている構成要素に加えて、複数の可動フィン２４（可動部材）を備える。なお、上下動抑制装置２が単一の可動フィン２４を備えていてもよい。

可動フィン２４は、ワイヤ１２Ｗから径方向外側に突出し、軸部材１２の伸縮（軸方向の変位）に伴い筒２０の内側を上下動可能にワイヤ１２Ｗに支持されている。
本実施形態の可動フィン２４は、図３（ｂ）に示すように円形の板状の部材であり、筒２０の内壁２０Ａと可動フィン２４の外端２４Ａとの間には所定のクリアランスが設定されている。
可動フィン２４の形態は、円形の板状に限らず、ワイヤ１２Ｗの伸縮に伴い上下動し、それによって粘性充填物２３へ粘性抵抗を付与する限りにおいて、適宜に定めることができる。

上下動抑制装置２によれば、第１実施形態の上下動抑制装置１と同様、粘性充填物２３により、軸部材１２と筒２０との相対的な速度ｖに比例した減衰力Ｆを上下動に付与することに加え、可動フィン２４により粘性充填物２３に粘性抵抗を付与することができる。したがって、同一の速度ｖにおける減衰が増大するので、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。

本実施形態では、多数の同じ形状の可動フィン２４が、上下方向に同等の間隔をおいて、筒２０内におけるワイヤ１２Ｗの長さ方向全体に亘り配置される。但し、減衰増大の効果を得られる限りにおいて、ワイヤ１２Ｗの長さ方向の一部の区間にのみ可動フィン２４を設けたり、形状の異なる複数の可動フィン２４を用いたり、隣り合う可動フィン２４の間隔を変えたりすることもできる。

〔第３実施形態〕
次に、図４（ａ）〜（ｅ）を参照し、本発明の第３実施形態に係る上下動抑制装置３を説明する。
第３実施形態の上下動抑制装置３は、第２実施形態の上下動抑制装置２（図３）が備えている構成要素に加えて、筒２０の内壁２０Ａに固定フィン２５（固定部材）を備える。
固定フィン２５は、内壁２０Ａに設置されて径方向内側に突出している。筒２０と軸部材１２とが上下方向に相対変位するとき、実質的に位置が固定されている固定フィン２５に対して、可動フィン２４がワイヤ１２Ｗの軸方向変位に伴い上下動する。そのため、固定フィン２５と可動フィン２４との間に粘性充填物２３が圧縮される。

固定フィン２５は、可動フィン２４と互い違いとなるように、可動フィン２４に対応する数だけ、上下方向に所定間隔をおいて内壁２０Ａに設置される。
最小の単位として、可動フィン２４と固定フィン２５とを１つずつ設けることが許容される。

筒２０と軸部材１２とが上下方向に相対変位した際に、可動フィン２４と固定フィン２５との間に粘性充填物２３が圧縮されるように、上下方向から上下動抑制装置３を平面視したときに、可動フィン２４と固定フィン２５とは重なっている。

上下動抑制装置３によれば、第１実施形態および第２実施形態により得られる減衰効果に加えて、可動フィン２４と固定フィン２５との間に粘性充填物２３が圧縮されることで、上下動荷重を負荷することによる減衰効果を得ることができる。そのため、同一の速度ｖにおける減衰が増大するので、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。

第３実施形態における部材の組み付けを考慮した可動フィン２４および固定フィン２５の例を２つ示す。
第１の例を図４（ｂ）および（ｃ）に示し、第２の例を図４（ｄ）および（ｅ）に示している。
第１の例では、図４（ｂ）に示すように、略矩形状の一対の固定板２５_１，２５_２から固定フィン２５が構成されている。固定板２５_１，２５_２は、内端側に隙間２６ができるように内壁２０Ａに設置される。図４（ａ）に示す複数の固定フィン２５がいずれも一対の固定板２５_１，２５_２から構成されていると、隙間２６は、筒２０内で上下方向に連続する。

そして、固定板２５_１，２５_２の間の隙間２６に、図４（ｃ）に示すようにワイヤ１２Ｗから径方向両側に突出した可動フィン２４を挿入し、ワイヤ１２Ｗの軸周りに９０°回転させれば、フィン２４，２５同士が上下方向において向き合い、平面視で重なる状態に組み付けることができる。

第２の例では、図４（ｄ）に示すように、筒２０を上下方向に沿って半割体２０_１，２０_２に分割してあり、筒２０の分割線Ｌに沿って固定フィン２５も半円環状の固定板２５_１，２５_２に分割されている。図４（ｅ）に示す可動フィン２４と、図４（ｄ）に示す固定フィン２５とが互い違いとなるように、ワイヤ１２Ｗおよび可動フィン２４と、半割体２０_１，２０_２とを組み付けた後、半割体２０_１，２０_２を分割線Ｌに沿って溶接等により一体化すればよい。この手法によれば、可動フィン２４の形状は問わない。第２の例によれば、可動フィン２４と固定フィン２５とが重なる面積を広くとれるので、振動減衰を増大させるにあたって有利である。

〔第４実施形態〕
次に、図５（ａ）および（ｂ）を参照し、本発明の第４実施形態に係る上下動抑制装置４を説明する。
第４実施形態の上下動抑制装置４は、第１実施形態の上下動抑制装置１（図２）と同様に、筒２０と、第１、第２弾性体シール２１，２２と、粘性充填物２３とに加えて、筒２０の内側でワイヤ１２Ｗの軸周りに配置される内筒１２３と、軸部材１２の軸方向への変位を軸周りへの回転運動に変換する変換機構としてのボールねじ２８および軸受２９１，２９２とを備える。
粘性充填物２３は、筒２０（外筒）と同軸に配置された内筒１２３の外壁１２３Ａと外筒２０の内壁２０Ａとの間に充填される。

本実施形態の軸部材１２は、ワイヤ１２Ｗと、ワイヤ１２Ｗの軸周りに回転される内筒１２３と、第１取付部１２１と、第１取付部１２１に備えられた第１軸受２９１と、ボールねじ２８および第２軸受２９２とから構成されている。ボールねじ２８および第２軸受２９２は、マス１１に取り付けられる第２取付部を兼ねる。

第１軸受２９１は、第１取付部１２１の外周部を回転可能に支持する。第１軸受２９１の外周部と筒２０の内壁２０Ａとの間に介在する第１弾性体シール２１により、筒２０の上端部で軸部材１２と筒２０との間が封止されている。

ボールねじ２８は、ワイヤ１２Ｗの軸方向への変位を軸周り方向への回転運動に変換して内筒１２３に伝達する。ボールねじ２８は、ワイヤ１２Ｗの下端部に連結されたねじ２８１と、ねじ２８１が係合するボールナット２８２とを備えている。ボールナット２８２は内筒１２３の下端部に結合されている。
ボールナット２８２は、第２軸受２９２により回転可能に支持されている。第２軸受２９２の外周部と筒２０の内壁２０Ａとの間に介在する第２弾性体シール２２により、筒２０の下端部で軸部材１２と筒２０との間が封止されている。

ボールねじ２８により、ワイヤ１２Ｗの軸方向への変位がねじ２８１およびボールナット２８２を介して軸方向変位量よりも増大した変位量の回転運動へと変換され、ボールナット２８２に結合された内筒１２３が軸周りに回転する。そのため、内筒１２３と外筒２０との間に、弾性体シール２１，２２により柔に結合されていることによる上下方向の相対変位に加えて、軸周りへの増幅された相対変位も生じることとなる。軸周りへの増幅された相対変位により、内筒１２３と外筒２０との間に充填されている粘性充填物２３がせん断変形するため、せん断変形時の抵抗が粘性充填物２３に生じる。その結果、振動系１００の上下方向への振動に対して十分な減衰が付与される。
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態により得られる減衰効果と併せて、ボールねじ２８による回転方向への変換および変位増幅に基づいて、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。

第４実施形態の上下動抑制装置４は、軸部材１２の軸方向変位を回転運動に変換して内筒１２３に伝達する変換機構を有し、かつ軸部材１２の上端側で筒２０と軸部材１２との間に装着される第１弾性体シール２１と、軸部材１２の下端側で筒２０と軸部材１２との間に装着される第２弾性体シール２２とを有する限りにおいて、部材の配置や構成を適宜に変更することができる。
例えば、第１軸受２９１および第１弾性体シール２１が内筒１２３の上端部の外壁１２３Ａと筒２０の内壁２０Ａとの間に装着されていてもよい。
また、図５に示す例とは逆に、ボールねじ２８および第２軸受２９２を軸部材１２の上端側に配置し、第１軸受２９１を軸部材１２の下端側に配置することもできる。あるいは、上下両端側とも、ボールねじ２８および軸受２９２を配置することもできる。
ボールねじ２８に代えて、その他の直動回転変換機構を用いることもできる。

〔第５実施形態〕
次に、図６（ａ）および（ｂ）を参照し、本発明の第５実施形態に係る上下動抑制装置５を説明する。
第５実施形態の上下動抑制装置５は、上下方向への振動に減衰を付与する機構が第１実施形態（図２）とは相違する。第５実施形態では、摩擦により減衰を付与する。上下動抑制装置５は、粘性充填物２３を備えていない。

第５実施形態の上下動抑制装置５は、第１実施形態の上下動抑制装置１と同様に、軸部材１２の軸周りに配置される筒２０と、ゴム等の弾性材料から形成された第１、第２弾性体２１´，２２´とを備える。それに加えて、上下動抑制装置５は、ワイヤ１２Ｗに設けられた摩擦付与部材としての金属製のブラシ３１を備えている。ブラシ３１は適宜な形態に構成することができるが、本実施形態のブラシ３１は、ワイヤ１２Ｗから径方向外側に向けて放射状に延びた無数の線材から構成されており、ワイヤ１２Ｗの長さ方向に連続して設けられている。ブラシ３１の先端は筒２０の内壁２０Ａに接触している。

粘性充填物２３を使用しない第５実施形態では、筒２０と軸部材１２との間を封止する機能が第１、第２弾性体２１´，２２´に必要ない。これらの第１、第２弾性体２１´，２２´が、筒２０を軸部材１２に支持していれば足りる。第１弾性体２１´のみにより筒２０を軸部材１２に支持することも可能であり、その場合は第２弾性体２２´が必要ない。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第１、第２弾性体２１´，２２´により軸部材１２が筒２０に柔に結合されているため、構造物のフロア１０Ｆと振動系１００との固有振動数の近接により軸部材１２が大きな変位で上下方向に引っ張られたり縮んだりする際に、筒２０は動かずにその場に留まろうとする。
このとき、軸部材１２と共に軸方向に変位するブラシ３１が筒２０の内壁２０Ａを擦るため、摩擦抵抗により、振動系１００およびフロア１０Ｆの上下動に対して減衰を付与することができる。
したがって、構造物のフロア１０Ｆに上下動抑制装置５が設置されることに伴ういわば弊害として、上下方向の固有振動数ｆ_０，ｆ_１（図１）の近接により上下方向の振動が大きくなったとしても、上下動を十分に抑制することができる。

第５実施形態の上下動抑制装置５によっても、第１実施形態の上下動抑制装置１と同様、軸部材１２とマス１１との取り合い構造および軸部材１２とフレーム１３との取り合い構造を変えることなく、既設の取付部１２１，１２２にも簡便に設置可能な構造でありながら、振動系の上下動を十分に抑制することができる。

筒２０の内壁２０Ａとの間に十分な摩擦を発生させることができるように、ブラシ３１の線材の密度や長さ、線径等に応じてブラシ３１の上下方向の剛性を適切に設定することが好ましい。ブラシ３１が内壁２０Ａを確実に擦るように、例えば、ブラシ３１の上下方向の固有振動数を、振動系１００の上下方向の固有振動数ｆ_１以上に設定するとよい。

振動系の上下動の抑制に足りる十分な上下動抑制効果を得ることができる限りにおいて、ワイヤ１２Ｗの長さ方向の一部の区間にのみブラシ３１を設けることもできる。

上下動抑制装置５は粘性充填物２３を備えていないため、第１、第２弾性体２１´，２２´から粘性充填物が漏れ出ていないかどうかの点検が必要ない。
ブラシ３１に適切な剛性を与えていれば、ブラシ３１の摩耗はさほど大きくなく、摩耗したとしても内壁２０Ａに接触しながらワイヤ１２Ｗの軸方向変位に追随するので、長期間に亘り、振動減衰機能を維持しながら上下動抑制装置５を使用できる。
以上の観点より、上下動抑制装置５はメンテナンスが容易である。
なお、ブラシ３１以外の摩擦付与物も採用することができる。

〔第６実施形態〕
次に、図７（ａ）および（ｂ）を参照し、本発明の第６実施形態に係る上下動抑制装置６を説明する。
第６実施形態の上下動抑制装置６は、第５実施形態の上下動抑制装置５（図６）が備えている構成要素に加えて、筒２０の内壁２０Ａに配置される粘性体３２を備える。
ブラシ３１の線材が粘性体３２に突き刺さり、内壁２０Ａに接触している。

粘性体３２は、高分子化合物を用いた粘性材料または粘弾性材料からなり、それ自体の形状を保持する。粘性体３２は、例えば、筒２０の内壁２０Ａに設置されたゼリー状のシートや、内壁２０Ａに塗布されて固化したゴムの被膜である。
粘性体３２は、筒２０の長さ方向の全体に亘って設ける方が減衰付与の効果が高いが、筒２０の長さ方向の一部の区間にのみ設けることもできる。

第６実施形態の上下動抑制装置６も、第５実施形態の上下動抑制装置５と同様、第１、第２弾性体２１´，２２´から漏れ出る程の流動性を有する部材を備えていないため、メンテナンスが容易である。

第６実施形態でも、他の実施形態と同様に、第１、第２弾性体２１，２２の使用により、軸部材１２の伸縮に伴い筒２０と軸部材１２とが上下方向に相対変位する。その際に、ブラシ３１と内壁２０Ａとの摩擦に加え、粘性体３２の変形時の抵抗からも振動エネルギーの吸収が見込めるため、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。

〔第７実施形態〕
次に、図８（ａ）および（ｂ）を参照し、本発明の第７実施形態に係る上下動抑制装置７を説明する。
第７実施形態は、第５実施形態（図６）と第１実施形態（図２）とを組み合わせたものである。
第７実施形態の上下動抑制装置７は、第５実施形態の上下動抑制装置５（図６）が備えている構成要素に加えて、筒２０の内側に充填される粘性充填物２３を備える。粘性充填物２３は、第１実施形態の上下動抑制装置１でも使用されていたものと同様である。

軸部材１２の伸縮に伴い筒２０と軸部材１２とが上下方向に相対変位すると、軸部材１２に追随するブラシ３１と内壁２０Ａとの摩擦に加え、筒２０とワイヤ１２Ｗとの間の粘性充填物２３の粘性抵抗からも振動エネルギーの吸収が見込める。ワイヤ１２Ｗの伸縮に伴い、ブラシ３１の線材の間で粘性充填物２３が圧縮されることでも、上下動荷重を負荷することによる減衰効果を得ることができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明の上下動抑制装置１〜７は、振動等の外力の入力に対してマス１１をモータ等により駆動することで水平方向への振動応答を低減するタイプの制振装置にも適用することができる。
また、本発明の上下動抑制装置１〜７は、振動系の上下方向の振動応答を低減するため、制振装置以外にも適用することができる。

１〜７ 上下動抑制装置
１０ 制振装置
１０Ｆ フロア
１１ マス
１２ 軸部材
１２Ｗ ワイヤ
１３ フレーム
１３Ａ 柱
１３Ｂ 梁
１３Ｃ 補助梁
１４ 基台
２０ 筒
２０Ａ 内壁
２１ 第1弾性体シール
２１´ 第１弾性体
２２ 第２弾性体シール
２２´ 第２弾性体
２３ 粘性充填物
２４ 可動フィン（可動部材）
２４Ａ 外端
２５ 固定フィン（固定部材）
２６ 隙間
２８ ボールねじ（変換機構）
３１ ブラシ（摩擦付与部材）
３２ 粘性体
１００ 振動系
１２１ 第1取付部
１２２ 第２取付部
１２３ 内筒
１２３Ａ 外壁
２０_１，２０_２ 半割体
２５_１，２５_２ 固定板
２８１ ねじ
２８２ ボールナット
２９１ 第１軸受（変換機構）
２９２ 第２軸受（変換機構）
Ｌ 分割線
ｆ_０，ｆ_１ 固有振動数

Claims (12)

1. 鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、
   前記軸部材の軸方向の一方側で前記筒と前記軸部材との間を封止する第１弾性体シールと、
   前記軸部材の軸方向の他方側で前記筒と前記軸部材との間を封止する第２弾性体シールと、
   粘性材料または粘弾性材料からなり、前記筒の内側に充填される粘性充填物と、を備える、
   ことを特徴とする上下動抑制装置。
2. 前記軸部材は、ワイヤと、いずれも前記ワイヤの軸周りに結合される第１取付部および第２取付部と、を有し、
   前記第１弾性体シールは、前記筒と前記第１取付部との間を封止し、
   前記第２弾性体シールは、前記筒と前記第２取付部との間を封止する、
   請求項１に記載の上下動抑制装置。
3. 前記軸部材から径方向外側に突出し、前記軸部材の軸方向への変位に伴い前記筒の内側を上下動可能に前記軸部材に支持される１以上の可動部材をさらに備える、
   請求項１または２に記載の上下動抑制装置。
4. 前記筒の内壁に設置されて径方向内側に突出し、前記可動部材との間に前記粘性充填物を圧縮可能な１以上の固定部材をさらに備える、
   請求項３に記載の上下動抑制装置。
5. 前記軸部材に連結されて前記軸部材の軸方向の変位を軸周りへの回転運動に変換する変換機構をさらに備え、
   前記軸部材は、
   ワイヤと、前記ワイヤの軸周りに配置されて前記変換機構により軸周りに回転される内筒と、を有し、
   前記粘性充填物は、前記筒の内壁と前記内筒の外壁との間に充填される、
   請求項１または２に記載の上下動抑制装置。
6. 鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、
   前記筒を前記軸部材に支持する弾性体と、
   前記軸部材に設けられて前記筒の内壁に接触する摩擦付与物と、を備える、
   ことを特徴とする上下動抑制装置。
7. 前記摩擦付与物は、ブラシである、
   請求項６に記載の上下動抑制装置。
8. 前記軸部材は、ワイヤと、前記ワイヤの軸周りに結合される取付部と、を有し、
   前記弾性体は、前記筒と前記取付部との間に装着される、
   請求項６または７に記載の上下動抑制装置。
9. 粘性材料または粘弾性材料からなり、前記筒の内壁に配置される粘性体をさらに備える、
   請求項６から８のいずれか一項に記載の上下動抑制装置。
10. 粘性材料または粘弾性材料からなり、前記筒の内側に充填される粘性充填物をさらに備える、
    請求項６から８のいずれか一項に記載の上下動抑制装置。
11. マスと、
    前記マスを懸垂する軸部材と、
    前記軸部材を支持するフレームと、
    前記軸部材に設けられる請求項１から１０のいずれか一項に記載の上下動抑制装置と、を備える、
    ことを特徴とする制振装置。
12. 前記軸部材は、ワイヤと、いずれも前記ワイヤの軸周りに結合される第１取付部および第２取付部と、を有し、
    前記第１取付部は、前記フレームと結合し、
    前記第２取付部は、前記マスと結合する、
    請求項１１に記載の制振装置。

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