JP3011487B2 - 動吸振装置 - Google Patents
動吸振装置Info
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- JP3011487B2 JP3011487B2 JP3146856A JP14685691A JP3011487B2 JP 3011487 B2 JP3011487 B2 JP 3011487B2 JP 3146856 A JP3146856 A JP 3146856A JP 14685691 A JP14685691 A JP 14685691A JP 3011487 B2 JP3011487 B2 JP 3011487B2
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/023—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins
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- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動吸振装置に関し、詳し
くは、建築物〔高層ビル、塔、橋など〕、産業機械など
に使用され、これら建築物や産業機械などの共振振動を
抑制する動吸振装置に関する。
くは、建築物〔高層ビル、塔、橋など〕、産業機械など
に使用され、これら建築物や産業機械などの共振振動を
抑制する動吸振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、建築物〔高層ビル、塔、橋な
ど〕や産業機械などでは、地震・風・交通振動・機械振
動などの振動から保護するため、建築物の上部位置や
橋、機械の振動腹部位置に、その固有振動数とほぼ同一
の固有振動数でその振動の位相が逆となる動吸振装置を
設置することにより、上述した各種の有害振動の減少を
図っている。
ど〕や産業機械などでは、地震・風・交通振動・機械振
動などの振動から保護するため、建築物の上部位置や
橋、機械の振動腹部位置に、その固有振動数とほぼ同一
の固有振動数でその振動の位相が逆となる動吸振装置を
設置することにより、上述した各種の有害振動の減少を
図っている。
【０００３】この種の動吸振装置には、上記振動の鉛直
成分を減少させるものとその水平成分を減少させるもの
とがある。上記鉛直成分を減少させる動吸振装置として
は、通常、質量体、コイルばね及びオイルダンパー等で
構成されている。また、水平成分を減少させる動吸振装
置としては、図17や図18に示すものがある。
成分を減少させるものとその水平成分を減少させるもの
とがある。上記鉛直成分を減少させる動吸振装置として
は、通常、質量体、コイルばね及びオイルダンパー等で
構成されている。また、水平成分を減少させる動吸振装
置としては、図17や図18に示すものがある。
【０００４】図17に示す動吸振装置は、高層ビル等の建
築物や産業機械などの所定位置に取り付けられ、第１の
レール（１）が敷設された第１のベース（２）と、その
第１のベース（２）上に載置され、第１のレール（１）
上を車輪〔図示せず〕で走行する第２のベース（３）
と、その第２のベース（３）上に載置され、第２のレー
ル（４）上を車輪（５）でもって走行する質量体（６）
と、第１のベース（２）と第２のベース（３）間、及び
第２のベース（３）と質量体（６）間に張設され、質量
体（６）を初期位置に復帰させる復元ばね（７）（８）
とで構成されている。この動吸振装置では、第１のベー
ス（２）に対して第２のベース（３）が第１のレール
（１）上を走行すると共に、第２のベース（３）に対し
て質量体（６）が第２のレール（４）上を走行すること
により、上記質量体（６）が第２のベース（３）に対し
てＸＹ方向に、振動の固有振動数とほぼ同一の固有振動
数でもって逆位相で移動し、その振動の水平成分を減少
させている。
築物や産業機械などの所定位置に取り付けられ、第１の
レール（１）が敷設された第１のベース（２）と、その
第１のベース（２）上に載置され、第１のレール（１）
上を車輪〔図示せず〕で走行する第２のベース（３）
と、その第２のベース（３）上に載置され、第２のレー
ル（４）上を車輪（５）でもって走行する質量体（６）
と、第１のベース（２）と第２のベース（３）間、及び
第２のベース（３）と質量体（６）間に張設され、質量
体（６）を初期位置に復帰させる復元ばね（７）（８）
とで構成されている。この動吸振装置では、第１のベー
ス（２）に対して第２のベース（３）が第１のレール
（１）上を走行すると共に、第２のベース（３）に対し
て質量体（６）が第２のレール（４）上を走行すること
により、上記質量体（６）が第２のベース（３）に対し
てＸＹ方向に、振動の固有振動数とほぼ同一の固有振動
数でもって逆位相で移動し、その振動の水平成分を減少
させている。
【０００５】図18に示す動吸振装置は、建築物や産業機
械の所定位置に取り付けられた積層ゴム支承などのゴム
体（10）と、このゴム体（10）上に取り付けられた質量
体（11）とで構成されている。この動吸振装置では、上
記ゴム体（10）の剪断弾性を利用することにより、上記
質量体（11）が高層ビル等の建築物や産業機械などに対
してＸＹ方向に、振動の固有振動数とほぼ同一の固有振
動数でもって逆位相で移動し、その振動の水平成分を減
少させている。
械の所定位置に取り付けられた積層ゴム支承などのゴム
体（10）と、このゴム体（10）上に取り付けられた質量
体（11）とで構成されている。この動吸振装置では、上
記ゴム体（10）の剪断弾性を利用することにより、上記
質量体（11）が高層ビル等の建築物や産業機械などに対
してＸＹ方向に、振動の固有振動数とほぼ同一の固有振
動数でもって逆位相で移動し、その振動の水平成分を減
少させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した二
つのタイプの動吸振装置では、以下のような問題があっ
た。
つのタイプの動吸振装置では、以下のような問題があっ
た。
【０００７】まず、図17に示す動吸振装置では、その作
動時、質量体（６）の車輪（５）及び第２のベース
（３）の車輪〔図示せず〕と第１及び第２のレール
（１）（４）との間で大きな振動及びその振動による騒
音が発生したり、また、その振動で装置各部より別の振
動騒音が発生し易かった。更に、上記第１及び第２のレ
ール（１）（４）は、質量体（６）の振幅長さ（ａ）を
見込んだ長さがそのまま必要とされるので装置自体が大
型化するという問題があった。
動時、質量体（６）の車輪（５）及び第２のベース
（３）の車輪〔図示せず〕と第１及び第２のレール
（１）（４）との間で大きな振動及びその振動による騒
音が発生したり、また、その振動で装置各部より別の振
動騒音が発生し易かった。更に、上記第１及び第２のレ
ール（１）（４）は、質量体（６）の振幅長さ（ａ）を
見込んだ長さがそのまま必要とされるので装置自体が大
型化するという問題があった。
【０００８】次に、図18に示す動吸振装置では、ゴム体
（10）を組成するゴム材料の初期剛性が高く、小振幅と
大振幅での共振点が異なる。また、大きな振動が入力さ
れる場合には、そのゴム体（10）の大変形を伴うため、
ゴム体（10）のゴム総高さを高くして大きな剪断変位に
追従するようにしなければならないが、そのようにゴム
総高さを高くすると座屈し易いという問題があった。こ
の座屈を防止するためには、ゴム体（10）の断面積を大
きくする必要があるが、そのように断面積を大きくする
と、ゴム体（10）での剪断剛性が増大して装置自体の共
振周波数が高くなり、結果的に全体的なバランスをとる
ことが困難であった。
（10）を組成するゴム材料の初期剛性が高く、小振幅と
大振幅での共振点が異なる。また、大きな振動が入力さ
れる場合には、そのゴム体（10）の大変形を伴うため、
ゴム体（10）のゴム総高さを高くして大きな剪断変位に
追従するようにしなければならないが、そのようにゴム
総高さを高くすると座屈し易いという問題があった。こ
の座屈を防止するためには、ゴム体（10）の断面積を大
きくする必要があるが、そのように断面積を大きくする
と、ゴム体（10）での剪断剛性が増大して装置自体の共
振周波数が高くなり、結果的に全体的なバランスをとる
ことが困難であった。
【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、振動騒音を発
生させることなく、小型で、建築物や産業機械などの共
振振動を効率よく抑制し得る動吸振装置を提供すること
にある。
されたもので、その目的とするところは、振動騒音を発
生させることなく、小型で、建築物や産業機械などの共
振振動を効率よく抑制し得る動吸振装置を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明における上記目的
を達成するための技術的手段は、被制振構造体の所定位
置に取り付けられ、その上方に配置した質量体を振動の
固有振動数とほぼ同一の固有振動数で逆位相で移動させ
ることにより上記振動を減少させて被制振構造体の共振
振動を抑制する動吸振装置において、上記被制振構造体
と質量体との間に、その質量体を水平方向に揺動自在に
支持する円柱状コロを挟み込んで配置し、上記被制振構
造体と円柱状コロとの間、及び質量体と円柱状コロとの
間にエラストマーを介在させると共に、上記質量体を初
期位置に復帰させる復元ばねを具備し、上記円柱状コロ
及び復元ばねは、被制振構造体及び質量体との間にエラ
ストマーを介して、複数段に積載されて各段ごとに方向
を異ならせて配置したことである。
を達成するための技術的手段は、被制振構造体の所定位
置に取り付けられ、その上方に配置した質量体を振動の
固有振動数とほぼ同一の固有振動数で逆位相で移動させ
ることにより上記振動を減少させて被制振構造体の共振
振動を抑制する動吸振装置において、上記被制振構造体
と質量体との間に、その質量体を水平方向に揺動自在に
支持する円柱状コロを挟み込んで配置し、上記被制振構
造体と円柱状コロとの間、及び質量体と円柱状コロとの
間にエラストマーを介在させると共に、上記質量体を初
期位置に復帰させる復元ばねを具備し、上記円柱状コロ
及び復元ばねは、被制振構造体及び質量体との間にエラ
ストマーを介して、複数段に積載されて各段ごとに方向
を異ならせて配置したことである。
【００１１】
【作用】本発明に係る動吸振装置では、被制振構造体上
にエラストマーを介して円柱状コロを配置し、その円柱
状コロの上にエラストマーを介して質量体を配置したこ
とにより、地震・風・交通振動・機械振動などの各種振
動の入力時、複数段に積載されて各段ごとに方向を異な
らせて配置した上記円柱状コロの転動により質量体が振
動の固有振動数とほぼ同一の固有振動数でもって逆位相
で移動することによってあらゆる方向における振動の水
平成分を減少させる。この時、円柱状コロの転動により
発生する振動騒音はエラストマーにより吸収される。ま
た、円柱状コロを使用したことにより質量体の移動量に
対して円柱状コロの転動量を半分に設定することがで
き、また、円柱状コロは車輪に比べて接触面積が大きい
ため小型で大荷重に耐えれるので、装置自体の設計及び
コンパクト化が図れる。
にエラストマーを介して円柱状コロを配置し、その円柱
状コロの上にエラストマーを介して質量体を配置したこ
とにより、地震・風・交通振動・機械振動などの各種振
動の入力時、複数段に積載されて各段ごとに方向を異な
らせて配置した上記円柱状コロの転動により質量体が振
動の固有振動数とほぼ同一の固有振動数でもって逆位相
で移動することによってあらゆる方向における振動の水
平成分を減少させる。この時、円柱状コロの転動により
発生する振動騒音はエラストマーにより吸収される。ま
た、円柱状コロを使用したことにより質量体の移動量に
対して円柱状コロの転動量を半分に設定することがで
き、また、円柱状コロは車輪に比べて接触面積が大きい
ため小型で大荷重に耐えれるので、装置自体の設計及び
コンパクト化が図れる。
【００１２】
【実施例】本発明に係る動吸振装置の実施例を図１乃至
図16を参照しながら説明する。
図16を参照しながら説明する。
【００１３】図１及び図２に示す実施例は後述の円柱状
コロを二段に積載した動吸振装置で、建築物の上部位置
や橋、機械の振動腹部位置に設置される。同図におい
て、（21）は建築物〔高層ビル、塔、橋など〕や産業機
械などの被制振構造体、（22）はその被制振構造体（2
1）の上方に配置された質量体、（23）は上記質量体（2
2）が載置固定された鋼板などの上部耐圧板で、その下
面にシート状のエラストマー（24）を貼着する。（25）
は被制振構造体（21）の上面に上部耐圧板（23）と対向
させて固着した鋼板などの下部耐圧板で、その上面に上
部耐圧板（23）と同様、シート状のエラストマー（26）
を貼着する。尚、上記エラストマー（24）（26）の材質
は、例えば、各種ゴム材料又はプラスチック等である。
（27）…（28）…は上部耐圧板（23）と下部耐圧板（2
5）との間に配設した複数の円柱状コロ〔以下上部及び
下部コロと称す〕で、この各上部コロ（27）…と各下部
コロ（28）…とは90°の角度をなして二段に積載され
る。尚、上部及び下部コロ（27）…（28）…の材質は質
量体（22）の鉛直荷重に耐え得るものであればよく、例
えば、金属、コンクリート、セラミックス、硬質プラス
チック、ＦＲＰなどである。（29）は上部コロ（27）…
と下部コロ（28）…との間に介設した鋼板などの中間耐
圧板で、その上下面にシート状にエラストマー（30）
（31）を貼着する。これにより、上記上部及び下部コロ
（27）…（28）…は、上部耐圧板（23）と中間耐圧板
（29）、及び中間耐圧板（29）と下部耐圧板（25）との
各間にエラストマー（24）（30）及び（31）（26）を介
して挟圧される。上記エラストマー（24）（30）及び
（31）（26）の上部及び下部コロ（27）…（28）…が当
接する面が上部及び下部コロ（27）…（28）…の転がり
面となる。（32）は上部耐圧板（23）と中間耐圧板（2
9）との間に上部コロ（27）…の転動方向〔Ｘ方向〕に
沿って水平方向に張設された復元ばねで、その弾性力に
より質量体（22）を上部コロ（27）…の転動方向〔Ｘ方
向〕で初期位置に復帰させる。（33）は中間耐圧板（2
9）と下部耐圧板（25）との間に下部コロ（28）…の転
動方向〔Ｙ方向〕に沿って水平方向に張設された復元ば
ねで、その弾性力により上記質量体（22）を下部コロ
（28）…の転動方向〔Ｙ方向〕で初期位置に復帰させ
る。
コロを二段に積載した動吸振装置で、建築物の上部位置
や橋、機械の振動腹部位置に設置される。同図におい
て、（21）は建築物〔高層ビル、塔、橋など〕や産業機
械などの被制振構造体、（22）はその被制振構造体（2
1）の上方に配置された質量体、（23）は上記質量体（2
2）が載置固定された鋼板などの上部耐圧板で、その下
面にシート状のエラストマー（24）を貼着する。（25）
は被制振構造体（21）の上面に上部耐圧板（23）と対向
させて固着した鋼板などの下部耐圧板で、その上面に上
部耐圧板（23）と同様、シート状のエラストマー（26）
を貼着する。尚、上記エラストマー（24）（26）の材質
は、例えば、各種ゴム材料又はプラスチック等である。
（27）…（28）…は上部耐圧板（23）と下部耐圧板（2
5）との間に配設した複数の円柱状コロ〔以下上部及び
下部コロと称す〕で、この各上部コロ（27）…と各下部
コロ（28）…とは90°の角度をなして二段に積載され
る。尚、上部及び下部コロ（27）…（28）…の材質は質
量体（22）の鉛直荷重に耐え得るものであればよく、例
えば、金属、コンクリート、セラミックス、硬質プラス
チック、ＦＲＰなどである。（29）は上部コロ（27）…
と下部コロ（28）…との間に介設した鋼板などの中間耐
圧板で、その上下面にシート状にエラストマー（30）
（31）を貼着する。これにより、上記上部及び下部コロ
（27）…（28）…は、上部耐圧板（23）と中間耐圧板
（29）、及び中間耐圧板（29）と下部耐圧板（25）との
各間にエラストマー（24）（30）及び（31）（26）を介
して挟圧される。上記エラストマー（24）（30）及び
（31）（26）の上部及び下部コロ（27）…（28）…が当
接する面が上部及び下部コロ（27）…（28）…の転がり
面となる。（32）は上部耐圧板（23）と中間耐圧板（2
9）との間に上部コロ（27）…の転動方向〔Ｘ方向〕に
沿って水平方向に張設された復元ばねで、その弾性力に
より質量体（22）を上部コロ（27）…の転動方向〔Ｘ方
向〕で初期位置に復帰させる。（33）は中間耐圧板（2
9）と下部耐圧板（25）との間に下部コロ（28）…の転
動方向〔Ｙ方向〕に沿って水平方向に張設された復元ば
ねで、その弾性力により上記質量体（22）を下部コロ
（28）…の転動方向〔Ｙ方向〕で初期位置に復帰させ
る。
【００１４】上記動吸振装置では、地震・風・交通振動
・機械振動などの各種振動の発生時、上部耐圧板（23）
と中間耐圧板（29）間の上部コロ（27）…が復元ばね
（32）の弾性力に抗しながらエラストマー（24）（30）
上でＸ方向に沿って転動すると共に、中間耐圧板（29）
と下部耐圧板（25）間の下部コロ（28）…が復元ばね
（33）の弾性力に抗しながらエラストマー（31）（26）
上でＹ方向に沿って転動する。この上部及び下部コロ
（27）…（28）…の転動により、質量体（22）が振動の
固有振動数とほぼ同一の固有振動数でもって逆位相で移
動することによって上記振動の水平成分を減少させ、被
制振構造体（21）を揺動させることを抑制して停止状態
に保持する。この時、上部及び下部コロ（27）…（28）
…の転動はそれらが当接するエラストマー（24）（30）
及び（31）（26）との接触抵抗により減衰し、最終的
に、復元ばね（32）（33）の弾性力により質量体（22）
を初期位置に復帰させる。また、上部及び下部コロ（2
7）…（28）…の転動により発生する振動騒音は上記エ
ラストマー（24）（30）及び（31）（26）の弾性変形に
より吸収される。更に、図３に示すように上部及び下部
コロ（27）…（28）…を使用したことにより、質量体
（22）〔図では上部或いは中間耐圧板（23）（29）〕の
移動量（ａ）に対して上部及び下部コロ（27）…（28）
…の転動量（ｂ）が半分となるため、装置自体のコンパ
クト化が実現できる。これは、高層ビル等の建築物の最
上階に設置されることが多い動吸振装置にとって、その
最上階にある他の各種設備〔昇降機設備、消火設備な
ど〕との関係上、その設置スペースの有効利用ができる
点で好適である。
・機械振動などの各種振動の発生時、上部耐圧板（23）
と中間耐圧板（29）間の上部コロ（27）…が復元ばね
（32）の弾性力に抗しながらエラストマー（24）（30）
上でＸ方向に沿って転動すると共に、中間耐圧板（29）
と下部耐圧板（25）間の下部コロ（28）…が復元ばね
（33）の弾性力に抗しながらエラストマー（31）（26）
上でＹ方向に沿って転動する。この上部及び下部コロ
（27）…（28）…の転動により、質量体（22）が振動の
固有振動数とほぼ同一の固有振動数でもって逆位相で移
動することによって上記振動の水平成分を減少させ、被
制振構造体（21）を揺動させることを抑制して停止状態
に保持する。この時、上部及び下部コロ（27）…（28）
…の転動はそれらが当接するエラストマー（24）（30）
及び（31）（26）との接触抵抗により減衰し、最終的
に、復元ばね（32）（33）の弾性力により質量体（22）
を初期位置に復帰させる。また、上部及び下部コロ（2
7）…（28）…の転動により発生する振動騒音は上記エ
ラストマー（24）（30）及び（31）（26）の弾性変形に
より吸収される。更に、図３に示すように上部及び下部
コロ（27）…（28）…を使用したことにより、質量体
（22）〔図では上部或いは中間耐圧板（23）（29）〕の
移動量（ａ）に対して上部及び下部コロ（27）…（28）
…の転動量（ｂ）が半分となるため、装置自体のコンパ
クト化が実現できる。これは、高層ビル等の建築物の最
上階に設置されることが多い動吸振装置にとって、その
最上階にある他の各種設備〔昇降機設備、消火設備な
ど〕との関係上、その設置スペースの有効利用ができる
点で好適である。
【００１５】ここで、本発明の円柱状コロを使用した本
発明の動吸振装置とゴムの剪断弾性を利用した図18に示
す従来の動吸振装置とを比較すると、両者の動吸振装置
を高層ビル等の建築物に適用した場合、従来の動吸振装
置では、質量体（11）を50トンとして４個のゴム体（1
0）で支持したとすると、１個のゴム体（10）の外径は
ほぼ18cmとなる。この場合、振動入力による水平変位量
が大きくなると座屈を起こす危険性が高まるので、通
常、上記水平変位量はゴム体（10）の外径の半分が目安
となるため、この動吸振装置では水平変位量がほぼ９cm
となり、建築物用の動吸振装置としては不十分である。
これに対して、本発明の動吸振装置では、質量体（22）
の固有振動数を定めるばねの機能と質量体（22）を支え
る機能が別であるため、上述のゴム体（10）とは異な
り、質量体（22）を支える部分、即ち、上部及び下部コ
ロ（27）…（28）…の部分の寸法を任意に定めることが
できるので、上記水平変位量を30〜50cmに設定すること
が困難なことではなく、必要であればより大きな水平変
位量を設定することも可能である。また、従来の動吸振
装置では、図４の実線Ａに示すようにゴムの剪断剛性に
変位依存性があり、初期剛性が高く、中間では剛性が下
がり、天然ゴム等の結晶性ゴムの場合は終期に再び剛性
が上がるという特性を有する。通常、動吸振装置では中
間変位での剛性に合わせて設計するため、上述のように
変位依存性があると、微小変位では動吸振装置としての
所期の効果が得にくい。これに対して、本発明の動吸振
装置では、復元ばね（32）（33）としてコイルスプリン
グを使用した場合の水平剛性特性が、図４の点線Ｂに示
すようにほぼ直線的なものとなるため、微小変位から大
変位まで動吸振装置としての充分な効果が得られる。ま
た、必要であれば、復元ばね（32）（33）のばね剛性を
被制振構造体（21）の剛性の振幅依存性に合わせたばね
剛性とすることで動吸振装置を的確に作動させることが
できる。更に、従来の動吸振装置では、ゴム体（10）を
使用しているため、Ｘ方向とＹ方向の共振周波数が機構
上ほぼ同一であったが、本発明の動吸振装置では、Ｘ方
向の復元ばね（32）のばね剛性とＹ方向の復元ばね（3
3）のばね剛性とを変えることによりＸ方向とＹ方向と
で異なった共振周波数を持つ動吸振装置とすることがで
きる。また、後述するように円柱状コロを三段以上に積
載した場合には、三方向以上に異なった共振周波数を持
つ動吸振装置とすることもできる。
発明の動吸振装置とゴムの剪断弾性を利用した図18に示
す従来の動吸振装置とを比較すると、両者の動吸振装置
を高層ビル等の建築物に適用した場合、従来の動吸振装
置では、質量体（11）を50トンとして４個のゴム体（1
0）で支持したとすると、１個のゴム体（10）の外径は
ほぼ18cmとなる。この場合、振動入力による水平変位量
が大きくなると座屈を起こす危険性が高まるので、通
常、上記水平変位量はゴム体（10）の外径の半分が目安
となるため、この動吸振装置では水平変位量がほぼ９cm
となり、建築物用の動吸振装置としては不十分である。
これに対して、本発明の動吸振装置では、質量体（22）
の固有振動数を定めるばねの機能と質量体（22）を支え
る機能が別であるため、上述のゴム体（10）とは異な
り、質量体（22）を支える部分、即ち、上部及び下部コ
ロ（27）…（28）…の部分の寸法を任意に定めることが
できるので、上記水平変位量を30〜50cmに設定すること
が困難なことではなく、必要であればより大きな水平変
位量を設定することも可能である。また、従来の動吸振
装置では、図４の実線Ａに示すようにゴムの剪断剛性に
変位依存性があり、初期剛性が高く、中間では剛性が下
がり、天然ゴム等の結晶性ゴムの場合は終期に再び剛性
が上がるという特性を有する。通常、動吸振装置では中
間変位での剛性に合わせて設計するため、上述のように
変位依存性があると、微小変位では動吸振装置としての
所期の効果が得にくい。これに対して、本発明の動吸振
装置では、復元ばね（32）（33）としてコイルスプリン
グを使用した場合の水平剛性特性が、図４の点線Ｂに示
すようにほぼ直線的なものとなるため、微小変位から大
変位まで動吸振装置としての充分な効果が得られる。ま
た、必要であれば、復元ばね（32）（33）のばね剛性を
被制振構造体（21）の剛性の振幅依存性に合わせたばね
剛性とすることで動吸振装置を的確に作動させることが
できる。更に、従来の動吸振装置では、ゴム体（10）を
使用しているため、Ｘ方向とＹ方向の共振周波数が機構
上ほぼ同一であったが、本発明の動吸振装置では、Ｘ方
向の復元ばね（32）のばね剛性とＹ方向の復元ばね（3
3）のばね剛性とを変えることによりＸ方向とＹ方向と
で異なった共振周波数を持つ動吸振装置とすることがで
きる。また、後述するように円柱状コロを三段以上に積
載した場合には、三方向以上に異なった共振周波数を持
つ動吸振装置とすることもできる。
【００１６】図１及び図２に示す実施例では、上部コロ
（27）…と下部コロ（28）…との間に、上下面にシート
状のエラストマー（30）（31）を貼着した中間耐圧板
（29）を介設させた動吸振装置について説明したが、本
発明はこれに限定されることなく、例えば、図５に示す
ように中間耐圧板を使用せず、上部コロ（27）…と下部
コロ（28）…間にシート状のエラストマー（34）のみを
介設するか、或いは逆にエラストマーを貼着していない
中間耐圧板のみを介設するようにしてもよく、更に、図
６に示すようにエラストマーを使用せず、下部コロ（2
8）…の上に上部コロ（27）…を直接積載するようにし
てもよい。尚、上記耐圧板にエラストマーを貼着しない
場合や耐圧板を使用しない場合には、上部及び下部コロ
（27）…（28）…の表面にエラストマーを貼着すればよ
い。
（27）…と下部コロ（28）…との間に、上下面にシート
状のエラストマー（30）（31）を貼着した中間耐圧板
（29）を介設させた動吸振装置について説明したが、本
発明はこれに限定されることなく、例えば、図５に示す
ように中間耐圧板を使用せず、上部コロ（27）…と下部
コロ（28）…間にシート状のエラストマー（34）のみを
介設するか、或いは逆にエラストマーを貼着していない
中間耐圧板のみを介設するようにしてもよく、更に、図
６に示すようにエラストマーを使用せず、下部コロ（2
8）…の上に上部コロ（27）…を直接積載するようにし
てもよい。尚、上記耐圧板にエラストマーを貼着しない
場合や耐圧板を使用しない場合には、上部及び下部コロ
（27）…（28）…の表面にエラストマーを貼着すればよ
い。
【００１７】図１乃至図６に示す実施例では、上部コロ
（27）…と下部コロ（28）…とを90°の角度をなして二
段に積載した動吸振装置について説明したが、本発明で
は円柱状コロを三段以上に積載してもよい。
（27）…と下部コロ（28）…とを90°の角度をなして二
段に積載した動吸振装置について説明したが、本発明で
は円柱状コロを三段以上に積載してもよい。
【００１８】以下、円柱状コロを三段に積載した実施例
を図７及び図８に示し説明する。尚、図１及び図２の動
吸振装置と同一又は相当部分には同一参照符号を付す。
を図７及び図８に示し説明する。尚、図１及び図２の動
吸振装置と同一又は相当部分には同一参照符号を付す。
【００１９】この動吸振装置は、質量体（22）と被制振
構造体（21）との間に、円柱状コロ（27）…（35）…
（28）…〔以下上部、中間、下部コロと称す〕を三段に
積載した状態で配設し、上部コロ（27）…と中間コロ
（35）…と下部コロ（28）…とのなす角度を60°に設定
する。また、上部コロ（27）…と質量体（22）、及び下
部コロ（28）…と被制振構造体（21）との間に、シート
状のエラストマー（24）（26）を貼着して上部及び下部
コロ（27）…（28）…の転がり面を形成した上部及び下
部耐圧板（23）（25）を介設する。更に、上部コロ（2
7）…と中間コロ（35）…、及び中間コロ（35）…と下
部コロ（28）…との間に、シート状のエラストマー（30
ａ）（31ａ）（30ｂ）（31ｂ）を貼着して上部、中間及
び下部コロ（27）…（35）…（28）…の転がり面を形成
した第１、第２の中間耐圧板（29ａ）（29ｂ）を介設す
る。尚、上記質量体（22）を初期位置に復帰させる復元
ばねについては図示省略し、また、この動吸振装置の動
作についても、前述した図１及び図２に示す動吸振装置
と同様であるため重複説明は省略する。
構造体（21）との間に、円柱状コロ（27）…（35）…
（28）…〔以下上部、中間、下部コロと称す〕を三段に
積載した状態で配設し、上部コロ（27）…と中間コロ
（35）…と下部コロ（28）…とのなす角度を60°に設定
する。また、上部コロ（27）…と質量体（22）、及び下
部コロ（28）…と被制振構造体（21）との間に、シート
状のエラストマー（24）（26）を貼着して上部及び下部
コロ（27）…（28）…の転がり面を形成した上部及び下
部耐圧板（23）（25）を介設する。更に、上部コロ（2
7）…と中間コロ（35）…、及び中間コロ（35）…と下
部コロ（28）…との間に、シート状のエラストマー（30
ａ）（31ａ）（30ｂ）（31ｂ）を貼着して上部、中間及
び下部コロ（27）…（35）…（28）…の転がり面を形成
した第１、第２の中間耐圧板（29ａ）（29ｂ）を介設す
る。尚、上記質量体（22）を初期位置に復帰させる復元
ばねについては図示省略し、また、この動吸振装置の動
作についても、前述した図１及び図２に示す動吸振装置
と同様であるため重複説明は省略する。
【００２０】この実施例では、エラストマー（30ａ）
（31ａ）（30ｂ）（31ｂ）を貼着した第１、第２の中間
耐圧板（29ａ）（29ｂ）を使用したが、これは必ずしも
必要なものではなく、図５或いは図６の動吸振装置と同
様、中間耐圧板を使用せず、エラストマーのみを介在さ
せるか、又はエラストマーを貼着していない中間耐圧板
のみを介在させたり、或いは中間耐圧板のみならず、エ
ラストマーも使用せず、各コロ（27）…（35）…（28）
…を直接積載するようにしてもよい。尚、上記耐圧板に
エラストマーを貼着しない場合や耐圧板を使用しない場
合には、上部、中間及び下部コロ（27）…（35）…（2
8）…の表面にエラストマーを貼着すればよい。
（31ａ）（30ｂ）（31ｂ）を貼着した第１、第２の中間
耐圧板（29ａ）（29ｂ）を使用したが、これは必ずしも
必要なものではなく、図５或いは図６の動吸振装置と同
様、中間耐圧板を使用せず、エラストマーのみを介在さ
せるか、又はエラストマーを貼着していない中間耐圧板
のみを介在させたり、或いは中間耐圧板のみならず、エ
ラストマーも使用せず、各コロ（27）…（35）…（28）
…を直接積載するようにしてもよい。尚、上記耐圧板に
エラストマーを貼着しない場合や耐圧板を使用しない場
合には、上部、中間及び下部コロ（27）…（35）…（2
8）…の表面にエラストマーを貼着すればよい。
【００２１】以上説明した各実施例でのエラストマーは
減衰性能の良好でないものを使用してもよい。しかしな
がら、上部、中間及び下部コロ〔以下単にコロと称す〕
（27）…（35）…（28）…が転がる際に、エラストマー
の転がり面では局部的に上下動するため、変形に伴いそ
のエネルギーを多く吸収する高減衰エラストマー等の減
衰性能の優れた材質を用いれば、動吸振装置としてより
一層の性能向上が図れる。
減衰性能の良好でないものを使用してもよい。しかしな
がら、上部、中間及び下部コロ〔以下単にコロと称す〕
（27）…（35）…（28）…が転がる際に、エラストマー
の転がり面では局部的に上下動するため、変形に伴いそ
のエネルギーを多く吸収する高減衰エラストマー等の減
衰性能の優れた材質を用いれば、動吸振装置としてより
一層の性能向上が図れる。
【００２２】また、各実施例におけるコロ（27）…（3
5）…（28）…を、各段ごとに図９に示すように連結板
（36）で回転自在に支持するようにすれば、コロ（27）
…（35）…（28）…での個々のコロの位置関係が保持で
きて好適であり、更に、上記連結板（36）をコロ（27）
…（35）…（28）…の上下いずれかにある耐圧板にその
転がり方向に沿って滑動自在に連結すれば、長期間の使
用に対してもコロ（27）…（35）…（28）…の位置関係
を正確に維持できて耐久性能の向上が図れて好ましい。
5）…（28）…を、各段ごとに図９に示すように連結板
（36）で回転自在に支持するようにすれば、コロ（27）
…（35）…（28）…での個々のコロの位置関係が保持で
きて好適であり、更に、上記連結板（36）をコロ（27）
…（35）…（28）…の上下いずれかにある耐圧板にその
転がり方向に沿って滑動自在に連結すれば、長期間の使
用に対してもコロ（27）…（35）…（28）…の位置関係
を正確に維持できて耐久性能の向上が図れて好ましい。
【００２３】更に、上述したエラストマーは質量体（2
2）による鉛直荷重を長期間受けていると、その部分が
クリープを起こして凹みが発生する。この現象は振動入
力を受けた時のトリガの役目を果たすが、同時に大きな
振動入力を受けた時にコロ（27）…（35）…（28）…が
隣接するクリープによる凹みに落ち込み、上下振動が発
生することになる。そこで、これを防止するため、図10
に示すようにコロ（27）…（35）…（28）…の配列ピッ
チａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅがすべて異なる〔ａ≠ｂ≠ｃ≠ｄ
≠ｅ〕ように設定すればよい。このようにすれば、すべ
てのコロ（27）…（35）…（28）…がクリープによる凹
みに同時に落ち込むことを未然に回避できる。
2）による鉛直荷重を長期間受けていると、その部分が
クリープを起こして凹みが発生する。この現象は振動入
力を受けた時のトリガの役目を果たすが、同時に大きな
振動入力を受けた時にコロ（27）…（35）…（28）…が
隣接するクリープによる凹みに落ち込み、上下振動が発
生することになる。そこで、これを防止するため、図10
に示すようにコロ（27）…（35）…（28）…の配列ピッ
チａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅがすべて異なる〔ａ≠ｂ≠ｃ≠ｄ
≠ｅ〕ように設定すればよい。このようにすれば、すべ
てのコロ（27）…（35）…（28）…がクリープによる凹
みに同時に落ち込むことを未然に回避できる。
【００２４】また、図11に示すようにコロ（27）…（3
5）…（28）…の配列方向を転がり方向に対して傾ける
ことによっても凹みへの落ち込みによる上下振動の発生
を防止することが可能である。この時、転がり方向に対
して逆方向で同一角度だけ傾いた二本のコロ〔図では
（27ａ）（27ｂ）で示す〕を一対とする必要があり、よ
り好ましくは上述した二本のコロ（27ａ）（27ｂ）を二
対〔図では（27ａ）（27ｂ）と（27ｃ）（27ｄ）で示
す〕で１セットとすることにより、良好な直進性並びに
振動減衰性〔大きな抵抗反力〕が得られる。即ち、図12
に示すように転がり方向に対して逆方向で同一角度αだ
け傾いた二本のコロ（27ａ）（27ｂ）において、転がり
方向に変位Ｄが作用したとすると、コロ（27ａ）（27
ｂ）にはその傾斜角αに対応した変位Da、Dbがそれぞれ
逆方向に発生するが、上記コロ（27ａ）と（27ｂ）は連
結板（36）〔図９参照〕で連結されているため、この変
位Da、Dbだけコロ（27ａ）（27ｂ）とエラストマーとの
間で滑りが発生しこれが減衰力として作用する。尚、上
述した傾斜角αは45°程度まで可能であるが、抵抗力が
大き過ぎる点、及び不安定である点から30°以下が好適
である。
5）…（28）…の配列方向を転がり方向に対して傾ける
ことによっても凹みへの落ち込みによる上下振動の発生
を防止することが可能である。この時、転がり方向に対
して逆方向で同一角度だけ傾いた二本のコロ〔図では
（27ａ）（27ｂ）で示す〕を一対とする必要があり、よ
り好ましくは上述した二本のコロ（27ａ）（27ｂ）を二
対〔図では（27ａ）（27ｂ）と（27ｃ）（27ｄ）で示
す〕で１セットとすることにより、良好な直進性並びに
振動減衰性〔大きな抵抗反力〕が得られる。即ち、図12
に示すように転がり方向に対して逆方向で同一角度αだ
け傾いた二本のコロ（27ａ）（27ｂ）において、転がり
方向に変位Ｄが作用したとすると、コロ（27ａ）（27
ｂ）にはその傾斜角αに対応した変位Da、Dbがそれぞれ
逆方向に発生するが、上記コロ（27ａ）と（27ｂ）は連
結板（36）〔図９参照〕で連結されているため、この変
位Da、Dbだけコロ（27ａ）（27ｂ）とエラストマーとの
間で滑りが発生しこれが減衰力として作用する。尚、上
述した傾斜角αは45°程度まで可能であるが、抵抗力が
大き過ぎる点、及び不安定である点から30°以下が好適
である。
【００２５】上記動吸振装置では、振動入力時にコロ
（27）…（35）…（28）…の転動距離を規制するストッ
パや、上記コロ（27）…（35）…（28）…の転がり面に
異物が侵入するのを防止するカバーを設けるようにして
もよい。例えば、図13に示すストッパ構造は、上部、第
１及び第２の中間、並びに下部耐圧板〔以下単に耐圧板
と称す〕（23）（29ａ）（29ｂ）（25）においてコロ
（27）…（35）…（28）…の転動位置の両端にストッパ
片（37）を突設した構造のもので、このストッパ片（3
7）にコロ（27）…（35）…（28）…が当たることによ
り過大な振幅での作動を防止する。ただ、このストッパ
構造では、コロ（27）…（35）…（28）…がストッパ片
（37）に衝突する際の振動発生等のおそれがあるため、
好ましくは、図14及び図15に示すような構造のものがよ
い。図14に示すストッパ構造は、上記耐圧板（23）（29
ａ）（29ｂ）（25）においてコロ（27）…（35）…（2
8）…の転動位置の両端近傍部位で厚みを大きくしたエ
ラストマー（38）を貼着したものである。また、図15に
示すストッパ構造は、上記耐圧板（23）（29ａ）（29
ｂ）（25）においてコロ（27）…（35）…（28）…の転
動位置に両端近傍部位で高減衰材料や低剛性材料などを
使用して材質を異ならせたエラストマー（39）を貼着し
たものである。これらのようにすれば、コロ（27）…
（35）…（28）…が耐圧板（23）（29ａ）（29ｂ）（2
5）の両端近傍部位に達した時、図16に示すように設計
最大振幅（ｍ）を越えると、エラストマー（38）（39）
による抵抗が高くなるので大きな減衰力を発揮して過大
な振幅での作動を未然に防止することができる。尚、上
記設計最大振幅（ｍ）は、図16に示す設定位置よりも小
振幅域でも大振幅域であってもよい。
（27）…（35）…（28）…の転動距離を規制するストッ
パや、上記コロ（27）…（35）…（28）…の転がり面に
異物が侵入するのを防止するカバーを設けるようにして
もよい。例えば、図13に示すストッパ構造は、上部、第
１及び第２の中間、並びに下部耐圧板〔以下単に耐圧板
と称す〕（23）（29ａ）（29ｂ）（25）においてコロ
（27）…（35）…（28）…の転動位置の両端にストッパ
片（37）を突設した構造のもので、このストッパ片（3
7）にコロ（27）…（35）…（28）…が当たることによ
り過大な振幅での作動を防止する。ただ、このストッパ
構造では、コロ（27）…（35）…（28）…がストッパ片
（37）に衝突する際の振動発生等のおそれがあるため、
好ましくは、図14及び図15に示すような構造のものがよ
い。図14に示すストッパ構造は、上記耐圧板（23）（29
ａ）（29ｂ）（25）においてコロ（27）…（35）…（2
8）…の転動位置の両端近傍部位で厚みを大きくしたエ
ラストマー（38）を貼着したものである。また、図15に
示すストッパ構造は、上記耐圧板（23）（29ａ）（29
ｂ）（25）においてコロ（27）…（35）…（28）…の転
動位置に両端近傍部位で高減衰材料や低剛性材料などを
使用して材質を異ならせたエラストマー（39）を貼着し
たものである。これらのようにすれば、コロ（27）…
（35）…（28）…が耐圧板（23）（29ａ）（29ｂ）（2
5）の両端近傍部位に達した時、図16に示すように設計
最大振幅（ｍ）を越えると、エラストマー（38）（39）
による抵抗が高くなるので大きな減衰力を発揮して過大
な振幅での作動を未然に防止することができる。尚、上
記設計最大振幅（ｍ）は、図16に示す設定位置よりも小
振幅域でも大振幅域であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係る動吸振装置によれば、被制
振構造体上にエラストマーを介して円柱状コロを配置
し、その円柱状コロの上にエラストマーを介して質量体
を配置したことにより、各種振動の入力時、複数段に積
載されて各段ごとに方向を異ならせて配置した上記円柱
状コロの転動によりあらゆる方向における振動の水平成
分を減少させ、その時に発生する振動騒音はエラストマ
ーにより吸収される。また、円柱状コロを使用したこと
により質量体の移動量に対して円柱状コロの転動量を小
さく設定することができるので、装置自体の設計及びコ
ンパクト化が図れる。このように、本発明では比較的小
型で大きな水平変位量が得られて振動騒音の少ない実用
的価値大なる動吸振装置を提供することができる。
振構造体上にエラストマーを介して円柱状コロを配置
し、その円柱状コロの上にエラストマーを介して質量体
を配置したことにより、各種振動の入力時、複数段に積
載されて各段ごとに方向を異ならせて配置した上記円柱
状コロの転動によりあらゆる方向における振動の水平成
分を減少させ、その時に発生する振動騒音はエラストマ
ーにより吸収される。また、円柱状コロを使用したこと
により質量体の移動量に対して円柱状コロの転動量を小
さく設定することができるので、装置自体の設計及びコ
ンパクト化が図れる。このように、本発明では比較的小
型で大きな水平変位量が得られて振動騒音の少ない実用
的価値大なる動吸振装置を提供することができる。
【図１】円柱状コロを二段に積載した実施例を示す正面
図
図
【図２】図１の一部省略部分を含む平面図
【図３】質量体の移動量と円柱状コロの転動量との関係
を示す要部拡大正面図
を示す要部拡大正面図
【図４】水平変位に対する水平剛性における変位依存性
の関係を示す特性図
の関係を示す特性図
【図５】図１の動吸振装置の変形例を示す正面図
【図６】図１の動吸振装置の他の変形例を示す正面図
【図７】円柱状コロを三段に積載した実施例を示す正面
図
図
【図８】図７の一部省略部分を含む平面図
【図９】円柱状コロを支持した連結板を示す正面図
【図10】円柱状コロの配列ピッチを異ならせた状態を示
す平面図
す平面図
【図11】円柱状コロの配列方向を傾けた状態を示す平面
図
図
【図12】図11の一対の円柱状コロを示す拡大平面図
【図13】ストッパ構造の一例を示す正面図
【図14】エラストマーの厚みを異ならせたストッパ構造
を示す正面図
を示す正面図
【図15】エラストマーの材質を異ならせたストッパ構造
を示す正面図
を示す正面図
【図16】水平変位に対するエラストマーによる抵抗力の
関係を示す特性図
関係を示す特性図
【図17】従来の動吸振装置の一例を示す斜視図
【図18】従来の動吸振装置の他の例を示す正面図
21 被制振構造体 22 質量体 24 エラストマー 26 エラストマー 27 円柱状コロ〔上部コロ〕 28 円柱状コロ〔下部コロ〕 30 エラストマー 31 エラストマー 32 復元ばね 33 復元ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 一裕 兵庫県神戸市西区平野町芝崎402番地の １ (56)参考文献 特開 昭63−297673（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−144（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04H 9/02 F16F 15/02
Claims (1)
- 【請求項１】 被制振構造体の所定位置に取り付けら
れ、その上方に配置した質量体を振動の固有振動数とほ
ぼ同一の固有振動数で逆位相で移動させることにより上
記振動を減少させて被制振構造体の共振振動を抑制する
動吸振装置において、 上記被制振構造体と質量体との間に、その質量体を水平
方向に揺動自在に支持する円柱状コロを挟み込んで配置
し、上記被制振構造体と円柱状コロとの間、及び質量体
と円柱状コロとの間にエラストマーを介在させると共
に、上記質量体を初期位置に復帰させる復元ばねを具備
し、上記円柱状コロ及び復元ばねは、被制振構造体及び
質量体との間にエラストマーを介して、複数段に積載さ
れて各段ごとに方向を異ならせて配置したことを特徴と
する動吸振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146856A JP3011487B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 動吸振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146856A JP3011487B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 動吸振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343982A JPH04343982A (ja) | 1992-11-30 |
| JP3011487B2 true JP3011487B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=15417106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146856A Expired - Lifetime JP3011487B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 動吸振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011487B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100458842C (zh) * | 2006-01-06 | 2009-02-04 | 宁波水表股份有限公司 | 电磁感应编码的机械计数器 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05133139A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Fujita Corp | 絶縁層を有する制振装置 |
| JPH11303934A (ja) * | 1998-04-22 | 1999-11-02 | Tokkyo Kiki Kk | 免震装置 |
| JP2002285514A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Okumura Corp | ローラー支承機構の設計方法とローラー免震装置 |
| JP6398356B2 (ja) * | 2014-06-16 | 2018-10-03 | 株式会社大林組 | 制振構造 |
| JP6405733B2 (ja) * | 2014-06-16 | 2018-10-17 | 株式会社大林組 | 制振構造 |
| CN104314194B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-05-25 | 长沙理工大学 | 一种建筑物缓冲结构及其应用 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP3146856A patent/JP3011487B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100458842C (zh) * | 2006-01-06 | 2009-02-04 | 宁波水表股份有限公司 | 电磁感应编码的机械计数器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04343982A (ja) | 1992-11-30 |
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