JP3555035B2 - Dynamic vibration absorber - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビル、集合住宅及び一般の住宅の床、橋梁並びに機械本体及びその基礎等の構造物の何等かの原因による強制的な振動を可及的速やかに減衰せしめる制振装置、いわゆる動吸振装置(ダイナミックダンパ)に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種動吸振装置は、一般に、コイルばね部材と、このコイルばね部材に連結された重錘と、この重錘の振動エネルギを吸収するエネルギ吸収装置と、振動減衰作動中における重錘の意図しない揺動を防止して重錘の本来の振動を案内する摺動案内部材とを具備している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来の動吸振装置は、上述の通り、重錘に対する摺動案内部材を具備するため、この摺動案内部材の重錘に対する案内面が十分に平滑でないと、重錘の振動が摺動案内部材を介して、摺動案内部材を支持する構造物に伝達される。この構造物は、多くの場合一般に、現に振動を減衰させようとする対象物であり、従って上述の場合この構造物に二次的振動を生じさせる場合がある。また摺動案内部材を具備している場合、加速度の小さい振動は重錘と摺動案内部材との間の摩擦抵抗力に打ち勝つことができず、その結果このような振動では重錘の振動エネルギがエネルギ吸収装置で吸収されることなしにそのまま摺動案内部材に伝達され、構造物に生じた加速度の小さい振動は結局効果的に減衰されないこととなる。また従来の動吸振装置では、上述の通り摺動案内部材を設けてなるため、広い設置場所を必要とし一般の住宅の床などには適用し難い。
【0004】
加えて、振動においては多くの場合、それに伴って騒音が発生するが、従来の動吸振装置では、これを効果的になくすことが困難である。
【0005】
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摺動案内部材を用いることなしに効果的に構造物の振動を減衰させることができ、加えて設置場所をそれ程必要としない上に、振動に伴う騒音をも低減し得る動吸振装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、一組が、対向配置された少なくとも一対の板状弾性部材及びこの板状弾性部材の曲げにより板状弾性部材の板面に沿う剪断応力が内部に生じるように板状弾性部材の夫々に加硫接着により固く接合されて板状弾性部材の間に配置された粘弾性部材を具備してなる組合せ体の複数の組と、各組の一対の板状弾性部材の外周端を自由端として各組の一対の板状弾性部材を互いに間隔をもって支持するように、一端が各組の板状弾性部材のほぼ中央部に固着されており、他端が振動源に取付けられるようになっている取付部材とを具備しており、一の組の板状弾性部材と他の一の組の板状弾性部材とは、互いに異なる固有振動周期の振動を減衰するようになっている動吸振装置によって達成される。
【0007】
本発明の一つの好ましい例では、板状弾性部材には重錘が取付けられる。この重錘を取付けることにより本動吸振装置によって吸振し得る振動の周期を好ましく調整し得る。このような調整は、一対の板状弾性部材を挟みつける板部材によっても行い得る。
【0008】
本発明の他の好ましい例では、板状弾性部材は円盤状に形成されており、取付部材の一端は、板状弾性部材のほぼ中心部に固着されている。
【0009】
本発明における粘弾性部材としては、ウレタン系高分子材料、オレフィン系高分子材料、シリコン系高分子材料及びアスファルト等を混入せしめた高減衰ゴム等を例示し得るが、その他の部材でもよいのはもちろんである。ゴムを用いた粘弾性部材の場合は、板状弾性部材の曲げにより板状弾性部材の板面に沿う剪断応力が内部に生じるように板状弾性部材にこれを加硫接着により接合されるのが好ましい。一対の板状弾性部材と粘弾性部材との組合せ体を、いわゆる制振鋼板で具体化してもよいのはもちろんである。
【0010】
本発明では、構造物に取り付けられる取付部材に一対の板状弾性部材と粘弾性部材との組合せ体を複数組設け、構造物が有する複数の固有振動周期の夫々を夫々が担当して減衰させるように一対の板状弾性部材と粘弾性部材との組合せ体の各組を形成する。ところで上記の組合せ体の例は、一対の板状弾性部材と粘弾性部材とからなる三層構造であるが、例えば板状弾性部材と粘弾性部材とを交互に配置して三層以上、即ち多層の板状弾性部材と粘弾性部材との組合せ体でもよいのはもちろんである。換言すれば、本発明では、少なくとも、対向配置された一対の板状弾性部材と、この板状弾性部材の間に配置された粘弾性部材とを各組の組合せ体が具備していればよいのである。
【0011】
本発明では上述の通り、板状弾性部材は円盤状に形成されていることが好ましいのであるが、しかしこれに特に限定されず、正方形、長方形、楕円形等種々の形状であってもよい。そして粘弾性部材は、板状弾性部材の間の全体に亘って配置されている必要はなく、分散して配置されていてもよいのである。また吸振する振動周期を調整するために設けられる重錘も必ずしも板状弾性部材の周縁部に、また周縁部の全てに亘って配置する必要はなく、分散して、場合により周縁部以外の部分に配置して設けてもよいのである。
【0012】
尚、本発明の動吸振装置に更に効果的な吸音効果をもたせる場合には、床等に対面する板状弾性部材の表面にフェルト等の吸音材をはりつけてもよく、或いは板状弾性部材のその表面を凹凸のある吸音面としてもよい。
【0013】
【作用】
本発明の動吸振装置は取付部材を介して構造物、例えば住宅の床に取付けられる。しかして住宅の床が例えば人の歩行で振動させられると、取付部材を介してこの振動が対向配置された一対の板状弾性部材と粘弾性部材との組合せ体に伝達され、取付部材の一端を支点として一対の板状弾性部材の自由端側が床の固有振動数に対して位相をほぼ90°ずらせて振動する。この振動に起因する板状弾性部材の曲げにより粘弾性部材の内部に剪断応力が板状弾性部材の板面に沿って生じ、この粘弾性部材の粘性剪断応力の発生により振動エネルギが可及的速やかに減衰される。また、この粘弾性部材の粘性剪断応力により、床の振動がおさまった後は、板状弾性部材の振動は速やかに減衰される。
【0014】
以下本発明を、図面に示す好ましい具体例に基づいて説明する。これにより前記発明及び更に他の発明が明瞭となるであろう。尚、本発明はこれら具体例に何等限定されないのである。
【0015】
【具体例】
図1において、本発明の動吸振装置1は、一例として、相互に対向配置された一対の板状弾性部材2及び3と、板状弾性部材2及び3の間に配置された粘弾性部材4と、板状弾性部材2及び3の外周端5を自由端として一対の板状弾性部材2及び3を支持するように、一端6がナット7を介して板状弾性部材2及び3に固着されており、他端8が構造体としての例えば住宅の床9の下面10に取付けられた取付部材11とを基本的に具備している。
【0016】
板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4は、本例では、円盤状に形成されており、取付部材11の一端6は、円盤状の板状弾性部材2及び3の中心部(支点)に固着されている。板状弾性部材2及び3の夫々の厚みt、支点から自由端までの距離すなわち半径r、ならびに質量は、吸振しようとする振動の周期、即ち本動吸振装置1を適用する床9の固有振動周期に対して位相が90°ずれるように設定され、一つの例として厚さ3mm、半径250mm、質量4.6kgを例示し得る。
【0017】
本例の粘弾性部材4は薄いゴム部材からなり、加硫接着によりその両表面12及び13は夫々板状弾性部材2及び3に固く接合されている。このように強く固く粘弾性部材4が板状弾性部材2及び3に接合されている結果、板状弾性部材2及び3の曲げにより粘性剪断応力が板状弾性部材の板面に沿って、即ちA方向に沿って粘弾性部材4の内部に生じるようになっている。
【0018】
取付部材11は本例では縮径部14を有する棒状部、換言すれば円柱状部15と、円柱状部15に連結された基部16と、円柱状部15の先端に形成されたおねじ部17とからなり、縮径部14に板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4の夫々の貫通孔18、19及び20が配置されており、おねじ部17にナット7が螺着されてこれにより板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4は、しっかりと取付部材11の一端6に固着されている。基部16は、ねじ21等を介して振動源としての床9に固定されており、こうして取付部材11はその他端8で床9の振動面としての下面10に取付けられている。尚、床9は一般に一つのみの固有振動周期を有するものではなく複数の振動モードを有し、従ってこのように形成されている本例の動吸振装置1はその吸振しようとする振動モードの腹が生じる床9の部位に配置される。
【0019】
以下動作を説明すると、人の歩行などにより床9にB方向の振動が生じると、この振動は取付部材11を介して板状弾性部材2及び3に伝達され、板状弾性部材2及び3は、図2に示すように取付部材11の一端6を支点としてC方向に位相が90°ずれて振動し、この振動で板状弾性部材2及び3に曲げが生じる。板状弾性部材2及び3のこの曲げにより粘弾性部材4の内部に粘性剪断応力が板状弾性部材2及び3の板面に沿って、即ちA方向に沿って生じ、粘弾性部材4の粘性剪断応力の発生により板状弾性部材2及び3の振動エネルギ、延いては床9の振動エネルギが可及的速やかに減衰され、その結果床9の振動は直ちになくなることとなる。
【0020】
尚、本例のように円盤状の板状弾性部材2を用いる場合には、円盤状の板状弾性部材2が床9に生じた振動音に対する反射板として機能する結果、遮音効果をも期待し得ることとなる。加えて床9に生じる振動の結果発生する音と、板状弾性部材2及び3の振動の結果発生する音との位相が、動吸振装置1から離れた位置で逆相となるように床9と板状弾性部材2との距離Lを設定すると、換言すれば取付部材11の長さを選択すると、動吸振装置1は消音機能をももつこととなり、上述の遮音効果と相乗して床9の振動音を効果的に少なくし得る。すなわち、板状弾性部材2の板面が床9の下面10に対面すると共に、床9の下面10から板状弾性部材2までの距離Lが床9の下面10の振動で生じる振動音との関連で設定された値になるように、取付部材11が形成されると、動吸振装置1は消音機能と遮音効果とをもつことになり床9の振動音を効果的に少なくし得る。
【0021】
ところで上記例の動吸振装置1では、板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4の厚さ、半径r、質量等により吸振しようとする振動モードに合わせたが、図3及び図4に示すようにこれらに加えて円環状の重錘41及び42を板状弾性部材2及び3の外周端5に取付けて、これにより吸振しようとする振動モードで動作するように調節して動吸振装置50を構成してもよい。
【0022】
また図5及び図6に示すように、本発明では板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4に扇形の空所61、62及び63を有した動吸振装置64でもよく、このような空所61、62及び63を形成した動吸振装置64では、振動有効質量が増し、好ましい場合がある。尚、板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4の全てにこのような空所61、62及び63を設けることなく、例えば板状弾性部材2及び3又は粘弾性部材4のいずれか一方のみにこのような空所を設けるようにしてもよい。
【0023】
更に図7に示すように取付部材11に挿着された一対の所望の径をもった剛性の板部材71及び72でもって固く板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4を挟みつけて動吸振装置73を形成してもよく、このように一対の板部材71及び72を用いることによって、支点から自由端までの距離を調整し、動吸振装置73で吸振することができる振動の周期を調節することができる。
【0024】
上記は、板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4からなる組合せ体の一組を取付部材11に装着した基本的な例であり、本発明の一例は、図8に示すように夫々径の異なる板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4からなる組合せ体の三組をスペーサ81及び82により間隔をもって取付部材11に装着して、動吸振装置83を形成する。本例のようにすると、一つの動吸振装置83で異なる複数の固有振動周期の振動を一挙に減衰せしめることができる。尚、動吸振装置83では、板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4の径を異ならせて異なる複数の固有振動周期の振動を減衰せしめるようにしたが、これに代えて板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4からなる組合せ体の三組において、その厚み又はその質量を変えるか、前述の重錘41及び42又は板部材71及び72を設けて異なる複数の固有振動周期の振動を一つの動吸振装置で減衰せしめるようにしてもよいのである。
【0025】
また図9に示すように板状弾性部材2及び3並びに粘弾性部材4の夫々に放射方向に伸びるスリット91を複数形成して動吸振装置92を形成してもよく、このようにすることにより、固有振動数の調整も可能である。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、取付部材の一端を支点とする一対の板状弾性部材の自由端側の振動に起因する板状弾性部材の曲げにより粘弾性部材の内部に板状弾性部材の板面に沿う剪断応力を生じさせ、この粘弾性部材の剪断応力の発生により振動エネルギを可及的速やかに減衰させるものであるため、摺動案内部材を用いることなしに効果的に振動を減衰させることができ、加えて設置場所をそれ程必要としない上に、振動に伴う騒音をも効果的に低減し得る。しかも、本発明によれば、少なくとも一対の板状弾性部材と粘弾性部材との組を複数組具備し、一の組の板状弾性部材と当該一の組の板状弾性部材と間隔をもって取付部材に支持された他の一の組の板状弾性部材とが、互いに異なる固有振動周期の振動を減衰するようになっているために、一つの動吸振装置で異なる複数の固有振動周期の振動エネルギを一挙に可及的速やかに減衰せしめることができ、粘弾性部材が板状弾性部材の夫々に加硫接着により固く接合されているために、板状弾性部材の板面に沿う剪断応力を粘弾性部材の内部に確実に生じさせることができ、上記の効果と相俟って振動エネルギを可及的速やかに減衰せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい一具体例の側面図である。
【図2】図1に示す具体例の動作説明図である。
【図3】本発明の好ましい他の具体例の側面図である。
【図4】図3に示す具体例の底面図である。
【図5】本発明の好ましい更に他の具体例の底面図である。
【図6】図5に示す具体例のVI−VI線断面図である。
【図7】本発明の好ましい第4の具体例の側面図である。
【図8】本発明の好ましい第5の具体例の側面図である。
【図9】本発明の好ましい第6の具体例の底面図である。
【符号の説明】
1 動吸振装置
2 板状弾性部材
3 板状弾性部材
4 粘弾性部材
9 床
11 取付部材[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a so-called dynamic damping device for damping forced vibration caused by any cause such as a floor of a building, an apartment house and a general house, a bridge, and a structure such as a machine body and its foundation as quickly as possible. The present invention relates to a vibration absorbing device (dynamic damper).
[0002]
[Prior art]
This kind of dynamic vibration absorber generally includes a coil spring member, a weight connected to the coil spring member, an energy absorbing device that absorbs vibration energy of the weight, and an unintended weight of the weight during the vibration damping operation. A sliding guide member for preventing swinging and guiding the original vibration of the weight.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, this conventional dynamic vibration absorbing device includes the sliding guide member for the weight, and if the guide surface of the sliding guide member for the weight is not sufficiently smooth, the vibration of the weight will slide. It is transmitted to the structure supporting the sliding guide member via the guide member. This structure is in most cases the object that is currently actually trying to damp the vibration, and thus may cause secondary vibrations in the structure in the case described above. Also, when the sliding guide member is provided, the vibration having a small acceleration cannot overcome the frictional resistance force between the weight and the sliding guide member, and as a result, the vibration energy of the weight is not affected by such vibration. Is transmitted to the sliding guide member as it is without being absorbed by the energy absorbing device, and the vibration having a small acceleration generated in the structure is not effectively attenuated after all. Further, in the conventional dynamic vibration absorbing device, since the sliding guide member is provided as described above, a large installation space is required, and it is difficult to apply to a general house floor or the like.
[0004]
In addition, in many cases, vibration is accompanied by noise, but it is difficult for conventional dynamic vibration absorbers to effectively eliminate the noise.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to be able to effectively attenuate the vibration of a structure without using a sliding guide member. An object of the present invention is to provide a dynamic vibration absorbing device which is not required and can reduce noise caused by vibration.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object according to the present invention, as set is the shear stress along the plate surface of the plate-like elastic member by bending of at least a pair of plate-like elastic member and the plate-like elastic member disposed opposite occurs inside A plurality of sets of a combined body including a viscoelastic member rigidly joined to each of the plate- like elastic members by vulcanization bonding and disposed between the plate- like elastic members, and a pair of plate-like elastic members of each set One end is fixed to a substantially central portion of each set of plate-like elastic members so that the pair of plate-like elastic members are supported at an interval from each other with the outer peripheral end of the pair as a free end, and the other end is connected to the vibration source. And a set of plate-like elastic members and the other set of plate-like elastic members are configured to attenuate vibrations having different natural vibration periods. This is achieved by a dynamic vibration absorber.
[0007]
In one preferred example of the present invention, a weight is attached to the plate-like elastic member. By attaching the weight, the period of vibration that can be absorbed by the dynamic vibration absorber can be preferably adjusted. Such adjustment can also be performed by a plate member that sandwiches a pair of plate-shaped elastic members.
[0008]
In another preferred embodiment of the present invention, the plate-like elastic member is formed in a disk shape, and one end of the mounting member is fixed to substantially the center of the plate-like elastic member.
[0009]
As the viscoelastic member in the present invention, a urethane-based polymer material, an olefin-based polymer material, a silicon-based polymer material, a high-damping rubber mixed with asphalt and the like can be exemplified, but other members may be used. Of course. In the case of a viscoelastic member using rubber, the plate-like elastic member is bonded to the plate-like elastic member by vulcanization bonding so that a shear stress along the plate surface of the plate-like elastic member is generated inside by bending the plate-like elastic member . It is not preferred. Needless to say, the combination of the pair of plate-like elastic members and the viscoelastic member may be embodied by a so-called vibration damping steel plate.
[0010]
In the present invention, the combination of the plate-like elastic member and the viscoelastic member one pair attachment member attached to the structure a plurality of sets, the each of the plurality of natural vibration period having the structure each is responsible attenuated form each set of combinations of a pair of plate-like elastic member and the viscoelastic member so as to. However examples of the above combined body is a three-layer structure consisting of a pair of plate-like elastic member and the viscoelastic member, for example, plate-like elastic member and the viscoelastic member and disposed alternately to three layers or more, That is, it is needless to say that a combination of a multilayer plate-like elastic member and a viscoelastic member may be used. In other words, in the present invention, it is only necessary that each combination includes at least a pair of plate-like elastic members disposed to face each other and a viscoelastic member disposed between the plate-like elastic members. It is.
[0011]
In the present invention, as described above, the plate-like elastic member is preferably formed in a disk shape, but is not particularly limited thereto, and may have various shapes such as a square, a rectangle, and an ellipse. The viscoelastic members need not be arranged over the entire space between the plate-like elastic members, but may be arranged in a dispersed manner. In addition, the weight provided for adjusting the vibration period for absorbing the vibration is not necessarily required to be disposed on the peripheral edge of the plate-like elastic member, or over the entire peripheral edge. It is also possible to arrange and provide them.
[0012]
When the dynamic vibration absorbing device of the present invention has a more effective sound absorbing effect, a sound absorbing material such as felt may be attached to the surface of the plate-like elastic member facing the floor or the like, or the plate-like elastic member may have a sound absorbing material. The surface may be an uneven sound absorbing surface.
[0013]
[Action]
The dynamic vibration damping device of the present invention is mounted on a structure, for example, a floor of a house, via a mounting member. Thus, when the floor of the house is vibrated by, for example, walking by a person, the vibration is transmitted to a combination of a pair of plate-like elastic members and a viscoelastic member which are arranged to face each other via an attachment member, and one end of the attachment member is provided. The free end sides of the pair of plate-like elastic members vibrate with the phase shifted by about 90 ° with respect to the natural frequency of the floor. Due to the bending of the plate-like elastic member caused by this vibration, a shear stress is generated inside the visco-elastic member along the plate surface of the plate-like elastic member, and the viscous shear stress of the visco-elastic member generates vibration energy as much as possible. Attenuated quickly. Further, after the vibration of the floor is reduced by the viscous shear stress of the viscoelastic member, the vibration of the plate-like elastic member is rapidly attenuated.
[0014]
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred examples shown in the drawings. This will clarify the invention described above and other inventions. The present invention is not limited to these specific examples.
[0015]
【Concrete example】
In FIG. 1, as an example , a
[0016]
In this example, the plate-like
[0017]
The
[0018]
In this example, the mounting
[0019]
The operation will be described below. When vibration in the direction B occurs on the
[0020]
When the disk-shaped plate-like
[0021]
By the way, in the dynamic
[0022]
As shown in FIGS. 5 and 6, in the present invention, a
[0023]
Further, as shown in FIG. 7, the plate-like
[0024]
Above SL is a basic example of mounting the pair of plate-like
[0025]
Further, as shown in FIG. 9, a plurality of
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, the plate-like elastic member is bent inside the viscoelastic member by bending of the plate-like elastic member caused by the vibration of the free end side of the pair of plate-like elastic members with the one end of the mounting member as a fulcrum. Along with this, a shearing stress is generated, and the vibrational energy is attenuated as quickly as possible by the generation of the shearing stress of the viscoelastic member. Therefore, the vibration can be effectively damped without using a sliding guide member. In addition to that, in addition to requiring less installation space, the noise caused by vibration can be effectively reduced. Moreover, according to the present invention, a plurality of sets of at least a pair of plate-like elastic members and a viscoelastic member are provided, and one set of plate-like elastic members and one set of plate-like elastic members are attached with an interval. Since another set of plate-like elastic members supported by the member attenuate vibrations having different natural vibration periods, vibrations having a plurality of different natural vibration periods can be generated by one dynamic vibration absorber. Energy can be attenuated as quickly as possible and the viscoelastic member is firmly bonded to each of the plate-like elastic members by vulcanization bonding, so that the shear stress along the plate surface of the plate-like elastic member is reduced. The vibration energy can be reliably generated inside the viscoelastic member, and the vibration energy can be attenuated as quickly as possible in combination with the above effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of one preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the specific example shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a side view of another preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a bottom view of the specific example shown in FIG.
FIG. 5 is a bottom view of still another preferred embodiment of the present invention.
6 is a sectional view taken along line VI-VI of the specific example shown in FIG.
FIG. 7 is a side view of a fourth preferred embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view of a fifth preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a bottom view of a sixth preferred embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
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