JP3644510B2 - 高粘性ダンパ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は斜張橋のケーブル制振用などに使用される高粘性ダンパに係り、特に、簡単な構造で高くかつ安定した効果を得られるようにした高粘性ダンパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、斜張橋は図４に示すように、塔Ｔから多数のケーブルｃを介して橋桁ｂを吊す構成を採るが、近年における斜張橋は長径間化し、ケーブルが長大化すると共にポリエチレン管被覆の大径ケーブルが採用され、これに伴い風や雨滴等に起因するケーブルの振動が問題となっている。尚ケーブルの振動は３Ｈｚ程度の低い周波数のものである。
【０００３】
特開平３−９６５０６号公報には、このケーブルの制振を行うための制振装置即ちダンパが報告されている。図５乃至図７に示すように、このダンパａは、橋桁ｂ上においてこれとケーブルｃとをケーブルｃの長手方向に対し直角に掛け渡して設置される。ダンパａは、ケーブルｃ側に固定される上部構造体ｄと、橋桁ｂ側に固定される下部構造体ｅとから主に構成される。上部構造体ｄは、その蓋板ｆの下面に互いに平行となるよう溶接固定された抵抗板ｇを有し、これら抵抗板ｇは、下部構造体ｅの箱体ｈと隔壁ｉとによって区画された独立室ｊにそれぞれ挿入される。独立室ｊには高粘性体ｋが充填され、これに抵抗板ｇが没入され、これによりケーブルｃの振動に伴う抵抗板ｇの振動を高粘性体ｋの粘性せん断抵抗を利用して減衰させるようになっている。特にケーブルｃ振動時にあって、下部構造体ｅは橋桁ｂ側に固定されるため不動とみなされ、よって抵抗板ｇは独立室ｊ内で相対運動を行うことになり、かつその運動は高粘性体ｋにより減衰される。尚高粘性体は高分子化合物で、常温で数百万ストークス程度の動粘度を有するものである。
【０００４】
ケーブルｃの振動は、主に上下方向、即ち長手方向と直交する方向の成分が支配的であり、従って抵抗板ｇの下方には充分な隙間が設けられ、そのストローク量を十分確保できるようになっている。また抵抗板ｇの振動を実質的に減衰させるのは、これの対向面、即ち箱体ｈの内壁及び隔壁ｉとの間に存在する高粘性体ｋの粘性せん断抵抗であり、この抵抗は二面間の間隔に密接に関係するので、抵抗板ｇを蓋板ｆに正確に位置決めすると共に、抵抗板ｇと箱体ｈの内壁及び隔壁ｉとが平行かつ一定間隔となるよう注意を払う必要がある。
【０００５】
またケーブルｃの振動は、僅かではあるが上下方向以外の成分もあり、即ち三次元的に振動するため、これを許容すべく抵抗板ｇの側方にも隙間が設けられている。つまり抵抗板ｇは三次元的な運動が許容されており、かつそのあらゆる方向の運動は高粘性体ｋによって減衰されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ダンパの設置時、抵抗板ｇを蓋板ｆに対し完全に直角とし、かつ互いの抵抗板ｇが完全に平行となるよう正確に位置決めしなければならず、抵抗板ｇがある程度の長さを持つ平板であることからそれが面倒であり、設置に手間がかかる欠点がある。
【０００７】
また抵抗板ｇは平板状であるため上下以外の振動たとえば抵抗板ｇの面に直角方向の振動や抵抗板ｇが回転するような捩り振動に対しては、高粘性体ｋは上下振動のような純粋の粘性せん断抵抗を生じないので振動を効果的に抑制する能力が低い。
【０００８】
一方、粘性せん断抵抗力Ｆは速度勾配（Ｖ／Ｄ）の関数で表される。即ち
Ｆ＝ｆ（Ｖ／Ｄ）
ここでＶは図８に示されるように固定板と抵抗板との間の相対速度でありＤは固定板と抵抗板との間の距離である。従ってＦを大きくするためにはＤを小さくせねばならない。
【０００９】
ところが図６および図７に示される従来のダンパでは抵抗板ｇは一部が高粘性体内に没入し、一部は空気中に露出しているので、抵抗板ｇの表面と固定板の表面（箱体ｈの内壁または隔壁ｉの表面）との間には図７に示すように高粘性体の自由表面ｍが存在する。この自由表面ｍは固定板近傍では停止しているのに対し、抵抗板ｇ近傍では抵抗板ｇの運動に引きづられて同じ運動をする。従って自由表面ｍは抵抗板ｇの振動の一周期毎に、図９に示すように固定板側を起点としてｍ、ｍ′の間でαの角度で揺動する。ところで抵抗板ｇが大きな速度で振動すると、抵抗板ｇの近傍で自由表面ｍが抵抗板ｇから剥離し、剥離した部分から空気を巻き込み、剥離部分が増々拡大することになる。そうすると抵抗板ｇと高粘性体ｋとの接触面積が低下し、ダンパの制振能力が低下する。この傾向は角度αが大きいほど、また速度Ｖが大きいほど著しいので、先に述べたようにＤが小さく、振巾Ｘ周波数の数値が大きいときに特に問題となる。
【００１０】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、製作据付が容易で、振動体の捩り振動にも対応でき、かつ制振能力の安定した高粘性ダンパを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の高粘性ダンパは振動体と固定体との間に介設されて上記振動体の制振を行う高粘性ダンパであって、上記固定体に固定される有底の外円筒と、振動体側より上記外円筒に向って延出されるロッドと、上記ロッド先端側に設けられ上記外円筒内に挿入される内円筒と、上記ロッドと上記内円筒とを連結するリブと、上記外円筒内に充填される高粘性体とよりなり、上記外円筒、ロッド、および内円筒とは略同心に設けられており、かつ上記外円筒はダンパの傾斜した取付角度に対応して上記内円筒が高粘性体内に全体が没入した状態で作動し得る量の高粘性体を収容し得る形状を有している。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、振動体の振動に伴い外円筒と内円筒が相対運動を行い、この運動は外円筒内に充填される高粘性体の粘性せん断抵抗ｈより減衰される。特に減衰力を生じさせる面が同心状の２つの円筒体の内外面なので円筒体の軸心方向の振動減衰は勿論のことその回転方向の振動も効果的に減衰させることができる。
【００１３】
さらに内円筒は高粘性体内に全体が完全に没入した状態で振動しているので振動に伴って高粘性体内に空気を巻き込むことがなく、ダンパは安定した制振能力を発揮する。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の一実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の高粘性ダンパの正面断面図であり図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図において１は斜張橋のケーブル等の振動体である。２は橋桁などの固定体である。振動体１と固定体２との間に高粘性ダンパ３が介設されていて、振動体の制振を行う。固定体２には有底の外円筒が、底を兼ねる盲フランジ４ａにより固定されている。振動体１には取付金物１０を介してロッド５が振動体１の軸心に対して、略直角方向に取りつけられている。ロッド５は上記外円筒４に向かって延出しており、その先端側には内円筒６がリブ７を介して取り付けられている。尚ロッド５と内円筒６とを連結するリブ７は本例では３枚である。内円筒６は外円筒４内に挿入されている。外円筒４内には高粘性体８が充填されている。高粘性体８は高分子有機化合物である。外円筒４、ロッド５および内円筒６は略同心に設けられている。９はそれらの軸心である。図に示すように内円筒６は全体が高粘性体８中に没入している。
【００１５】
図３は高粘性ダンパを傾斜して取り付けた場合を示す正面断面図である。図に示すように高粘性体８の自由表面は水平面なので、高粘性体８が外円筒４から流出じないように、外円筒４はその直径との関係で十分な長さとしなければならない。尚斜張橋のケーブルｃは塔Ｔに近いものほど立ち上がり角が大きいので高粘性ダンパ３は大きく斜いた状態で使用することになるが、実際には垂直から６０°（即ち水平から３０°）まで傾けて使用する場合がある。
【００１６】
以下本実施例の作用を説明する。振動体１が斜張橋のケーブルｃである場合に、ケーブルｃは風等に起用して振動する。この場合振動の方向はケーブル軸心に対して直角方向即ちロッド５の軸心方向であるが、わずかではあるがロッド５の回転方向の振動成分も存在する。振動体１の振動にともないロッド５、リブ７を介して振動が内円筒６に伝わり、内円筒６が振動する。一方外円筒４は固定体２に固定されており不動であるので外円筒４と内円筒６との間に主に軸方向の相対運動を行うことになる。外円筒４内には高粘性体８が充填されているので、内円筒６は高粘性体８の粘性せん断抵抗を受ける。即ち内円筒６の外周面と外円筒４の内周面との面で、先に図８を参照して説明した粘性せん断抵抗力Ｆが発生し、振動体１の振動を減衰させる。回転方向の振動も同様である。尚振動力Ｆは内円筒６の外周面の面積に比例する。
【００１７】
この際外円筒４と内円筒６とは同心になっているので軸方向および回転方向の振動に対して両円筒間の間隔の変化がなく一定の粘性せん断抵抗力を生じる。そしてダンパ据付時に両円筒の周方向の相対変位は全く問題ないので、図５ないし図７に示す従来の平板状のダンパに比して据付けが楽である。
【００１８】
さらに内円筒６は高粘性体８内に完全に没入しているので、内円筒６が軸方向に振動しても、高粘性体８内に空気を巻き込むおそれがなく、安定した減衰効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の高粘性ダンパば内外両円筒間の相対変位により、減衰作用が行われると共に内筒が高粘性体内に没入した状態で作用するので以下の如き優れた効果がある。
（１）組立てや据付けが容易である。
（２）捩り振動も効果的に抑制できる。
（３）高粘性体内に空気の巻き込みがないので安定した制振能力を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高粘性ダンパの正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の高粘性ダンパを斜めに据付けた状態を示す正面断面図である。
【図４】斜張橋を示す側面図である。
【図５】従来例を示し、ダンパの設置状態を示す側面図である。
【図６】従来例を示し、ダンパの平断面図である。
【図７】従来例を示し、ダンパの側断面図である。
【図８】粘性せん断抵抗力の発生メカニズムを示す説明図である。
【図９】固定板と振動板との間の高粘性体の自由表面の動きを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 振動体
２ 固定体
３ 高粘性ダンパ
４ 外円筒
５ ロッド
６ 内円筒
７ リブ
８ 高粘性体

Claims (1)

1. 振動体と固定体との間に介設されて上記振動体の制振を行う高粘性ダンパであって、上記固定体に固定される有底の外円筒と、振動体側より上記外円筒に向かって延出されるロッドと、上記ロッド先端側に設けられ上記外円筒内に所要の粘性せん断抵抗力が発生するような隙間を介して挿入される内円筒と、上記ロッドと上記内円筒とを連結する複数のリブと、上記外円筒内に充填される高粘性体とよりなり、上記外円筒、ロッド、および内円筒とは略同心に設けられており、かつ、上記外円筒はダンパの傾斜した取付角度に対応して上記内円筒が高粘性体の自由表面下に全体が没入した状態で作動し得る量の高粘性体を収容し得る形状を有しており、上記リブは上記ロッドの外面から上記内円筒の内面に向かって放射状に伸びる平板であり、上記高粘性体は常温で数百万ストークス程度の動粘度を有するものであることを特徴とする高粘性ダンパ。

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