JP5079661B2 - 制振装置およびその組み込み構造 - Google Patents

Description

本発明は、振動を抑制するための制振装置、およびこの制振装置の組み込み構造に関する。

制振装置としては、回転慣性質量ダンパを例示できる。回転慣性質量ダンパは、ダンパ両端の相対変位に比例した錘部材の回転量を生じる装置であり、錘部材の回転慣性モーメントと制動力との関係から「両端の相対加速度に比例した負担力」をもつ装置である。回転慣性質量ダンパによれば、てこの原理を利用することによって、実際の錘質量と比較して、１００〜１０００倍以上もの質量効果をもつという特徴がある。

その具体的な例としては、ボールねじとフライホイール（回転錘）とを組み合わせた制振装置をあげることができ、この種の制振装置としては、例えば特許文献１ないし３に記載の技術が知られている。
特許文献１ないし３に記載の技術では、一のナットを有するボールねじ機構を用いてフライホイールを回転させ、これにより、入力される振動の相対加速度に比例した反力を得ることによって振動を抑制するようになっている。この種のボールねじとフライホイール（回転錘）とを組み合わせた制振装置は、コンパクトで大容量（大きな制御力）を有するという特徴をもち、工業製品として安定した性能を発揮できるため効果的である。
特開平０７−２３３８３１号公報 特開２００６−１２５１１０号公報 特開２００４−０４４７４８号公報

しかしながら、特許文献１ないし３に記載の技術では、ボールねじ機構のねじ軸に作用する軸方向の力を、一つのナットによって回転に変換してフライホイールを回転させているので、制振装置に作用する全負担力がボールねじ機構の一つのナットに集中する。そのため、大きな外径のねじ軸を必要とすることになり、更なるコンパクト化を推進する上で未だ解決すべき課題が残されている。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、制振装置に作用する負担力を分散し得て、ねじ軸の外径を小さくして一層コンパクト化し得る制振装置、およびこの制振装置の組み込み構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、振動が入力される入力部と、該入力部に入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生する反力発生部と、該反力発生部を支持する支持部とを備える制振装置であって、前記反力発生部は、外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸、および前記ねじ軸にそのねじ溝とは複数のボールを介して外嵌するとともに軸方向に相対向して設けられる二つのナットを有するボールねじ部と、前記二つのナット同士の間に設けられるフライホイールとを有し、前記入力部から入力された振動を、前記二つのナットを有するボールねじ部によって回転運動に変換し、その回転運動によって前記フライホイールを回すことにより、入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生することを特徴としている。

第一の発明に係る制振装置によれば、ボールねじ部には二つのナットが相対向して設けられ、この二つのナットを有するボールねじ部によって入力された振動が回転運動に変換されるようになっており、その回転運動によってフライホイールが回ることにより、入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生するので、制振装置に作用する全負担力を二つのナットに分散することができる。そのため、ねじ軸の外径を小さくして一層のコンパクト化が可能である。

ここで、制振装置に想定外の過大な加速度が作用すると、過大なダンパ負担力となってしまい、仮に許容値を上回る軸力が制振装置を固定するねじ部に生じれば、制振装置本体だけでなく、制振装置が取り付けられる構造体や接合部に損傷を与えるおそれがある。
そこで、第一の発明に係る制振装置において、前記フライホイールにはトルク制限機構が付設されており、当該トルク制限機構は、前記ボールねじ部を介して作用するトルクが所定トルクを超えたときに、フライホイールに伝えるトルクを頭打ちになるように制限することは好ましい。ここで、「頭打ち」とは、「一定の力に保持する」こと、および「一定の力に達すると増分を極めて小さくする」ことを含む意味で用いる。

このような構成であれば、制振装置に想定外の過大な加速度が作用した場合であっても、フライホイールが所定トルクを保持したまま、あるいは増分を極めて小さくして相対回転するので、例えば許容値を上回る軸力が制振装置を固定するねじ部に生じることを防止または抑制することができる。したがって、制振装置および制振装置が取り付けられる構造体や接合部への損傷を防止または抑制することができる。

なお、第一の発明に係る制振装置において、例えば、前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動および軸方向移動を共に拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動可能に連結し、前記フライホイールは、前記二つのナットと共に回転するようになっていれば、第一の発明に係る制振装置の反力発生部をナット回転型として構成する場合に好適である。

また、例えば、前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動を許容するとともに軸方向移動を拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動を拘束して連結し、前記フライホイールは、前記ねじ軸と共に回転するようになっていれば、第一の発明に係る制振装置の反力発生部をねじ軸回転型として構成する場合に好適である。

さらに、第一の発明に係る制振装置において、例えば、前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸とは並行に設けられていれば、本発明に係る制振装置を、せん断抵抗型として構成する場合に好適である。
また、例えば、前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸の延長線上に設けられていれば、第一の発明に係る制振装置を、軸方向組み込み型として構成する場合に好適である。

さらに、本発明のうち第二の発明は、構造体への制振装置の組み込み構造であって、前記制振装置として、第一の発明に係る制振装置のうち、前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸とは並行に設けられているものを用いており、前記支持部が、下方の構造体に固定されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の下部に装着されて前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴としている。なお、上方の構造体と一体化された接合治具とは、ブレースや壁を介して制振装置と接合する治具であり、制振装置の入力部が上方の構造体と同じ水平変位となるようにしたものである。

第二の発明に係る制振装置の組み込み構造によれば、例えば鋼材系のせん断パネルダンパと同様に、せん断変位に対応したダンパとして機能し、制振装置両端にクレビスやボールジョイント等がないため、制振装置の軸方向でのダンパ全長をコンパクトに構成することができる。また、第一の発明に係る制振装置の全長をコンパクトに構成することができることによって、当該制振装置の両脇にスペースを確保することが容易になり、これにより、そのスペース部分に例えばドア開口を設けたり、オイルダンパを配設したりすることが可能となる。

また、本発明のうち第二の発明のうち他の態様は、構造体への制振装置の組み込み構造であって、前記制振装置として、第一の発明に係る制振装置のうち、前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸の延長線上に設けられているものを用いており、前記支持部が、下方の構造体に取付け治具を介して連結されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の端部に装着されることで、当該制振装置が下方の構造体の上方に離間して且つその中央よりも一方の側に位置して水平に配置され、前記入力部から前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴としている。

第二の発明に係る制振装置の他の態様の組み込み構造によれば、通常のオイルダンパや鋼材ブレースダンパのように、軸方向変位に対応したダンパとして機能し、当該制振装置の両端に、クレビスやボールジョイントを用いれば、軸直方向の変形についても容易に追従することができる。また、上述したせん断抵抗型の例と比較して、設置したときの高さを低く抑えることができるため、オイルダンパを併設する場合であっても、オイルダンパの設置高さを低くすることができる。その結果、取付け治具の高さも低くすることができるため、治具の下端に作用する曲げモーメントが低減し、治具を軽微な構成とすることができる。

上述のように、本発明に係る制振装置によれば、制振装置に作用する負担力を分散してねじ軸の外径を小さくして一層コンパクト化することができる。また、本発明に係る制振装置の装着構造によれば、制振装置の両脇にスペースを確保することが容易になる。

以下、本発明の第一実施形態について図１および図２を適宜参照しつつ説明する。なお、本実施形態の制振装置は、例えば建物の下梁と上梁間（あるいは床と壁間）等の構造体同士の間に介装されるせん断抵抗型の例であり、図１はその制振装置の一実施形態の概要を示す正面図であり、同図では一部を断面で図示している。また、図２は図１でのＺ−Ｚ断面図である。

図１に示すように、この制振装置１は、同図下方に示す固定ベース２４を有し、この固定ベース２４は、反力発生部２３を支持している。反力発生部２３は、フライホイール（回転慣性体）６およびボールねじ部２０を有して構成され、ボールねじ部２０の二つのナット５が、同図上方に示す可動ベース２２に連結されている。
詳しくは、固定ベース２４は、ベース板２４ｂと、そのベース板２４ｂの両端に立設される支持板２４ａ，２４ｃとを有することで正面視が略コ字状をなしている。ベース板２４ｂは、その下面が、例えば下梁や床面等の構造体Ｓａの上部に装着される。そして、両端の支持板２４ａ，２４ｃは、上記反力発生部２３のねじ軸２を、構造体Ｓａと略平行になるように両持ち状態で支持している。なお、これらの支持板２４ａ，２４ｃは、上記可動ベース２２から振動が入力されたときにねじ軸２を移動させないように、ねじ軸２の回転移動および軸方向移動を共に拘束した状態で支持している。

一方、可動ベース２２は、上部に設けられた略平板状の入力部２２ｂと、この入力部２２ｂの両端に下方に向けて付設された支持板２２ａ，２２ｃとを有する。そして、入力部２２ｂは、その上面が上梁や天井面等の構造体Ｓｂの下部に、ねじ軸２とは並行に装着され、固定ベース２４に対して相対的な振動が入力されるようになっている。
また、支持板２２ａ，２２ｃは、その下面２２ｆそれぞれが、直動案内装置４のスライダ４ｂに連結されている。そして、直動案内装置４の案内レール４ａは、上記固定ベース２４側にねじ軸２とは並行に固定され、これにより、可動ベース２２は、固定ベース２４に対して直動案内装置４を介してねじ軸２の軸方向に円滑なスライド移動が可能になっている。

さらに、各支持板２２ａ，２２ｃは、ねじ軸２の軸方向に貫通する貫通穴を有し、この貫通穴に、反力発生部２３の有するボールねじ部２０の二つのナット５が所定の連結構造により装着され、ナット間隔が一定に保持されている。以下、この反力発生部２３についてより詳しく説明する。
単一の軸体からなるねじ軸２には、その外周面に螺旋状のねじ溝３が形成されている。そして、各ナット５は、ねじ溝３に対応する不図示のねじ溝を内周面に有し、ねじ溝３に対して不図示の複数のボール（鋼球）を介してねじ軸２とは相対回転自在に外嵌している。

相対向する二つのナット５は、本体部５Ａと、短円筒状のハウジング部５Ｂとを有して構成されている。本体部５Ａには、その円筒状の外周面に軸方向に間隔を隔てて平行に形成された、２条のベアリング内輪溝１０が形成されている。一方、ハウジング部５Ｂの内周面には、ナット５の本体部５Ａのベアリング内輪溝１０に対応するベアリング外輪溝１２が形成されており、各本体部５Ａの外周にハウジング部５Ｂが被せてある。また、ハウジング部５Ｂは、円環状のフランジ５ｆを有し、このフランジ５ｆが、可動ベース２２の支持板２２ａ、２２ｃ内端面にそれぞれ固定されている。

そして、ベアリング内輪溝１０とベアリング外輪溝１２とでなる溝空間に、それぞれ複数のベアリングボール１４が介装されている。このようにして、ハウジング部５Ｂは、ころがり軸受Ｂの外輪になっており、また、各ナット５の本体部５Ａ外周面がころがり軸受Ｂの内輪を兼ねている。これにより、ベアリング内輪溝１０，ベアリング外輪溝１２およびベアリングボール１４によって、ころがり軸受Ｂがそれぞれ構成され、各ナット５は、ころがり軸受部Ｂを介して上記可動ベース２２の支持板２２ａ、２２ｃに連結されることで、各ナット間隔は一定に保持され、ねじ軸２の軸方向にはねじ軸２と相対移動可能に且つねじ軸２まわりに回転移動可能になっている。

さらに、二つのナット５同士の間には、適当な回転質量を有する円筒状のフライホイール６がねじ軸２回りに回転自在に外嵌されている。そして、このフライホイール６の両端は、フライホイール６の両端部に当接する一対の軸受９を含むトルク安全装置８によって挟持されるように支持され、フライホイール６はナット５とともにねじ軸２回りに回転運動が可能になっており、このフライホイール６の回転慣性モーメントとねじによる移動量から慣性質量効果が生じる。

ここで、この制振装置１のような、ボールねじを用いた回転慣性質量ダンパについて簡単に説明すると、回転慣性質量ダンパは、ダンパ（制振装置）に作用する変位によってフライホイール（錘）が回転し、そのときの慣性抵抗力を応答低減に利用したものであり、錘の回転慣性モーメントＩθと回転角加速度θ“とによって錘に生じる角運動量の変化から慣性抵抗力（反力）Ｐを得る。いま、ダンパの軸方向変位をｘ、錘の回転角をθとしたとき、ｘ＝αθの関係とする。αはボールねじの単位回転角に対するダンパ軸方向の変位量（ｃｍ／ｒａｄ）であり、ダンパの負担力（制御力）Ｐは、以下の（式１）であらわされる。但し、（式１）において、Ｌｄは、ボールねじのリード（ねじ山ピッチ）であり、α＝Ｌｄ／２πである（一回転（２π）でＬｄだけ変位する）。

ここで、上記トルク安全装置８は、フライホイール６に対して、ナット５とフライホイール６との間の位置に、トルク制限機構として付設され、ボールねじ部を介してフライホイール６に作用するトルクが所定トルクを超えたときに、フライホイールに伝えるトルクを頭打ちになるように制限する。つまり、入力部である可動ベース２２から想定外の過大な加速度が作用すると、フライホイール６に対して所定トルクでスリップ（トルクを保持したまま相対回転）を生じるようになっている。これにより、各ナット５部分での過大なダンパ負担を頭打ちにして反力発生部２３等の損傷を防止している。なお、上記トルク安全装置８としては、例えば、いわゆるトルクキーパ（株式会社ツバキエマソン：ＴＦＫシリーズ等）を用いることができる。

詳しくは、この制振装置１のような回転慣性質量ダンパは、ダンパ両端の相対加速度に比例した反力を生じる。そのため、地震時の相対加速が想定外に大きくなった場合、過大な反力によってダンパ内部またはこれの取付く構造体に損傷をあたえるおそれがある。そこで、この制振装置１においては、トルク安全装置８の内蔵するトルク制限機構（スリップ機構）によって、ダンパ反力をある一定で頭打ちする機能を設けている。

すなわち、ボールねじに作用する力Ｐ（ダンパの反力）は、上記（式１）にて示される。ここで、Ｉθθ“は、ナットに作用するトルクであり、これを軸方向力に変換して反力Ｐを生み出している。このトルクＴは、回転慣性モーメントに比例することから、次の（式２）が得られる。但し、（式２）において、Ｉθ₀は、ナットおよびこれに固定された部分の回転慣性モーメントであり、また、Ｉθ₁は、ナットに接合される錘部分の回転慣性モーメントである。

ナットと錘の接合を「トルクをＴ₀以下に保持する接合」とすれば、上記（式２）のＴは、次の（式３）となる。

これにより、回転慣性モーメントの大部分を占める「錘部分から伝達されるトルク」が頭打ちされることで、ダンパの反力Ｐは以下の（式４）となる。但し、Ｔ₀は、錘からナットに伝達される最大トルクである。

したがって、このトルク制限機構を設けることによって、ダンパ両端の相対加速度と反力との関係は、図３に示すようになり、反力が頭打ちされる。これは、オイルダンパのリリーフ機構と同じようなものといえる。なお、オイルダンパは、相対速度が一定値を超えると、逃がし弁（リリーフ弁）が開き、シリンダの内圧が過大にならないようにすることで、ダンパの反力を頭打ちにするものである。

次に、このせん断抵抗型の制振装置１の、建物の下梁と上梁間（あるいは床と壁間）等の構造体Ｓａ，Ｓｂ同士の間への組み込み構造の例について説明する。
図４に示すように、制振装置１は、そのベース板２４ｂの下面が、下方の構造体Ｓａ（この例では下梁）の上面中央に固定される。また、制振装置１の上部の可動ベース２２は、上方の構造体として、左右の柱と上階床梁に対して対角線状に設けたブレースＳｃの下端と一体化された接合治具Ｓｂの下部に、ねじ軸２とは並行に装着され、固定ベース２４に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれている。

ここで、制振装置１の中央位置（フライホイール６の中央であって且つねじ軸２の軸芯の位置）は、当該中央位置と柱梁接合部内端とを結ぶ軸線上に配置される。さらに、構造体Ｓａの上部の一端側には、オイルダンパ取付け治具Ｄｚが固定されており、このオイルダンパ取付け治具Ｄｚと接合治具Ｓｂとの間に、相互を繋ぐようにオイルダンパＤが水平に配設されている。

なお、この制振装置１の上部には、横断面がコ字状のカバーＫが制振装置１の全長に亘って被せられている。そして、上記二つのナット５の外ケースになっている可動ベース２２の支持板２２ａ，２２ｃの外側面は、このコ字状のカバーＫ内面側に一体に結合されている。なおまた、このカバーＫの下端部分はシールされている。

次に、この制振装置１およびその組み込み構造の動作、並びに作用・効果について説明する。
今、例えば地震等により層間変位が生じると、上記ブレースＳｃと一体化された接合治具Ｓｂ（構造体Ｓｂ）が水平変位し、接合治具Ｓｂに固定された可動ベース２２は、構造体Ｓａと一体化された固定ベース２４に対して水平変位する。このとき、制振装置１には、構造体Ｓａ，Ｓｂ相互の相対変位に対するせん断抵抗力が生じる。

つまり、この制振装置１によれば、入力部である可動ベース２２が固定ベース２４に対して相対的に振動（図１で左右に振動）すると、可動ベース２２がねじ軸２に沿ってスライド移動し、これにより、二つのナット５の本体部５Ａが回転する。そして、二つのナット５間には、ナット５とともにねじ軸２回りに回転運動可能にフライホイール６が取り付けられているため、二つのナット５とともにフライホイール６が軸回りに回転する。したがって、入力される振動の直線運動がボールねじ部２０により回転運動に変換され、その回転運動によってフライホイール６を回すことにより、振動の相対加速度に比例した反力を得て、振動を抑制する制振ダンパとして機能する。なお、制振装置１の上下端の相対変位ｘと抵抗力（反力）Ｐとの関係は前述した通りである。

そして、この制振装置１およびその組み込み構造によれば、例えば鋼材系のせん断パネルダンパと同様に、せん断変位に対応したダンパであり、両端にクレビスやボールジョイントがないため、軸方向でのダンパ全長をコンパクトに構成することができる。
また、この制振装置１、およびその組み込み構造によれば、ダンパ全長をコンパクトに構成することができることによって、制振装置１の両脇にスペースを確保することが容易に可能となり、これにより、そのスペース部分にドア開口を設けたり、オイルダンパＤを配設したりすることが可能となる。

具体的には、本実施形態の組み込み構造のように、構造体Ｓａの上部の一端側に、オイルダンパ取付け治具Ｄｚを固定し、このオイルダンパ取付け治具Ｄｚと接合治具Ｓｂとの間に、相互を繋ぐようにオイルダンパＤを配設すれば、粘性減衰を付加することができる。特に、仮にダンパ（制振装置）を軸方向組み込み型とした場合には、オイルダンパを一台しか配設できないが、本実施形態のようなせん断抵抗型であれば、両側にそれぞれ計２台を配設することが可能となるため、粘性減衰を稼ぎたい場合には極めて有効である。

さらに、この制振装置１によれば、入力される振動がボールねじ部２０により回転運動に円滑に変換されるので、良好な作動が保証される。また、ボールねじ部のリードを適宜選定することにより、見かけ上の質量増大効果を高くすることができる。また、この制振装置１によれば、固定ベース２４に対して可動ベース２２をねじ軸２の軸方向にスライド移動可能に連結する直動案内装置４を有するので、ねじ軸直交方向の変形を防止し、二つのナット５に入力される軸方向の振動をねじ軸２との相対回転運動に円滑に変換させることができる。

また、この制振装置１によれば、ねじ軸２には二つのナット５が相対向して設けられ、入力された振動が二つのナット５を有するボールねじ部によって回転運動に変換されるようになっており、フライホイール６が、その回転運動によって回ることにより、入力される振動の相対加速度に応じた反力を得るので、制振装置１に作用する全負担力を二つのナット５に分散（各ナットに作用する荷重が１／２）することができる。そのため、例えば上記例示した特許文献１ないし３に記載の技術に比べて、ねじ軸２の外径を小さくして装置の一層のコンパクト化が可能であり、これにより、更なる低コスト化がはかれる。また、二つのナット５の間にフライホイール６を配設しているので、フライホイール６が両端で支持される構造となり、フライホイール６の支持状態を安定させることができる。

また、この制振装置１によれば、フライホイール６にはトルク安全装置８が付設されているので、制振装置１に想定外の過大な加速度が作用した場合であっても、フライホイール６が所定トルクを保持したままで相対回転することができる。そのため、許容値を上回る軸力が制振装置１を固定するねじ部に生じることを防止または抑制することができる。したがって、制振装置１および制振装置１が取り付けられる構造体Ｓａ，Ｓｂや接合部への損傷を防止または抑制することができる。

なお、本発明に係る制振装置およびその組み込み構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記第一実施形態では、ハウジング部５Ｂは、ころがり軸受Ｂの外輪になっており、また、各ナット５の本体部５Ａ外周面がころがり軸受Ｂの内輪を兼ねている例で説明したが、これに限定されず、ころがり軸受Ｂの構成を、例えば市販の軸受を使用してナットと分離した構造としてもよい。しかし、装置をよりコンパクトに構成する上では、本実施形態のように、ハウジング部５Ｂが、ころがり軸受Ｂの外輪になっており、各ナット５の本体部５Ａ外周面がころがり軸受Ｂの内輪を兼ねた構成とすることは好ましい。

また、例えば上記第一実施形態では、振動が入力される可動ベース２２の入力部２２ｂが、ねじ軸２とは並行に設けられたせん断抵抗型の例で説明したが、設置姿勢（組み込み構造）は、これに限定されない。さらに、上記実施形態では、反力発生部２３の支持部である固定ベース２４が、ねじ軸２の回転移動および軸方向移動を共に拘束支持し、また、入力部である可動ベース２２が、二つのナット５をねじ軸２の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸２まわりに回転移動可能に連結し、さらに、フライホイール６は、二つのナット５と共に回転するようになっているナット回転型を例に説明したが、これに限定されるものでもない。

例えば、図５に示す第二実施形態のように、本発明に係る制振装置を、ねじ軸回転型として構成してもよい。つまり、同図に示すように、この第二実施形態の例では、固定ベース２４の支持板２４ａ，２４ｃは、ころがり軸受２４ｄを介してねじ軸２を支持しており、これにより、ねじ軸２の回転移動を許容するとともに軸方向移動を拘束している。また、二つのナット５は、ハウジング部５Ｂおよびころがり軸受部Ｂを有しておらず、本体部５Ａが円環状のフランジ５ｆを有している。そして、本体部５Ａに形成されたフランジ５ｆが、可動ベース２２の支持板２２ａ、２２ｃに直接連結されることで、二つのナット５をねじ軸２の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸２まわりに回転移動を拘束して連結している。

さらに、トルク安全装置８は、キー構造８ｋを介してねじ軸２と一体に回転するように装着されつつフライホイール６を挟持しており、フライホイール６が、ねじ軸２と共に回転するように構成されている点が上記第一実施形態と異なっている。これにより、この第二実施形態の例では、ねじ軸回転型となっている。このような構成であっても、二つのナット５が軸方向に変位すると、ねじ軸２が逆作動によって回転し、ねじ軸２と共に回転するように構成されたフライホイール６が回転するため、上記第一実施同様の作用・効果を奏する。

また、例えば図６に示す第三実施形態のように、反力発生部２３は、上記第一実施形態同様のナット回転型を採用し、入力部２２ｂおよび固定部２４ｂについては、同図に示すように、その振動が入力される位置のみを上記第一実施形態と異ならせて、ねじ軸２の延長線上に設けた軸方向組み込み型とすることもできる。このような構成であっても、上記第一実施同様の作用・効果を奏する。

ここで、この軸方向組み込み型の制振装置１の、建物の下梁と上梁間（あるいは床と天井間）等の構造体Ｓａ，Ｓｂ同士の間への組み込み構造の例について説明する。
図７に示すように、この軸方向組み込み型の制振装置１は、その固定部２４ｂが、取付け治具Ｊを介して下方の構造体Ｓａの端部に連結され、また、制振装置１の入力部２２ｂは、対角線状に設けたブレースＳｃの下端と一体化された接合治具Ｓｂの端部に装着される。これにより、制振装置１は、下方の構造体Ｓａの上方に離間して且つその構造体Ｓａの中央よりも一方の側に位置して水平に配置され、入力部２２ｂから上記固定部２４ｂに対して相対的な振動が入力されるように組み込まれる。

ここで、この制振装置１の軸線（ねじ軸２の軸芯の位置）ＣＬの高さは、接合治具Ｓｂの軸芯と柱梁接合部内端とを結ぶ軸線の交点上に配置される。さらに、構造体Ｓａの上部の中央よりも他方の側には、オイルダンパ取付け治具Ｄｚが固定されており、このオイルダンパ取付け治具Ｄｚと接合治具Ｓｂとの間に、相互を繋ぐようにオイルダンパＤが制振装置１の軸線上に水平に配設されている。

なお、上記せん断抵抗型の例同様に、この制振装置１の上部にも、横断面がコ字状のカバーＫが制振装置１の全長に亘って被せられている。そして、上記二つのナット５の外ケースになっている可動ベース２２の支持板２２ａ，２２ｃの外側面は、このコ字状のカバーＫ内面側に一体に結合されている。なおまた、このカバーＫの下端部分はシールされている。

この軸方向組み込み型の制振装置１を用いた上記組み込み構造によれば、例えば地震等により層間変位が生じると、上記ブレースＳｃと一体化された接合治具Ｓｂ（構造体Ｓｂ）が水平変位し、この接合治具Ｓｂに固定された入力部２２ｂは、入力部２２ｂ側が、取付け治具Ｊを介して下方の構造体Ｓａ一体化された固定部２４ｂ側に対して軸方向（水平方向）に変位する。このとき、制振装置１には、構造体Ｓａ，Ｓｂ相互の相対変位に対するせん断抵抗力が生じる。これにより、上記せん断抵抗型の例同様に、振動の相対加速度に比例した反力を得て、振動を抑制する制振ダンパとして機能する。

特に、この軸方向組み込み型の制振装置１は、通常のオイルダンパや鋼材ブレースダンパのように、軸方向変位に対応したダンパであり、両端（入力部２２ｂおよび固定部２４ｂ）に、クレビスやボールジョイントを用いることによって、軸直方向の変形についても容易に追従することができる。また、上述したせん断抵抗型と比較して、設置したときの高さを低く抑えることができるため、オイルダンパを併設する場合であっても、オイルダンパの設置高さを低くすることができる。その結果、取付け治具の高さも低くすることができるため、治具の下端に作用する曲げモーメントが低減し、治具を軽微な構成とすることができる。

また、例えば図８に示す第四実施形態のように、入力部２２ｂおよび固定部２４ｂの位置を、上記第三実施形態のようにねじ軸２の延長線上に設けた軸方向組み込み型にするとともに、反力発生部２３は、第二実施形態のようにねじ軸回転型で構成してもよい。このような構成であっても、上記第一実施同様の作用・効果を奏する。
さらに、例えば図９に示す第五実施形態のように、梁等からの入力（変位）が、軸方向およびその軸方向に直角な方向から作用する場合を考慮して、直角方向の変位をキャンセルするトラニオン構造を採用することができる。

つまり、同図に示すように、この第五実施形態の制振装置は、上記第一実施形態に対し、可動ベース２２の入力部２２ｂが、上下に摺動自在な摺動部２２ｓを有する点が異なっている。これにより、例えば地震等により、建物の下梁と上梁間（あるいは床と天井間）等の構造体Ｓａ，Ｓｂ相互が相対移動すると、固定ベース２４が下梁等の構造体Ｓａと一体に移動するのに対し、可動ベース２２の入力部２２ｂは、上下に摺動自在な摺動部２２ｓによって直角方向の変位をキャンセルしつつ上梁等の構造体Ｓｂと一体に移動することができる。なお、その他の構成および作用・効果については上記第一実施形態と同様である。

なおまた、上記各実施形態では、フライホイール６にはトルク制限機構としてトルク安全装置８が付設されている例で説明したが、これに限らず、トルク制限機構を有しない構成としてもよい。しかし、制振装置に想定外の過大な加速度が作用した場合であっても、フライホイールを、所定トルクを保持したままで相対回転させることにより、許容値を上回る軸力が制振装置を固定するねじ部に生じることを防止または抑制する上では、上記実施形態のように、フライホイールにトルク制限機構を付設することが好ましい。

また、上記の説明では制振装置の支持部を下方の構造体に、入力部を上方の構造体に接合するとしたが、上下逆としてもよい。また、上記ではボールねじ部が水平の場合について説明したが、水平方向以外の相対変位を対象とする場合は、制振装置を垂直あるいは傾斜させて取り付けても良い。

本発明に係る制振装置の第一実施形態（せん断抵抗型、ナット回転型）の概要を示す正面図であり、同図では一部を断面で図示している。 図１でのＺ−Ｚ断面図である。 トルク制限機構によるダンパ両端の相対加速度と反力との関係を示す図である。 第一実施形態の制振装置の、構造体への組み込み構造の一例を説明する図であり、同図（ａ）はその要部の正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＺ−Ｚ断面図である。 本発明に係る制振装置の第二実施形態（せん断抵抗型、ねじ軸回転型）の概要を示す図であり、同図（ａ）は一部を断面で示す正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＺ−Ｚ断面図である。 本発明に係る制振装置の第三実施形態（軸方向組み込み型、ナット回転型）の概要を示す図であり、同図（ａ）は一部を断面で示す正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＺ−Ｚ断面図である。 第三実施形態の制振装置の、構造体への組み込み構造の一例を説明する図であり、同図（ａ）はその要部の正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）での制振装置部分の拡大図、また、同図（ｃ）は同図（ｂ）でのＺ−Ｚ断面図である。 本発明に係る制振装置の第四実施形態（軸方向組み込み型、ねじ軸回転型）の概要を示す図であり、同図（ａ）は一部を断面で示す正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＺ−Ｚ断面図である。 第一の実施形態の変形例となる第五実施形態を説明する図であり、同図（ａ）は一部を断面で示す正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１ 制振装置
２ ねじ軸
３ ねじ溝
４ 直動案内装置
５ ナット
６ フライホイール
８ トルク安全装置（トルク制限機構）
９ ころがり軸受
１０ ベアリング内輪溝
１２ ベアリング外輪溝
１４ ベアリングボール
２０ ボールねじ部
２２ 可動ベース（入力部）
２３ 反力発生部
２４ 固定ベース（支持部）
Ｓａ，Ｓｂ 構造体
Ｄｚ オイルダンパ取付け治具
Ｄ オイルダンパ
Ｋ カバー
Ｊ 取付け治具

Claims (8)

1. 振動が入力される入力部と、該入力部に入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生する反力発生部と、該反力発生部を支持する支持部とを備える制振装置であって、
   前記反力発生部は、外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸、および前記ねじ軸にそのねじ溝とは複数のボールを介して外嵌するとともに軸方向に相対向して設けられる二つのナットを有するボールねじ部と、前記二つのナット同士の間に設けられるフライホイールとを有し、前記入力部から入力された振動を、前記二つのナットを有するボールねじ部によって回転運動に変換し、その回転運動によって前記フライホイールを回すことにより、入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生することを特徴とする制振装置。
2. 前記フライホイールにはトルク制限機構が付設されており、当該トルク制限機構は、前記ボールねじ部を介して作用するトルクが所定トルクを超えたときに、フライホイールに伝えるトルクを頭打ちになるように制限することを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動および軸方向移動を共に拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動可能に連結し、前記フライホイールは、前記二つのナットと共に回転するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の制振装置。
4. 前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動を許容するとともに軸方向移動を拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動を拘束して連結し、前記フライホイールは、前記ねじ軸と共に回転するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の制振装置。
5. 前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸とは並行に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制振装置。
6. 前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸の延長線上に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制振装置。
7. 構造体への制振装置の組み込み構造であって、
   前記制振装置として請求項５に記載の制振装置を用いており、
   前記支持部が、下方の構造体に固定されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の下部に装着されて前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴とする制振装置の組み込み構造。
8. 構造体への制振装置の組み込み構造であって、
   前記制振装置として請求項６に記載の制振装置を用いており、
   前記支持部が、下方の構造体に取付け治具を介して連結されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の端部に装着されることで、当該制振装置が下方の構造体の上方に離間して且つその中央よりも一方の側に位置して水平に配置され、前記入力部から前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴とする制振装置の組み込み構造。

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