JP6415138B2

JP6415138B2 - 張力材用制振装置

Info

Publication number: JP6415138B2
Application number: JP2014136229A
Authority: JP
Inventors: 靖向高
Original assignee: 日本タイロッド工業株式会社
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: JP2016014422A

Description

本発明は、例えばタイロッド等のように張力が導入される張力材に設置され、この張力材の振動を抑制する張力材用制振装置に関する。

従来、建築構造物や土木構造物等に設置され、地震等に起因する振動を抑制する制振装置として、回転慣性質量ダンパを備えたものが提案されている。この種の制振装置としては、外筒と内筒とをテレスコ状に配置し、外筒内に、内筒側に突出するロッドを有して軸方向に移動するピストンと、このピストンに連結されたコイルバネとを収容すると共に、上記内筒の内側に同軸回りに回転する筒状の回転体を収容し、この回転体の中心軸に沿って形成された雌螺子と、上記ロッドに形成された雄螺子との間にボールを配置してボールねじを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。上記内筒は、外筒から突出する側の端部が拡径され、この拡径部分の内側に、上記回転体の先端に連結された円盤状のフライホイールが収容されている。

この制振装置は、構造物の梁と柱で取り囲まれた架構内に、ハ字状を成すように２つ配置される。上記ハ字状を成す２つの制振装置は、外筒の基端が上側の梁の中央に回動可能に連結される一方、内筒の突出端が下側の梁と柱との接合部に回動可能に連結される。構造物が地震によって層間変位をすると、上記制振装置の外筒と内筒が軸方向に相対変位し、ピストンがコイルバネを伸縮すると共に、回転体がロッドに対して軸方向に相対変位をする。回転体がロッドに対して軸方向に相対変位をすると、ボールねじによって回転体が中心軸回りに回転し、この回転体に連結されたフライホイールが中心軸回りに回転する。上記コイルバネの弾性とフライホイールの回転慣性力でエネルギー吸収を行い、構造物の振動を減衰するように構成されている。

上記制振装置は、構造物の層間変位に伴い、梁又は柱に接続された外筒の基端と内筒の突出端との間で、圧縮方向と引張方向とに交番する変位が生じる。外筒と内筒が圧縮方向に変位すると、コイルバネが圧縮されると共にフライホイールが軸回りの所定方向に回転する一方、外筒と内筒が引張方向に変位すると、コイルバネが伸長されると共にフライホイールが軸回りの所定方向と逆方向に回転する。すなわち、この制振装置は、外筒と内筒が圧縮方向と引張方向のいずれに相対変位をしても、コイルバネの弾性に基づくエネルギー吸収と、フライホイールの回転慣性力に基づくエネルギー吸収を行うことができる。

特開２０１１−０１２７３９号公報

ところで、建築構造物や土木構造物では、例えば仮設堤防を形成するために互いに平行に配列された矢板を繋ぎ止める用途や、建築物の壁面から水平に突出した庇を吊り下げる用途に、タイロッドやワイヤ等の張力材が用いられる。張力材は、構造物から引張力のみを受ける箇所に適用され、細長比が比較的大きく、圧縮力を伝達しない部材により形成される。

最近、防災意識の高まりにより、各種構造物の耐震性能の向上が求められており、構造物に適用される張力材についても、制振機能を付与することが望まれる。そこで、構造物と張力材との間に、特許文献１のような従来の制振装置を設置することが考えられる。

しかしながら、上記張力材は、圧縮力を伝達しない部材で形成されるので、構造物と張力材との間の引張方向の変位のみが制振装置に伝達され、圧縮方向の変位は制振装置に伝達されない。したがって、制振装置のエネルギー吸収効果を十分に発揮できないという問題がある。

また、上記従来の制振装置は、外筒と内筒とテレスコ状に配置し、この内筒の突出端部にフライホイールを配置するので比較的大型である。したがって、構造物の形状や他の部材との位置関係により、設置位置が制限されるおそれがある。特に、張力材は、厚みや幅が比較的小さいので、他の部材に接近した箇所に設置される場合があるため、比較的大型の制振装置は配置が困難になりやすい。また、比較的大型の制振装置を配置することにより、構造物の美観を損ねるおそれがある。

また、上記従来の制振装置は、外筒、内筒、ピストン、ロッド、コイルバネ、回転体及びフライホイールで形成されて部品点数が多いと共に、引張力と圧縮力との両方を伝達するので比較的高い強度が必要であるため、質量が比較的大きい。したがって、上記制振装置を張力材に接続すると、制振装置の質量によって張力材に撓みが生じるおそれがある。さらに、張力材は、圧縮力を伝達しないので、構造物の振動に伴って制振装置と張力材との接続部に圧縮方向の相対変位が生じると、張力材の引張力が一時的に零となり、張力材が大幅に撓んで制振装置の姿勢が変化し、制振装置そのものが振動を増大するおそれがある。

そこで、本発明の課題は、張力材に適した小型化と軽量化が可能であり、張力材や、張力材が架け渡される部材の振動を効果的に抑制できる張力材用制振装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の張力材用制振装置は、複数の部材の間に架け渡される張力材と張力材との間、又は、上記張力材と部材との接続部に介設され、上記張力材及び部材の振動を抑制するための張力材用制振装置であって、
一方が上記張力材に接続され、他方が上記張力材又は上記部材に接続され、軸方向に相対直線運動が可能な第１接続部及び第２接続部と、
上記第１接続部と上記第２接続部とに重複する位置に配置された回転体と、
上記第１接続部と上記第２接続部の相対直線運動を上記回転体の円運動に変換する運動変換機構と、
上記張力材に張力が導入された状態で、上記第１接続部と上記第２接続部を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持する保持部と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、本発明の張力材用制振装置は、複数の部材の間に架け渡される張力材と張力材との間、又は、上記張力材と部材との接続部に介設される。張力材と張力材との間に介設される場合は、一方の上記張力材に第１接続部が接続され、他方の上記張力材に第２接続部が接続される。張力材と部材との接続部に介設される場合は、上記張力材の端に第１接続部が接続され、上記張力材が接続される部材に第２接続部が接続される。地震荷重や風荷重や活荷重等が部材に作用して複数の部材の間に相対変位が生じると、張力材の張力が増減し、これにより、第１接続部と第２接続部が軸方向の相対直線運動を行う。この第１接続部と第２接続部の相対直線運動が、運動変換機構によって回転体の円運動に変換される。円運動を行う上記回転体の回転慣性の質量効果により、部材の間の相対変位による振動エネルギーが減衰し、これにより、部材と張力材の振動が低減する。

ここで、上記保持部により、上記張力材に所定の張力が導入された状態で、上記第１接続部と上記第２接続部が、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持されるので、相対直線運動時に張力材の引張力が零となる機会を少なくできる。したがって、上記第１接続部と第２接続部の相対直線運動を、効果的に回転体の回転運動に変換でき、回転体の回転慣性の質量効果によって部材と張力材の振動を効果的に低減できる。また、張力材の引張力が零となる機会を少なくできるので、張力材が一時的に零となって制振装置の姿勢が変化し、制振装置そのものが振動する不都合を防止できる。ここで、上記保持部は、予め想定される地震や風や活荷重を受けて生じる振動に対応して引張材に生じる張力の変動範囲が、正の領域に収まるように、上記第１接続部と第２接続部を保持するのが好ましい。

また、この張力材用制振装置は、上記回転体が、上記第１接続部と上記第２接続部とに重複する位置に配置されているので、一方の接続部や他方の接続部と重複しない位置に回転体を配置するよりも、第１接続部と第２接続部と回転体とを合わせた全体の寸法を削減できる。したがって、張力材用制振装置を小型にできる。したがって、この張力材用制振装置は、他の部材との位置関係によって設置位置の制限を受け難く、比較的高い自由度で構造物に適用できる。また、この張力材用制振装置は、比較的小型にできるので、構造物の美観を損ねる不都合を防止できる。ここで、回転体が配置される第１接続部と第２接続部とに重複する位置とは、軸直角方向視において、第１接続部と第２接続部とに回転体が個別に重なり合う位置や、第１接続部と第２接続部とが重なり合う部分に更に回転体が重なり合う位置をいう。

また、この張力材用制振装置は、張力材から実質的に引張力のみが伝達され、圧縮力を受けないので、比較的小さい強度の部品で構成できる。したがって、この張力材用制振装置は、質量を小さくできるので、接続される張力材に過大な撓みを生じさせる不都合を防止できる。

本発明において、張力材とは、実質的に引張力のみを受ける箇所に設置され、引張力のみを伝達する部材を指し、例えばタイロッド、ワイヤ、ピアノ線及びチェーン等が該当する。

一実施形態の張力材用制振装置は、上記保持部は、上記第１接続部と上記第２接続部との間に連結された弾性体を有する。

上記実施形態によれば、張力材に張力が導入されるに伴って保持部の弾性体が伸長し、第１接続部と上記第２接続部を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持できる。ここで、保持部の弾性体は、予め想定される地震や風や活荷重を受けて生じる振動に対応して張力材に生じる張力の変動範囲が、正の領域に収まるようなバネ定数に設定するのが好ましい。すなわち、上記第１接続部と上記第２接続部とが最も近づいたときに、上記張力材の張力が正の値となるように設定することが好ましい。さらに、弾性体が線形弾性を有する場合、張力を導入したときに、上記第１接続部と上記第２接続部が相対変位範囲の略中央の相対変位を成すように、保持部のバネ定数を設定するのが好ましい。また、上記保持部に弾性体を設けることにより、この弾性体の伸縮により、第１接続部と第２接続部の相対直線変位を生じさせる部材の振動エネルギーを減衰することができ、これにより、部材と張力材の振動を低減できる。ここで、上記保持部が有する弾性体としては、ゴムやバネを用いることができる。

一実施形態の張力材用制振装置は、上記回転体は、上記第１接続部の先端部分と上記第２接続部の先端部分を取り囲むスリーブ状に形成されている。

上記実施形態によれば、回転体が、第１接続部の先端部分と第２接続部の先端部分を取り囲むスリーブ状に形成されているので、効果的に張力材用制振装置の小型化を行うことができる。

一実施形態の張力材用制振装置は、上記第１接続部と第２接続部は、一方の先端部分の内側に他方の先端部分が嵌合した状態で相対直線運動が可能に形成され、
上記運動変換機構は、上記第１接続部と上記第２接続部の嵌合部分に互いに逆方向巻きに形成された貫通螺旋溝と、上記回転体の内側に直径方向に延在して固定され、上記第１接続部の貫通螺旋溝と上記第２接続部の貫通螺旋溝とを貫通して配置された柱状部材とを有する。

上記実施形態によれば、第１接続部と第２接続部とが相対直線運動を行うと、上記第１接続部の嵌合部分と、上記第２接続部の嵌合部分とが軸方向に相対直線運動を行う。これに伴い、第１接続部の嵌合部分に形成された貫通螺旋溝と、第２接続部の嵌合部分に形成された貫通螺旋溝との径方向視における交差部分が、これらの貫通螺旋溝が互いに逆方向巻きに形成されていることにより、円周方向に移動する。これらの貫通螺旋溝の交差部分が円周方向へ移動するに伴い、この第１接続部の貫通螺旋溝と第２接続部の貫通螺旋溝とに貫通して配置された柱状部材が、第１接続部と第２接続部の中心軸回りの円周方向に駆動される。したがって、この柱状部材が固定された回転体を、第１接続部と第２接続部の中心軸回りに回転駆動することができる。ここで、上記第１接続部と第２接続部の嵌合部分は、同軸上に配置される円筒形状に形成されるのが好ましい。

一実施形態の張力材用制振装置は、上記運動変換機構は、第１接続部の先端近傍の外周面と第２接続部の先端近傍の外周面とに夫々形成されて互いに逆方向巻きに螺旋切られた雄螺子と、上記回転体の内側面の両端部に夫々形成されて上記第１接続部の雄螺子と上記第２接続部の雄螺子とに各々螺合する雌螺子とを有する。

上記実施形態によれば、第１接続部と第２接続部とが相対直線運動を行うと、互いに逆向きに螺旋切られた第１接続部の雄螺子と第２接続部の雄螺子が、軸方向に相対直線運動を行う。これに伴い、上記第１接続部の雄螺子と上記第２接続部の雄螺子に両端部の雌螺子が螺合する回転体が、中心軸回りに回転駆動される。このように、部品点数の比較的少ない運動変換機構により、第１接続部と第２接続部の相対直線運動を、回転体の回転運動に変換することができる。ここで、上記第１接続部の雄螺子及び上記第２接続部の雄螺子と、上記回転体の雌螺子との間に複数のボールを配置して、ボールねじを形成してもよい。

一実施形態の張力材用制振装置は、上記回転体は、上記第１接続部の先端部分と第２接続部の先端部分との側方に配置された円盤状部材と、この円盤状部材の中心に連結された回転軸とを有し、
上記運動変換機構は、上記第１接続部の先端部分と上記第２接続部の先端部分とに対向して夫々形成されたラックと、上記第１接続部のラックと上記第２接続部のラックとに歯合すると共に上記回転体の回転軸に連結されたピニオンとを有する。

上記実施形態によれば、第１接続部と第２接続部とが相対直線運動を行うと、上記第１接続部の先端近傍に形成されたラックと、上記第２接続部の先端近傍に形成されたラックが、軸方向に相対直線運動を行う。これに伴い、上記第１接続部のラックと上記第２接続部のラックに歯合するピニオンが回転駆動され、このピニオンに回転軸を介して連結された回転体の円板状部材が回転駆動される。このように、部品点数の比較的少ない運動変換機構により、第１接続部と第２接続部の相対直線運動を、回転体の回転運動に変換することができる。

一実施形態の張力材用制振装置は、２つの上記張力材を接続するように設置され、
上記第１接続部の基端部分と上記第２接続部の基端部分に雌螺子が夫々形成され、
上記２つの張力材の先端に雄螺子が夫々形成され、
上記第１接続部の雌螺子と第２接続部の雌螺子に、上記２つの張力材の先端の雄螺子を夫々螺合した状態で上記第１接続部及び第２接続部を軸回りに回転することにより、上記第１接続部及び第２接続部と上記２つの張力材との螺合長さを調整して上記２つの張力材に導入する張力を調整するように構成されている。

上記実施形態によれば、この張力材用制振装置は、所定の部材に接続された２つの張力材を接続するように設置される。この張力材用制振装置の第１接続部の基端部分と第２接続部の基端部分に形成された雌螺子に、上記２つの張力材の先端の雄螺子を夫々螺合する。この状態で第１接続部及び第２接続部を軸回りに回転することにより、第１接続部及び第２接続部と２つの張力材との螺合長さを調整し、これら２つの張力材に導入する張力を調整する。このようにして、複数の部材の間に架け渡される張力材の張力を、この張力材用制振装置が適切な制振機能を発揮できる張力となるように調整することができる。また、この張力材用制振装置は、２つの張力材の張力を調整しながら接続するターンバックルとして機能するので、既存のターンバックルと置き替えられることにより、既存の張力材や部材に制振機能を付加することができる。

本発明の第１実施形態の制振ターンバックルを示す正面図である。図１の制振ターンバックルのＡ−Ａ線断面図である。図１の制振ターンバックルのＢ−Ｂ線断面図である。図２の制振ターンバックルのＣ−Ｃ線断面図である。第１実施形態の制振ターンバックルの分解図である。第１実施形態の制振ターンバックルを壁体に適用した例を示す図である。第１実施形態の制振ターンバックルを庇に適用した例を示す図である。第１実施形態の制振ターンバックルを張弦梁に適用した例を示す図である。本発明の第２実施形態の制振ターンバックルを示す正面図である。第２実施形態の制振ターンバックルの正面縦断面図である。第２実施形態の制振ターンバックルの分解図である。本発明の第３実施形態の制振ターンバックルを示す正面図である。第３実施形態の制振ターンバックルの正面縦断面図である。図１２の制振ターンバックルのＤ−Ｄ線断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の張力材用制振装置の第１実施形態としての制振ターンバックルを示す正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線における横断面図であり、図４は、図２のＣ−Ｃ線における縦断面図である。図５は、第１実施形態の制振ターンバックルの分解図である。この制振ターンバックル１０は、タイロッドを構成する張力材としての第１ロッド１と第２ロッド２に接続され、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入すると共に、タイロッドに生じる振動と、このタイロッドが架け渡される部材の振動とを抑制するものである。

この制振ターンバックル１０は、基端側が第１ロッド１に接続される第１接続部としての第１接続管３と、基端側が第２ロッド２に接続されると共に、先端部分が第１接続管３の先端部分に嵌合する第２接続部としての第２接続管４と、第１接続管３と第２接続管４を連結する保持部としての第１管状ゴム７及び第２管状ゴム８と、第１接続管３の先端部分と第２接続管４の先端部分とを取り囲むように配置された回転体としてのフライホイール５で形成されている。なお、図１，２及び４では、第１接続管３と第２接続管４が、相対変位の最大値を成す位置にある様子を示している。

第１接続管３は、大略円筒形状の管状体で形成され、図５の分解図に示すように、第１ロッド１に接続される基端部３ａと、フライホイール５で取り囲まれる先端部３ｂを有する。基端部３ａと先端部３ｂは同軸上に形成され、先端部３ｂは基端部３ａよりも小径に形成されている。基端部３ａと先端部３ｂの間には、段部が形成されている。第１接続管３の内側には中心軸と同心の貫通孔が形成されており、この貫通孔は、基端部３ａの基端側部分に位置する小径貫通孔３３と、基端部３ａの先端側部分から先端部３ｂの先端にわたって位置する大径貫通孔３４で構成されている。小径貫通孔３３には、第１ロッド１の先端部１ａに設けられた雄螺子が螺合する雌螺子が設けられている。第１接続管３の先端部３ｂには、同じ軸方向位置で１８０°の位相差をおいて形成された２つの貫通螺旋溝３１，３２が設けられている。２つの貫通螺旋溝３１，３２は、軸方向視において９０°の範囲に形成されている。これら２つの貫通螺旋溝３１，３２に、フライホイール５の柱状部材５１が、第１接続管３の径方向を向いて貫通するように形成されている。

第２接続管４は、大略円筒形状の管状体で形成され、図５の分解図に示すように、第２ロッド２に接続される基端部４ａと、フライホイール５で取り囲まれる先端部４ｂを有する。第２接続管４の基端部４ａと先端部４ｂは、外形が単一径の円筒面を成している。第２接続管４の内側には中心軸と同心の貫通孔が形成されている。この貫通孔は、基端部４ａの基端側に位置する小径貫通孔４３と、基端部３ａの先端側に位置する中径貫通孔４４と、先端部４ｂに位置する大径貫通孔４５で構成されている。貫通孔の中径貫通孔４４と大径貫通孔４５の間には、段部が形成されている。小径貫通孔４３には、第２ロッド２の先端部２ａに設けられた雄螺子が螺合する雌螺子が設けられている。第２接続管４の先端部４ｂには、同じ軸方向位置で１８０°の位相差をおいて形成された２つの貫通螺旋溝４１，４２が設けられている。２つの貫通螺旋溝４１，４２は、軸方向視において９０°の範囲に形成されている。これら２つの貫通螺旋溝４１，４２に、フライホイール５の柱状部材５１が、第２接続管４の径方向を向いて貫通するように形成されている。

上記第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、上記第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２は、互いに逆方向巻きに形成されている。また、上記第１接続管３の小径貫通孔３３の雌螺子と、上記第２接続管４の小径貫通孔４３の雌螺子は、互いに逆方向巻きに形成されている。

第１管状ゴム７は、第１接続管３の先端部３ｂと略同じ外径及び厚みを有するゴム製の筒状体で構成されている。この第１管状ゴム７は、第２接続管４の大径貫通孔４５内に配置され、一端が第１接続管３の先端部３ｂの端面に固定される一方、他端が第２接続管４の大径貫通孔４５と中径貫通孔４４の間の段部に固定される。第２管状ゴム８は、第２接続管４の先端部４ｂと略同じ外径及び厚みを有するゴム製の筒状体で構成されている。この第２管状ゴム８は、第１接続管３の先端部３ｂの外周側に配置され、一端が第２接続管４の先端面に固定される一方、他端が第１接続管３の先端部３ｂと基端部３ａの間の段部に固定される。

上記第１管状ゴム７と第２管状ゴム８は、この制振ターンバックル１０により第１ロッド１及び第２ロッド２に所定の張力を導入したときに、第１接続管３と第２接続管４が、これらの第１接続管３と第２接続管４について予め想定される相対変位範囲の中央に位置するように、バネ定数が設定されている。更に、第１管状ゴム７と第２管状ゴム８は、第１接続管３と第２接続管４の予め想定される相対変位範囲において、バネ定数が線形であり、かつ、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように上記バネ定数が設定されている。ここで、第１接続管３と第２接続管４の予め想定される相対変位範囲とは、制振ターンバックル１０が適用されるタイロッドにより接続される部材が、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１接続管３と第２接続管４に生じる相対変位範囲である。なお、保持部としての第１環状ゴム７及び第２管状ゴム８は、ゴム以外の例えばリングバネ等で構成されてもよく、第１ロッド１及び第２ロッド２に導入すべき所定の張力が導入されたときに第１接続管３と第２接続管４を相対変位範囲の中央に保持できれば、材料や形状や配置個数は特に限定されない。また、バネ定数が非線形の保持部を用いる場合、必ずしも第１接続管３と第２接続管４を相対変位範囲の中央に保持しなくてもよい。要は、保持部は、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように、第１接続管３と第２接続管４を接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持すればよい。

フライホイール５は、静止位置において第１接続管３の先端部３ａと第２接続管４の先端部４ａの外周側を取り囲むように配置されたスリーブ状の円筒部材５３と、円筒部材５３の径方向に延びる柱状部材５１と、この柱状部材５１を円筒部材５３の内側に固定する固定ピン５２を有する。柱状部材５１は、円筒部材５３の軸方向の略中央に配置されており、円筒部材５３の外周側から六角ナットで締結される固定ピン５２を、柱状部材５１の端面に螺着することにより、円筒部材５３に固定されている。

このフライホイール５は、第１接続管３と第２接続管４との嵌合部分に、この第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２とに柱状部材５１を貫通させた状態で取り付けられている。上記第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２と、フライホイール５の柱状部材５１とで、第１接続管３と第２接続管４の相対直線運動をフライホイール５の回転運動に変換する運動変換機構６を構成している。また、フライホイール５の柱状部材５１は、第１接続管３と第２接続管４が最大の相対変位を成すときに、貫通螺旋溝３１，３２と貫通螺旋溝４１，４２の先端側の端部に係止することにより、第１接続管３と第２接続管４の離脱防止機能を奏するようになっている。

上記構成の制振ターンバックル１０を用いて、以下のようにタイロッドが構成される。まず、タイロッドを架け渡す一方の部材に、第１ロッド１の一端に設けられたクレビスを接続する。また、タイロッドを架け渡す他方の部材に、第２ロッド２の一端に設けられたクレビスを接続する。次いで、第１ロッド１の他端にある先端部１ａの雄螺子に、制振ターンバックル１０の第１接続管３の小径貫通孔３３の雌螺子を螺合させると共に、第２ロッド２の他端にある先端部２ａの雄螺子に、制振ターンバックル１０の第２接続管４の小径貫通孔４３の雌螺子を螺合させる。上記第１ロッド１の雄螺子と第２ロッド２の雄螺子は、互いに逆方向巻きに形成された上記第１接続管３の雌螺子と第２接続管４の雌螺子に対応して、互いに逆方向巻きに形成されている。第１ロッド１に第１接続管３を螺合すると共に第２ロッド２に第２接続管４を螺合した後、制振ターンバックル１０の全体を軸回りに回動させる。これにより、第１ロッド１と第２ロッド２を互いに接近する方向に引き寄せて、第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入する。制振ターンバックル１０は、張力を導入しない初期状態では、第１管状ゴム７及び第２管状ゴム８が収縮しており、第１接続管３と第２接続管４が接近して最も小さい相対直線変位を成す位置にある。この制振ターンバックル１０を回動させて第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入すると、張力が増大するに伴い、第１管状ゴム７及び第２管状ゴム８が伸長して第１接続管３と第２接続管４が遠ざかり、この第１接続管３と第２接続管４の相対直線変位が増大する。第１ロッド１と第２ロッド２に導入される張力が、部材を連結するための所定の張力に達し、制振ターンバックル１０の回動を停止すると、第１接続管３と第２接続管４は、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能であり、かつ、上記相対変位範囲の略中央に保持される。このとき、第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２が、互いに延在方向の略中央で交差し、これらの延在方向の略中央にフライホイール５の柱状部材５１が配置されるのが好ましい。こうして、制振ターンバックル１０により、第１ロッド１と第２ロッド２が接続されると共に、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力が導入されて、部材間がタイロッドで連結される。

本実施形態の制振ターンバックル１０は、タイロッドの振動や、このタイロッドが架け渡された部材の振動を、次のようにして抑制する。まず、地震荷重や風荷重や活荷重が作用して複数の部材の間に相対変位が生じると、これらの部材に連結された第１ロッド１と第２ロッド２の間に相対変位が生じ、これに応じて第１接続管３と第２接続管４が軸方向に相対直線運動を行う。第１接続管３と第２接続管４が相対直線運動を行うと、互いに嵌合する第１接続管３の先端部分と第２接続管４の先端部分とが軸方向に相対直線運動を行う。これに伴い、第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２とが互いに逆方向巻きに形成されていることにより、これらの貫通螺旋溝３１，３２と貫通螺旋溝４１，４２との径方向視における交差部分が、円周方向に移動する。これらの貫通螺旋溝３１，３２と貫通螺旋溝４１，４２の交差部分が円周方向へ移動するに伴い、この第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２とに貫通するフライホイール５の柱状部材５１が、第１接続管２と第２接続管４の中心軸回りの円周方向に駆動される。これにより、フライホイール５が、第１接続管２と第２接続管４の同心軸回りに回動する。ここで、第１接続管３と第２接続管４が、接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、フライホイール５が中心軸回りの一方向と他方向とに交互に回動する。このフライホイール５の回転慣性の質量効果により、第１ロッド１と第２ロッド２の相対変位による振動エネルギーと、部材の相対変位による振動エネルギーが減衰する。その結果、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１接続管３と第２接続管４が接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、第１環状ゴム７及び第２管状ゴム８が収縮と伸長を繰り返す。この第１環状ゴム７及び第２管状ゴム８の伸縮に伴う減衰作用により、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１環状ゴム７及び第２管状ゴム８により、振動に伴う衝撃が吸収される。

本実施形態の制振ターンバックル１０によれば、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入したとき、第１管状ゴム７及び第２管状ゴム８により、第１接続管３と第２接続管４を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持できる。これにより、第１接続管３と第２接続管４が接近方向に相対直線運動をしても、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となることを防止できる。したがって、上記第１接続管３と第２接続管４の相対直線運動を、効果的にフライホイール５の回転運動に変換でき、フライホイール５の回転慣性の質量効果によって第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動を効果的に低減できる。また、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となる機会を少なくできるので、第１ロッド１と第２ロッド２が一時的に零となって制振ターンバックル１０の姿勢が変化し、制振ターンバックル１０そのものが振動する不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１０は、フライホイール５が、互いに重複する第１接続管３の先端部分と第２接続管４の先端部分を取り囲む位置に配置されている。これにより、第１接続管３と第２接続管４とフライホイール５とを合わせた全体の寸法を比較的小型にできる。したがって、この制振ターンバックル１０は、他の部材との位置関係による設置位置の制限を受け難く、比較的高い自由度で構造物に適用できる。また、この制振ターンバックル１０は、比較的小型にできるので、構造物の美観を損ねる不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１０は、第１ロッド１及び第２ロッド２から実質的に引張力のみが伝達され、圧縮力を受けないので、比較的小さい強度の部品で構成できる。したがって、この制振ターンバックル１０は、質量を小さくできるので、接続される第１ロッド１及び第２ロッド２に過大な撓みを生じさせる不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１０は、フライホイール５により、互いに重複する第１接続管３の先端部分と第２接続管４の先端部分を取り囲んで形成されているので、第１接続管３の先端部分と第２接続管４の先端部分を覆うケーシングが不要である。したがって、効果的に部品点数の削減と軽量化を図ることができる。

図６は、本実施形態の制振ターンバックル１０を、構造物の壁体に適用した例を示す図である。図６に示すように、この壁体は、部材としての矩形の枠体１１内に、制振ターンバックル１０を用いたタイロッド１２で形成された筋交いが配置されている。枠体１１の四隅には、ガセットプレート１１ａ，１１ａ，１１ａ，１１ａが夫々設けられており、対角線上に対向するガセットプレート１１ａ，１１ａの間にタイロッド１２が架け渡されている。タイロッド１２は、ガセットプレート１１ａにピン接続された２つのクレビス１３と、一方のクレビス１３に一端が接続された第１ロッド１と、他方のクレビス１３に一端が接続された第２ロッド２と、第１ロッド１の他端と第２ロッド２の他端とを接続する制振ターンバックル１０で形成されている。

この壁体は、地震等に起因して枠体１１が振動すると、対角線上に対向する２つのガセットプレート１１ａ，１１ａが互いに接近する方向と離隔する方向とに交互に変位を繰り返す。これに伴い、これらのガセットプレート１１ａ，１１ａに接続された第１ロッド１と第２ロッド２を介して、制振ターンバックル１０の第１接続管３と第２接続管４が、接近方向と離隔方向とに交互に変位を繰り返す相対直線運動を行う。この第１接続管３と第２接続管４の相対直線運動が、第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２と、フライホイール５の柱状部材５１とで形成された運動変換機構６により、フライホイール５の回転運動に変換される。このフライホイール５の回転に伴う回転慣性力により、タイロッド１２の第１ロッド１と第２ロッド２の振動と枠体１１の振動が低減され、壁体の振動が低減される。この壁体は、枠体１１の対角線上に２つのタイロッド１２を配置し、各タイロッド１２に制振ターンバックル１０が設けられているので、これらの２つの制振ターンバックル１０を１８０°の位相差で作動させることができる。したがって、壁体の振動を偏り無く効果的に減衰することができる。また、この壁体は、本実施形態による小型の制振ターンバックル１０を適用したタイロッド１２を筋交いに用いるので、壁体の厚みが比較的小さくて筋交いの設置スペースが小さくても、振動削減効果の高い制振機能が得られる。ここで、上記壁体は、枠体１１が構造物の柱及び梁で形成されたものでもよく、枠体１１が構造物と独立して形成されたものでもよい。

図７は、本実施形態の制振ターンバックル１０を、構造物の部材としての庇に適用した例を示す図である。図７に示すように、庇１４は、構造物の壁体１５に、この壁体１５の表面と直角を成して水平方向に張り出すように設置されている。壁体１５の表面に設けられた吊プレート１５ａと、庇１４の先端部分に設けられた支持プレート１４ａとの間に、タイロッド１２が架け渡されている。上記壁体１５の壁面と、庇１４と、タイロッド１２とで略直角三角形を成している。タイロッド１２は、吊プレート１５ａと支持プレート１４ａとに各々ピン接続された２つのクレビス１３と、一方のクレビス１３に一端が接続された第１ロッド１と、他方のクレビス１３に一端が接続された第２ロッド２と、第１ロッド１の他端と第２ロッド２の他端とを接続する制振ターンバックル１０で形成されている。

この庇１４は、地震等に起因して図７の上下方向に振動すると、吊プレート１５ａと支持プレート１４ａが互いに接近する方向と離隔する方向とに交互に変位を繰り返す。これに伴い、各プレート１５ａ，１４ａに接続された第１ロッド１と第２ロッド２を介して、制振ターンバックル１０の第１接続管３と第２接続管４が接近方向と離隔方向とに交互に変位を繰り返す相対直線運動を行う。この第１接続管３と第２接続管４の相対直線運動が、第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２と、フライホイール５の柱状部材５１とで形成された運動変換機構６により、フライホイール５の回転運動に変換される。このフライホイール５の回転に伴う回転慣性力により、タイロッド１２の第１ロッド１と第２ロッド２の振動と、庇１４の振動が低減される。この庇１４は、本実施形態の小型の制振ターンバックル１０を適用したタイロッド１２で支持されるので、美観に与える影響を抑えながら、効果的に振動を抑制することができる。また、この庇１４を支持するタイロッド１２は、本実施形態の軽量の制振ターンバックル１０を用いているので、第１ロッド１や第２ロッド２の撓みを軽減でき、また、制振ターンバックル１０そのものの振動を防止できる。

図８は、本実施形態の制振ターンバックル１０を、構造物の部材としての張弦梁に適用した例を示す図である。図８に示すように、この張弦梁１６は、上弦材としての梁本体１７と、下弦材としての２つのタイロッド１２，１２とで大略構成されている。梁本体１７の下側の両端に、接続プレート１７ａ，１７ａが設けられると共に、梁本体１７の下側の中央に、下方に向かって延在する棒状の束材１８が設けられ、この束材１８の先端に連結プレート１８ａが設けられている。上記梁本体１７の両端の接続プレート１７ａ，１７ａと、上記束材１８の先端の連結プレート１８ａとの間に、２つのタイロッド１２，１２が架け渡されている。このタイロッド１２は、接続プレート１７ａ又は連結プレート１８ａにピン接続された２つのクレビス１３と、一方のクレビス１３に一端が接続された第１ロッド１と、他方のクレビス１３に一端が接続された第２ロッド２と、第１ロッド１の他端と第２ロッド２の他端とを接続する制振ターンバックル１０で形成されている。この張弦梁１６は、両端が柱や桁に支持されて、例えば大スパン架構等に用いられる。

この張弦梁１６は、地震荷重や風荷重や活荷重等が作用して梁本体１７が図８の上下方向に振動すると、束材１８が上下方向に移動し、接続プレート１７ａと連結プレート１８ａとが互いに接近する方向と離隔する方向とに交互に変位を繰り返す。これに伴い、各プレート１７ａ，１８ａに接続された第１ロッド１と第２ロッド２を介して、制振ターンバックル１０の第１接続管３と第２接続管４が接近方向と離隔方向とに交互に変位を繰り返す相対直線運動を行う。この第１接続管３と第２接続管４の相対直線運動が、第１接続管３の貫通螺旋溝３１，３２と、第２接続管４の貫通螺旋溝４１，４２と、フライホイール５の柱状部材５１とで形成された運動変換機構６により、フライホイール５の回転運動に変換される。このフライホイール５の回転に伴う回転慣性力により、各タイロッド１２の第１ロッド１と第２ロッド２の振動と、梁本体１７及び束材１８の振動が減衰される。この張弦梁１６は、本実施形態の小型の制振ターンバックル１０を適用したタイロッド１２を下弦材に用いるので、美観に与える影響を抑えながら、効果的に振動を抑制することができる。また、張弦梁１６の下弦材としてのタイロッドは、本実施形態の軽量の制振ターンバックル１０を用いているので、第１ロッド１や第２ロッド２の撓みを軽減でき、また、制振ターンバックル１０そのものの振動を防止できる。

上記実施形態において、制振ターンバックル１０を、張力材としてのロッド１，２を接続するために用いたが、本発明の制振ターンバックルは、張力材としてのワイヤやピアノ線等を接続するために用いてもよい。

図９は、本発明の張力材用制振装置の第２実施形態としての制振ターンバックルを示す正面図であり、図１０は、第２実施形態の制振ターンバックルの縦断面図であり、図１１は、第２実施形態の制振ターンバックルの分解図である。この制振ターンバックル１１０は、タイロッドを構成する張力材としての第１ロッド１と第２ロッド２に接続され、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入すると共に、タイロッドに生じる振動と、このタイロッドが架け渡される部材の振動とを抑制するものである。

この制振ターンバックル１１０は、基端側が第１ロッド１に接続される第１接続部としての第１接続管１０３と、基端側が第２ロッド２に接続されると共に、先端部分が第１接続管１０３の先端部分に嵌合するように形成された第２接続部としての第２接続管１０４と、第１接続管１０３と第２接続管１０４を連結する保持部としての第１管状ゴム１０７及び第２管状ゴム１０８と、第１接続管１０３の先端部分と第２接続管１０４の先端部分とを取り囲むように配置された回転体としてのフライホイール１０５で形成されている。なお、図９及び１０では、第１接続管１０３と第２接続管１０４が、相対変位範囲の中央の位置にある様子を示している。

第１接続管１０３は、大略円筒形状の管状体で形成され、図１１の分解図に示すように、第１ロッド１に接続される基端部１０３ａと、基端部１０３ａに隣接して雄螺子１３１が形成された螺旋部１０３ｂと、螺旋部１０３ｂに隣接して第２接続管１０４に内嵌する嵌合部１０３ｃを有する。第１接続管１０３の内側には中心軸と同心の貫通孔が形成されており、この貫通孔は、基端部１０３ａと螺旋部１０３ｂの基端側部分とにわたって形成された小径貫通孔１３３と、螺旋部１０３ｂの先端側部分から嵌合部１０３ｃの先端にわたって位置する大径貫通孔１３４で構成されている。小径貫通孔１３３には、第１ロッド１の先端部１ａに設けられた雄螺子が螺合する雌螺子が設けられている。上記嵌合部１０３ｃには、軸方向に延在して係合具１０９を案内する案内溝１３２が設けられている。

第２接続管１０４は、大略円筒形状の管状体で形成され、図１１の分解図に示すように、第２ロッド２に接続される基端部１０４ａと、基端部１０４ａに隣接して雄螺子１４１が形成された螺旋部１０４ｂと、螺旋部１０４ｂに隣接して第１接続管１０３に外嵌する嵌合部１０４ｃを有する。第２接続管１０４の内側には中心軸と同心の貫通孔が形成されており、この貫通孔は、基端部１０４ａと螺旋部１０４ｂの基端側部分とにわたって形成された小径貫通孔１４３と、螺旋部１０３ｂの中央部分に形成された中径貫通孔１４４と、螺旋部１０４ｂの先端側部分から嵌合部１０４ｃの先端にわたって位置する大径貫通孔１４５で構成されている。この第２接続管１０４の大径貫通孔１４５内に、第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃが軸方向に摺動可能に嵌合するように形成されている。小径貫通孔１４３には、第２ロッド２の先端部２ａに設けられた雄螺子が螺合する雌螺子が設けられている。上記嵌合部１０４ｃには、軸方向に延在して係合具１０９を案内する案内溝１４２が設けられている。

上記係合具１０９は、第１接続管１０３の案内溝１３２と第２接続管１０４の案内溝１４２とに挿通されて径方向に延在する柱状部材で形成されている。この係合具１０９は、第１接続管１０３の案内溝１３２と第２接続管１０４の案内溝１４２とに係合した状態で軸方向に案内され、第１接続管１０３と第２接続管１０４との離散防止を行うと共に、第１接続管１０３と第２接続管１０４との中心軸回りの相対回転を防止する。なお、第１接続管１０３と第２接続管１０４との相対回転の防止は、第１接続管１０３及び第２接続管１０４の一方に軸方向に延在する溝を形成し、他方に凸状部を形成し、この凸状部を上記溝に沿って案内することにより行ってもよい。

上記第１接続管１０３の雄螺子１３１と、上記第２接続管１０４の雄螺子１４１は、互いに逆方向巻きに形成されている。また、上記第１接続管１０３の小径貫通孔１３３の雌螺子と、上記第２接続管１０４の小径貫通孔１４３の雌螺子は、互いに逆方向巻きに形成されている。

第１管状ゴム１０７は、第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃと略同じ外径及び厚みを有するゴム製の筒状体で構成されている。この第１管状ゴム１０７は、第２接続管１０４の大径貫通孔１４５内に配置され、一端が第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃの先端に固定される一方、他端が第２接続管１０４の大径貫通孔１４５と中径貫通孔１４４の間の段部に固定される。第２管状ゴム１０８は、第２接続管１０４の先端部分と略同じ外径及び厚みを有するゴム製の筒状体で構成されている。この第２管状ゴム１０８は、第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃの外周側に配置され、一端が第２接続管１０４の先端に固定される一方、他端がフライホイール１０５の第１雌螺子１５１の端部に接離可能に当接される。

上記第１管状ゴム１０７は、この制振ターンバックル１１０により第１ロッド１及び第２ロッド２に所定の張力を導入したときに、第１接続管１０３と第２接続管１０４が、これらの第１接続管１０３と第２接続管１０４について予め想定される相対変位範囲の中央に位置するように、バネ定数が設定されている。更に、第１管状ゴム１０７は、第１接続管１０３と第２接続管１０４の予め想定される相対変位範囲において、バネ定数が線形であり、かつ、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように上記バネ定数が設定されている。ここで、第１接続管３と第２接続管４の予め想定される相対変位範囲とは、制振ターンバックル１１０が適用されるタイロッドにより接続される部材が、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１接続管３と第２接続管４に生じる相対変位範囲である。一方、上記第１管状ゴム１０８は、他端がフライホイール１０５の第１雌螺子１５１の端部に当接されるのみであり、第１ロッド１及び第２ロッド２に所定の張力が導入されたときは、第１接続管１０３及び第２接続管１０４に対する保持力を発揮しない。第１接続管１０３及び第２接続管１０４の相対変位の変動過程において、相対変位が静止位置よりも短くなると、第１管状ゴム１０８が圧縮され、第１接続管１０３及び第２接続管１０４に第１管状ゴム１０８の弾性力が付与される。なお、第１環状ゴム１０７及び第２管状ゴム１０８は、ゴム以外の例えばリングバネ等で構成されてもよく、第１ロッド１及び第２ロッド２に導入すべき所定の張力が導入されたときに第１接続管１０３と第２接続管１０４を相対変位範囲の中央に保持できれば、材料や形状や配置個数は特に限定されない。また、バネ定数が非線形の保持部を用いる場合、必ずしも第１接続管１０３と第２接続管１０４を相対変位範囲の中央に保持しなくてもよい。要は、保持部は、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように、第１接続管１０３と第２接続管１０４を接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持すればよい。

上記フライホイール１０５は、第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃと第２接続管１０４の嵌合部１０４ｃを取り囲むように配置されたスリーブ状の円筒部材によって形成されている。このフライホイール１０５の内側面には、第１接続管１０３が挿入される側の端部に、第１接続管１０３の雄螺子１３１に螺合する第１雌螺子１５１が形成されている。また、このフライホイール１０５の内側面には、第２接続管１０４が挿入される側の端部に、第２接続管１０４の雄螺子１４１に螺合する第２雌螺子１５２が形成されている。上記第１雌螺子１５１と第２雌螺子１５２は、互いに逆方向巻きに螺旋切られている。フライホイール１０５の第１雌螺子１５１の奥側の端部には、第２管状ゴム１０８の端面が係止するフランジが設けられている。

このフライホイール１０５は、嵌合部１０３ｃ，１０４ｃが互いに嵌合した第１接続管１０３と第２接続管１０４の外側に、第１接続管１０３の雄螺子１３１と第２接続管１０４の雄螺子１４１に第１雌螺子１５１と第２雌螺子１５２が各々螺合した状態で取り付けられている。上記第１接続管１０３の雄螺子１３１と、第２接続管１０４の雄螺子１４１と、フライホイール１０５の第１雌螺子１５１及び第２雌螺子１５２とで、第１接続管１０３と第２接続管１０４の相対直線運動をフライホイール１０５の回転運動に変換する運動変換機構１０６を構成している。

上記構成の制振ターンバックル１１０を用いて、以下のようにタイロッドが構成される。まず、タイロッドを架け渡す一方の部材に、第１ロッド１の一端に設けられたクレビスを接続する。また、タイロッドを架け渡す他方の部材に、第２ロッド２の一端に設けられたクレビスを接続する。次いで、第１ロッド１の他端にある先端部１ａの雄螺子に、制振ターンバックル１１０の第１接続管１０３の小径貫通孔１３３の雌螺子を螺合させると共に、第２ロッド２の他端にある先端部２ａの雄螺子に、制振ターンバックル１１０の第２接続管１０４の小径貫通孔１４３の雌螺子を螺合させる。上記第１ロッド１の雄螺子と第２ロッド２の雄螺子は、互いに逆方向巻きに形成された上記第１接続管１０３の小径貫通孔１３３の雌螺子と第２接続管１０４の小径貫通孔１４３の雌螺子に対応して、互いに逆方向巻きに形成されている。第１ロッド１に第１接続管１０３を螺合すると共に第２ロッド２に第２接続管１０４を螺合した後、制振ターンバックル１１０の全体を軸回りに回動させる。これにより、第１ロッド１と第２ロッド２を互いに接近する方向に引き寄せて、第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入する。制振ターンバックル１１０は、張力を導入しない初期状態では、第１管状ゴム１０７が収縮しており、第１接続管１０３と第２接続管１０４が接近して最も小さい相対直線変位を成す位置にある。この制振ターンバックル１１０を回動させて第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入すると、張力が増大するに伴い、第１管状ゴム１０７が伸長して第１接続管１０３と第２接続管１０４が遠ざかり、この第１接続管１０３と第２接続管１０４の相対直線変位が増大する。第１ロッド１と第２ロッド２に導入される張力が、部材を連結するための所定の張力に達し、制振ターンバックル１１０の回動を停止すると、第１接続管１０３と第２接続管１０４は相対変位範囲の略中央の位置に保持される。このとき、第１接続管１０３の雄螺子１３１の軸方向の半分がフライホイール１０５の第１雌螺子１５１と螺合すると共に、第２接続管１０４の雄螺子１４１の軸方向の半分がフライホイール１０５の第２雌螺子１５２と螺合するのが好ましい。こうして、制振ターンバックル１１０により、第１ロッド１と第２ロッド２が接続されると共に、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力が導入されて、部材間がタイロッドで連結される。

本実施形態の制振ターンバックル１１０は、タイロッドの振動や、このタイロッドが架け渡された部材の振動を、次のようにして抑制する。まず、地震荷重や風荷重や活荷重が作用して複数の部材の間に相対変位が生じると、これらの部材に連結された第１ロッド１と第２ロッド２の間に相対変位が生じ、これに応じて第１接続管１０３と第２接続管１０４が軸方向に相対直線運動を行う。第１接続管１０３と第２接続管１０４が相対直線運動を行うと、第１接続管１０３の雄螺子１３１と第２接続管１０４の雄螺子１４１とが互いに逆方向巻きに形成されていることにより、これらの雄螺子１３１，１４１に第１雌螺子１５１及び第２雌螺子１５２が螺合するフライホイール１０５が、第１接続管２と第２接続管４の同心軸回りに回動する。ここで、第１接続管１０３と第２接続管１０４が接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、フライホイール１０５が中心軸回りの一方向と他方向とに交互に回動する。このフライホイール１０５の回転慣性の質量効果により、第１ロッド１と第２ロッド２の相対変位による振動エネルギーと、部材の相対変位による振動エネルギーが減衰する。その結果、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１接続管１０３と第２接続管１０４が接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、第１環状ゴム１０７が収縮と伸長を繰り返し、第２管状ゴム１０８が伸縮を繰り返す。この第１環状ゴム１０７及び第２管状ゴム１０８の伸縮に伴う減衰作用により、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１環状ゴム１０７及び第２管状ゴム１０８により、振動に伴う衝撃が吸収される。

本実施形態の制振ターンバックル１１０によれば、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入したとき、第１管状ゴム１０７により、第１接続管１０３と第２接続管１０４を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持できる。これにより、第１接続管１０３と第２接続管１０４が接近方向に相対直線運動をしても、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となることを防止できる。したがって、上記第１接続管１０３と第２接続管１０４の相対直線運動を、効果的にフライホイール１０５の回転運動に変換でき、フライホイール１０５の回転慣性の質量効果によって第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動を効果的に低減できる。また、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となる機会を少なくできるので、第１ロッド１と第２ロッド２が一時的に零となって制振ターンバックル１１０の姿勢が変化し、制振ターンバックル１１０そのものが振動する不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１１０は、フライホイール１０５が、互いに重複する第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃと第２接続管１０４の嵌合部１０４ｃを取り囲む位置に配置されている。これにより、第１接続管１０３と第２接続管１０４とフライホイール１０５とを合わせた全体の寸法を比較的小型にできる。したがって、この制振ターンバックル１１０は、他の部材との位置関係による設置位置の制限を受け難く、比較的高い自由度で構造物に適用できる。また、この制振ターンバックル１１０は、比較的小型にできるので、構造物の美観を損ねる不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１１０は、第１ロッド１及び第２ロッド２から実質的に引張力のみが伝達され、圧縮力を受けないので、比較的小さい強度の部品で構成できる。したがって、この制振ターンバックル１１０は、質量を小さくできるので、接続される第１ロッド１及び第２ロッド２に過大な撓みを生じさせる不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル１１０は、フライホイール１０５により、互いに重複する第１接続管１０３の嵌合部１０３ｃと第２接続管１０４の嵌合部１０４ｃを取り囲んで形成されているので、第１接続管１０３の先端部分と第２接続管１０４の先端部分を覆うケーシングが不要である。したがって、効果的に部品点数の削減と軽量化を図ることができる。

第２実施形態の制振ターンバックル１１０において、第１接続管１０３の雄螺子１３１及び第２接続管１０４の雄螺子１４１と、フライホイール１０５の第１雌螺子１５１及び第２雌螺子１５２との間に複数のボールを配置して、ボールねじを形成してもよい。

第２実施形態の制振ターンバックル１１０は、第１実施形態の制振ターンバックル１０に替えて、図６の壁体や、図７の庇１４や、図８の張弦梁１６に適用可能である。

図１２は、本発明の張力材用制振装置の第３実施形態としての制振ターンバックルを示す正面図であり、図１３は、第３実施形態の制振ターンバックルの縦断面図であり、図１４は、図１２のＤ−Ｄ線における縦断面図である。この制振ターンバックル２１０は、タイロッドを構成する張力材としての第１ロッド１と第２ロッド２に接続され、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入すると共に、タイロッドに生じる振動と、このタイロッドが架け渡される部材の振動とを抑制するものである。

この制振ターンバックル２１０は、第１ロッド１に接続される第１接続部としての第１接続具２０３と、第２ロッド２に接続される第２接続部としての第２接続具２０４と、上記第１接続具２０３と第２接続具２０４の重複部分を収容するケーシング２１１と、第１接続具２０３と第２接続具２０４を連結する保持部としての第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８と、ケーシング２１１の両側に配置された円板状部材２５１を有する回転体としてのフライホイール２０５を備える。なお、図１２乃至１４では、第１接続具２０３と第２接続具２０４が、相対変位範囲の中央の位置にある様子を示している。

第１接続具２０３は、第１ロッド１の先端部１ａに螺合する貫通孔２３２を有する基端部２０３ａと、この基端部２０３ａの先端に連なってラック２３１が形成された先端部２０３ｂを有する。第２接続具２０４は、第２ロッド２の先端部２ａに螺合する貫通孔２４２を有する基端部２０４ａと、この基端部２０４ａの先端に連なってラック２４１が形成された先端部２０４ｂを有する。第１接続具２０３と第２接続具２０４は、軸方向視において略正方形に形成されている。第１接続具２０３の貫通孔２３２には、第１ロッド１の先端部１ａの雄螺子に螺合する雌螺子が形成されている。第２接続具２０４の貫通孔２４２には、第２ロッド２の先端部２ａの雄螺子に螺合する雌螺子が形成されている。上記第１接続具２０３の貫通孔２３２の雌螺子と、上記第２接続具２０４の貫通孔２４２の雌螺子は、互いに逆方向巻きに形成されている。上記第１接続具２０３と第２接続具２０４の先端部２０３ｂ，２０４ｂは、高さ方向において一方の側に偏って形成され、他方の側を望む面にラック２３１，２４１が形成されている。これらの先端部２０３ｂ，２０４ｂのラック２３１，２４１が形成された面を対向させるように、第１接続具２０３と第２接続具２０４が配置されている。

ケーシング２１１は、軸方向視において略正方形を成す角管体で形成され、第１接続具２０３と第２接続具２０４の先端部２０３ｂ，２０４ｂと、基端部２０３ａ，２０４ａの先端側部分を収容している。ケーシング２１１の軸方向両側の開口から、第１接続具２０３の基端部２０３ａと、第２接続具２０４の基端部２０４ａが、軸方向に夫々進退可能に突出している。

ケーシング２１１内には、第１接続具２０３の先端部２０３ｂの端面と、第２接続具２０４の基端部２０４ａの先端面であって、高さ方向の他方の側に位置して第１接続具２０３の先端部２０３ｂの延長上に位置する部分との間に、第１板状ゴム２０７が連結されている。また、第２接続具２０４の先端部２０４ｂの端面と、第１接続具２０３の基端部２０３ａの先端面であって、高さ方向の他方の側に位置して第２接続具２０４の先端部２０４ｂの延長上に位置する部分との間に、第２板状ゴム２０８が連結されている。第１板状ゴム２０７は、第１接続具２０３の先端部２０３ｂと略同じ幅及び厚みを有するゴム製の板状体で構成されている。第２板状ゴム２０８は、第２接続具２０４の先端部２０４ｂと略同じ幅及び厚みを有するゴム製の板状体で構成されている。

上記第１板状ゴム２０７と第２板状ゴム２０８は、この制振ターンバックル２１０により第１ロッド１及び第２ロッド２に所定の張力を導入したときに、第１接続具２０３と第２接続具２０４が、これらの第１接続具２０３と第２接続具２０４について予め想定される相対変位範囲の中央に位置するように、バネ定数が設定されている。更に、第１板状ゴム２０７と第２板状ゴム２０８は、第１接続具２０３と第２接続具２０４の予め想定される相対変位範囲において、バネ定数が線形であり、かつ、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように上記バネ定数が設定されている。ここで、第１接続具２０３と第２接続具２０４の予め想定される相対変位範囲とは、制振ターンバックル２１０が適用されるタイロッドにより接続される部材が、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１接続具２０３と第２接続具２０４に生じる相対変位範囲である。なお、保持部としての第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８は、ゴム以外の例えば板状のバネ等で構成されてもよく、第１ロッド１及び第２ロッド２に導入すべき所定の張力が導入されたときに第１接続具２０３と第２接続具２０４を相対変位範囲の中央に保持できれば、材料や形状や配置個数は特に限定されない。また、バネ定数が非線形の保持部を用いる場合、必ずしも第１接続具２０３と第２接続具２０４を相対変位範囲の中央に保持しなくてもよい。要は、保持部は、予め想定される地震や風や活荷重を受けて振動したときに、第１ロッド１及び第２ロッド２の張力の変動範囲が正の領域に収まるように、第１接続具２０３と第２接続具２０４を接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持すればよい。

上記フライホイール２０５は、上記ケーシング２１１の両側に配置された２つの円板状部材２５１，２５１と、上記ケーシング２１１を横断方向に貫通して上記２つの円板状部材２５１，２５１が両端に固定された回転軸２５２と、この回転軸２５２の中央に外嵌固定されて上記ケーシング２１１内に配置されたピニオン５２３を有する。なお、図１４では、断面視のフライホイール２０５ではなく、平面視のフライホイール２０５を示している。上記ピニオン５２３は、上記第１接続具２０３の先端部２０３ｂと第２接続具２０４の先端部２０４ｂとの間に配置され、回転軸２５２の高さ方向の両側に位置する第１接続具２０３のラック２３１と第２接続具２０４のラック２４１に歯合している。上記第１接続具２０３のラック２３１と、上記第２接続具２０４のラック２４１と、上記ピニオン５２３とで、第１接続具２０３と第２接続具２０４の相対直線運動をフライホイール２０５の回転運動に変換する運動変換機構２０６を構成している。

上記構成の制振ターンバックル２１０を用いて、以下のようにタイロッドが構成される。まず、タイロッドを架け渡す一方の部材に、第１ロッド１の一端に設けられたクレビスを接続する。また、タイロッドを架け渡す他方の部材に、第２ロッド２の一端に設けられたクレビスを接続する。次いで、第１ロッド１の他端にある先端部１ａの雄螺子に、制振ターンバックル２１０の第１接続具２０３の貫通孔２３２の雌螺子を螺合させると共に、第２ロッド２の他端にある先端部２ａの雄螺子に、制振ターンバックル２１０の第２接続具２０４の貫通孔２４２の雌螺子を螺合させる。上記第１ロッド１の雄螺子と第２ロッド２の雄螺子は、互いに逆方向巻きに形成された上記第１接続具２０３の貫通孔２３２の雌螺子と第２接続具２０４の貫通孔２４２の雌螺子に対応して、互いに逆方向巻きに形成されている。第１ロッド１に第１接続具２０３を螺合すると共に第２ロッド２に第２接続具２０４を螺合した後、制振ターンバックル２１０の全体を軸回りに回動させる。これにより、第１ロッド１と第２ロッド２を互いに接近する方向に引き寄せて、第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入する。制振ターンバックル２１０は、張力を導入しない初期状態では、第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８が収縮しており、第１接続具２０３と第２接続具２０４が接近して最も小さい相対直線変位を成す位置にある。この制振ターンバックル２１０を回動させて第１ロッド１と第２ロッド２に張力を導入すると、張力が増大するに伴い、第１板状ゴム２０７と第２板状ゴム２０８が伸長して第１接続具２０３と第２接続具２０４が遠ざかり、この第１接続具２０３と第２接続具２０４の相対直線変位が増大する。第１ロッド１と第２ロッド２に導入される張力が、部材を連結するための所定の張力に達し、制振ターンバックル２１０の回動を停止すると、第１接続具２０３と第２接続具２０４は、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能であり、かつ、相対変位範囲の略中央に保持される。このとき、上記フライホイール２０５のピニオン５２３が、上記第１接続具２０３のラック２３１の軸方向の略中央と、上記第２接続具２０４のラック２４１の軸方向の略中央に位置するのが好ましい。こうして制振ターンバックル２１０により、第１ロッド１と第２ロッド２が接続されると共に、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力が導入されて、部材間がタイロッドで連結される。

本実施形態の制振ターンバックル２１０は、タイロッドの振動や、このタイロッドが架け渡された部材の振動を、次のようにして抑制する。まず、地震荷重や風荷重や活荷重が作用して複数の部材の間に相対変位が生じると、これらの部材に連結された第１ロッド１と第２ロッド２の間に相対変位が生じ、これに応じて第１接続具２０３と第２接続具２０４が軸方向に相対直線運動を行う。第１接続具２０３と第２接続具２０４が相対直線運動を行うと、第１接続具２０３の先端部２０３ｂのラック２３１と第２接続具２０４の先端部２０４ｂのラック２４１が軸方向に相対直線運動を行う。これにより、２つのラック２３１，２４１に歯合するピニオン２５３が、ラック２３１，２４１の相対直線運動の方向に応じた方向に回転駆動され、回転軸２５２を介して２つの円板状部材２５１，２５１が回転駆動される。ここで、第１接続具２０３と第２接続具２０４が接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、フライホイール２０５の円板状部材２５１が中心軸回りの一方向と他方向とに交互に回動する。このフライホイール２０５の回転慣性の質量効果により、第１ロッド１と第２ロッド２の相対変位による振動エネルギーと、部材の相対変位による振動エネルギーが減衰する。その結果、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１接続具２０３と第２接続具２０４が接近方向と離隔方向とに交互に変位することにより、第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８が収縮と伸長を繰り返す。この第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８の伸縮に伴う減衰作用により、第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動が低減する。また、第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８により、振動に伴う衝撃が吸収される。

本実施形態の制振ターンバックル２１０によれば、第１ロッド１と第２ロッド２に所定の張力を導入したとき、第１板状ゴム２０７及び第２板状ゴム２０８により、第１接続具２０３と第２接続具２０４を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持できる。これにより、第１接続具２０３と第２接続具２０４が接近方向に相対直線運動をしても、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となることを防止できる。したがって、上記第１接続具２０３と第２接続具２０４の相対直線運動を、効果的にフライホイール２０５の回転運動に変換でき、フライホイール２０５の回転慣性の質量効果によって第１ロッド１及び第２ロッド２と部材の振動を効果的に低減できる。また、第１ロッド１と第２ロッド２の引張力が零となる機会を少なくできるので、第１ロッド１と第２ロッド２が一時的に零となって制振ターンバックル２１０の姿勢が変化し、制振ターンバックル２１０そのものが振動する不都合を防止できる。

また、本実施形態の制振ターンバックル２１０は、フライホイール２０５の円板状部材２５１が、互いに高さ方向に重複する第１接続具２０３の先端部２０３ｂと第２接続具２０４の先端部２０３ｂの側方に配置されている。これにより、第１接続具２０３と第２接続具２０４とフライホイール２０５とを合わせた全体の寸法を比較的小型にできる。したがって、この制振ターンバックル２１０は、他の部材との位置関係による設置位置の制限を受け難く、比較的高い自由度で構造物に適用できる。また、この制振ターンバックル２１０は、比較的小型にできるので、構造物の美観を損ねる不都合を防止できる。

また、この制振ターンバックル２１０は、第１ロッド１及び第２ロッド２から実質的に引張力のみが伝達され、圧縮力を受けないので、比較的小さい強度の部品で構成できる。したがって、この制振ターンバックル２１０は、質量を小さくできるので、接続される第１ロッド１及び第２ロッド２に過大な撓みを生じさせる不都合を防止できる。

第３実施形態の制振ターンバックル２１０は、第１実施形態の制振ターンバックル１０に替えて、図６の壁体や、図７の庇１４や、図８の張弦梁１６に適用可能である。

上記各実施形態において、本発明の張力材用制振装置をターンバックルに適用した場合について説明したが、本発明の張力材用制振装置は、ターンバックルの機能は必ずしも要しない。すなわち、本発明の張力材用制振装置は、所定の引張力が導入されるように張力材に接続されるのであれば、張力材の張力の調整機能は無くてもよい。本発明の張力材用制振装置は、張力材の振動又は張力材に接続された部材の振動を抑制する目的で、張力材に接続される種々の装置に適用可能である。

１第１ロッド
２第２ロッド
３第１接続管
４第２接続管
５フライホイール
６運動変換機構
７第１管状ゴム
８第２管状ゴム
１０制振ターンバックル
１１枠体
１２タイロッド
１３クレビス
１４庇
１５壁体
１６張弦梁
１７梁本体
１８束材
３１，３２第１接続管の貫通螺旋溝
３３第１接続管の小径貫通孔
４１，４２第２接続管の貫通螺旋溝
４３第２接続管の小径貫通孔
５１フライホイールの柱状部材
５２フライホイールの固定ピン
５３フライホイールの円筒部材
１０３第１接続管
１０４第２接続管
１０５フライホイール
１０６運動変換機構
１０７第１管状ゴム
１０８第２管状ゴム
１１０制振ターンバックル
１３１第１接続管の雄螺子
１３３第１接続管の小径貫通孔
１４１第２接続管の雄螺子
１４３第２接続管の小径貫通孔
１５１フライホイールの第１雌螺子
１５２フライホイールの第２雌螺子
２０３第１接続具
２０４第２接続具
２０５フライホイール
２０６運動変換機構
２０７第１板状ゴム
２０８第２板状ゴム
２１０制振ターンバックル
２１１ケーシング
２３１第１接続具のラック
２３２第１接続具の貫通孔
２４１第２接続具のラック
２４２第２接続具の貫通孔
２５１フライホイールの円板状部材
２５２フライホイールの回転軸
２５３フライホイールのピニオン

Claims

複数の部材の間に架け渡される張力材と張力材との間、又は、上記張力材と部材との接続部に介設され、上記張力材及び部材の振動を抑制するための張力材用制振装置であって、
一方が上記張力材に接続され、他方が上記張力材又は上記部材に接続され、軸方向に相対直線運動が可能な第１接続部及び第２接続部と、
上記第１接続部と上記第２接続部とに重複する位置に配置された回転体と、
上記第１接続部と上記第２接続部の相対直線運動を上記回転体の円運動に変換する運動変換機構と、
上記張力材に張力が導入された状態で、上記第１接続部と上記第２接続部を、接近方向と離隔方向とに相対直線運動が可能なように保持する保持部と
を備え、
上記保持部は、上記第１接続部と上記第２接続部との間に連結された弾性体を有することを特徴とする張力材用制振装置。
請求項１に記載の張力材用制振装置において、
上記回転体は、上記第１接続部の先端部分と上記第２接続部の先端部分を取り囲むスリーブ状に形成されていることを特徴とする張力材用制振装置。
請求項２に記載の張力材用制振装置において、
上記第１接続部と第２接続部は、一方の先端部分の内側に他方の先端部分が嵌合した状態で相対直線運動が可能に形成され、
上記運動変換機構は、上記第１接続部と上記第２接続部の嵌合部分に互いに逆方向巻きに形成された貫通螺旋溝と、上記回転体の内側に直径方向に延在して固定され、上記第１接続部の貫通螺旋溝と上記第２接続部の貫通螺旋溝とを貫通して配置された柱状部材とを有することを特徴とする張力材用制振装置。
請求項２に記載の張力材用制振装置において、
上記運動変換機構は、第１接続部の先端近傍の外周面と第２接続部の先端近傍の外周面とに夫々形成されて互いに逆方向巻きに螺旋切られた雄螺子と、上記回転体の内側面の両端部に夫々形成されて上記第１接続部の雄螺子と上記第２接続部の雄螺子とに各々螺合する雌螺子とを有することを特徴とする張力材用制振装置。
請求項１に記載の張力材用制振装置において、
上記回転体は、上記第１接続部の先端部分と第２接続部の先端部分との側方に配置された円盤状部材と、この円盤状部材の中心に連結された回転軸とを有し、
上記運動変換機構は、上記第１接続部の先端部分と上記第２接続部の先端部分とに対向して夫々形成されたラックと、上記第１接続部のラックと上記第２接続部のラックとに歯合すると共に上記回転体の回転軸に連結されたピニオンとを有することを特徴とする張力材用制振装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の張力材用制振装置において、
２つの上記張力材を接続するように設置され、
上記第１接続部の基端部分と上記第２接続部の基端部分に雌螺子が夫々形成され、
上記２つの張力材の先端に雄螺子が夫々形成され、
上記第１接続部の雌螺子と第２接続部の雌螺子に、上記２つの張力材の先端の雄螺子を夫々螺合した状態で上記第１接続部及び第２接続部を軸回りに回転することにより、上記第１接続部及び第２接続部と上記２つの張力材との螺合長さを調整して上記２つの張力材に導入する張力を調整するように構成されていることを特徴とする張力材用制振装置。