JP6434343B2 - マスダンパ - Google Patents

Description

本発明は、回転マスと、入力された変位を回転運動に変換した状態で回転マスに伝達するボールねじを有するマスダンパに関する。

従来、この種のマスダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このマスダンパは、高層の建物に適用されたボールねじ式のものであり、建物の周囲に立設された伝達部材の上端部と、建物の上端部とに連結されている。マスダンパは、伝達部材とともに付加振動系を構成しており、伝達部材の剛性及びマスダンパの慣性質量は、付加振動系の固有振動数が建物の１次の固有振動数に同調するように、設定されている。この従来のマスダンパを備える振動抑制装置では、建物の１次モードの振動を付加振動系で吸収することによって、建物の振動を抑制するようにしている。この場合、回転マスによる回転慣性質量効果が得られることによって、付加振動系による構造物の振動抑制効果が高められる。

特開２００８−１６３７２７号公報

上述したようなボールねじ式のマスダンパでは一般に、ボールねじによって、構造物の変位が回転運動に変換された状態で回転マスに伝達される。また、ボールねじのナットは回転マスに連結されており、回転マスと一緒に軸受けに回転可能に支持されている。ボールねじ式のマスダンパにおいて、回転マスによる回転慣性質量効果を十分に得るべく、ボールねじによる回転運動の変換比を増大させるには、ボールねじのリード長（ピッチ）を可能な限り小さく設定するのが好ましい。しかし、ボールねじのリード長が小さいほど、そのナットに対するねじ軸の軸線方向の移動量が小さくなることにより、構造物の振動に伴って上記の軸受けに作用するアキシアル荷重がより大きくなるため、これに対応した大型の軸受けが必要になってしまう。同じ理由により、回転マスの回転に伴って軸受けで発生する摩擦力がより大きくなることにより、回転マスが回転しにくくなり、その回転慣性質量効果を十分に得ることができなくなってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、軸受けに作用するアキシアル荷重を低減でき、それにより、軸受けの小型化を図ることができるとともに、回転マスによる回転慣性質量効果を十分に得ることができるマスダンパを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、筒状の周壁を有し、周壁の内側に、軸線方向に互いに連続する第１流体室及び第２流体室が画成されたシリンダと、シリンダに設けられた回転マスと、第１及び第２流体室に充填された作動流体と、第１流体室に軸線方向に摺動可能にかつ回転可能に設けられ、第１流体室を、第２流体室と反対側の第３流体室と、第２流体室側の第４流体室とに区画するピストンと、ピストンに連結され、第３流体室に、ピストンと一緒に軸線方向に移動可能にかつ回転可能に収容されるとともに、シリンダの軸線方向の一端部から軸線方向に突出するねじ軸と、ねじ軸に、ボールを介して螺合するとともに、シリンダの一端部に取り付けられたナットと、シリンダの軸線方向の他端部に配置され、シリンダの他端部から軸線方向に突出する支持部と、周壁及び支持部の一方に取り付けられ、シリンダの軸線方向に直交し、第２流体室に設けられた一対の第１プレートと、周壁及び支持部の他方に取り付けられ、シリンダの軸線方向に直交し、第２流体室に設けられるとともに、一対の第１プレートの間に配置された第２プレートと、一対の第１プレートの一方と第２プレートの間に挟持された状態で設けられた軸受けと、一対の第１プレートの他方と第２プレートの間に挟持された状態で設けられた軸受けとから成る一対の軸受けと、を備え、一対の軸受けの各々は、第１及び第２プレートにそれぞれ取り付けられた、互いに相対的に回転可能の第１輪及び第２輪を有し、第１及び第２プレートのうちの支持部に取り付けられた支持部側プレートとシリンダの他端部との間の第２流体室の部分と、第３流体室とを互いに連通させる第１連通路をさらに備え、シリンダ及び回転マスは、一対の軸受けを介して支持部に回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されており、第１及び第２プレートのうちの周壁に取り付けられたシリンダ側プレートには、軸線方向に貫通し、第２流体室のうちのシリンダ側プレートの両側の部分を互いに連通させる連通孔が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、回転マスが設けられたシリンダの周壁の内側に、軸線方向に互いに連続する第１流体室及び第２流体室が画成されており、第１及び第２流体室には、作動流体が充填されている。また、第１流体室には、ピストンが軸線方向に摺動可能にかつ回転可能に設けられており、第１流体室は、ピストンによって、第２流体室と反対側の第３流体室と、第２流体室側の第４流体室とに区画されている。ピストンに連結されたねじ軸は、第３流体室に収容されるとともに、シリンダの軸線方向の一端部から軸線方向に突出しており、ピストンと一緒に軸線方向に移動可能かつ回転可能である。また、ねじ軸には、シリンダの一端部に取り付けられたナットが、ボールを介して螺合している。このように、ねじ軸、ナット及びボールは、ボールねじを構成している。

また、シリンダの軸線方向の他端部には、この他端部から軸線方向に突出する支持部が配置されている。シリンダの周壁及び支持部の一方には、一対の第１プレートが取り付けられており、他方には、第２プレートが取り付けられている。第１及び第２プレートは、シリンダの軸線方向に直交するとともに、第２流体室に設けられており、第２プレートは、一対の第１プレートの一方と他方の間に配置されている。さらに、一対の第１プレートの一方と第２プレートの間、及び一対の第１プレートの他方と第２プレートの間にはそれぞれ、軸受けが挟持された状態で設けられている。これらの軸受けから成る一対の軸受けの各々の第１輪及び第２輪は、互いに相対的に回転可能であり、第１及び第２プレートにそれぞれ取り付けられている。シリンダ及び回転マスは、一対の軸受けを介して支持部に回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されている。

さらに、第１及び第２プレートのうちの支持部に取り付けられた支持部側プレートとシリンダの他端部との間の第２流体室の部分と、第３流体室とが、第１連通路を介して互いに連通している。第１及び第２プレートのうちの周壁に取り付けられたシリンダ側プレートには、連通孔が形成されており、この連通孔を介して、第２流体室のうちのシリンダ側プレートの両側の部分が互いに連通している。

以上の構成のマスダンパでは、地震などの振動による変位が支持部とねじ軸に入力されると、ねじ軸がピストンと一緒にシリンダに対して軸線方向に移動し、それに伴い、前述したねじ軸を含むボールねじにより、ねじ軸に入力された変位が回転運動に変換された状態でシリンダに伝達されることによって、シリンダが回転マスと一緒に回転する。これにより、回転マスの回転慣性質量効果が得られる。また、ねじ軸が軸線方向に移動するのに伴い、シリンダには、ねじ軸に螺合するナットを介して、ねじ軸の移動方向と同方向に移動させるような力が作用し、この力は、シリンダ側プレートを介して、一対の軸受けにアキシアル荷重として作用し、ねじ軸の移動方向と同方向に作用する。

さらに、ピストンが、ねじ軸と一緒にシリンダの第１流体室の第３流体室側に移動（摺動）すると、ピストンで押圧された第３流体室内の作動流体の一部は、第３流体室から、第１連通路を介して、第２流体室に流動し、さらにシリンダ側プレートの連通孔を通過して、第１流体室の第４流体室に流動する。その際、作動流体は、第２流体室内の支持部側プレートを、第１流体室側に、すなわち、ねじ軸の移動方向と同方向に押圧する。一方、ピストンが、シリンダの第１流体室の第４流体室側に移動（摺動）すると、ピストンで押圧された第４流体室内の作動流体の一部は、第２流体室に流動し、シリンダ側プレートの連通孔を通過するとともに、第１連通路を介して、第１流体室の第３流体室に流動する。その際、作動流体は、第２流体室内の支持部側プレートを、シリンダの他端部側に、すなわち、ねじ軸の移動方向と同方向に押圧する。

以上のように、シリンダ側プレートと支持部側プレートの間に挟持された一対の軸受けには、アキシアル荷重がシリンダ側プレートを介して作用し、支持部側プレートには、作動流体による押圧力が、このアキシアル荷重と同方向に作用する。これにより、軸受けに実際に作用するアキシアル荷重を低減できるので、両軸受けを小型化することができる。同じ理由により、シリンダ及び回転マスの回転に伴って軸受けで発生する摩擦力を低減できるので、回転マスを円滑に回転させることができ、その回転慣性質量効果を十分に得ることができる。

また、作動流体が上述したように流動するのに伴って、作動流体による減衰効果が得られる。さらに、減衰要素としての作動流体を利用して、格別な装置を用いることなく、上述した効果を得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のマスダンパにおいて、第２流体室の断面積は、第１流体室の断面積よりも大きく、支持部側プレートの面積は、ピストンの断面積よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、第１及び第２プレート（シリンダ側プレート及び支持部側プレート）が設けられた第２流体室の断面積（軸線方向に直交する面の面積）が、第１流体室の断面積（軸線方向に直交する面の面積）よりも大きくなっている。また、支持部側プレート（第１及び第２プレートのうちの支持部に取り付けられたプレート）の面積が、ピストンの断面積（軸線方向に直交する面の面積）よりも大きくなっている。これにより、パスカルの原理から明らかなように、請求項１に係る発明の説明で述べた支持部側プレートに作用する作動流体による押圧力を増大させることができるので、両軸受けに実際に作用するアキシアル荷重をさらに低減でき、ひいては、軸受けをさらに小型化できるとともに、回転マスをより円滑に回転させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のマスダンパにおいて、周壁と支持部側プレートの周縁との間には、第２流体室のうちの支持部側プレートの両側の部分を互いに連通させる第２連通路が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、周壁と支持部側プレート（第１及び第２プレートのうちの支持部に取り付けられたプレート）の周縁との間に、第２流体室のうちの支持部側プレートの両側の部分を互いに連通させる第２連通路が設けられている。これにより、請求項１に係る発明の説明で述べたように作動流体が流動する際に、作動流体を支持部側プレートで遮ることなく、円滑に流動させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のマスダンパにおいて、ピストンには、第３流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧力に達したときに開弁し、第３及び第４流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、第４流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧力に達したときに開弁し、第３及び第４流体室を互いに連通させる第２リリーフ弁が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、ピストンに、第１及び第２リリーフ弁が設けられており、第１リリーフ弁は、第３流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧力に達したときに開弁し、第２リリーフ弁は、第４流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧力に達したときに開弁し、第３及び第４流体室を互いに連通させる。これにより、第３及び第４流体室内の作動流体の圧力の過大化を防止することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のマスダンパにおいて、回転マスがシリンダに一体に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、回転マスがシリンダに一体に設けられているので、マスダンパ全体として小型化することができる。

本発明の第１実施形態によるマスダンパを、これを適用した建物とともに概略的に示す図である。 図１のマスダンパを概略的に示す断面図である。 図１のマスダンパの一部を拡大して示す断面図である。 第１実施形態の変形例によるマスダンパを概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるマスダンパを概略的に示す断面図である。 アキュムレータが設けられた本発明によるマスダンパを概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態によるマスダンパ１は、建物Ｂに適用されたものであり、シリンダ２と、シリンダ２内に軸線方向に摺動可能にかつ回転可能に設けられたピストン１１と、ピストン１１に取り付けられ、シリンダ２内に軸線方向に移動可能にかつ回転可能に部分的に収容されたねじ軸１２と、シリンダ２を回転可能に支持するための支持部１５及び一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒを備えている。以下、マスダンパ１について、図２の左側及び右側をそれぞれ「左」及び「右」として説明する。

図２に示すように、シリンダ２は、互いに対向するドーナツ板状の左壁３及び右壁４と、両者３、４の間に同心状に一体に設けられた円筒状の周壁５で構成されている。左壁３の中央には、軸線方向に貫通する被支持孔３ａが形成されており、被支持孔３ａには、シールＳが取り付けられている。また、右壁４の中央には、軸線方向に貫通するねじ軸案内孔４ａが形成されており、ねじ軸案内孔４ａには、シールＳが取り付けられている。また、右壁４には、ナット１３が同心状に取り付けられている。

周壁５は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄で構成されており、回転マスを構成している。また、周壁５の内側の中央部及び右部には、円柱状の第１油室５ａが画成されており、周壁５の内側の左部には、円柱状の第２油室５ｂが画成されている。第１及び第２油室５ａ、５ｂは、周壁５の内側に同心状に配置されていて、左右方向（軸線方向）に互いに連続しており、シリコンオイルで構成された作動油ＨＦが充填されている。また、第２油室５ｂの断面積（軸線方向に直交する面の面積）は、第１油室５ａのそれよりも大きい。

さらに、周壁５には、ドーナツ板状の取付壁６が同心状に取り付けられている。取付壁６は、第２油室５ｂに収容されており、シリンダ２の軸線方向に直交し、左壁３と対向している。取付壁６の中央には、軸線方向に貫通する被支持孔６ａが形成されており、被支持孔６ａには、シールＳが取り付けられている。また、取付壁６の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の連通孔６ｂが形成されており（２つのみ図示）、各連通孔６ｂは、軸受け１６Ｒの後述する第１輪１６Ｒａでふさがれないような位置に配置されている。なお、連通孔６ｂの数は任意である。

ピストン１１は、円柱状に形成されており、その周面には、シールＳが取り付けられている（図３参照）。また、ピストン１１は、第１油室５ａ内に、軸線方向に摺動可能にかつ回転可能に設けられており、第１油室５ａ内を、第２油室５ｂと反対側（右側）の第３油室５ｃと、第２油室５ｂ側（左側）の第４油室５ｄとに区画している。さらに、ピストン１１は、シリンダ２及びねじ軸１２に建物Ｂの振動による変位が入力されていないときには、第１油室５ａの軸線方向の中央の中立位置に位置している。この中立位置は、これに限らず、第１油室５ａの軸線方向の中央よりも左側又は右側の位置でもよい。

また、図３に示すように、ピストン１１の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の孔が形成されており（２つのみ図示）、これらの孔には、第１リリーフ弁１７及び第２リリーフ弁１８が設けられている。第１リリーフ弁１７は、弁体と、これを閉弁側に付勢するばねで構成されており、建物Ｂの振動に伴うピストン１１の移動によって第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの圧力が所定の上限値に達したときに開弁する。これにより、第３及び第４油室５ｃ、５ｄが互いに連通されることによって、第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの圧力の過大化が防止される。第２リリーフ弁１８は、第１リリーフ弁１７と同様、弁体と、これを閉弁側に付勢するばねで構成されており、建物Ｂの振動に伴うピストン１１の移動によって第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの圧力が上記の上限値に達したときに開弁する。これにより、第３及び第４油室５ｃ、５ｄが互いに連通されることによって、第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの圧力の過大化が防止される。

前記ねじ軸１２は、その左端部がピストン１１に同心状に取り付けられ、第３油室５ｃに軸線方向に移動可能に部分的に収容されており、右壁４のねじ軸案内孔４ａにシールＳを介して挿入されるとともに、多数のボール１４を介してナット１３に螺合している。すなわち、ねじ軸１２、ナット１３及びボール１４は、ボールねじを構成している。なお、図２では、便宜上、１つのボール１４にのみ、符号を付している。また、ねじ軸１２は、右壁４から右方に突出しており、その右端部には、自在継ぎ手を介して第１取付具ＦＬ１が設けられている。ここで、自在継ぎ手は、マスダンパ１で発生するトルクでは回転しない程度の摩擦を有している。

前記支持部１５は、軸状の基部１５ａと、円板状の鍔部１５ｂを一体に有している。基部１５ａは、シリンダ２の軸線方向に延びており、その右端部が取付壁６の被支持孔６ａにシールＳを介して挿入されていて、取付壁６から左方に延びるとともに、左壁３の被支持孔３ａにシールＳを介して挿入されており、その左端部には、自在継ぎ手を介して第２取付具ＦＬ２が設けられている。ここで、自在継ぎ手は、マスダンパ１で発生するトルクでは回転しない程度の摩擦を有している。鍔部１５ｂは、基部１５ａの中央に設けられていて、第２油室５ｂに収容されており、その主面の面積が、第２油室５ｂの断面積よりも小さく、また、ピストン１１の断面積よりも大きく、前記軸受け１６Ｌ、１６Ｒのそれよりも大きい。また、鍔部１５ｂは、左壁３及び取付壁６の間に配置されており、鍔部１５ｂの外縁と周壁５の間には、第２油室５ｂのうちの鍔部１５ｂの左右の両側の部分を互いに連通させる連通路５ｅが設けられている。

一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒの各々は、スラスト玉軸受けであり、互いに相対的に回転可能なリング状の第１輪１６Ｌａ及び第２輪１６Ｌｂ（第１輪１６Ｒａ及び第２輪１６Ｒｂ）を有している。一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒのうちの左側の軸受け１６Ｌは、左壁３と鍔部１５ｂの間に挟持された状態で設けられており、その第１輪１６Ｌａが左壁３に、第２輪１６Ｌｂが鍔部１５ｂの左面に、それぞれ取り付けられている。右側の軸受け１６Ｒは、取付壁６と鍔部１５ｂの間に挟持された状態で設けられており、その第１輪１６Ｒａが取付壁６に、第２輪１６Ｒｂが鍔部１５ｂの右面に、それぞれ取り付けられている。また、軸受け１６Ｌ、１６Ｒの軸線方向に貫通する中央の孔には、基部１５ａが挿入されている。

以上の構成により、シリンダ２は、軸受け１６Ｌ、１６Ｒを介して支持部１５に回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されている。

また、マスダンパ１は、周壁５に接続された一対の連通管１９、１９をさらに備えている。各連通管１９は、その断面積（軸線方向に直交する面の面積）が第１油室５ａのそれよりも小さく設定され、その一端部が、ピストン１１をバイパスし、第３油室５ｃに連通しており、他端部が、第２油室５ｂのうちの左端部と鍔部１５ｂの間の部分に連通している。また、一対の連通管１９、１９は、周壁５の径方向において、互いに重なるように配置されている。なお、図１では、便宜上、連通管１９、１９を省略している。また、連通管１９、１９の数は任意である。

さらに、前述した第１取付具ＦＬ１は第１伝達部材ＴＭ１に、第２取付具ＦＬ２は第２伝達部材ＴＭ２に、それぞれ取り付けられている。第１及び第２伝達部材ＴＭ１、ＴＭ２は、弾性を有する部材、例えばＨ型鋼で構成されており、前者ＴＭ１は建物Ｂの上梁ＢＵに、後者ＴＭ２は建物Ｂの下梁ＢＤに、それぞれ取り付けられている。以上により、マスダンパ１は、そのピストン１１及びねじ軸１２が上梁ＢＵに、シリンダ２が下梁ＢＤに、それぞれ連結されており、両梁ＢＵ、ＢＤの間に水平に延びている。

また、マスダンパ１、第１及び第２伝達部材ＴＭ１、ＴＭ２は、付加振動系（動吸振器）を構成しており、建物Ｂの振動に伴って振動（共振）することにより、建物Ｂの振動を抑制（吸収）する。なお、回転マスを構成する周壁５の質量、第１及び第２伝達部材ＴＭ１、ＴＭ２の剛性、作動油ＨＦの粘性係数、第１及び第２油室５ａ、５ｂの断面積、ならびに、連通管１９、１９の断面積（軸線方向に直交する面の面積）及び長さは、付加振動系の固有振動数が建物Ｂの固有振動数（例えば１次の固有振動数）に同調するように、定点理論に基づいて設定される。この場合、作動油ＨＦの粘性係数、第１及び第２油室５ａ、５ｂの断面積、ならびに連通管１９、１９の断面積及び長さは、マスダンパ１全体の粘性係数に相関するパラメータであるが、これらに加えて、各種の要素に対するシールＳの抵抗を上述したように設定してもよい。

以上の構成のマスダンパ１では、建物Ｂが振動するのに伴い、上梁ＢＵと下梁ＢＤの間の相対変位がシリンダ２及びねじ軸１２に伝達されることによって、ねじ軸１２が、シリンダ２に対して軸線方向に往復移動する。それに伴い、ねじ軸１２にボール１４を介して螺合するナット１３が、シリンダ２と一緒に回転するとともに、ねじ軸１２と一体のピストン１１が、第１油室５ａ内を軸線方向に往復移動（摺動）する。前述したように、シリンダ２の周壁５が回転マスを構成しているので、このシリンダ２の回転により、周壁５で構成された回転マスによる回転慣性質量効果が得られる。また、ねじ軸１２が上述したように往復移動するのに伴い、シリンダ２には、ねじ軸１２に螺合するナット１３を介して、ねじ軸１２の移動方向と同方向に移動させるような力が作用し、この力は、左壁３及び取付壁６をそれぞれ介して、一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒにアキシアル荷重として作用し、ねじ軸１２の移動方向と同方向に作用する。

また、ピストン１１が、第１油室５ａの第３油室５ｃ側に摺動すると、ピストン１１で押圧された第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの一部は、連通管１９、１９を介して第２油室５ｂに流動し、さらに連通路５ｅ及び取付壁６の連通孔６ｂを通って、第１油室５ａの第４油室５ｄに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｂを、第１油室５ａ側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。一方、ピストン１１が、第１油室５ａの第４油室５ｄ側に摺動すると、ピストン１１で押圧された第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの一部は、第２油室５ｂに流動し、取付壁６の連通孔６ｂ及び連通路５ｅを通り、さらに連通管１９、１９を介して、第１油室５ａの第３油室５ｃに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｂを、シリンダ２の左壁３側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。

以上のように、第１実施形態によれば、シリンダ２と一体の取付壁６と支持部１５の鍔部１５ｂとの間に挟持された一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒには、アキシアル荷重が左壁３及び取付壁６をそれぞれ介して作用し、鍔部１５ｂには、作動油ＨＦによる押圧力が、このアキシアル荷重と同方向に作用する。これにより、軸受け１６Ｌ、１６Ｒに実際に作用するアキシアル荷重を低減できるので、軸受け１６Ｌ、１６Ｒを小型化することができる。同じ理由により、シリンダ２の回転に伴って軸受け１６Ｌ、１６Ｒで発生する摩擦力を低減できるので、周壁５から成る回転マスを円滑に回転させることができ、その回転慣性質量効果を十分に得ることができる。

また、作動油ＨＦが上述したように流動するのに伴って、作動油ＨＦによる減衰効果が得られる。さらに、減衰要素としての作動油ＨＦを利用して、格別な装置を用いることなく、上述した効果を得ることができる。

さらに、第２油室５ｂの断面積が、第１油室５ａの断面積よりも大きく、鍔部１５ｂの面積が、ピストン１１の断面積よりも大きい。これにより、上述した鍔部１５ｂに作用する作動油ＨＦによる押圧力を増大させることができるので、軸受け１６Ｌ、１６Ｒに実際に作用するアキシアル荷重をさらに低減でき、ひいては、軸受け１６Ｌ、１６Ｒをさらに小型化できるとともに、回転マスをより円滑に回転させることができる。

また、周壁５と鍔部１５ｂの周縁との間に、第２油室５ｂのうちの鍔部１５ｂの両側の部分を互いに連通させる連通路５ｅが設けられている。これにより、前述したように作動油ＨＦが流動する際に、作動油ＨＦを鍔部１５ｂで遮ることなく、円滑に流動させることができる。

さらに、ピストン１１に、第１及び第２リリーフ弁１７、１８が設けられており、第１リリーフ弁１７は、第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの圧力が上限値に達したときに開弁し、第２リリーフ弁１８は、第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの圧力が上限値に達したときに開弁し、第３及び第４油室５ｃ、５ｄを互いに連通させる。これにより、第３及び第４油室５ｃ、５ｄ内の作動油ＨＦの圧力の過大化を防止することができる。

また、回転マスがシリンダ２の周壁５で構成されており、すなわち、回転マスがシリンダ２に一体に設けられているので、マスダンパ１全体として小型化することができる。

さらに、周壁５と鍔部１５ｂの周縁との間に連通路５ｅを設けているので、後述する変形例（図４）の場合と異なり、鍔部１５ｂにシールＳや連通孔１５ｄを設ける必要がなく、その分、マスダンパ１の製造コストを削減することができる。

なお、第１実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態における左壁３及び取付壁６が、本発明における第１プレート及びシリンダ側プレートに相当するとともに、本実施形態における鍔部１５ｂが、本発明における第２プレート及び支持部側プレートに相当する。また、本実施形態における周壁５が、本発明における回転マスに相当するとともに、本実施形態における第１〜第４油室５ａ〜５ｄが、本発明における第１〜第４流体室にそれぞれ相当する。さらに、本実施形態における連通路５ｅが、本発明における第２連通路に相当し、本実施形態における連通管１９、１９が、本発明における第１連通路に相当するとともに、本実施形態における作動油ＨＦが、本発明における作動流体に相当する。

また、図４は、第１実施形態の変形例によるマスダンパを示している。図４において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。図４と図２の比較から明らかなように、この変形例によるマスダンパは、第１実施形態によるマスダンパ１と比較して、支持部１５の鍔部１５ｃの構成のみが異なっている。以下、第１実施形態となる点を中心に説明する。

図４に示すように、鍔部１５ｃの周縁は、第１実施形態による鍔部１５ｂと異なり、周壁５の内周面にシールＳを介して接触している。また、鍔部１５ｃの径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の連通孔１５ｄが形成されている（２つの図示）。各連通孔１５ｄは、軸受け１６Ｌ、１６Ｒの第２輪１６Ｌｂ、１６Ｒｂにふさがれないような位置に配置されている。なお、連通孔１５ｄの数は任意である。鍔部１５ｃの主面の面積は、第１実施形態による鍔部１５ｂと同様、ピストン１１の断面積よりも大きく、また、前記軸受け１６Ｌ、１６Ｒのそれよりも大きい。

以上の構成の変形例によるマスダンパでは、第１実施形態によるマスダンパ１と同様、建物Ｂの振動に伴い、ピストン１１が第１油室５ａ内を往復移動（摺動）する。ピストン１１が第１油室５ａの第３油室５ｃ側に摺動したときには、ピストン１１で押圧された第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの一部は、連通管１９、１９を介して第２油室５ｂに流動し、さらに鍔部１５ｃの連通孔１５ｄ及び取付壁６の連通孔６ｂを通って、第１油室５ａの第４油室５ｄに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｃを、第１油室５ａ側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。一方、ピストン１１が第１油室５ａの第４油室５ｄ側に摺動したときには、ピストン１１で押圧された第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの一部は、第２油室５ｂに流動し、連通孔６ｂ及び連通孔１５ｄを通り、さらに連通管１９、１９を介して、第１油室５ａの第３油室５ｃに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｃを、シリンダ２の左壁３側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。

以上により、この変形例によれば、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。

また、この変形例では、鍔部１５ｃが、本発明における第２プレート及び支持部側プレートに相当する。

なお、第１実施形態では、軸受け１６Ｌの第１輪１６Ｌａを、左壁３に取り付けているが、周壁５の左壁３と取付壁６の間の部分に取り付けられた円板状の取付壁に、取り付けてもよい。この場合、この取付壁は、第２油室５ｂに収容され、シリンダ２の軸線方向に直交し、左壁３及び取付壁６に対向するように配置される。また、連通管１９、１９を第１実施形態と同様に設ける場合には、この取付壁の径方向の外端部には、取付壁６と同様に、軸線方向に貫通する複数の連通孔が形成される。この場合、連通孔の数は任意である。一方、連通管１９、１９を、第２油室５ｂのうちのこの取付壁と鍔部１５ｂの間の部分に連通するように設けた場合には、取付壁の連通孔を省略することができる。

次に、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態によるマスダンパ２１について説明する。このマスダンパ２１は、第１実施形態によるマスダンパ１と比較して、左右一対の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲを有する点と、鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲ、取付壁６及び軸受け１６Ｌ、１６Ｒの間の位置関係が異なっている。図５において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

左右一対の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲは、円板状に形成されており、それらの主面の面積が、第２油室５ｂの断面積よりも小さく、また、ピストン１１の断面積よりも大きく、軸受け１６Ｌ、１６Ｒのそれよりも大きい。左側の鍔部１５ｅＬは、支持部１５の基部１５ａの途中に、右側の鍔部１５ｅＲは、基部１５ａの右端部に、それぞれ一体に設けられており、取付壁６は、鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲの間に配置されている。左側の軸受け１６Ｌは、左側の鍔部１５ｅＬと取付壁６の間に挟持された状態で設けられており、その第１輪１６Ｌａが鍔部１５ｅＬに、第２輪１６Ｌｂが取付壁６の左面に、それぞれ取り付けられている。右側の軸受け１６Ｒは、右側の鍔部１５ｅＲと取付壁６の間に挟持された状態で設けられており、その第１輪１６Ｒａが鍔部１５ｅＲに、第２輪１６Ｒｂが取付壁６の右面に、それぞれ取り付けられている。また、支持部１５の基部１５ａは、左側から順に、軸受け１６Ｌの中央の孔、取付壁６の被支持孔６ａ及び軸受け１６Ｒの中央の孔に挿入されている。

鍔部１５ｅＬの外縁と周壁５の間には、第２油室５ｂのうちの鍔部１５ｅＬの左右の両側の部分を互いに連通させる連通路５ｆが設けられており、鍔部１５ｅＲの外縁と周壁５の間には、第２油室５ｂのうちの鍔部１５ｅＲの左右の両側の部分を互いに連通させる連通路５ｇが設けられている。以上の構成により、シリンダ２は、第１実施形態と同様、軸受け１６Ｌ、１６Ｒを介して支持部１５に回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されている。

以上の構成のマスダンパ２１では、建物Ｂが振動するのに伴い、第１実施形態の場合と同様に、ピストン１１及びねじ軸１２がシリンダ２に対して軸線方向に往復移動し、シリンダ２が回転することによって、周壁５で構成された回転マスによる回転慣性質量効果が得られる。その際、シリンダ２には、ねじ軸１２の移動方向と同方向に移動させるような力が作用し、この力は、取付壁６を介して、一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒにアキシアル荷重として作用し、ねじ軸１２の移動方向と同方向に作用する。

また、ピストン１１が、第１油室５ａの第３油室５ｃ側に摺動すると、ピストン１１で押圧された第３油室５ｃ内の作動油ＨＦの一部は、連通管１９、１９を介して第２油室５ｂに流動し、さらに連通路５ｆ、取付壁６の連通孔６ｂ及び連通路５ｇを通って、第１油室５ａの第４油室５ｄに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲを、第１油室５ａ側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。一方、ピストン１１が、第１油室５ａの第４油室５ｄ側に摺動すると、ピストン１１で押圧された第４油室５ｄ内の作動油ＨＦの一部は、第２油室５ｂに流動し、連通路５ｇ、取付壁６の連通孔６ｂ及び連通路５ｆを通り、さらに連通管１９、１９を介して、第１油室５ａの第３油室５ｃに流動する。その際、作動油ＨＦは、第２油室５ｂ内の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲを、シリンダ２の左壁３側に、すなわち、ねじ軸１２の移動方向と同方向に押圧する。

以上のように、第２実施形態によれば、シリンダ２と一体の取付壁６と支持部１５の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲとの間に挟持された一対の軸受け１６Ｌ、１６Ｒには、アキシアル荷重が取付壁６を介して作用し、鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲには、作動油ＨＦによる押圧力が、このアキシアル荷重と同方向に作用する。これにより、第１実施形態と同様、軸受け１６Ｌ、１６Ｒに実際に作用するアキシアル荷重を低減できるので、軸受け１６Ｌ、１６Ｒを小型化できるとともに、周壁５で構成された回転マスを円滑に回転させることができ、その回転慣性質量効果を十分に得ることができる。その他、第１実施形態による効果を同様に得ることができる。

また、第２実施形態では、連通路５ｆ、５ｇが、本発明における第２連通路に相当するとともに、鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲが、本発明における第１プレート及び支持部側プレートに相当する。

なお、第２実施形態では、周壁５と一対の鍔部１５ｅＬ、１５ｅＲとの間に、連通路５ｆ、５ｇをそれぞれ設けているが、第１実施形態の変形例（図４）と同様、これらの連通路５ｆ、５ｇを設けずに、一対の鍔部をシールを介して周壁に接触させるとともに、一対の鍔部の各々に連通孔を形成してもよい。この場合、連通孔の数は任意である。

なお、本発明は、説明した第１及び第２実施形態（変形例を含む。以下、総称して実施形態という）に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、軸受け１６Ｌ、１６Ｒは、スラスト玉軸受けであるが、他の適当な軸受け、例えば交差ころ軸受け（クロスローラベアリング）などを用いてもよい。また、実施形態では、実施形態では、本発明における作動流体として、シリコンオイルで構成された作動油ＨＦを用いているが、粘性を有する他の適当な流体を用いてもよい。

さらに、実施形態では、ねじ軸１２をピストン１１に直接、連結しているが、本出願人による特許第5191579号の図２などに記載されているように、皿ばねを介して連結してもよい。この場合、ねじ軸及び支持部をそれぞれ、第１及び第２伝達部材を介さずに、上梁及び下梁に直接、ブレース状に連結してもよい。また、実施形態では、本発明における連通路として、周壁５に接続された連通管１９、１９を用いているが、周壁に形成された連通路を用いてもよい。この場合、連通路は、周壁の内部において軸線方向に延びるとともに、その両端で径方向に延びて第２及び第３油室に連通する孔状の通路で構成される。この場合にも、連通路の数は任意である。

さらに、実施形態では、第２油室５ｂの断面積は、第１油室５ａの断面積よりも大きいが、第１油室の断面積以下でもよい。また、実施形態では、鍔部１５ｂ、１５ｃ、１５ｅＬ、１５ｅＲの主面の面積は、ピストン１１の断面積よりも大きいが、ピストンの断面積以下でもよい。さらに、実施形態では、シリンダ２及びピストン１１の断面は、円形状であるが、角形状でもよい。また、実施形態では、第１及び第２リリーフ弁１７、１８が開弁する作動油ＨＦの圧力を、互いに同じ上限値に設定しているが、互いに異なる値に設定してもよい。さらに、実施形態では、回転マスを周壁５で構成しているが、周壁と別体に構成するとともに、周壁に取り付けてもよい。

また、周壁に、第１流体室や第２流体室内の作動流体の温度上昇による体積変化を補償するためのアキュムレータ（バッファ）を設けてもよい。図６は、そのようなアキュムレータＡＣが設けられたマスダンパを示している。同図において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。図６に示すように、このアキュムレータＡＣは、例えば、ピストン型のものであり（ブラダ型でもよい）、周壁５のうちの第２油室５ｂの右端を画成する壁部に設けられる。あるいは、この壁部に、スポンジゴムのような弾性体を、アキュムレータとして取り付けてもよい。

さらに、実施形態では、マスダンパ１、２１を、建物Ｂの途中に設けられた制振装置として用いているが、構造物の下端部に設けられた免震装置として用いてもよい。また、実施形態は、本発明によるマスダンパ１、２１を、建物Ｂに適用した例であるが、他の適当な構造物、例えばラック倉庫や、鉄塔、橋梁などに適用してもよい。以上の実施形態に関するバリエーションを適宜、組み合わせて採用してもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ マスダンパ
２ シリンダ
３ 左壁（第１プレート、シリンダ側プレート）
５ 周壁（回転マス）
５ａ 第１油室（第１流体室）
５ｂ 第２油室（第２流体室）
５ｃ 第３油室（第３流体室）
５ｄ 第４油室（第４流体室）
５ｅ 連通路（第２連通路）
６ 取付壁（第１プレート、第２プレート、シリンダ側プレート）
６ｂ 連通孔
１１ ピストン
１２ ねじ軸
１３ ナット
１４ ボール
１５ 支持部
１５ｂ 鍔部（第２プレート、支持部側プレート）
１６Ｌ 軸受け
１６Ｌａ 第１輪
１６Ｌｂ 第２輪
１６Ｒ 軸受け
１６Ｒａ 第１輪
１６Ｒｂ 第２輪
１７ 第１リリーフ弁
１８ 第２リリーフ弁
１９ 連通管（第１連通路）
ＨＦ 作動油（作動流体）
１５ｃ 鍔部（第２プレート、支持部側プレート）
１５ｄ 連通孔
２１ マスダンパ
５ｆ 連通路（第２連通路）
５ｇ 連通路（第２連通路）
１５ｅＬ 鍔部（第１プレート、支持部側プレート）
１５ｅＲ 鍔部（第１プレート、支持部側プレート）

Claims (5)

1. 筒状の周壁を有し、当該周壁の内側に、軸線方向に互いに連続する第１流体室及び第２流体室が画成されたシリンダと、
   当該シリンダに設けられた回転マスと、
   前記第１及び第２流体室に充填された作動流体と、
   前記第１流体室に軸線方向に摺動可能にかつ回転可能に設けられ、前記第１流体室を、前記第２流体室と反対側の第３流体室と、前記第２流体室側の第４流体室とに区画するピストンと、
   当該ピストンに連結され、前記第３流体室に、前記ピストンと一緒に軸線方向に移動可能にかつ回転可能に収容されるとともに、前記シリンダの軸線方向の一端部から軸線方向に突出するねじ軸と、
   当該ねじ軸に、ボールを介して螺合するとともに、前記シリンダの前記一端部に取り付けられたナットと、
   前記シリンダの軸線方向の他端部に配置され、当該シリンダの前記他端部から軸線方向に突出する支持部と、
   前記周壁及び前記支持部の一方に取り付けられ、前記シリンダの軸線方向に直交し、前記第２流体室に設けられた一対の第１プレートと、
   前記周壁及び前記支持部の他方に取り付けられ、前記シリンダの軸線方向に直交し、前記第２流体室に設けられるとともに、前記一対の第１プレートの間に配置された第２プレートと、
   前記一対の第１プレートの一方と前記第２プレートの間に挟持された状態で設けられた軸受けと、前記一対の第１プレートの他方と前記第２プレートの間に挟持された状態で設けられた軸受けとから成る一対の軸受けと、を備え、
   当該一対の軸受けの各々は、前記第１及び第２プレートにそれぞれ取り付けられた、互いに相対的に回転可能の第１輪及び第２輪を有し、
   前記第１及び第２プレートのうちの前記支持部に取り付けられた支持部側プレートと前記シリンダの前記他端部との間の前記第２流体室の部分と、前記第３流体室とを互いに連通させる第１連通路をさらに備え、
   前記シリンダ及び前記回転マスは、前記一対の軸受けを介して前記支持部に回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されており、
   前記第１及び第２プレートのうちの前記周壁に取り付けられたシリンダ側プレートには、軸線方向に貫通し、前記第２流体室のうちの前記シリンダ側プレートの両側の部分を互いに連通させる連通孔が形成されていることを特徴とするマスダンパ。
2. 前記第２流体室の断面積は、前記第１流体室の断面積よりも大きく、
   前記支持部側プレートの面積は、前記ピストンの断面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のマスダンパ。
3. 前記周壁と前記支持部側プレートの周縁との間には、前記第２流体室のうちの前記支持部側プレートの両側の部分を互いに連通させる第２連通路が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマスダンパ。
4. 前記ピストンには、前記第３流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧力に達したときに開弁し、前記第３及び第４流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、前記第４流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧力に達したときに開弁し、前記第３及び第４流体室を互いに連通させる第２リリーフ弁が設けられていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のマスダンパ。
5. 前記回転マスが前記シリンダに一体に設けられていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のマスダンパ。

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