JP6893735B2

JP6893735B2 - 回転慣性質量ダンパ

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Publication number: JP6893735B2
Application number: JP2017158403A
Authority: JP
Inventors: 英範木田; 滋樹中南; 田中　久也; 久也田中
Original assignee: Aseismic Devices Co Ltd
Current assignee: Aseismic Devices Co Ltd
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2037-08-21
Also published as: JP2019015395A

Description

本発明は、回転マスの回転に伴って慣性質量を発生させる回転慣性質量ダンパに関する。

従来、この種の回転慣性質量ダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この回転慣性質量ダンパは、筒状に形成された固定筒と、この固定筒に、軸線方向に移動自在に部分的に収容されたねじ軸と、このねじ軸に複数のボールを介して螺合するナットと、ナットに一体に取り付けられ、固定筒に回転自在に支持されるとともに、固定筒の外周に配置された筒状の回転マスを備えている。ねじ軸、ボール及びナットは、いわゆるボールねじを構成している。

以上の構成の回転慣性質量ダンパでは、固定筒及びねじ軸が、構造物の所定の第１及び第２部位にそれぞれ連結され、構造物の振動に伴う第１部位と第２部位の間の相対変位が固定筒及びねじ軸に伝達される。それに伴い、ねじ軸が固定筒に対して軸線方向に移動し、このねじ軸の移動が、ナットで回転運動に変換された状態で回転マスに伝達され、それにより回転マスが回転する。その結果、この回転マスの回転に伴って発生した慣性質量による慣性力が、回転慣性質量ダンパの反力となって第１及び第２部位に作用することにより、構造物の振動が抑制される。

特開２０１２−３７００５号公報

地震動など構造物に入力される振動の特性は一定ではなく、その振幅の大きさや周波数はそのときどきで異なり、それに応じて、構造物の揺れ方（応答性状）が変化する。これに対して、上述した従来の回転慣性質量ダンパでは、その構成から明らかなように、回転マスの回転に伴って発生する慣性質量を変更できないことにより、構造物の振動を適切に抑制することができないおそれがある。

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、回転マスの回転に伴って発生する慣性質量を変更でき、それにより、振動を適切に抑制することが可能な回転慣性質量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、構造物に設置され、構造物の振動を抑制するための回転慣性質量ダンパであって、作動流体が充填されたシリンダと、シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられ、シリンダ内を第１流体室と第２流体室に区画するピストンと、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された連通路と、連通路内を流動する作動流体の圧力エネルギを回転エネルギに変換するとともに、押しのけ容積を変更可能に構成された可変容量型の流体圧モータと、流体圧モータにより変換された回転エネルギが伝達されることによって回転する回転マスと、構造物の振動度合を取得する振動度合取得手段と、制御装置と、を備え、制御装置は、取得された振動度合が大きいほど、押しのけ容積をより小さな値に調整することにより、回転マスによる慣性質量をより大きな値に制御することを特徴とする。

この構成によれば、振動による外力がシリンダ及びピストンに入力されることにより、ピストンがシリンダ内を摺動し、第１流体室及び第２流体室の一方の側に移動すると、その一方の流体室内の作動流体がピストンで連通路に押し出されることによって、連通路内に他方の流体室側への作動流体の流動が生じる。この作動流体の圧力エネルギは、可変容量型の流体圧モータにより回転エネルギに変換され、変換された回転エネルギが回転マスに伝達されることによって、回転マスが回転する。それに伴い、回転マスの回転慣性質量に応じた慣性質量による反力が発生する。この慣性質量は、シリンダ及びピストンに入力された振動による外力に対する軸線方向の慣性質量である。

この場合、可変容量型の流体圧モータの押しのけ容積（流体圧モータの１回転当たりに押しのける幾何学的容積）を変更することによって、同じ作動流体の圧力エネルギに対する回転マスの回転量を変化させることができるので、回転マスの回転慣性質量に応じた慣性質量を変更することができる。また、制御装置により、構造物の振動度合が大きいほど、流体圧モータの押しのけ容積がより小さな値に調整されることで、回転マスによる慣性質量がより大きな値に制御され、それにより、構造物の振動を適切に抑制することが可能になる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転慣性質量ダンパにおいて、ピストンには、第１流体室内の作動流体の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、第１及び第２流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、第２流体室内の作動流体の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、第１及び第２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１流体室内の作動流体の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、第２リリーフ弁は、第２流体室内の作動流体の圧力が上記所定圧力に達したときに開弁し、第１及び第２流体室を互いに連通させる。これにより、第１及び第２流体室内の作動流体の圧力の過大化を防止し、回転慣性質量ダンパ（シリンダ及びピストン）に作用する軸力を適切に制限することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の回転慣性質量ダンパにおいて、連通路に設けられ、開度の変更によって連通路内を流動する作動流体の流動抵抗を調整する調整弁をさらに備え、制御装置は、取得された振動度合が大きいほど、調整弁の開度をより小さな値に変更することにより、回転慣性質量ダンパの減衰係数をより大きな値に制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明の説明で述べたように、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介してシリンダ及びピストンに伝達されることにより、ピストンがシリンダ内を摺動するのに伴い、ピストンで押圧された作動流体が、連通路、第１及び第２流体室の間を流動する。それに伴って、第１及び第２流体室の間で作動流体の圧力差が発生し、この圧力差は、ピストンに減衰抵抗力として作用する。また、上述した構成によれば、連通路内を流動する作動流体の流動抵抗が、調整弁で調整される。以上から明らかなように、シリンダ、ピストン、連通路、作動流体及び調整弁は、可変減衰ダンパとして機能し、作動流体の流動抵抗を調整弁で調整することによって、その減衰係数を変更することができる。また、制御装置により、構造物の振動度合が大きいほど、調整弁の開度がより小さな値に変更されることで、回転慣性質量ダンパの減衰係数がより大きな値に制御される。以上のように、本発明によれば、回転マスの回転慣性質量に応じた慣性質量に加え、作動流体などによる減衰係数も変更できるので、構造物の振動をより適切に抑制することが可能になる。

本発明の第１実施形態による回転慣性質量ダンパを示す断面図である。図１の回転慣性質量ダンパのアクチュエータを制御するための制御装置などを示すブロック図である。図１の回転慣性質量ダンパを、これを適用した構造物の一部とともに概略的に示す図である。本発明の第２実施形態による回転慣性質量ダンパを示す断面図である。図４の回転慣性質量ダンパのアクチュエータや調整弁を制御するための制御装置などを示すブロック図である。図４の回転慣性質量ダンパを、これを適用した構造物の一部とともに概略的に示す図である。

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は、本発明の第１実施形態による回転慣性質量ダンパ１を示しており、回転慣性質量ダンパ１は、シリンダ２と、シリンダ２内に軸線方向に摺動自在に設けられたピストン３と、ピストン３と一体のピストンロッド４と、シリンダ２に接続された連通路５を備えている。

シリンダ２は、円筒状の周壁２ａと、周壁２ａの軸線方向の両端部にそれぞれ設けられた円板状の第１端壁２ｂ及び第２端壁２ｃを、一体に有している。これらの周壁２ａ、第１及び第２端壁２ｂ、２ｃで画成された空間は、ピストン３によって第１流体室２ｄと第２流体室２ｅに区画されている。第１及び第２流体室２ｄ、２ｅには、作動流体ＨＦが充填されている。作動流体ＨＦは、粘性を有する適当な流体、例えばシリコンオイルや作動油などで構成されている。

また、シリンダ２の第１端壁２ｂには、軸線方向に外方に突出する凸部２ｆが同心状に一体に設けられており、この凸部２ｆには、自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１が設けられている。さらに、上記の第２端壁２ｃの中心にはロッド案内孔２ｇが形成されている。ピストンロッド４は、一端部がピストン３に一体に連結され、シリンダ２内に軸線方向に延びるとともに、ロッド案内孔２ｇにシールを介して液密に挿入されており、第２端壁２ｃから外方に延びている。ピストンロッド４の他端部には、自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２が設けられている。

また、ピストン３の外周面は、シールを介して、シリンダ２の周壁２ａの内周面に液密に接しており、ピストン３の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の第１連通孔３ａ及び第２連通孔３ｂ（それぞれ１つのみ図示）が形成されている。第１連通孔３ａには第１リリーフ弁１１が、第２連通孔３ｂには第２リリーフ弁１２が、それぞれ設けられている。

第１リリーフ弁１１は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第１流体室２ｄ内の作動流体ＨＦの圧力が所定の上限値よりも小さいときには、第１連通孔３ａを閉鎖し、上限値に達したときには、第１連通孔３ａを開放する。これにより、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅが第１連通孔３ａを介して互いに連通し、第１流体室２ｄ内の圧力が第２流体室２ｅ側に逃がされる。

同様に、第２リリーフ弁１２は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第２流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの圧力が上記の上限値よりも小さいときには、第２連通孔３ｂを閉鎖し、上限値に達したときには、第２連通孔３ｂを開放する。これにより、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅが第２連通孔３ｂを介して互いに連通し、第２流体室２ｅ内の圧力が第１流体室２ｄ側に逃がされる。なお、第１及び第２リリーフ弁１１、１２の上限値を互いに異なる値に設定してもよい。

前記連通路５は、シリンダ２内におけるピストン３の移動範囲の全体においてピストン３をバイパスし、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに連通するように、シリンダ２に接続されている。また、連通路５の断面積は、シリンダ２の断面積よりも小さな値に設定されており、連通路５には、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅと同様、作動流体ＨＦが充填されている。なお、図１では便宜上、連通路５内の作動流体ＨＦの符号の図示を省略している。

また、回転慣性質量ダンパ１は、可変容量型の流体圧モータ６と、回転マス７をさらに備えている。流体圧モータ６は、例えば周知の斜板式の可変容量型油圧モータであるため、以下、その構成及び動作について簡単に説明する。流体圧モータ６は、回転軸６ａや、アクチュエータ６ｂ、斜板、シリンダブロック、ピストン、シュー（いずれも図示せず）などを有するとともに、連通路５の途中に設けられている。このシリンダブロックには、流入ポート及び流出ポートが設けられており、これらの流入ポートと流出ポートは、連通路５及びチェック弁（図示せず）などを介して第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに、互いに並列に接続されている。

流体圧モータ６では、この流入ポートに作動流体ＨＦが流入すると、流入した作動流体ＨＦの圧力エネルギが、上記のシリンダブロックや、ピストン、シュー、斜板により回転軸６ａの回転エネルギに変換され、回転軸６ａが回転する。斜板の傾転角は、アクチュエータ６ｂで連続的に変更されるように構成されており、斜板の傾転角の変更により、流体圧モータ６の押しのけ容積（回転軸６ａの１回転当たりに押しのける幾何学的容積）ｖｍが連続的に変更されることによって、同じ作動流体ＨＦの圧力に対する回転軸６ａの回転量が連続的に変化する。

アクチュエータ６ｂは、例えば電磁式のものであり、図２に示す制御装置２１に接続されている。制御装置２１は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどの組み合わせで構成されるとともに、電源２２に接続されており、アクチュエータ６ｂを介して斜板の傾転角を変更することによって、流体圧モータ６の押しのけ容積ｖｍを調整する。なお、アクチュエータ６ｂに制御装置２１を有線及び無線のいずれで接続してもよいことは、もちろんである。

回転マス７は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄で構成され、円板状に形成されており、回転軸６ａに一体に設けられている。流体圧モータ６で作動流体ＨＦの圧力エネルギが回転軸６ａの回転エネルギに変換されると、回転マス７は、回転軸６ａと一体に回転する。

以上の構成の回転慣性質量ダンパ１は、例えば、図３に示す構造物Ｂの上下の梁ＢＵ、ＢＤに連結され、両者ＢＵ、ＢＤの間に水平に延びる。この構造物Ｂは、商用や居住用の高層の建築物であり、上下の梁ＢＵ、ＢＤを含む複数の梁と、複数の柱を互いに井桁状に組み合わせたラーメン構造を有している。この場合、回転慣性質量ダンパ１の第１取付具ＦＬ１は、上梁ＢＵから下方に延びる第１連結部材ＥＮ１に取り付けられ、それにより、シリンダ２が、第１連結部材ＥＮ１を介して上梁ＢＵに連結される。また、第２取付具ＦＬ２は、下梁ＢＤから上方に延びる第２連結部材ＥＮ２に取り付けられており、それにより、ピストンロッド４が、第２連結部材ＥＮ２を介して下梁ＢＤに連結される。第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２は、剛性が比較的高い材料、例えば、Ｈ形鋼で構成されている。なお、図３では便宜上、連通路５などの一部の構成要素の図示を省略している。

なお、上述した構造物Ｂに対する回転慣性質量ダンパ１の連結手法は、あくまで一例であり、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２に代えて、Ｖ字状や逆Ｖ字状のブレース材を用いてもよく、回転慣性質量ダンパ１を上下方向に延びるように連結してもよい。また、シリンダ２及びピストン３を連結する構造物の部位も、上下の梁ＢＵ、ＢＤに限らず、任意である。

次に、回転慣性質量ダンパ１の動作について説明する。構造物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２を介して、シリンダ２及びピストンロッド４に外力として伝達されることにより、シリンダ２とピストンロッド４が軸線方向に相対的に移動し、ピストン３がシリンダ２内を摺動する。

この場合、ピストン３が第１流体室２ｄ側（図１の左方）に移動したときには、第１流体室２ｄ内の作動流体ＨＦの一部が、ピストン３によって連通路５に押し出されることで、連通路５内に第２流体室２ｅ側（右方）への作動流体ＨＦの流動が生じる。これとは逆に、ピストン３が第２流体室２ｅ側（右方）に移動したときには、第２流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの一部が、ピストン３によって連通路５に押し出されることで、連通路５内に第１流体室２ｄ側（左方）への作動流体ＨＦの流動が生じる。

この流動による作動流体ＨＦの圧力エネルギは、流体圧モータ６により回転軸６ａの回転エネルギに変換され、回転軸６ａが回転マス７とともに回転する。以上の作動流体ＨＦの流動及び回転マス７の回転に伴い、回転マス７による慣性質量（回転マス７の回転慣性質量に基づく慣性質量）Ｍｒと、連通路５内の作動流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈとを合わせた慣性質量Ｍｄ（Ｍｄ＝Ｍｒ＋Ｍｈ）が発生する。この慣性質量Ｍｄは、シリンダ２及びピストン３に入力された振動による外力に対する軸線方向の慣性質量であり、また、回転マス７による慣性質量Ｍｒ及び作動流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは、次式（１）及び（２）によりそれぞれ表される。
Ｍｒ＝（２π／Ｘｍ）²・Ｉｍ
＝｛２π・Ａｐ／ｖｍ｝²・Ｉｍ ……（１）
Ｍｈ＝ρ・Ａｅ・ｌ・α² ……（２）

式（１）において、Ｘｍは、作動流体ＨＦの流動により回転軸６ａが１回転するのに要する、シリンダ２に対するピストン３の移動量であり、ボールねじ機構を用いた回転慣性質量ダンパにおけるボールねじのリード長Ｌｄに相当する。また、Ａｐは、ピストン３の横断面積であり、Ｉｍは、回転マス７の慣性モーメントであり、回転マス７の実質量及び径によって定まる。なお、ピストン３の横断面積Ａｐは、ピストン３が第１流体室２ｄ側に摺動しているときには、ピストン３の横断面積そのものの値（円周率・ピストン３の半径の二乗）になり、ピストン３が第２流体室２ｅ側に摺動しているときには、ピストン３の横断面積からピストンロッド４の横断面積を減算した値になる。

式（２）において、ρは作動流体ＨＦの密度であり、Ａｅは連通路５の横断面積、ｌは連通路５の長さであって、αは、連通路５の横断面積Ａｅに対するピストン３の横断面積Ａｐの比である。また、作動流体ＨＦが連通路５内を流動するのに伴って、作動流体ＨＦの粘性抵抗による反力が発生する。

上記の式（１）から明らかなように、制御装置２１により流体圧モータ６の押しのけ容積ｖｍが調整されることによって、回転マス７による慣性質量Ｍｒを含む回転慣性質量ダンパ１全体の慣性質量Ｍｄが制御される。この場合、押しのけ容積ｖｍが小さいほど、同じ作動流体ＨＦの圧力エネルギに対して回転軸６ａ及び回転マス７の回転量が大きくなるため、慣性質量Ｍｄは大きくなる。このことは、式（１）からも明らかである。

制御装置２１は、例えば、構造物Ｂの振動度合を表すパラメータ（例えば振動による上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対加速度）で表される振動度合が大きいほど、押しのけ容積ｖｍをより小さな値に調整することによって、慣性質量Ｍｄをより大きな値に制御する。これにより、構造物Ｂの振動度合が大きいほど、回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄによる反力がより大きくなることによって、構造物Ｂの振動が適切に抑制される。上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対加速度などといった構造物Ｂの振動度合は、センサなどを用いて取得（検出／算出）される。

なお、回転慣性質量ダンパ１を、例えば、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２に代えて、比較的剛性の低い弾性部材（図示せず）を介して、上下の梁ＢＵ、ＢＤに連結し、この弾性部材とともに付加振動系を構成してもよい。その場合には、例えば、構造物Ｂに入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数を取得し、構造物Ｂの振動中、構造物Ｂの所定の複数の固有振動数のうちの、取得された卓越周波数に最も近い固有振動数である近傍固有振動数に、付加振動系の固有振動数が同調するように、慣性質量Ｍｄを制御してもよい。

この付加振動系の固有振動数は、弾性部材の剛性（ばね定数）をｋとすると、sqrt（ｋ／Ｍｄ）／２πで表される。また、卓越周波数は、例えば次のようにして取得（算出）される。すなわち、地震計で計測された地震動を高速フーリエ変換によって周波数解析し、それにより、地震動のフーリエ振幅スペクトルを、地震動の周波数（振動数）ごとに算出する。そして、算出された複数のフーリエ振幅スペクトルを互いに比較し、それらのうちの最も大きいフーリエ振幅スペクトルに対応する周波数を、卓越周波数として設定（算出）する。以上により、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて慣性質量Ｍｄが適切に変更されることによって、構造物の振動が付加振動系で適切に抑制される。

また、上述したように、回転慣性質量ダンパ１及び弾性部材で付加振動系を構成する場合にも、その構造物への連結手法は任意であり、また、連結する構造物の部位も任意である。

以上のように、第１実施形態によれば、振動による外力がシリンダ２及びピストン３に入力されることにより、ピストン３がシリンダ２内を摺動し、第１流体室２ｄ及び第２流体室２ｅの一方の側に移動すると、その一方の流体室内の作動流体ＨＦがピストン３で連通路５に押し出されることによって、連通路５内に他方の流体室側への作動流体ＨＦの流動が生じる。この作動流体ＨＦの圧力エネルギは、流体圧モータ６により回転エネルギに変換され、変換された回転エネルギが回転マス７に伝達されることによって、回転マス７が回転する。それに伴い、回転マス７の回転慣性質量に応じた慣性質量Ｍｄによる反力が発生する。

この場合、流体圧モータ６の押しのけ容積ｖｍを変更することによって、同じ作動流体ＨＦの圧力エネルギに対する回転マス７の回転量を変化させることができるので、慣性質量Ｍｄを変更でき、それにより、振動を適切に抑制することが可能になる。

また、ピストン３に第１及び第２リリーフ弁１１、１２が設けられており、第１リリーフ弁１１は、第１流体室２ｄ内の作動流体ＨＦの圧力が所定圧力に達したときに開弁し、第２リリーフ弁１２は、第２流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの圧力が上記所定圧力に達したときに開弁し、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅを互いに連通させる。これにより、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅ内の作動流体ＨＦの圧力の過大化を防止し、回転慣性質量ダンパ１（シリンダ２及びピストン３）に作用する軸力を適切に制限することができる。

次に、図４〜図６を参照しながら、本発明の第２実施形態による回転慣性質量ダンパ３１について説明する。この回転慣性質量ダンパ３１は、第１実施形態と比較して、連通路５に設けられた調整弁３２をさらに備える点が主に異なっている。図４〜図６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。

図４に示す調整弁３２は、連通路５内を流動する作動流体ＨＦの流動抵抗を調整するためのものであって、例えば、常開タイプの電磁弁で構成されており、その開度を連続的に変更可能である。また、図５に示すように、調整弁３２は、前記制御装置２１に接続されており、その開度が制御装置２１によって変更される。なお、調整弁３２に制御装置２１を有線及び無線のいずれで接続してもよいことは、もちろんである。

以上の構成の回転慣性質量ダンパ３１は、例えば、第１実施形態の場合と同様に、図６に示す構造物Ｂの上下の梁ＢＵ、ＢＤに連結され、両者ＢＵ、ＢＤの間に水平に延びる。シリンダ２は第１連結部材ＥＮ１を介して上梁ＢＵに、ピストンロッド４は第２連結部材ＥＮ２を介して下梁ＢＤに、それぞれ連結される。なお、図６では便宜上、連通路５などの一部の構成要素の図示を省略している。

なお、上述した構造物Ｂに対する回転慣性質量ダンパ３１の連結手法は、あくまで一例であり、また、シリンダ２及びピストン３を連結する構造物の部位も、上下の梁ＢＵ、ＢＤに限らず、任意である。

次に、回転慣性質量ダンパ３１の動作について説明する。構造物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が第１実施形態の場合と同様にシリンダ２及びピストンロッド４に伝達される。これにより、シリンダ２とピストンロッド４が軸線方向に相対的に移動し、ピストン３がシリンダ２内を摺動するのに伴い、第１実施形態で説明したように、作動流体ＨＦが、連通路５、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの間を流動するとともに、連通路５内を流動する作動流体ＨＦの圧力エネルギが、流体圧モータ６により回転軸６ａの回転エネルギに変換され、回転軸６ａが回転マス７とともに回転する。

以上の作動流体ＨＦの流動及び回転マス７の回転に伴い、慣性質量Ｍｄ（回転マス７による慣性質量Ｍｒと作動流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈ）が発生し、慣性質量Ｍｄは、制御装置２１による流体圧モータ６の押しのけ容積ｖｍの調整によって、制御される。制御装置２１による慣性質量Ｍｄの制御は、第１実施形態で説明したように行ってもよい。

また、上述したように作動流体ＨＦが連通路５を流動するのに伴い、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの間で作動流体ＨＦの圧力差が発生し、この圧力差は、ピストン３に減衰抵抗力として作用する。さらに、連通路５内の作動流体の流動抵抗は、調整弁３２により調整される。以上から明らかなように、シリンダ２、ピストン３、連通路５、作動流体ＨＦ及び調整弁３２は、可変減衰ダンパとして機能し、制御装置２１による調整弁３２の開度の変更により連通路５内を流動する作動流体ＨＦの流動抵抗が調整されることによって、その減衰係数が制御される。この場合、調整弁３２の開度が小さいほど、作動流体ＨＦの流動抵抗が大きくなるため、可変減衰ダンパ（回転慣性質量ダンパ３１）の減衰係数はより大きくなる。

制御装置２１は、例えば、構造物Ｂの振動度合を表すパラメータ（例えば振動による上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対加速度）で表される振動度合が大きいほど、調整弁３２の開度をより小さな値に変更することによって、回転慣性質量ダンパ３１の減衰係数をより大きな値に制御する。これにより、構造物Ｂの振動度合が大きいほど、回転慣性質量ダンパ３１の減衰抵抗力がより大きくなることによって、構造物Ｂの振動が適切に抑制される。

なお、回転慣性質量ダンパ３１を、例えば前述したように、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２に代えて、比較的剛性の低い弾性部材（図示せず）を介して、上下の梁ＢＵ、ＢＤに連結し、この弾性部材とともに付加振動系を構成するとともに、構造物Ｂの振動中、取得された卓越周波数に最も近い固有振動数である近傍固有振動数に、付加振動系の固有振動数が同調するように、慣性質量Ｍｄを制御してもよい。その場合には、構造物Ｂの振動中、定点理論に従い、近傍固有振動数と、制御された回転慣性質量ダンパ３１の慣性質量Ｍｄとに応じて、構造物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、回転慣性質量ダンパ３１の減衰係数を制御することによって、構造物Ｂの振動が、付加振動系でより適切に吸収（抑制）される。また、この場合、減衰係数は、例えば「建築物の変位制御設計井上範夫／五十子幸樹共著丸善出版」の第１０４頁〜第１１０頁などに記載された手法により算出された最適値になるように、制御される。

以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様、流体圧モータ６の押しのけ容積ｖｍを変更することによって、回転慣性質量ダンパ３１の慣性質量Ｍｄを変更することができる。また、回転慣性質量ダンパ３１のシリンダ２、ピストン３、連通路５、作動流体ＨＦ及び調整弁３２が可変減衰ダンパとして機能し、連通路５内を流動する作動流体ＨＦの流動抵抗を調整弁３２で調整することによって、その減衰係数を変更することができる。以上により、振動をより適切に抑制することが可能になる。

なお、第２実施形態では、調整弁３２として、開度を連続的に変更可能な電磁弁を用いているが、開度を段階的に変更可能な電磁弁を用いてもよい。あるいは、調整弁として、例えば、ピストン３と連動して駆動されるタイプの弁や、流体圧の作用で駆動されるタイプの弁を用いてもよい。前者の場合には、例えば、本出願人による特願２０１７−０９６５９９号の図１〜図１１などに開示されたような弁を用いることができ、後者の場合には、例えば、特願２０１７−０９６５９９号の図１３〜図２３などに開示されているように、作動流体ＨＦの圧力の作用で駆動されるタイプの弁を用いることができる。

あるいは、回転慣性質量ダンパの減衰係数を変更するための構成として、調整弁３２に代えて、流体圧モータ６が設けられた連通路５と並列に第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに連通するとともに作動流体が充填された連通路と、この連通路の開度（作動流体の流動抵抗）を変更可能な弁とを用いてもよい。この場合の減衰係数変更用の連通路として、シリンダに接続された連通路やピストンに形成された連通路（連通孔）を用いてもよく、また、減衰係数変更用の弁として、適宜、上記の電磁弁や流体圧駆動式の弁などを用いてもよい。

なお、本発明は、説明した実施形態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、流体圧モータ６は、斜板式のものであるが、他の適当な可変容量型の流体圧モータ、例えば、斜軸式のものや、ベーン式のものなどでもよく、また、流体圧モータ６は、押しのけ容積を連続的に変更可能に構成されているが、段階的に変更可能に構成されていてもよい。また、実施形態では、ピストン３に第１及び第２リリーフ弁１１、１２を設けているが、これらの少なくとも一方を省略してもよい。

さらに、実施形態では、連通路５を、シリンダ２内におけるピストン３の移動範囲の全体においてピストン３をバイパスし、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに連通するように、シリンダ２に接続しているが、本出願人による特開２０１５−２０６３８１号公報に開示されているように、シリンダ内におけるピストンの移動範囲の一部においてピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するように、シリンダに接続してもよい。

また、実施形態では、流体圧モータ６の回転軸６ａに回転マス７を、一体に設けているが、ギヤなどの伝達機構を介して連結してもよい（本出願人による特願２０１７−１１１６２２号など参照）。あるいは、本出願人による特許第５１９１５７９号の図１５などに記載されているように、粘弾性ゴムを介して連結してもよく、さらには、特許第５１９１５７９号の図１７に記載されているように、回転軸６ａに複数の回転マスを設けてもよい。この場合、複数の回転マスの実質量を、互いに同じ値に設定してもよく、互いに異なる値に設定してもよい。さらに、実施形態では、シリンダ２及びピストン３はそれぞれ１つずつであるが、本出願人による特願２０１６−０１５１３０号に開示されているように、それぞれ複数、設けてもよい。

また、実施形態では、ピストンロッド４がピストン３の軸線方向の一方の側に延びているが、両側に延びるように設けてもよく、その場合には、ピストンロッドをシリンダの両外側に延びるように設けてもよい。さらに、実施形態では、ピストンロッド４をピストン３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。また、実施形態では、ピストン３に、ピストンロッド４を一体に設けているが、可撓性を有する部材、例えばケーブルを一体に設けてもよく、この場合、本出願人による特開２０１６−０７０３０７号公報の図２などに記載されているように、このケーブルを定滑車及び動滑車に折り返した状態で巻き回してもよい。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回転慣性質量ダンパ
２シリンダ
２ｄ第１流体室
２ｅ第２流体室
３ピストン
５連通路
６流体圧モータ
７回転マス
１１第１リリーフ弁
１２第２リリーフ弁
ＨＦ作動流体
３１回転慣性質量ダンパ
３２調整弁

Claims

構造物に設置され、当該構造物の振動を抑制するための回転慣性質量ダンパであって、
作動流体が充填されたシリンダと、
当該シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられ、前記シリンダ内を第１流体室と第２流体室に区画するピストンと、
当該ピストンをバイパスし、前記第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された連通路と、
前記連通路内を流動する作動流体の圧力エネルギを回転エネルギに変換するとともに、押しのけ容積を変更可能に構成された可変容量型の流体圧モータと、
当該流体圧モータにより変換された回転エネルギが伝達されることによって回転する回転マスと、
前記構造物の振動度合を取得する振動度合取得手段と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記取得された振動度合が大きいほど、前記押しのけ容積をより小さな値に調整することにより、前記回転マスによる慣性質量をより大きな値に制御することを特徴とする回転慣性質量ダンパ。
前記ピストンには、前記第１流体室内の作動流体の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、前記第１及び第２流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、前記第２流体室内の作動流体の圧力が前記所定圧力に達したときに開弁し、前記第１及び第２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に記載の回転慣性質量ダンパ。
前記連通路に設けられ、開度の変更によって当該連通路内を流動する作動流体の流動抵抗を調整する調整弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記取得された振動度合が大きいほど、前記調整弁の開度をより小さな値に変更することにより、前記回転慣性質量ダンパの減衰係数をより大きな値に制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転慣性質量ダンパ。