JPH03144138A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、構造物に対する風や地震入力時に於ける振動
の減衰を図る振動減衰装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の振動減衰装置としては、例えば第１４図に示す動
吸振器かある。

すなわち、構造物最上層床部にＸ、Ｙ軸それぞれの方向
にレール５１．５２上を移動可能な質量５３．５４を付
加したフレームを重ね合わせ、それぞれの方向の固有周
期をｌ逸物の固有周期に一致させるようにそれぞれの方
向に作用するばね５５とダンパー５６を設けた機構より
なる。

ここで、構造物に振動が入力されれば、動吸振器の原理
より構造物と動吸振器の間に大きな相対連動が生じ、両
者の間に置かれたダンパーにより効率良く振動エネルギ
ーが熱エネルギーとして放逸され、振動の制振が図れる
のである。

［発明が解決しようとする課題］ 構造物への入力が大地震等のように大きくなると、前記
動吸振器部分の振幅は非常に大きくなる。

動吸振器の構成は、質量、ダンパー、ばねよりなるため
、ばね、ダンパーがこのような大振幅を受ける際に、線
形性を保たせることには非常な困難が生じる。一般に、
大振幅が発生する場合には、ストッパーを設けてそれ以
上振幅が大きくならないように制限し、構造物に悪影響
を与えないような設計思想がとられている。

以上のように前記従来の装置では、大地震時を対象とし
た動吸振器の設計は、その変位振幅が大きくなることよ
り不可能であるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決することを目的とする振動
減衰装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、構造物の床面上に弾性体によって支持された
質量よりなる動吸振器を設置し、且つ該動吸振器の質量
に貫通固定して床面に平行に前後方向に延長したレバー
の先端を、前記床面上に設置された回転型ダンパーに連
結すると共に、前記レバーの後端に重錘を装置するとい
う手段、または構造物の床面上に弾性体によって支持さ
れた質量よりなる動吸振器を設置し、且つ該動吸振器の
質量に、床面に平行にレバーを連結固定して後方向へ延
長し、前記質量の後方所定位置に於いて該レバーを床面
上に設置された回転型ダンパーに連結すると共に、前記
レバーの後端に重錘を装置するという手段を採用するこ
とにより、上記問題点を解決した。

［作用］ 上記構成より成る本発明によれば、構造物に対して振動
が入力されると動吸振器が振動し、これに伴い、レバー
が回転型ダンパーを支点として振子の作用により回動す
る。この際、動吸振器および回転型ダンパーによって振
動が減衰され、構造物の振動が減衰されると共に、レバ
ーの回動による振子とてこの作用により、動吸振器自体
の振動も制振される。

［実施例コ 以下本弁明の実施例を図に就いて詳細に説明するに、第
１図は本発明の第１実施例を示す概略図であり、構造物
１の床面２上（図面では屋上）に於いて弾性体３を介し
て質量４が連結固定されて動吸振器５が形成されている
。

この動吸振器５は、特に限定する必要はないが、例えば
第１図、第２図に示すように、構造物１の床面２上に固
定された凹状の支持体６の対向する各起立板７，７の内
側面に突設された掛止ピン８゜８に、弾性体３である２
本のコイルばね９，９の各外方端を掛止固定すると共に
、各コイルばね９゜９の各外方端を、前記質量４の両側
面に突設された掛止ピン１０，１０に掛止固定して、質
量４を２本のコイルばね９，９で挟持するという手段を
採用することが好ましい。

また更に、第３図に示すように、前記第１図。

第２図の手段に代えて、構造物］の床面２上に、弾性体
３である所定高さの積層ゴム１１を固定して、該積層ゴ
ム１１上面に質量４を固定するという手段を採用するこ
とも好ましい。

そして、前記動吸振器５の質量４を貫通してレバー１２
を床面２と平行になるように一体に固定し、且つ該レバ
ー１２の前端下面の床面２上に回転可能な回転型ダンパ
ー１３が装置され、該回転型ダンパー１３の上面部が前
記レバー１２の前端下面部に回転自在に軸承されて、レ
バー１２と回転型ダンパー１３とを連結固定すると共に
、前記レバー１２の後端には重錘１４が固定されている
。

前記回転型ダンパー１３は、特に限定する必要はないが
、例えば第４図に示すように、床面２上に固設された保
持体１５に回転体１６が回転自在なるように保持され、
且つ回転体１６の上方に立設された回転軸１７の上方が
前記レバー１２の前端に軸支されている。

更に詳しくは、前記回転体１６は円盤状の回転板１８と
、その上方中心に回転軸１７を突設すると共に、その下
方中心に支軸１９を垂設固定して形成されており、また
保持体１５は前記回転体１６の回転板１Ｂを遊嵌できる
大きざの円状中空部２０を備えた保持板２１の上方中心
に、前記回転ｍ１７を貫挿する円筒形の軸筒２２を設け
、且つ保持板２１の下方中心に前記支軸１９を嵌挿して
回転板１８の回転時の軸支部を構成する有底の支軸保持
筒２３を垂設する一方、前記保持板２１の円状中空部２
０内に’ｆｉ嵌された回転板１８と、円状中空部２０と
の空隙部２４に、例えばオイル等の潤滑材を充填しであ
る。

なお、前記円盤状の回転板１８に代えて、第６図で示す
ように円状中空部２０内に於いて、複数枚の羽根板２５
を、支軸保持筒２３まで延長された回転軸１７に取付け
ても同一効果が得られる。

従って、第１図のように本発明装置が構造物１に装置さ
れ、構造物１に対して矢印方向の振動か入力されると、
動吸振器５の質量４が振動し、これに伴い、回転型ダン
パー１３を支点として、重錘１４はレバー１２の重錘１
４と質量４間と、回転型ダンパー１３と質量４間の長さ
の比に応じて拡大され、矢印方向へ回動する。この際、
動吸振器５および回転型ダンパー１３によって構造物１
の振動が減衰されると共に、レバー１２の回動による振
子とてこの作用により、動吸振器５の質量４の振動自体
も減衰されるのである。

構造物１の重量に応じて、重錘１４の重さおよびレバー
１２に於ける回転型ダンパー１３と動吸振器５間と動吸
振器５と重錘１４間との間隔を任意に変更することによ
り、構造物１に入力された振動を良好に抑えることがで
きる。

なお、前記第１図には、説明の都合上１個の本発明装置
が構造物１の屋上に於いて、振動方向に対して直角位置
に配設されているが、複数個の本発明装置を構造物１に
応じて、例えば４個の本発明装置を方形状に配設して、
いずれの方向からの振動に対しても対応できるようにす
ることも可能であるし、また構造物１の屋上ではなく、
中間階の床面２を２重スラブにして、その中に本発明装
置を１個または複数個配設することも可能である。

また、本装置は水平振動に対してのみ記しているが、こ
れをレバー１２の軸方向に対して９０’回転しＫＵｆｆ
ｉすることにより、＠遺物１への上下方向の入力に対し
て効果を発揮させることも可能である。

第７図に示すものは、本発明装置の第２実施例を示すも
のであって、第１実施例に於ける動吸振器の位置と回転
型ダンパーの位置を夫々逆にしたものである。

すなわち、構造物１の床面２上に動吸振器５を設置し、
且つ動吸振器５の質量４に、床面２と平行になるように
レバー１２を連結固定して後方へ延長し、前記質量４の
後方所定位置に於いて、レバー１２を床面２上に設置さ
れた回転型ダンパー１３に連結すると共に、レバー１２
の後端に重錘１４を固定したものである。

そして、この第２実施例の作用効果は前記第１実施例の
ものと同一であるので、その記載は省略する。

なお、前記第１実施例および第２実施例に於いて、レバ
ー１２の後端に重！ｌ１１４を固定すると、レバー１２
はその重みによって撓む可能性がある。

この場合は、前記第１．第２実施例の重錘１４について
の他の実施例として、第８図に示すようにＭ鍾１４の回
りに車輪状の回転体２６を取付け、レバー１２に回転自
在なるように軸支すると、床面２上に前記重錘１４の回
動軌跡に沿って設けられたレール等の案内板２７上を前
記車輪状の回転体２６が転勤して、レバー１２の撓みを
防止できる。

更に、第９図に示すものは、前記第１．第２実施例の重
錘１４についての更に他の実施例を示すもので、これは
レバー１２に装置された重錘１４が、振動の周波数、大
きさ等に応じて前後方向に自動的に移動できるように構
成されている。

すなわち、レバー１２の上面に長手方向に、重錘１４を
ガイドするがイドレール２７が延在されていると共に、
レバー１２の両側面にはコイル２８が設けられると共に
、前記重錘１４はレバー１２およびガイドレール２７を
貫通せしめるための凸状孔２９が穿設され、且つ該凸状
孔２９の内壁には、前記コイル２８に対設する磁石３０
が配設されている。従って、重錘１４はコイル２８と磁
石３０とにより構成されたリニアモーター３１により駆
動され、レバー１２に沿って移動できる。

前記重錘１４の移動は、床面２に入力される振動の周波
数、大きさ等をセンサー（図示していない）によって検
知し、このセンサーからの出力信号により、前記リニア
モーター３１を駆動させて、床面２に入力される振動の
周波数、大きさに応じた位置に重錘１４を移動させて調
整し、より効果的に振動を抑えることができるのである
。

次に、前記各実施例に振動の減衰作用があることを第１
０図に示すように線図化し、数式によって説明する。

動吸振器部分のみを考えれば、運動方程式は次のように
なる。

Ｍ天ｚ　＋に２Ｘ＝−Ｍｕｇ ここに Ｍ＝ｍ２＋ｍｓ　　（１＋λ〉２ Ｍ＝ｍ２＋ｍａ　　（１＋λ） これを振子とてこのない運動方程式 固有周期が２πｎから２πｊ信フ１Ｓ と長くなり、更に励振係数が１からＭ／Ｍ＜１小さくな
り、ｍ２の変位が抑制されることになる。

また、第１１図は対象構造物の制振効果を比較した共振
曲線図である。横軸は、対象構造物の１次固有円振動数
ω１と入力波（正弦波）の円振動数ωとの比をとってい
る。図中、曲線ａは減衰装置を全く用いていない構造物
を１次モード質量とした場合の共振曲線で、ｂは従来の
動吸振器を用いた構造物の共振曲線で、Ｃは本発明装置
であって、動吸振器５から重錘１４までと、動吸振器５
から回転型ダンパー１３までのてこ比がλ−１０である
本発明装置を用いた構造物の共振曲線で、ｄは同てこ比
がλ＝５である本発明装置を用いた構造物の共振曲線で
ある。

この共振曲線図から、本発明装置は従来の動吸Ｓ器に比
して性能的にはやや落ちるが、はぼ同程度の減衰効果が
認められることが判る。

更に、第１２図は本発明の効果を示したものであり、動
吸振器部分の相対変位共振曲線図である。

図中、曲線ａはレバーと重錘のない従来の動吸振器の相
対変位共振曲線であり、ｂは本発明装置であって動吸振
器５から重錘１４までと、動吸振器５から回転型ダンパ
ー１３までのてこ比がλ−１０である本発明装置の動吸
振器部分の相対変位曲線で、Ｃは同てこ比がλ＝５であ
る本発明装置の動吸振器部分の相対変位共振曲線である
。

この相対変位共振曲線図から、本発明装置の動吸振器部
分の変位は、従来の動吸振器の１７４程度に減少するこ
とが認められる。

また、第１３図は本発明装置に於けるもう一点の長所を
示すものであり、制振対象構造物と、動吸振器との固有
振動数比（ｆ＞を示す曲線図である。ここで、制振対象
構造物の固有円振動数をω１．動吸振器の固有円振動数
をω２としている。

横軸は、重錘１４と構造物１の１次モード質量との質量
比ｍ、）７ｍ１をとってあり、従来の動吸振器では、こ
の質量比がＯの時の値がこれに相当する。

この曲線図より、従来の動吸振器では制振対象である構
造物の固有周期とほぼ同じ固有周期に調整する必要があ
り、固有振動数比は、はぼ１でなければならないが、本
発明装置によれば、１以上の数倍の大きさに設定でき、
対象構造物が長周期のものであっても、動吸振器のばね
は固く設計でき実用的になることが認められる。

［発明の効果］ 本発明は上述のようであるから、本発明装置を用いるこ
とにより、対象構造物に対する制振効果は、従来の動吸
振器と同程度でありながら、動吸振器部分の振幅を従来
の数分の１程度に抑えることができると共に、動吸振器
の同調周波数を対象構造物の数倍に設定でき、長周期構
造物に対する同調が容易となる。従って、動吸振器部分
のばねの設計が容易になり、大地震時を対象とした振動
減衰装置を得ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す概略説明図、第
２図は同動吸振器部分の平面図、第３図は同動吸振器部
分の他の実施例を示す正面図、第４図は同回転型ダンパ
ーを示す拡大断面図、第５図は同平面図、第６図は同回
転型ダンパーの他の実施例を示す平面図、第７図は本発
明装置の第２実施例を示す概略説明図、第８図は重錘部
分の他の実施例を示す側面図、第９図は同重錘部分の更
に他の実施例を示す側面図、第１０図は本発明装置に減
衰作用があることを線図化して示す説明図、第１１図は
対象構造物の制振効果を比較した共振曲線図、第１２図
は動吸振器部分の相対変位曲線図、第１３図は対象構造
物と本発明装置に於ける動吸振器と従来の動吸振器の固
有振動数比を示す曲線図、第１４図は従来の動吸振器の
概略図である。 図中、１は構造物、２は床面、３は弾性体、４は質量、
５は動吸振器、９はコイルばね、１１は積層ゴム、１２
はレバー、１３は回転型ダンパー１４は重錘、１５は保
持体、１６は回転体、２６は案内板、３１はリニアモー
ターである。 第 図 ２ 第 図 第３図 第４ 図 第７図 第８ 図 ６ 第 図 第１０図 ω／ω１ ω／ω１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　構造物の床面上に弾性体によつて支持された質量よ
   りなる動吸振器を設置し、且つ該動吸振器の質量に貫通
   固定して床面に平行に前後方向に延長したレバーの先端
   を、前記床面上に設置された回転型ダンパーに連結する
   と共に、前記レバーの後端に重錘を固定したことを特徴
   とする振動減衰装置。 ２　構造物の床面上に弾性体によつて支持された質量よ
   りなる動吸振器を設置し、且つ該動吸振器の質量に、床
   面に平行にレバーを連結固定して後方向へ延長し、前記
   質量の後方所定位置に於いて該レバーを床面上に設置さ
   れた回転型ダンパーに連結すると共に、前記レバーの後
   端に重錘を固定したことを特徴とする振動減衰装置。 ３　請求項１または２記載の振動減衰装置に於いて、レ
   バーの後端に固定された重錘に代えて、レバーの後端に
   車輪状の重錘を回転自在に軸支すると共に、床面上に設
   けられた案内板上を前記重錘が転動するようにしたこと
   を特徴とする振動減衰装置。 ４　請求項１または２記載の振動減衰装置に於いて、レ
   バーの後端に固定された重錘に代えて、レバーに貫通さ
   れた重錘が、振動の周波数、大きさに応じてセンサーよ
   りの出力信号を受けてリニアモーターによつて前後動自
   在なるようにしたことを特徴とする振動減衰装置。 ５　弾性体が、支持体に連結された２本のコイルばねで
   ある請求項１または２記載の振動減衰装置。 ６　弾性体が、床面上に固設された積層ゴムである請求
   項１または２記載の振動減衰装置。 ７　回転型ダンパーが、床面上に固設された保持体に回
   転体が回転自在に保持されて成る請求項１または２記載
   の振動減衰装置。 ８　装置全体をレバーの軸方向に対して ９０゜回転し設置することにより、上下方向の入力に対
   して効果を発揮させようとする請求項１〜７のいずれか
   に記載の振動減衰装置。