JPS622031A - 片持ち式動吸振器 - 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、構造物の防振装置に関し、更に詳し。

くけ、長大橋の桁又は主塔などの風によるカルマン振動
を最小限に押えるための片持ち式動吸振器に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の技術として、重錘を鉛直ばねと油圧ダンパ
ーで支持した（　ＲＩＶＥＲＷＦＩＡＲＦＥ　）歩道橋
の形式（第６図参照）あるいは特願昭５７−２１６９９
９号（減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板バ
ネ式動吸振器、第７図参照）があった。

第６図において、（３）はこの動吸振器の重錘に）はピ
ストンロンドで、ナンド■によって重錘（３）の上部に
固定されており、ピストンロント（９）の他端には、オ
イルダンパー（６）がオイルに）の中に挿入されている
。オイルαＱはフレームＣｌ２５の中に閉じ込められて
いる。フレーム助と重錘（３）の間にはコイルバネα→
が挿入されており、重錘（３）の下端にはスライド板α
めがねじに）によってフレームりの円筒部の外周に摺動
出来るように遊嵌されている。働はフックであり１重錘
（３）の運搬時に使用する。以上のように構成でれた歩
道橋用の動吸振器は、ボルト（ロ）によって被制振橋等
に固定される。

今上記被制振橋などに周期的振動が作用すれば、重錘（
３）は上下に共振し、オイルダンパー（６）はオイルＯ
Ｑをかくはんするので粘性抵抗を受け、振動を減衰させ
るが、フレームαηとスライド板（９）との間の摩擦は
さけられない。

第７図４特願昭５７−２１６９９９号による従来の動吸
振器の一例であり、（＆）は側面図、ら）は平面図。

（ｃ）は正面図で、板バネを２枚使用した場合を示す。

図において、（１）、（１’）は板ノくネで、間隔をと
って互に平行に配設されており、その１端部け／（本固
定金具（２）に固定されている。板ノ（ネ（１）、　（
１’）の他端部には夫々重錘（３）、　（３’）が固定
される。赫・　　　　　　重錘（３）、　（３’）は、
夫々板バネ（１）、　（１’）の長手方向に設けられた
長孔（４）、　（４’）中を重錘取付はポル）（５）、
（５’）を移動させて所望の位置に調整固定することが
出来る。（６）は１個以上の粘弾性体ダンパー又は粘性
体ダンパー（以下単に粘弾性体ダンパーと記す）で、粘
弾性体に接着された金属板（７）　、　　（７’）を介
して板バネ（１ｔｔ（１’）に夫々ダ／バー取付ポル）
　（８）　、　（８’）によって固定される。これは粘
弾性体を板バネ（１）、（１’）間にはさみこむ方法を
とったもので、剪断変形型で使用する。粘弾性体として
は減衰能特性の明確なものを使用している。

上記の如き構成の動吸振器は、制振すべき構造物（９）
にバネ固定金具（２）の部分で固定されるが・構造物に
直接固定される場合と構造物に固定された動吸振器固定
部材（第６図に図示せず）を介して固定される場合とあ
る。

第８図は従来技術の動吸振器の基本諸元を示す説明図で
ある。この基本諸元の関係式は我−１に示されるように
なる。

我　−１ Ｗｄ：重錘の全重量　ｔ ■Ｄ＝粘弾性体の体積−＝＝　ｄ　ｐ　Ｘ　ｂＤ　Ｘ　
ｔ　ＤＧｌ：粘弾性体の剪断弾性係数　ｔ／Ｗ？Ｇ２：
＃　　　損失弾性係数　ｔ／１ｒｉＥ　：板バネの弾性
係数　　　ｔ／ｄ ω　：共振振動数　　　　　　ｒａｄ／ｓ以上の従来技
術は、本発明の発明者等が過去に出願した内容をしめし
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように構成された従来の装置は、次のような問題
があった。

（１）第７図に示す従来例では、大規模な橋梁桁などの
工事に使用するとき、板バネが大形になり製作上の難点
があった。

（２）第６図に示す従来例では、構成の中に摩擦部分が
あり初期動作に影響を与えた、 （３）第７図に示す縦来例では、重錘（３）、　（３’
）の移動作業がめんどうである。

（４）第７図に示す従来例では、鉛直振動用装置として
使う場合は、重錘（３）、　＜６Ｐ）により板バネに「
初期挽み」が生じ、この補償が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記のような問題を解決するため、欠のよう
な手段を用いた。

即ち、重錘な備えた主桿とフレームに回動可能に配設さ
れた主回転軸若しくはベース又はフレームとの間をバネ
によって結合すると共に、該バネを介して上記主桿を駆
動する機構を設け、上記フレーム又はベースと上記主桿
との間に減衰器を設は九ものである。つまり、主桿とベ
ースなどの間に粘弾性体などを介在させ、かつ重錘を備
えた主桿とベースなどの間にバネを介在させ、さらにこ
のバネを介して主桿の水平位置の調節（ゼロ調節）が出
来るような装置を設けたものである。

〔作用〕

本発明の動吸振器を取付けて構造物に振動が発生すると
、その振動はベース、フレーム、主回転軸、ばねを介し
て主桿に伝えられるが、主桿及び構造物の振動は粘弾性
体に吸収されて、構造物の振動を可及的に減衰させる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の実施例を示す平面図
及び側面図、第２図はその原理図である。先づ第２図に
より本発明の詳細な説明する。一端をフレーム的の軸受
に嵌合した主回転軸（ロ）に滑合し、他端に重錘（３）
を摺動出来るように装着した主桿αｑは、主回転軸（２
）の外側に装着されたコイル捩りばね（至）に給金され
、このコイル捩りばね０→はフレームαηｔ／Ｃｍ合さ
れて弾性的に支持されている。一方補助桿（ハ）はフレ
ーム（ロ）に設けられた補助回転軸ｇ３を回転中心とし
て、粘弾性体（６）ヲ介して主桿ａＣｔと連結されてい
る。

今、質量ｍ１．そのバネ常数Ｒ，なる制振を要する構造
物に第２図の装置を取付けたとする。重錘（３）の質ｔ
ｉｍｔ、バネ常数をＲ１，粘弾性体（６）の粘性減衰係
数をＣとし、この系に周期的外力Ｆ’＝Ｆｏｓｔｎｐｔ
が働いた場合、ｍｌ、ｍ、の変位をＸ、　、　Ｘ、とし
て、シンボルを用いて示せば第４図のように我せる。

ここで、ＦＯはばねＲ１に加わっている初期方、Ｐは外
力の角振動数である。

ところで、本発明が解決しようとする問題の１つは、構
造物の振幅Ｘ、を最小限に押え込み・振動を減衰させる
ことである。第４図に示した本発明に係る系のｘｌに関
する理論式は下記のように表わされることが知られてい
る。

・・・・・・〔１〕 但し、Ｘｓｔ　＝　Ｆｏ／に１は力Ｆ０による主振動系
の静たわみω！　＝１７ｉは動吸振器の固有角振動数β
　＝　ｍｌ／ｍｌけ動吸振器と主質量の質量比（ｍＢｓ
ｓ　ｒａｔｉｏ） δ　　＝ω！／ωｎｅｔ動吸振器と主振動系の固有角振
動数の比 ｒ＝ｐ／ωｎは外力の振動数と主振動系の固有角振動数
の比 ここで減衰はμ＝　ｃ／２ｍ２　ｍｎによって定められ
る。

すなわち強制振幅Ｘ１は、δ、β、μなどのパラメータ
が与えられ＼ば、徨々の振動数比γに対して〔１〕式を
用いて求めることができる。第５図から、Ｃｃ＝　２ｍ
、　ｍｎ　＝臨界減衰で、　Ｃ／Ｃｃ＝０＝μであり、
μ＝０．１０のときが最も良い動吸振器の条件であるこ
とがわかる。

以上は、本発明の原理と、この原理の背景となっている
理論の要約を示した。第１図はその具体例であり、実際
には使用現場の条件、取扱の簡便さ、製造原価などを考
慮して開発され念ものである。

第１図において、αｑは主回転軸ａ功と滑らかに嵌合し
１重錘（３）、　　（３’）が摺動出来るように構成し
之主桿である。主桿（１０にはコイル捩りばねＱｌ、（
１Ｂ’）の片側が固着され、他端は各々右巻又は石巻し
ながら主回転軸（２）に固着されている。金主回転軸α
ｑを固定すれば、主桿００は主回転軸■を支点としてコ
イル捩りばね（Ｉ→、（１８’）の力をかりて扇形にか
つ弾性的に振動できる。

一方、補助桿（ハ）の一端は、上板（６）上に固着式れ
た台（イ）、　（２２５に軸承（ハ）、　　（２４’）
を介して回動可能に装着でれた補助回転軸四に嵌合し、
他端は粘弾性体（６）を介して主桿α０に連結されてい
るので・重錘（３）、　（３’）の上下方向の振動と連
動する。このとき粘弾性体（６）は、重錘（３）、（３
’）　　の運動エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変
換して発散させるので、振巾は拡大されることなく安定
する。又、粘弾性体（６）は、ビン（ハ）、＠にょって
補助桿へ、ビン（財）、（イ）によって主桿αＱに係合
されている平行桿（７）。

（３０’）、Ｈ，（３１’）間にサンドイッチ状に取シ
付けられているので、主桿ＣＬ（ｌが上下に振動すると
平行四辺形状にせん断変形し、運動エネルギーを熱エネ
ルギーに変換する。

コイル捩りばね（至）、　（１８’）は主桿叫の両側に
、一端な主桿αりに他端を主回転軸（２）に巻き付くよ
うな形でコンパクトに取り付けられているが、先に原理
説明の項で記述したように、このコイル捩シばねαＩ、
　（１８’：の強弱と、重錘（３）、　　（３’）の大
小及びその固定位置ならびに粘弾性体（６）の粘性係数
等のパラメータを調節することによって、被制振構造物
の固有振動数に対応して、割振効果を発揮することが出
来る。しかしながら、通常は主桿０ｑの上をスライド出
来る重錘（３）、　（３’）の位置を最大の効果を発揮
するように選び、固定ボルト（至）によって固定して使
用する。

又第１図（ｂ）の状態で横棒（至）を抜き取ると主桿α
ｑが右下りに傾斜する。これではバランスも悪いし、機
能も十分発揮出来ない。そこで１例えば主桿αｑの左端
部に挿入されている主回転軸（２）の片側にキー（６）
を介して、扇形のウオームホイールα◆と、フレーム（
財）に設けた軸受に支持されたウオーム（ト）とを噛合
わせ、とのウオーム（２）を左廻りに回転式せれば、そ
のトルクは上記のように右下りに傾斜した主桿叫に対し
て、ウオーム（２）→ウオームホイールα尋→キー（至
）→主回転軸（ロ）→コイル捩りばね（ト）。

（１８）→主桿（至）と伝達され、主桿（至）を水平位
置に復帰させることが出来る。この場合他の駆動機構を
設けてもよい。

（ト）はベースであり、フレーム（ロ）及び支持枠（至
）。

（６６）と一体ＶＣなっている。そして、付属品である
ボルト（至）によって、被割振構造物に、その振動方向
と、重錘（３）、　（３’）の振動方向を合せ、かつ水
平な橋桁においては、例えば第１図（ｂ）のようにベー
ス−」蝉ン′に、固定して使用する。取付けの方向は、
対象となる構造物の形や振動方向及びその環境を見なが
ら制振出来る位置を選ぶようにする。風向が変るごとに
強制振動の向が変化することがわかっている場合には、
取付位置が風向と連動するような装置を併用すれば良い
。

第６図は本宛−明の原理を応用して出来る他の理原図で
ある。（ａ）図は、粘弾性体のかわりに粘性抵抗を有す
るピストンを主桿（ト）と補助桿に）の間に斜めに取付
は九個である。（ｂ）図は、コイル捩りばね（１８）を
主桿の中央部下同君に装着した例である。

（ｅ）図は粘弾性体（６）の取付位置を主桿αｑとぺ“
−ス（ト）との間に取付けたものである。（ｄ）図は、
粘弾性体（６）を主回転軸（２）の左方に延長した主桿
と、補助桿の間に設けてもよいことを示す一例である。

なおこのような実施例に示す装置の重錘と被割振構造物
の質量比は１／２００　＜らいである。

〔発明の効果〕

以上の記述によって明らかなように、本発明による片持
ち式動吸振器によれば、長大橋の建設途中又は建設後に
おける橋桁や主塔などに当る風によるカルマン渦、又は
その他の原因の強制振動による共振破壊を防止出来るば
かりでなく、幅広い固有振動数の変化に対応でき、更に
作業員の恐怖感を除去出来るので安心して工事を進行し
たり、構造物を使用することが出来る　又コイル捩りば
ねと粘弾性体をコンパクトに装着したことにより全体が
小型になったので、挾い場所にも装着出来る。さらにこ
の発明は、大型構造物ばかりでなく。

小型の建築作業にも応用出来る。又固有振動数の判明し
ている建物等に用いれば他の強制振動による損壊を防止
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の構成を示す平面図
と側面図、第２図は、本発明の動作原理を示す概念図、
第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）は
本発明の動作原理を応用した他の概念図、第４図は本発
明に係る２自由度系動吸振器のシンボル図、第５図は第
４図においてパラメータを変えたときの線図、第６図は
従来の歩道橋に用いた動吸振器の断面図、第７図（ａ）
。 （ｂ）、　（ｅ）は従来の他の動吸振器の側面図、平面
図及び正面図、第８図は、従来の動吸振器の基本諸元を
示す説明図である。 図において、（３）、　（３’）は重錘、（６）は粘弾
性体、（ト）は主桿、υは主回転軸、α４はウオームホ
イール、（ト）はウオーム、（ロ）はフレーム、Ｃ１→
、　　（１８’）　　ｆｌコイル捩りばね、（至）は上
板、（イ）は補助回転軸、（ハ）は補助桿、（１）、　
（３０５，餞（３１’）は平行桿、（至）はベースであ
る。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 ３、（３’）：ｉ　　鏡　　１５；　　ウオーム　　　
　２々＆′）、軸承６．払偵１生イ本　　１７：　フレ
ーム　　　　２５；　ネ綻且カネ早１０　　主、　　桿
　　　１８ρ８′）゛コイルオ戻７１＋ａ　　２６．２
７・ヒ・　　ン１４、つオームホイール　２３二　Ｉ■
切回転軸　　３５：ＡＳ　−ス第４図 第５図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動吸振器において、重錘を備えた主桿とフレームに回動
   可能に配設された主回転軸若しくはベース又はフレーム
   との間をばねによつて結合すると共に、該ばねを介して
   上記主桿を駆動する機構を設け、上記フレーム又はベー
   スと上記主桿との間に減衰器を設けたことを特徴とする
   片持ち式動吸振器。