JPH0743003B2 - 動吸振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は、橋梁あるいは機械本体及びその基礎、その
他の外的強制力を受けて振動する構造物における振動の
減衰を増加させる制振装置、いわゆる動吸振装置（動吸
振器あるいはダイナミックダンパともいう）に関する。

［従来の技術］ 一般に、動吸振装置は、振動源（外力）によって振動す
る主振動系の固有振動数と同じ固有振動数をもつか、あ
るいは該振動系の固有振動数より若干小さな固有振動数
をもった振動系であり、これを主振動系に付加して主振
動系の振動を低減するものであり、その理論は既に公知
である。すなわち、第６図（ａ）に示すように、該装置
（２）は基本的にはばね体と質量体（重錘）とダンパ
（減衰器）とから構成され、これを主振動系（１）に付
加されるものである。これを振動モデルとして表示する
と、第６図（ｂ）のようになり、２自由系の振動モデル
として解析されるものである。ここに、M1,K1,C1はそれ
ぞれ主振動系（１）の等価質量、等価ばね定数、減衰係
数である。

このような動吸振装置は、例えば特開昭50−96325号公
報に示されるように重錘をばね体で支持する構成を採る
ものである。

しかしながら、このような構成によっては重錘の横揺れ
を避けることができず、該重錘の横揺れにより所望の減
衰性を得ることができない。従って、この重錘の横揺れ
を防止し、上下動のみを案内する案内手段が望まれると
ころであるが、通常の案内手段（例えばローラによるガ
イド）によっては摩擦力が発生し、この摩擦力により減
衰特性が大幅に減殺され、時に振幅の小さな微小振動に
対してはこの摩擦力により重錘の動きは完全に阻止さ
れ、有効な制振手段とはならないものである。

このようなことから、重錘の横揺れを容認しつつ従来の
ものが使用されている実情である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこのような実情に鑑み、重錘の横揺れを防止し
つつ摩擦抵抗の無視できる支持機構をもった動吸振装置
を提供することを目的（技術的課題）とする。

ロ．発明の構成 〔本発明の構成〕 本発明の動吸振装置は上記目的を達成するため、以下の
構成を採る。

すなわち、底板上に設置されたばね体と、前記ばね体に
載置支持されてなる重錘部と、底板に固設され、前記重
錘部周りに配される固定支持体と、 前記重錘部の側部より鉛直面を保って外方に突設された
重錘部付き腕部と；前記固定支持体の側部より鉛直面を
保って突設され前記重錘部付き腕部を挟んで該腕部と等
間隔を存して対設される固定支持体付き腕部と；薄板状
をなすとともに、これらの腕部の鉛直面にその端部が固
設され、これらの腕部の間にその板幅方向を重錘部の中
心に向けてＵ字状に折り曲げられて架け渡された薄板ば
ねと；からなる板ばね機構と、を備えてなるとともに、
前記板ばね機構は重錘部の周りに互いに水平変位を相殺
するように配されてなる、ことを特徴とする。

上記構成において、底板及び固定支持体は固定系を構成
し、ばね及び重錘部は可動系を構成し、板ばね機構はこ
の固定系と可動系との間に介装される。

なお、上記において、重錘部付き腕部材は以下の実施例
では内筒付き腕部材に、また、固定支持体付き腕部材は
外筒付き腕部材に対応する。

しかして、この動吸振装置は底板を介して主振動系に固
設されるものである。

〔作用〕

重錘部は底板上に設置されたばね上にその釣合位置で支
持され、薄板ばねは重錘部の動的変位に追従して上下動
する。そして、主振動系に作用する強制振動力がこの動
吸振装置の底板上に設置されたばね体を介して重錘部に
伝わると、薄板ばねの横剛性特性により重錘部は横方
向、すなわち水平方向のいずれにも変位することがな
い。

これにより、この動吸振装置の重錘部は横揺れがなく、
摩擦力のない上下動のみとなるので、理想的な動吸振作
用を発揮する。

［実施例］ 本発明の動吸振装置の実施例を図面に基づいて説明す
る。

（実施例の構成） 第１図〜第４図はその一実施例の動吸振装置Ｄを示す。
すなわち、第１図及び第２図はその全体を示し、第３図
及び第４図はその部分構造を示す。

この動吸振装置Ｄは、ばね体１と、該ばね体１によって
支持される重錘部２と、該重錘部２の案内部３を含み、
粘性せん断抵抗部４が付加されてなる。

以下、各部の構造を詳述する。

ばね体１ ばね体１は所定のばね定数を有するコイルばねよりな
り、底板10上に載置されるとともにその上に重錘部２を
支持する。

底板10は、その四隅にボルト挿通孔12を有し、後記する
ように固定ボルトにより主振動系へ固定される。

重錘部２ 重錘部２は、基板14と、該基板14上に設置される上部を
開放した円筒状の内筒16と、該内筒16内に設置される重
錘18とを含み、これらはボルト20・ナット21よりなる固
定具22によって一体的に固定される。すなわち、基板1
4、内筒16の底板16a及び重錘18にはそれぞれボルト挿通
孔24が穿設され、それらのボルト挿通孔24に挿通された
長尺のボルト20にナット21を螺旋締め付けることにより
固定される。

なお、基板14は厚肉に形成され、重錘18の荷重を直接的
に受けるものであり、内筒16の底板16aがその機能をも
つ場合には省略しても差し支えない。

内筒16は内筒状に限らず、四角筒その他の多角筒等の対
称形の筒状体を採りうるものであり、要はその内部に重
錘18を収容し得ればよい。また、内筒16の側壁16bの外
側面には縦板26が溶接等により固定される。該縦板26は
内筒16の外側面い適宜間隔（通常には等間隔）に設けら
れる。

また、重錘18あ多数枚より構成され、適宜の枚数を選択
することにより荷重を調整する。従って、荷重が一義的
に決められておれば、一枚ものとすることは可能であ
る。

案内部３ 案内部３は、外筒30と、該外筒30と前記した縦板26との
間に介装された板ばね機構32とからなる。

外筒30は固定支持体を構成するものであり、内筒16より
適宜間隔を存して該内筒16を囲むように底板10上に立設
される。該外筒10は板ばね機構32を支持することを主た
る機能とする。従って、この機構を果すものであれば筒
状体である必要はなく、例えば柱部材の適用も可能であ
る。

板ばね機構32は、薄板ばね34、該薄板ばね34を支持する
内筒付き腕部材36及び外筒付き腕部材38、並びにこれら
を固定する当て板等からなる。該板ばね機構32は第１図
及び第２図から判るように、内筒16を基準として、その
円周方向に90゜の等間隔の四方に、また、それぞれの上
下２箇所に配されている。

第３図を参照して、この板ばね機構32の構成を詳述す
る。

内筒付き腕部材36はその基部36aを縦板26に固定され、
外筒付き腕部材38も外筒30に溶接等により固定される。
これら腕部材36,38はともに平板状をなすとともに、そ
の平面を鉛直状になし、外筒付き腕部材38は内筒付き腕
部材36を挟んで両者は適宜の距離を保ってかつ等間隔に
層平行して対置される。

内筒付き腕部材36は外筒30より突き出るものであるの
で、外筒30はこの箇所において窓部39が開設されてい
る。該窓部39は腕部材36の上下動を許容する余裕をもっ
た大きさとされる。

帯板状の薄板ばね34はＵ字状に曲げられ、その両端を当
て板40を介してボルト・ナットよりなる固定具42によっ
て腕部材36,38に固定される。該薄板ばね34は通常は鋼
板が使用されるが、同等の力学的特性を示すものであれ
ば他の素材、例えばプラスチックの使用も可能である。

薄板ばね34はその性質上、第３図の紙面に沿ういずれの
方向にも容易に可撓性を示し、紙面に直角に作用する力
に対しては剛性（これを横剛性という）を示す。

これによって、腕部材36は第３図の紙面上下方向には容
易に変位し、紙面直角方向（前後方向）には剛性を示
し、殆ど変位しない。なお、一つの板ばね機構32によっ
ては腕部材36は紙面左右方向に容易に変位するものであ
るが、該板ばね機構32は他に少くとも１か所直角方向に
配することにより左右方向の変位は相殺されるものであ
る。

本実施例においては複数の板ばね機構32が90゜間隔に四
周に配されているので、左右方向の変位は相殺され、上
下方向の変位のみが可能となる。なお、この左右方向の
変位を相殺するため、板ばね機構は120゜間隔で３か所
に配されば足りる。

本実施例においては更に板ばね機構32が上下に２か所配
されることにより、重錘部２の揺動（ローリング）運動
を防止している。しかし、この揺動運動を特別に考慮す
る必要がなければ、上部への１か所の配設のみで十分で
ある。

以上の案内部３に附随して、外筒30の側部には板ばね機
構32を覆うカバー50が取り付けられるとともに、外筒30
の上部にはフランジ52が固設され、該フランジ52上に蓋
54が取外し自在に設置される。

粘性せん断抵抗部４ 粘性せん断抵抗部４は、底板10上に固設された円筒状の
固定筒体60と、基板14の下面より固定筒体60内に垂設さ
れ可動筒体62と、固定筒体60内に充填された粘性流体Ｌ
とからなる。

可動筒体62の下端部周面には一定長にわたって膨出部64
が形成され、該膨出部の外表面と固定筒体60の内面とは
微小間隙ｓに保持され、これらの相対する面とこの微小
間隙ｓ内に満たされた粘性流体Ｌとで粘性せん断抵抗発
生部を構成する（第４図参照）。

摩擦抵抗の発生を極力回避する見地から、本実施例の粘
性せん断抵抗部４においては微小間隙ｓを得るために特
にスペーサは設けられず、案内部３の上下案内作用によ
ってなされる。

本動吸振装置Ｄの組立てにおいて、所定の重量の重錘18
をばね体１に載置した後、ばね体１とが重錘18と釣合っ
て静止した状態いわゆる定常状態において、薄板ばね34
の設定が行われるものである。これにより、定常状態に
おいて、薄板ばね34には応力が生ぜず、上下動は円滑に
行われる。

第５図は本動吸振装置Ｄの橋梁における設置態様を示
す。

図において、Ｇは橋梁の上部構造を示し、G1はその通路
部（橋床）、G2は主桁70よりなる架構部（橋桁）であ
る。上部構造Ｇは主振動系を構成する。

主振動系Ｇの橋軸方向ｘにあらわれる振動モードの腹部
に対応する位置に、主桁70間に橋軸直角方向ｙに取付け
板72が架け渡される。本動吸振装置Ｄは対称位置を保っ
てこの取付け板72に適宜の固定手段をもって取り付けら
れる。

（実施例の作用） 橋梁の上部構造Ｇが通過交通、地震動、あるいは風荷重
を受けて振動を起こすと、この振動は動吸振装置Ｇに伝
えられる。この振動はコイルばね１を介して重錘部２の
振動になるが、外筒30は上部構造Ｇと一体的に動くの
で、外筒18に固設された外筒付き腕部材38と内筒18に固
設された内筒付き腕部材36との相対的変位となる。そし
て、この相対的変位は薄板ばね34の変位になるが、薄板
ばね34は板幅方向への剛性を有し、その他の方向へは殆
ど抵抗を示さず、かつ板ばね機構32は四周に配されてな
るので、結局上下動のみの変位を許容することになる。

従って重錘部２の振動は横揺れを起こすことになく、上
下振動のみとなる。

更に、薄板ばね34はＵ字状に折り曲げられ、かつ、２連
に配されることにより、重錘部２の上下振動に該薄板ば
ね34は無負荷で追従し、かつ偏倚も生ぜず、動吸振装置
としての良好な吸振特性を発揮することができる。ま
た、薄板ばね34は如何ように長くしても特性に変化がな
く、ストローク上の制約を受けず、微小振動から大振動
まで幅広く対処できる。また、薄板ばね34自体に捩じれ
等の有害な変形が生ぜず、耐久性が向上する。

また、粘性せん断抵抗部４においては、コイルばね１に
支持された重錘部２の上下振動がそのまゝ可動筒体62の
変位となり、その下部の膨出部64の外表面と固定筒60の
内面とに相対的変位が生じ、これらの隙間は微小間隙ｓ
に保持されているものであるとともに、該微小間隙ｓに
介在する粘性体Ｌによって二面間には変位とは反対方向
に粘性せん断抵抗が生じ、可動筒体62の振動を減衰させ
ることにる。この粘性せん断抵抗は微小振動に対しても
鋭敏に反応する。

この粘性せん断抵抗部４の付加機能により、主振動系Ｇ
に対するこの動吸振装置Ｄの固有振動数域帯が広がり、
制振作用がより確実化される。これとともに、上述した
ように板ばね機構32の微小振動特性と粘性せん断抵抗の
微小振動特性とが相まって微小振動に帯する制振作用が
得られる。また、粘性せん断抵抗により、ばね体１のば
ね定数が軽減され、装置の小型化に寄与する。

（他の実施例） 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能であ
る。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包
含されるものである。

本実施制では内筒付き腕部材36と外筒付き腕部材38とと
もに外方へ張設するようにしたが、外筒30を更に大径に
し、外筒付き腕部材38を内方へ張設し、板ばね機構32を
内筒16と外筒30との間に設けてもよい。

内筒は筒体ではなく、骨組構造であってもよい。

ハ．発明の効果 本発明の動吸振装置は、上記構成によりなり作用を奏す
るものであるので、以下の特有の効果を有する。

板ばね機構により重錘部の横揺れは阻止され、上下
動の振動のみが得られ、摩擦抵抗力は発生しないので微
小振動に対しても確実な制振作用が得られる。

薄板ばねはＵ字状に折り曲げられ、かつ、２連に配
されることにより、重錘部の上下振動に該薄板ばねは無
負荷で追従し、かつ偏倚も生ぜず、動吸振装置としての
良好な吸振特性を発揮することができる。

薄板ばねは如何ように長くても特性に変化がなく、
ストローク状の制約を受けず、微小振動から大振動まで
幅広く対処できる。

薄板ばね自体に捩じれ等の有害な変形が生ぜず、耐
久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の動吸振装置の実施例を示し、第１図はそ
の一実施例の縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線切断
面図、第３図はその要部の拡大図（第１図及び第２図の
Ｙ−Ｙ線切断図）、第４図は第１図のＡ部詳細図、第５
図は配置態様図、第６図は動吸振装置の概念説明図であ
る。 １……ばね体、２……重錘部、３……案内部、４……粘
性せん断抵抗部、10……底板、18……重錘、30……外筒
（固定支持体）、32……板ばね機構、34……薄板ばね、
36……内筒付き腕部、38……外筒付き腕部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底板上に設置されたばね体と、 前記ばね体に載置支持されてなる重錘部と、 底板に固設され、前記重錘部周りに配される固定支持体
   と、 前記重錘部の側部より鉛直面を保って外方に突設された
   重錘部付き腕部と；前記固定支持体の側部より鉛直面を
   保って突設され前記重錘部付き腕部を挟んで該腕部と等
   間隔を存して対設される固定支持体付き腕部と；薄板状
   をなすとともに、これらの腕部の鉛直面にその端部が固
   設され、これらの腕部の間にその板幅方向を重錘部の中
   心に向けてＵ字状に折り曲げられて架け渡された薄板ば
   ねと；からなる板ばね機構と、を備えてなるとともに、 前記板ばね機構は重錘部の周りに互いに水平変位を相殺
   するように配されてなる、 ことを特徴とする動吸振装置。