JPH0816497B2

JPH0816497B2 - 双対型動吸振器

Info

Publication number: JPH0816497B2
Application number: JP19250791A
Authority: JP
Inventors: 浩史新開; 正志安田; 鎮男山本
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0674295A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、左右一対のてこ用レバ
ーを使用した双対型動吸振器に関する。

【従来の技術】

【０００２】近年、構造物の制振装置として動吸振器が
注目され始め、国内外でも実際の構造物に適用され始め
て来た。動吸振器は、制振の対象となる構造物の固有周
期の近傍にその固有周期を調整し、これにより共振点で
生じる構造物と動吸振器の相対変位に対して減衰を介在
させ、エネルギを吸収する事により構造物の変位応答を
低減するものである。動吸振器の質量は小さいほど好ま
しいが、小さくしすぎるとその変位振幅は共振点で非常
に大きいものとなる。又、固有周期の長い構造物、特に
超高層ビルや橋りょうなどに対して動吸振器を用いて制
振する場合も動吸振器のばねの振幅が非常に大きくなる
という問題があった。

【０００３】その結果、大変位に対するばね部材の追随
性並びにばね部材に発生する過大な応力が発生し、ばね
の設計が困難になるという問題が発生した。

【０００４】そこで、ばね(4)の振幅を小さくするた
め、制振質量(3)を貫通するてこ用レバー(9)の先端に重
錘(7)を取り付け、制振質量(3)を『てこ作用』で動かす
『てこ式の動吸振器(B)』が提案された。しかし、この
方法では、前記問題点に対してばね(4)の振幅を小さく
する事が出来たが、逆にてこ用レバー(9)の支点(6)に
『てこ作用』の反作用によるモーメントが発生して連成
を引き起こし、複雑な振動を振動系に発生させるという
問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、『てこ作用』を利用してばねの振幅を小さ
くできると同時に、てこ用レバーを用いる事によって発
生する『モーメント』をなくし、構造物に対して効果的
な動吸振器を達成しようとする点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の双対型動吸振器
(A)の基本型は、請求項１に示すように『振動系(1)に取
着された支持構造体(2)と、振動系(1)に取着された制振
ばね(4)と、前記制振ばね(4)に並列して配設されたダン
パ(5)と、制振ばね(4)にて支持され且つダンパ(5)が接
続された制振質量(3)と、支持構造体(2)にその支点(6)
が枢着されており、互いに反対方向に伸張し、先端に重
錘(7)が装着され、作用点(8)が制振質量(3)に拘束され
ている一対のてこ用レバー(9)とで構成されている』事
を特徴とするものであり、

【０００７】その第１変形例として、請求項２に示す双
対型動吸振器は、『振動系(1)に取着された支持構造体
(2)と、振動系(1)に取着された制振ばね(4)と、前記制
振ばね(4)に支持された制振質量(3)と、前記制振ばね
(4)と平行にて前記支持構造体(2)の底部(12)に設置さ
れ、制振質量(3)に接続された下部空気ばね(13a)と、前
記支持構造体(2)の天井部(11)に設置され、前記下部空
気ばね(13a)に対向して制振質量(3)に接続された上部空
気ばね(13b)と、上下空気ばね(13a)(13b)を接続する連
通路に設けられたダンパ(5)機能を有するオリフィス(1
4)と、支持構造体(2)にその支点(6)が枢着されており、
互いに反対方向に伸張し、先端に重錘(7)が装着され、
作用点(8)が制振質量(3)に拘束されている一対のてこ用
レバー(9)とで構成されている』事を特徴とする。

【０００８】その第２変形例として、請求項３に示す双
対型動吸振器は、『振動系(1)に取着された支持構造体
(2)と、振動系(1)に取着された下部空気ばね(13a)と、
前記下部空気ばね(13a)に支持された制振質量(3)と、支
持構造体(2)の天井部(11)に設置され、下部空気ばね(13
a)に対向して制振質量(3)に接続された上部空気ばね(13
b)と、上下空気ばね(13a)(13b)の圧力容器(18a)(18b)内
をベローズ側と非ベローズ側とに分割する隔壁(26)(26)
と、ベローズ側室と非ベローズ側室とを接続する連通路
に設けられたダンパ(5)機能を有するオリフィス(14a)(1
4b)と、支持構造体(2)にその支点(6)が枢着されてお
り、互いに反対方向に伸張し、先端に重錘(7)が装着さ
れ、作用点(8)が制振質量(3)に拘束されている一対のて
こ用レバー(9)とで構成されている』事を特徴とする。

【０００９】これにより、てこ用レバー(9)が振動した
時、前記レバー(9)が互いに反対方向に伸張しているた
めに、支持構造体(2)に枢着されている支点(6)で発生す
るモーメントが互いに打ち消され、その結果、『てこ作
用』を利用してばね(4)の振幅を小さくできる事は勿
論、てこ用レバー(9)を用いる事によって発生する『モ
ーメント』もなくす事が出来て効果的な動吸振器(A)を
達成出来た。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。図１は、本発明にかかる双対型動吸振器(A)の模式
図で、図２〜図４はその第１実施例の平断面図、正面
図、縦断面図であり、図５は第２実施例の縦断面図であ
る。

【００１１】図４において、振動系(1)は固有周期の長
い構造物、特に超高層ビルや橋りょうなどが上げられ、
地面(10)からは絶えず外乱が入力し、又、風などによっ
て発生する振動で複雑に振動している。

【００１２】第４図における支持構造体(2)は、振動系
(1)である建造物に固定された門型のブロックで、天井
板(11)と底板(12)とに、空気ばね(13a)(13b)が互いに対
向して配設されており、空気ばね(13a)(13b)の対向取付
面に制振質量(3)が装着されている。上下の空気ばね(13
a)(13b)は、可変オリフィス(14)を介して互いに接続さ
れており、且つレギュレータ(15)を介して空圧源(16)に
接続されている。これにより、可変オリフィス(14)を介
して接続された空気ばね(13a)(13b)がダンパ(5)の働き
をなし、下部空気ばね(13b)に内装されたコイルばね(1
7)が制振ばね(4)の働きをなす。

【００１３】次に上下の空気ばね(13a)(13b)の構造を詳
述する。下部空気ばね(13a)は、底板(12)に立設された
下部圧力容器(18a)と、下部圧力容器(18a)の上端開口に
固着され、ゴムベローズ(19a)の外側端部の外周を挾持
した環座(20a)と、制振質量(3)の下部ブロック部(3a)の
下面に固着され、ゴムベローズ(19a)の内側端部の内周
を挾持したベローズ挾持座(21a)と、圧力容器(18a)の内
部に収納され、底板(12)に取付られた調整ねじ(22)に螺
装された昇降座(23)と、昇降座(23)とベローズ挾持座(2
1a)との間に配設されたコイルばね(17)とで構成されて
いる。調整ねじ(22)を回転させる事により昇降座(23)が
昇降し、コイルばね(17)並びに制振質量(3)を介してて
こ用レバー(9)が水平になるように調節できるようにな
っている。上部空気ばね(13b)は、内部にコイルばねが
内装されておらず、これ以外は下部空気ばねと同じであ
る。尚、アルファベットの添字は、下部のものを(a)と
し、上部のものを(b)としている。

【００１４】制振質量(3)は、上下両ブロック部(3a)(3
b)と、ブロック部(3a)(3b)の間に装着されているプレー
ト部(3c)とで構成されており、上下の空気ばね(13a)(13
b)の対向取付面間にてベローズ挾持座(21a)(21b)に上、
下両ブロック部(3a)(3b)が固定されており、制振質量
(3)は、振動系(1)から連成して支持されるようになって
いる。尚、図の上下両ブロック部(3a)(3b)は、中実体で
あるが、必要に応じて円筒体であってもよい。

【００１５】てこ用レバー(9)(9)は、互いに反対方向に
伸張するように配設されており、先端に重錘(7)(7)が装
着されている。てこ用レバー(9)(9)の支点(6)(6)は、支
持構造体(2)にそれぞれ枢着されており、その作用点(8)
(8)は制振質量(3)のプレート部(3c)に接している。本実
施例では支持構造体(2)の側面に穿設した通孔(24)に支
点ベアリング(6a)をはめ込み、てこ用レバー(9)の固定
端に前記支点ベアリング(6a)を取り付けており、作用点
(8)には作用点ベアリング(8a)を取り付け、プレート部
(3c)に接するようにしている。

【００１６】重錘(7)は、上下の割りブロックで構成さ
れており、ボルト(25)でてこ用レバー(9)の自由端の任
意の位置に固定するようになっている。これにより、支
点(6)から作用点(8)迄の距離と、作用点(8)から重錘(7)
の重心位置までの距離の比(L₁/L₂)を可変出来るように
なっており、制振対象である構造物(1)の固有周期に合
わせて最適位置に調整する。

【００１７】しかして、双対型動吸振器(A)の支持構造
体(2)を高層ビルや橋りょうなどの振動系(1)に取着する
と、地面(10)から入力する外乱や振動系(1)である構造
体自体から発生する振動によって振動系(1)が振動す
る。この振動に合わせて双対型動吸振器(A)の支持構造
体(2)も振動する。そして、てこ用レバー(9)の自由端に
固着された重錘(7)は、制振対象である構造物(1)の振動
を打ち消すような周波数で振動する。この時、重錘(7)
の振動はてこ用レバー(9)で増幅されているので、重錘
(7)の振幅に比べてコイルばね(4)の振幅は小さいものに
なる。又、前記てこ用レバー(9)は反対側に延出してい
るので、てこ用レバー(9)は対称に揺動し、作用点ベア
リング(6a)を介してコイルばね(4)にかかる『モーメン
ト』及び前記『てこ作用』の反作用として支持構造体
(2)に加わる支点ベアリング(6a)からの『モーメント』
は互いに逆向きとなって打ち消し合い、『てこ作用』を
利用した場合の欠点である『モーメント』の発生を打ち
消す事ができる。

【００１８】図６(a)は動吸振器(A)を使用しなかった場
合の構造体(1)の振動周期で、図６(b)はこれに対して動
吸振器(A)を使用した場合の構造体(1)の振動周期であ
る。図６(b)によれば、急速に構造体(1)の振動が減衰し
ている事が分かる。

【００１９】図７はオリフィス(14)の開度が、振動系
(1)の減衰に対して及ぼす効果を示したもので、オリフ
ィス(14)の開度を適正にすることによって減衰を容易に
調整する事が出来る。

【００２０】図５は、本発明の第２実施例で、コイルば
ね(17)を使用する代わりに圧力容器(18a)(18b)を隔壁(2
6)(26)でそれぞれ分割し、両者を可変オリフィス(14a)
(14b)で連通した例である。配管系統は、下部圧力容器
(18a)に付いては、下部レギュレータ(15a)を介して空圧
源(16)に接続し、上部圧力容器(18b)に付いては、上部
レギュレータ(15b)を介して空圧源(16)に接続し、上下
の空気ばね(13a)(13b)間で個別に圧力(P₁)(P₂)が設定出
来るようにしてある。この場合、ゴムベローズ(19a)(19
b)を有する部分が制振ばね(4)(4)の働きをなし、ベロー
ズ側室と非ベローズ側室とを連通する連通路に設けたオ
リフィス(14a)(14b)がダンパー(5)(5)の働きをなす。
尚、前記圧力(P₁)(P₂)は同一であってもよいし、相違す
る値であってもよい。又、この圧力(P₁)(P₂)を変えるこ
とにより、双対型動吸振器(A)の固有振動数を適宜変え
る事が出来るものであり、双対型動吸振器(A)を設置し
た振動系(1)に最適の固有振動数を選定する事が出来る
ものである。

【００２１】図５の実施例の場合において、圧力容器(1
8a)(18b)を隔壁(26)(26)でそれぞれ分割した例を示した
が、勿論これに限られず、非ベローズ側室の働きをなす
圧力容器を別途用意し、両者を可変オリフィス(14a)(14
b)で連通してもよい。

【００２２】その他、図１のように模式的にしか図示し
ていないが、制振ばね(4)とダンパー(5)とを並列させて
制振質量(3)に接続し、且つ、てこ用レバー(9)の作用点
(8)を制振質量(3)から離脱しないようにして双対型動吸
振器(A)を構成してももよい。

【００２３】又、図４,５に示す双対型動吸振器(A)は、
垂直方向の振動吸収に用いられるものであるが、水平方
向の振動を吸収する場合は、図示していないが、てこ用
レバーの作用点を制振質量のプレート部に拘束すると共
に両側の空気ばねにコイルばねを収納し、左右の空気ば
ねの構造を対象にする事になる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる双対型動
吸振器は、先端に重錘が装着されたてこ用レバーが互い
に反対方向に伸張して配置されているので、『てこ作
用』を利用して制振ばねの振幅を小さくできると同時
に、てこ用レバーを用いる事によって発生する『モーメ
ント』をなくし、構造物に対して効果的な動吸振器を達
成する事が出来た。

【００２５】又、前記てこ用レバーの支点から作用点迄
の距離と、作用点から重錘の重心迄の距離の比を可変と
する事が出来るので、振動系の固有周期に対して最適の
重錘位置を定める事ができ、且つ、オリフィスの口径を
可変とする事が出来るので、適宜なオリフィス口径を選
定する事により、振動系の最適減衰を簡単に得る事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念を表す模式図

【図２】本発明にかかる双対型動吸振器の一部を断面し
た平面図

【図３】本発明にかかる双対型動吸振器の第１実施例の
正面図

【図４】本発明にかかる双対型動吸振器の第１実施例の
縦断面図

【図５】本発明にかかる双対型動吸振器の第２実施例の
縦断面図

【図６】動吸振器を使用しなかった場合と使用した場合
の振動系の減衰状態を比較したグラフ

【図７】本発明においてオリフィス口径を変更した場合
の振動系の減衰状態変化を表したグラフ

【図８】従来例の斜視図

【符号の説明】

(A)…本発明の双対型動吸振器 (1)…振動系 (2)…支持構造体 (3)…制振質
量 (4)…制振ばね (5)…ダンパ (6)…支点 (7)…重錘 (8)…作用点 (9)…てこ用
レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本鎮男京都府京都市伏見区深草西伊達町深草合同宿舎112号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動系に取着された支持構造体
と、振動系に取着された制振ばねと、前記制振ばねに並
列して配設されたダンパと、制振ばねにて支持され且つ
ダンパが接続された制振質量と、支持構造体にその支点
が枢着されており、互いに反対方向に伸張し、先端に重
錘が装着され、作用点が制振質量に拘束されている一対
のてこ用レバーとで構成されている事を特徴とする双対
型動吸振器。
【請求項２】振動系に取着された支持構造体
と、振動系に取着された制振ばねと、前記制振ばねに支
持された制振質量と、前記制振ばねと平行にて前記支持
構造体の底部に設置され、制振質量に接続された下部空
気ばねと、前記支持構造体の天井部に設置され、前記下
部空気ばねに対向して制振質量に接続された上部空気ば
ねと、上下空気ばねを接続する連通路に設けられたダン
パ機能を有するオリフィスと、支持構造体にその支点が
枢着されており、互いに反対方向に伸張し、先端に重錘
が装着され、作用点が制振質量に拘束されている一対の
てこ用レバーとで構成されている事を特徴とする双対型
動吸振器。
【請求項３】振動系に取着された支持構造体
と、振動系に取着された下部空気ばねと、前記下部空気
ばねに支持された制振質量と、支持構造体の天井部に設
置され、下部空気ばねに対向して制振質量に接続された
上部空気ばねと、上下空気ばねの圧力容器内をベローズ
側と非ベローズ側とに分割する隔壁と、ベローズ側室と
非ベローズ側室とを接続する連通路をに設けられたダン
パ機能を有するオリフィスと、支持構造体にその支点が
枢着されており、互いに反対方向に伸張し、先端に重錘
が装着され、作用点が制振質量に拘束されている一対の
てこ用レバーとで構成されている事を特徴とする双対型
動吸振器。
【請求項４】支点から作用点迄の距離と、作用
点から重錘の重心迄の距離の比を可変とする事が出来る
事を特徴とする請求項１又は２又は３に記載の双対型動
吸振器。
【請求項５】オリフィスの口径を可変とする事
が出来る事を特徴とする請求項２又は３又は４に記載の
双対型動吸振器。