JPH10141435A

JPH10141435A - 振動減衰装置

Info

Publication number: JPH10141435A
Application number: JP29671496A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Ishikawa; 和久石川; Seiji Ito; 政治伊藤; Katsuhiro Teshirogi; 勝洋手代木; Hitoshi Nishizawa; 仁西沢
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】広い温度、振幅、振動数の各領域において良
好な振動減衰性能を発揮し、建築物や土木構造物を地震
動や交通振動から守る振動減衰装置を提供する。【解決手段】本発明の振動減衰装置では、円柱状内側
金属部材６と同軸的に配置された円筒状外側金属部材７
との間に粘弾性層８が挟着されたシリンダー形状の粘弾
性ダンパー単位９の複数個が、軸方向に直列に配置さ
れ、一体に連結された構造を有し、各粘弾性ダンパー単
位９における粘弾性層８は、それぞれ異なる振動減衰性
４１を有する高分子粘弾性材料により構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動減衰装置に係
り、特に建築物、土木構造物、機器等を、地震動や交通
振動から守るために設置される振動減衰装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビルや橋梁のような建築・土木構
造物、機器等を地震の振動（震動）から保護し、また風
や交通、歩行等人為的に引き起こされる振動を極力低減
して、快適な走行性や居住性を確保するために設置され
る工法として、振動を絶縁するばね機能を有する構造体
と、振動エネルギーを吸収するダンパー（振動減衰）機
能を有する構造体とから成る免震アイソレーターが知ら
れている。

【０００３】最近、このような免震アイソレーターとと
もに注目されてきた振動減衰装置として、ゴムのような
高分子粘弾性材料の優れた振動エネルギー吸収特性を利
用した粘弾性ダンパーがある。

【０００４】従来からの粘弾性ダンパーには、拘束型の
ものと非拘束型のものとがある。非拘束型の粘弾性ダン
パーは、金属部材と高分子粘弾性材料とを単に貼り合わ
せた構造のもので、粘弾性材料の伸び変形によりダンピ
ング（振動減衰）効果を発揮する。

【０００５】これに対して、拘束型の粘弾性ダンパーに
は、金属板と金属板との間に高分子粘弾性材料を挟み接
着した積層板形状のものや、あるいは丸棒（円柱）状の
金属部材とその外側に同軸的に配置された円筒状金属部
材との間に、高分子粘弾性材料を挟着したシリンダー形
状のものなどがあり、いずれも金属等の拘束部材の間に
高分子粘弾性材料を挟着した構造を有する。そして、こ
のような拘束型の粘弾性ダンパーは、粘弾性材料のずれ
変形により、前記した非拘束型のダンパーに比べて大き
なダンピング効果を発揮するので、建築用等に幅広く使
用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな粘弾性ダンパーにおいては、使用される高分子粘弾
性材料自体の振動減衰特性により、ダンパー全体の振動
減衰性能が決定されるため、限られた温度範囲（領域）
や振動の振幅領域、あるいは振動数領域でしか、良好な
振動減衰性能が得られないという問題があった。

【０００７】すなわち、高分子粘弾性材料としては、天
然ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリノルボー
ネンゴム等、多岐にわたって種々のゴムが使用されてい
るが、これらの材料の振動減衰性は、温度、振動振幅、
振動数等に依存するため、効果的に使用できる領域が限
定されるのが現状であった。

【０００８】例えば、粘弾性材料における粘弾性の比率
を表わし、振動減衰性の大きさを表す指標の一つとし
て、動的損失係数（ tanδ）が広く用いられているが、
各粘弾性材料における損失係数（ tanδ）は温度に依存
するため、使用温度領域全体に亘っては安定した振動減
衰性能が得られなかった。また、損失係数（ tanδ）に
は、歪み振幅の依存性および振動周波数の依存性もあ
り、温度、振動の振幅、振動数等の限られた領域でし
か、良好な振動減衰性能が得られなかった。

【０００９】さらに、高分子粘弾性材料の中でもシリコ
ーンゴムは、これらのファクターに対する依存性が比較
的少ない材料であるが、シリコーンゴムでは各領域にお
ける振動減衰性能が低いという欠点があった。

【００１０】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、温度、振幅、振動数の各領域の広い範
囲において、良好な振動減衰性能を発揮し、建築物や土
木構造物等を地震動や交通振動から守る振動減衰装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の振動減衰装置
は、剛性を有する拘束部材間に粘弾性層を挟着した粘弾
性ダンパー単位の複数から成る振動減衰装置において、
前記粘弾性層がそれぞれ異なる高分子粘弾性材料から構
成されていることを特徴とする。

【００１２】本発明において高分子粘弾性材料として
は、天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプ
レンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプ
レンゴム（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム
（ＮＢＲ）、ポリノルボーネンゴム、シリコーンゴム
（ＳＲ）、シリコーンゲル、エチレン−酢酸ビニル共重
合体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合
体（ＥＥＡ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重
合体（ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン等が
ある。これらの中から２種以上の材料を選択し、それら
の高分子粘弾性材料により、複数の粘弾性ダンパー単位
の粘弾性層をそれぞれ構成する。

【００１３】また本発明において、剛性を有する拘束部
材としては、鋼のような金属の部材を使用することが望
ましいが、振動減衰装置の用途や設置場所によっては、
ポリカーボネートやナイロンのような機械的強度の高い
硬質プラスチックからなる部材を使用することもでき
る。

【００１４】本発明の振動減衰装置においては、粘弾性
ダンパー単位の粘弾性層が、振動減衰の温度依存性、振
幅依存性等の異なる高分子粘弾性材料からそれぞれ構成
されているので、広い温度領域、振幅領域等において良
好な振動減衰性能を発揮する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
いて説明する。

【００１６】図１は、本発明の振動減衰装置の一実施例
である積層ゴムの構造を示す断面図である。

【００１７】この実施例においては、４層の粘弾性層１
ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、それぞれ中間鋼板２を介して
重ねられるとともに、上下両面に上鋼板３と下鋼板４と
がそれぞれ重ねられており、粘弾性層１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄと中間鋼板２および上下鋼板３、４とは接着さ
れている。そして、粘弾性層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが
２枚の中間鋼板２あるいは中間鋼板２と上、下鋼板３、
４とに挟着された４個の粘弾性ダンパー単位５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄが、垂直方向に積層された構造となって
おり、これらの粘弾性ダンパー単位５ａ、５ｂ、５ｃ、
５ｄの各粘弾性層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ
異なる高分子粘弾性材料、すなわち上から順に、ブチル
ゴム（ＩＩＲ）、ポリノルボーネンゴム、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、シリコーンゴム
（ＳＲ）により、それぞれ構成されている。

【００１８】これらの高分子粘弾性材料における損失係
数（ tanδ）の温度変化を表わすグラフを、それぞれ図
２に示す。なおここで、損失係数（ tanδ）は、例えば
Polymer Laboratories社のＤＭＴＡ（ Dynamic Mechani
cal Thermal Analyzer）を使用した動的機械試験（剪断
モード、周波数 0.3Hz、変形量サンプル厚さの約30％）
で得られる値とする。

【００１９】このように構成される実施例においては、
４個の粘弾性ダンパー単位５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを構
成する各粘弾性層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、損失係数
（ tanδ）がピーク値を示す温度領域、すなわち振動減
衰特性が最も高くなる温度領域の異なる４種類の高分子
粘弾性材料によりそれぞれ構成されているので、低温か
ら高温まで広い温度領域で安定した高い振動減衰性能を
発揮する。

【００２０】すなわち、図２からわかるように、最上層
の粘弾性ダンパー単位５ａの粘弾性層１ａを構成するブ
チルゴムは、損失係数（ tanδ）がピーク値を示す温度
が -10℃であり、高温における損失係数（ tanδ）が低
くなっているが、２層目の粘弾性ダンパー単位５ｂの粘
弾性層１ｂとして、高温（ +15〜18℃）で損失係数（ t
anδ）がピーク値を示すポリノルボーネンゴムが使用さ
れ、さらに３、４層目の粘弾性ダンパー単位５ｃ、５ｄ
の粘弾性層１ｃ、１ｄとして、中間の温度領域において
損失係数（ tanδ）がピーク値を示すＥＥＡおよびＳＲ
がそれぞれ使用されているので、低温から高温まで広い
温度領域で安定した高い損失係数（ tanδ）を有し、良
好な振動減衰性能を発揮する。

【００２１】さらに、各粘弾性層１ａ、１ｂ、１ｃ、１
ｄを構成するＩＩＲ、ポリノルボーネンゴム、ＥＥＡ、
ＳＲは、損失係数（ tanδ）がピーク値を示す振動の振
幅および周波数がそれぞれ異なるので、実施例の積層ゴ
ムでは、振動減衰の振幅依存性および周波数依存性が小
さく、広い振幅および周波数領域で安定した高い振動減
衰性能を発揮する。

【００２２】次に、本発明の振動減衰装置の別の実施例
について説明する。

【００２３】図３（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す実
施例では、円柱状の内側金属部材（例えば、鋼部材）６
とその外側に同軸的に配置された円筒状の外側金属部材
７との間に、粘弾性層８が挟持され接着されたシリンダ
ー形状の粘弾性ダンパー単位９の３個が、軸方向に直列
に配置され、円柱状内側金属部材６および円筒状外側金
属部材７を共通として、一体に連結された構造を有し、
各粘弾性ダンパー単位９において、粘弾性層８はそれぞ
れ異なる高分子粘弾性材料により構成されている。すな
わち、３個の粘弾性ダンパー単位９ａ、９ｂ、９ｃに共
通する円柱状内側金属部材６と円筒状外側金属部材７と
の間に挟着された３つの粘弾性層８ａ、８ｂ、８ｃが、
それぞれ損失係数（ tanδ）がピーク値を示す温度が異
なる３種類の高分子粘弾性材料により構成されている。

【００２４】また、図４（ａ）および（ｂ）に示す実施
例では、前記実施例と同様に、円柱状内側金属部材６と
円筒状外側金属部材７との間に、損失係数（ tanδ）の
温度特性が異なる高分子粘弾性材料からなる粘弾性層８
が挟着されたシリンダー状の粘弾性ダンパー単位９の３
個が、軸を平行にして一直線上に並列に配置されてい
る。そして、各粘弾性ダンパー単位９ａ、９ｂ、９ｃ
は、円柱状内側金属部材６ａ、６ｂ、６ｃ間に跨って架
設された金属等の連結部材１０により連結されている。
また、円筒状金属部材７ａ、７ｂ、７ｃ間にも連結部材
１１がそれぞれ掛け渡され、連結一体化されている。

【００２５】このように構成される実施例の振動減衰装
置においては、３つの粘弾性ダンパー単位９ａ、９ｂ、
９ｃを構成する各粘弾性層８ａ、８ｂ、８ｃが、それぞ
れ損失係数（ tanδ）がピーク値を示す温度が異なる３
種類の高分子粘弾性材料により構成されているので、広
い温度領域で安定した高い損失係数（ tanδ）を有し、
良好な振動減衰性能を発揮する。なお、各粘弾性ダンパ
ー単位９の粘弾性層８を、損失係数（ tanδ）がピーク
を示す振動周波数あるいは歪み振幅がそれぞれ異なる高
分子粘弾性材料により構成し、例えば低周波数あるいは
低振幅時に高い振動減衰性を有する材料と、高周波数あ
るいは高振幅時に高い振動減衰性を有する材料とを組合
わせて使用することもできる。そして、このように構成
することで、広い周波数領域あるいは振幅領域で安定し
た高い振動減衰性能を発揮することができる。

【００２６】なお、図３に示す振動減衰装置では、設置
後のメンテナンスを考慮して、各粘弾性ダンパー単位９
ａ、９ｂ、９ｃを分割可能に構成し、各単位をねじ止め
等により連結した構造としても良い。また、図５に示す
ように、中心に位置する円柱状内側金属部材６のみを連
結一体化し、円筒状外側金属部材７を、別の支持固定手
段でそれぞれ個別にあるいは共に支持固定した構造とし
ても良い。

【００２７】また、図４に示す振動減衰装置では、３個
の粘弾性ダンパー単位９ａ、９ｂ、９ｃが直線上に並列
配置されているが、同一平面上で円形、四角形または三
角形の頂点をなすように配置することもできる。

【００２８】さらに、図３および図４に示す振動減衰装
置において、各粘弾性ダンパー単位９ａ、９ｂ、９ｃを
構成する円柱状内側部材や円筒状外側部材、あるいはこ
れらを連結する連結部材１０、１１は、用途によって
は、機械的強度の高い硬質プラスチック等により構成す
ることもできる。またさらに、各粘弾性ダンパー単位９
ａ、９ｂ、９ｃにおいて、粘弾性層８ａ、８ｂ、８ｃの
厚さや長さは異なっても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の振動減衰装
置においては、複数の粘弾性ダンパー単位を構成する粘
弾性層が、それぞれ振動減衰性が最大となる温度、振
幅、振動数等が異なる高分子粘弾性材料から構成されて
いるので、低温から高温までの広い温度領域等におい
て、良好な振動減衰性能を発揮する。したがって、建築
物や土木構造物等を地震動や交通振動から保護する振動
減衰装置として好適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動減衰装置の一実施例である積層ゴ
ムの構造を示す断面図。

【図２】同実施例において、各粘弾性層を構成する高分
子粘弾性材料の損失係数（ tanδ）の温度変化を表わす
グラフ。

【図３】本発明の振動減衰装置の別の実施例を示し、
（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図。

【図４】本発明の振動減衰装置のさらに別の実施例を示
し、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図。

【図５】本発明の振動減衰装置のさらに別の実施例を示
す断面図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ………粘弾
性層２………中間鋼板３………上鋼板４………下鋼板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、９ａ、９ｂ、９ｃ………粘弾
性ダンパー単位６………円柱状内側金属部材７………円筒状外側金属部材１０、１１………連結部材中金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者手代木勝洋神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者西沢仁神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】剛性を有する拘束部材間に粘弾性層を挟
着した粘弾性ダンパー単位の複数から成る振動減衰装置
において、前記粘弾性層がそれぞれ異なる高分子粘弾性材料から構
成されていることを特徴とする振動減衰装置。
【請求項２】同軸的に配置された棒状の内側拘束部材
と筒状の外側拘束部材との間に粘弾性層を挟着して構成
された複数の粘弾性ダンパー単位が、中心軸を同一にし
て直列に配置され、かつ少なくとも前記内側拘束部材間
が連結されていることを特徴とする請求項１記載の振動
減衰装置。
【請求項３】同軸的に配置された棒状の内側拘束部材
と筒状の外側拘束部材との間に粘弾性層を挟着して構成
された複数の粘弾性ダンパー単位が、中心軸を平行にし
て並列に配置され、かつ前記内側拘束部材間が連結され
ていることを特徴とする請求項１記載の振動減衰装置。
【請求項４】板状の拘束部材と粘弾性層とを積層した
粘弾性ダンパー単位を用いることを特徴とする請求項１
記載の振動減衰装置。