JP4164845B2 - 床用防振機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅用建築物の床を防振することができる床用防振機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の住宅においては、予め工場などでボックス型に製造した住戸ユニットを複数個積層して住宅を構成する工業化建築物が知られている。
上記住戸ユニットは、四隅に配置された柱と、これら柱の上端部間および下端部間に架け渡された天井梁および大梁を枠状に架け渡して内部に居住空間を設けた直方体のユニットである。そして、この住戸ユニットの対向配置された大梁には、複数本の小梁が所定の間隔をあけて配設される。そして、この複数本の小梁上には、交差するように複数本の根太が所定の間隔をあけて配設される。この複数本の根太上に、床面材を配して床構造体が形成される。
また、規格パネル構造体を組み立てて居住空間を構成する、所謂２×４工法による工業化建築物が知られている。
上記２×４工法による工業化建築物は、四隅に配された柱とともに規格パネル構造体を強度材として壁面を構成し、これら柱および壁面の上端部間および下端部間に梁を渡し、この梁の上部に床面材を配して床構造体が形成される。
これらの工業化建築物においては、構造的に住人の生活によって生じる振動（以下、床振動という）を階下に伝播し易いため、この床振動を防振する手段として、大梁、小梁などの梁材の剛性を上げる方法や、床の重量を極力少なくすると共に床の剛性を上げる方法が採用されている。
しかしながら、梁材などの剛性を上げる方法ではコストの上昇や使用面（空間）に制約がある。他方、床の重量を極力少なくして、床の剛性を上げる方法では床の振動減衰が期待するほど低下しないものであった。
【０００３】
上記の問題点を解決すべく、例えば図１０に記載された床用防振機構が提案されている（特開平１１−２２８６号公報参照）。
図において、１は床用防振機構であり、２は円筒状ケースであり、この円筒状ケース２はその底部にフランジ部２Ａが固定されている。３は底板であり、この底板３は円筒状ケース２のフランジ部２Ａにねじ４により液密に固定される。５は、円盤状のクッションラバーであり、その外周部を円筒状ケース２の内側面に加硫接着され、その内周側は、金属製のスタッド６に加硫接着され、円筒状ケース２とスタッド６を液密に接続している。このスタッド６の上端に設けられた突部にはねじ溝が切られ、このスタッドを床構造に締結している。このスタッド６の下端には、ダンピングプレート７がかしめによって取り付けられる。このダンピングプレート７は、上記円筒状ケース２とクッションラバー５とスタッド６と底板３によって形成される液室内に位置決めされ、高粘性のダンピングオイル８とともに封入されている。そして、円筒状ケース２のフランジ部２Ａにドーナッツ形状のダンピングマス９を載荷し、ねじ４により底板３とともに固定されている。
上記床用防振機構のダンピングマス９は、対応する床構造の大きさや剛性によって、数ｋｇから数十ｋｇの重量となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の床用防振機構では、本体の全荷重は、ゴムなどよりなるクッションラバーによって、支承されているのみであるので、地震などにより、想定以上の変形が加わって、クッションラバーが破断に至った場合、落下するおそれがある。よって、落下防止のため、鎖、ワイヤーなどで吊るなどの落下防止策を別途設ける必要があり、コストが高くなるという問題点があった。
したがって、本発明の目的は、簡単な変更で万一クッションラバーが破断した場合においても、落下を防止でき、別途落下防止策を必要とせず、効果的に床構造の振動を減衰する床用防振機構を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、住宅用建築物の床構造などに取り付けられ、住人の生活によって生じる振動を防振する床用防振機構であって、床構造などからの振動を直接受けるスタッドと、高粘性のダンピングオイルを収納したケースと、中心部に上記スタッドが液密に固着し、周縁部がケースに直接またはリング金具を介して液密に固着した円盤状のクッションラバーと、上記スタッドの他端に固着して上記高粘性のダンピングオイル中に位置決めされたダンピングプレートと、上記ケースに直接あるいは金具を介して固着するダンピングマスとからなる床用防振機構において、上記ダンピングマスは、ケース内方へ突出する張出部を有し、この張出部の頂部とスタッド中心までの距離は、上記ダンピングプレートの半径よりも十分小さく形成され、かつ、この張出部は、上記ダンピングプレートよりも高所に配置されることとしたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、上記ケースとダンピングマスは、一体として形成されていることとしたものである。
【０００６】
工業化建築物とは、住宅ユニットや規格パネルなどを工場内で製造し、建築現場に輸送後、組み立てる建築方式によって建設された建築物をいう。
共振対策としては、ダイナミックダンパーの設置が考えられるが、ダイナミックダンパーは、その性質上、決まった共振周波数にチューニングすることで防振効果を発揮するものであり、床振動のような広い周波数域を有する衝撃振動には向かない。これに対し、上記のように構成された本発明の床用防振機構では、ダンピングオイルによる強い減衰構造を有しているため、共振周波数の調整が不要であり、衝撃振動に対して好適に働く。
また、床振動の場合、一般に、１〜３次程度の所謂低次モードの床構造の共振振動が問題になることが多いため、本発明に係る床用防振機構は、取り付ける床構造の振動解析（ＦＥＭ、モード解析など）を行い、問題となる振動モードの腹位置（大振幅部位）に取り付けるとより効果的である。
このような振動モードは、床構造の大きさや剛性によって変化するので、建物の基本構成が共通化できる工業化建築物においては、本発明に係る床用防振機構を共通で使用することができる。つまり、共通化された床構造に対して最適化設計された上記床用防振機構を量産することが可能であり、低コストな床用防振機構の提供が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る床用防振機構の一実施例を設けた住戸ユニットを示す概略斜視図であり、図２は図１の床用防振機構の一実施例を示す断面図であり、図３は図２の床用防振機構のダンピングマスのＸ方向矢視図である。
図において、１１は大梁、１２は小梁であり、この小梁１２は大梁１１間に所定の間隔をあけて複数本配設されている。１３は根太であり、この根太１３は複数本の小梁１２上に所定の間隔をあけて複数本配設されている。１４は床面材であり、この床面材１４はこの複数本の根太１３上に配設されて床面を形成する。１５は小梁１２に固定した床用防振機構であり、この床用防振機構１５は床面１４より根太１３を通じて伝達される小梁１２の揺れを防止し、床面の振動を早く収束させることができる。なお、上記大梁１１、小梁１２、根太１３および床面材１４は、住戸ユニットの一部を構成する。
【０００８】
そして、１６は円筒状ケースであり、この円筒状ケース１６はその底部にフランジ部１６Ａが固定されている。１７は底板であり、この底板１７は円筒状ケース１６のフランジ部１６Ａにねじ１８により液密に固定される。１９は円盤状のクッションラバーであり、その外周部は円筒状ケース１６の内側面に加硫接着され、その内周側は、金属製のスタッド２０に加硫接着され、円筒状ケース１６とスタッド２０を液密に接続している。このスタッド２０の上端に設けられた突部２１にはねじ溝が切られ、下端には、ダンピングプレート２２がかしめによって取り付けられる。このダンピングプレート２２は、上記円筒状ケース１６とクッションラバー１９とスタッド２０と底板１７によって形成される液室内に位置決めされ、高粘性のダンピングオイル２３とともに封入されている。２４はダンピングマスであり、このダンピングマス２４は、ドーナッツ形状とし、内周側上端部にケース内方に突出する張出部２５を設け、この張出部２５を円筒状ケース１６の上部に固定ねじ２６によって固定する。そして、この張出部２５のクッションラバー１９側端部は、万一クッションラバーと接触した場合にクッションラバー１９を傷つけないように、面取り加工が施されている。
【０００９】
上記ダンピングマス２４の張出部２５の頂部からスタッド中心までの距離ｒは、上記ダンピングプレート２２の半径Ｒよりも十分小さく形成され、オーバーラップ距離Ａを有している。
従って、地震などにより生じた大変位によって、万一クッションラバー１９が破断してもこのオーバーラップ距離Ａを有していることにより、上記張出部２５がダンピングプレート２２に引っかかるため、ダンピングマス２４を含む本体部が落下することがない。
また、上記張出部２５の内方への突出長さが過度に大きい場合には、平時における振動吸収時のクッションラバー１９の変位を妨げることになる。したがって、この張出部２５の内方への突出長さは、許容変位内においては張出部２５とクッションラバー１９が当接しない長さである必要がある。
なお、上記実施例においては、ダンピングマスの張出部２５を内方への突出フランジ状としたが、図４に示す如く複数の突部２７としても良い。
【００１０】
次に、上記構成の床用防振機構の防振動作について説明する。
まず、床面を人が歩くことにより、床面材１４が振動する。この床面材１４の振動は根太１３、小梁１２を介して床用防振機構１５のスタッド２１に伝わるが、このスタッド２１に加硫接着された低バネのクッションラバー１９がバネ要素となり、ダンピングマス２４が慣性の法則により慣性質量となることから、床面材１４が振動しても、床用防振機構１５のカップ状のケース１６およびダンピングマス１５は定位置に留まろうとする。
一方、このスタッド２１の他端に固定したダンピングプレート２２が高粘性のダンピングオイル２３の中を上下方向に動いて、高粘性のダンピングオイル２３をかき回す。このため、ダンピングプレート２２とダンピングオイル２３の間で減衰が生じて、床面材１４の振動を素早く収束させ、防振させるように作用することができる。
【００１１】
図５は、本発明に係る第２実施例である。
図において、２８は、ケース側ダンピングプレートであり、２９は、液封用パッキンゴムである。その他の構成は、第１実施例と同様である。
ケース側ダンピングプレート２８は、円筒状ケース１６の内壁にかしめ止めされており、ダンピングプレート２２がビスカスオイル２３を撹拌する際に、ビスカスオイル２３の流れを阻害するので、より強い減衰を生じせしめることができる。
【００１２】
図６は、本発明に係る第３実施例であり、図７は、図６に示すＡ−Ａ断面の要部拡大図である。
図において、３０は円筒状ケースであり、その上端部には外周方向への突出部３１を有している。３２は分割可能なリング状のダンピングマスであり、このダンピングマス３２は内方へ張り出すとともに上方へ角度を持って突出する張出部３３を有している。
ダンピングマス３２のケース３０への組み付けは、ダンピングマス３２の内周部に設けた係合部をケース３０の突出部３１と係合させ、組立ねじ３４によって１つのリング状ダンピングマスとしてケース３０に組み付ける。その他の構成は、第１実施例と同様である。
この実施例においては、ダンピングマス３２を組立式としたことで、住戸ユニットに床用防振機構を組み付けた後もダンピングマス３２の取り付け、取り外しを自由とすることができる。つまり、重量物であるダンピングマス３２以外の部品を工場で住宅ユニットに組み付けることができ、現場での作業を少なくすることができるうえ、輸送時には、思いダンピングマス３２が取付られていないので、クッションラバーの破断などのおそれがない。
また、ダンピングマス３２は、ケース３０の突出部３１と係合することで組み付けられるようにしたため、床構造とケース３０間の狭いスペースでボルトを取り付ける必要がない。
また、張出部３３には、角度を持たせているため、内方へ大きく張り出して、オーバラップ距離を大きくしても、クッションラバーの動きを阻害することがない。
【００１３】
図８は本発明に係る床用防振機構の第３実施例を示す断面図である。図において、３５はダンピングマスを一体としたケースであり、このケース３５は上端部に内方への張出部３６を有している。３７は底板であり、この底板３７はケース３５の下面に密閉ねじ３８によって液密に固定される。その他の構成は第１実施例と同様である。上記張出部３６は、ダンピングプレート３９に対して十分なオーバーラップ距離を有している。そして、本実施例においては、ケースとダンピングマスを一体としたので、部品点数を少なくすることができ、工業化建築物など、規格化され、同一品を大量に使用する場合、コスト的に有利となる。
なお、本実施例では、張出部３６をダンピングマスを一体としたケース３５から導出させているが、張出部をそのままにして、ダンピングマスを別体としてもよい。
【００１４】
なお、上記に示した第１から第３実施例においては、ダンピングプレートをスタッドにかしめによって取り付けたが、クッションラバーが破断して、ダンピングマス重量が載荷されても脱落しないものであればよいので、ねじ、あるいは溶接などにて取り付けてもよい。
また、第２実施例において示したケース側ダンピングプレートや第３実施例において示した分割形のダンピングマスを他の実施例に適用するなどしてもよいことはもちろんである。
また、上記に示した実施例においては、住宅ユニットに取り付けた場合で説明しているが、２×４住宅など工業化建築物のほか、取付スペースや、コストが許せば一般建築物にも適用可能であることはもちろんである。
【００１５】
この床用防振機構の取付例および振動の状態を図９〜図１２を用いて説明する。
図９および図１０は、住戸ユニットの床構造１単位について、本発明に係る床用防振機構を取り付けた例である。図において、３９は、住戸ユニットにおける単位床構造であり、この単位床構造４０は、大梁４１、小梁４２、根太（図示せず）、床面材（図示せず）などから構成され、その四隅、すなわち固定部４３は、図示せぬ柱材や隣接する別の床構造などに固定される。４４は、本発明に係る床用防振機構であり、小梁４２をつなぐ取付梁４５の下面に吊り下げられている。
図１１は、図９に示す住戸ユニットにおける単位床構造４０について、振動モード解析を行って得た膜に関する第２次モード図である。
図において、４１Ａは、大梁方向を示し、４２Ａは、小梁方向、４３Ａは、固定部を示す。実線は、振動モードを示し、波線は、振動していない状態を示している。
【００１６】
図に示すとおり、膜に関する第２次モード図においては、床面を大梁方向に２分割されたそれぞれの面が上下方向に振動しているのがわかる。したがって、図８に示す配置で設置された床用防振機構４４は、大梁方向４１Ａの端部側に設置されたものが振動の腹に位置するため、振動を有効に減衰することができるのである。
また、図示しないが床面中央が上下方向に振動する膜に関する第１次モードにおいても、中央に床用防振機構４４が配置されているので、有効に振動を減衰することができる。
また、図１０に示す取付例においては、床用防振機構４４を大梁４１に近い位置にも設置しているため、図１２に示すようなねじりに関するモードについても振動を有効に減衰することができる。
【００１７】
これら取付例においては、膜に関する第２次モードあるいはねじりモードを代表して示したが、問題となる振動モードに関して、振動の腹部に本発明に係る床用防振機構を配置することにより効率的に振動を抑えることができるのである。
【００１８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る床用防振機構によれば、地震などによる想定以上の過大な変位によって、万一クッションラバーが破断した場合に、ダンピングマスおよびケース部が脱落することがなく、また、別途脱落防止策を施す必要をなくすことができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る床用防振機構の第１実施例を設けた住戸ユニットを示す概略である。
【図２】本発明に係る床用防振機構の第１実施例を示す断面図である。
【図３】図２に示す床用防振機構のダンピングマスのＸ方向矢視図である。
【図４】図２に示す床用防振機構に適用可能な他のダンピングマスのＸ方向矢視図である。
【図５】本発明に係る床用防振機構の第２実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る床用防振機構の第３実施例の部分破断図である。
【図７】図６に示すＡ−Ａ断面の要部拡大図である。
【図８】本発明に係る床用防振機構の第４実施例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る床用防振機構の取付例を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る床用防振機構の別の取付例を示す平面図である。
【図１１】図９に示す取付例の膜に関する第２次モード図である。
【図１２】図１０に示す取付例のねじりモード図である。
【図１３】従来の床用防振機構を示す断面図である。
【符号の説明】
１…床用防振機構
２，１６，３０…円筒状ケース
２Ａ，１６Ａ…フランジ部
３，１７，３７…底板
４，１８，３８…密閉ねじ
５…クッションラバー
６，２０…スタッド
７，２２，３９…ダンピングプレート
８，２３…ダンピングオイル
９，２４，３２…ダンピングマス
１１，４１…大梁
１２，４２…小梁
１３…根太
１４…床面材
２１…突部
２５，３３，３６…張出部
２６…固定ねじ
２７…突部
３１…突出部
３４…組立ねじ
３５…ケース
４０…単位床構造
４１Ａ…大梁方向
４２Ａ…小梁方向
４３…固定部
４３Ａ…固定部
４５…取付梁

Claims (3)

1. 住宅用建築物の床構造などに取り付けられ、住人の生活によって生じる振動を防振する床用防振機構であって、
   床構造などからの振動を直接受けるスタッドと、高粘性のダンピングオイルを収納したケースと、中心部に上記スタッドが液密に固着し、周縁部がケースに直接またはリング金具を介して液密に固着した円盤状のクッションラバーと、上記スタッドの他端に固着して上記高粘性のダンピングオイル中に位置決めされたダンピングプレートと、上記ケースに直接あるいは金具を介して固着するダンピングマスとからなる床用防振機構において、
   上記ダンピングマスは、ケース内方へ突出する張出部を有し、この張出部の頂部とスタッド中心までの距離は、上記ダンピングプレートの半径よりも十分小さく形成され、かつ、この張出部は、上記ダンピングプレートよりも高所に配置されることを特徴とする床用防振機構。
2. 上記ケースとダンピングマスは、一体として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の床用防振機構。
3. 上記ケースの内側面に取り付けられ、上記スタッドとの間に隙間を有するダンパープレートを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の床用防振機構。

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