JP5079661B2 - 制振装置およびその組み込み構造 - Google Patents
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Description
特許文献1ないし3に記載の技術では、一のナットを有するボールねじ機構を用いてフライホイールを回転させ、これにより、入力される振動の相対加速度に比例した反力を得ることによって振動を抑制するようになっている。この種のボールねじとフライホイール(回転錘)とを組み合わせた制振装置は、コンパクトで大容量(大きな制御力)を有するという特徴をもち、工業製品として安定した性能を発揮できるため効果的である。
そこで、第一の発明に係る制振装置において、前記フライホイールにはトルク制限機構が付設されており、当該トルク制限機構は、前記ボールねじ部を介して作用するトルクが所定トルクを超えたときに、フライホイールに伝えるトルクを頭打ちになるように制限することは好ましい。ここで、「頭打ち」とは、「一定の力に保持する」こと、および「一定の力に達すると増分を極めて小さくする」ことを含む意味で用いる。
また、例えば、前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸の延長線上に設けられていれば、第一の発明に係る制振装置を、軸方向組み込み型として構成する場合に好適である。
詳しくは、固定ベース24は、ベース板24bと、そのベース板24bの両端に立設される支持板24a,24cとを有することで正面視が略コ字状をなしている。ベース板24bは、その下面が、例えば下梁や床面等の構造体Saの上部に装着される。そして、両端の支持板24a,24cは、上記反力発生部23のねじ軸2を、構造体Saと略平行になるように両持ち状態で支持している。なお、これらの支持板24a,24cは、上記可動ベース22から振動が入力されたときにねじ軸2を移動させないように、ねじ軸2の回転移動および軸方向移動を共に拘束した状態で支持している。
また、支持板22a,22cは、その下面22fそれぞれが、直動案内装置4のスライダ4bに連結されている。そして、直動案内装置4の案内レール4aは、上記固定ベース24側にねじ軸2とは並行に固定され、これにより、可動ベース22は、固定ベース24に対して直動案内装置4を介してねじ軸2の軸方向に円滑なスライド移動が可能になっている。
単一の軸体からなるねじ軸2には、その外周面に螺旋状のねじ溝3が形成されている。そして、各ナット5は、ねじ溝3に対応する不図示のねじ溝を内周面に有し、ねじ溝3に対して不図示の複数のボール(鋼球)を介してねじ軸2とは相対回転自在に外嵌している。
図4に示すように、制振装置1は、そのベース板24bの下面が、下方の構造体Sa(この例では下梁)の上面中央に固定される。また、制振装置1の上部の可動ベース22は、上方の構造体として、左右の柱と上階床梁に対して対角線状に設けたブレースScの下端と一体化された接合治具Sbの下部に、ねじ軸2とは並行に装着され、固定ベース24に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれている。
今、例えば地震等により層間変位が生じると、上記ブレースScと一体化された接合治具Sb(構造体Sb)が水平変位し、接合治具Sbに固定された可動ベース22は、構造体Saと一体化された固定ベース24に対して水平変位する。このとき、制振装置1には、構造体Sa,Sb相互の相対変位に対するせん断抵抗力が生じる。
また、この制振装置1、およびその組み込み構造によれば、ダンパ全長をコンパクトに構成することができることによって、制振装置1の両脇にスペースを確保することが容易に可能となり、これにより、そのスペース部分にドア開口を設けたり、オイルダンパDを配設したりすることが可能となる。
例えば、上記第一実施形態では、ハウジング部5Bは、ころがり軸受Bの外輪になっており、また、各ナット5の本体部5A外周面がころがり軸受Bの内輪を兼ねている例で説明したが、これに限定されず、ころがり軸受Bの構成を、例えば市販の軸受を使用してナットと分離した構造としてもよい。しかし、装置をよりコンパクトに構成する上では、本実施形態のように、ハウジング部5Bが、ころがり軸受Bの外輪になっており、各ナット5の本体部5A外周面がころがり軸受Bの内輪を兼ねた構成とすることは好ましい。
図7に示すように、この軸方向組み込み型の制振装置1は、その固定部24bが、取付け治具Jを介して下方の構造体Saの端部に連結され、また、制振装置1の入力部22bは、対角線状に設けたブレースScの下端と一体化された接合治具Sbの端部に装着される。これにより、制振装置1は、下方の構造体Saの上方に離間して且つその構造体Saの中央よりも一方の側に位置して水平に配置され、入力部22bから上記固定部24bに対して相対的な振動が入力されるように組み込まれる。
さらに、例えば図9に示す第五実施形態のように、梁等からの入力(変位)が、軸方向およびその軸方向に直角な方向から作用する場合を考慮して、直角方向の変位をキャンセルするトラニオン構造を採用することができる。
2 ねじ軸
3 ねじ溝
4 直動案内装置
5 ナット
6 フライホイール
8 トルク安全装置(トルク制限機構)
9 ころがり軸受
10 ベアリング内輪溝
12 ベアリング外輪溝
14 ベアリングボール
20 ボールねじ部
22 可動ベース(入力部)
23 反力発生部
24 固定ベース(支持部)
Sa,Sb 構造体
Dz オイルダンパ取付け治具
D オイルダンパ
K カバー
J 取付け治具
Claims (8)
- 振動が入力される入力部と、該入力部に入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生する反力発生部と、該反力発生部を支持する支持部とを備える制振装置であって、
前記反力発生部は、外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸、および前記ねじ軸にそのねじ溝とは複数のボールを介して外嵌するとともに軸方向に相対向して設けられる二つのナットを有するボールねじ部と、前記二つのナット同士の間に設けられるフライホイールとを有し、前記入力部から入力された振動を、前記二つのナットを有するボールねじ部によって回転運動に変換し、その回転運動によって前記フライホイールを回すことにより、入力される振動の相対加速度に応じた反力を発生することを特徴とする制振装置。 - 前記フライホイールにはトルク制限機構が付設されており、当該トルク制限機構は、前記ボールねじ部を介して作用するトルクが所定トルクを超えたときに、フライホイールに伝えるトルクを頭打ちになるように制限することを特徴とする請求項1に記載の制振装置。
- 前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動および軸方向移動を共に拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動可能に連結し、前記フライホイールは、前記二つのナットと共に回転するようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の制振装置。
- 前記支持部は、前記ねじ軸の回転移動を許容するとともに軸方向移動を拘束支持し、前記入力部は、前記二つのナットをねじ軸の軸方向には相対移動可能に且つねじ軸まわりに回転移動を拘束して連結し、前記フライホイールは、前記ねじ軸と共に回転するようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の制振装置。
- 前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸とは並行に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制振装置。
- 前記入力部は、これに振動が入力される位置が、前記ねじ軸の延長線上に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制振装置。
- 構造体への制振装置の組み込み構造であって、
前記制振装置として請求項5に記載の制振装置を用いており、
前記支持部が、下方の構造体に固定されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の下部に装着されて前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴とする制振装置の組み込み構造。 - 構造体への制振装置の組み込み構造であって、
前記制振装置として請求項6に記載の制振装置を用いており、
前記支持部が、下方の構造体に取付け治具を介して連結されており、前記入力部が、上方の構造体と一体化された接合治具の端部に装着されることで、当該制振装置が下方の構造体の上方に離間して且つその中央よりも一方の側に位置して水平に配置され、前記入力部から前記支持部に対して相対的な振動が入力されるように組み込まれていることを特徴とする制振装置の組み込み構造。
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