(57)【要約】【課題】対象物を初期位置へ復帰させることが容易な変位抑制装置を提供する。【解決手段】第１対象物１０５と第２対象物１０７との所定方向における相対変位を抑制する変位抑制装置９は、伝達部材１１及び復元力発生部１５を有している。伝達部材１１は、第１対象物１０５に対して、上記所定方向に直交する第１回転軸Ａ１回りに回転可能に連結されている。また、伝達部材１１は、第２対象物１０７に対して、第１回転軸Ａ１に平行な第２回転軸Ａ２回りに回転可能に連結されている。また、伝達部材１１は、第２回転軸Ａ２に対する第１回転軸Ａ１の近接及び離反を許容している。復元力発生部１５は、伝達部材１１の第２回転軸Ａ２回りの回転による変位に対して復元力を生じる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対象物と第２対象物との所定方向における相対変位を抑制する変位抑制装置であって、
前記第１対象物に対して、前記所定方向に直交する第１回転軸回りに回転可能に連結されており、前記第２対象物に対して、前記第１回転軸に平行な第２回転軸回りに回転可能に連結されており、前記第２回転軸に対する前記第１回転軸の近接及び離反を許容している伝達部材と、
前記伝達部材の前記第２回転軸回りの回転による変位に対して復元力を生じる復元力発生部と、
を有している変位抑制装置。
【請求項２】
前記伝達部材は、前記第１対象物が前記第１回転軸の位置に有している被作用部が前記第１回転軸の軸方向に挿入される、前記第２回転軸から離れた位置から第２回転軸側へ延びているガイド溝を有している
請求項１に記載の変位抑制装置。
【請求項３】
前記伝達部材の前記第２回転軸回りの回転運動を並進運動に変換して前記復元力発生部に伝える変換機構を有している
請求項１又は２に記載の変位抑制装置。
【請求項４】
前記第２回転軸に対して同心に前記伝達部材に固定されている入力歯車と、
前記入力歯車の回転が伝達される出力歯車と、
前記出力歯車と噛み合うとともに前記復元力発生部に連結されているラックと、
を有しており、
前記出力歯車の外周面における接線方向の速度は、前記入力歯車の外周面における接線方向の速度に対して変速される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位抑制装置。
【請求項５】
前記伝達部材の前記第２回転軸回りの角速度を変速して前記復元力発生部に伝える変速機構を有している
請求項１〜４のいずれか１項に記載の変位抑制装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の変位抑制装置と、
前記第１対象物及び前記第２対象物のうちの一方の対象物に対して他方の対象物を前記所定方向に移動可能に前記他方の対象物を支持しているアイソレータと、
を有している免震システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、地震等において、２つの対象物の相対変位を抑制する変位抑制装置及び当該変位抑制装置を利用した免震システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
免震対象物を当該免震対象物を支持する支持構造物に対して水平方向に変位可能とした免震システムが知られている。このような免震システムは、地震が生じたときに免震対象物に加えられる加速度を減じることができる。しかし、その一方で、免震対象物の変位が過大になると、免震対象物とその周囲の構造物との衝突を招く等の不都合が生じる。
【０００３】
特許文献１では、免震対象物と構造物との相対移動（平行移動）を回転運動に変換して回転質量体に伝達する技術を開示している。この構成では、見かけ以上、免震対象物の質量が増えることから、免震対象物の変位が抑制される。また、特許文献１では、免震対象物から回転質量体までの伝達経路に摩擦機構を設けている。これによっても免震対象物の変位が抑制される。
【０００４】
なお、特許文献１に記載の内容は、本願において参照による引用（incorporation by reference）がなされてよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７９６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の構成においては、摩擦機構が免震対象物の移動を規制する力が免震対象物を初期位置（地震前の位置）に復帰させようとする復元力よりも大きい場合、地震後、免震対象物が初期位置に復帰せず、変位が残留することになる。その結果、免震対象物を初期位置へ復帰させる労力が必要になる。
【０００７】
従って、対象物を初期位置へ復帰させることが容易な変位抑制装置及び免震システムが提供されることが待たれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る変位抑制装置は、第１対象物と第２対象物との所定方向における相対変位を抑制する変位抑制装置であって、前記第１対象物に対して、前記所定方向に直交する第１回転軸回りに回転可能に連結されており、前記第２対象物に対して、前記第１回転軸に平行な第２回転軸回りに回転可能に連結されており、前記第２回転軸に対する前記第１回転軸の近接及び離反を許容している伝達部材と、前記伝達部材の前記第２回転軸回りの回転による変位に対して復元力を生じる復元力発生部と、を有している。
【０００９】
一例において、前記伝達部材は、前記第１対象物が前記第１回転軸の位置に有している被作用部が前記第１回転軸の軸方向に挿入される、前記第２回転軸から離れた位置から第２回転軸側へ延びているガイド溝を有している。
【００１０】
一例において、前記変位抑制装置は、前記伝達部材の前記第２回転軸回りの回転運動を並進運動に変換して前記復元力発生部に伝える変換機構を有している。
【００１１】
一例において、前記変位抑制装置は、前記第２回転軸に対して同心に前記伝達部材に固定されている入力歯車と、前記入力歯車の回転が伝達される出力歯車と、前記出力歯車と噛み合うとともに前記復元力発生部に連結されているラックと、を有しており、前記出力歯車の外周面における接線方向の速度は、前記入力歯車の外周面における接線方向の速度に対して変速される。
【００１２】
一例において、前記変位抑制装置は、前記伝達部材の前記第２回転軸回りの角速度を変速して前記復元力発生部に伝える変速機構を有している。
【００１３】
本開示に係る免震システムは、上記変位抑制装置と、前記第１対象物及び前記第２対象物のうちの一方の対象物に対して他方の対象物を前記所定方向に移動可能に前記他方の対象物を支持しているアイソレータと、を有している。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成によれば、対象物を初期位置へ復帰させることが容易化される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の第１実施形態に係る免震システムの概略構成を示す模式図。
【図２】図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図１の免震システムにおける変位抑制装置の構成及び作用を説明する模式図。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は図２の変位抑制装置の特性の一例を示す図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は比較例及び実施例に係る免震システムの動作についてのシミュレーション計算の結果を示す図。
【図５】図５（ａ）は第２実施形態に係る変位抑制装置の構成を説明する模式図、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部拡大図。
【図６】図６（ａ）は第３実施形態に係る変位抑制装置の構成を説明する模式図、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大図。
【図７】図７（ａ）は第４実施形態に係る変位抑制装置の構成を説明する模式図、図７（ｂ）は図７（ａ）の一部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。なお、第２実施形態以降においては、基本的に、先に説明された実施形態との相違部分についてのみ説明する。特に言及がない事項については、先に説明された実施形態と同様とされてよい。また、複数の実施形態間において、互いに対応する構成に対しては、相違点が存在しても、説明の便宜上、同一の符号を付すことがある。
【００１７】
［第１実施形態］
（免震システムの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る免震システム１の概略構成を示す模式図である。なお、図１において、紙面左右方向は水平方向であり、紙面上下方向は鉛直方向である。
【００１８】
免震システム１は、免震対象物１０３を支持する支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の水平方向の移動を可能とするとともに、その変位を抑制するものである。なお、図１では、便宜上、支持構造物１０１の符号を複数位置に付している。
【００１９】
免震対象物１０３及び支持構造物１０１の組み合わせは、例えば、建築物（家屋等）及び当該建築物を支持する基礎部分の組み合わせ、什器及び什器を支持する建築物の組み合わせ等が挙げられる。とりわけ、建築物に支持される物のうち免震されることが好ましい物としては、例えば、芸術品やコンピュータ機器（サーバ）が挙げられる。また、ビルの高層階や屋上等に配置される免震対象物は、ビルの共振によって大きな加速度及び／又は変位で振動する可能性が高いことから、免震されることが好ましいとともに、変位が抑制されることが好ましい。
【００２０】
免震システム１は、例えば、免震対象物１０３を水平方向に移動可能に支持するアイソレータ３（免震支承）と、免震対象物１０３を初期位置へ復帰させる復元力を生じる復元機能部５と、免震対象物１０３の振動を吸収する減衰機能部７と、免震対象物１０３の変位を抑制する変位抑制装置９とを備えている。
【００２１】
なお、図示の例では、従来の免震システムに対して変位抑制装置９を付加することを想定している。アイソレータ３、復元機能部５及び減衰機能部７は、従来の免震システムに対応する部分である。この場合、アイソレータ３、復元機能部５及び減衰機能部７の構成は、公知の種々の構成と同様とされて構わない。ただし、図示の例とは異なり、変位抑制装置９は、新たな免震システムの設計に当初から考慮されてもよい。この場合、例えば、復元機能部５及び減衰機能部７の一部又は全部は、変位抑制装置９に含まれてもよい。
【００２２】
アイソレータ３は、支持構造物１０１と免震対象物１０３との間に介在している。アイソレータ３は、公知の構成と同様とされてよく、例えば、積層ゴム、転がり支承又は滑り支承である。アイソレータ３は、一の水平方向における免震対象物１０３の移動を許容するものであってもよいし、任意の水平方向における免震対象物１０３の移動を許容するものであってもよい。
【００２３】
なお、本実施形態における免震システム１の動作の説明では、一の水平方向のみ（紙面左右方向のみ）に着目する。また、復元機能部５、減衰機能部７及び変位抑制装置９は、前記一の水平方向における一方側及び他方側への移動の双方に対して作用するものであってもよいし、一方のみに対して作用するものであってもよい。以下では、前者を例に取る。
【００２４】
復元機能部５は、支持構造物１０１と免震対象物１０３とにつながっており、免震対象物１０３が支持構造物１０１に対して初期位置から変位したときに、当該変位とは反対方向への復元力を免震対象物１０３へ付与する。当該復元力の大きさは、例えば、変位の増加に伴って増加する。例えば、復元力の大きさは変位に比例する。別の観点では、復元機能部５の復元力は、免震対象物１０３が初期位置にあるときに０である。
【００２５】
なお、復元力が比例しているとみなせるときの比例定数は、ばね定数乃至は剛性に相当するものである。本開示においては、このように変位に応じて変化する力の変化率を、便宜上、ばね定数ということがある。従って、例えば、復元機能部５及び後述する復元力発生部１５等についてばね定数という用語を用いても、これらはばねを含むものに限定されない。
【００２６】
復元機能部５は、変位抑制装置９の取り付け前の免震システム（通常の免震システム）における復元力を生じる機能をシステムの要素として概念化して示したものである。従って、図１では、便宜上、復元機能部５をアイソレータ３とは別個に図示しているが、復元機能部５は、アイソレータ３によって実現されるものであってもよいし、アイソレータ３とは別に設けられる機構であってもよいし、両者によって実現されるものであってもよい。
【００２７】
減衰機能部７は、支持構造物１０１と免震対象物１０３とにつながっており、免震対象物１０３が支持構造物１０１に対して速度を生じたときに、当該速度の方向とは反対方向への力（減衰力）を生じる。当該減衰力の大きさは、例えば、速度の増加に伴って増加する。例えば、減衰力の大きさは速度に比例する。
【００２８】
減衰機能部７は、復元機能部５と同様に、変位抑制装置９の取り付け前の免震システム（通常の免震システム）における減衰力を生じる機能をシステムの要素として概念化して示したものである。従って、図１では、便宜上、減衰機能部７をアイソレータ３とは別個に図示しているが、減衰機能部７は、アイソレータ３によって実現されるものであってもよいし、アイソレータ３とは別に設けられる機構であってもよいし、両者によって実現されるものであってもよい。
【００２９】
復元機能部５及び減衰機能部７は、支持構造物１０１及び免震対象物１０３に対して互いに並列につながっている。なお、念のために記載すると、ここでいう並列は、３次元座標系における位置が並列であることを意味するのではなく、力学的な作用の観点において並列であることを意味する。従って、例えば、復元機能部５及び減衰機能部７が免震対象物１０３に対して互いに反対側に位置して、それぞれ支持構造物１０１及び免震対象物１０３につながっていても、両機能部が生じる力は免震対象物１０３に対して並列に作用するから、両機能部は並列である。変位抑制装置９についても同様である。
【００３０】
（変位抑制装置）
変位抑制装置９は、図１において復元機能部５と同様の記号で示されているように、全体として、免震対象物１０３を初期位置へ復帰させようとする復元力を生じる機構によって構成されている。変位抑制装置９は、復元機能部５及び減衰機能部７に対して並列に支持構造物１０１及び免震対象物１０３に連結されている。
【００３１】
図示の例では、変位抑制装置９は、支持構造物１０１と免震対象物１０３との間の隙間に配置されている。別の観点では、アイソレータ３に組み込まれている。ただし、変位抑制装置９は、免震対象物１０３に対して側方又は上方等の上記以外の位置に配置されていてもよい。
【００３２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は変位抑制装置９の構成を模式的に示す平面図である。この図において、紙面貫通方向は鉛直方向であり、紙面左右方向は、図１の紙面左右方向（一の水平方向）である。図２（ａ）は、例えば、免震対象物１０３が初期位置にある状態を示している。図２（ｂ）は、免震対象物１０３が図２（ａ）の位置から変位した状態を示している。
【００３３】
この図では、免震対象物１０３に対して少なくとも一の水平方向（紙面左右方向）において固定的な第１対象物１０５と、支持構造物１０１に対して少なくとも前記一の水平方向において固定的な第２対象物１０７とが模式的に示されている。
【００３４】
第１対象物１０５は、免震対象物１０３の一部であってもよいし、アイソレータ３の一部であってもよい。同様に、第２対象物１０７は、支持構造物１０１の一部であってもよいし、アイソレータ３の一部であってもよい。第１対象物１０５と第２対象物１０７とは、例えば、一の水平方向（紙面左右方向）の移動が許容されているとともに、他の水平方向の移動が規制されている。第１対象物１０５及び第２対象物１０７の具体例を挙げると、例えば、以下のとおりである。
【００３５】
特に図示しないが、アイソレータ３は、支持構造物１０１に固定されている支持側部材と、免震対象物１０３に固定されている免震側部材と、支持側部材と免震側部材との間に介在する中間部材とを有している。支持側部材は、支持構造物１０１の一部であってもよく、免震側部材は免震対象物１０３の一部であってもよい。中間部材は、支持側部材に対して、水平な第１方向における移動が許容されているとともに他の水平方向への移動が規制されるように連結されている。また、中間部材は、免震側部材に対して第１方向に直交する水平な第２方向における移動が許容されているとともに他の水平方向への移動が規制されるように連結されている。このような構成により、免震対象物１０３は支持構造物１０１に対して任意の水平方向へ移動可能になっている。
【００３６】
そして、例えば、第１対象物１０５は免震側部材であり、第２対象物１０７は中間部材であり、紙面左右方向は第２方向である。又は、第１対象物１０５は中間部材であり、第２対象物１０７は支持側部材であり、紙面左右方向は第１方向である。
【００３７】
なお、既述の図１は、上記のような中間部材を省略した概念図と捉えられてよい。又は、図１は、免震対象物１０３と支持構造物１０１との相対移動が一の水平方向においてのみ許容されており、変位抑制装置９が免震対象物１０３と支持構造物１０１とに実際に連結されている構成を示している模式図と捉えられてもよい。既に説明した復元機能部５及び減衰機能部７についても同様である。
【００３８】
変位抑制装置９は、例えば、第１対象物１０５に連結されている伝達部材１１と、伝達部材１１の運動（変位）を伝える伝達機構１３と、伝達機構１３を介して伝達部材１１の運動が伝えられる復元力発生部１５とを有している。
【００３９】
第１対象物１０５が第２対象物１０７に対して変位すると伝達部材１１も変位する。この変位は、伝達機構１３を介して復元力発生部１５に伝えられ、復元力発生部１５は当該変位に応じた復元力を生じる。この復元力は、伝達機構１３を介して伝達部材１１に伝えられ、第１対象物１０５を初期位置に復帰させる復元力として作用する。これにより、第１対象物１０５の変位が抑制される。この際、伝達部材１１の構成が特殊なものとなっていることなどにより、変位抑制装置９は、既述の復元機能部５とは異なる作用を奏する。具体的には、以下のとおりである。
【００４０】
（伝達部材）
伝達部材１１は、第１対象物１０５が有している被作用部１０５ａに対して連結されている。被作用部１０５ａは、例えば、鉛直方向に突出する突部によって構成されている。被作用部１０５ａは、第１対象物１０５の本体（符号省略）に対して水平方向に移動不可能に設けられている。
【００４１】
伝達部材１１は、例えば、長尺状に延びる形状（アーム状）に形成されており、また、その長手方向に延びるガイド溝１１ａを有している。被作用部１０５ａは、ガイド溝１１ａ内に挿入されており、伝達部材１１に対してガイド溝１１ａに沿って相対移動可能である。伝達部材１１は、第１対象物１０５に対して、第１回転軸Ａ１（被作用部１０５ａ）回りに相対回転可能である。また、伝達部材１１は、一端が鉛直な（別の観点では第１回転軸Ａ１に平行な）第２回転軸Ａ２回りに回転可能に第２対象物１０７に連結されている。
【００４２】
従って、第１対象物１０５が第２対象物１０７に対して一の水平方向（紙面左右方向）へ変位すると、被作用部１０５ａは、ガイド溝１１ａに案内されて第２回転軸Ａ２に対して近接又は離反しつつ、伝達部材１１に対して上記一の水平方向への力を付与する。この力は、伝達部材１１を第２回転軸Ａ２回りに回転させるモーメントとして作用する。そして、伝達部材１１は、第１対象物１０５の上記一の水平方向における変位量に応じた回転量で第２回転軸Ａ２回りに回転する。
【００４３】
第１回転軸Ａ１及び第２回転軸Ａ２は、具体的な部材を指すものではなく、回転中心を示す概念的な軸である。ただし、第１回転軸Ａ１は、被作用部１０５ａに位置しており、両者は同一視されてよく、本実施形態の説明では両者を特に区別しないことがある。同様に、第２回転軸Ａ２は、伝達部材１１の軸支に寄与する軸部材１７に位置しており、両者は同一視されてよく、本実施形態の説明では両者を特に区別しないことがある。第１回転軸Ａ１は第１対象物１０５に対して固定的であり、第２回転軸Ａ２は第２対象物１０７に対して固定的である。
【００４４】
被作用部１０５ａの構成は、適宜なものとされてよい。例えば、被作用部１０５ａは、第１対象物１０５の本体（符号省略）に対して、固定的な部位とされてよい。そして、例えば、第１回転軸Ａ１に平行に見て被作用部１０５ａが円形に構成されていることなどによって、伝達部材１１の被作用部１０５ａ回りの回転が実現されてよい。別の観点では、被作用部１０５ａは、ガイド溝１１ａの内壁に対して摺動してよい。また、例えば、被作用部１０５ａは、第１対象物１０５の本体に対して第１回転軸Ａ１回りに回転可能に設けられた部材とされてよい。そして、被作用部１０５ａの回転によって、伝達部材１１の被作用部１０５ａ回りの回転が実現されてよい。別の観点では、被作用部１０５ａは、ガイド溝１１ａの内壁を転がってよい。
【００４５】
伝達部材１１の形状、各種の寸法及び材料、ガイド溝１１ａの形状及び各種の寸法、伝達部材１１の軸支構造等は適宜に設定されてよい。
【００４６】
例えば、伝達部材１１は、概略、一定の幅で直線状に延びる形状を有している。また、例えば、ガイド溝１１ａは、概略、伝達部材１１の長手方向に平行に一定の幅で直線状に延びる形状を有している。別の観点では、伝達部材１１及びガイド溝１１ａは、例えば、第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２とを結ぶ直線上にて延びている。伝達部材１１において、幅及び厚さ（ここでは鉛直方向）はいずれが他方よりも大きくてもよい。例えば、伝達部材１１は、厚さが幅よりも小さい板状とされてよい。
【００４７】
ガイド溝１１ａの長さ（及び位置）は、例えば、第１対象物１０５の第２対象物１０７に対する変位として想定されている最大の変位が生じたときであっても、被作用部１０５ａがガイド溝１１ａの端部に到達しない長さとされてよい。ただし、想定されている最大の変位以下の変位が生じたときに、被作用部１０５ａがガイド溝１１ａの端部に到達するようにガイド溝１１ａの長さを設定することも可能である。
【００４８】
伝達部材１１の長さ（及び位置）は、ガイド溝１１ａよりも長いことに加えて、後述する作用が好適に奏されるように適宜に設定されてよい。例えば、図２（ａ）に示すように、伝達部材１１（別の観点では第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２とを結ぶ直線）が第１対象物１０５の移動方向（紙面左右方向）に対して直交している状態における第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２との距離をＬ３とする。距離Ｌ３が長いと、例えば、第１対象物１０５の移動によって第２回転軸Ａ２回りに生じるモーメントは大きくなる。その結果、復元力発生部１５として大きな復元力を生じるものが必要になる。従って、例えば、復元力発生部１５の負荷を軽減する観点からは、距離Ｌ３は短くされてよい。
【００４９】
伝達部材１１は、第１対象物１０５に復元力が作用していない状態において（換言すれば第１対象物１０５が初期位置にあるときに）、例えば、伝達部材１１（別の観点では第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２とを結ぶ直線）が第１対象物１０５の移動方向（紙面左右方向）に対して直交するように設けられている。別の観点では、第１対象物１０５が初期位置にあるときに、第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２とは互いに最も近づいている。
【００５０】
また、例えば、軸部材１７は、伝達部材１１に固定されているとともに第２対象物１０７に対して第２回転軸Ａ２回りに回転可能に第２対象物１０７に支持されていてよい。又は、軸部材１７は、第２対象物１０７に対して固定されているとともに、伝達部材１１を第２回転軸Ａ２回りに回転可能に支持していてもよい。また、いずれの場合においても、摺動抵抗を低減するための適宜な軸受が設けられてよい。逆に、そのような軸受けを設けないことにより、又は摩擦機構を介在させることにより、免震対象物１０３の振動を減衰させるための減衰力を得てもよい。ただし、この減衰力の大きさは、例えば、復元機能部５及び変位抑制装置９の復元力による免震対象物１０３の初期位置への復帰を妨げない大きさとされる。
【００５１】
（伝達機構）
伝達機構１３は、例えば、伝達部材１１の回転運動を並進運動に変換して伝達する変換機構として機能する。これにより、例えば、復元力発生部１５として、直線運動の変位に対して復元力を生じるものを利用することができる。
【００５２】
具体的には、例えば、伝達機構１３は、伝達部材１１の回転が伝達される入力歯車１９と、入力歯車１９と噛み合っており、復元力発生部１５と連結されているラック２１とを有している。すなわち、伝達機構１３は、ラックアンドピニオン機構を構成している。なお、図では、歯車が有する複数の歯は、個別の図示は省略されて、ハッチングなどによって模式的に示されている。
【００５３】
入力歯車１９は、例えば、第２回転軸Ａ２と同心になるように伝達部材１１に対して固定されている。また、入力歯車１９は、第２対象物１０７に対して第２回転軸Ａ２回りに回転可能に第２対象物１０７に支持されている。これにより、入力歯車１９は、第２対象物１０７に対して伝達部材１１と共に第２回転軸Ａ２回りに回転する。入力歯車１９の軸支構造等は適宜に構成されてよい。入力歯車１９の具体的な形状及び寸法等も適宜に設定されてよい。
【００５４】
例えば、入力歯車１９の径（別の観点では歯数）は、比較的大きく（多く）されてよい。この場合、第２回転軸Ａ２回りの回転量に対して、ラック２１の移動量が大きくなる。その結果、例えば、復元力発生部１５として、ばね定数が小さいものを選択することが容易化される。入力歯車１９の径が比較的大きい例としては、例えば、入力歯車１９の半径ｒ３が、伝達部材１１の幅の１／２以上、上述した距離Ｌ３の１／５以上若しくは１／３以上、及び／又はガイド溝１１ａの長さの１／５以上若しくは１／３以上である場合を挙げることができる。
【００５５】
ラック２１は、例えば、第２対象物１０７に対して所定方向（図示の例では紙面左右方向）に移動可能（他の方向については基本的に移動不可能）に支持されている。図示の例では、ラック２１の移動方向は、第１対象物１０５が第２対象物１０７に対して移動する方向とされている。ただし、ラック２１は、第１対象物１０５が第２対象物１０７に対して移動する方向以外の水平方向（別の観点では第２回転軸Ａ２回りの円周における任意の接線方向）とされてよい。別の観点では、ラック２１は、入力歯車１９の外周のいずれの位置にて入力歯車１９に対して噛み合わされてもよい。
【００５６】
特に図示しないが、入力歯車１９とラック２１との間に傘歯車等を含む１以上の歯車を介在させて紙面貫通方向にラック２１を移動させることも可能である。また、ラック２１は、第１対象物１０５及び第２対象物１０７の双方に対して移動可能にされるものである。従って、ラック２１は、第１対象物１０５によってその延在方向に移動可能に支持されることも可能である。
【００５７】
ラック２１を移動可能に支持するための支持構造は、リニアガイド等の適宜なものとされてよい。ラック２１の具体的な形状及び寸法等も適宜に設定されてよい。
【００５８】
例えば、ラック２１の長さ及び移動可能距離は、第２対象物１０７に対する第１対象物１０５の変位として想定されている最大の変位が生じたときであっても、入力歯車１９との噛み合いが維持されるとともにラック２１の移動が許容されるように設定されてよい。ただし、例えば、想定されている最大の変位以下の変位が生じたときに、ラック２１の移動が規制されるようにラック２１を設けることも可能である。また、例えば、上述のように、最大の変位が生じるよりも前に被作用部１０５ａがガイド溝１１ａの端部に当接し得る長さでガイド溝１１ａが構成されている場合においては、被作用部１０５ａのガイド溝１１ａの端部に対する当接と、ラック２１の移動の規制とは、いずれが先に生じてもよいし、同時に生じてもよい。
【００５９】
（復元力発生部）
復元力発生部１５は、入力された変位を小さくするように復元力を生じるものである。復元力発生部１５が生じる復元力は、例えば、入力された変位が大きいほど大きい。例えば、復元力発生部１５は、変位に比例した大きさの復元力を生じる。伝達機構１３の説明から理解されるように、本実施形態では、復元力発生部１５は、ラック２１のその延在方向（図示の例では紙面左右方向）における変位に応じた復元力を生じる。
【００６０】
復元力発生部１５の構成は、公知の種々の構成と同様とされてよい。例えば、復元力発生部１５は、つる巻きばね、板ばね、空気ばね、又はゴムを含んで構成されてよい。すなわち、復元力発生部１５は、適宜な弾性体を含んで構成され、変形に伴って生じる弾性力を復元力としてよい。なお、弾性体以外の構成によって復元力発生部１５を実現することも可能である。例えば、復元力発生部１５は、上方に凹となる湾曲面を転がる、又は滑る部材に働く重力を復元力に変換する機構であってもよい。
【００６１】
復元力発生部１５の典型例として、一端がラック２１に連結され、他端が第２対象物１０７に連結されたつる巻ばねを挙げることができる。このようなつる巻ばねは、例えば、ラック２１の延在方向を軸方向（長さ方向、伸縮方向）として配置される。ただし、例えば、ラック２１とつる巻ばねとの間、及び／又はつる巻ばねと第２対象物１０７との間に滑車に掛けられたワイヤーを介在させることによって、ラック２１の延在方向とつる巻ばねの軸方向とを異ならせることも可能である。
【００６２】
復元力発生部１５のその他の例としては、例えば、ラック２１の延在方向に交差（例えば直交）するように配置され、互いに異なる位置で第２対象物１０７及びラック２１に連結された板ばねを挙げることができる。また、例えば、巻締め及び巻戻しによって復元力を生じるねじりばねを挙げることもできる。この場合、例えば、ラック２１のその延在方向の移動によって、ねじりばねの１対のアーム（コイル状部分から延び出た両端）が近接及び離反するように１対のアームをラック２１及び第２対象物１０７に連結する。
【００６３】
復元力発生部１５のばね定数の大きさは後述する作用が奏されるように、免震対象物１０３の質量及び復元機能部５のばね定数等に応じて適宜に設定されてよい。
【００６４】
（変位抑制装置の作用）
図３（ａ）は、変位抑制装置９の復元要素（ばね）としての特性の一例を示す図である。この図において、横軸は、第１対象物１０５の第２対象物１０７に対する変位（ｍ）を示している。縦軸は、変位抑制装置９が第１対象物１０５に付与する復元力（ｋＮ）を示している。
【００６５】
また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のばね特性から得られる割線剛性を示す図である。この図において、横軸は、図３（ａ）の横軸と同様である。縦軸は、図３（ａ）に示される特性において、縦軸の値を横軸の値で割った割線剛性（ｋＮ／ｍ）を示している。なお、この縦軸の値は、割線剛性であるから、図３（ａ）における変位と復元力との対応関係を示す曲線の接線の傾きとは異なる。なお、本開示において、変化率又はばね定数という場合、特に断りが無い限りは、上記の接線の傾きをいうものとする。
【００６６】
これらの図に示されているように、変位抑制装置９が生じる復元力は、第１対象物１０５の変位が比較的小さい範囲（図示の例では０．２２ｍ以下）においては、第１対象物１０５の変位が大きくなるほど大きくなる。ただし、復元力の傾き（ばね定数）は、第１対象物１０５の変位が大きくなるにつれて小さくなっていく。さらに変位が大きくなると、復元力は頭打ちとなり、さらには低下していく。
【００６７】
図２（ｃ）は、上記のようなばね特性が生じる原理を説明するための模式図であり、図２（ｂ）の一部拡大図に相当する。
【００６８】
復元力発生部１５で生じた復元力は、第２回転軸Ａ２回りの円周の接線方向の力Ｆ０として被作用部１０５ａに作用する。力Ｆ０は、第１対象物１０５の移動方向（水平方向）に平行な分力Ｆ１と、分力Ｆ１の方向に直交する方向の分力Ｆ２とに分解することができる。分力Ｆ１は、第１対象物１０５を初期位置へ復帰させる復元力（図３（ａ）に示した復元力）として機能する。分力Ｆ２は、第１対象物１０５の第２対象物１０７に対する紙面上下方向の移動を規制しているリニアガイド等からの反力と釣り合う。
【００６９】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、第１対象物１０５の移動方向に直交する方向に対する伝達部材１１の傾斜角をθ１とする。このとき、復元力としての分力Ｆ１は、Ｆ０×ｃｏｓθ１で表される。従って、第１対象物１０５の変位が大きくなり、傾斜角θ１が大きくなると、力Ｆ０に対する分力Ｆ１の比率は低下していく。
【００７０】
また、傾斜角θ１は、別の観点では、伝達部材１１及び入力歯車１９の第１回転軸Ａ２回りの回転量である。ラック２１の移動量は、入力歯車１９の半径ｒ３を用いてｒ３×θ１で表される。また、傾斜角θ１は、初期位置における第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２との距離Ｌ３と、第１対象物１０５の変位ｄ３（図２（ｂ））とを用いて、arctan(ｄ３／Ｌ３)で表される。従って、変位ｄ３が大きくなると、変位ｄ３の増加量に対する傾斜角θ１の増加量は低下し、ひいては、変位ｄ３の増加量に対するラック２１の移動量の増加量も低下する。そして、変位ｄ３の増加量に対して復元力発生部１５が生じる復元力（ひいては力Ｆ０）の増加量も低下する。
【００７１】
上記のような作用によって、第１対象物１０５の変位ｄ３が大きくなるほど、変位ｄ３に対する復元力としての分力Ｆ１の変化率（ばね定数）は小さくなっていく。その結果、変位抑制装置９は、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明したばね特性を示す。変位ｄ３に対するばね定数の変化量は、例えば、距離Ｌ３によって調整できる。例えば、距離Ｌ３を短くするほど、変位ｄ３の増加量に対する傾斜角θ１の増加量は大きくなるから、変位ｄ３の増加量に対するばね定数の低下量が増加する。
【００７２】
このような変位抑制装置９の特性を利用すると、免震対象物１０３の変位を好適に抑制することができる。具体的には、以下のとおりである。
【００７３】
図３（ｃ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したばね特性を有する変位抑制装置９を用いた場合の免震対象物１０３の振動の固有周期の一例を示す図である。この図において、横軸は、図３（ａ）の横軸と同様である。縦軸は、固有周期（ｓ）を示している。
【００７４】
免震対象物１０３の固有周期Ｔは、免震対象物１０３の質量をｍとし、免震対象物１０３に作用する復元力のばね定数をｋとすると、簡便には、Ｔ＝２π／√（ｋ／ｍ）によって表される。この式からも明らかなように、固有周期は、ばね定数が大きくなるほど短くなる。
【００７５】
図３（ｃ）に示されている固有周期は、復元力として、復元機能部５による復元力に加えて、変位抑制装置９の復元力が免震対象物１０３に作用する態様のものである。従って、免震対象物１０３の固有周期は、変位抑制装置９の取り付け前のもの（不図示）よりも短くなる。
【００７６】
また、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明したように、変位抑制装置９のばね定数は、免震対象物１０３（第１対象物１０５）の変位が大きいほど低下する。従って、免震対象物１０３の固有周期は、免震対象物１０３の変位が大きくなるほど長くなる。
【００７７】
このような免震システム１において、例えば、免震対象物１０３の初期位置における固有周期を、比較的長周期の地震動の周期に比較して短くなるように設定する。具体的には、例えば、初期位置の固有周期を２秒程度（例えば１．５秒以上２．５．秒以下。図示の例では約１．８秒）に設定する。なお、通常の免震システムの固有周期は４秒程度に設定されている。
【００７８】
また、免震対象物１０３の変位が所定の大きさに至ったときの固有周期を、比較的短周期の地震動の周期に比較して長くなるように設定する。所定の変位は、例えば、０．３ｍ程度（例えば０．２５ｍ以上０．３５ｍ以下）とする。この変位における固有周期は、例えば、３秒程度（例えば２．５秒以上３．５秒以下）又はこれよりも大きくする。
【００７９】
このように固有周期を設定すると、例えば、比較的長周期の地震が生じたときに、支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の振動が地震動に共振するおそれが低減される。その結果、例えば、支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の変位が抑制される。支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の変位が抑制されるということは、免震機能が低下することを意味し、免震対象物１０３の絶対座標系における加速度は大きくなる。しかし、一般に、長周期の地震動の加速度は短周期の地震動の加速度に比較して小さく、加速度が問題となることは少ない。
【００８０】
一方、比較的短周期の地震動が生じたときは、初期位置付近における免震対象物１０３の固有周期が地震動の周期に近いことから、免震対象物１０３の加速度が大きくなる。ただし、免震対象物１０３の支持構造物１０１に対する変位が大きくなるにつれて、固有周期が短くなっていくことにより、固有周期と地震動の周期とが乖離し、過大な加速度が生じるおそれが低減される。
【００８１】
（実施例）
比較例及び実施例の免震システムにおける免震対象物１０３の動作をシミュレーション計算により確認した。以下、その結果を示す。
【００８２】
比較例の免震システムは、実施例の免震システム（図１参照）から、変位抑制装置９を無くした構成とした。この比較例の免震システムの固有周期は約４秒である。実施例における固有周期は、図３（ｃ）に示したとおりである。比較例及び実施例において、免震対象物１０３の質量は０．２ｔとし、減衰定数は０．１５とした。また、シミュレーション計算に入力される地震動のデータとして、比較的周期が短い地震の観測データ２種と、比較的周期が長い地震の観測データ１種とを用いた。
【００８３】
地震動の時系列データ（波形データ）に基づくシミュレーション計算により、免震対象物１０３の加速度及び変位の時系列データを得た。この時系列データから、支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の変位の最大値、及び絶対座標系における免震対象物１０３の加速度の最大値を抽出した。
【００８４】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、その抽出結果を示す図である。これらの図において、横軸は、比較例及び実施例の別、並びに入力された地震動の別を示している。具体的には、“Conv.”は比較例を示している。“Proposed”は実施例を示している。比較例及び実施例のそれぞれにおける３つの棒グラフのうち、両側のものは比較的周期が短い地震動の結果を示し、中央のものは比較的周期が長い地震動の結果を示している。図４（ａ）の縦軸は、支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の変位の最大値（ｍ）を示している、図４（ｂ）の縦軸は、絶対座標系における免震対象物１０３の加速度の最大値（ｍ／ｓ２）を示している。
【００８５】
図４（ａ）に示されているように、実施例は比較例に対して、支持構造物１０１に対する免震対象物１０３の変位が抑制されている。より具体的には、例えば、比較例では、変位の最大値が０．３ｍを超えており、さらには、０．４ｍを超える場合も生じている。その一方で、実施例では、変位の最大値は０．３ｍ以下に収まっている。免震システムの許容変位は、一般に、０．３ｍ程度とされることが多く、実施例では良好な結果が得られている。また、地震動の周期が比較的長い場合（３つの棒グラフのうち中央のもの）に関して、実施例は、比較例に比較して、変位の抑制の効果が著しい。
【００８６】
一方、図４（ｂ）に示すように、実施例では、比較例に比較して、変位が抑制されていることと引き換えに、加速度が大きくなる場合が生じている。具体的には、実施例では、比較的周期が短い地震動の場合において、比較例よりも加速度が大きくなっている。ただし、その大きさは、過大なものとはなっていない。より具体的には、例えば、実施例においても、加速度の最大値は３ｍ／ｓ２以下である。免震システムの許容加速度は、一般に、３ｍ／ｓ２程度とされることが多く、実施例では良好な結果が得られている。
【００８７】
以上のとおり、本実施形態では、第１対象物１０５と第２対象物１０７との所定方向（図２（ａ）の紙面左右方向）における相対変位を抑制する変位抑制装置９は、伝達部材１１及び復元力発生部１５を有している。伝達部材１１は、第１対象物１０５に対して、上記所定方向に直交する第１回転軸Ａ１回りに回転可能に連結されている。また、伝達部材１１は、第２対象物１０７に対して、第１回転軸Ａ１に平行な第２回転軸Ａ２回りに回転可能に連結されている。また、伝達部材１１は、第２回転軸Ａ２に対する第１回転軸Ａ１の近接及び離反を許容している。復元力発生部１５は、伝達部材１１の第２回転軸Ａ２回りの回転による変位に対して復元力を生じる。
【００８８】
従って、例えば、図２（ａ）〜図２（ｃ）及び図３（ａ）を参照して説明したように、変位抑制装置９は、第１対象物１０５の第２対象物１０７に対する変位が大きくなるほどばね定数が低下するばね特性を実現することができる。ひいては、図３（ｃ）を参照して説明したように、免震対象物１０３の固有周期を変位が大きくなるほど長くすることができる。
【００８９】
その結果、例えば、免震システム１は、長周期の地震動が生じた場合は、免震対象物１０３が初期位置付近に位置するときに比較的短い固有周期を有することによって、変位が過大になることを抑制できる。加えて、免震システム１は、短周期の地震動が生じた場合は、免震対象物１０３が初期位置から離れたときに比較的長い固有周期を有することによって、加速度が過大になることを抑制できる。
【００９０】
さらに、変位抑制装置９は、摩擦機構によって変位を抑制するものではないことから、変位抑制装置９を設けたことによる摩擦抵抗の増加は抑えられる。その結果、復元力によって免震対象物１０３を初期位置へ復帰させることが容易化される。例えば、外力を加えることなく、免震システム１は、自らの復元力（復元機能部５及び変位抑制装置９による復元力）によって自動復帰可能である。
【００９１】
また、本実施形態では、伝達部材１１は、ガイド溝１１ａを有している。ガイド溝１１ａには、第１対象物１０５が第１回転軸Ａ１の位置に有している被作用部１０５ａが第１回転軸Ａ１の軸方向に挿入される。また、ガイド溝１１ａは、第２回転軸Ａ２から離れた位置から第２回転軸Ａ２側へ延びている。
【００９２】
この場合、例えば、第１回転軸Ａ１回りの伝達部材１１の回転を許容しつつ、第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２との近接及び離反を許容する構成が簡便に実現される。
【００９３】
また、本実施形態では、変位抑制装置９は、伝達部材１１の第２回転軸Ａ２回りの回転運動を並進運動に変換して復元力発生部１５に伝える変換機構（伝達機構１３）を有している。
【００９４】
この場合、例えば、既述のように、復元力発生部１５として、直線的な変位に対して復元力を生じる弾性部材を利用することができる。このような弾性部材は、一般に、種々のばね定数のものが用意されており、又はばね定数の設定が容易である。従って、例えば、免震対象物１０３の質量に応じて復元力発生部１５のばね定数を適宜に設定することが容易である。
【００９５】
［第２実施形態］
図５（ａ）は、第２実施形態に係る変位抑制装置２０９の要部構成を示す、図２（ａ）と同様の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部拡大図である。
【００９６】
第１実施形態の伝達機構１３では、伝達部材１１と共に第２回転軸Ａ２回りに回転する入力歯車１９の回転がラック２１に伝えられた。これに対して、本実施形態の伝達機構２１３では、伝達部材１１と共に第２回転軸Ａ２回りに回転する歯車（入力歯車２１９）と、ラック２１に噛み合う歯車（出力歯車２２３）とは別の歯車とされている。そして、出力歯車２２３の外周面（複数の歯）における接線方向の速度は、入力歯車２１９の外周面における接線方向の速度に対して変速（本実施形態では増速）されている。
【００９７】
接線方向の速度の増速のための構成は適宜なものとされてよい。図示の例では、以下のとおりである。
【００９８】
伝達機構２１３は、入力歯車２１９及び出力歯車２２３に加えて、入力歯車２１９と噛み合う中間歯車２２５を更に有している。第２〜第４実施形態において、伝達機構の各種の歯車は、特に断りが無い限り、第２対象物１０７に対して回転可能に、かつ移動不可能に支持されている。中間歯車２２５は、出力歯車２２３に対して同軸に固定されており、出力歯車２２３と共に回転する。すなわち、中間歯車２２５及び出力歯車２２３は重ねギアを構成している。
【００９９】
中間歯車２２５は、入力歯車２１９よりも径が小さい（歯が少ない）。従って、中間歯車２２５は、入力歯車２１９から回転が伝えられると、入力歯車２１９の角速度よりも速い角速度で回転する。この角速度の増速比は、径と歯数とが比例すると仮定して、入力歯車２１９の径ｒ１９と中間歯車２２５の径ｒ２５とによってｒ１９／ｒ２５で表される。
【０１００】
出力歯車２２３は、中間歯車２２５よりも径が大きい（歯が多い）。従って、両者が共に回転するとき、出力歯車２２３の外周面（歯）の接線方向における速度は、中間歯車２２５の外周面の接線方向における速度よりも速い。この接線方向における速度の増速比は、径と歯数とが比例すると仮定して、中間歯車２２５の径ｒ２５と出力歯車２２３の径ｒ２３とによってｒ２３／ｒ２５で表される。
【０１０１】
そして、上記の角速度の増速と、接線方向の速度の増速とが合わさって、出力歯車２２３の外周面の接線方向における速度は、入力歯車２１９の外周面の接線方向における速度に対して増速される。この接線方向における速度の増速比は、上記の２つの増速比の積（ｒ１９／ｒ２５）×（ｒ２３／ｒ２５）で表される。
【０１０２】
以上のとおり、本実施形態では、変位抑制装置２０９は、入力歯車２１９と、出力歯車２２３と、ラック２１とを有している。入力歯車２１９は、第２回転軸Ａ２に対して同心に伝達部材１１に固定されている。出力歯車２２３は、入力歯車２１９の回転が伝達される。ラック２１は、出力歯車２２３と噛み合うとともに復元力発生部１５に連結されている。出力歯車２２３の外周面における接線方向の速度は、入力歯車２１９の外周面における接線方向の速度に対して変速される。
【０１０３】
この場合、例えば、入力歯車２１９の径の大きさ、ラック２１（復元力発生部１５）の変位及び変位抑制装置２０９のばね定数等を適宜に調整することができる。具体的には、例えば、第１実施形態の入力歯車１９の径が大きくなる場合、入力歯車１９は特注品となる。また、入力歯車１９に噛み合わされるラック２１の変位も大きくなり、ラック２１の変位に見合う許容変位を持つばね（復元力発生部１５）を見つけることが困難になる。しかし、適宜に変速を行うことによって、例えば、第１実施形態の入力歯車１９に比較して本実施形態の入力歯車２１９の径を小さくしたり、ラック２１の変位を調整したり、復元力発生部１５に要求されるばね定数を調整したりすることが容易化される。その結果、例えば、市販されている構成要素で変位抑制装置２０９を実現してコストを削減することが容易化される。
【０１０４】
また、本実施形態では、別の観点では、変位抑制装置９は、伝達部材１１の第２回転軸Ａ２回りの角速度を変速して復元力発生部１５に伝える変速機構（伝達機構２１３）を有している。この場合、例えば、既述の接線方向における変速と同様に、入力歯車２１９の径、ラック２１の変位及び復元力発生部１５に要求されるばね定数等を調整し、市販の構成要素で変位抑制装置２０９を実現することが容易化される。
【０１０５】
［第３実施形態］
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３実施形態に係る変位抑制装置３０９の要部構成を示す、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様の図である。
【０１０６】
第３実施形態の伝達機構３１３は、第２実施形態の伝達機構２１３と同様に、伝達部材１１と共に第２回転軸Ａ２回りに回転する入力歯車２１９と、ラック２１に噛み合う出力歯車３２３とを有している。ただし、本実施形態では、第２実施形態とは逆に、出力歯車３２３の外周面における接線方向の速度は、入力歯車２１９の外周面における接線方向の速度に対して減速されている。また、別の観点では、第２実施形態の伝達機構２１３は、角速度を増速していたのに対して、第３実施形態の伝達機構３１３は、角速度を減速している。具体的には、例えば、以下のとおりである。
【０１０７】
本実施形態の伝達機構３１３は、第２実施形態の伝達機構２１３と同様に、入力歯車２１９と噛み合うとともに、出力歯車３２３に対して同軸に固定されている中間歯車３２５を有している。ただし、中間歯車３２５の径ｒ２５は、第２実施形態とは逆に、入力歯車２１９の径ｒ１９よりも大きい。従って、中間歯車３２５の角速度は、入力歯車２１９の角速度よりも遅い。また、出力歯車３２３の径ｒ２３は、第２実施形態とは逆に、中間歯車３２５の径ｒ２５よりも小さい。従って、出力歯車３２３の外周面の接線方向における速度は、中間歯車３２５の外周面の接線方向における速度よりも遅い。
【０１０８】
そして、上記の角速度の減速と、接線方向における速度の減速とが合わさって、出力歯車３２３の外周面の接線方向における速度は、入力歯車２１９の外周面の接線方向における速度に対して減速される。その変速比（減速比）は、第２実施形態と同様に、（ｒ１９／ｒ２５）×（ｒ２３／ｒ２５）で表される。
【０１０９】
第２実施形態においても述べたように、接線方向における速度及び／又は角速度を適宜に変速することによって、例えば、入力歯車２１９の径及び復元力発生部１５に要求される仕様等を適宜に調整することが容易化され、ひいては、市販の構成要素によって変位抑制装置３０９を実現することが容易化される。第２実施形態は増速機能が付与されたが、免震対象物１０３の質量等によっては、本実施形態のような減速機能の方が変速機能を付与した目的に合致する。
【０１１０】
［第４実施形態］
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第４実施形態に係る変位抑制装置４０９の要部構成を示す、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様の図である。
【０１１１】
第４実施形態の伝達機構４１３は、第２実施形態の伝達機構２１３と同様に、伝達部材１１と共に第２回転軸Ａ２回りに回転する入力歯車２１９と、ラック２１に噛み合う出力歯車４２３とを有している。また、本実施形態では、第２及び第３実施形態と同様に、出力歯車４２３の外周面における接線方向の速度は、入力歯車２１９の外周面における接線方向の速度に対して変速されている。また、第２及び第３実施形態と同様に、角速度の変速も行われている。
【０１１２】
ただし、本実施形態では、第２及び第３実施形態に比較して、中間歯車の数が多くされている。また、入力歯車２１９から出力歯車４２３へ回転が伝達される過程において、角速度は減速され、接線方向の速度は増速されている。具体的には、以下のとおりである。
【０１１３】
伝達機構４１３は、入力歯車２１９と噛み合う第１中間歯車４２４と、これに噛み合う第２中間歯車４２５とを有している。第２中間歯車４２５は、出力歯車４２３に対して同軸に固定されており、出力歯車４２３と重ねギアを構成している。
【０１１４】
第１中間歯車４２４の径ｒ２４は、例えば、入力歯車２１９の径ｒ１９と同一とされている。変速の観点からは、第１中間歯車４２４は無くされて、入力歯車２１９と第２中間歯車４２５とが噛み合っていても構わない。ただし、例えば、種々のパラメータの調整において、このような変速に寄与しない歯車が役立つことがある。
【０１１５】
第２中間歯車４２５の径ｒ２５は、第３実施形態と同様に、入力歯車２１９の径ｒ１９（第１中間歯車４２４の径ｒ２４）よりも大きい。従って、第２中間歯車４２５の角速度は、入力歯車２１９の角速度よりも遅い。また、出力歯車３２３の径ｒ２３は、第２実施形態と同様に、第２中間歯車４２５の径ｒ２５よりも大きい。従って、出力歯車４２３の外周面の接線方向における速度は、第２中間歯車４２５の外周面の接線方向における速度よりも速い。
【０１１６】
そして、出力歯車４２３の外周面の接線方向における速度は、入力歯車２１９の外周面の接線方向における速度に対して、第２及び第３実施形態と同様に、変速比（ｒ１９／ｒ２５）×（ｒ２３／ｒ２５）で変速される。ここで、ｒ１９／ｒ２５＜ｒ２３／ｒ２５であることによって、出力歯車４２３の外周面の接線方向における速度は、入力歯車２１９の外周面の接線方向における速度に対して増速される。
【０１１７】
このように、本実施形態においても、接線方向の速度及び／又は角速度が変速されることから、第２及び第３実施形態と同様の効果が奏される。具体的には、例えば、入力歯車２１９の径及び復元力発生部１５に要求される仕様等を適宜に調整することが容易化され、ひいては、市販の構成要素によって変位抑制装置４０９を実現することが容易化される。第２及び第３実施形態では増速機能のみ又は減速機能のみが付与されたが、免震対象物１０３の質量等によっては、本実施形態のような増速機能と減速機能との組み合わせの方が変速機能を組み合わせた目的に合致する。
【０１１８】
なお、以上の実施形態において、図１及び図２（ａ）等の紙面左右方向（一の水平方向）は所定方向の一例である。伝達機構１３、２１３、３１３及び４１３それぞれは、変換機構の一例である。伝達機構２１３、３１３及び４１３のそれぞれは、変速機構の一例である。
【０１１９】
本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１２０】
変位抑制装置の適用対象は、免震システムに限定されない。また、変位抑制装置は、初期位置への復帰の容易化の効果が奏されずに、当該効果とは異質の効果が奏されてもよい。例えば、第１対象物及び第２対象物は、家屋の柱及び梁（又はこれらに連結される部材）とされ、変位抑制装置は、柱と梁との変位を抑制する装置として利用されてもよい。また、第１対象物及び第２対象物は、家屋及びキャスター付き什器（又はこれらに連結される部材）とされてもよい。家屋及びキャスター付き什器は、通常、免震システムとは認識されていないが、免震システムのような動作を生じる。
【０１２１】
上記からも理解されるように、変位抑制装置によって抑制される変位は、水平方向における変位に限定されない。例えば、変位抑制装置は、第１対象物及び第２対象物との鉛直方向における相対変位を抑制するためのものであってもよい。同様に、免震システムは、水平方向において免震対象物の移動を許容するものに限定されず、鉛直方向における免震対象物の移動を許容するものであってもよい。
【０１２２】
実施形態の免震システムでは、第１回転軸（被作用部）を有する第１対象物が免震対象物側、第２回転軸を有する第２対象物が支持構造物側とされた。ただし、これとは逆に、第１対象物が支持構造物側とされ、第２対象物が免震対象物側とされてもよい。
【０１２３】
伝達部材の第１回転軸回りの回転と、第１回転軸と第２回転軸との近接及び離反とを許容するための構成は、伝達部材に設けたガイド溝に被作用部を挿入する構成に限定されない。例えば、伝達部材として、テレスコピック機構を有するものを採用してもよい。
【０１２４】
また、伝達部材として、ガイド溝を有するものを用いる場合において、伝達部材は、アーム状のものに限定されない。例えば、伝達部材は、アーム状とは言えないほどに幅が広い形状とされていても構わない。
【０１２５】
ガイド溝は、第１回転軸と第２回転軸とを結ぶ直線上にて一定の幅で延びるものに限定されない。例えば、ガイド溝は、湾曲していてもよい。また、例えば、ガイド溝は、幅が変化していてもよい。別の観点では、ガイド溝において、所定方向の一方側へ変位が生じるときに被作用部が当接する内壁と、所定方向の他方側へ変位が生じるときに被作用部が当接する内壁とは、形状及び／又は角度が異なっていてもよい。これらの場合においては、例えば、変位抑制装置のばね特性を、所定方向の一方側への変位が生じるときと、所定方向の他方側への変位が生じるときとで異ならせることができる。
【０１２６】
免震対象物が初期位置にあるとき、伝達部材及び／又はガイド溝は、免震対象物の移動方向に対して直交していなくてもよいし、第１回転軸は第２回転軸に最接近していなくてもよい。また、免震対象物が初期位置にあるとき、復元力発生部の復元力は０でなく、他の復元機能部の復元力と釣り合っていてもよい。
【０１２７】
復元力発生部は、直線運動の変位によって復元力を生じるものに限定されない。例えば、巻締め及び巻戻しによって復元力を生じるねじりばねによって復元力発生部を構成し、伝達部材の変位を回転運動のまま、復元力発生部に伝達してもよい。換言すれば、回転運動を並進運動に変換する変換機構は、本開示の技術において必須の要件ではない。
【０１２８】
回転運動を並進運動に変換する変換機構は、ラックアンドピニオン機構に限定されない。例えば、リンク機構が用いられてもよい。また、伝達部材を第２回転軸から第１回転軸とは反対側へ延長し、この延長部分に復元力発生部としてのつる巻ばねの一端を固定して、実質的に並進運動を復元力発生部に入力してもよい。
【０１２９】
また、伝達部材の回転を伝達したり、角速度を変速したり、接線方向の速度を変速したりする機構は、歯車機構に限定されない。例えば、巻掛け伝動機構が用いられたり、リンク機構が用いられたりしてもよい。巻掛け伝動機構としては、スプロケット及びローラーチェーンからなるもの、並びにプーリ及びベルトからなるものを挙げることができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１…免震システム、９…変位抑制装置、１１…伝達部材、１５…復元力発生部、１０５…第１対象物、１０５ａ…被作用部、１０７…第２対象物、Ａ１…第１回転軸、Ａ２…第２回転軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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