(57)【要約】【課題】  直交する水平二方向および鉛直方向の制振が可能で、且つ機構がシンプルな衝撃ダンパーを提供する。【解決手段】  本衝撃ダンパーは、ゴム２ｂで被覆された金属製の球２ａからなる球体２が、水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙ｄＨ、ｄＶを有する状態で、樹脂または金属製の円筒状の容器３内に封入された構成とされている。衝撃ダンパーが設置された対象構造物が、地震や風などの外乱を受けて振動すると、円筒状の容器３内に封入された球体２が容器３の内壁に衝突し、その衝撃により対象構造物の振動が低減される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムで被覆された球体が容器内に封入され、前記球体と前記容器の内壁との間には、直交する水平二方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙が設けられていることを特徴とする衝撃ダンパー。
【請求項２】
前記容器は円筒状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃ダンパー。
【請求項３】
前記容器は直方体状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塔状構造物や高層建物などアスペクト比の大きな構造物の風や交通振動等による横揺れを抑えるために、あるいは超スパン構造物の歩行や交通振動等による縦揺れを抑えるためにＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ  Ｍａｓｓ  Ｄａｍｐｅｒ）が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
ＴＭＤは、通常、重錘、バネ、および減衰装置からなる１自由度振動系として構成され、ＴＭＤの固有周期を対象構造物の１次固有周期と同調させて、重錘を対象構造物の振動と逆方向に振動させることにより、対象構造物の振動を低減させるものである。
【特許文献１】特公平３−３７０５８号公報  （第２−３頁、第１−９図）
【特許文献２】特開平９−１４４３７８号公報  （第２頁、第１−２図）
【特許文献３】特開２００３−２４００４７号公報  （第２−４頁、第１−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＴＭＤには以下のような問題があった。
（１）ＴＭＤの固有周期と対象構造物の１次固有周期を必要な精度で同調させるため、振動測定を行う必要がある。
（２）ＴＭＤの供用期間中に、対象構造物の質量や剛性が変動して対象構造物の１次固有周期が変化することがある。その場合、ＴＭＤの制振効果を維持するために、ＴＭＤの固有周期を再調整する必要がある。
（３）ＴＭＤの固有周期を調節するための仕掛け（例えば、重錘の重さや位置を調整したり、バネの強さを調整するなど）が必要となる。
（４）ＴＭＤには何らかの減衰装置が必要となるため、装置が複雑になり、コストアップが避けられない。
（５）ＴＭＤの重錘の振幅が許容値以上になった場合に備えて、ストッパーやブレーキなどをＴＭＤに設けておく必要がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献３では、構造物の振動振幅が大きくても錘の周期が変化せず、構造物が過大に振動した場合の安全性が高く、錘が予期せぬ方向に揺れることのないチューブ式の衝撃ダンパーが提案されている。
しかし、特許文献３に代表される従来の衝撃ダンパーの場合、振動制御方向が一方向に限られるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、直交する水平二方向および鉛直方向の制振が可能で、且つ機構がシンプルな衝撃ダンパーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る衝撃ダンパーは、ゴムで被覆された球体が容器内に封入され、前記球体と前記容器の内壁との間には、直交する水平二方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙が設けられていることを特徴とする。
本衝撃ダンパーは、対象構造物が振動した際、ゴムで被覆された球体が容器の内壁に衝突し、その衝撃により対象構造物の振動を低減するものである。ゴムで被覆された球体を、バネ定数ｋのバネと減衰係数ｃの減衰機構を備えた質量ｍの物体と考え、対象構造物を質量Ｍ、バネ定数Ｋ、減衰係数Ｃからなる１自由度系と仮定すると、本衝撃ダンパーが設置された対象構造物は、図５に示すような数学モデルで表わすことができる。ここで、ｄは球体と容器の内壁との間隙、ｘは球体の変位、Ｘは対象構造物の変位、Ｙは外乱変位である。従って、ゴムで被覆された球体の質量ｍ、バネ定数ｋ、減衰係数ｃ、および球体と容器との間隙ｄを調整することにより対象構造物の振動を制御することが可能となる。
特に、本発明の場合、ゴムで被覆された球体が、容器内において、直交三方向（直交する水平二方向および鉛直方向）にそれぞれ所定の間隙を有する状態で封入されているため、球体は容器内において直交三方向に移動して容器の内壁に衝突する。これにより、直交三方向に衝撃力が発生し、対象構造物の直交三方向の振動制御が可能となる。しかも、ゴムで被覆された球体が容器内に封入されているだけなので、機構が非常にシンプルであり、コストが抑えられるだけでなく、故障等が発生しにくく信頼性が高い。
【０００７】
また、本発明に係る衝撃ダンパーでは、前記容器は円筒状をなしていてもよい。
対象構造物の水平方向と鉛直方向の振動性状（振動数、振幅）は異なるので、各方向ごとに制振効果が発揮されるように、各方向にそれぞれダンパーを設置する必要がある。本発明では、容器を円筒状としているので、水平方向と鉛直方向についてそれぞれ独立に球体と容器の内壁との間隙を設定できる。このため、一つのダンパーで水平方向と鉛直方向の両方向について制振効果を発揮することができる。
【０００８】
また、本発明に係る衝撃ダンパーでは、前記容器は直方体状をなしていてもよい。
対象構造物によっては、直交する水平二方向の振動性状が異なる場合がある。本発明では、容器を直方体状とすることにより、直交する水平二方向についてそれぞれ独立に球体と容器の内壁との間隙を設定できる。このため、一つのダンパーで鉛直方向に加えて、異なる振動性状を有する水平二方向について制振効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ゴムで被覆された球体が、直交する水平二方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙を有する状態で容器内に封入されているため、直交する水平二方向および鉛直方向について対象構造物の振動制御が可能である。しかも、ゴムで被覆された球体が容器内に封入されているだけなので、機構が非常にシンプルであり、コストが抑えられるだけでなく、故障等が発生しにくく信頼性の高いダンパーである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る衝撃ダンパーの実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る衝撃ダンパーの第一の実施形態を示す斜視図であり、図２はその平断面図と立断面図である。
本衝撃ダンパー１は、ゴム２ｂで被覆された金属製の球２ａからなる球体２が、水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙ｄＨ、ｄＶを有する状態で、樹脂または金属製の円筒状の容器３内に封入された構成とされている。
衝撃ダンパー１が設置された対象構造物（図示省略）が、地震や風などの外乱を受けて振動すると、円筒状の容器３内に封入された球体２が容器３の内壁に衝突し、その衝撃により対象構造物の振動が低減されるのである。
【００１１】
本衝撃ダンパー１の設計変数は、球体２の重量、容器３の内壁と球体２との間隔ｄＨ、ｄＶ、および反発係数であり、容器３の内壁と球体２との反発係数は、ゴム２ｂの材質や厚みで調整する。
【００１２】
本実施形態による衝撃ダンパー１では、ゴム２ｂで被覆された金属製の球２ａからなる球体２が、水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙ｄＨ、ｄＶを有する状態で円筒状の容器３内に封入されているため、水平方向と鉛直方向についてそれぞれ独立に球体２と容器３の内壁との間隙ｄＨ、ｄＶを設定することができる。これにより、一つのダンパーで水平方向と鉛直方向の両方向について制振効果を発揮することができる。
また、本実施形態による衝撃ダンパー１では、ダンパー内部にバネや減衰機構を持たず、機構が非常にシンプルであるため、コストが抑えられるだけでなく、故障等の危険性が非常に低い。
さらに、本実施形態による衝撃ダンパー１では、ＴＭＤのように対象構造物の固有振動数と同調させる必要がないので、対象構造物の振動性状の変動に対しても安定した制振効果を発揮できる。
【００１３】
図３は、本発明に係る衝撃ダンパーの第二の実施形態を示す斜視図であり、図４はその平断面図と立断面図である。
本衝撃ダンパー１１は、ゴム１２ｂで被覆された金属製の球１２ａからなる球体１２が、直交する水平二方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙ｄＨ１、ｄＨ２、ｄＶを有する状態で、樹脂または金属製の直方体状の容器１３内に封入された構成とされている。
【００１４】
本実施形態による衝撃ダンパー１１では、ゴム１２ｂで被覆された金属製の球１２ａからなる球体１２が、直交する水平二方向および鉛直方向にそれぞれ所定の間隙ｄＨ１、ｄＨ２、ｄＶを有する状態で直方体状の容器１３内に封入されているため、鉛直方向に加えて直交する水平二方向についてそれぞれ独立に球体１２と容器１３の内壁との間隙ｄＨ１、ｄＨ２、ｄＶを設定することができる。これにより、第一の実施形態による衝撃ダンパー１の作用効果に加え、一つのダンパーで、異なる振動性状を有する水平二方向について制振効果を発揮することができる。
【００１５】
以上、本発明に係る衝撃ダンパーの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、容器は円筒状もしくは直方体状としているが、これにこだわるものではなく、例えば楕円筒状でもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る衝撃ダンパーの第一の実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る衝撃ダンパーの第一の実施形態の平断面図、（ｂ）はその立断面図である。
【図３】本発明に係る衝撃ダンパーの第二の実施形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る衝撃ダンパーの第二の実施形態の平断面図、（ｂ）はその立断面図である。
【図５】本発明に係る衝撃ダンパーが設置された対象構造物を数学モデルで示した図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１１  衝撃ダンパー
２、１２  球体
２ａ、１２ａ  金属製の球
２ｂ、１２ｂ  ゴム
３、１３  容器
【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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