(57)【要約】【課題】  簡易な構造により動特性または振動特性を調整できるマスダンパーを提供しようとする。【解決手段】  従来のマスダンパーにかわって、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた直動軸と、前記雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と、前記回転部材の回転に連動して回転できる部材であるフライホイール部材と、前記回転部材と前記フライホイール部材の間での伝達可能なトルクを制限できる部材である伝達制限部材と前記回転部材と前記フライホイール部材とを回転自在に各々に支持するフレームと、を備え、前記伝達制限部材が、前記回転部材に接触し摩擦力を発生する摩擦部材と、前記フライホイール部材に支持されて前記摩擦部材を前記第一部材に所定の押付け力で押付けるアクチエータと、前記アクチエータを制御する制御装置と、を有する、ものとした。【選択図】    図１
2018087580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎に支持される対象構造物に設けられ直動変位に対応して反力を発生するマスダンパーであって、
直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた直動軸と、
前記雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と、
前記回転部材の回転に連動して回転できる部材であるフライホイール部材と、
前記回転部材と前記フライホイール部材の間での伝達可能なトルクを制限できる部材である伝達制限部材と
前記回転体と前記フライホイール部材とを回転自在に各々に支持するフレームと、
を備え、
前記伝達制限部材が、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの一方の部材である第一部材に接触し摩擦力を発生する摩擦部材と、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの他方の部材である第二部材に支持されて前記摩擦部材を前記第一部材に所定の押付け力で押付けるアクチエータと、前記アクチエータを制御する制御装置と、を有する、
ことを特徴とするマスダンパー。
【請求項２】
前記アクチエータが一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または短縮する圧電素子を有し、
前記制御装置が、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する電気回路を持ち、
前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる、
ことを特徴とする請求項１に記載のマスダンパー。
【請求項３】
前記アクチエータが一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または圧縮する圧電素子と該圧電素子と前記摩擦部材との間に位置し所定のバネ定数をもち与圧縮されたバネ部材とを持ち、
前記制御装置が、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する電気回路を持ち、
前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または短縮させて与圧縮された前記バネ部材を介して前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる、
ことを特徴とする請求項２に記載のマスダンパー。
【請求項４】
前記制御装置が前記アクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のマスダンパー。
【請求項５】
前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち
前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、
前記制御装置が前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする、
ことを特長とする請求項４に記載のマスダンパー。
【請求項６】
前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち
前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、
前記制御装置が、前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする、
ことを特長とする請求項５に記載のマスダンパー。
【請求項７】
前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、
前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、
前記制御装置が前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする、
ことを特徴とする請求項６に記載のマスダンパー。
【請求項８】
前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、
前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、
前記制御装置が、前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする、
ことを特徴とする請求項７に記載のマスダンパー。
【請求項９】
前記制御装置が前記アクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる、
ことを特徴とする請求項８に記載のマスダンパー。
【請求項１０】
前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち
前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、
前記制御装置が前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする、
ことを特長とする請求項１に記載のマスダンパー。
【請求項１１】
前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち
前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、
前記制御装置が、前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする、
ことを特長とする請求項２に記載のマスダンパー。
【請求項１２】
前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、
前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、
前記制御装置が前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする、
ことを特徴とする請求項１に記載のマスダンパー。
【請求項１３】
前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、
前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、
前記制御装置が、前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする、
ことを特徴とする請求項２に記載のマスダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動変位に対応して反力を発生するマスダンパーに係る。特に、地震の態様の変化に対応できるマスダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震が発生すると、建物、構造物等の対象構造物が水平、垂直に揺すられる。
地震等による加速度レベルが大きいと、対象構造物が損傷をうけたり、対象構造物の中にあるものが予想を越えて加速度を受けたり、予想を超える変位をうけたりする。
そこで、基礎から対象構造物へ伝達する振動エネルギーを減少させて振動を免震する免震装置、または対象構造物が振動した際に振動エネルギーを吸収し振動レベルを小さくして振動を制振する制振装置として各種の構造の装置が試されている。
構造とその構造を構成する要素の諸元を適正に設定することにより、所望の免震性能や制振性能を発揮できる。
【０００３】
例えば、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた直動軸と雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と回転部材を回転自在に支持するフレームで構成されるマスダンパーを用いる。
マスダンパーは、直動軸を所定の相対加速度で直動変位させたさいに作用する反力を直動変位の相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒとを持つ。
【０００４】
例えば、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた直動軸と雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と回転部材を回転自在に支持するフレームとフレームの内面と回転部材との隙間に封入された粘性流体とで構成される粘性マスダンパーを用いる。
粘性マスダンパーは、直動軸を所定の相対加速度で直動変位させたさいに作用する反力を直動変位の相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒと直動軸を一定の相対速度で直動変位させた際に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃとを持つ。
【０００５】
また、その粘性マスダンパーに弾性体を直列接続されたバネ付き粘性マスダンパーを用いる。
バネ付き粘性マスダンパーは、バネ要素を直動方向に相対距離だけ変位させた際に発生する反力を相対距離で割った値である弾性係数ｋｂと粘性マスダンパーの直動軸を直動方向に所定の相対加速度で直動させたさいに直動方向に作用する反力を相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒとに対応するダンパー固有振動数ωｒと粘性マスダンパーの直動軸を一定の相対速度で直動させた際に直動方向に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃとを持つ。
【０００６】
直動軸が直動変位すると回転部材が回転する。
回転部材の回転慣性能率に対応した回転反力が発生する。回転反力は雄ねじと雌ねじの作用で直動変位する方向の反力に変換される。
回転部材が回転すると回転部材とフレームとの隙間に封入した粘性流体に剪断力が生じ、その剪断力に対応した回転反力が発生する。回転反力は、雄ねじと雌ねじの作用で直動変位する方向の反力に変換される。
この慣性力と剪断力による反力は回転部材の質量と粘性流体の量に比較してみかけ上の大きな質量と大きなダンパーにより組み合わされた質量系としての動特性をもつ。
粘性マスダンパーと弾性体が直列接続されるので、見掛け上の大きな質量と大きなダンパーにより組み合わされたバネマス系としての振動特性をもつ。
【０００７】
建造物の振動周期に同調して振動を抑制する伝達制限手段付き粘性マスダンパーが知られている。
粘性マスダンパーは質量要素と粘性要素を備える。
質量要素は加速度に依存して反力を発生する。大地震が発生した時、過大な反力により、ダンパー自身や接合部に損傷を与える可能性がある。伝達制限手段はこれらの損傷を抑制させるために慣性力を発揮する回転部材にトルクを伝達させないように備えられたもので、回転する部材と固定される部材との間の円周方向に複数個設置される。
伝達制限手段は、押圧パッドと皿ばねと調整ボルトとで構成される。例えば、押圧パッドはＰＴＦＥなどの摩擦材である。押圧パッドは皿ばねを介して調整ボルトで摩擦材に軸力を与えることで回転部材がすべりはじめるトルクまたはネジ軸方向の軸力を設定することができる。摩擦材が回転すべり変位に応じた摩擦抵抗を発揮するため、摩擦ダンパーの役割も期待できる。摩擦抵抗は軸力制限荷重に対応する。
この摩擦抵抗の設定は、建造物の振動抑制効果に大きな影響を与える。地震動の振動特性や入力レベルによって、軸力制限荷重を任意に変えることができることが望ましい。従来の構造では、一つの軸力制限荷重しか設定できず、様々な地震動特性に対して粘性マスダンパーの効果を十分に発揮できない。
一方で摩擦ダンパーとしても機能を発揮させた場合、大地震では摩擦材の発熱により軸力制限が安定的に発揮できない。
本願発明は、上記の点に着目し、構造物の振動抑制効果を保持させるために、様々な地震動の振動特性や入力レベルに応じて、摩擦材に与える軸力を任意に可変にすることができるマスダンパーを提供しようとする。
【０００８】
特許文献１１には、伝達制限手段付き粘性マスダンパーの一例が公開される。
非特許文献１、非特許文献２には、地震動の振動特性や入力レベルによって最適な軸力制限荷重が存在することが開示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡易な構造により動特性または振動特性を調整できるマスダンパーを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る基礎に支持される対象構造物に設けられ直動変位に対応して反力を発生するマスダンパーを、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた直動軸と、前記雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と、前記回転部材の回転に連動して回転できる部材であるフライホイール部材と、前記回転部材と前記フライホイール部材の間での伝達可能なトルクを制限できる部材である伝達制限部材と前記回転部材と前記フライホイール部材とを回転自在に各々に支持するフレームと、を備え、前記伝達制限部材が、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの一方の部材である第一部材に接触し摩擦力を発生する摩擦部材と、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの他方の部材である第二部材に支持されて前記摩擦部材を前記第一部材に所定の押付け力で押付けるアクチエータと、前記アクチエータを制御する制御装置と、を有する、ものとした。
【００１１】
上記本発明の構成により、直動軸は、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられる。回転部材は、前記雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた部材である。フライホイール部材は、前記回転部材の回転に連動して回転できる部材である。
伝達制限部材は、前記回転部材と前記フライホイール部材の間での伝達可能なトルクを制限できる部材である。フレームは、前記回転部材と前記フライホイール部材とを回転自在に各々に支持する。前記伝達制限部材の摩擦部材は、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの一方の部材である第一部材に接触し摩擦力を発生する。前記伝達制限部材のアクチエータは、前記回転部材または前記フライホイール部材のうちの他方の部材である第二部材に支持されて前記摩擦部材を前記第一部材に所定の押付け力で押付ける。制御装置は、前記アクチエータを制御する。
その結果、直動軸が直動変位の方向に相対移動するときに、回転部材の回転が第二部材に支持されるアクチエータに所定の押付け力で押付けられる前記摩擦部材と第一部材との間に発生する摩擦力に対応するトルクで前記フライホイール部材に伝達されて、アクチエータの発生する押付け力に対応して直動軸の直動方向の相対変位に対応して前記フライホイール部材が回転する。
【００１２】
以下に、本発明の実施形態に係るマスダンパーを説明する。本発明は、以下に記載した実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組み合わされた態様を含む。
【００１３】
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記アクチエータが一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または短縮する圧電素子を有し、前記制御装置が、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する電気回路を持ち、前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記アクチエータの圧電素子は、一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または短縮する。前記制御装置が、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する電気回路を持つ。前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
その結果、前記圧電素子の一対の端子に印加される電圧に対応して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
【００１４】
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記アクチエータが一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または圧縮する圧電素子と該圧電素子と前記摩擦部材との間に位置し所定のバネ定数をもち与圧縮されたバネ部材とを持ち、前記制御装置が、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する電気回路を持ち、前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または短縮させて与圧縮された前記バネ部材を介して前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる、
。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記アクチエータの圧電素子は、一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または圧縮する。前記アクチエータのバネ部材は、該圧電素子と前記摩擦部材との間に位置し所定のバネ定数をもち与圧縮される。前記制御装置の電気回路は、前記圧電端子の一対の端子に電圧を印加する。前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または短縮させて与圧縮された前記バネ部材を介して前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
その結果、前記圧電素子の一対の端子に印加される電圧に対応して前記圧電素子を伸長または圧縮させてバネ部材を押し、前記バネ部材が前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
【００１５】
さらに、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置が前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる。
その結果、基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して直動軸の直動方向の相対変位に対応して前記フライホイール部材が回転する。
【００１６】
さらに、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、  前記制御装置がアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、アクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置がアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させる。前記制御装置がアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
その結果、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材の回転による見かけの質量が大きく、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材の回転による見かけの質量が小さくなる。
【００１７】
さらに、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、前記圧電素子の伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させる。前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
その結果、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材の回転による見かけの質量が大きく、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材の回転による見かけの質量が小さくなる。
【００１８】
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、前記制御装置が前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置の押付け力センサは、押付け力を検知する。前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付ける。
前記制御装置が前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする。
その結果、前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする様にしたので、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
【００１９】
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記押付け力を検知するセンサである押付け力センサを持ち前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付け、前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置の押付け力センサは、押付け力を検知する。前記制御装置が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付ける。
前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする。
その結果、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
【００２０】
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、前記制御装置が前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置の温度センサは、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する。前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付ける。前記制御装置が前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下になる様にする。
その結果、前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を温度指令値以下になる様にする様にしたので、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
【００２１】
-
また、本発明の実施形態に係るマスダンパーは、前記制御装置が前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する温度センサを持ち、前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付け、前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記制御装置の温度センサは、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知する。前記制御装置が温度に関する指令値である温度指令値を受付ける。前記制御装置が前記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記温度センサの検知する温度を温度指令値以下になる様にする。
その結果、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明に係るマスダンパーは、その構成により、以下の効果を有する。
直動軸に設けられた雄ねしに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材と前記フライホイール部材とが伝達制限部材とを介して結合されてフレームに回転自在に支持され、制御装置に制御されるアクチエータが前記摩擦部材を前記第一部材に所定の押付け力で押付ける様にしたので、直動軸が直動変位の方向に相対移動するときに、回転部材の回転が第二部材に支持されるアクチエータに所定の押付け力で押付けられる前記摩擦部材と第一部材との間に発生する摩擦力に対応するトルクで前記フライホイール部材に伝達されて、アクチエータの発生する押付け力に対応して直動軸の直動方向の相対変位に対応して前記フライホイール部材が回転する。
また、電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる様にしたので、前記圧電素子の一対の端子に印加される電圧に対応して前記圧電素子を伸長または圧縮させて前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
また、前記電気回路が前記圧電素子の一対の端子に電圧を印加して前記圧電素子を伸長または短縮させて与圧縮された前記バネ部材を介して前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる様にしたので、前記圧電素子の一対の端子に印加される電圧に対応して前記圧電素子を伸長または圧縮させてバネ部材を押し、前記バネ部材が前記摩擦部材を前記第一部材に押付けできる。
また、前記制御装置が前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して直動軸の直動方向の相対変位に対応して前記フライホイール部材が回転する。
また、アクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材の回転による見かけの質量が大きく、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材の回転による見かけの質量が小さくなる。
また、アクチエータの発生する前記押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材の回転による見かけの質量が大きく、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材の回転による見かけの質量が小さくなる。
また、前記アクチエータを調整して前記押付け力センサの検知する前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする様にしたので、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
また、圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータを調整して前記押付け力を前記押付け力指令値に一致する様にする様にしたので、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
また、前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を温度指令値以下になる様にする様にしたので、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
また、記圧電素子の伸長または短縮を制御して前記アクチエータの発生する前記押付け力を調整し前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位の温度を温度指令値以下になる様にする様にしたので、前記摩擦部材または前記第一部材の前記摩擦部材が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
従って、簡易な構造により動特性または振動特性を調整できるマスダンパーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る粘性マスダンパーの概念図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る粘性マスダンパーの部分拡大図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る伝達制限部材の概念図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る粘性マスダンパーの概念図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係るばね付き粘性マスダンパーの概念図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマスダンパーの部分図である。
【図７】本発明の実施形態に係る対称構造物の概念図である。
【図８】ばね付き粘性マスダンパーの質点モデル図である。
【図９】地震波の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
本発明は、基礎に支持される対象構造物に設けられ直動変位に対応して反力を発生するマスダンパーにかかるものである。
マスダンパーには、単純マスダンパー、粘性マスダンパー、バネ付き粘性マスダンパー、等がある。
単純マスダンパーは、直動変位に対してみかけのマスを作り出す機能を有する。
粘性マスダンパー、単純マスダンパーに加えて直動変位に対して粘性を作り出す機能を有する。
ばね付き粘性マスダンパーは、粘性マスダンパーに加えてばね要素を作り出し機能を有する。
説明の便宜のため、ばねつき粘性マスダンパーを対象構造体に取り付ける場合を例に説明する。
【００２５】
最初に、本発明の実施形態に係るマスダンパーを、図を基に、説明する
図１は、本発明の第一の実施形態に係る粘性マスダンパーの概念図である。図２は、本発明の第一の実施形態に係る粘性マスダンパーの部分拡大図である。図３は、本発明の第一の実施形態に係る伝達制限部材の概念図である。
【００２６】
マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素である。
マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、直動軸１１０と回転部材１２０とフライホイール部材１３０とフレーム１４０と伝達制限部材１６０とで構成される。
粘性マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、直動軸１１０と回転部材１２０とフライホイール部材１３０とフレーム１４０と粘性流体１５０と伝達制限部材１６０とで構成される。
【００２７】
ばね付き粘性マスダンパーは、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、  粘性マスダンパー１００と弾性部材２００とを直列接続されたものである。
粘性マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、直動軸１１０と回転部材１２０とフレーム１４０と粘性流体１５０とで構成される。
例えば、バネ付き粘性マスダンパーは、連結部材１５０を用いて対象構造物３０に連結される。
対象構造物３０は、バネ付き粘性マスダンパーにより免震または制振をされる構造物である。
免震のためには、対象構造物３０はバネ付き粘性マスダンパーを基礎部分に設置される。
制振のためには、対象構造物３０はバネ付き粘性マスダンパーを構造体の主要構造部材の間に設置される。
【００２８】
直動軸１１０は、直動変位の変位方向に沿ってねじ送り方向を向けた雄ねじを設けられた部材である。
例えば、直動軸１１０は、雄ねじ部材１１１と長手部材１１２とで構成される。
図１には、雄ねじを外周に形成された雄ねじ部材１１１と雄ねじ部材に一体につながった長手部材とが示される。
【００２９】
回転部材１２０は、雄ねじに嵌めあう雌ねじを設けられた部材である。
回転部材１２０は、雌ねじ部材１２１と回転部材軸受１２２とで構成される。
雌ねじ部材１２１は、雌ねじが設けられた部材である。
回転部材軸受１２２は、雌ねじ部材１２１を回転自在に支持する軸受である。
雄ねじ部材１１１と雌ねじ部材１２１とが同軸上に配置される。
雄ねじ部材１１１の雄ねじと雌ねじ部材１２１の雌ねじとは、複数のボールを介してねじ状に組み合わされてもよい。
直動軸１１０が回転を拘束されて直動運動すると、ボールを介して雌ねじ部材１２１が回転され、雌ねじ部材１２１が回転する。
【００３０】
フライホイール部材１３０は、回転部材１２０の回転に連動して回転できる部材である。
フライホイール部材１３０は、回転部材１２０の回転トルクを伝達制限部材１６０を介して伝達されて回転部材１２０の回転に連動して回転できる部材である。
フライホイール部材１３０は、フライホイール部材本体１３１とフライホイール部材軸受１３２とで構成される。
フライホール部材本体１３１は、回転部材１２０に支持されるフライホイール部材軸受１３２に回転自在に支持される。
フライホイール部材本体１３１と雄ねじ部材１１１と雌ねじ部材１２１とが同軸上に配置されてもよい。
【００３１】
フレーム１４０は、回転部材１２０とフライホイール部材１３０とを回転自在に支持する構造体である。
回転部材軸受１２２は、回転部材１２０を回転自在に支持する機械要素である。
回転部材軸受１２２、フレーム１４０に固定され、回転部材１２０を回転自在に支持する。
フライホイール部材軸受１３２は、回転部材１２０に固定され、フライホイール部材本体１３１を回転自在に支持する。
図１は、フライホイール部材本体１３１が、フレーム１４０の外側に位置する構造を示している。
【００３２】
粘性流体１５０は、フレーム１４０とフライホイール部材１３０との隙間に封入された液体である。
粘性流体１５０は、フレーム１４０の外周面とフライホイール部材１３０との隙間に封入された液体である。
フライホイール部材１３０がフレーム１４０に対して相対的に回転すると、粘性流体１５０は回転部材に回転方向と逆方向の粘性力を作用させる。
粘性力は、フライホイール部材１３０に回転トルク反力を与える。
回転トルク反力は雄ねじと雌ねじとの作用により直動変位の方向に作用する反力に変換される。
この反力は、直動軸の直動変位の速度に略比例する。
【００３３】
伝達制限部材１６０は、回転部材１２０とフライホイール部材１３０の間での伝達可能なトルクを制限できる部材である。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３とで構成される。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３と押圧部材１６４とで構成されてもよい。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３と押圧部材１６４と固定部材１６５とで構成されてもよい。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３と押圧部材１６４と固定部材１６５と押付け力センサ１６６ａとで構成されてもよい。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３と押圧部材１６４と固定部材１６５と温度センサ１６６ｂとで構成されてもよい。
伝達制限部材１６０は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２と制御装置１６３と押圧部材１６４と固定部材１６５と押付け力センサ１６６ａと温度センサ１６６ｂとで構成されてもよい。
【００３４】
摩擦部材１６１は、第一部材に接触し摩擦力を発生する部材である。
ここで、第一部材は回転部材１２０またはフライホイール部材１３０のうちの一方の部材である。
図１、図２には、第一部材が回転部材１２０である様子を示す。
摩擦部材１６１は第一部材に接触し摩擦力を発生するリング状の部材であってもよい。
【００３５】
アクチエータ１６２は、第二部材に支持されて摩擦部材１６１を第一部材に所定の押付け力で押付ける部材である。
ここで、第一部材は回転部材１２０またはフライホイール部材１３０のうちの一方の部材である。
ここで、第二部材は回転部材またはフライホイール部材１３０のうちの他方の部材である
図１、図２には、第二部材がフライホイール部材１３０である様子を示す。
【００３６】
アクチエータ１６２は、圧電素子１６２ａで構成されてもよい。
圧電素子は、一対の端子に印可される電圧に対応して伸長または短縮する機械要素である。
例えば、圧電素子はピエゾ素子である。
図３（Ａ）は、アクチエータ１６２が、積層された複数の圧電素子１６２ａで構成される様子を示す。
【００３７】
アクチエータ１６２は、圧電素子１６２ａとバネ部材１６２ｂとで構成されてもよい。
ばね部材１６２ｂは、該圧電素子と摩擦部材との間に位置し所定のバネ定数をもち与圧縮された部材である。
図３（Ｂ）は、アクチエータ１６２が、積層された複数の圧電素子１６２ａと積層された複数の皿バネ１６２ｂとで構成される様子を示す。
【００３８】
制御装置１６３は、アクチエータ１６２を制御する装置である。
制御装置１６３は、電気回路１６３ａで構成される。
制御装置１６３は、電気回路１６３ａとスリップリング１６３ｂとで構成されてもよい。
電気回路１６３ａは、圧電端子１６２ａの一対の端子に電圧を印加する回路である。
電気回路１６３ａが圧電素子１６２ａの一対の端子に電圧を印加して圧電素子１６２ａを伸長または圧縮させて摩擦部材１６１を第一部材に押付けできる。
電気回路１６３ａが、スリップリング１６３ｂを介して、圧電素子１６２ａの一対の端子に電圧を印加して圧電素子１６２ａを伸長または圧縮させて摩擦部材１６１を第一部材に押付けできる。
電気回路１６３ａが圧電素子１６２ａの一対の端子に電圧を印加して圧電素子１６２ａを伸長または短縮させて与圧縮されたバネ部材１６２ｂを介して摩擦部材１６１を第一部材に押付けできてもよい。
【００３９】
押圧部材１６４は、摩擦部材１６１とアクチエータ１６２との間に設けられる部材である。
押圧部材１６４は、アクチエータ１６２の発生した押付け力を摩擦部材１６１に均一に伝達する。
押圧部材１６４は、センサ１６６を固定されてもよい。
【００４０】
固定部材１６５は、アクチエータ１６２を第二部材に固定する部材である。
固定部材１６５は、第二部材にねじ込まれてもよい。
固定部材１６５は、外周に雄ねじが形成されてもよい。
固定部材１６５が、調整ねじとして機能しても良い。
【００４１】
押付け力センサ１６６ａは、押付け力を検知するセンサである。
押付け力センサ１６６ａは、押圧部材１６４に固定されてもよい。
【００４２】
温度センサ１６６ｂは、摩擦部材または第一部材の摩擦部材が接触する接触部位の温度を検知するセンサである。
温度センサ１６６ｂは、押圧部材１６４に固定されてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第二の実施形態にかかるマスダンパーを、図を基に、説明する。
図４は、本発明の第二の実施形態に係る粘性マスダンパーの概念図である。
【００４４】
マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素である。
マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、直動軸１１０と回転部材１２０とフライホイール部材１３０とフレーム１４０と伝達制限部材１６０とで構成される。
粘性マスダンパー１００は、直動変位に対応して反力を発生する機械要素であって、直動軸１１０と回転部材１２０とフライホイール部材１３０とフレーム１４０と粘性流体１５０と伝達制限部材１６０と連結部材１７０とで構成される。
【００４５】
直動軸１１０と回転部材１２０とフライホイール部材１３０とフレーム１４０と粘性流体１５０と伝達制限部材１６０の説明は、第一の実施形態に係るマスダンパーの説明と同じ箇所は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４６】
フライホイール部材１３０は、回転部材１２０の回転に連動して回転できる部材である。
フライホイール部材１３０は、回転部材１２０の回転トルクを伝達制限部材１６０を介して伝達されて回転部材１２０の回転に連動して回転できる部材である。
フライホイール部材１３０は、フライホイール部材本体１３１とフライホイール部材軸受１３２とで構成される。
フライホール部材本体１３１は、フレーム１４０に支持されるフライホイール部材軸受１３２に回転自在に支持される。
フライホイール部材本体１３１と雄ねじ部材１１１と雌ねじ部材１２１とが同軸上に配置されてもよい。
【００４７】
フレーム１４０は、回転部材１２０とフライホイール部材１３０とを回転自在に支持する構造体である。
回転部材軸受１２２は、回転部材１２０を回転自在に支持する機械要素である。
回転部材軸受１２２、フレーム１４０に固定され、回転部材１２０を回転自在に支持する。
フライホイール部材軸受１３２は、回転部材１２０に固定され、フライホイール部材本体１３１を回転自在に支持する。
図２は、フライホイール部材本体１３１が、フレーム１４０の内側に位置する構造を示している。
【００４８】
連結部材１７０は、バネ付き粘性マスダンパーを対象構造体に連結するための部材である。
連結部材１７０は、第一連結部材１７１と第二連結部材１７２とで構成される。
第一連結部材１７１は、直動変位の方向に交差するひとつの可動軸を中心に揺動可能になった連結部材である。
第一連結部材１７１は、対象構造体３０とフレーム１４０とを連結する。
第二連結部材１７２は、直動変位の方向に交差するひとつの可動軸を中心に揺動可能になった連結部材である。
【００４９】
次に、第三の実施形態にかかるマスダンパーを、図を基に、説明する。
図５は、本発明の第三の実施形態に係るばね付き粘性マスダンパーの概念図である。
第三の実施形態にかかるマスダンパーは、ばね付き粘性マスダンパーである。
ばね付き粘性マスダンパーは、粘性マスダンパー１００と弾性部材２００とが直接接続される。
【００５０】
粘性マスダンパーの構造は、第二の実施形態にかかるマスダンパーと同じなので、説明を省略する。
【００５１】
第二連結部材１７２は、直動軸１１０と弾性部材２００とを連結する。
【００５２】
弾性部材２００は、直動変位に対応して弾性反力を発生する部材である。
弾性部材２００は、弾性板２１０で構成される。
弾性部材２００は、単数または複数の弾性板２１０で構成されてもよい。  
弾性部材２００は、少なくとも一対の支持板２３０と単数または複数の弾性板２１０とで構成されてもよい。
弾性部材２００は、少なくとも一対の支持板２３０と弾性板２１０と一対のフランジ２４０とで構成されてもよい。
弾性部材２００は、少なくとも一対の支持板２３０と単数または複数の弾性板２１０一対のフランジ２４０とで構成されてもよい。
弾性部材２００は、第１支持板２３１と第二支持板２３２と単数または複数の弾性板２１０と第１フランジ２４１と第二フランジ２４２とで構成されてもよい。
【００５３】
少なくとも一対の支持板２３０と単数または複数の弾性板２１０とが特定方向に積層される。
一つの第一支持板２３１と２つの第二支持板２３２と２つの弾性板２１０が特定方向に積層されてもよい。
ここで、特定方向は直動変位の変位方向に交差する方向である。
【００５４】
弾性板２１０は、直動変位に対応して剪断変形する部材である。
弾性板２１０は、板状であって、直動変位に対応して一対の面が面に平行な向きに沿って剪断変形する。
弾性板２１０は、直特定方向に向く面をもち直動変位に対応して剪断変形する部材であってもよい。
例えば、弾性板２１０は、弾性素材製の板材である。
例えば、弾性板２１０は、ゴム製の板材である。
【００５５】
弾性板２１０が、第一支持板 ２３１と第二支持板２３２とに挟まれる。
弾性板２１０は板面を特定方向に向く面をもち第一フランジ２４１と第二フランジ２４２とに挟まれてもよい。
第一フランジ２４１と第二フランジ２４２とが直動変位の方向に接近離間すると弾性板２１０に剪断力が生じる。
【００５６】
第一フランジ２４１は、略四辺形の板部材であって、対象物に固定するためのフランジ構造である。
１つの第一支持板２３１が、略四辺形の板部材であって、板部材の縁部を第一フランジ２４１のフランジ面に固定される。
【００５７】
第二フランジ２４２は、略四辺形の板部材であって、対象物に固定するためのフランジ構造である。
１つの第二支持板２３２が、略四辺形の板部材であって、板部材の端部を第二フランジ２４２のフランジ面に固定される。
図５には、１つの第二支持板２３２が、板部材の縁部を第二フランジ２４２のフランジ面に固定される様子が示される。
【００５８】
以下に、制御装置１６３によるアクチエータ１６２の制御方法を説明する。
【００５９】
制御装置１６３が押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる。
制御装置１６３が、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御して、押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる。
制御装置１６３が、後述する押付け力指令値を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させてもよい。
制御装置１６３が、予め用意した基礎に生ずる加速度の最大振幅値と圧電素子１６２ａの伸長量または短縮量の関係図を基に、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御して、押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させてもよい。
【００６０】
制御装置１６３が、アクチエータ１６２の発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、アクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
制御装置１６３が、アクチエータ１６２の発生する押付け力を、予め設定した力を下回ることなく、且つ基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、アクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる。
制御装置１６３が、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させてもよい。
制御装置１６３が、予め設定した力を下回ることなく、且つ圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する押付け力を、基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータの発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させてもよい。
【００６１】
制御装置１６３が押付け力に関する指令値である押付け力指令値を受付ける。
制御装置１６３がアクチエータ１６２を調整して押付け力センサ１６６ａの検知する押付け力を押付け力指令値に一致する様にする、
制御装置１６３が、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御して、アクチエータを調整して押付け力センサ１６６ａの検知する押付け力を押付け力指令値に一致する様にしてもよい。
【００６２】
制御装置１６３が温度に関する指令値である温度指令値を受付ける。
制御装置１６３がアクチエータ１６２の発生する押付け力を調整し温度センサの検知する温度を温度指令値以下にする。
制御装置１６３が、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御して、アクチエータの発生する押付け力を調整し温度センサ１６６ｂの検知する温度を温度指令値以下にしてもよい。
例えば、温度センサ１６６ｂの検知する温度が温度指令値を越ると、その差分に応じて押付け力が小さくなる様に圧電素子の伸長または短縮を制御する。
例えば、温度センサ１６６ｂの検知する温度が温度指令値を越ないとき押付け力センサ１６６ａの検知する押付け力を押付け力指令値に一致する様に圧電素子の伸長または短縮を制御する。温度センサ１６６ｂ」の検知する温度が温度指令値を越るとその差分に応じて押付け力が小さくなる様に圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御する。
【００６３】
以下に、バネ付き粘性マスダンパーの運動特性、振動特性を、図を基に、説明する。
図８は、ばね付き粘性マスダンパーの質点モデル図である。
図８は、慣性接続要素１１とダンパー要素１２とが並列接続した系（「粘性マスダンパー」に相当する。）とバネ要素１３とを直接接続した系（「バネ付き粘性マスダンパー」に相当する。）が対象構造体に接続されたモデルを示している。
図９は、地震波の概念を示す。
対象構造体３０は、主質量３１と主弾性要素３２とでモデル化される。
バネ要素１３は、弾性部材２００に相当する。
【００６４】
粘性マスダンパー系１０は、慣性接続要素１１により、直動軸を所定の相対加速度で直動変位させたさいに作用する反力を直動変位の相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒを持つ。
また、粘性マスダンパーは、ダンパー要素１２により、直動軸を一定の相対速度で直動変位させた際に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃとを持つ。
【００６５】
バネ付き粘性マスダンパーはバネ要素１６を直動方向に相対距離だけ変位させた際に発生する反力を相対距離で割った値である弾性係数ｋｂと粘性マスダンパーの直動軸を直動方向に所定の相対加速度で直動させたさいに直動方向に作用する反力を相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒとに対応するダンパー固有振動数ωｒを持つ。
また、バネ付き粘性マスダンパーは粘性マスダンパーの直動軸を一定の相対速度で直動させた際に直動方向に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃを持つ。
【００６６】
フレームの内面と回転体との隙間に対応して、粘性力が変化する。
【００６７】
電圧信号に応じて自身の長さを変化させることのできる、例えば、圧電素子を皿ばねと調整ネジとの間に設定し、皿ばねに与える変形を任意に調整し摩擦材に押圧力を与えることで押付け力を変化させることを可能にした。
摩擦材の押付け力を可変にすることはダンパーの反力を可変にすることになり、様々な地震動に対して振動を制御することが可能になる。この可変機構は、電圧信号を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）と地震動の加速度を感知する加速度センサを備える。また、摩擦材の温度を関知する温度センサを備えていても良い。
制御方法は、加速度センサによって得られた地震動の加速度を逐次分析し、周期特性や速度レベルに応じて、逐次軸力を変化させても良い。軸力を安定させるため、温度センサによって得られた摩擦材の温度上昇による材料の膨張や皿ばねの軸力変動を抑制するため摩擦材の温度を監視してもよい。
電子制御ユニット（ＥＣＵ）の電源には、圧電素子の回生電源を使用してもよいし、ダンパー自身を特開２０１１−１０６５１９に開示されている発電ダンパーとし、このダンパーで蓄電した回生電源を利用してもよい。なお、皿ばねや調整ばねは同様の効果が得られる範囲で、圧電材を複数重ねた圧電アクチエータのような構造としてもよい。
圧電信号に応じて摩擦材に与える軸力を可変にできる材料を組み合わせた点、この材料は円周方向に備えられているため、ボールねじの変換効率（増幅機構）により、皿ばねに与える変形は小さくても大きな軸方向の力を得られる。
例えば、アクチアータとして、圧電素子や圧電ゴムといった材料を使用し、これらの材料の特性を変化させるための電子制御ユニット（ＥＣＵ）、および地震動の振動成分や摩擦材の温度を感知するセンサを用いた。
【００６８】
圧電素子や圧電ゴムといった材料は、摩擦材や皿ばねに与える軸力を可変にさせる機能を有する。
電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、圧電材料に送る電圧信号を制御する機能を有する。
加速度センサは、地震動の加速度成分を感知して、電圧信号を制御するための判断機能を有する。
温度センサは、摩擦材の温度を感知して、電圧信号を制御するための判断機能を有する。
圧電材料を同様の効果が得られる材料に代替えしたり、発電、蓄電、回生抵抗を組み合わせた構成とすることが考えられる。また、摩擦材の発熱を制御するような電子制御ユニットを備えることが考えられる。
より大きな軸力を与えられるような材料構成や機構、より摩擦材の発熱を抑制できるような配置や機構を採用してもよい。
上述の構成により、様々な地震動に対して、軸力制限荷重を任意に可変させることができる様になる。
また、摩擦材の温度膨張などによる皿ばねの軸力変動に伴う軸力を安定させることができるようになる。
【００６９】
また、以上説明したように、本発明に係るマスダンパーは、その構成により、以下の効果を有する。
直動軸１１０に設けられた雄ねしに嵌めあう雌ねじを設けられた回転部材１２０とフライホイール部材１３０とが伝達制限部材１６０を介して結合されてフレーム１４０に回転自在に支持され、制御装置１６３に制御されるアクチエータ１６２が摩擦部材１６１を回転部材１２０に所定の押付け力で押付ける様にしたので、直動軸１１０が直動変位の方向に相対移動するときに、回転部材１２０の回転がフライホイール部材１３０に支持されるアクチエータ１６２に所定の押付け力で押付けられる摩擦部材１６１と回転部材１２０との間に発生する摩擦力に対応するトルクでフライホイール部材１３０に伝達されて、アクチエータ１６２の発生する押付け力に対応して直動軸１１０の直動方向の相対変位に対応してフライホイール部材１３０が回転する。
また、電気回路１６３ａが圧電素子１６２ａの一対の端子に電圧を印加して圧電素子１６２ａを伸長または圧縮させて摩擦部材１６１を回転部材１２０に押付けできる様にしたので、圧電素子１６２ａの一対の端子に印加される電圧に対応して圧電素子１６２ａを伸長または圧縮させて摩擦部材１６１を回転部材１２０に押付けできる。
また、電気回路１６３ａが圧電素子１６２ａの一対の端子に電圧を印加して圧電素子１６２ａを伸長または短縮させて与圧縮されたバネ部材１６２ｂを介して摩擦部材１６１を回転部材１２０に押付けできる様にしたので、圧電素子１６２ａの一対の端子に印加される電圧に対応して圧電素子１６２ａを伸長または圧縮させてバネ部材１６２ｂを押し、バネ部材１６２ｂが摩擦部材１６１を回転部材１２０に押付けできる。
また、制御装置１６３が押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度の最大振幅値の変化に対応して直動軸１１０の直動方向の相対変位に対応してフライホイール部材１３０が回転する。
また、アクチエータ１６２の発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材１３０の回転による見かけの質量が大きくなり抵抗力が大きくなり、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材１３０の回転による見かけの質量が小さくなり抵抗力が小さくなる。
また、アクチエータ１６２の発生する押付け力を基礎に生ずる加速度の最大振幅値が大きくなるのに対応して大きくなる様に変化させ、基礎に生ずる加速度の最大振幅値が小さくなるのに対応して小さくなる様に変化させる様にしたので、基礎に生ずる加速度が大きいときに押し付け力が大きくフライホイール部材の回転による見かけの質量が大きく抵抗力が大きくなり、基礎に生ずる加速度が小さいときに押し付け力が小さくフライホイール部材の回転による見かけの質量が小さくなり抵抗力が小さくなる。
また、アクチエータ１６２を調整して押付け力センサ１６６ａの検知する押付け力を押付け力指令値に一致する様にする様にしたので、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
また、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータ１６２を調整して押付け力を押付け力指令値に一致する様にする様にしたので、押し付け力による摩擦熱により部材が膨張しても押し付け力を押付け力指令値に維持できる。
また、アクチエータ１６２の発生する押付け力を調整し摩擦部材１６１または回転部材１２０の摩擦部材１６１が接触する接触部位の温度を温度指令値以下になる様にする様にしたので、摩擦部材１６１または回転部材１２０の摩擦部材１６１が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
また、圧電素子１６２ａの伸長または短縮を制御してアクチエータ１６２の発生する押付け力を調整し摩擦部材１６１または回転部材１２０の摩擦部材１６１が接触する接触部位の温度を温度指令値以下になる様にする様にしたので、摩擦部材１６１または回転部材１２０の摩擦部材１６１が接触する接触部位のオーバーヒートを抑制できる。
【００７０】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない歯非で各種の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  粘性マスダンパー系
１１  慣性接続要素
１２  ダンパー要素
１３  バネ要素
３０  対象構造物
３１  主質量
３２  主弾性要素
３３  取付部
４０  支持構造
１００  マスダンパー
１１０  直動軸
１１１  雄ねじ部材
１１２  長手部材
１２０  回転部材
１２１  雌ねじ部材
１２２  回転部材軸受
１３０  フライホイール部材
１３１  フライホイール部材本体
１３２  フライホイール部材軸受
１４０  フレーム
１５０  粘性流体
１６０  伝達制限部材
１６１  摩擦部材
１６２  アクチエータ
１６２ａ  圧電素子
１６２ｂ  バネ部材
１６３  制御装置
１６３ａ  電気回路
１６３ｂ  スリップリング
１６４  押圧部材
１６５  固定部材
１６６  センサ
１６６ａ  押付け力センサ
１６６ｂ  温度センサ
１７０  連結部材
１７１  第一連結部材
１７２  第二連結部材
２００  弾性部材
２１０  弾性板
２３０  支持板
２３１  第一支持板
２３２  第二支持板
２４０  フランジ
２４１  第一フランジ
２４２  第二フランジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２０１２−２３７４１３号
【特許文献２】特開２０１６−０３９６８６号
【特許文献３】特開２０１０−１０１１２９号
【特許文献４】特開２００８−２５９３５４号
【特許文献５】特開２００８−１９０６１７号
【特許文献６】特開２００６−２０７７４９号
【特許文献７】特開２０００−１２０７６５号
【特許文献８】特開平１０−３０６８０号
【特許文献９】特開２００１−０４９８９４号
【特許文献１０】特開平９−３２９１６８号
【特許文献１１】特開２０１２−３７００５号
【非特許文献１】中南滋樹、木田英範、五十子幸樹、井上範夫；軸力制限機構付き粘性マスダンパーの免震構造物への適用とその有効性、日本機械学会構造系論文集、第７６巻、第６７０号、頁２０７７〜２０８６、２０１１．１２
【非特許文献２】中南滋樹、木田英範、五十子幸樹、井上範夫；免震建物における粘性マスダンパーの軸力制限と緩衝ばねの効果、日本機械学会構造系論文集、第７９巻、第７０１号、頁１０５５〜１０６４、２０１４．７
【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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【図８】
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【図９】
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