(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポール本体と、減衰比で１％以上の高減衰能を有しその断面形状が異方性を有するバネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記動吸振器の共振振動数がバネ部材の断面内でほぼ直交する二つの固有モードで異なることを特徴とするポール構造物。
【請求項２】
前記重りと前記バネ部材との連結位置を固定し、重りの回転慣性を調整することによって動吸振器の固有振動数を調節することを特徴とする請求項１記載のポール構造物。
【請求項３】
ポール本体と、バネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記重りが円環状に位置するように前記動吸振器を複数配置し、円環状に配置された隣り合う重りを前記バネ部材より柔な部材で結合したことを特徴とするポール構造物。
【請求項４】
ポール本体と、バネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記重りが円環状に位置するように前記動吸振器を複数配置し、円環状に配置された隣り合う重りを粘弾性体で結合し、各々の重りに取り付けられたバネ部材は前記ポール本体の周囲を包囲して前記ポール本体に取り付けられた１個ないし複数個の支持部材にそれぞれ取り付けられたことを特徴とするポール構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路や鉄道などに併設されるあるいは建築物や敷地内また機械構造物などに設置されるポール本体の振動低減を図るための動吸振器を備えたポール構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、道路や鉄道などに併設される照明柱、信号柱、送電鉄塔等のポールにおいては、風や地震、または車両の通行に起因する振動によって共振現象を生じ、大きく揺れてポールに取り付けられた照明灯や信号線あるいはポールに損傷が生じることがある。このようなポールの共振を防止するために、ポール本体内部に物理振り子を設け、この物理振り子の振動によりポールの振動を低減化するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５９５４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ポール内部に物理振り子を設けたものでは、オイルダンパ等の機構が複雑でありメンテナンスを要する。また、ポールの製作時にポール内に物理振り子を予め組み込みことが必要があるので、振動低減化対策を採用していない既設のポールに対して適用することは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、簡易な構造で容易に取り付けが行える動吸振器を備えたポール構造物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のポール構造物は、ポール本体と、減衰比で１％以上の高減衰能を有しその断面形状が異方性を有するバネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記動吸振器の共振振動数がバネ部材の断面内でほぼ直交する二つの固有モードで異なることを特徴とする。
【０００７】
また、前記重りと前記バネ部材との連結位置を固定し、重りの回転慣性を調整することによって動吸振器の固有振動数を調節しする。
【０００８】
また、ポール本体と、バネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記重りが円環状に位置するように前記動吸振器を複数配置し、円環状に配置された隣り合う重りを前記バネ部材より柔な部材で結合したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、ポール本体と、バネ部材とこのバネ部材の一方端部に取り付けられる重りと前記バネ部材の他方端部を前記ポール本体に取り付ける支持部材とを備えてなる動吸振器とを具備し、前記重りが円環状に位置するように前記動吸振器を複数配置し、円環状に配置された隣り合う重りを粘弾性体で結合し、各々の重りに取り付けられたバネ部材は前記ポール本体の周囲を包囲して前記ポール本体に取り付けられた１個ないし複数個の支持部材にそれぞれ取り付けられたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るポール構造物の説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）はバネ部材１３の振動方向と固有振動数との説明図である。図１では、２個の動吸振器１１がポール本体１２に取り付けられたものを示している。動吸振器１１は、バネ部材１３の一方端に重り１４が調整具１５により取り付けられて構成されている。そして、バネ部材１３の他方端部は支持部材１６によりポール本体取り付けられる。バネ部材１３としては、減衰比が１％以上のバネ部材が用いられる。例えば、マンガン銅（Ｍｎ−Ｃｕ）系の合金が用いられる。本発明では、減衰比が１％以上のバネ部材を高減衰能を有するバネ部材ということにする。
【００１１】
第１の実施の形態では、動吸振器１１のバネ部材１３はその断面形状を長方形としたものである。支持部材１６はプレート１６ａと支持具１６ｂとからなり、２個の動吸振器１１に対して共通に設けられ、支持具１６ｂでポール本体１２の外側を把持して２個の動吸振器１１が取り付けられたプレート１６ａとボルトナットで取り付けられる。調整具１５は重り１４の取り付け位置を調整するものであり、この調整具１５により取付位置を変化させて、プレート１６ａと重り１４の距離を調整することで動吸振器１１の固有振動数を調整できるようにしている。調整具１５をプレート１６ａに設けてバネ部材１３の長さを調整しても同様に固有振動数の調整ができる。また、バネ部材１３に取り付ける重り１４の質量を適切に選択して動吸振器１１の固有振動数を調整することもできる。
【００１２】
また、このような長方形断面を持つバネ部材１３を用いた動吸振器１１では、図１（ｃ）に示すように、異なる２方向（互いに直交方向）に対して、異なる２個の固有振動数ｆ１、ｆ２を持つことができる。この場合、長方形の横辺ａと縦辺ｂとの関係により固有振動数ｆ１、ｆ２の大きさが変化する。ａ≧ｂのときはｆ１≧ｆ２、ａ≦ｂのときはｆ１≦ｆ２の関係が成り立つ。従って、横辺ａおよび縦辺ｂの大きさを適切に選択することによって、１個の動吸振器１１に２個の固有振動数を持たせることができる。バネ部材１３のバネ定数をこれら２方向において調整することによってポールの２つの振動モードに動吸振器を同調させるように固有振動数を変化させることができる。以上の説明では、２個の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けた場合について説明したが１個の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けるようにしても良いし、３個以上の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けるようにしても良い。
【００１３】
この第１の実施の形態によれば、１個の動吸振器１１に２個の固有振動数を持たせることができるので、制振対象であるポール本体１２の２方向に対して１個の動吸振器１１で、異なる固有振動数ｆ１、ｆ２で振動する場合の振動抑制を行う二重動吸振器としての機能を果たすことができる。以上の説明では、バネ部材１３の断面形状が矩形の場合について説明したが、任意のｎ個の辺を持った断面形状が異方性を持つｎ角形（多角形）としても良いし、楕円形状としても良い。また、ねじり振動に対しても並進方向と同時に効果があるようにバネ部材の断面形状をＨ字型や凹字型等の各種の異方性を有する断面形状としても良い。
【００１４】
このような基本構造をもつ、動吸振器１１において、図２（ａ）に示すように２個の重り１４ａ、１４ｂをバネ部材１３を挟んで調整具１５で保持すると、重りの回転慣性を調整し動吸振器の固有振動数を調整することができる。そして、重り１４ａ、１４ｂの回転慣性を低い側に調整し固有振動数を高くする場合には、図２（ｂ）に示すように、２個の重り１４ａ、１４ｂを上方（支持部材１６での支持位置に対して離れる方向）に回動させ、一方、回転慣性を低い側に調整し固有振動数を低くする場合には、図２（ｃ）に示すように、２個の重り１４ａ、１４ｂの下方（支持部材１６での支持位置に対して近づく方向）に回動させる。
【００１５】
いま、ポール本体１２が風や交通振動等により振動を始めたとすると、振動は支持部材１６のパネル１６ａから、バネ部材１２を介して重り１４に伝達される。ポール本体１２の水平面内でのあらゆる振動方向に対してポール本体１２の振動が重り１４に伝達される。並進方向の振動だけではなく、ポール本体１２の周方向のねじり振動に対してもバネ部材１２を介して重り１４に伝達される。従って、各振動方向においてポール本体の固有モードに同調するようにバネ部材の配置やバネ長さ、バネの断面形状を定めれば１組の制振装置で、ポール本体１２の複数の振動方向に対してポール本体１２の振動を抑制することができる。以上の説明では、２個の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けた場合について説明したが１個の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けるようにしても良いし、３個以上の動吸振器１１をポール本体１２に取り付けるようにしても良い。
【００１６】
第１の実施の形態によれば、高減衰能を有するバネ部材１３が動吸振器１１のバネ要素とダンパ要素を兼ねているので、構成部材を少なくすることができ簡易な構造にできる。従って、支持部材１６も簡易に構成することができポール本体１２への取りつけが容易となる。また、ポール本体１２の複数の振動方向例えば並進方向やねじり方向に対してポール本体１２の振動を抑制することができる。また、バネ部材１３に取り付ける重り１４の質量を適切に選択したり、調整具１５により重り１４の取付位置や回転慣性を調整することにより、動吸振器１１の固有振動数を変化させることができるので、多様な寸法を持つポール本体１２対して適用することが可能である。また、動吸振器１１は支持部材１６によりポール本体１２に容易に着脱することが可能であるので、既設のポール本体１２に対しても容易に適用できる。
【００１７】
また、バネ部材１３には、高減衰能を有する制振材料として、例えば、Ｍｎ−
Ｃｕ系合金、Ｍｇ合金、高減衰能鋳鉄、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金、Ｚｎ−Ａｌ合金、制振鋼板やナイロン６、ＰＢＴ、ＰＥなどの減衰比１％以上の減衰能を示す材料が使用される。
【００１８】
一般に、構造物は減衰比１％以下で設計されるため、動吸振器の減衰比を１％以上とすることで有意な振動抑制効果が期待できる。特に、ポールは減衰比がやや小さな構造物であるため効果が大きい。また、ポールの減衰比が極端に小さい場合には、動吸振器の減衰が１％以下でも効果が得られる場合もある。
【００１９】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るポール構造物の例として、街灯に図１に示す動吸振器１１を適用した説明図である。この図３は、図１に示した動吸振器１１を、ポール本体１２の支柱部１２ａの外側またはポール本体１２のアーム部１２ｂの外側に１個または複数個取り付けたものである。
【００２０】
図３によれば、ポール本体１２が風や交通振動等により共振を生じた場合に、水平方向および鉛直方向の振動に対して適切に制振することができる。また、動吸振器１１はポールの外側に取付可能であるので着脱が容易であり、既設の道路灯に対しても容易に取り付けられ制振を行うことができる。また、動吸振器１１は保護カバー１７で覆われ保護されるので劣化が防止できる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るポール構造物の説明図であり、図４（ａ）はポール本体１２に取り付けた状態の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ部分の一部切り欠き垂直断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ部分の水平断面図である。この第２の実施の形態は、複数個の動吸振器１１の重り１４を円環状に配置し、円環状に配置された隣り合う重り１４を粘弾性体１８で結合し、各々の重り１４に取り付けられたバネ部材１３は、ポール本体１２の周囲を包囲して重り１４の上方に配置された１個の支持部材１６にそれぞれ取り付け、ポール構造物を構成したものである。
【００２２】
図４（ｃ）に示すように、４個の動吸振器１１の重り１４は円弧状に形成され、円環状に配置される。そして、円環状に配置された隣り合う円弧状の重り１４を粘弾性体１８で結合する。バネ部材１３の一方端は円弧状に形成された各々の重り１４のほぼ中央部に取り付けられ、図４（ｂ）に示すように、各々のバネ部材１３の他方端は上方に傾斜して１個の共通の支持部材１６に取り付けられる。１個の支持部材１６は、ポール本体１２の支柱部１２ａの周囲を包囲して取り付けられている。粘弾性体１８としては、例えば樹脂やゴムなどの材料を用いる。
【００２３】
ここで、円弧状の重り１４はバネ部材１３で懸架されることからバネ部材１３が破損した場合には円弧状の重り１４が脱落する恐れがあるので、脱落防止部材をバネ部材１３に対して併設するようにしても良い。この場合、脱落防止部材は、バネ部材１３の機能に影響を与えないように取り付けられる。例えば、繊維部材やチェーン等を弛ませて円弧状の重り１４を懸架させる。同様に、円環状に配置された隣り合う円弧状の重り１４の間に設けられた粘弾性体１８の離脱を防止するための離脱防止部材を設けるようにしても良い。例えば、円弧状の重り１４と粘弾性体１８とを樹脂で覆い一体的にコーティングあるいはフィルムを巻き付けてカバーを形成するようにする。この場合も粘弾性体１８の機能に影響を与えないようにする。また、複数個の動吸振器１１を保護カバー１７で覆い保護するようにしても良い。
【００２４】
第２の実施の形態によれば、ポール本体１２が何らかの外力により共振をした際に、その振動が水平面内のいかなる方向に振動した場合においても、各振動方向にある動吸振器が振動することによって、または複数の動吸振器が協調して振動することによって、ポール本体１２の複数の振動モードの振動を抑えることができる。また、４個の重り１４が粘弾性体１８によって円環状に連結されているため、各重りが別々に振動する場合には、各重り間の相対速度に応じた減衰が発生するため、制振効果が大きくなる。粘弾性体１８に減衰機能を必要としない場合には、低減衰能の柔な材料を用いてもよい。以上の説明では、４個の動吸振器１１によりポール構造物を構成したが、任意の数の動吸振器１１を用いても良い。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図５は本発明の第３の実施の形態に係るポール構造物の説明図であり、図５（ａ）はポール本体１２に取り付けた状態の側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ部分の一部切り欠き垂直断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＤ部分の水平断面図である。この第３の実施の形態は、複数個の動吸振器１１の重り１４を円環状に配置し、円環状に配置された隣り合う重り１４を粘弾性体１８で結合し、各々の重り１４に取り付けられたバネ部材１３は、ポール本体１２の周囲を包囲して重り１４の上方および下方に配置された２個の支持部材１６にそれぞれ取り付けたものである。
【００２６】
図５（ｃ）に示すように、８個の重り１４はクリップ状形状に形成され、２個のバネ部材１３の一方端を共通で挟持している。クリップ状形状の重り１４は円環状に配置され、円環状に配置された隣り合うクリップ状形状の重り１４は粘弾性体１８で結合される。そして、図５（ｂ）に示すように、各々のバネ部材１３の他方端は上方および下方に傾斜して２個の共通の支持部材１６に取り付けられる。２個の支持部材１６は、それぞれポール本体１２の支柱部１２ａの周囲を包囲して取り付けられている。
【００２７】
以上の説明では、８個の重り１４を用いた場合を示しているが、任意の数の重り１４を用いても良い。また、第２の実施の形態と同様に、脱落防止部材をバネ部材１３に対して併設するようにしても良し、粘弾性体１８の離脱を防止するための離脱防止部材を設けるようにしても良い。また、複数個の動吸振器１１を保護カバー１７で覆い保護するようにしても良い。
【００２８】
第３の実施の形態によれば、ポール本体１２が何らかの外力により共振が生じた際に、ポール本体１２の支柱部１２ａが水平面内でどの方向に振動した場合においても、振動方向にある動吸振器１１または複数の動吸振器１１が協調して振動する。従って、ポール本体１２の複数の振動モードの振動を抑えることができる。動吸振器１１のバネ部材１３を上下の支持部材１６によって支持するので、動吸振器１１の落下防止に効果がある。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図６は本発明の第４の実施の形態に係るポール構造物の説明図であり、図６（ａ）はポール本体１２に取り付けた状態の側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ部分の一部切り欠き垂直断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＥ部分の水平断面図である。この第３の実施の形態は、図４に示した第２の実施の形態に対し、円弧状の重り１４に代えて球状の重り１４を用い、その個数をｎ個としたものである。図４に示した第２の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３０】
図６（ｃ）に示すように、ｎ個の重り１４は球状に形成され、円環状に配置される。そして、円環状に配置された隣り合う円弧状の重り１４を粘弾性体１８で結合する。バネ部材１３の一方端は球状に形成された各々の重り１４に取り付けられ、図６（ｂ）に示すように、各々のバネ部材１３の他方端は上方に傾斜して１個の共通の支持部材１６に取り付けられる。１個の支持部材１６は、ポール本体１２の支柱部１２ａの周囲を包囲して取り付けられている。
【００３１】
第４の実施の形態の場合においても第２の実施の形態と同様に、脱落防止部材をバネ部材１３に対して併設するようにしても良し、粘弾性体１８の離脱を防止するための離脱防止部材を設けるようにしても良い。また、複数個の動吸振器１１を保護カバー１７で覆い保護するようにしても良い。
【００３２】
第４の実施の形態によれば、ポール本体１２に何らかの外力により共振が生じ、ポール本体１２の支柱部１２ａが水平面内の任意の方向に振動した場合においても、振動方向にある動吸振器１１または複数の動吸振器１１が協調して振動することによって、ポール本体１２の複数の振動モードの振動を抑えることができる。また、ｎ個の重り１４は、ポール本体１２にねじり振動が生じた際においても、ｎ個の動吸振器１１が周方向に振動できる。従って、ねじり振動に対する制振効果も有している。
【００３３】
本発明のポール構造物は、道路や鉄道などに併設されるポール、例えば照明灯や信号電光表示盤、標識、カメラ、速度計測装置などの支持ポールや電柱などの構造物で、道路や鉄道以外におけるポール構造物も対象となる。例えば、建物の屋上などに設置される携帯電話中継アンテナや無線局敷地内のアンテナなどのポール状アンテナなどにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構造が簡易で動吸振器の固有振動数の調整が容易で、かつ、複数の振動モードおよび任意の振動方向に対して制振効果を有し、多種の既設ポールに対しても設置が容易な動吸振器を有するポール構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係るポール構造物の説明図。
【図２】  本発明の第１の実施の形態における動吸振器の回転慣性の調整の説明図。
【図３】  本発明の第１の実施の形態における動吸振器を街灯に適用した場合の説明図。
【図４】  本発明の第２の実施の形態に係るポール構造物の説明図。
【図５】  本発明の第３の実施の形態に係るポール構造物の説明図。
【図６】  本発明の第４の実施の形態に係るポール構造物の説明図。
【符号の説明】
１１…動吸振器、１２…ポール本体、１２ａ…支柱部、１２ｂ…アーム部、１３…バネ部材、１４…重り、１５…調整具、１６…支持部材、１７…保護カバー、
１８…粘弾性体
【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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