振動抑制装置
【課題】ケーブルに付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、構造物の振動中に回転マスの回転慣性効果を適切に得られ、それにより、構造物の振動を抑制することができる振動抑制装置を提供する。
【解決手段】振動抑制装置では、構造物５に連結されたケーブル３１，３１に、テンションがあらかじめ付与されており、構造物５の振動により発生し、ケーブル３１，３１を介して伝達された構造物５の変位が、変換機構によって回転体の回転運動に変換される。また、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用するときには、伝達機構によって、回転体から回転マスへの回転力の伝達が許容され、回転マスからの反力がケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達が遮断される。
【解決手段】振動抑制装置では、構造物５に連結されたケーブル３１，３１に、テンションがあらかじめ付与されており、構造物５の振動により発生し、ケーブル３１，３１を介して伝達された構造物５の変位が、変換機構によって回転体の回転運動に変換される。また、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用するときには、伝達機構によって、回転体から回転マスへの回転力の伝達が許容され、回転マスからの反力がケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達が遮断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を抑制するための振動抑制装置に関し、特に、構造物の振動の抑制を回転マスを用いて行う振動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振動抑制装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この振動抑制装置は、梁の振動を抑制するためのものであり、マスダンパと、このマスダンパに梁の振動を伝達するための斜材と、この斜材にテンションを付与する付加ばねを備えている。斜材は、鋼線で構成され、梁の長さ方向の全体に延びており、その一端部および他端部が、梁の一端部および他端部にそれぞれ固定されている。また、マスダンパおよび付加ばねの双方は、梁と斜材の間に並列に設けられている。この付加ばねにより、斜材が下方に付勢されることによって、斜材には、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されている。さらに、マスダンパは、ボールねじ、回転マスおよび粘性体を有する一般的なタイプのものである。
【０００３】
以上の構成の従来の振動抑制装置では、地震などで梁が振動すると、梁の振動が、斜材を介してマスダンパに伝達されるとともに、回転マスの回転運動に増幅変換される。それに伴い、回転マスの回転慣性効果と粘性体の粘性減衰効果が得られることによって、梁の振動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、この従来の振動抑制装置では、マスダンパが梁と斜材の間に設けられており、梁の振動をマスダンパに伝達するための斜材は、鋼線で構成されるとともに、付加ばねにより下方に付勢されることで、プレテンションを付与されている。このため、梁が振動により下方に撓んだときには、マスダンパが圧縮され、それに伴って発生したマスダンパによる反力が、斜材のテンションを増大させる方向に作用する。したがって、この場合には、斜材の剛性が発揮される結果、梁の振動をマスダンパに伝達することが可能である。
【０００６】
一方、梁が振動により上方に撓んだときには、マスダンパが伸張され、それに伴って発生したマスダンパによる反力が、斜材のテンションを低減する方向に作用する。一般に、マスダンパは、相対変位を回転マスの回転運動に増幅変換するという構成上、その反力が比較的大きいという特性を有する。以上から、梁が上方に撓むのに伴って発生したマスダンパの反力が、付加ばねの付勢力よりも大きい場合には、斜材が、梁に追従するように上方に移動し、緩む。したがって、この場合には、斜材の剛性が発揮されなくなる結果、梁の振動をマスダンパに伝達することができなくなってしまう。
【０００７】
また、その後、梁が振動により下方に撓んでも、上記のように斜材がそれまで緩んでいたために、斜材がすぐにはテンション状態に復帰せず、斜材の剛性が発揮されない結果、梁の振動をマスダンパに伝達することができなくなってしまう。以上から、この従来の振動抑制装置では、梁が振動により上下に繰り返し撓んだときに、梁の振動をマスダンパに適切に伝達できないことにより、マスダンパによる制振効果が得られないことによって、梁の振動を抑制することができないおそれがある。
【０００８】
また、このような不具合を防止すべく、梁の振動中に斜材をテンション状態に保持するために、付加ばねとして、マスダンパの反力よりも付勢力が大きな、剛性の高いものを用いることが、考えられる。しかし、その場合には、過大なプレテンションが斜材に常に作用する結果、梁の長期軸力（プレストレス）が過大になってしまう。また、この場合、斜材に対して、付加ばねおよびマスダンパが互いに並列に設けられていることと、付加ばねの剛性が高すぎることによって、マスダンパの回転マスの回転慣性効果が抑制される結果、マスダンパによる制振効果を適切に得られなくなってしまう問題がある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ケーブルに付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、構造物の振動中に回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができ、それにより、構造物の振動を抑制することができる振動抑制装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、構造物の振動を抑制するための振動抑制装置であって、テンションがあらかじめ付与されるとともに、構造物に連結されたケーブルと、回転体を有するとともに、ケーブルに接続され、構造物の振動により発生し、ケーブルを介して伝達された構造物の変位を、回転体の回転運動に変換する変換機構と、回転可能な回転マスと、回転体および回転マスに連結され、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達を許容し、回転マスからの反力がケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達を遮断する伝達機構と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、構造物に連結されたケーブルに、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されており、このケーブルに、変換機構が接続されている。この変換機構には、構造物の振動によって発生した構造物の変位が、ケーブルを介して伝達され、変換機構は、伝達された構造物の変位を、回転体の回転運動に変換する。また、伝達機構が、回転体および回転マスに連結されており、この伝達機構によって、回転体の回転力が回転マスに伝達される。
【００１２】
具体的には、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとき、すなわち、ケーブルの剛性が確実に発揮されるときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達が、伝達機構によって許容される。これにより、構造物の振動によって発生し、変換機構に伝達された構造物の変位が、回転マスの回転運動に変換され、回転マスが回転する。この回転マスの回転慣性効果により、回転マスの見かけの質量（等価質量）が実際の質量（実質量）に対して増幅されることによって、構造物の振動が抑制される。
【００１３】
また、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを低減させる方向に作用する場合において、回転マスからの反力がケーブルのプレテンションよりも大きいときには、前述した従来の場合と同様、ケーブルが緩み、その剛性が発揮されなくなる可能性がある。上述した構成によれば、そのような場合に、回転体から回転マスへの回転力の伝達を伝達機構によって遮断するので、回転マスからの反力がケーブルに作用しないため、ケーブルが上記のように緩むことがない。
【００１４】
したがって、ケーブルに付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、構造物の振動中、常に、ケーブルをテンション状態に保持できるので、構造物の変位を、ケーブルを介して変換機構に適切に伝達し、回転マスの回転運動に適切に変換することができる。したがって、上述した回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができ、それにより、構造物の振動を抑制することができる。同じ理由により、ケーブルに付与されるプレテンションを比較的小さくすることができるので、構造物のプレストレスを抑えることができる。それに加え、前述した従来のように、付加ばねによりケーブルにテンションを付与するとともに、この付加ばねおよび変換機構をケーブルに並列に設けるという構成を採用した場合に、付加ばねの付勢力を小さくし、その剛性を低くすることができるので、付加ばねの影響により回転マスの回転慣性効果が抑制されるのを防止することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の振動抑制装置において、振動抑制装置は、ケーブル、変換機構、回転マスおよび伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されており、構造物の振動中、一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの反力が一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの反力が他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとともに、他方の回転マスからの反力が他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、一方の回転マスからの反力が一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、振動抑制装置は、請求項１の説明で述べたケーブル、変換機構、回転マスおよび伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されている。また、構造物の振動中、一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの反力が当該一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用することによって、当該一方の回転体から当該一方の回転マスへの回転力の伝達が遮断されるときには、一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの反力が当該他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用し、それにより、当該他方の回転体から当該他方の回転マスへの回転力の伝達が許容される。
【００１７】
逆に、当該他方の回転マスからの反力が当該他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用することによって、当該他方の回転体から当該他方の回転マスへの回転力の伝達が遮断されるときには、当該一方の回転マスからの反力が当該一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用することによって、当該一方の回転体から当該一方の回転マスへの回転力の伝達が許容される。以上により、当該一方の回転マスの回転慣性効果が得られないときに当該他方の回転マスの回転慣性効果を、当該他方の回転マスの回転慣性効果が得られないときに当該一方の回転マスの回転慣性効果を、それぞれ得ることができるので、構造物の振動を迅速かつ十分に抑制することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の振動抑制装置において、変換機構は、ケーブルに接続されたねじ軸を有し、ねじ軸は、ケーブルを介して構造物の変位が伝達されるのに伴って、ねじ軸の軸線方向に往復移動するように構成されており、回転体は、ねじ軸にボールを介して螺合し、ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換するナットで構成されており、変換機構は、ねじ軸の軸線方向への往復移動を、ねじ軸が回転しないように案内するガイドをさらに有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、ケーブルに、変換機構のねじ軸が接続されており、このねじ軸は、構造物の振動により発生した変位がケーブルを介して伝達されるのに伴って、その軸線方向に往復移動するように構成されている。また、回転体は、ねじ軸にボールを介して螺合するナットで構成されており、ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換する。
【００２０】
このように、変換機構は、いわゆるボールねじで構成されているため、上記のようにねじ軸の往復移動がナットの回転運動に変換される際、ナットからねじ軸に反力トルクが作用し、それにより、ねじ軸が回転し、ひいては、ねじ軸に接続されたケーブルが捻れる可能性がある。上述した構成によれば、ガイドによって、ねじ軸の軸線方向への往復移動を、ねじ軸が回転しないように案内するので、上記のようなケーブルの捻れを防止でき、したがって、構造物の振動による変位を、回転マスの回転運動に無駄なく変換することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の振動抑制装置において、伝達機構がワンウェイクラッチで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の説明で述べたように、変換機構に伝達された構造物の変位が、ねじ軸の往復移動に変換された後、ナットの回転運動に変換される。このため、この往復移動によりねじ軸がナットに対して進入したとき、および退避したときのナットの回転方向は、互いに反対方向になる。
【００２３】
上述した構成によれば、一定方向にだけ動力を伝達するワンウェイクラッチを伝達機構として用いるので、ねじ軸がナットに対して進入（または退避）しているときに、ナットから回転マスへの回転力の伝達を許容し、これとは逆に、退避（または進入）しているときに、回転マスへの回転力の伝達を遮断することができる。これにより、請求項１の説明で述べた作用、すなわち、回転マスからの反力がケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときにのみ、回転体から回転マスへの回転力の伝達を許容するという作用を、実現することができる。
【００２４】
また、伝達機構として、一般的なワンウェイクラッチを用いるので、特別な機構を用意することなく、振動抑制装置を容易かつ安価に構成することができる。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の振動抑制装置において、回転マスの回転を減衰させる減衰要素をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、回転マスの回転慣性効果に加え、減衰要素の減衰効果が得られる。また、構造物の振動中、構造物の変位の伝達により回転した回転マスを、慣性によって回転させたままにせずに、その回転を減衰要素によって減衰するので、変換機構に繰り返し伝達される構造物の変位に応じて、回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができる。以上により、構造物の振動をさらに適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態による振動抑制装置のうちの第１振動抑制装置を、これを適用した橋梁とともに概略的に示す図である。
【図２】図１に示す第１振動抑制装置などの拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態による振動抑制装置のうちの第２振動抑制装置を、これを適用した橋梁とともに概略的に示す図である。
【図４】図３に示す第２振動抑制装置などの拡大図である。
【図５】図１〜図４に示すマスダンパの斜視図である。
【図６】図５に示すマスダンパの特性を説明するための図である。
【図７】図５に示すマスダンパの特性を説明するための別の図である。
【図８】図５に示すマスダンパを構造物に適用した場合における振動数比と変位応答倍率の関係を示す図である。
【図９】図１に示す第１振動抑制装置のモデルを、（ａ）マスダンパの圧縮中について、（ｂ）マスダンパの伸張中について、それぞれ示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建築物とともに概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建築物とともに概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明の第１実施形態による振動抑制装置は、図１および図３にそれぞれ示す第１振動抑制装置１および第２振動抑制装置２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、地震などにより発生した橋梁５の振動を抑制するためのものである。この橋梁５は、Ｈ形鋼で構成され、複数の橋脚６，６，…（２つのみ図示）に支持されており、水平に延びている。また、これらの第１振動抑制装置１は橋梁５の一方の側面に、第２振動抑制装置２は橋梁５の他方の側面に、それぞれ設けられている。
【００２９】
図１および図２に示すように、第１振動抑制装置１は、マスダンパ１１と、地震などにより発生した橋梁５の変位（振動）をマスダンパ１１に伝達するための一対のケーブル３１，３１を備えている。これらのケーブル３１，３１は、例えば鋼線で構成され、それぞれの一端部が連結部３２に接続されることによって互いに連結されており、橋梁５の長さ方向において、この連結部３２を中心として対称に設けられている。また、一方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の一方に支持される部位の上部に、固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、他方の橋脚６に支持される部位の上部に、固定されている。
【００３０】
図５に示すように、マスダンパ１１は、外筒１２、ボールねじ１３、ガイド１７、回転マス１８、ワンウェイクラッチ１９、および粘性体２０を有しており、圧縮されたときにのみ、振動抑制効果が得られる片効きのものとして構成されている。
【００３１】
このボールねじ１３は、ねじ軸１４と、ねじ軸１４に多数のボール１５を介して螺合するナット１６で構成されており、上記の外筒１２に同心状に設けられている。なお、図５では、便宜上、ボール１５などの複数の部品の符号を一部、省略している。このねじ軸１４には、ボール１５が係合するねじ溝１４ａと、軸線方向に延びるスプライン溝１４ｂが形成されており、このスプライン溝１４ｂの幅は、ねじ溝１４ａの幅よりも大きな値に設定されている。また、上記のナット１６は、外筒１２に収容されるとともに、一対の第１ラジアル軸受けＲＢ１，ＲＢ１およびスラスト軸受けＴＢ，ＴＢにより、外筒１２に対して回転自在に且つ軸線方向に移動不能に支持されており、外筒１２における軸線方向の一端部に位置している。さらに、ねじ軸１４は、その一部が外筒１２から外方に突出しており、外筒１２に対して軸線方向に所定の距離、往復移動可能である。
【００３２】
以上の構成のボールねじ１３では、外力によりねじ軸１４が軸線方向に往復移動すると、それに伴って、ナット１６が、その軸線を中心として回転する。すなわち、ねじ軸１４の往復移動が、ナット１６の回転運動に変換される。
【００３３】
また、前記ガイド１７は、ガイド孔１７ａを有する円筒状のものであり、外筒１２のねじ軸１４側の端部に、同心状に固定されている。このガイド孔１７ａには、ねじ軸１４が挿入されている。さらに、ガイド１７の内周面には、複数のボール１７ｂが設けられている。各ボール１７ｂは、その径がねじ軸１４のねじ溝１４ａの幅よりも大きく、かつ、スプライン溝１４ｂの幅よりも若干小さな値に設定されている。また、ボール１７ｂは、その半部がガイド１７の内周面に形成された半球状の溝１７ｃに係合するとともに、残りの半部がスプライン溝１４ｂに係合しており、これらの溝１７ｃ，１４ｂ内で転動自在である。
【００３４】
以上の構成のガイド１７およびねじ軸１４では、ねじ軸１４がナット１６に対して軸線方向に往復移動すると、ボール１７ｂは、ガイド１７に対して周方向に移動することなく、スプライン溝１４ｂ上を転動し、それにより、ねじ軸１４の往復移動が支障なく行われる。また、ボールねじ１３では、その構成上、ナット１６に対するねじ軸１４の往復移動に伴って、ナット１６からねじ軸１４に反力トルクが作用する。これに対し、ボール１７ｂが、外筒１２に固定されたガイド１７の半球状の溝１７ｃと、ねじ軸１４の軸線方向に伸びるスプライン溝１４ｂとに係合しているため、そのような反力トルクがねじ軸１４に作用しても、外筒１２に対するねじ軸１４の回転が阻止される。このように、ねじ軸１４の往復移動が、ガイド１７によって、ねじ軸１４を回転させないように案内される。
【００３５】
また、前記回転マス１８は、比重が大きな材料、例えば鉄で構成されており、円筒状に形成されている。さらに、回転マス１８は、外筒１２内における、ボールねじ１３のナット１６とは逆側の部位に収容されており、ナット１６と同軸状に配置されている。また、回転マス１８には、前記ワンウェイクラッチ１９の後述する第２回転体１９ｂが、同軸状に固定されている。回転マス１８および第２回転体１９ｂは、一対の第２ラジアル軸受けＲＢ２，ＲＢ２により、外筒１２に対して回転自在に支持されており、一体に回転自在である。
【００３６】
また、ワンウェイクラッチ１９は、一般的なラチェットタイプのものであり、第１回転体１９ａおよび第２回転体１９ｂを有している。この第１回転体１９ａは、ナット１６に同軸状に固定されており、ナット１６と一体に回転自在である。また、この第２回転体１９ｂには、爪（図示せず）が設けられている。
【００３７】
以上の構成のワンウェイクラッチ１９では、回転マス１８の停止中、ねじ軸１４が外筒１２に進入する方向に移動するのに伴い、ナット１６および第１回転体１９ａに、図５に示す矢印の方向に回転させるトルクが作用したときには、爪が第１回転体１９ａに係合し、それにより、第１回転体１９ａと第２回転体１９ｂの間が接続される結果、第１および第２回転体１９ａ，１９ｂが一体に回転する。これにより、この場合には、ナット１６からワンウェイクラッチ１９を介して、回転力が回転マス１８に伝達される。
【００３８】
一方、ねじ軸１４が外筒１２から突出する方向に移動するのに伴って、図５に示す矢印と反対方向のトルクがナット１６および第１回転体１９ａに作用したときには、爪が第１回転体１９ａに係合せず、それにより、第１回転体１９ａと第２回転体１９ｂの間が遮断される結果、第１回転体１９ａから第２回転体１９ｂにトルクが伝達されない。これにより、この場合には、ナット１６からの回転力が、ワンウェイクラッチ１９を介して回転マス１８に伝達されず、ナット１６および第１回転体１９ａが空回りする。
【００３９】
また、前記粘性体２０は、シリコンオイルなどから成り、外筒１２と回転マス１８の間に充填されている。外筒１２には、この粘性体２０の漏れを防止するためのパッキン（図示せず）が設けられている。
【００４０】
次に、図６および図７を参照しながら、以上の構成のマスダンパ１１の特性について説明する。図６（ａ）は、外筒１２およびねじ軸１４に作用する粘性体２０の減衰力（以下「粘性体減衰力」という）ＤＦが値０であると仮定した場合における、マスダンパ１１に入力される節点間変位Ｄｉｓと、外筒１２およびねじ軸１４に作用する回転マス１８の回転慣性力（以下「回転マス慣性力」という）ＩＦの関係を示している。また、図６（ｂ）は、回転マス慣性力ＩＦが値０であると仮定した場合における、節点間変位Ｄｉｓと粘性体減衰力ＤＦの関係を示している。さらに、図６（ｃ）は、節点間変位Ｄｉｓと、マスダンパ１１の反力（以下「マスダンパ反力」という）ＲＦの関係を示している。また、図７は、節点間変位Ｄｉｓ、節点間速度Ｖｅｌおよび節点間加速度Ａｃｃの推移を示している。なお、これらの図６および図７は、節点間変位Ｄｉｓとして定常波を入力した場合における各種のパラメータについて示している。
【００４１】
また、図６（ａ）〜（ｃ）において、点ａは、ねじ軸１４が外筒１２から最も突出した突出位置から、外筒１２に向かって移動し始めたとき、すなわちマスダンパ１１が伸びきった状態から縮み始めたときの関係を表しており、点ｃは、ねじ軸１４が外筒１２に最も進入した進入位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が縮みきったときの関係を表している。また、点ｂは、ねじ軸１４が上記の突出位置から進入位置に移動する際に、これらの突出位置と進入位置の間の中央の中立位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときの関係を表しており、点ｄは、ねじ軸１４が進入位置から中立位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が伸張中立状態になったときの関係を表している。さらに、点ｅは、ねじ軸１４が突出位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が伸びきったときの関係を表している。
【００４２】
さらに、図７において、時点ｔａは、マスダンパ１１が伸びきった状態から縮み始めたタイミングに相当するとともに、時点ｔｂは、マスダンパ１１が上記の圧縮中立状態になったタイミングに相当する。また、時点ｔｃは、マスダンパ１１が縮みきったタイミングに相当するとともに、時点ｔｄは、マスダンパ１１が上記の伸張中立状態になったタイミングに相当する。さらに、時点ｔｅは、マスダンパ１１が伸びきったタイミングに相当する。以上のように、図７の時点ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄおよびｔｅは、図６の点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄおよび点ｅにそれぞれ対応している。また、図６の点ａから点ｂおよび点ｃまでの軌跡は、マスダンパ１１が圧縮されているときの関係を表しており、点ｃから点ｄおよび点ｅまでの軌跡は、マスダンパ１１が伸張されているときの関係を表している。同様に、図７の時点ｔａから時点ｔｃまでの間は、マスダンパ１１の圧縮中における各種のパラメータの推移を表しており、時点ｔｃから時点ｔｅまでの間は、マスダンパ１１の伸張中における各種のパラメータの推移を表している。
【００４３】
図７に示すように、マスダンパ１１に入力される節点間変位Ｄｉｓ、節点間速度Ｖｅｌおよび節点間加速度Ａｃｃは、正弦波状に変化し、節点間変位Ｄｉｓおよび節点間速度Ｖｅｌは、位相が互いに９０度ずれており、節点間変位Ｄｉｓおよび節点間加速度Ａｃｃは、位相が互いに１８０度ずれている。また、節点間変位Ｄｉｓは、時点ｔａおよびｔｅにおいて負の最大値−ＤＭになっており、時点ｔｂおよびｔｄにおいて値０に、時点ｔｃにおいて正の最大値＋ＤＭに、それぞれなっている。さらに、節点間速度Ｖｅｌは、時点ｔａ，ｔｃおよびｔｅにおいて値０になっており、時点ｔｂにおいて正の最大値に、時点ｔｄにおいて負の最大値に、それぞれなっている。また、節点間加速度Ａｃｃは、時点ｔａおよびｔｅにおいて正の最大値になっており、時点ｔｂおよびｔｄにおいて値０に、時点ｔｃにおいて負の最大値に、それぞれなっている。
【００４４】
前述したように、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９を介して行われる。また、基本的には、ねじ軸１４が外筒１２に向かって移動したとき、すなわちマスダンパ１１の圧縮中には、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達される一方、マスダンパ１１の伸張中には、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達されない。さらに、回転マス慣性力ＩＦは、節点間加速度Ａｃｃに依存し、節点間加速度Ａｃｃが高いほど、より大きくなる。
【００４５】
以上から、回転マス慣性力ＩＦは、粘性体減衰力ＤＦが値０であると仮定した場合には、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ａ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態（マスダンパ１１が伸びきった状態）からマスダンパ１１が縮み始めたとき（時点ｔａ）には、節点間加速度Ａｃｃが図７に示すように最大になることによって、回転マス慣性力ＩＦは、図６（ａ）に点ａで示すように最大になる。また、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど、すなわちマスダンパ１１が縮むほど、節点間加速度Ａｃｃが低下することによって、回転マス慣性力ＩＦは小さくなる。
【００４６】
そして、節点間変位Ｄｉｓが値０になったとき（時点ｔｂ）、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときに、節点間加速度Ａｃｃが値０になることによって、回転マス慣性力ＩＦは値０になる（点ｂ）。また、その後のマスダンパ１１の圧縮中（〜時点ｔｃ）には、回転マス１８の回転数がナット１６の回転数を超えるため、ワンウェイクラッチ１９によってナット１６と回転マス１８の間が遮断される結果、回転マス慣性力ＩＦは値０になる（〜点ｃ）。さらに、マスダンパ１１の伸張中（〜時点ｔｄ〜時点ｔｅ）には、ワンウェイクラッチ１９によるナット１６と回転マス１８の間の遮断によって、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達されないので、その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわちマスダンパ１１が縮み始める直前までの間（〜点ｄ〜点ｅ）は、回転マス慣性力ＩＦは値に０になる。
【００４７】
また、粘性体減衰力ＤＦは、節点間速度Ｖｅｌに依存し、節点間速度Ｖｅｌが高いほど、より大きくなる。このことと、ナット１６と回転マス１８の間の回転力の伝達が前述したように行われることから、粘性体減衰力ＤＦは、回転マス慣性力ＩＦが値０であると仮定した場合には、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ｂ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態からマスダンパ１１が縮み始めたとき（時点ｔａ）には、節点間速度Ｖｅｌが図７に示すように値０になることによって、粘性体減衰力ＤＦは、図６（ｂ）に点ａで示すように値０になる。そして、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど、すなわちマスダンパ１１が縮むほど、節点間速度Ｖｅｌが上昇することによって、粘性体減衰力ＤＦは、より大きくなり、節点間変位Ｄｉｓが値０になったとき（時点ｔｂ）、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときに、最大になる（点ｂ）。
【００４８】
また、正値である節点間変位Ｄｉｓがより大きくなるほど、すなわちマスダンパ１１がさらに縮むほど、節点間速度Ｖｅｌが低下することによって、粘性体減衰力ＤＦは、より小さくなり、節点間変位Ｄｉｓが正の最大値＋ＤＭになったとき（時点ｔｃ）、すなわちマスダンパ１１が縮みきったときに、値０になる（点ｃ）。さらに、マスダンパ１１の伸張中（〜時点ｔｄ〜時点ｔｅ）には、ワンウェイクラッチ１９によるナット１６と回転マス１８の間の遮断によって、ナット１６から粘性体２０にせん断力が作用しないので、その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわちマスダンパ１１が縮み始める直前までの間（〜点ｄ〜点ｅ）は、粘性体減衰力ＤＦは値０になる。
【００４９】
以上から、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦの双方が発生するマスダンパ１１によるマスダンパ反力ＲＦは、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ｃ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態からマスダンパ１１が縮み始めたときには、マスダンパ反力ＲＦは、図６（ａ）に示す回転マス慣性力ＩＦと等しくなる（点ａ）。また、マスダンパ１１の圧縮開始後の初期には、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど（マスダンパ１１が縮むほど）、マスダンパ反力ＲＦは、より大きくなる。その後、マスダンパ１１がさらに縮むほど、マスダンパ反力ＲＦは、より小さくなり、節点間変位Ｄｉｓが正の最大値＋ＤＭになる直前（マスダンパ１１が縮みきる直線）で、回転マス１８の回転数がナット１６の回転数を超えることによって、ナット１６と回転マス１８の間がワンウェイクラッチ１９で遮断される結果、回転マス反力ＲＦは値０になる。その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわち、マスダンパ１１が伸びきって、再度縮み始める直前までの間（点ｃ〜点ｄ〜点ｅ）は、マスダンパ反力ＲＦは値０になる。
【００５０】
以上のように、マスダンパ反力ＲＦは、マスダンパ１１の圧縮中にのみ得られ、伸張中には値０になる。すなわち、マスダンパ１１は、圧縮中にのみ、振動抑制効果が得られる片効きのものとして構成されている。
【００５１】
また、図２に示すように、マスダンパ１１の外筒１２には、ねじ軸１４と反対側の端部に、連結部材２１が一体に設けられており、この連結部材２１は、取付用のフランジ２２に回動自在に連結されている。さらに、ねじ軸１４には、ナット１６と反対側の端部に、ばね座２３が取り付けられている。このばね座２３と外筒１２の間には、テンションばね２４が設けられており、このテンションばね２４は、圧縮コイルばねで構成されている。
【００５２】
以上の構成のマスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して橋梁５の上端部に取り付けられることによって、橋梁５に固定されるとともに、ばね座２３が前述した連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、伸縮していない中立状態になっており、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６，６の間の中心の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、上記のテンションばね２４の付勢力がばね座２３および連結部３２を介して作用することにより、下方に付勢されている。これにより、ケーブル３１，３１に、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されるとともに、プレストレスが橋梁５に付与されている。
【００５３】
以上の構成の第１振動抑制装置１および橋梁５では、図１に二点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓むと、橋梁５の撓み、すなわち橋梁５の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。これにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。
【００５４】
また、図８（ａ）は、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓んだ場合における第１振動抑制装置１のモデルを示している。同図における符号ｍｉ、ｃｄ、ＫＴ、およびｋｂは、回転マス１８の質量、粘性体２０の粘性係数、テンションばね２４のばね定数、およびケーブル３１，３１の剛性をそれぞれ表している。図８（ａ）から明らかなように、この場合、橋梁５には、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦから成るマスダンパ反力ＲＦおよびテンションばね２４による反力から成る合力が、ケーブル３１，３１による反力と釣り合い、この合力が橋梁５に作用する。したがって、回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１から成る付加振動系の固有振動数を、橋梁５の固有振動数に同調させることによって、振動抑制装置１による振動抑制効果を適切に得ることができる。
【００５５】
一方、図１に一点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓むと、橋梁５の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、前述したようにマスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により橋梁５に追従して上方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。
【００５６】
図８（ｂ）は、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓んだ場合における第１振動抑制装置１のモデルを示している。同図から明らかなように、この場合、橋梁５には、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦから成るマスダンパ反力ＲＦは作用せず、テンションばね２４およびケーブル３１，３１による反力のみが作用する。
【００５７】
また、第１振動抑制装置１の回転マス１８の質量ｍｉ、粘性体２０の粘性係数ｃｄ、テンションばね２４のばね定数ＫＴ、およびケーブル３１，３１の剛性ｋｂは、前述した付加振動系（回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１）の固有振動数が橋梁５の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００５８】
また、図９は、第１振動抑制装置１が適用された橋梁５における振動数比ｐ／ωｓと変位応答倍率ｕ／ｕｇの関係を示している。ここで、ωｓは橋梁５の固有円振動数であり、ｐは、橋梁５を支持する地面の加振円振動数である。また、ｕｇは、地面から橋梁５に入力された変位であり、ｕは、地面からの橋梁５の相対応答変位である。さらに、図９の実線および一点鎖線は、マスダンパ１１の圧縮中および伸張中について、それぞれ示している。同図に示すように、マスダンパ１１の圧縮中、変位応答倍率ｕ／ｕｇは、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果と、橋梁５に対する付加振動系の固有振動数の同調とによって、比較的小さな値に抑制されており、第１振動抑制装置１による振動抑制効果を適切に得られることが分かる。
【００５９】
また、図３および図４に示すように、第２振動抑制装置２は、第１振動抑制装置１と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えており、これらのマスダンパ１１およびケーブル３１，３１は、第１振動抑制装置１のマスダンパ１１およびケーブル３１，３１と上下逆向きに橋梁５に取り付けられている点のみが異なっている。具体的には、第２振動抑制装置２のマスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して橋梁５の下端部に取り付けられることによって、橋梁５に固定されている。
【００６０】
また、第２振動抑制装置２の一方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の一方に支持される部位の下部に、固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、他方の橋脚６に支持される部位の下部に、固定されている。さらに、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力がばね座２３および連結部３２を介して作用することによって、上方に付勢されている。これにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが橋梁５に付与されている。
【００６１】
以上の構成の第２振動抑制装置２および橋梁５では、図３に一点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓むと、それにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００６２】
一方、図３に二点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓むと、このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置２では、第１振動抑制装置１と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により橋梁５に追従して下方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。また、この場合における第２振動抑制装置２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００６３】
以上のように、第１および第２振動抑制装置１，２は、一方による振動抑制効果が適切に得られないときには、他方による振動抑制効果を得ることができ、他方による振動抑制効果が適切に得られないときには、一方による振動抑制効果を得ることができる。
【００６４】
また、第２振動抑制装置２の回転マス１８の質量ｍｉ、粘性体２０の粘性係数ｃｄ、テンションばね２４のばね定数ＫＴ、およびケーブル３１，３１の剛性ｋｂは、第１振動抑制装置１と同様、付加振動系（回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１）の固有振動数が橋梁５の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００６５】
以上のように、第１実施形態によれば、橋梁５の振動によって発生した橋梁５の変位（撓み）が、プレテンションが付与されたケーブル３１，３１を介して、ボールねじ１３に伝達されるとともに、伝達された橋梁５の変位が、ナット１６の回転運動に変換される。また、ワンウェイクラッチ１９によって、ナット１６の回転力が、回転マス１８に次のように伝達される。
【００６６】
すなわち、橋梁５の振動中、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達に伴って発生する回転マス慣性力ＩＦを含むマスダンパ反力ＲＦが、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用するときには、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９によって許容される。逆に、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達に伴って発生するマスダンパ反力ＲＦが、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用するときには、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９によって遮断される。
【００６７】
したがって、ケーブル３１，３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、橋梁５の振動中、常に、ケーブル３１，３１をテンション状態に保持できるので、橋梁５の変位を、ケーブル３１，３１を介してボールねじ１３に適切に伝達し、回転マス１８の回転運動に適切に変換することができる。したがって、回転マス慣性力ＩＦ、すなわち回転マス１８の回転慣性効果と、粘性体減衰力ＤＦ、すなわち粘性体２０の粘性減衰効果とを合わせたマスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果を、適切に得ることができ、それに加え、橋梁５に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、橋梁５の振動を適切に抑制することができる。同じ理由により、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するテンションばね２４の付勢力を比較的小さくすることができるので、橋梁５のプレストレスを抑えることができるとともに、テンションばね２４の剛性を低くすることができ、このことによっても、振動抑制装置による振動抑制効果をより適切に得ることができる。
【００６８】
また、橋梁５の振動中、第１および第２振動抑制装置１，２の一方のマスダンパ反力ＲＦが、当該一方のケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用することによって、当該一方のナット１６から当該一方の回転マス１８への回転力の伝達が遮断されるときには、第１および第２振動抑制装置１、２の他方のマスダンパ反力ＲＦが当該他方のケーブル３１、３１のテンションを増大させる方向に作用し、それにより、当該他方のナット１６から当該他方の回転マス１８への回転力の伝達が許容される。以上により、第１および第２振動抑制装置１，２のいずれかによる振動抑制効果を常に得ることができるので、橋梁５の振動を迅速かつ十分に抑制することができる。
【００６９】
また、ガイド１７によって、ねじ軸１４の軸線方向への往復移動を、ねじ軸１４が回転しないように案内するので、ケーブル３１，３１の捻れを防止でき、したがって、橋梁５の振動による変位を、回転マス１８の回転運動に無駄なく変換することができる。さらに、一般的なワンウェイクラッチ１９を用いるので、特別な機構を用意することなく、振動抑制装置を容易かつ安価に構成することができる。
【００７０】
また、振動抑制装置では、回転マス１８の回転マス慣性力ＩＦに加え、粘性体２０の粘性体減衰力ＤＦが得られる。さらに、橋梁５の振動中、橋梁５の変位の伝達により回転した回転マス１８を、慣性によって回転させたままにせずに、その回転を粘性体２０によって減衰するので、繰り返し伝達される橋梁５の変位に応じて、回転マス慣性力ＩＦを適切に得ることができる。以上により、橋梁５の振動をさらに適切に抑制することができる。
【００７１】
また、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の間の中央の部位に、すなわち、一次モードの振動による橋梁５の変位が最大となる部位（腹）に、マスダンパ１１が設けられるとともに、ケーブル３１，３１が、橋梁５における橋脚６，６に支持される部位、すなわち、一次モードの振動による橋梁５の変位がほぼ値０になる部位（節）に固定されているので、橋梁５の一次モードの振動をさらに適切に抑制することができる。
【００７２】
なお、第１実施形態では、振動抑制装置を、橋梁５の一次モードの振動に対応するように構成しているが、二次以上の振動モードの振動に対応するように構成してもよい。この場合、マスダンパ１１は、橋梁５における、当該振動モードの振動による変位が最大となる部位（腹）に設けられるとともに、ケーブル３１，３１は、当該振動モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に固定される。あるいは、振動抑制装置を、互いに異なる複数の振動モードの振動に対応させるために、各モードに対応するマスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えるように構成してもよい。また、第１実施形態では、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するために、テンションばね２４を、外筒１２とばね座２３の間に設けているが、橋梁５と、ばね座２３または連結部３２との間に設けてもよい。あるいは、このテンションばね２４を省略し、各ケーブル３１を橋梁５と平行に延びるように設け、ケーブル３１を、引張コイルばねを介して橋梁５に取り付けるとともに、これらの引張コイルばねによってプレテンションを付与してもよい。
【００７３】
次に、図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態による振動抑制装置について説明する。同図に示すように、この振動抑制装置は、第１実施形態と異なり、ビルなどの高層の建築物７に適用したものである。図１０において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１０に示す振動抑制装置は、第１振動抑制装置４１および第２振動抑制装置４２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、これらの第１および第２振動抑制装置４１，４２は、建築物７に左右対称に設けられている。
【００７４】
第１振動抑制装置４１は、マスダンパ５１およびケーブル３１を備えている。このマスダンパ５１は、第１実施形態のマスダンパ１１と同様、外筒５１ａ、ねじ軸５１ｂを有するボールねじ、回転マス、ワンウェイクラッチ、および粘性体などで構成されている。マスダンパ５１では、ワンウェイクラッチが機能する回転方向が、第１実施形態のワンウェイクラッチ１９と逆方向になっており、それにより、マスダンパ反力ＲＦがその伸張中にのみ得られ、圧縮中には値０になる。それ以外の点については、マスダンパ５１の構成は、マスダンパ１１と同じであるので、その詳細な説明を省略するものとする。
【００７５】
また、上記の外筒５１ａには、ねじ軸５１ｂと反対側の端部に、連結部材２１が一体に設けられており、この連結部材２１は、取付用のフランジ２２に回動自在に連結されている。マスダンパ５１は、フランジ２２および取付具３３を介して、地面に固定されており、建築物７の左端部に位置している。さらに、ねじ軸５１ｂには、ばね座２３が取り付けられており、外筒５１ａとばね座２３の間には、テンションばね２５が設けられている。このテンションばね２５は、第１実施形態と異なり、圧縮コイルばねではなく、引張コイルばねで構成されている。
【００７６】
さらに、ケーブル３１の一端部は、建築物７の左端部の上端部に固定されている。ケーブル３１の他端部は、取付具３４を介してばね座２３に回動自在に取り付けられることによって、マスダンパ５１に接続されている。ケーブル３１は、上記のテンションばね２５の付勢力がばね座２３および取付具３４を介して作用することにより、下方に引っ張られている。これにより、ケーブル３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。また、この状態では、マスダンパ５１は中立状態になっている。
【００７７】
以上の構成の第１振動抑制装置４１および建築物７では、図１０に二点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により右方に揺動すると、地面に対する建築物７の変位が、ケーブル３１を介してマスダンパ５１に伝達される。これにより、マスダンパ５１が伸張される結果、前述したように、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第１振動抑制装置４１のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００７８】
一方、図１０に一点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により左方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１を介してマスダンパ５１に伝達される。このことと、テンションばね２５の付勢力が作用していることによって、マスダンパ５１が圧縮される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第１振動抑制装置４１では、前述したように、マスダンパ５１の圧縮中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により緩むことがなく、テンションばね２５によってテンション状態に保持される。この場合における第１振動抑制装置４１のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００７９】
また、第２振動抑制装置４２は、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ５１およびケーブル３１を備えている。このマスダンパ５１は、フランジ２２および取付具３３を介して、地面に固定されており、建築物７の右端部に位置している。また、ケーブル３１の一端部は、建築物７の右端部の上端部に固定されており、ケーブル３１の他端部は、取付具３４を介してばね座２３に回動自在に取り付けられることによって、マスダンパ５１に接続されている。ケーブル３１は、テンションばね２５の付勢力がばね座２３および取付具３４を介して作用することにより、下方に引っ張られている。これにより、ケーブル３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。また、この状態では、マスダンパ５１は中立状態になっている。
【００８０】
以上の構成の第２振動抑制装置４２および建築物７では、図１０に一点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により左方に揺動すると、それにより、マスダンパ５１が伸張される結果、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置４２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００８１】
一方、図１０に二点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により右方に揺動すると、このことと、テンションばね２５の付勢力が作用していることによって、マスダンパ５１が圧縮される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置４２では、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ５１の圧縮中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により緩むことがなく、テンションばね２５によってテンション状態に保持される。この場合における第２振動抑制装置４２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００８２】
また、第１および第２振動抑制装置４１，４２の回転マスの質量、粘性体の粘性係数、テンションばね２５のばね定数、およびケーブル３１の剛性は、回転マス、粘性体、テンションばね２５およびケーブル３１から成る付加振動系の固有振動数が建築物７の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００８３】
以上により、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、ケーブル３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、建築物７の振動中、常に、ケーブル３１をテンション状態に保持できるので、建築物７の変位を、ケーブル３１を介してマスダンパ５１のボールねじに適切に伝達し、回転マスの回転運動に適切に変換することができる。したがって、振動抑制装置による振動抑制効果を適切に得ることができ、それに加え、建築物７に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、建築物７の振動を適切に抑制することができる。また、マスダンパ５１が、建築物７を支持する地面に固定されるとともに、ケーブル３１の一端部が、建築物７の上端部に、すなわち、一次モードの振動による建築物７の変位が最大となる部位（腹）に固定されているので、建築物７の一次モードの振動をより適切に抑制することができる。その他、建築物７について、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。
【００８４】
なお、第２実施形態では、マスダンパ５１を地面に固定するとともに、建築物にケーブル３１を固定しているが、これとは逆に、地面にケーブル３１を固定するとともに、マスダンパ５１を建築物７に固定してもよい。この場合、ケーブル３１は、マスダンパ５１を介して建築物７に連結される。また、第２実施形態では、マスダンパ５１を、地面に固定しているが、建築物７における、一次モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に、すなわち建築物７の下端部に固定してもよい。あるいは、ケーブル３１を一対のケーブルで構成し、一対のケーブルの各一端部をマスダンパ５１を介して互いに連結するとともに、一対のケーブルの一方の他端部を、建築物７の上端部に固定し、一対のケーブルの他方の他端部を、地面または建築物７の下端部に固定してもよい。
【００８５】
さらに、第２実施形態では、振動抑制装置を、建築物７の一次モードの振動に対応するように構成しているが、二次モードの振動に対応するように構成してもよい。図１１は、そのように構成された、本発明の第３実施形態による振動抑制装置を示している。同図において、第１および第２実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下、第１および第２実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
図１１に示すように、振動抑制装置は、第１振動抑制装置６１および第２振動抑制装置６２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、これらの第１および第２振動抑制装置６１、６２は、建築物７に左右対称に設けられている。第１振動抑制装置６１は、第１実施形態と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えている。これらのケーブル３１，３１は、それぞれの一端部が連結部３２に接続されることによって互いに連結されており、建築物７の上下方向において、連結部３２を中心として対称に設けられている。また、一方のケーブル３１の他端部は、建築物７の上端部の左端部に固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、地面に固定されており、建築物７の左端部に位置している。
【００８７】
さらに、マスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して建築物７の左端部に取り付けられることによって、建築物７に固定されるとともに、ばね座２３が連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、中立状態になっており、建築物７における上下方向の中央の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力によって右方に付勢されており、それにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。
【００８８】
以上の構成の第１振動抑制装置６１および建築物７では、図１１に二点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により右方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。これにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、第１実施形態と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第１振動抑制装置６１のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００８９】
一方、図１１に一点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により左方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第１振動抑制装置６１では、第１実施形態と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により建築物７に追従して左方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。この場合における第１振動抑制装置６１のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００９０】
また、第２振動抑制装置６２は、第１振動抑制装置６１と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えている。第２振動抑制装置６２のケーブル３１、３１は、第１振動抑制装置６１と同様、連結部３２を中心として対称に設けられており、一方のケーブル３１の他端部は、建築物７の上端部の右端部に固定され、他方のケーブル３１の他端部は、地面に固定されてており、建築物７の右端部に位置している。
【００９１】
また、マスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して建築物７の右端部に取り付けられることによって、建築物７に固定されるとともに、ばね座２３が連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、中立状態になっており、建築物７における上下方向の中央の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力によって左方に付勢されており、それにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。
【００９２】
以上の構成の第２振動抑制装置６２および建築物７では、図１１に一点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により左方に揺動すると、それにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、第１実施形態と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置６２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００９３】
一方、図１１に二点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により右方に揺動すると、このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置６２では、第１実施形態と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により建築物７に追従して右方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。この場合における第２振動抑制装置６２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００９４】
また、第１および第２振動抑制装置６１，６２の回転マス１８の質量、粘性体２０の粘性係数、テンションばね２４のばね定数、およびケーブル３１，３１の剛性は、回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１から成る付加振動系の固有振動数が建築物７の二次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００９５】
以上により、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様、ケーブル３１，３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、建築物７の振動中、常に、ケーブル３１，３１をテンション状態に保持できるので、建築物７の変位を、ケーブル３１，３１を介してボールねじ１３に適切に伝達し、回転マス１８の回転運動に適切に変換することができる。したがって、振動抑制装置による振動抑制効果を適切に得ることができ、それに加え、建築物７に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、建築物７の振動を適切に抑制することができる。また、建築物７における上下方向の中央の部位に、すなわち、二次モードの振動による建築物７の変位が最大となる部位（腹）に、第１および第２振動抑制装置６１，６２が設けられるとともに、ケーブル３１，３１が、建築物７の上端部、すなわち、二次モードの振動による建築物７の変位がほぼ値０となる部位（節）と、建築物７を支持する地面とに固定されているので、建築物７の二次モードの振動をさらに適切に抑制することができる。その他、建築物７について、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。
【００９６】
なお、第３実施形態では、振動抑制装置を、建築物７の二次モードの振動に対応するように構成しているが、三次以上の振動モードの振動に対応するように構成してもよい。この場合、マスダンパ１１は、建築物７における、当該振動モードの振動による変位が最大となる部位（腹）に設けられるとともに、ケーブル３１，３１は、当該振動モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に固定される。あるいは、振動抑制装置を、互いに異なる複数の振動モードに対応させるために、各モードに対応するマスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えるように構成してもよい。また、第３実施形態では、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するために、テンションばね２４を、外筒１２とばね座２３の間に設けているが、建築物７と、ばね座２３または連結部３２との間に設けてもよい。あるいは、このテンションばね２４を省略し、各ケーブル３１を建築物７と平行に延びるように設け、ケーブル３１および３１をそれぞれ、引張コイルばねを介して建築物７および地面に取り付けるとともに、これらの引張コイルばねによってプレテンションを付与してもよい。
【００９７】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１〜第３実施形態（以下、総称して「実施形態」という）では、ケーブル３１，３１は、鋼線であるが、テンションを付与することにより剛性を発揮するものであればよく、例えば帯状の鋼板でもよい。また、実施形態では、本発明における変換機構は、ボールねじ１３であるが、ケーブルを介して伝達された構造物の変位を回転運動に変換可能な機構であれば他の適当な機構でもよく、例えば、互いに噛み合うラックおよびピニオンを有するラックアンドピニオン機構でもよい。
【００９８】
さらに、実施形態では、本発明における伝達機構は、ラチェットタイプのワンウェイクラッチ１９であるが、特許請求の範囲に記載された伝達機構の機能を達成できる機構であれば他の適当な機構でもよく、例えば、スプラグ式や、ローラ式のワンウェイクラッチでもよい。あるいは、伝達機構として、その締結・解放を制御可能なクラッチを用いるとともに、このクラッチの制御により伝達機構の機能を達成するようにしてもよい。また、実施形態では、ねじ軸１４にスプライン溝１４ｂを形成するとともに、ガイド１７に半球状の溝１７ｃを形成しているが、これとは逆に、ねじ軸１４に半球状の溝を形成するとともに、ガイド１７にスプライン溝を形成してもよい。
【００９９】
さらに、実施形態では、本発明の減衰要素として、粘性体２０を用いているが、回転マス１８の回転を減衰可能なものであれば他の要素、例えば粘弾性ゴムや、空圧式・磁気式のダンパなどを用いてもよい。また、実施形態では、ねじ軸１４をケーブル３１に、外筒１２を橋梁５、地面または建築物７に、それぞれ固定しているが、これとは逆に、ねじ軸１４を橋梁５、地面または建築物７に、外筒１２をケーブル３１に、それぞれ固定してもよい。この場合、ケーブル３１に固定された外筒１２に反力トルクが作用することはないので、ガイド１７を省略することができる。
【０１００】
さらに、実施形態では、振動抑制装置を、一対の第１および第２振動抑制装置１，２、４１，４２、６１，６２で構成しているが、両者１，２、４１，４２、６１，６２の一方を省略してもよい。また、実施形態では、振動抑制装置を、橋梁５や建築物７に適用した例であるが、他の構造物、例えば建築物の梁や、鉄塔などに適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
５ 橋梁（構造物）
７ 建築物（構造物）
１３ ボールねじ（変換機構）
１４ ねじ軸
１５ ボール
１６ ナット（回転体）
１７ ガイド
１８ 回転マス
１９ ワンウェイクラッチ（伝達機構）
２０ 粘性体（減衰要素）
３１ ケーブル
４１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
４２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
６１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
６２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を抑制するための振動抑制装置に関し、特に、構造物の振動の抑制を回転マスを用いて行う振動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振動抑制装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この振動抑制装置は、梁の振動を抑制するためのものであり、マスダンパと、このマスダンパに梁の振動を伝達するための斜材と、この斜材にテンションを付与する付加ばねを備えている。斜材は、鋼線で構成され、梁の長さ方向の全体に延びており、その一端部および他端部が、梁の一端部および他端部にそれぞれ固定されている。また、マスダンパおよび付加ばねの双方は、梁と斜材の間に並列に設けられている。この付加ばねにより、斜材が下方に付勢されることによって、斜材には、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されている。さらに、マスダンパは、ボールねじ、回転マスおよび粘性体を有する一般的なタイプのものである。
【０００３】
以上の構成の従来の振動抑制装置では、地震などで梁が振動すると、梁の振動が、斜材を介してマスダンパに伝達されるとともに、回転マスの回転運動に増幅変換される。それに伴い、回転マスの回転慣性効果と粘性体の粘性減衰効果が得られることによって、梁の振動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、この従来の振動抑制装置では、マスダンパが梁と斜材の間に設けられており、梁の振動をマスダンパに伝達するための斜材は、鋼線で構成されるとともに、付加ばねにより下方に付勢されることで、プレテンションを付与されている。このため、梁が振動により下方に撓んだときには、マスダンパが圧縮され、それに伴って発生したマスダンパによる反力が、斜材のテンションを増大させる方向に作用する。したがって、この場合には、斜材の剛性が発揮される結果、梁の振動をマスダンパに伝達することが可能である。
【０００６】
一方、梁が振動により上方に撓んだときには、マスダンパが伸張され、それに伴って発生したマスダンパによる反力が、斜材のテンションを低減する方向に作用する。一般に、マスダンパは、相対変位を回転マスの回転運動に増幅変換するという構成上、その反力が比較的大きいという特性を有する。以上から、梁が上方に撓むのに伴って発生したマスダンパの反力が、付加ばねの付勢力よりも大きい場合には、斜材が、梁に追従するように上方に移動し、緩む。したがって、この場合には、斜材の剛性が発揮されなくなる結果、梁の振動をマスダンパに伝達することができなくなってしまう。
【０００７】
また、その後、梁が振動により下方に撓んでも、上記のように斜材がそれまで緩んでいたために、斜材がすぐにはテンション状態に復帰せず、斜材の剛性が発揮されない結果、梁の振動をマスダンパに伝達することができなくなってしまう。以上から、この従来の振動抑制装置では、梁が振動により上下に繰り返し撓んだときに、梁の振動をマスダンパに適切に伝達できないことにより、マスダンパによる制振効果が得られないことによって、梁の振動を抑制することができないおそれがある。
【０００８】
また、このような不具合を防止すべく、梁の振動中に斜材をテンション状態に保持するために、付加ばねとして、マスダンパの反力よりも付勢力が大きな、剛性の高いものを用いることが、考えられる。しかし、その場合には、過大なプレテンションが斜材に常に作用する結果、梁の長期軸力（プレストレス）が過大になってしまう。また、この場合、斜材に対して、付加ばねおよびマスダンパが互いに並列に設けられていることと、付加ばねの剛性が高すぎることによって、マスダンパの回転マスの回転慣性効果が抑制される結果、マスダンパによる制振効果を適切に得られなくなってしまう問題がある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ケーブルに付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、構造物の振動中に回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができ、それにより、構造物の振動を抑制することができる振動抑制装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、構造物の振動を抑制するための振動抑制装置であって、テンションがあらかじめ付与されるとともに、構造物に連結されたケーブルと、回転体を有するとともに、ケーブルに接続され、構造物の振動により発生し、ケーブルを介して伝達された構造物の変位を、回転体の回転運動に変換する変換機構と、回転可能な回転マスと、回転体および回転マスに連結され、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達を許容し、回転マスからの反力がケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達を遮断する伝達機構と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、構造物に連結されたケーブルに、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されており、このケーブルに、変換機構が接続されている。この変換機構には、構造物の振動によって発生した構造物の変位が、ケーブルを介して伝達され、変換機構は、伝達された構造物の変位を、回転体の回転運動に変換する。また、伝達機構が、回転体および回転マスに連結されており、この伝達機構によって、回転体の回転力が回転マスに伝達される。
【００１２】
具体的には、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとき、すなわち、ケーブルの剛性が確実に発揮されるときには、回転体から回転マスへの回転力の伝達が、伝達機構によって許容される。これにより、構造物の振動によって発生し、変換機構に伝達された構造物の変位が、回転マスの回転運動に変換され、回転マスが回転する。この回転マスの回転慣性効果により、回転マスの見かけの質量（等価質量）が実際の質量（実質量）に対して増幅されることによって、構造物の振動が抑制される。
【００１３】
また、構造物の振動中、回転体から回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する回転マスからの反力が、ケーブルのテンションを低減させる方向に作用する場合において、回転マスからの反力がケーブルのプレテンションよりも大きいときには、前述した従来の場合と同様、ケーブルが緩み、その剛性が発揮されなくなる可能性がある。上述した構成によれば、そのような場合に、回転体から回転マスへの回転力の伝達を伝達機構によって遮断するので、回転マスからの反力がケーブルに作用しないため、ケーブルが上記のように緩むことがない。
【００１４】
したがって、ケーブルに付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、構造物の振動中、常に、ケーブルをテンション状態に保持できるので、構造物の変位を、ケーブルを介して変換機構に適切に伝達し、回転マスの回転運動に適切に変換することができる。したがって、上述した回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができ、それにより、構造物の振動を抑制することができる。同じ理由により、ケーブルに付与されるプレテンションを比較的小さくすることができるので、構造物のプレストレスを抑えることができる。それに加え、前述した従来のように、付加ばねによりケーブルにテンションを付与するとともに、この付加ばねおよび変換機構をケーブルに並列に設けるという構成を採用した場合に、付加ばねの付勢力を小さくし、その剛性を低くすることができるので、付加ばねの影響により回転マスの回転慣性効果が抑制されるのを防止することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の振動抑制装置において、振動抑制装置は、ケーブル、変換機構、回転マスおよび伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されており、構造物の振動中、一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの反力が一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの反力が他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとともに、他方の回転マスからの反力が他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、一方の回転マスからの反力が一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、振動抑制装置は、請求項１の説明で述べたケーブル、変換機構、回転マスおよび伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されている。また、構造物の振動中、一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの反力が当該一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用することによって、当該一方の回転体から当該一方の回転マスへの回転力の伝達が遮断されるときには、一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの反力が当該他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用し、それにより、当該他方の回転体から当該他方の回転マスへの回転力の伝達が許容される。
【００１７】
逆に、当該他方の回転マスからの反力が当該他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用することによって、当該他方の回転体から当該他方の回転マスへの回転力の伝達が遮断されるときには、当該一方の回転マスからの反力が当該一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用することによって、当該一方の回転体から当該一方の回転マスへの回転力の伝達が許容される。以上により、当該一方の回転マスの回転慣性効果が得られないときに当該他方の回転マスの回転慣性効果を、当該他方の回転マスの回転慣性効果が得られないときに当該一方の回転マスの回転慣性効果を、それぞれ得ることができるので、構造物の振動を迅速かつ十分に抑制することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の振動抑制装置において、変換機構は、ケーブルに接続されたねじ軸を有し、ねじ軸は、ケーブルを介して構造物の変位が伝達されるのに伴って、ねじ軸の軸線方向に往復移動するように構成されており、回転体は、ねじ軸にボールを介して螺合し、ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換するナットで構成されており、変換機構は、ねじ軸の軸線方向への往復移動を、ねじ軸が回転しないように案内するガイドをさらに有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、ケーブルに、変換機構のねじ軸が接続されており、このねじ軸は、構造物の振動により発生した変位がケーブルを介して伝達されるのに伴って、その軸線方向に往復移動するように構成されている。また、回転体は、ねじ軸にボールを介して螺合するナットで構成されており、ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換する。
【００２０】
このように、変換機構は、いわゆるボールねじで構成されているため、上記のようにねじ軸の往復移動がナットの回転運動に変換される際、ナットからねじ軸に反力トルクが作用し、それにより、ねじ軸が回転し、ひいては、ねじ軸に接続されたケーブルが捻れる可能性がある。上述した構成によれば、ガイドによって、ねじ軸の軸線方向への往復移動を、ねじ軸が回転しないように案内するので、上記のようなケーブルの捻れを防止でき、したがって、構造物の振動による変位を、回転マスの回転運動に無駄なく変換することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の振動抑制装置において、伝達機構がワンウェイクラッチで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の説明で述べたように、変換機構に伝達された構造物の変位が、ねじ軸の往復移動に変換された後、ナットの回転運動に変換される。このため、この往復移動によりねじ軸がナットに対して進入したとき、および退避したときのナットの回転方向は、互いに反対方向になる。
【００２３】
上述した構成によれば、一定方向にだけ動力を伝達するワンウェイクラッチを伝達機構として用いるので、ねじ軸がナットに対して進入（または退避）しているときに、ナットから回転マスへの回転力の伝達を許容し、これとは逆に、退避（または進入）しているときに、回転マスへの回転力の伝達を遮断することができる。これにより、請求項１の説明で述べた作用、すなわち、回転マスからの反力がケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときにのみ、回転体から回転マスへの回転力の伝達を許容するという作用を、実現することができる。
【００２４】
また、伝達機構として、一般的なワンウェイクラッチを用いるので、特別な機構を用意することなく、振動抑制装置を容易かつ安価に構成することができる。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の振動抑制装置において、回転マスの回転を減衰させる減衰要素をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、回転マスの回転慣性効果に加え、減衰要素の減衰効果が得られる。また、構造物の振動中、構造物の変位の伝達により回転した回転マスを、慣性によって回転させたままにせずに、その回転を減衰要素によって減衰するので、変換機構に繰り返し伝達される構造物の変位に応じて、回転マスの回転慣性効果を適切に得ることができる。以上により、構造物の振動をさらに適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態による振動抑制装置のうちの第１振動抑制装置を、これを適用した橋梁とともに概略的に示す図である。
【図２】図１に示す第１振動抑制装置などの拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態による振動抑制装置のうちの第２振動抑制装置を、これを適用した橋梁とともに概略的に示す図である。
【図４】図３に示す第２振動抑制装置などの拡大図である。
【図５】図１〜図４に示すマスダンパの斜視図である。
【図６】図５に示すマスダンパの特性を説明するための図である。
【図７】図５に示すマスダンパの特性を説明するための別の図である。
【図８】図５に示すマスダンパを構造物に適用した場合における振動数比と変位応答倍率の関係を示す図である。
【図９】図１に示す第１振動抑制装置のモデルを、（ａ）マスダンパの圧縮中について、（ｂ）マスダンパの伸張中について、それぞれ示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建築物とともに概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建築物とともに概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明の第１実施形態による振動抑制装置は、図１および図３にそれぞれ示す第１振動抑制装置１および第２振動抑制装置２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、地震などにより発生した橋梁５の振動を抑制するためのものである。この橋梁５は、Ｈ形鋼で構成され、複数の橋脚６，６，…（２つのみ図示）に支持されており、水平に延びている。また、これらの第１振動抑制装置１は橋梁５の一方の側面に、第２振動抑制装置２は橋梁５の他方の側面に、それぞれ設けられている。
【００２９】
図１および図２に示すように、第１振動抑制装置１は、マスダンパ１１と、地震などにより発生した橋梁５の変位（振動）をマスダンパ１１に伝達するための一対のケーブル３１，３１を備えている。これらのケーブル３１，３１は、例えば鋼線で構成され、それぞれの一端部が連結部３２に接続されることによって互いに連結されており、橋梁５の長さ方向において、この連結部３２を中心として対称に設けられている。また、一方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の一方に支持される部位の上部に、固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、他方の橋脚６に支持される部位の上部に、固定されている。
【００３０】
図５に示すように、マスダンパ１１は、外筒１２、ボールねじ１３、ガイド１７、回転マス１８、ワンウェイクラッチ１９、および粘性体２０を有しており、圧縮されたときにのみ、振動抑制効果が得られる片効きのものとして構成されている。
【００３１】
このボールねじ１３は、ねじ軸１４と、ねじ軸１４に多数のボール１５を介して螺合するナット１６で構成されており、上記の外筒１２に同心状に設けられている。なお、図５では、便宜上、ボール１５などの複数の部品の符号を一部、省略している。このねじ軸１４には、ボール１５が係合するねじ溝１４ａと、軸線方向に延びるスプライン溝１４ｂが形成されており、このスプライン溝１４ｂの幅は、ねじ溝１４ａの幅よりも大きな値に設定されている。また、上記のナット１６は、外筒１２に収容されるとともに、一対の第１ラジアル軸受けＲＢ１，ＲＢ１およびスラスト軸受けＴＢ，ＴＢにより、外筒１２に対して回転自在に且つ軸線方向に移動不能に支持されており、外筒１２における軸線方向の一端部に位置している。さらに、ねじ軸１４は、その一部が外筒１２から外方に突出しており、外筒１２に対して軸線方向に所定の距離、往復移動可能である。
【００３２】
以上の構成のボールねじ１３では、外力によりねじ軸１４が軸線方向に往復移動すると、それに伴って、ナット１６が、その軸線を中心として回転する。すなわち、ねじ軸１４の往復移動が、ナット１６の回転運動に変換される。
【００３３】
また、前記ガイド１７は、ガイド孔１７ａを有する円筒状のものであり、外筒１２のねじ軸１４側の端部に、同心状に固定されている。このガイド孔１７ａには、ねじ軸１４が挿入されている。さらに、ガイド１７の内周面には、複数のボール１７ｂが設けられている。各ボール１７ｂは、その径がねじ軸１４のねじ溝１４ａの幅よりも大きく、かつ、スプライン溝１４ｂの幅よりも若干小さな値に設定されている。また、ボール１７ｂは、その半部がガイド１７の内周面に形成された半球状の溝１７ｃに係合するとともに、残りの半部がスプライン溝１４ｂに係合しており、これらの溝１７ｃ，１４ｂ内で転動自在である。
【００３４】
以上の構成のガイド１７およびねじ軸１４では、ねじ軸１４がナット１６に対して軸線方向に往復移動すると、ボール１７ｂは、ガイド１７に対して周方向に移動することなく、スプライン溝１４ｂ上を転動し、それにより、ねじ軸１４の往復移動が支障なく行われる。また、ボールねじ１３では、その構成上、ナット１６に対するねじ軸１４の往復移動に伴って、ナット１６からねじ軸１４に反力トルクが作用する。これに対し、ボール１７ｂが、外筒１２に固定されたガイド１７の半球状の溝１７ｃと、ねじ軸１４の軸線方向に伸びるスプライン溝１４ｂとに係合しているため、そのような反力トルクがねじ軸１４に作用しても、外筒１２に対するねじ軸１４の回転が阻止される。このように、ねじ軸１４の往復移動が、ガイド１７によって、ねじ軸１４を回転させないように案内される。
【００３５】
また、前記回転マス１８は、比重が大きな材料、例えば鉄で構成されており、円筒状に形成されている。さらに、回転マス１８は、外筒１２内における、ボールねじ１３のナット１６とは逆側の部位に収容されており、ナット１６と同軸状に配置されている。また、回転マス１８には、前記ワンウェイクラッチ１９の後述する第２回転体１９ｂが、同軸状に固定されている。回転マス１８および第２回転体１９ｂは、一対の第２ラジアル軸受けＲＢ２，ＲＢ２により、外筒１２に対して回転自在に支持されており、一体に回転自在である。
【００３６】
また、ワンウェイクラッチ１９は、一般的なラチェットタイプのものであり、第１回転体１９ａおよび第２回転体１９ｂを有している。この第１回転体１９ａは、ナット１６に同軸状に固定されており、ナット１６と一体に回転自在である。また、この第２回転体１９ｂには、爪（図示せず）が設けられている。
【００３７】
以上の構成のワンウェイクラッチ１９では、回転マス１８の停止中、ねじ軸１４が外筒１２に進入する方向に移動するのに伴い、ナット１６および第１回転体１９ａに、図５に示す矢印の方向に回転させるトルクが作用したときには、爪が第１回転体１９ａに係合し、それにより、第１回転体１９ａと第２回転体１９ｂの間が接続される結果、第１および第２回転体１９ａ，１９ｂが一体に回転する。これにより、この場合には、ナット１６からワンウェイクラッチ１９を介して、回転力が回転マス１８に伝達される。
【００３８】
一方、ねじ軸１４が外筒１２から突出する方向に移動するのに伴って、図５に示す矢印と反対方向のトルクがナット１６および第１回転体１９ａに作用したときには、爪が第１回転体１９ａに係合せず、それにより、第１回転体１９ａと第２回転体１９ｂの間が遮断される結果、第１回転体１９ａから第２回転体１９ｂにトルクが伝達されない。これにより、この場合には、ナット１６からの回転力が、ワンウェイクラッチ１９を介して回転マス１８に伝達されず、ナット１６および第１回転体１９ａが空回りする。
【００３９】
また、前記粘性体２０は、シリコンオイルなどから成り、外筒１２と回転マス１８の間に充填されている。外筒１２には、この粘性体２０の漏れを防止するためのパッキン（図示せず）が設けられている。
【００４０】
次に、図６および図７を参照しながら、以上の構成のマスダンパ１１の特性について説明する。図６（ａ）は、外筒１２およびねじ軸１４に作用する粘性体２０の減衰力（以下「粘性体減衰力」という）ＤＦが値０であると仮定した場合における、マスダンパ１１に入力される節点間変位Ｄｉｓと、外筒１２およびねじ軸１４に作用する回転マス１８の回転慣性力（以下「回転マス慣性力」という）ＩＦの関係を示している。また、図６（ｂ）は、回転マス慣性力ＩＦが値０であると仮定した場合における、節点間変位Ｄｉｓと粘性体減衰力ＤＦの関係を示している。さらに、図６（ｃ）は、節点間変位Ｄｉｓと、マスダンパ１１の反力（以下「マスダンパ反力」という）ＲＦの関係を示している。また、図７は、節点間変位Ｄｉｓ、節点間速度Ｖｅｌおよび節点間加速度Ａｃｃの推移を示している。なお、これらの図６および図７は、節点間変位Ｄｉｓとして定常波を入力した場合における各種のパラメータについて示している。
【００４１】
また、図６（ａ）〜（ｃ）において、点ａは、ねじ軸１４が外筒１２から最も突出した突出位置から、外筒１２に向かって移動し始めたとき、すなわちマスダンパ１１が伸びきった状態から縮み始めたときの関係を表しており、点ｃは、ねじ軸１４が外筒１２に最も進入した進入位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が縮みきったときの関係を表している。また、点ｂは、ねじ軸１４が上記の突出位置から進入位置に移動する際に、これらの突出位置と進入位置の間の中央の中立位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときの関係を表しており、点ｄは、ねじ軸１４が進入位置から中立位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が伸張中立状態になったときの関係を表している。さらに、点ｅは、ねじ軸１４が突出位置に位置したとき、すなわちマスダンパ１１が伸びきったときの関係を表している。
【００４２】
さらに、図７において、時点ｔａは、マスダンパ１１が伸びきった状態から縮み始めたタイミングに相当するとともに、時点ｔｂは、マスダンパ１１が上記の圧縮中立状態になったタイミングに相当する。また、時点ｔｃは、マスダンパ１１が縮みきったタイミングに相当するとともに、時点ｔｄは、マスダンパ１１が上記の伸張中立状態になったタイミングに相当する。さらに、時点ｔｅは、マスダンパ１１が伸びきったタイミングに相当する。以上のように、図７の時点ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄおよびｔｅは、図６の点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄおよび点ｅにそれぞれ対応している。また、図６の点ａから点ｂおよび点ｃまでの軌跡は、マスダンパ１１が圧縮されているときの関係を表しており、点ｃから点ｄおよび点ｅまでの軌跡は、マスダンパ１１が伸張されているときの関係を表している。同様に、図７の時点ｔａから時点ｔｃまでの間は、マスダンパ１１の圧縮中における各種のパラメータの推移を表しており、時点ｔｃから時点ｔｅまでの間は、マスダンパ１１の伸張中における各種のパラメータの推移を表している。
【００４３】
図７に示すように、マスダンパ１１に入力される節点間変位Ｄｉｓ、節点間速度Ｖｅｌおよび節点間加速度Ａｃｃは、正弦波状に変化し、節点間変位Ｄｉｓおよび節点間速度Ｖｅｌは、位相が互いに９０度ずれており、節点間変位Ｄｉｓおよび節点間加速度Ａｃｃは、位相が互いに１８０度ずれている。また、節点間変位Ｄｉｓは、時点ｔａおよびｔｅにおいて負の最大値−ＤＭになっており、時点ｔｂおよびｔｄにおいて値０に、時点ｔｃにおいて正の最大値＋ＤＭに、それぞれなっている。さらに、節点間速度Ｖｅｌは、時点ｔａ，ｔｃおよびｔｅにおいて値０になっており、時点ｔｂにおいて正の最大値に、時点ｔｄにおいて負の最大値に、それぞれなっている。また、節点間加速度Ａｃｃは、時点ｔａおよびｔｅにおいて正の最大値になっており、時点ｔｂおよびｔｄにおいて値０に、時点ｔｃにおいて負の最大値に、それぞれなっている。
【００４４】
前述したように、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９を介して行われる。また、基本的には、ねじ軸１４が外筒１２に向かって移動したとき、すなわちマスダンパ１１の圧縮中には、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達される一方、マスダンパ１１の伸張中には、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達されない。さらに、回転マス慣性力ＩＦは、節点間加速度Ａｃｃに依存し、節点間加速度Ａｃｃが高いほど、より大きくなる。
【００４５】
以上から、回転マス慣性力ＩＦは、粘性体減衰力ＤＦが値０であると仮定した場合には、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ａ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態（マスダンパ１１が伸びきった状態）からマスダンパ１１が縮み始めたとき（時点ｔａ）には、節点間加速度Ａｃｃが図７に示すように最大になることによって、回転マス慣性力ＩＦは、図６（ａ）に点ａで示すように最大になる。また、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど、すなわちマスダンパ１１が縮むほど、節点間加速度Ａｃｃが低下することによって、回転マス慣性力ＩＦは小さくなる。
【００４６】
そして、節点間変位Ｄｉｓが値０になったとき（時点ｔｂ）、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときに、節点間加速度Ａｃｃが値０になることによって、回転マス慣性力ＩＦは値０になる（点ｂ）。また、その後のマスダンパ１１の圧縮中（〜時点ｔｃ）には、回転マス１８の回転数がナット１６の回転数を超えるため、ワンウェイクラッチ１９によってナット１６と回転マス１８の間が遮断される結果、回転マス慣性力ＩＦは値０になる（〜点ｃ）。さらに、マスダンパ１１の伸張中（〜時点ｔｄ〜時点ｔｅ）には、ワンウェイクラッチ１９によるナット１６と回転マス１８の間の遮断によって、ナット１６から回転マス１８に回転力が伝達されないので、その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわちマスダンパ１１が縮み始める直前までの間（〜点ｄ〜点ｅ）は、回転マス慣性力ＩＦは値に０になる。
【００４７】
また、粘性体減衰力ＤＦは、節点間速度Ｖｅｌに依存し、節点間速度Ｖｅｌが高いほど、より大きくなる。このことと、ナット１６と回転マス１８の間の回転力の伝達が前述したように行われることから、粘性体減衰力ＤＦは、回転マス慣性力ＩＦが値０であると仮定した場合には、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ｂ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態からマスダンパ１１が縮み始めたとき（時点ｔａ）には、節点間速度Ｖｅｌが図７に示すように値０になることによって、粘性体減衰力ＤＦは、図６（ｂ）に点ａで示すように値０になる。そして、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど、すなわちマスダンパ１１が縮むほど、節点間速度Ｖｅｌが上昇することによって、粘性体減衰力ＤＦは、より大きくなり、節点間変位Ｄｉｓが値０になったとき（時点ｔｂ）、すなわちマスダンパ１１が圧縮中立状態になったときに、最大になる（点ｂ）。
【００４８】
また、正値である節点間変位Ｄｉｓがより大きくなるほど、すなわちマスダンパ１１がさらに縮むほど、節点間速度Ｖｅｌが低下することによって、粘性体減衰力ＤＦは、より小さくなり、節点間変位Ｄｉｓが正の最大値＋ＤＭになったとき（時点ｔｃ）、すなわちマスダンパ１１が縮みきったときに、値０になる（点ｃ）。さらに、マスダンパ１１の伸張中（〜時点ｔｄ〜時点ｔｅ）には、ワンウェイクラッチ１９によるナット１６と回転マス１８の間の遮断によって、ナット１６から粘性体２０にせん断力が作用しないので、その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわちマスダンパ１１が縮み始める直前までの間（〜点ｄ〜点ｅ）は、粘性体減衰力ＤＦは値０になる。
【００４９】
以上から、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦの双方が発生するマスダンパ１１によるマスダンパ反力ＲＦは、節点間変位Ｄｉｓに応じて、図６（ｃ）に示すように変化する。すなわち、節点間変位Ｄｉｓが負の最大値−ＤＭになった状態からマスダンパ１１が縮み始めたときには、マスダンパ反力ＲＦは、図６（ａ）に示す回転マス慣性力ＩＦと等しくなる（点ａ）。また、マスダンパ１１の圧縮開始後の初期には、負値である節点間変位Ｄｉｓの絶対値が小さくなるほど（マスダンパ１１が縮むほど）、マスダンパ反力ＲＦは、より大きくなる。その後、マスダンパ１１がさらに縮むほど、マスダンパ反力ＲＦは、より小さくなり、節点間変位Ｄｉｓが正の最大値＋ＤＭになる直前（マスダンパ１１が縮みきる直線）で、回転マス１８の回転数がナット１６の回転数を超えることによって、ナット１６と回転マス１８の間がワンウェイクラッチ１９で遮断される結果、回転マス反力ＲＦは値０になる。その後、節点間変位Ｄｉｓが再度、負の最大値−ＤＭになるまでの間、すなわち、マスダンパ１１が伸びきって、再度縮み始める直前までの間（点ｃ〜点ｄ〜点ｅ）は、マスダンパ反力ＲＦは値０になる。
【００５０】
以上のように、マスダンパ反力ＲＦは、マスダンパ１１の圧縮中にのみ得られ、伸張中には値０になる。すなわち、マスダンパ１１は、圧縮中にのみ、振動抑制効果が得られる片効きのものとして構成されている。
【００５１】
また、図２に示すように、マスダンパ１１の外筒１２には、ねじ軸１４と反対側の端部に、連結部材２１が一体に設けられており、この連結部材２１は、取付用のフランジ２２に回動自在に連結されている。さらに、ねじ軸１４には、ナット１６と反対側の端部に、ばね座２３が取り付けられている。このばね座２３と外筒１２の間には、テンションばね２４が設けられており、このテンションばね２４は、圧縮コイルばねで構成されている。
【００５２】
以上の構成のマスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して橋梁５の上端部に取り付けられることによって、橋梁５に固定されるとともに、ばね座２３が前述した連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、伸縮していない中立状態になっており、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６，６の間の中心の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、上記のテンションばね２４の付勢力がばね座２３および連結部３２を介して作用することにより、下方に付勢されている。これにより、ケーブル３１，３１に、テンションがあらかじめ付与（プレテンション）されるとともに、プレストレスが橋梁５に付与されている。
【００５３】
以上の構成の第１振動抑制装置１および橋梁５では、図１に二点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓むと、橋梁５の撓み、すなわち橋梁５の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。これにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。
【００５４】
また、図８（ａ）は、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓んだ場合における第１振動抑制装置１のモデルを示している。同図における符号ｍｉ、ｃｄ、ＫＴ、およびｋｂは、回転マス１８の質量、粘性体２０の粘性係数、テンションばね２４のばね定数、およびケーブル３１，３１の剛性をそれぞれ表している。図８（ａ）から明らかなように、この場合、橋梁５には、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦから成るマスダンパ反力ＲＦおよびテンションばね２４による反力から成る合力が、ケーブル３１，３１による反力と釣り合い、この合力が橋梁５に作用する。したがって、回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１から成る付加振動系の固有振動数を、橋梁５の固有振動数に同調させることによって、振動抑制装置１による振動抑制効果を適切に得ることができる。
【００５５】
一方、図１に一点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓むと、橋梁５の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、前述したようにマスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により橋梁５に追従して上方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。
【００５６】
図８（ｂ）は、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓んだ場合における第１振動抑制装置１のモデルを示している。同図から明らかなように、この場合、橋梁５には、回転マス慣性力ＩＦおよび粘性体減衰力ＤＦから成るマスダンパ反力ＲＦは作用せず、テンションばね２４およびケーブル３１，３１による反力のみが作用する。
【００５７】
また、第１振動抑制装置１の回転マス１８の質量ｍｉ、粘性体２０の粘性係数ｃｄ、テンションばね２４のばね定数ＫＴ、およびケーブル３１，３１の剛性ｋｂは、前述した付加振動系（回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１）の固有振動数が橋梁５の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００５８】
また、図９は、第１振動抑制装置１が適用された橋梁５における振動数比ｐ／ωｓと変位応答倍率ｕ／ｕｇの関係を示している。ここで、ωｓは橋梁５の固有円振動数であり、ｐは、橋梁５を支持する地面の加振円振動数である。また、ｕｇは、地面から橋梁５に入力された変位であり、ｕは、地面からの橋梁５の相対応答変位である。さらに、図９の実線および一点鎖線は、マスダンパ１１の圧縮中および伸張中について、それぞれ示している。同図に示すように、マスダンパ１１の圧縮中、変位応答倍率ｕ／ｕｇは、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果と、橋梁５に対する付加振動系の固有振動数の同調とによって、比較的小さな値に抑制されており、第１振動抑制装置１による振動抑制効果を適切に得られることが分かる。
【００５９】
また、図３および図４に示すように、第２振動抑制装置２は、第１振動抑制装置１と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えており、これらのマスダンパ１１およびケーブル３１，３１は、第１振動抑制装置１のマスダンパ１１およびケーブル３１，３１と上下逆向きに橋梁５に取り付けられている点のみが異なっている。具体的には、第２振動抑制装置２のマスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して橋梁５の下端部に取り付けられることによって、橋梁５に固定されている。
【００６０】
また、第２振動抑制装置２の一方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の一方に支持される部位の下部に、固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、橋梁５における、他方の橋脚６に支持される部位の下部に、固定されている。さらに、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力がばね座２３および連結部３２を介して作用することによって、上方に付勢されている。これにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが橋梁５に付与されている。
【００６１】
以上の構成の第２振動抑制装置２および橋梁５では、図３に一点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により上方に撓むと、それにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００６２】
一方、図３に二点鎖線で示すように、橋梁５が一次モードの振動により下方に撓むと、このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置２では、第１振動抑制装置１と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により橋梁５に追従して下方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。また、この場合における第２振動抑制装置２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００６３】
以上のように、第１および第２振動抑制装置１，２は、一方による振動抑制効果が適切に得られないときには、他方による振動抑制効果を得ることができ、他方による振動抑制効果が適切に得られないときには、一方による振動抑制効果を得ることができる。
【００６４】
また、第２振動抑制装置２の回転マス１８の質量ｍｉ、粘性体２０の粘性係数ｃｄ、テンションばね２４のばね定数ＫＴ、およびケーブル３１，３１の剛性ｋｂは、第１振動抑制装置１と同様、付加振動系（回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１）の固有振動数が橋梁５の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００６５】
以上のように、第１実施形態によれば、橋梁５の振動によって発生した橋梁５の変位（撓み）が、プレテンションが付与されたケーブル３１，３１を介して、ボールねじ１３に伝達されるとともに、伝達された橋梁５の変位が、ナット１６の回転運動に変換される。また、ワンウェイクラッチ１９によって、ナット１６の回転力が、回転マス１８に次のように伝達される。
【００６６】
すなわち、橋梁５の振動中、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達に伴って発生する回転マス慣性力ＩＦを含むマスダンパ反力ＲＦが、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用するときには、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９によって許容される。逆に、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達に伴って発生するマスダンパ反力ＲＦが、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用するときには、ナット１６から回転マス１８への回転力の伝達が、ワンウェイクラッチ１９によって遮断される。
【００６７】
したがって、ケーブル３１，３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、橋梁５の振動中、常に、ケーブル３１，３１をテンション状態に保持できるので、橋梁５の変位を、ケーブル３１，３１を介してボールねじ１３に適切に伝達し、回転マス１８の回転運動に適切に変換することができる。したがって、回転マス慣性力ＩＦ、すなわち回転マス１８の回転慣性効果と、粘性体減衰力ＤＦ、すなわち粘性体２０の粘性減衰効果とを合わせたマスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果を、適切に得ることができ、それに加え、橋梁５に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、橋梁５の振動を適切に抑制することができる。同じ理由により、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するテンションばね２４の付勢力を比較的小さくすることができるので、橋梁５のプレストレスを抑えることができるとともに、テンションばね２４の剛性を低くすることができ、このことによっても、振動抑制装置による振動抑制効果をより適切に得ることができる。
【００６８】
また、橋梁５の振動中、第１および第２振動抑制装置１，２の一方のマスダンパ反力ＲＦが、当該一方のケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用することによって、当該一方のナット１６から当該一方の回転マス１８への回転力の伝達が遮断されるときには、第１および第２振動抑制装置１、２の他方のマスダンパ反力ＲＦが当該他方のケーブル３１、３１のテンションを増大させる方向に作用し、それにより、当該他方のナット１６から当該他方の回転マス１８への回転力の伝達が許容される。以上により、第１および第２振動抑制装置１，２のいずれかによる振動抑制効果を常に得ることができるので、橋梁５の振動を迅速かつ十分に抑制することができる。
【００６９】
また、ガイド１７によって、ねじ軸１４の軸線方向への往復移動を、ねじ軸１４が回転しないように案内するので、ケーブル３１，３１の捻れを防止でき、したがって、橋梁５の振動による変位を、回転マス１８の回転運動に無駄なく変換することができる。さらに、一般的なワンウェイクラッチ１９を用いるので、特別な機構を用意することなく、振動抑制装置を容易かつ安価に構成することができる。
【００７０】
また、振動抑制装置では、回転マス１８の回転マス慣性力ＩＦに加え、粘性体２０の粘性体減衰力ＤＦが得られる。さらに、橋梁５の振動中、橋梁５の変位の伝達により回転した回転マス１８を、慣性によって回転させたままにせずに、その回転を粘性体２０によって減衰するので、繰り返し伝達される橋梁５の変位に応じて、回転マス慣性力ＩＦを適切に得ることができる。以上により、橋梁５の振動をさらに適切に抑制することができる。
【００７１】
また、橋梁５における、互いに隣り合う２つの橋脚６の間の中央の部位に、すなわち、一次モードの振動による橋梁５の変位が最大となる部位（腹）に、マスダンパ１１が設けられるとともに、ケーブル３１，３１が、橋梁５における橋脚６，６に支持される部位、すなわち、一次モードの振動による橋梁５の変位がほぼ値０になる部位（節）に固定されているので、橋梁５の一次モードの振動をさらに適切に抑制することができる。
【００７２】
なお、第１実施形態では、振動抑制装置を、橋梁５の一次モードの振動に対応するように構成しているが、二次以上の振動モードの振動に対応するように構成してもよい。この場合、マスダンパ１１は、橋梁５における、当該振動モードの振動による変位が最大となる部位（腹）に設けられるとともに、ケーブル３１，３１は、当該振動モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に固定される。あるいは、振動抑制装置を、互いに異なる複数の振動モードの振動に対応させるために、各モードに対応するマスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えるように構成してもよい。また、第１実施形態では、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するために、テンションばね２４を、外筒１２とばね座２３の間に設けているが、橋梁５と、ばね座２３または連結部３２との間に設けてもよい。あるいは、このテンションばね２４を省略し、各ケーブル３１を橋梁５と平行に延びるように設け、ケーブル３１を、引張コイルばねを介して橋梁５に取り付けるとともに、これらの引張コイルばねによってプレテンションを付与してもよい。
【００７３】
次に、図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態による振動抑制装置について説明する。同図に示すように、この振動抑制装置は、第１実施形態と異なり、ビルなどの高層の建築物７に適用したものである。図１０において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１０に示す振動抑制装置は、第１振動抑制装置４１および第２振動抑制装置４２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、これらの第１および第２振動抑制装置４１，４２は、建築物７に左右対称に設けられている。
【００７４】
第１振動抑制装置４１は、マスダンパ５１およびケーブル３１を備えている。このマスダンパ５１は、第１実施形態のマスダンパ１１と同様、外筒５１ａ、ねじ軸５１ｂを有するボールねじ、回転マス、ワンウェイクラッチ、および粘性体などで構成されている。マスダンパ５１では、ワンウェイクラッチが機能する回転方向が、第１実施形態のワンウェイクラッチ１９と逆方向になっており、それにより、マスダンパ反力ＲＦがその伸張中にのみ得られ、圧縮中には値０になる。それ以外の点については、マスダンパ５１の構成は、マスダンパ１１と同じであるので、その詳細な説明を省略するものとする。
【００７５】
また、上記の外筒５１ａには、ねじ軸５１ｂと反対側の端部に、連結部材２１が一体に設けられており、この連結部材２１は、取付用のフランジ２２に回動自在に連結されている。マスダンパ５１は、フランジ２２および取付具３３を介して、地面に固定されており、建築物７の左端部に位置している。さらに、ねじ軸５１ｂには、ばね座２３が取り付けられており、外筒５１ａとばね座２３の間には、テンションばね２５が設けられている。このテンションばね２５は、第１実施形態と異なり、圧縮コイルばねではなく、引張コイルばねで構成されている。
【００７６】
さらに、ケーブル３１の一端部は、建築物７の左端部の上端部に固定されている。ケーブル３１の他端部は、取付具３４を介してばね座２３に回動自在に取り付けられることによって、マスダンパ５１に接続されている。ケーブル３１は、上記のテンションばね２５の付勢力がばね座２３および取付具３４を介して作用することにより、下方に引っ張られている。これにより、ケーブル３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。また、この状態では、マスダンパ５１は中立状態になっている。
【００７７】
以上の構成の第１振動抑制装置４１および建築物７では、図１０に二点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により右方に揺動すると、地面に対する建築物７の変位が、ケーブル３１を介してマスダンパ５１に伝達される。これにより、マスダンパ５１が伸張される結果、前述したように、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第１振動抑制装置４１のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００７８】
一方、図１０に一点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により左方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１を介してマスダンパ５１に伝達される。このことと、テンションばね２５の付勢力が作用していることによって、マスダンパ５１が圧縮される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第１振動抑制装置４１では、前述したように、マスダンパ５１の圧縮中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により緩むことがなく、テンションばね２５によってテンション状態に保持される。この場合における第１振動抑制装置４１のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００７９】
また、第２振動抑制装置４２は、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ５１およびケーブル３１を備えている。このマスダンパ５１は、フランジ２２および取付具３３を介して、地面に固定されており、建築物７の右端部に位置している。また、ケーブル３１の一端部は、建築物７の右端部の上端部に固定されており、ケーブル３１の他端部は、取付具３４を介してばね座２３に回動自在に取り付けられることによって、マスダンパ５１に接続されている。ケーブル３１は、テンションばね２５の付勢力がばね座２３および取付具３４を介して作用することにより、下方に引っ張られている。これにより、ケーブル３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。また、この状態では、マスダンパ５１は中立状態になっている。
【００８０】
以上の構成の第２振動抑制装置４２および建築物７では、図１０に一点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により左方に揺動すると、それにより、マスダンパ５１が伸張される結果、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置４２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００８１】
一方、図１０に二点鎖線で示すように、建築物７が一次モードの振動により右方に揺動すると、このことと、テンションばね２５の付勢力が作用していることによって、マスダンパ５１が圧縮される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置４２では、第１振動抑制装置４１と同様、マスダンパ５１の圧縮中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により緩むことがなく、テンションばね２５によってテンション状態に保持される。この場合における第２振動抑制装置４２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００８２】
また、第１および第２振動抑制装置４１，４２の回転マスの質量、粘性体の粘性係数、テンションばね２５のばね定数、およびケーブル３１の剛性は、回転マス、粘性体、テンションばね２５およびケーブル３１から成る付加振動系の固有振動数が建築物７の一次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００８３】
以上により、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、ケーブル３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、建築物７の振動中、常に、ケーブル３１をテンション状態に保持できるので、建築物７の変位を、ケーブル３１を介してマスダンパ５１のボールねじに適切に伝達し、回転マスの回転運動に適切に変換することができる。したがって、振動抑制装置による振動抑制効果を適切に得ることができ、それに加え、建築物７に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、建築物７の振動を適切に抑制することができる。また、マスダンパ５１が、建築物７を支持する地面に固定されるとともに、ケーブル３１の一端部が、建築物７の上端部に、すなわち、一次モードの振動による建築物７の変位が最大となる部位（腹）に固定されているので、建築物７の一次モードの振動をより適切に抑制することができる。その他、建築物７について、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。
【００８４】
なお、第２実施形態では、マスダンパ５１を地面に固定するとともに、建築物にケーブル３１を固定しているが、これとは逆に、地面にケーブル３１を固定するとともに、マスダンパ５１を建築物７に固定してもよい。この場合、ケーブル３１は、マスダンパ５１を介して建築物７に連結される。また、第２実施形態では、マスダンパ５１を、地面に固定しているが、建築物７における、一次モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に、すなわち建築物７の下端部に固定してもよい。あるいは、ケーブル３１を一対のケーブルで構成し、一対のケーブルの各一端部をマスダンパ５１を介して互いに連結するとともに、一対のケーブルの一方の他端部を、建築物７の上端部に固定し、一対のケーブルの他方の他端部を、地面または建築物７の下端部に固定してもよい。
【００８５】
さらに、第２実施形態では、振動抑制装置を、建築物７の一次モードの振動に対応するように構成しているが、二次モードの振動に対応するように構成してもよい。図１１は、そのように構成された、本発明の第３実施形態による振動抑制装置を示している。同図において、第１および第２実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下、第１および第２実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
図１１に示すように、振動抑制装置は、第１振動抑制装置６１および第２振動抑制装置６２から成る一対の振動抑制装置で構成されており、これらの第１および第２振動抑制装置６１、６２は、建築物７に左右対称に設けられている。第１振動抑制装置６１は、第１実施形態と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えている。これらのケーブル３１，３１は、それぞれの一端部が連結部３２に接続されることによって互いに連結されており、建築物７の上下方向において、連結部３２を中心として対称に設けられている。また、一方のケーブル３１の他端部は、建築物７の上端部の左端部に固定されており、他方のケーブル３１の他端部は、地面に固定されており、建築物７の左端部に位置している。
【００８７】
さらに、マスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して建築物７の左端部に取り付けられることによって、建築物７に固定されるとともに、ばね座２３が連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、中立状態になっており、建築物７における上下方向の中央の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力によって右方に付勢されており、それにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。
【００８８】
以上の構成の第１振動抑制装置６１および建築物７では、図１１に二点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により右方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。これにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、第１実施形態と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第１振動抑制装置６１のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００８９】
一方、図１１に一点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により左方に揺動すると、建築物７の変位が、ケーブル３１，３１を介してマスダンパ１１に伝達される。このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第１振動抑制装置６１では、第１実施形態と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により建築物７に追従して左方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。この場合における第１振動抑制装置６１のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００９０】
また、第２振動抑制装置６２は、第１振動抑制装置６１と同様、マスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えている。第２振動抑制装置６２のケーブル３１、３１は、第１振動抑制装置６１と同様、連結部３２を中心として対称に設けられており、一方のケーブル３１の他端部は、建築物７の上端部の右端部に固定され、他方のケーブル３１の他端部は、地面に固定されてており、建築物７の右端部に位置している。
【００９１】
また、マスダンパ１１は、フランジ２２が取付具３３を介して建築物７の右端部に取り付けられることによって、建築物７に固定されるとともに、ばね座２３が連結部３２に回動自在に取り付けられることによって、ケーブル３１，３１に接続される。この状態では、マスダンパ１１は、中立状態になっており、建築物７における上下方向の中央の部位に位置している。また、ケーブル３１，３１は、テンションばね２４の付勢力によって左方に付勢されており、それにより、ケーブル３１，３１に、プレテンションが付与されるとともに、プレストレスが建築物７に付与されている。
【００９２】
以上の構成の第２振動抑制装置６２および建築物７では、図１１に一点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により左方に揺動すると、それにより、マスダンパ１１が圧縮される結果、第１実施形態と同様、マスダンパ反力ＲＦによる振動抑制効果が得られる。この場合、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを増大させる方向に作用する。この場合における第２振動抑制装置６２のモデルは、図８（ａ）と同様に示される。
【００９３】
一方、図１１に二点鎖線で示すように、建築物７が二次モードの振動により右方に揺動すると、このことと、テンションばね２４の付勢力が作用していることによって、マスダンパ１１が伸張される。この場合、仮にマスダンパ反力ＲＦが発生したとすると、マスダンパ反力ＲＦは、ケーブル３１，３１のテンションを低減させる方向に作用する。これに対し、第２振動抑制装置６２では、第１実施形態と同様、マスダンパ１１の伸張中にマスダンパ反力ＲＦが値０になるため、ケーブル３１，３１は、マスダンパ反力ＲＦの影響により建築物７に追従して右方に移動したり、それにより緩んだりすることがなく、テンションばね２４によってテンション状態に保持される。この場合における第２振動抑制装置６２のモデルは、図８（ｂ）と同様に示される。
【００９４】
また、第１および第２振動抑制装置６１，６２の回転マス１８の質量、粘性体２０の粘性係数、テンションばね２４のばね定数、およびケーブル３１，３１の剛性は、回転マス１８、粘性体２０、テンションばね２４およびケーブル３１，３１から成る付加振動系の固有振動数が建築物７の二次モードの固有振動数に同調するような値に設定される。
【００９５】
以上により、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様、ケーブル３１，３１に付与されるプレテンションが比較的小さい場合でも、建築物７の振動中、常に、ケーブル３１，３１をテンション状態に保持できるので、建築物７の変位を、ケーブル３１，３１を介してボールねじ１３に適切に伝達し、回転マス１８の回転運動に適切に変換することができる。したがって、振動抑制装置による振動抑制効果を適切に得ることができ、それに加え、建築物７に対して付加振動系の固有振動数を同調させることにより、建築物７の振動を適切に抑制することができる。また、建築物７における上下方向の中央の部位に、すなわち、二次モードの振動による建築物７の変位が最大となる部位（腹）に、第１および第２振動抑制装置６１，６２が設けられるとともに、ケーブル３１，３１が、建築物７の上端部、すなわち、二次モードの振動による建築物７の変位がほぼ値０となる部位（節）と、建築物７を支持する地面とに固定されているので、建築物７の二次モードの振動をさらに適切に抑制することができる。その他、建築物７について、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。
【００９６】
なお、第３実施形態では、振動抑制装置を、建築物７の二次モードの振動に対応するように構成しているが、三次以上の振動モードの振動に対応するように構成してもよい。この場合、マスダンパ１１は、建築物７における、当該振動モードの振動による変位が最大となる部位（腹）に設けられるとともに、ケーブル３１，３１は、当該振動モードの振動による変位がほぼ値０となる部位（節）に固定される。あるいは、振動抑制装置を、互いに異なる複数の振動モードに対応させるために、各モードに対応するマスダンパ１１およびケーブル３１，３１を備えるように構成してもよい。また、第３実施形態では、ケーブル３１，３１にプレテンションを付与するために、テンションばね２４を、外筒１２とばね座２３の間に設けているが、建築物７と、ばね座２３または連結部３２との間に設けてもよい。あるいは、このテンションばね２４を省略し、各ケーブル３１を建築物７と平行に延びるように設け、ケーブル３１および３１をそれぞれ、引張コイルばねを介して建築物７および地面に取り付けるとともに、これらの引張コイルばねによってプレテンションを付与してもよい。
【００９７】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１〜第３実施形態（以下、総称して「実施形態」という）では、ケーブル３１，３１は、鋼線であるが、テンションを付与することにより剛性を発揮するものであればよく、例えば帯状の鋼板でもよい。また、実施形態では、本発明における変換機構は、ボールねじ１３であるが、ケーブルを介して伝達された構造物の変位を回転運動に変換可能な機構であれば他の適当な機構でもよく、例えば、互いに噛み合うラックおよびピニオンを有するラックアンドピニオン機構でもよい。
【００９８】
さらに、実施形態では、本発明における伝達機構は、ラチェットタイプのワンウェイクラッチ１９であるが、特許請求の範囲に記載された伝達機構の機能を達成できる機構であれば他の適当な機構でもよく、例えば、スプラグ式や、ローラ式のワンウェイクラッチでもよい。あるいは、伝達機構として、その締結・解放を制御可能なクラッチを用いるとともに、このクラッチの制御により伝達機構の機能を達成するようにしてもよい。また、実施形態では、ねじ軸１４にスプライン溝１４ｂを形成するとともに、ガイド１７に半球状の溝１７ｃを形成しているが、これとは逆に、ねじ軸１４に半球状の溝を形成するとともに、ガイド１７にスプライン溝を形成してもよい。
【００９９】
さらに、実施形態では、本発明の減衰要素として、粘性体２０を用いているが、回転マス１８の回転を減衰可能なものであれば他の要素、例えば粘弾性ゴムや、空圧式・磁気式のダンパなどを用いてもよい。また、実施形態では、ねじ軸１４をケーブル３１に、外筒１２を橋梁５、地面または建築物７に、それぞれ固定しているが、これとは逆に、ねじ軸１４を橋梁５、地面または建築物７に、外筒１２をケーブル３１に、それぞれ固定してもよい。この場合、ケーブル３１に固定された外筒１２に反力トルクが作用することはないので、ガイド１７を省略することができる。
【０１００】
さらに、実施形態では、振動抑制装置を、一対の第１および第２振動抑制装置１，２、４１，４２、６１，６２で構成しているが、両者１，２、４１，４２、６１，６２の一方を省略してもよい。また、実施形態では、振動抑制装置を、橋梁５や建築物７に適用した例であるが、他の構造物、例えば建築物の梁や、鉄塔などに適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
５ 橋梁（構造物）
７ 建築物（構造物）
１３ ボールねじ（変換機構）
１４ ねじ軸
１５ ボール
１６ ナット（回転体）
１７ ガイド
１８ 回転マス
１９ ワンウェイクラッチ（伝達機構）
２０ 粘性体（減衰要素）
３１ ケーブル
４１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
４２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
６１ 第１振動抑制装置（振動抑制装置）
６２ 第２振動抑制装置（振動抑制装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を抑制するための振動抑制装置であって、
テンションがあらかじめ付与されるとともに、前記構造物に連結されたケーブルと、
回転体を有するとともに、前記ケーブルに接続され、前記構造物の振動により発生し、前記ケーブルを介して伝達された前記構造物の変位を、前記回転体の回転運動に変換する変換機構と、
回転可能な回転マスと、
前記回転体および前記回転マスに連結され、前記構造物の振動中、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する当該回転マスからの反力が、前記ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときには、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達を許容し、前記回転マスからの前記反力が前記ケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達を遮断する伝達機構と、
を備えることを特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
当該振動抑制装置は、
前記ケーブル、前記変換機構、前記回転マスおよび前記伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されており、
前記構造物の振動中、前記一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの前記反力が当該一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの前記反力が当該他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとともに、前記他方の回転マスからの前記反力が当該他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記一方の回転マスからの前記反力が当該一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記変換機構は、前記ケーブルに接続されたねじ軸を有し、当該ねじ軸は、前記ケーブルを介して前記構造物の変位が伝達されるのに伴って、前記ねじ軸の軸線方向に往復移動するように構成されており、
前記回転体は、前記ねじ軸にボールを介して螺合し、前記ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換するナットで構成されており、
前記変換機構は、前記ねじ軸の軸線方向への往復移動を、当該ねじ軸が回転しないように案内するガイドをさらに有することを特徴とする、請求項１または２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
前記伝達機構がワンウェイクラッチで構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の振動抑制装置。
【請求項５】
前記回転マスの回転を減衰させる減衰要素をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の振動抑制装置。
【請求項１】
構造物の振動を抑制するための振動抑制装置であって、
テンションがあらかじめ付与されるとともに、前記構造物に連結されたケーブルと、
回転体を有するとともに、前記ケーブルに接続され、前記構造物の振動により発生し、前記ケーブルを介して伝達された前記構造物の変位を、前記回転体の回転運動に変換する変換機構と、
回転可能な回転マスと、
前記回転体および前記回転マスに連結され、前記構造物の振動中、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達に伴って発生する当該回転マスからの反力が、前記ケーブルのテンションを増大させる方向に作用するときには、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達を許容し、前記回転マスからの前記反力が前記ケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記回転体から前記回転マスへの回転力の伝達を遮断する伝達機構と、
を備えることを特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
当該振動抑制装置は、
前記ケーブル、前記変換機構、前記回転マスおよび前記伝達機構をそれぞれ備える一対の振動抑制装置で構成されており、
前記構造物の振動中、前記一対の振動抑制装置の一方の回転マスからの前記反力が当該一方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記一対の振動抑制装置の他方の回転マスからの前記反力が当該他方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するとともに、前記他方の回転マスからの前記反力が当該他方のケーブルのテンションを低減させる方向に作用するときには、前記一方の回転マスからの前記反力が当該一方のケーブルのテンションを増大させる方向に作用するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記変換機構は、前記ケーブルに接続されたねじ軸を有し、当該ねじ軸は、前記ケーブルを介して前記構造物の変位が伝達されるのに伴って、前記ねじ軸の軸線方向に往復移動するように構成されており、
前記回転体は、前記ねじ軸にボールを介して螺合し、前記ねじ軸の軸線方向への往復移動を回転運動に変換するナットで構成されており、
前記変換機構は、前記ねじ軸の軸線方向への往復移動を、当該ねじ軸が回転しないように案内するガイドをさらに有することを特徴とする、請求項１または２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
前記伝達機構がワンウェイクラッチで構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の振動抑制装置。
【請求項５】
前記回転マスの回転を減衰させる減衰要素をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の振動抑制装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２２０５０４（Ｐ２０１１−２２０５０４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２９９２（Ｐ２０１０−９２９９２）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（５０４２４２３４２）株式会社免制震ディバイス (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（５０４２４２３４２）株式会社免制震ディバイス (16)
【Ｆターム（参考）】
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