特許 5839282 回転慣性質量ダンパー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5839282

(24)【登録日】2015年11月20日

(45)【発行日】2016年1月6日

(54)【発明の名称】回転慣性質量ダンパー

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20151210BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20151210BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/02 C

   F16H25/22 F

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-66011(P2012-66011)

(22)【出願日】2012年3月22日

(65)【公開番号】特開2013-152012(P2013-152012A)

(43)【公開日】2013年8月8日

【審査請求日】2014年7月30日

(31)【優先権主張番号】特願2011-287152(P2011-287152)

(32)【優先日】2011年12月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(72)【発明者】

【氏名】磯田 和彦

【審査官】 長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０９５２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに離接する方向に相対振動を生じる制振対象の構造体である第１部材および第２部材の間に介装されて、前記第１部材および前記第２部材の間に生じる前記相対振動を低減するための回転慣性質量ダンパーであって、
第１ねじ軸に対して第１ナットを第１ボールねじを介して螺着した構成とされて前記第１部材に対して連結される第１ボールねじ機構と、第２ねじ軸に対して第２ナットを第２ボールねじを介して螺着した構成とされて前記第２部材に対して連結される第２ボールねじ機構とを有し、
前記第１ボールねじ機構における第１ねじ軸の基端を前記第１部材に対して回転不能に連結するとともに、前記第２ボールねじ機構における第２ねじ軸の基端を前記第２部材に対して回転不能に連結して、前記第１ボールねじ機構における第１ナットと前記第２ボールねじ機構における第２ナットとを間隔をおいて対向配置し、
前記第１ナットと前記第２ナットの双方に対して回転錘を一体に連結して、前記第１部材と前記第２部材との間で生じる前記相対振動によって前記第１ナットと前記第２ナットと前記回転錘との全体が前記第１ねじ軸および前記第２ねじ軸に対して軸方向に相対変位しつつ一体に回転可能とし、
かつ、前記第１ボールねじ機構における第１ボールねじと前記第２ボールねじ機構における第２ボールねじを同じ向きでリードが互いに異なるボールねじとして形成してなり、
前記回転錘に形成した中心孔に前記第１ねじ軸および前記第２ねじ軸の先端部がそれぞれ緩挿状態で挿入されており、前記中心孔内において前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸の先端部どうしが相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に連結されていることを特徴とする回転慣性質量ダンパー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転慣性質量ダンパーに関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転慣性質量ダンパーとは、ダンパー両端の相対変位に比例して錘部材の回転量を生じる装置であり、錘部材の回転慣性モーメントと制動力の関係から「両端の相対加速度に比例した負担力」をもつ装置である。

【0003】

この種の回転慣性質量ダンパーの具体例としては、特許文献１に示すようにボールねじ機構と回転錘（フライホイール）を組み合わせた減衰コマと称される形式のものが知られており、これによれば実際の錘質量に比較して1000倍以上もの質量効果が得られる特徴がある。

【0004】

たとえば、１組のボールねじ機構によって回転錘（円盤状のフライホイール）を回転させる構成のダンパーでは、回転錘の回転慣性モーメントＩ_θと回転角加速度Ａとによって回転錘に生じる角運動量の変化から軸方向の慣性抵抗力Ｐが得られる。その場合、ボールねじのリード（ねじ山ピッチ）L_d、ダンパーの軸方向変位x、錘の回転角θとした場合、

【0005】

【数1】

【0006】

の関係となり、ダンパーの負担力（制御力）Ｐは次式で表される。

【0007】

【数2】

【0008】

ここで、回転錘（フライホイール）を環状の円盤としてその外径D₁、内径D₂、厚さt、密度ρとすると、その回転錘の回転慣性質量モーメントＩ_θ、ダンパー負担力Ｐは、回転錘の質量mによりそれぞれ次式で表される。

【0009】

【数3】

【0010】

この種の大容量回転慣性質量ダンパーは D₁／L_ｄ＞15 としていることが一般的であり、その場合には

【0011】

【数4】

【0012】

となる。これは、実際の回転錘の質量mの1000倍以上の慣性質量効果（相対加速度に対する負担力の比）が得られることを表す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開平１１−２０１２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

上記のように、ボールねじ機構を利用した回転慣性質量ダンパーは小型であっても比較的大きな慣性質量効果を得ることができることから広く普及する気運にあるが、更に大きな慣性質量効果を得ることが可能な回転慣性質量ダンパーや、同じ慣性質量効果でも更に小型化した回転慣性質量ダンパーの開発も望まれており、そのためには回転錘の外径D₁を可及的に大きくするか、あるいはボールねじのリードL_dを可及的に小さくすることが効果的であると考えられている。

【0015】

しかし、回転錘の外径D₁をあまり大きくすることは装置の大型化になり好ましくない。
また、単にリードL_dを小さくすると、ねじ溝に配置されるボールベアリングの径も小さくなり、耐荷重性能が低下してしまう（ベアリング径が小さくなると１つ当たりの耐力が激減し、同じ耐荷重を得るためにボールナットの長さを大きくする必要があり、コンパクト化できない）ことから、ダンパーの負担力Ｐを確保する点からはねじリードL_dをあまり小さくすることも困難である。

【0016】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回転錘の外径を大きくする必要がなく、またボールねじのリードを小さくする必要もなく、大きな慣性質量効果を得ることができる有効適切な回転慣性質量ダンパーを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

請求項１記載の発明は、互いに離接する方向に相対振動を生じる制振対象の構造体である第１部材および第２部材の間に介装されて、前記第１部材および前記第２部材の間に生じる前記相対振動を低減するための回転慣性質量ダンパーであって、第１ねじ軸に対して第１ナットを第１ボールねじを介して螺着した構成とされて前記第１部材に対して連結される第１ボールねじ機構と、第２ねじ軸に対して第２ナットを第２ボールねじを介して螺着した構成とされて前記第２部材に対して連結される第２ボールねじ機構とを有し、前記第１ボールねじ機構における第１ねじ軸の基端を前記第１部材に対して回転不能に連結するとともに、前記第２ボールねじ機構における第２ねじ軸の基端を前記第２部材に対して回転不能に連結して、前記第１ボールねじ機構における第１ナットと前記第２ボールねじ機構における第２ナットとを間隔をおいて対向配置し、前記第１ナットと前記第２ナットの双方に対して回転錘を一体に連結して、前記第１部材と前記第２部材との間で生じる前記相対振動によって前記第１ナットと前記第２ナットと前記回転錘との全体が前記第１ねじ軸および前記第２ねじ軸に対して軸方向に相対変位しつつ一体に回転可能とし、かつ、前記第１ボールねじ機構における第１ボールねじと前記第２ボールねじ機構における第２ボールねじを同じ向きでリードが互いに異なるボールねじとして形成してなり、前記回転錘に形成した中心孔に前記第１ねじ軸および前記第２ねじ軸の先端部がそれぞれ緩挿状態で挿入されており、前記中心孔内において前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸の先端部どうしが相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に連結されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の回転慣性質量ダンパーは、ボールねじのリードが異なる２組のボールねじ機構を組み合わせて使用して双方のリード差を小さく設定することにより、各ボールねじ機構の変位をダンパーストロークに対して大幅に拡大できる変位拡大機能を有するものであり、そのような変位拡大機能は同時にボールねじの回転速度を増加させる増速機能でもあるから、双方のリードを実際に小さくせずとも、また回転錘の外径やダンパー全長を大きくせずとも、そのようにした場合と同等ないしそれ以上の効果が得られて大きな慣性質量効果が得られる。
特に本発明の回転慣性質量ダンパーは、各ボールねじ機構のねじ軸をそれぞれ制振対象の構造体に対して相対回転を拘束した状態で直接的に固定することが可能であるし、各ボールねじ機構をケーシング内に収容する必要もないので、全体構成が極めて簡単であって十分に小形軽量化を図ることができるし、ローコストで製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態である回転慣性質量ダンパーの概略構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の他の実施形態である回転慣性質量ダンパーの概略構成を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図3】本発明の基礎となった先行発明の回転慣性質量ダンパーの概略構成を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態を説明するに先立ち、まず本発明の基礎となった先行発明の回転慣性質量ダンパーについて図３を参照して説明する。
これは、本出願人が先に特願2010−141838として提案したもので、ボールねじのリードが異なる２組のボールねじ機構２０，３０をケーシング１０内に同軸状態で対向配置した状態で組み込んで、それら２組のボールねじ機構２０，３０によって１つの回転錘４０を回転させることにより、それ自体で回転錘４０に対する変位拡大機能および増速機能を有する構成としたものである。

【0022】

すなわち、図３に示す先行発明の回転慣性質量ダンパーは、制振対象の構造体である二部材（第１部材および第２部材。いずれも図示せず）の間に介装されてそれらの間で生じる離接する方向の相対振動を低減させるためのものであって、一方（図示左側）の第１部材に対してクレビス１１を介して回転不能に連結される第１ケーシング１２と、他方（図示右側）の第２部材に対してクレビス１３を介して回転不能に連結される第２ケーシング１４と、それら第１ケーシング１２および第２ケーシング１４に対してスライド機構１５を介して軸方向に相対変位可能かつ相対回転不能に装着された第３ケーシング１６とによって全体の外殻をなすケーシング１０が構成されている。
そして、そのケーシング１０の内部に、第１ケーシング１２に対して連結された第１ボールねじ機構２０と、第２ケーシング１４に対して連結された第２ボールねじ機構３０とが収容され、それら第１ボールねじ機構２０と第２ボールねじ機構３０に対して回転錘４０が連結された構成とされている。

【0023】

第１ボールねじ機構２０は、第１ねじ軸２１と、その第１ねじ軸２１に対して第１ボールねじ２２を介して螺着された第１ナット２３とからなり、第１ねじ軸２１の基端が第１ケーシング１２の内面に対して回転不能に（したがって制振対象の構造体である第１部材に対して回転不能に）固着され、それに螺着されている第１ナット２３はベアリング２４を介して第３ケーシング１６に対して回転可能かつ軸方向変位不能に支持されている。
同様に、第２ボールねじ機構３０は、第２ねじ軸３１と、その第２ねじ軸３１に対して第２ボールねじ３２を介して螺着された第２ナット３３とからなり、第２ねじ軸３１の基端が第２ケーシング１４の内面に対して回転不能に（したがって制振対象の構造体である第２部材に対して回転不能に）固着され、それに螺着されている第２ナット３３はベアリング３４を介して第３ケーシング１６に対して回転可能かつ軸方向変位不能に支持されている。

【0024】

そして、第１ボールねじ機構２０における第１ナット２３と第２ボールねじ機構３０における第２ナット３３とは第３ケーシング１６の中央部において互いに間隔をおいて対向配置され、それら第１ナット２３と第２ナット３３の間には円筒状の回転錘４０が配置されてその両端がそれぞれ第１ナット２３と第２ナット３３の先端面に対して相対回転不能に連結され、同時に第１ねじ軸２１の先端部および第２ねじ軸３１の先端部がそれぞれ回転錘４０の中心孔４０ａに対して相対回転可能かつ軸方向相対変位可能に挿入されている。

【0025】

これにより、制振対象の構造体である第１部材と第２部材との間で離接する方向の相対振動が生じた際には、ケーシング１０の全長が伸縮するように変化し、第１ねじ軸２１と第２ねじ軸３１とは同軸状態を維持したまま離接するように軸方向に相対変位し、それに伴い、第１ナット２３と第２ナット３３およびそれらを連結している回転錘４０の全体が第１ねじ軸２１と第２ねじ軸３１に対して軸方向に相対変位しつつ回転せしめられるようになっている。
なお、第１ナット２３と回転錘４０と第２ナット３３の全体がケーシング１０に接触することなくその内部において支障なく軸方向に変位可能であるためには、第１ナット２３と第１ケーシング１２との間に少なくとも第１ボールねじ機構２０の作動量に相当するクリアランス（後述する相対変位量S₁）を確保し、第２ナット３３と第２ケーシング１４との間に少なくとも第２ボールねじ機構３０の作動量（同、相対変位量S₂）に相当するクリアランスを確保する必要がある。さらに、第１ねじ軸２１および第２ねじ軸３１の先端部を回転錘４０の中心孔４０ａに対してそれぞれ少なくとも上記の寸法（相対変位量S₁、S₂）相当分は挿入するとともに、それらの間には後述するダンパーストロークS相当分のクリアランスを確保する必要がある。

【0026】

そして、第１ボールねじ機構２０における第１ボールねじ２２と第２ボールねじ機構３０における第２ボールねじ３２は互いに同じ向き（図示例ではいずれも右ねじ）で形成されているが、第１ボールねじ２２のリードL_d1と、第２ボールねじ３２のリード_Ld2とは互いに異なるものとされ（図示例ではL_d1＞L_d2）、これによりこの慣性慣性質量ダンパーはそれ自体で変位拡大機能と増速機構を有するものとされている。

【0027】

すなわち、このダンパーの両端に変位xが生じて、第１ねじ軸２１が第３ケーシング１６に対して１リード分のL_d1だけ右方に変位した場合、第１ナット２３と回転錘４０と第２ナット３３の全体が１回転し、それに応じて第２ねじ軸３１は1リード分のL_d2だけ右方に変位し、したがってダンパー全長はL_d1−L_d2だけ変化する。
この場合、ダンパーストロークをSとすると、第１ボールねじ機構２０の作動量（第１ねじ軸２１に対する第１ナット２３の相対変位量）S₁、および第２ボールねじ機構３０の作動量（第２ねじ軸３１に対する第２ナット３３との相対変位量）S₂はそれぞれ次式で表され、いずれもダンパーストロークSに対して拡大されることになる。
換言すると、第１ボールねじ機構２０と第２ボールねじ機構３０はそれぞれのリードL_d1、L_d2に応じて大きく作動するが、ダンパー全体としての伸縮量であるダンパーストロークSは、第１ボールねじ機構２０の作動量S₁と第２ボールねじ機構３０の作動量S₂との差（絶対値）になる。

【0028】

【数5】

【0029】

そして、この場合における回転錘４０の回転慣性モーメントＩ_θ（回転錘４０と一体に回転する第１ナット２３および第２ナット３３による回転慣性モーメントも含む）、ダンパー変位ｘとすると、ダンパー負担力Ｐは

【0030】

【数6】

【0031】

となり、これは上述の（１）式におけるL_d（括弧内の分母）をL_d1−L_d2に読み替えたもの、つまりリードL_dをL_d1−L_d2とした単一のボールねじ機構によりダンパーを構成した場合と等価になり、それによりダンパー負担力Ｐが十分に拡大される効果が得られ、その効果はリード差L_d1−L_d2が小さいほど顕著に得られるものとなる。

【0032】

具体例として、たとえば、L_d1＝25mm、L_d2＝20mmとした場合には、リードL_d＝L_d1−L_d2＝5mmとした小リードの単一のボールねじ機構を用いた場合と等価になる。
その場合においてダンパーストロークS＝60mmとした場合、上式より第１ねじ軸２１に対する第１ナット２３の相対変位量S₁＝300mm、第２ねじ軸３１に対する第２ナット３３の相対変位量S₂＝240mmとなり、回転錘４０の所要長さはそれらS₁,S₂にダンパーストロークSを加えて少なくとも600mm以上とすれば良い。
そこで、回転錘４０の長さを必要最少限の600mmとし、回転錘４０の外径D₁＝350mmφ、内径D₂＝150mmφとすると、回転錘４０の質量m＝0.37ton、回転慣性モーメントＩ_θ＝6.71×10^-3ton・m²となるから、その場合の慣性質量ψは下式から10000ton以上にもなる。

【0033】

【数7】

【0034】

そのような大きな慣性質量ψを、リードL_dが16mm程度とされることが限界である従来一般的な単一のボールねじ機構による回転慣性質量ダンパーによって実現しようとすると、回転錘４０の所要外径寸法は630mmφにもなるから、それに比べてかなりのコンパクト化と軽量化、コストダウンを実現し得るものである。

【0035】

以上のように、図３に示す先行発明の回転慣性質量ダンパーは、ボールねじのリードが異なる２組のボールねじ機構２０，３０を組み合わせて使用して双方のリード差を小さく設定することにより、双方のボールねじ機構の作動量（それぞれのボールナットに対するそれぞれのボールねじ軸の相対変位量S₁，S₂）をダンパーストロークSに対して大幅に拡大できる変位拡大機能を有するものであり、そのような変位拡大機能は同時に双方のボールねじの回転速度を増加させる増速機能でもある。したがって、双方のボールねじ機構のリードL_ｄ１，L_ｄ２を実際に小さくせずとも、また回転錘４０の外径D_１やダンパー全長を過度に大きくせずとも、大きな慣性質量効果が得られるものであり、この点で十分に有効なものである。

【0036】

しかし、図３に示したものは、第１ボールねじ機構２０と第２ボールねじ機構３０と回転錘４０の全体をケーシング１０内に収容した構成であることから、そのケーシング１０の全体を第１ケーシング１２と第２ケーシング１４と第３ケーシング１６とをスライド機構１５を介して軸方向相対変位可能かつ相対回転不能に組み合わせた構成とする必要があり、さらに第１ナット２３および第２ナット３３を第３ケーシング１６に対してベアリング２４、３４を介して回転可能かつ軸方向変位不能に支持する必要があり、それらの点でダンパーとしての構成がやや複雑に過ぎる嫌いがあるので、その点では改良の余地を残しているものでもあった。

【0037】

そこで本発明では、図３に示した先行発明の回転慣性質量ダンパーの基本構成を踏襲しつつもその構成のさらなる簡略化を実現するべく、図１〜図２に示す実施形態のようにケーシングを省略したことを主眼とする。

【0038】

すなわち、図１に示す実施形態の回転慣性質量ダンパーにおいては、第１ボールねじ機構２０における第１ねじ軸２１の基端にクレビス１１を直接的に固定して、その第１ねじ軸２１をクレビス１１を介して制振対象の一方の構造体である第１部材（図示せず）に対して相対回転不能に直接的に連結するものとしている。
同様に、第２ボールねじ機構３０における第２ねじ軸３１の基端にクレビス１３を直接的に固定して、その第２ねじ軸３１をクレビス１３を介して他方の構造体である第２部材（図示せず）に対して相対回転不能に直接的に連結するものとしている。
なお、必要であればクレビス１１，１３に代えてボールジョイントを用いることも可能であるが、いずれにしても第１部材や第２部材に対する第１ねじ軸２１、第２ねじ軸３１の相対回転は確実に拘束してそれら第１ねじ軸２１、第２ねじ軸３１からのトルクを制振対象の構造体に対して伝達する必要があるから、クレビス１１，１３あるいはそれに代わるボールジョイントとしてはそのような機能を備えたものを用いる必要がある。

【0039】

そして、本実施形態の回転慣性質量ダンパーにおいても、第１ナット２３は第１ねじ軸２１に対して第１ボールねじ２２を介して螺着されていてそのリードL_d1に応じて軸方向に相対変位しつつ回転し、かつ第２ナット３３は第２ねじ軸３１に対して第２ボールねじ３２を介して螺着されていてそのリードL_d2に応じて軸方向に相対変位しつつ回転し、それら第１ナット２３と第２ナット３３とそれらの間に連結されている回転錘４０の全体が一体に回転するようにされている。
なお、図３に示した先行発明の回転慣性質量ダンパーにおけるケーシング１０は省略されていることから当然にベアリング２４、３４も省略されているが、第１ナット２３および第２ナット３３を回転させるうえでは特に支障がない。

【0040】

したがって図１に示す本実施形態の回転慣性質量ダンパーによれば、図３に示した先行発明の回転慣性質量ダンパーと同様に機能して上述したような効果が得られることはもとより、ケーシング１０を省略したことで全体構成のさらなる簡略化と小形化、コストダウンを実現し得るものである。

【0041】

図２（ａ）,（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す。
これは、回転錘４０の中心孔４０ａの内径を図１に示した実施形態の場合よりも大きくして、その中心孔４０ａに第１ねじ軸２１および第２ねじ軸３１の先端部をそれぞれ緩挿状態で挿入して、それらをスリーブ５０を介して連結したものである。
具体的には、第２ねじ軸３１の先端部にスリーブ５０を同軸状態で固定して、そのスリーブ５０内に第１ねじ軸２１の先端部を軸方向変位可能に挿入するとともに、第１ねじ軸２１の先端部外周面に形成した２本のキー５１をスリーブ５０内面に形成したキー溝に嵌合させてそれらスリーブ５０と第１ねじ軸２１との間の相対回転を拘束している。なお、第１ねじ軸２１の先端部の周面には、スリーブ５０の内面に摺接する２本の補強リング５２が形成されている。
これにより、回転錘４０の中心孔４０ａ内において第１ねじ軸２１と第２ねじ軸３１の先端部どうしがスリーブ５０を介して相対回転不能（一体回転可能）かつ軸方向相対変位可能な状態で連結されている。

【0042】

本実施形態のように、第１ボールねじ機構２０における第１ねじ軸２１と第２ボールねじ機構３０における第２ねじ軸３１どうしが相対回転しないように連結することにより、第１ボールねじ機構２０における第１ボールねじ２２と第２ボールねじ機構３０における第２ボールねじ３２はそれぞれ第１ナット２３および第２ナット３３の内部において軸方向のみに移動し、したがって第１ナット２３や第２ナット３３の端部でベアリングに部分的な大きな支圧力が生じることがなく、双方のボールねじ機構の回転抵抗が増してしまうこともない。
また、本実施形態のように第１ねじ軸２１とスリーブ５０との間の相対回転を２本のキー５１によって拘束することにより、第１ねじ軸２１とスリーブ５０とは十分な曲げ剛性をもって連結されるため、自重による曲げモーメントに対しても第１ねじ軸２１と第２ねじ軸３１とが軸直交方向に相対回転せず、双方のボールねじ機構が円滑に稼働し得るものである。

【0043】

本実施形態の場合において、回転錘４０の回転慣性モーメントＩ_θは、回転錘４０の外径D₁、内径（中心孔４０ａの径）D₂、密度ρ、長さLとすると、次式で表される。回転慣性モーメントＩ_θは径の４乗に比例することから、内径を多少大きくしても回転慣性モーメントＩ_θはあまり変化せず、回転慣性モーメントＩ_θに比例する慣性質量もあまり低下しない。

【0044】

【数8】

【0045】

また、ダンパー負担力がＰのとき、回転錘４０の両側にある第１ボールねじ機構２０および第２ボールねじ機構３０で生じるトルクT₁、T₂はそれぞれ次式となる。

【0046】

【数9】

【0047】

第１ボールねじ２２と第２ボールねじ３２の向きが同じ（本例ではいずれも右ねじ）なので、双方のトルクT₁、T₂は逆向きとなる。そして、第１ねじ軸２１と第２ねじ軸３１をスリーブ５０を介して相対回転を拘束して連結しているので、トルクT₁、T₂の大半は相殺され、ダンパー両端に生じるトルクの合計は次式となる。

【0048】

【数10】

【0049】

それに対し、従来型の慣性質量ダンパーでは、リードL_dのときのトルクTは次式となる。

【0050】

【数11】

【0051】

以上から、第１ボールねじ機構２０のリードL_d1と第２ボールねじ機構３０のリードL_d2のリード差が小さい本発明の回転慣性ダンパーでは、本体構造に作用する反力を小さくすることができる。たとえば、本発明においてL_d1＝25mm、L_d2＝20mmとすれば、それらのリード差を従来型のダンパーにおけるリードL_dと読み替えられることから、リードL_d＝5mmのダンパーが実現できたこととなる。従来一般のダンパーのリードが16mmとすると、ダンパー負担力（軸力）が同じ場合の反力トルク合力は、本発明においてはリード比から従来型の5/16＝0.31倍と大幅に低減されることがわかる。これは、構造体への負担が小さくなることを意味している。

【0052】

以下、本発明の効果を列挙する。
(1)リードの異なる２組のボールねじ機構を併用することで、ダンパー両端の相対変位に対する各ボールねじの変位（ボールナットに対するボールねじ軸の移動量）を大幅に拡大でき、このような拡大機構はボールねじの回転速度を増加させる増速機構でもあり、その拡大率（増速率）はリード差を小さくするほど大きくなる。
これにより、従来よりダンパー外径を大幅に縮小でき、そのための設置スペースの縮減が図れて建築計画の阻害要因になり難くなる。たとえば、この回転慣性質量ダンパーを壁内に設置する場合は壁厚を小さくして有効スペースを増大させることが可能であり、建物外周に設置する場合はブラインドボックスを室内側に寄せる寸法を小さくすることが可能であり、床貫通孔に隣接して設置する場合には床貫通孔の位置を梁に十分に接近させることが可能となる。

【0053】

(2)リードの異なる２組のボールねじ機構を併用して、ダンパー両端の相対変位に対するボールねじの変位（ボールナットに対する移動量）を大幅に拡大できる効果をもちつつ、ダンパー両端に生じるトルク反力を大幅に低減し、構造躯体への負担を軽減することができる。
たとえば、第１ボールねじ機構におけるリードL_d1＝25mm、第２ボールねじ機構におけるリード_Ld2＝20mmとした場合、ボールねじ間を連結しない場合と比較してダンパー両端に生じるトルク反力（合力）を1/9に軽減できることとなり、リードが単一の１組のボールねじ機構による従来型のダンパーと比較しても1/3以下に軽減できる。

【0054】

(3)リードの異なる２組のボールねじ機構における双方のねじ軸どうしを相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に連結することにより、ねじ端部の撓み角（勾配）も一致するようになることから、回転錘の自重によるねじ軸の撓み（曲がり）を抑制し、ボールねじ機構におけるベアリングに部分的に大きな支圧力が生じず、ボールねじ機構が円滑に作動できる。

【0055】

(4)ダンパーを構成する部品として、従来はボールねじ機構の他に軸受けやシリンダー等が必要であったが、これらが不要であって構成部品が減り、メカニズムが大幅に簡略化される。そのため、大容量ダンパーをローコストに製造できる。
(5)ボールねじの実際のリードを小さくする必要がないので、ボールベアリングも過小な径とする必要はなく、そのため、ボールねじ径に合わせた適切なリードを確保できるので耐荷重性能の問題は生じない。
(6)制振対象の構造体に接合するためにダンパー両端にクレビスあるいはボールジョイントを設けてそれらによりねじ軸まわりの回転を拘束しトルク伝達する必要はあるが、伝達トルクは同じリードをもつ従来の慣性質量ダンパーと同じで拡大されることはないので、従来と同様に汎用のクレビスやボールジョイントをそのまま使用可能であり、その点においてもコスト増となることはない。
(7)この種の回転慣性質量ダンパーは静的な剛性を持たず復元力は保持しないし、手動で回転錘を回転させることも可能であるので、現場での設置工事の際に寸法調整を容易に実施することも可能である。

【符号の説明】

【0056】

１１ クレビス
１３ クレビス
２０ 第１ボールねじ機構
２１ 第１ねじ軸
２２ 第１ボールねじ
２３ 第１ナット
３０ 第２ボールねじ機構
３１ 第２ねじ軸
３２ 第２ボールねじ
３３ 第２ナット
４０ 回転錘
４０ａ 中心孔
５０ スリーブ
５１ キー
５２ 補強リング

【図1】

【図2】

【図3】