特許 6884568 防振機構

(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】6884568

(24)【登録日】2021年5月14日

(45)【発行日】2021年6月9日

(54)【発明の名称】防振機構

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/04 20060101AFI20210531BHJP

   F16F 15/06 20060101ALI20210531BHJP

   F16F 3/00 20060101ALI20210531BHJP

   F16F 1/40 20060101ALI20210531BHJP

   F16F 1/32 20060101ALI20210531BHJP

   E04B 5/43 20060101ALI20210531BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/04 A

   F16F15/04 P

   F16F15/06 A

   F16F3/00

   F16F1/40

   F16F1/32

   E04B5/43 H

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-244208(P2016-244208)

(22)【出願日】2016年12月16日

(65)【公開番号】特開2018-96513(P2018-96513A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年6月26日

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(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

(72)【発明者】

【氏名】磯田 和彦

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２６７０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１２３７３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１６−０３０９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４４０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０５４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２８６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６１４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３０２７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １５／０４

Ｆ１６Ｆ １／３２

Ｆ１６Ｆ １／４０

Ｆ１６Ｆ ３／００

Ｆ１６Ｆ １５／０６

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ ５／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体に支持バネ要素を介して設置された振動体が加振された際に前記構造体へ作用する反力を低減させるための防振機構において、
前記構造体と前記振動体との間に前記支持バネ要素と並列に設置され、前記構造体と前記振動体との相対変位の絶対値が所定値以上となった際に作用する付加バネ要素を有し、
前記付加バネ要素は、前記構造体と前記振動体との相対変位の絶対値が所定値以上となり、前記構造体と前記付加バネ要素とが相対変位した場合、および前記振動体と前記付加バネ要素とが相対変位した場合のいずれの場合でも作用することを特徴とする防振機構。

【請求項2】

前記付加バネ要素は、前記構造体および前記振動体のいずれか一方に連結された第１部材と、
前記構造体および前記振動体のいずれか他方に連結されて、前記第１部材と相対変位可能に構成された第２部材と、
前記第１部材と第２部材との間に設けられた弾性体と、を有し、
前記第１部材と第２部材との相対変位の絶対値が所定値以上になると前記弾性体が変形して復元力が生じることを特徴とする請求項１に記載の防振機構。

【請求項3】

前記弾性体は、皿バネであることを特徴とする請求項２に記載の防振機構。

【請求項4】

前記弾性体は、積層ゴムであることを特徴とする請求項２に記載の防振機構。

【請求項5】

前記支持バネ要素は、非線形バネであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の防振機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、防振機構に関する。

【背景技術】

【0002】

輪転機など一定の振動数で大きな鉛直振動を生じる機器は、そのまま基礎に設置すると周辺に大きな振動障害を生じることから、基礎との間に空気バネなどバネ要素を介して浮き基礎を設置することが多い。また、エアロビクスのスタジオやホール等の施設では、大人数が曲に合わせた運動により床を加振することから、やはり振動障害を生じることがあり、防振対策が求められている。
このような振動障害を回避するための一般的な防振対策として、振動源となる人や機器を載せた床や基礎を構造体に一体化するのではなく、浮き床や浮き基礎として構造体に柔らかいバネ要素を介して支持する防振機構が採用されている（例えば、特許文献１および２参照）。
具体的な実施例として、浮き床の適用した際の振動モデルを図１０（ａ）に示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−８２５４１号公報

【特許文献2】特開平１１−３０２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような振動が生じる機器や施設において、ある特定の振動数の加振力による反力がそれ以外の振動数の加振力による反力と比べて大きくなることから、問題となることが多い。これに対してできるだけ簡易に対応できる方策が求められている。
図１０（ｂ）に加振力に対する反力の倍率を振動数伝達関数として示す。振動数１Ｈｚ（共振時）の倍率は減衰が大きいほど低減するが、高振動数域では減衰が小さいほど小さくなる（防振性能が向上する）ため、減衰定数ｈ＝０．０５程度に設定されることが多い。一般に、共振振動数は防振対象振動数の１／３〜１／５程度となるよう設定されるため、共振振動数で大きな加振入力が生じる可能性は小さい。しかしながら、万一１Ｈｚで加振された際には加振力の１０倍もの反力が生じて、バネ要素が損傷したり浮き床が構造床に衝突したりする虞がある。特許文献１では、特定の加振振動数に対する防振性能を高めるようにしているが、これと同時に共振域での応答低減も対象としたものはない。

【0005】

そこで、本発明は、減衰を小さくして高振動数域での防振性能を確保しつつ、共振点での過大な応答を抑制できる防振機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る防振機構は、構造体に支持バネ要素を介して設置された振動体が加振された際に前記構造体へ作用する反力を低減させるための防振機構において、前記構造体と前記振動体との間に前記支持バネ要素と並列に設置され、前記構造体と前記振動体との相対変位の絶対値が所定値以上となった際に作用する付加バネ要素を有し、前記付加バネ要素は、前記構造体と前記振動体との相対変位の絶対値が所定値以上となり、前記構造体と前記付加バネ要素とが相対変位した場合および、前記振動体と前記付加バネ要素とが相対変位した場合のいずれの場合でも作用することを特徴とする。

【0007】

本発明では、構造体と振動体との相対変位の絶対値が所定値以上となった際に作用する付加バネ要素を有することにより、共振時の振幅の大きい応答に対して付加バネ要素が作用して剛性が大きくなるため、固有振動数が変化して当初の共振振動数から外れ加振力に対する反力を低減させることができる。また、付加バネ要素は、構造体と振動体との相対変位の絶対値が所定値以上とならないと機能しないことにより、高振動数域の振幅の小さい応答しては、付加バネ要素が設けられず支持バネ要素のみが設けられている場合と同じ防振機構となる。このため、防振対象となる振動数領域（高振動数域）においては、付加バネ要素を追加しても減衰が大きくならないため、固有振動数が増加せず、高振動数域で防振性能が低下することを防止できる。
また、従来の防振機構と比較して付加バネ要素を付加した構成であるため、特殊な装置・技能や施工法は不要となり、付加バネ要素の設置以外においては、従来の防振機構の施工方法を採用することができる。

【0008】

また、本発明に係る防振機構では、前記付加バネ要素は、前記構造体および前記振動体のいずれか一方に連結された第１部材と、前記構造体および前記振動体のいずれか他方に連結されて、前記第１部材と相対変位可能に構成された第２部材と、前記第１部材と第２部材との間に設けられた弾性体と、を有し、前記第１部材と第２部材との相対変位の絶対値が所定値以上になると前記弾性体が変形して復元力が生じるようにしてもよい。
このような構成とすることにより、共振時における変位量が所定値以下に留まり、共振時に生じる反力（支持バネ要素と付加バネ要素の合計）を低減させることができる。

【0009】

また、本発明に係る防振機構では、前記弾性体は、皿バネであってもよい。
小型軽量で大きな復元力を有する皿バネを使用することにより、共振時の振幅の大きい応答に対して加振力に対する反力を効率よく低減させることができる。

【0010】

また、本発明に係る防振機構では、前記弾性体は、積層ゴムであってもよい。
積層ゴムのもつ復元力と履歴減衰により、共振時の振幅の大きい応答に対して加振力に対する反力を効率よく低減させることができる。

【0011】

また、本発明に係る防振機構では、前記支持バネ要素は、非線形バネであってよい。
支持バネ要素に非線形バネが用いられた場合と、線形バネが用いられた場合とでは、支持バネ要素に自重が作用した際の沈下量が同じとすると、支持バネ要素に非線形バネが用いられた場合の方が、線形バネが用いられた場合よりも、自重が作用した際の剛性（接線剛性）を小さくすることができる。このため、例えば、支持バネ要素に複数の皿バネを採用する場合、線形皿バネを用いるより非線形皿バネを用いた方が皿バネ１枚当たりの剛性が小さくなり、直列配置する皿バネの枚数を減らすことができる。これにより、防振機構のコンパクト化およびローコスト化を図ることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、減衰を小さくして高振動数域での防振性能を確保しつつ、共振点での過大な応答を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る防振機構の振動モデルの一例を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る付加バネ要素の履歴特性（荷重−変形関係）を示す図である。

【図3】（ａ）は本発明の実施形態に係る付加バネ要素の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ線断面に対応する図である。

【図4】（ａ）は変位量ｘ＝ｘ_０の引張時の付加バネ要素を説明する図、（ｂ）は変位量ｘ＞ｘ_０の引張時の付加バネ要素を説明する図、（ｃ）は変位量ｘ＝−ｘ_０の圧縮時の付加バネ要素を説明する図、（ｄ）は変位量ｘ＜−ｘ_０の圧縮時の付加バネ要素を説明する図である。

【図5】（ａ）は支持バネ要素の皿バネの縦断面図、（ｂ）は支持バネ要素の皿バネの荷重特性線図のグラフである。

【図6】（ａ）は本実施形態による防振機構と従来の防振機構との時刻歴応答解析の比較における加振波形を示すグラフ、（ｂ）は従来の防振機構の振動モデルに対して時刻歴応答解析を行った際の反力波形を示すグラフ、（ｃ）は従来の防振機構の振動モデルに対して時刻歴応答解析を行った際の変位波形を示すグラフである。

【図7】（ａ）は本実施形態に係る防振機構の振動モデルに対して時刻歴応答解析を行った際の反力波形を示すグラフ、（ｂ）は本実施形態に係る防振機構の振動モデルに対して時刻歴応答解析を行った際の変位波形を示すグラフ、（ｃ）は本実施形態に係る防振機構の振動モデルに対して時刻歴応答解析を行った際の付加バネ要素の応答波形を示すグラフである。

【図8】本実施形態に係る防振機構の変位伝達関数図である。

【図9】（ａ）は本実施形態に係る防振機構の変形例の付加バネ要素を説明する図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ線断面に対応する図である。

【図10】（ａ）は従来の防振機構の振動モデルを示す図、（ｂ）は従来の防振機構の変位伝達関数図である。

【図11】従来の防止機構の加振力振幅における加振振動数と加振力に対する反力倍率との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態による防振機構について、図１乃至図８に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態による防振機構１は、共振振動数における応答低減効果を飛躍的に向上させるために、図１０（ａ）に示す従来のバネマス系の振動モデルの防振機構１００に所定変位以上となった場合のみに剛性を有して作用する付加バネ要素１４を付加している。
図１に示すように、本実施形態による防振機構１は、構造体床（構造体）１１と構造体床１１と相対変位可能に設けられた質量Ｍの浮き床（振動体）１２との間に設けられており、バネ剛性Ｋの支持バネ要素１３と、バネ剛性Ｋ_１の付加バネ要素１４と、減衰係数Ｃの減衰機構１５と、を有している。支持バネ要素１３および減衰機構１５は、公知の形態となっている。
支持バネ要素１３、付加バネ要素１４、および減衰機構１５は、構造体床１１と浮き床１２との間に並列に設けられている。

【0015】

図２には、付加バネ要素１４の履歴特性（荷重−変形関係）を示している。本実施形態では、付加バネ要素１４のバネ剛性Ｋ_１を１〜４Ｋとしている。付加バネ要素１４が剛性を有する所定変位以上の所定変位ｘ_０（以下、ギャップ寸法ｘ_０とする）は、加振力の最大値Ｆが静的に支持バネ要素１３に作用したときの変位ｘ_Ｓ（以下、静的支持バネ要素変位ｘ_Ｓとする）＝Ｆ／Ｋの０．４〜２倍とし、以下の式で表される。
ｘ_０＝（０．４〜２．０）ｘ_Ｓ＝（０．４〜２．０）Ｆ／Ｋ

【0016】

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、付加バネ要素１４は、同軸に配列された複数の皿バネ２，２…と、配列された複数の皿バネ２，２…の配列方向の両端にそれぞれ配置された一対の押板３，３と、一対の押板３，３の配列方向の両端にそれぞれ配置された一対の加力ナット４，４と、複数の皿バネ２，２…、一対の押板３，３および一対の加力ナット４，４を支持する棒状のロッド（第１部材）５と、内部にロッド５に支持された複数の皿バネ（弾性体）２，２…、一対の押板３，３および一対の加力ナット４，４が配置されるシリンダ（第２部材）６と、を有している。

【0017】

ロッド５とシリンダ６とは、同軸に配置されている。ロッド５およびシリンダ６の軸線が延びる方向を軸線方向とする。ロッド５とシリンダ６とは、軸線方向に相対変位可能に構成されている。本実施形態では、軸線方向が上下方向となり、軸線方向の一方側となる下側に構造体床１１が設けられ、軸線方向の他方側となる上側に浮き床１２が設けられている。ロッド５が構造体床１１（図１参照）に固定され、シリンダ６が浮き床１２（図１参照）に固定されている。
構造体床１１と浮き床１２とが軸線方向に相対変位すると、ロッド５とシリンダ６とが軸線方向に相対変位するように構成されている。

【0018】

複数の皿バネ２，２…は、中央部にロッド５が挿通される孔部２１が形成されている
一対の押板３，３は、複数の皿バネ２，２…と略同じ外径に形成され、中央部にロッド５が挿通される孔部３１が形成されている。一対の押板３，３のうちの一方を第１押板３２とし、他方を第２押板３３とする。第１押板３２は、複数の皿バネ２，２…の軸線方向の一方側に配置され、第２押板３３は、複数の皿バネ２，２…の軸線方向の他方側に配置されている。

【0019】

一対の加力ナット４，４は、一対の押板３，３の孔部３１よりも大きい外径に形成され、中央部にロッド５が挿通される孔部４１が形成されている。一対の加力ナット４，４のうちの一方を第１加力ナット４２とし、他方を第２加力ナット４３とする。一方の第１加力ナット４２は、第１押板３２の軸線方向の一方側に配置され、第２加力ナット４３は、第２押板３３の軸線方向の他方側に配置されている。

【0020】

複数の皿バネ２，２…、一対の押板３，３および一対の加力ナット４，４は、軸線方向に同軸に配列された状態で、それぞれの孔部にロッド５が挿通されている。これらは、軸線方向の一方側から、第１加力ナット４２、第１押板３２、複数の皿バネ２，２…、第２押板３３、第２加力ナット４３の順に配列されている。
複数の皿バネ２，２…および一対の押板３，３は、ロッド５と軸線方向に相対変位可能に構成されている。一対の加力ナット４，４は、ロッド５に固定されている。

【0021】

複数の皿バネ２，２…と、一対の押板３，３は、軸線方向（上下方向）に配列されているため、初期状態では、隣り合う皿バネ２，２どうし、および隣り合う皿バネ２と押板３とがほとんど弾性変形せずに当接するように配置されている。
また、第１加力ナット４２と第２加力ナット４３との間隔は、初期状態における複数の皿バネ２，２…を介して配置された第１押板３２と第２押板３３との互いに離間する側の面を結ぶ寸法と略同じ寸法に形成されている。

【0022】

シリンダ６は、円筒状の円筒部６１と、円筒部６１の軸線方向の一方側に設けられた第１円板部６２と、円筒部６１の軸線方向の他方側に設けられた第２円板部６３と、を有している。第１円板部６２および第２円板部６３には、それぞれ中央部に孔部６４が形成されている。孔部６４は、一対の加力ナット４，４およびロッド５は挿通可能で、複数の皿バネ２，２…および一対の押板３，３は挿通できないように構成されている。
複数の皿バネ２，２…および第１押板３２および第２押板３３がシリンダ６の内部に配置されると、第１押板３２がシリンダ６の第１円板部６２の軸線方向の他方側に配置され、第２押板３３がシリンダ６の第２円板部６３の軸線方向の一方側に配置される。

【0023】

第１円板部６２と第２円板部６３との間の寸法は、初期状態の第１押板３２と第２押板３３とが互いに離間する側の面を結ぶ軸線方向の寸法よりもギャップ寸法ｘ_０の２倍だけ長く形成されている。初期状態では、配列された複数の皿バネ２，２…および一対の押板３，３の軸線方向の中央が、シリンダ６の円筒部６１の軸線方向の中央に位置するように、ロッド５とシリンダ６とが配置されている。このため、初期状態では、第１押板３２と第１円板部６２との間、および第２押板３３と第２円板部６３との間には、それぞれギャップ寸法ｘ_０と同値のクリアランスが設けられている。

【0024】

図４（ａ）に示すように、振動によって初期状態から構造体床１１と浮き床１２とが互いに離間する方向に引っ張られるように相対変位し、相対変位量がギャップ寸法ｘ_０と同値となると、第１押板３２と第１円板部６２とが当接する。このため、初期状態から構造体床１１と浮き床１２とが互いに離間する方向の相対変位量が０〜ギャップ寸法ｘ_０までの間は、複数の皿バネ２，２…は加力されない状態となる。
そして、構造体床１１と浮き床１２とが互いに離間する方向にさらに引っ張られるように相対変位し、図４（ｂ）に示すように相対変位量がギャップ寸法ｘ_０を超えると、第１押板３２と第１円板部６２とが互いに押し合うため、第１押板３２を介して複数の皿バネ２，２…が加力される。これにより、複数の皿バネ２，２…に構造体床１１と浮き床１２とを互いに近接させる方向の復元力が生じるため、変位振幅を抑制することができる。

【0025】

また、図４（ｃ）に示すように、振動によって初期状態から構造体床１１と浮き床１２とが互いに近接する方向に圧縮されるように相対変位し、相対変位量がギャップ寸法ｘ_０と同値となると、第２押板３３と第２円板部６３とが当接する。このため、初期状態から構造体床１１と浮き床１２とが互いに近接する方向の相対変位量が０〜ギャップ寸法ｘ_０までの間は、複数の皿バネ２，２…は加力されない状態となる。
そして、構造体床１１と浮き床１２とが互いに近接する方向にさらに圧縮されるように相対変位し、図４（ｄ）に示すように相対変位量がギャップ寸法ｘ_０を超えると、第２押板３３が第２円板部６３とが互いに押し合うため、第２押板３３を介して複数の皿バネ２，２…が加力される。これにより複数の皿バネ２，２…に構造体床１１と浮き床１２とが互いに離間させる方向の復元力が生じるため、変位振幅を抑制することができる。

【0026】

支持バネ要素１３には、皿バネ１３１が採用されている。
想定される振動が生じた際の加振力は、支持バネ要素１３に作用する自重に対して数％にすぎない。このため、支持バネ要素１３は、想定される振動が生じた際の加振力の範囲で概ね線形であればよいことになる。
固有振動数１Ｈｚの防振機構に線形バネを適用すると、自重による沈下量は約２５０ｍｍとなる。皿バネ１３１の１枚当たりの変形量は数ｍｍしかないため、大量の枚数の皿バネ１３１，１３１…が必要となる。一方、固有振動数１Ｈｚの防振機構に非線形バネを適用すると、自重作用時の剛性（図５（ｂ）の矢印Ｃで示す使用範囲における接線剛性に相当）に対し自重による沈下量が２５０ｍｍとなればよいため、接線剛性が線形時のβ倍なら沈下量は２５０βとなる。また、このとき皿バネ１３１の１枚当たりの荷重は線形バネのα倍となる。したがって、必要な皿バネ１３１の枚数は、β/α倍となる。

【0027】

図５（ａ）、（ｂ）に示す皿バネ１３１を採用した場合、皿バネ１３１のたわみ可能なたわみ寸法をｈ、板厚をｔとし、ｈ／ｔ＝１．４として、固有振動数１Ｈｚの防振機構に非線形バネを適用した際の自重作用時の剛性は図５（ｂ）の矢印Ｃで示す接線剛性に相当し、β＝１／４、α＝１．２５となり、必要な皿バネ１３１の枚数はβ/α＝１／５倍となる。このように、支持バネ要素１３に設ける皿バネ１３１の枚数を大幅に減らすことができ、支持バネ要素１３のバネ部分の長さを短縮することができる。これにより防振機構１のコンパクト化およびローコスト化を図ることができる。

【0028】

なお、施工時の自重による沈下量を抑制する方法としては、バネ部分に自重に相当するプレロードをかけて縮めた状態でロックして設置し、防振対象の浮き床１２を施工した後にロックを解除する方法が考えられる。

【0029】

次に、本実施形態による防振機構１と図１０に示す防振機構１００とを、加振された際の加振波形および時刻歴応答解析の結果の比較について説明する。
試算例として、浮き床１２の上に設けられたスタジオで利用客が運動し、３〜４Ｈｚで卓越する加振によって振動障害が懸念される構造床を対象とする。振動源の加振振動数を３〜４Ｈｚとし、防振機構１，１００の固有振動数を１Ｈｚとして検討する。
従来の防振機構１００は、本実施形態による防振機構１と同様に、構造体床１１と構造体床１１と相対変位可能に設けられた質量Ｍの浮き床１２との間に設けられており、バネ剛性Ｋの支持バネ要素１３と、減衰係数Ｃの減衰機構１５と、を有している。従来の防振機構１００には、本実施形態による防振機構１のような付加バネ要素１４は、設けられていない。この防振機構による反力応答倍率を図１１に示すが、減衰定数ｈ＝０．０５とすれば加振振動数３〜４Ｈｚでは応答倍率が１／１０程度と小さくなり、振動障害の恐れは生じない。しかし、万一固有振動数（共振振動数）で加振された場合には応答倍率が１０倍にもなり振動障害が懸念されることから、共振振動数で加振された場合について時刻歴応答解析で検討を行う。
加振力の加振波形を図６（ａ）に示す。
振動モデルＡ、Ｂの諸元は以下とする。

【0030】

【数1】

【0031】

従来の防振機構１００の振動モデルＢの反力波形を図６（ｂ）に示し、変位波形を図６（ｃ）に示す。本実施形態による防振機構１の振動モデルＡの反力波形を図７（ａ）に示し、変位波形を図７（ｂ）に示す。また、本実施形態による防振機構１の振動モデルＡの付加バネ要素１４の応答波形を図７（ｂ）に示す。
図６（ｂ）に示すように、従来の防振機構１００の振動モデルＢでは、最大反力が６９９９３８Ｎ≒７００ＫＮとなり、加振力Ｆの約１０倍となることがわかる。また、図６（ｃ）に示すように、従来の防振機構１００の振動モデルＢでは、浮き床１２の最大変位が０．１５７ｍ＝１５７ｍｍとなり、静的変位の１０倍となることがわかる。

【0032】

これに対し、図７（ａ）に示すように、本実施形態による防振機構１の振動モデルＡでは、最大反力が２１９５０２Ｎ≒２２０ＫＮとなり、加振力Ｆの約３．１倍となることがわかる。また、図６（ｃ）に示すように、本実施形態による防振機構１の振動モデルＡでは、浮き床１２の最大変位が０．０２６４ｍ＝２６．４ｍｍとなり、静的変位の約１．７倍となることがわかる。
このように、本実施形態による防振機構１では、付加バネ要素１４を備えていない従来の防振機構１００と比べて、加振時の最大反力および最大変位を抑えることができる。
また、図７（ｃ）に示すように、本実施形態による防振機構１では、付加バネ要素１４には変位量がギャップ寸法ｘ_０（１６ｍｍ）を超えた場合のみに反力が生じ、浮き床１２の変位を抑制することがわかる。

【0033】

本実施形態による防振機構１の振動モデルＡでは、付加バネ要素１４のバネ剛性Ｋ_１は、小さすぎると変位の抑制効果がなく、大きすぎると所定変位に達した後に過大な反力を生じてしまうため、支持バネ要素１３のバネ剛性Ｋの１〜４倍の値を設定することが好ましい。
また、付加バネ要素１４のギャップ寸法ｘ_０は、防振対象となる振動数領域における変位より大きな値を設定する。一般的に防振対象振動数域は、防振機構の固有振動数（共振振動数）の３倍以上であり、この振動数域で防振機構にバネ剛性を追加することは防振性能を低下させることとなるからである。

【0034】

また、図８および縦軸を対数軸表示した図１０（ｂ）に示す従来の防振機構１００の振動モデルＢの変位伝達関数図より、共振振動数の２倍において応答変位が静的支持バネ要素変位ｘ_Ｓの０．４倍程度となることから、これ以上の振動数で付加バネ要素１４の影響を排除するためにもｘ_０≧０．４ｘ_Ｓとすることが望ましい。

【0035】

一方、ギャップ寸法ｘ_０を大きくするほど付加バネ要素が効きにくくなる。ギャップ寸法ｘ_０を付加バネ要素１４を設けていない従来の防振機構１００の振動モデルＢにおける最大変位（図６（ｃ）では１５７ｍｍ）以上とすると、付加バネ要素１４が全く効かないことになる。
図８および図１０（ｂ）では、最大応答変位ｘと静的支持バネ要素変位ｘ_Ｓとの比を変位応答倍率と称している。変位応答倍率は、減衰定数をｈとすると１／（２ｈ）で表され、ｈ＝０．０５ならば１０となる。

【0036】

付加バネ要素１４を共振振動数±２０％の範囲で作用させる場合は、変位応答倍率が２以上となりｘ_０≦２．０ｘ_Ｓとなる。以上より、ギャップ寸法ｘ_０は、加振力Ｆに対する静的変位（静的支持バネ要素変位）ｘ_Ｓの０．４〜２．０倍と設定することが望ましい。
ギャップ寸法ｘ_０の設定：０．４ｘ_Ｓ≦ｘ_０≦２．０ｘ_Ｓ

【0037】

次に、上述した本実施形態による防振機構１の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態による防振機構１では、構造体床１１と浮き床１２との相対変位の絶対値が所定値以上となった際に作用する付加バネ要素１４を有することにより、共振時の振幅の大きい応答に対して付加バネ要素１４が作用してバネ剛性が大きくなり共振を外れるため、加振力に対する反力を低減させることができる。また、付加バネ要素１４は、構造体床１１と浮き床１２との相対変位のギャップ寸法ｘ_０以上とならないと機能しないことにより、高振動数域の振幅の小さい応答しては、付加バネ要素１４が設けられず支持バネ要素１３のみが設けられている場合と同じ防振機構となる。このため、防振対象となる振動数領域（高振動数域）においては、付加バネ要素１４を追加しても剛性が大きくならないため、固有振動数が増加せず、高振動数域で防振性能が低下することを防止できる。
また、従来の防振機構１００と比較して付加バネ要素１４を付加した構成であるため、特殊な装置・技能や施工法は不要となり、付加バネ要素１４の設置以外においては、従来の防振機構１００の施工方法を採用することができる。

【0038】

また、付加バネ要素１４の複数の皿バネ２，２…は、構造体床１１と浮き床１２との相対変位量がギャップ寸法ｘ_０以上となると弾性変形するため、ギャップ寸法ｘ_０を共振時の変位とすることにより、共振時に複数の皿バネ２，２…の復元力によって加振力に対する反力を効率よく低減させることができる。

【0039】

以上、本発明による防振機構の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、防振機構１を構造体となる構造体床１１と振動体となる浮き床１２との間に設けているが、例えば地盤と浮き基礎との間など、構造体床と浮き床１２との間以外の相対移動可能な構造体と振動体との間に設けてもよい。
また、上記の実施形態では、付加バネ要素１４のロッド５が構造体床１１に固定され、シリンダ６が浮き床１２に固定されているが、ロッド５が浮き床１２に固定され、シリンダ６が構造体床１１に固定されていてもよい。

【0040】

また、上記の実施形態では、付加バネ要素１４に複数の皿バネ２，２…を用いているが、付加バネ要素１４には複数の皿バネ２，２…に代わって、例えば、図９に示す付加バネ要素１４Ｂのように構造体床１１と浮き床１２との相対変位量の絶対値が所定値以上となった際に作用する積層ゴム１４１を用いてもよい。

【0041】

このような付加バネ要素１４Ｂは、例えば、構造体床１１および浮き床１２（図１参照）の一方に固定された板材５Ｂと、構造体床１１および浮き床１２の他方に固定され板材５Ｂと振動方向（上記の実施形態の軸線方向に相当）に相対変位可能な筐体６Ｂと、筐体の内部に固定された２つの積層ゴム１４１，１４１と、を有している。
２つの積層ゴム１４１，１４１は、それぞれフランジ１４２，１４２に挟まれていて、振動方向に変形可能に構成されている。２つの積層ゴム１４１，１４１は、振動方向に直交する方向に板材５Ｂを介して配列された状態でそれぞれ筐体６Ｂに固定されている。
板材５Ｂには、２つの積層ゴム１４１，１４１の振動方向の両側にギャップ寸法ｘ_０をあけて積層ゴム１４１，１４１が設けられている側にそれぞれ突出する一対の加力部材４Ｂ，４Ｂが設けられている。

【0042】

板材５Ｂは、２つの積層ゴム１４１，１４１と振動方向に相対変位可能に構成されているが、板材５Ｂと筐体６Ｂとの相対変位量がギャップ寸法ｘ_０を超えると、一対の加力部材４Ｂ，４Ｂのいずれか一方が２つの積層ゴム１４１，１４１の互いに対向する側のフランジ１４２，１４２それぞれに振動方向から当接し、２つの積層ゴム１４１，１４１それぞれを変形させて復元力が作用することになる。
このような積層ゴム１４１，１４１を用いた付加バネ要素１４Ｂが設けられた防振機構の場合も、皿バネ２，２…を用いた付加バネ要素１４が設けられた上記の実施形態による防振機構１と同様の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0043】

１ 防振機構
２ 皿バネ（弾性体）
１１ 構造体床（構造体）
１２ 浮き床（振動体）
１３ 支持バネ要素
１４，１４Ｂ 付加バネ要素
１５ 減衰機構
１４１ 積層ゴム（弾性体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】