特開 2024-47149 圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047149

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/00 20190101AFI20240329BHJP

   G01M 7/02 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

G01M13/00

G01M7/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152599

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】504242342

【氏名又は名称】株式会社免制震ディバイス

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179453

【弁理士】

【氏名又は名称】會田 悠介

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】木田 英範

(72)【発明者】

【氏名】中南 滋樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 久也

(72)【発明者】

【氏名】尾家 直樹

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AA09

2G024BA11

2G024CA06

2G024CA11

2G024DA12

2G024EA01

(57)【要約】

【課題】マスダンパの性能諸元を精度良く評価できるとともに、性能諸元の調整を容易に行うことができる圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法を提供する。
【解決手段】作動油ＨＦが連通路４を流動せず、かつ歯車モータ５が作動不能に構成されたマスダンパ１の試験体１Ｅ（第１試験体）を試験装置５１に反力治具５９を介して設置・加振するとともに、検出された入力加振力及び変位（ダンパ力Ｆｄ及び変位ｘ）に基づき、マスダンパ１の作動油ＨＦ、作動油ＨＦ以外のばね要素、及び反力治具５９を縮約した縮約ばね要素の剛性ｋｂと、リリーフ特性ｃｒを算出し、作動油ＨＦが連通路４を流動し、かつ歯車モータ５が作動可能である本来のマスダンパ１（第２試験体）を試験装置５１に設置・加振するとともに、検出された入力加振力及び変位と、縮約ばね要素の剛性ｋｂ及びリリーフ特性ｃｒに基づき、マスダンパ１の等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄを算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動流体が充填されたシリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に設けられ、当該シリンダ内を第１及び第２流体室に区画するピストンと、当該ピストンに内蔵され、前記第１及び第２流体室内の一方の圧力が所定圧に達したときに開弁し、当該圧力を前記第１及び第２流体室内の他方に逃がすリリーフ弁と、前記ピストンをバイパスし、前記シリンダの連通口を介して前記第１及び第２流体室に連通する連通路と、当該連通路に設けられた圧力モータと、当該圧力モータに連結された回転マスを有し、構造物の振動時、前記ピストンが前記シリンダに対して往復動するのに伴い、前記連通路における作動流体の流動により前記圧力モータが作動したときの前記回転マスによる回転慣性質量効果と、前記連通路・前記圧力モータ内を流動する作動流体による粘性減衰効果によって、前記構造物の振動を抑制するための圧力モータ式のマスダンパの性能を表す性能諸元を評価する方法であって、
作動流体が前記連通路を流動せず、かつ前記圧力モータが作動不能に構成された前記マスダンパを、第１試験体として準備する第１試験体準備工程と、
当該第１試験体を試験装置に反力治具を介して設置し、加振するとともに、入力された加振力及び変位を検出する第１加振工程と、
当該第１加振工程中に検出された加振力及び変位に基づき、前記マスダンパの作動流体、作動流体以外のばね要素、及び前記反力治具を縮約した縮約ばね要素の剛性と、前記リリーフ弁のリリーフ特性を算出する第１性能諸元算出工程と、
作動流体が前記連通路を流動し、かつ前記圧力モータが作動可能である本来の構成の前記マスダンパを、第２試験体として準備する第２試験体準備工程と、
当該第２試験体を前記試験装置に設置し、加振するとともに、入力された加振力及び変位を検出する第２加振工程と、
当該第２加振工程中に検出された加振力及び変位と、前記第１性能諸元算出工程で算出された縮約ばね要素の剛性及び前記リリーフ特性に基づき、前記マスダンパの等価質量及び減衰係数を算出する第２性能諸元算出工程と、を備えることを特徴とする圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法。

【請求項2】

前記第１性能諸元算出工程の後、前記算出された縮約ばね要素の剛性及び前記リリーフ特性が、それぞれの所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第１判定工程と、
当該第１判定の結果、前記縮約ばね要素の剛性及び前記リリーフ特性の少なくとも一方が前記許容範囲内に収まっていないときに、当該少なくとも一方を前記許容範囲内に収まるように調整する第１調整工程と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法。

【請求項3】

前記第１試験体は、前記本来の構成のマスダンパに対し、前記連通路、前記圧力モータ及び前記回転マスを省略するとともに、前記シリンダの前記連通口を蓋材で密閉することによって構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法。

【請求項4】

前記第２性能諸元算出工程の後、前記算出されたマスダンパの等価質量及び減衰係数が、それぞれの所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第２判定工程と、
当該第２判定の結果、前記等価質量及び減衰係数の少なくとも一方が前記許容範囲内に収まっていないときに、当該少なくとも一方を前記許容範囲内に収まるように調整する第２調整工程と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力モータで駆動される回転マスによる回転慣性質量効果によって、構造物の振動を抑制する圧力モータ式マスダンパに関し、その性能を表す性能諸元の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

出願人は、マスダンパ（回転慣性質量ダンパ）の性能諸元を評価するための試験装置を、例えば特許文献１に開示している。このマスダンパは、ボールねじ式のものであり、振動時に発生する内筒とねじ軸との間の相対変位が、回転マスの回転運動に変換されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果（慣性力）と、回転マスと内筒の間に配置された粘性体による粘性減衰効果（粘性力）が発揮されることで、振動抑制効果が得られる。

【0003】

試験装置は、鋼材を井桁状に組み立てた試験フレーム内に、アクチュエータ、マスダンパ及び連結部材（反力治具）を順に配置するとともに、ロードセルや変位センサを設けたものである。そして、アクチュエータからマスダンパに定常加振力を入力したときに検出されたダンパ抵抗力とダンパ変位との関係から、マスダンパの性能諸元として、等価質量（回転慣性質量）や減衰係数が算出（評価）される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－３６９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した従来のボールねじ式マスダンパに対する性能諸元の評価方法を、圧力モータ式のマスダンパに採用した場合には、以下のような問題がある。周知のように、圧力モータ式マスダンパは、例えば、作動流体が充填されたシリンダと、シリンダ内に摺動自在に設けられ、リリーフ弁を有するピストンと、ピストンをバイパスし、シリンダの第１及び第２流体室に連通する連通路を備える。連通路には圧力モータ（例えば歯車モータ）が設けられ、圧力モータの出力軸には回転マスが連結されている。

【0006】

以上の構成の圧力モータ式マスダンパでは、振動時にピストンがシリンダに対して往復動するのに伴い、連通路における作動流体の流動が、圧力モータにより回転マスの回転運動に変換されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果が発揮されると同時に、連通路・圧力モータ内を流動する作動流体による粘性減衰効果が発揮されることで、振動抑制効果が得られる。また、第１又は第２流体室の一方の作動流体の圧力が所定圧に達したときに、リリーフ弁が開弁することによって、作動流体が他方の流体室に逃がされ、ダンパ反力の過大化が防止される。

【0007】

以上のような圧力モータ式マスダンパを対象として、加振試験を行い、性能諸元を評価する場合、評価すべき性能諸元の要素は、マスダンパの作動流体の圧縮剛性、作動流体以外のばね要素の剛性、リリーフ弁のリリーフ特性（リリーフ荷重、リリーフ前後の減衰係数）、マスダンパの等価質量及び減衰係数と、試験装置の反力治具の剛性の計６つであり、ボールねじ式の場合よりもかなり多くなる。このため、前述した従来の試験装置のように、試験フレーム内にマスダンパを組み込み、アクチュエータからマスダンパに定常加振力を入力したときに検出されたダンパ抵抗力とダンパ変位との関係から、性能諸元を評価する方法では、６つの要素の性能諸元をそれぞれ精度良く算出・評価することは困難である。

【0008】

また、算出された性能諸元、例えばリリーフ特性が許容範囲内に収まっていない場合には、その調整のために、マスダンパから、連通路などの配管類や、圧力モータ及び回転マス、ピストンなどを一旦、取り外し、その状態で調整を行った後、再度、組み立てることが必要である。このため、性能諸元の調整作業の効率が低く、マスダンパの製造コストの増加の原因になる。

【0009】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧力モータ式マスダンパの性能諸元を精度良く評価できるとともに、性能諸元の調整を容易に行うことができる圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法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】

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、作動流体が充填されたシリンダと、シリンダ内に摺動自在に設けられ、シリンダ内を第１及び第２流体室に区画するピストンと、ピストンに内蔵され、第１及び第２流体室内の一方の圧力が所定圧に達したときに開弁し、当該圧力を第１及び第２流体室内の他方に逃がすリリーフ弁と、ピストンをバイパスし、シリンダの連通口を介して第１及び第２流体室に連通する連通路と、連通路に設けられた圧力モータと、圧力モータに連結された回転マスを有し、構造物の振動時、ピストンがシリンダに対して往復動するのに伴い、連通路における作動流体の流動により圧力モータが作動したときの回転マスによる回転慣性質量効果と、連通路・圧力モータ内を流動する作動流体による粘性減衰効果によって、構造物の振動を抑制するための圧力モータ式のマスダンパの性能を表す性能諸元を評価する方法であって、作動流体が連通路を流動せず、かつ圧力モータが作動不能に構成されたマスダンパを、第１試験体として準備する第１試験体準備工程と、第１試験体を試験装置に反力治具を介して設置し、加振するとともに、入力された加振力及び変位を検出する第１加振工程と、第１加振工程中に検出された加振力及び変位に基づき、マスダンパの作動流体、作動流体以外のばね要素、及び反力治具を縮約した縮約ばね要素の剛性と、リリーフ弁のリリーフ特性を算出する第１性能諸元算出工程と、作動流体が連通路を流動し、かつ圧力モータが作動可能である本来の構成のマスダンパを、第２試験体として準備する第２試験体準備工程と、第２試験体を試験装置に設置し、加振するとともに、入力された加振力及び変位を検出する第２加振工程と、第２加振工程中に検出された加振力及び変位と、第１性能諸元算出工程で算出された縮約ばね要素の剛性及びリリーフ特性に基づき、マスダンパの等価質量及び減衰係数を算出する第２性能諸元算出工程と、を備えることを特徴とする。

【0011】

本発明が適用されるマスダンパは、上述した構成を有する圧力モータ式のものであり、構造物の振動時、ピストンがシリンダに対して往復動するのに伴い、連通路における作動流体の流動により圧力モータが作動したときの回転マスによる回転慣性質量効果と、連通路・圧力モータ内を流動する作動流体による粘性減衰効果が発揮されることによって、構造物の振動を抑制するように構成されている。

【0012】

また、本発明の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法では、まず、本来の構成のマスダンパに対して、作動流体が連通路を流動せず、かつ圧力モータが作動不能に構成したものを、第１試験体として準備する。次に、第１加振工程において、この第１試験体を試験装置に反力治具を介して設置し、加振するとともに、第１試験体に入力された加振力及び変位を検出する。そして、第１性能諸元算出工程において、第１加振工程中に検出された加振力及び変位に基づき、マスダンパの作動流体、作動流体以外のばね要素、及び反力治具を縮約した縮約ばね要素の剛性と、リリーフ弁のリリーフ特性を算出する。

【0013】

以上のように、第１加振工程では、上述した構成の第１試験体を加振することにより、連通路における作動流体の流動と圧力モータの作動が阻止された状態で、第１試験体に入力された加振力及び変位が検出される。その結果、検出された加振力及び変位には、回転マスによる回転慣性質量効果や、連通路・圧力モータ内の作動流体による粘性減衰効果がまったく影響しない。また、マスダンパ及び試験装置に関する３つのばね要素、すなわち、互いに直列に接続された、マスダンパの作動流体から成るばね要素、作動流体以外のばね要素、及び反力治具から成るばね要素は、これらと等価の単一の縮約ばね要素に縮約され、その剛性が評価される。以上から、上記の３つのばね要素の剛性を、単一の縮約ばね要素の剛性として容易にかつ精度良く算出するとともに、リリーフ弁のリリーフ特性を精度良く算出することができる。

【0014】

次に、作動流体が連通路を流動し、かつ圧力モータが作動可能である本来の構成のマスダンパを、第２試験体として準備するとともに、第２加振工程において、第２試験体を加振するとともに、第２試験体に入力された加振力及び変位を検出する。そして、第２性能諸元算出工程において、第２加振工程中に検出された加振力及び変位と、第１性能諸元算出工程で算出された縮約ばね要素の剛性及びリリーフ特性に基づき、マスダンパの等価質量及び減衰係数を算出する。

【0015】

以上のように、第２加振工程では、本来の構成のマスダンパを第２試験体として加振することにより、作動流体が連通路を流動し、圧力モータが作動した状態で、第２試験体に入力された加振力及び変位が検出される。その結果、検出された加振力及び変位には、回転マスによる回転慣性質量効果と連通路・圧力モータ内を流動する作動流体による粘性減衰効果の影響が、良好に反映される。したがって、これらの加振力及び変位と、第１性能諸元算出工程で算出された縮約ばね要素の剛性及びリリーフ特性に基づき、マスダンパの等価質量及び減衰係数を精度良く算出することができる。

【0016】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法において、第１性能諸元算出工程の後、算出された縮約ばね要素の剛性及びリリーフ特性が、それぞれの所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第１判定工程と、第１判定の結果、縮約ばね要素の剛性及びリリーフ特性の少なくとも一方が許容範囲内に収まっていないときに、当該少なくとも一方を許容範囲内に収まるように調整する第１調整工程と、をさらに備えることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、第１性能諸元算出工程において算出された縮約ばね要素の剛性及び／又はリリーフ特性が、所定の許容範囲から外れていると判定された場合、そのように判定された性能諸元を許容範囲内に収まるように調整することができる。

【0018】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法において、第１試験体は、本来の構成のマスダンパに対し、連通路、圧力モータ及び回転マスを省略するとともに、シリンダの連通口を蓋材で密閉することによって構成されていることを特徴とする。

【0019】

この構成の第１試験体では、本来の構成のマスダンパにおける連通路、圧力モータ及び回転マスが存在しておらず、シリンダの連通口が蓋材で密閉されている。したがって、縮約ばね要素の剛性及び／又はリリーフ特性を許容範囲内に収めるための第１調整工程における調整を、連通路や、圧力モータ、回転マスの取外し作業を必要とすることなく、ばね要素やリリーフ弁に直接、アクセスしながら、容易に行うことができ、調整作業を最小化することができる。

【0020】

請求項４に係る発明は、請求項１～３のいずれかに記載の圧力モータ式マスダンパの性能諸元の評価方法において、第２性能諸元算出工程の後、算出されたマスダンパの等価質量及び減衰係数が、それぞれの所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第２判定工程と、第２判定の結果、等価質量及び減衰係数の少なくとも一方が許容範囲内に収まっていないときに、当該少なくとも一方を許容範囲内に収まるように調整する第２調整工程と、をさらに備えることを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、第２性能諸元算出工程において算出された等価質量及び／又は減衰係数が、それぞれの所定の許容範囲内に収まっていないと判定された場合、その性能諸元を許容範囲内に収まるように適切に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】圧力モータ式マスダンパの性能諸元を評価するための試験装置を、マスダンパとともに概略的に示す図である。

【図2】マスダンパを示す断面図である。

【図3】試験装置の制御装置などを示すブロック図である。

【図4】（ａ）マスダンパ、（ｂ）マスダンパ及び試験装置、並びに（ｃ）（ｂ）の複数のばね要素を単一のばね要素に縮減したマスダンパ及び試験装置を、それぞれモデル化して示す図である。

【図5】マスダンパの性能諸元を評価・調整する手順を示すフローチャートである。

【図6】図５の第１ステップで用いられるマスダンパの試験体を示す、図２と同様の図である。

【図7】図６の試験体及び試験装置をモデル化して示す、図４（ｃ）に対応する図である。

【図8】第１ステップの加振試験によって得られるアクチュエータ変位及びダンパ力や、算出される性能諸元などを示す図である

【図9】マスダンパの（ａ）減衰係数、及び（ｂ）等価質量の算出方法を説明するための図である。

【図10】圧力モータ式マスダンパの性能諸元を評価するための、図１と異なる試験装置を、マスダンパ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】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、マスダンパ（回転慣性質量ダンパ）１を試験装置５１に設置した状態を示す。このマスダンパ１は、圧力モータとして歯車モータ５を用いた歯車モータ式のものであり、例えば建物などの構造物に設けられ、その振動時、ダンパ力を発生させることによって、構造物の振動を抑制するものである。まず、この歯車モータ式のマスダンパ１の構成及び動作について、以下に説明する。

【0024】

図２に示すように、マスダンパ１は、円筒状のシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に設けられたピストン３と、ピストン３をバイパスし、シリンダ２内に連通する連通路４と、連通路４に配置された、圧力モータとしての歯車モータ５と、歯車モータ５の出力軸８に連結されたフライホイール９などを備える。

【0025】

シリンダ２は、周壁２ａと、周壁２ａの両端部に設けられた第１及び第２端壁２ｂ、２ｃを有する。第１端壁２ｂには、ロッド収容室２ｇを有する突出部２ｄが同心状に設けられ、その端部には、自在継手を介して第１取付具ＦＬ１が設けられている。

【0026】

ピストン３は、シリンダ２内に摺動自在に設けられており、シリンダ２の内部空間を第１流体室２ｅと第２流体室２ｆに区画している。第１及び第２流体室２ｅ、２ｆと連通路４には、作動油ＨＦが充填されている。作動油ＨＦは、適度な粘性を有する通常のものである。

【0027】

ピストン３には、ピストンロッド１０が同心状に一体に設けられている。ピストンロッド１０は、ピストン３の両側に延びており、第２端壁２ｃの側では、そのロッド案内孔を液密に貫通し、外方に延びている。ピストンロッド１０の外端部には、自在継手を介して第２取付具ＦＬ２が設けられている。また、ピストンロッド１０は、第１端壁２ｂの側では、そのロッド案内孔を液密に貫通し、突出部２ｄのロッド収容室２ｇ内に延びており、その端部にピストン部アキュムレータ３１が設けられている。

【0028】

ピストン部アキュムレータ３１は、作動油ＨＦの温度膨張などによる圧力を蓄えるためのものであり、ピストンロッド１０の端部に形成された中空のケーシング部３２と、ケーシング部３２内に摺動自在に設けられ、ピストン３側に油室３３を画成するピストン３４と、ピストン３４を油室３３側に付勢するセットばね３５を有する。また、ピストンロッド１０には、これに沿ってロッド連通孔１０ａが形成されている。ロッド連通孔１０ａは、一端部において油室３３に連通し、他端部側はピストン３の中央まで延びている。

【0029】

一方、ピストン３には、軸線方向に貫通し、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆに連通する第１及び第２連通孔と、第１及び第２連通孔をつなぐように上下方向に延び、ロッド連通孔１０ａに連通する第３連通孔が形成されている。第１連通孔には、第３連通孔の両側に、逆止弁３６、３６が設けられている。各逆止弁３６は、第３連通孔側から第１又は第２流体室２ｅ、２ｆ側への作動油ＨＦの流れのみを許容するように構成されている。また、第２連通孔には、第３連通孔の両側に、オリフィス３７、３７が設けられている。

【0030】

以上の構成では、作動油ＨＦの温度上昇などに伴ってシリンダ２内の作動油ＨＦの圧力が上昇すると、作動油ＨＦが、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆから、ピストン３の第２連通孔、オリフィス３７、３７、第３連通孔、及びロッド連通孔１０ａを介して、ピストン部アキュムレータ３１の油室３３に緩やかに流入する。これに伴い、ピストン３４を介してセットばね３５が圧縮されることによって、作動油ＨＦの圧力がピストン部アキュムレータ３１に蓄えられ、それにより、温度上昇などによる作動油ＨＦの圧力上昇に起因する不具合が回避される。

【0031】

また、ピストン３には、軸線方向に貫通するリリーフ用の第１連通路３ｄ及び第２連通孔３ｅが形成されている。第１及び第２連通路３ｄ、３ｅにはそれぞれ第１リリーフ弁１１及び第２リリーフ弁１２が設けられている。第１及び第２リリーフ弁１１、１２は、互いに同じ構成を有し、常閉弁として構成されており、弁体と、弁体を閉弁方向に付勢するばねを有する。

【0032】

第１リリーフ弁１１は、第１流体室２ｅ内の作動油ＨＦの圧力が所定圧に達するまで、第１連通路３ｄを閉鎖し、所定圧に達したときに、第１連通路３ｄを開放する。これにより、第１流体室２ｅ内の圧力が、第１連通路３ｄを介して第２流体室２ｆ側に逃がされ、所定圧にリリーフ後の減衰係数の影響が加算された圧力以下に制限される。同様に、第２リリーフ弁１２は、第２流体室２ｆ内の圧力が所定圧に達するまで、第２連通路３ｅを閉鎖し、所定圧に達したときに、第２連通路３ｅを開放する。これにより、第２流体室２ｆ内の圧力が、第２連通路３ｅを介して第１流体室２ｅ側に逃がされ、所定圧にリリーフ後の減衰係数の影響が加算された圧力以下に制限される。

【0033】

歯車モータ５は、例えば内接式のものであり、連通路４の中央に配置されている。歯車モータ５は、２つの出入口６ａ、６ａを介して、連通路４に連通するハウジング６と、ハウジング６に収容され、互いに噛み合う回転自在の入力ギヤ及び出力ギヤ（いずれも図示せず）と、出力ギヤに一体に設けられた出力軸８を有する。ハウジング６は、シリンダ２の周壁２ａに支持されている。また、ハウジング６内には、作動油ＨＦを排出するためのドレン通路（図示せず）が設けられている。出力軸８は、シール（図示せず）を介して、ハウジング６に液密に支持されている。

【0034】

ハウジング６のドレン通路にはドレン配管４１の一端部が接続され、ドレン配管４１の他端部は、シリンダ２の突出部２ｄ、ピストン部アキュムレータ３１のケーシング部３２及びピストン３４を貫通し、油室３３に連通している。この構成では、ハウジング６内の作動油ＨＦの圧力が上昇したときに、ハウジング６内の作動油ＨＦを、ドレン通路からドレン配管４１を介してピストン部アキュムレータ３１の油室３３に排出し、圧力を逃がすことによって、ハウジング６内の過度の高圧化が防止される。

【0035】

フライホイール９は、比重が比較的大きな材料、例えば鋼材などで構成され、例えば円板状に形成されており、出力軸８に同軸状に一体に設けられている。

【0036】

以上の構成のマスダンパ１は、例えば構造物内の相対変位する２つの部位の間に、第１及び第２取付具ＦＬ１、ＦＬ２を介して取り付けられ、制震装置として用いられる。地震時などに構造物が振動すると、上記の２つの部位間の相対変位に応じて、ピストン３がシリンダ２内を移動する。それに伴い、第１又は第２流体室２ｅ、２ｆ内の作動油ＨＦが、ピストン３で押し出されることによって、連通路４に流出し、歯車モータ５のハウジング６を流れた後、第２又は第１流体室２ｆ、２ｅに流入する。

【0037】

この作動油ＨＦの流動による圧力が、歯車モータ５の入力ギヤ及び出力ギヤの回転運動に変換され、出力軸８と一体のフライホイール９が回転駆動されることによって、回転慣性質量効果（慣性力）が発揮される。また、作動油ＨＦが連通路４や歯車モータ５内などを流動する際の粘性抵抗による粘性減衰効果（粘性力）が発揮されることで、回転慣性質量効果と併せて構造物の振動抑制効果が得られる。

【0038】

また、上述した構成及び動作から、マスダンパ１は、図４（ａ）のようにモデル化される。すなわち、（ａ）フライホイール９及び作動油ＨＦから成る、等価質量ｍｄの慣性質量要素と、（ｂ）連通路４や歯車モータ５を流動する作動油ＨＦから成る減衰係数ｃｄの粘性要素との並列体に、（ｃ）マスダンパ１の作動油ＨＦから成る圧縮剛性ｋｄｓのばね要素、（ｄ）マスダンパ１の作動油ＨＦ以外の剛性ｋｄｏのばね要素、及び（ｅ）第１及び第２リリーフ弁１１、１２から成るリリーフ特性ｃｒのリリーフ要素（リリーフ前の減衰係数ｃ１の粘性要素、リリーフ荷重Ｆｒの制限要素、及びリリーフ後の減衰係数ｃ２の粘性要素）が、直列に接続されたモデルになる。

【0039】

次に、図１及び図３を参照しながら、試験装置５１について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図１の上側及び下側をそれぞれ「上」及び「下」、左側及び右側を「左」及び「右」、手前側及び奥側を「前」及び「後」とする。図１に示すように、試験装置５１は、井桁状に一体に組み立てた上下左右のフレーム５２、５３、５４、５５で構成され、マスダンパ１が収容される試験フレーム５６と、マスダンパ１に加振力を入力するためのアクチュエータ５７と、アクチュエータ５７をマスダンパ１に連結するための連結部材５８と、右フレーム５５に連結され、マスダンパ１の反力を受ける反力治具５９と、下フレーム５３に設けられ、連結部材５８の左右方向の移動を案内するガイド機構６０を備える。

【0040】

上下左右のフレーム５２～５５、連結部材５８及び反力治具５９は、Ｈ型鋼などの鋼材で構成されている。マスダンパ１は、その軸線方向が左右方向に延びるように配置されており、第１取付具ＦＬ１を介して連結部材５８に連結され、第２取付具ＦＬ２を介して反力治具５９に連結されている。

【0041】

アクチュエータ５７は、例えばソレノイドで構成されており、左フレーム５４に取り付けられた本体部５７ａと、ロードセル６１を介して連結部材５８に連結されたプランジャ５７ｂを有する。アクチュエータ５７は、制御装置６３（図３参照）によって制御され、それにより、プランジャ５７ｂから加振力が出力される。

【0042】

図３に示すように、試験装置５１はさらに、前記ロードセル６１と、マスダンパ１に設けられた変位センサ６２と、アクチュエータ５７を制御する制御装置６３を備える。ロードセル６１は、例えばひずみゲージ式のものであり、連結部材５８に作用する荷重を、マスダンパ１に作用する力（以下「ダンパ力」という）Ｆｄとして検出し、その検出信号を制御装置６３に出力する。

【0043】

変位センサ６２は、例えばレーザー式のものであり、アクチュエータ５７の本体部５７ａに対するプランジャ５７ｂの変位を、アクチュエータ５７からマスダンパ１に入力される変位（以下「アクチュエータ変位」という）ｘとして検出し、その検出信号を制御装置６３に出力する。制御装置６３は、アクチュエータ５７を駆動するための電源や、整流器、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースなど（いずれも図示せず）の組み合わせで構成されている。

【0044】

以上の試験装置５１の構成から、マスダンパ１を試験装置５１に設置したときのモデルは、図４（ｂ）のように表される。すなわち、同図（ａ）に示されるマスダンパ１のリリーフ特性ｃｒのリリーフ要素が、反力治具５９から成る剛性ｋｂｊのばね要素を介して、不動体に接続されるとともに、マスダンパ１の反対側にアクチュエータ５７が接続されたモデルになる。

【0045】

また、図４（ｂ）の３つのばね要素（圧縮剛性ｋｄｓ、剛性ｋｄｏ、及び剛性ｋｂｊ）は、互いに直列関係にあることから、１つのばね要素に縮約（合成）することが可能であり、その場合、図４（ｂ）のモデルは、図４（ｃ）のように表される。また、縮約されたばね要素（以下「縮約ばね要素」という）の剛性ｋｂは、次式（１）で表される。
１／ｋｂ ＝ １／ｋｄｓ＋１／ｋｄｏ＋１／ｋｂｊ ・・・（１）

【0046】

また、図４（ｂ）及び（ｃ）のモデルにおける要素間の変位の関係は、次式（２）で表される。
ｘ ＝ ｘｂｊ＋ｘiHGD ＝ ｘｂ＋ｘｒ＋ｘｄ ・・・（２）
ここで、 ｘ：アクチュエータ変位
ｘｂｊ：反力治具ばね要素の変位
ｘiHGD：ダンパ変位
ｘｂ：縮約ばね要素の変位
ｘｒ：リリーフ要素の変位
ｘｄ：慣性質量要素（粘性要素）の変位

【0047】

また、図４（ｂ）及び（ｃ）のモデルにおける要素間の力（荷重）の関係は、第１及び第２リリーフ弁１１、１２のリリーフ条件に応じて、次式（３）及び（４）で表される。
・｜Ｆｄ｜≦Ｆｒのとき（リリーフ前の条件）
Ｆｄ ＝ ｋｂｊ・ｘｂｊ ＝ ｋｂ・ｘｂ
＝ ｃ１・ｖｒ ＝ ｍｄ・αｄ＋ｃｄ・ｖｄ ・・・（３）
・｜Ｆｄ｜＞Ｆｒのとき（リリーフ後の条件）
Ｆｄ ＝ ｋｂｊ・ｘｂｊ ＝ ｋｂ・ｘｂ
＝ sgn(ｖｒ)・Ｆｒ＋ｃ２・(ｖｒ－sgn(ｖｒ)・Ｆｒ／ｃ１)
＝ ｍｄ・αｄ＋ｃｄ・ｖｄ ・・・（４）
ここで、Ｆｄ：アクチュエータ加振力（＝ダンパ力）
Ｆｒ：リリーフ荷重
ｃ１：リリーフ前の減衰係数
ｃ２：リリーフ後の減衰係数
ｖｒ：ｘｒの速度
ｖｄ：ｘｄの速度
αｄ：ｘｄの加速度
ｍｄ：慣性質量要素の等価質量
ｃｄ：粘性要素の減衰係数

【0048】

次に、図５～図９を参照しながら、マスダンパ１の諸元性能の評価方法について説明する。この評価方法は、試験装置５１を用いてマスダンパ１の加振試験を行うとともに、そのときに検出されたダンパ力とダンパ変位との関係から、マスダンパ１の諸元性能として、縮約ばね要素の剛性ｋｂや、リリーフ特性ｃｒ（リリーフ荷重Ｆｒ、リリーフ前後の減衰係数ｃ１、ｃ２）、等価質量ｍｄ、粘性係数ｃｄなどを算出するものである。また、算出された性能諸元が所定の許容範囲に収まっていない場合には、許容範囲に収まるようマスダンパ１の調整が行われる。

【0049】

まず、図５の第１工程（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、第１ステップを実行する。この第１ステップでは、作動油ＨＦが連通路４を流れず、歯車モータ５が作動しないように構成されたマスダンパ１の試験体１Ｅを対象とし、試験装置５１を用いて加振試験を行い、その加振結果から、縮約ばね要素の剛性ｋｂとリリーフ特性ｃｒを算出する。図６に示すように、この試験体１Ｅは、図２のマスダンパ１に対し、連通路４や、歯車モータ５、フライホイール９、ドレン配管４１を有しない（取り付けられていない）とともに、連通路４に連通するシリンダ２の各連通口２ｈを、蓋板７１で密閉したものである。

【0050】

この構成では、試験体１Ｅが加振されても、作動油ＨＦは連通路４に流れず、歯車モータ５は作動しない。このため、試験体１Ｅと試験装置５１を併せたモデルは、図７に示すように、図４（ｃ）のモデルから慣性質量要素と粘性要素が除去され、リリーフ要素と縮約ばね要素が接続されたモデルになる。したがって、これらの要素間の変位の関係は、次式（５）で表される。
ｘ ＝ ｘｂ＋ｘｒ ・・・（５）

【0051】

この第１ステップでは、試験体１Ｅを試験装置５１にセットし、アクチュエータ５７から試験体１Ｅへの正弦波加振（例えば正弦波の変位制御）を、リリーフ荷重Ｆｒに達するリリーフ前の加振レベルの条件と、リリーフ荷重Ｆｒに達したリリーフ後の加振レベルの条件で、それぞれ行う。そして、それぞれの条件でサンプリング・記憶された、図８に示すようなアクチュエータ変位ｘとダンパ力Ｆｄとの関係から、縮約ばね要素の剛性ｋｂとリリーフ特性ｃｒを算出する。

【0052】

具体的には、まずリリーフ前の条件の加振結果（図８（ａ）～（ｃ））に基づき、ダンパ力Ｆｄの最大値とそのときのアクチュエータ変位ｘとの関係と前記式（３）から、縮約ばね要素の剛性ｋｂを算出する。次に、この剛性ｋｂとダンパ力Ｆｄから、縮約ばね要素の変位ｘｂを算出するとともに、この変位ｘｂをアクチュエータ変位ｘから減算することによって、リリーフ要素の変位ｘｒを算出する。そして、変位ｘｒを微分することで、リリーフ要素の速度ｖｒを算出するとともに、この速度ｖｒとダンパ力Ｆｄから、式（３）に基づき、リリーフ要素のリリーフ前の減衰係数ｃ１を算出する。

【0053】

その後、リリーフ後の条件の入力レベルに応じた加振結果（図８（ｄ）～（ｆ）はその１つのケースを示す）に基づき、リリーフ荷重Ｆｒを算出するとともに、リリーフ荷重Ｆｒとリリーフ前の減衰係数ｃ１から、式（４）に基づき、リリーフ要素のリリーフ後の減衰係数ｃ２を算出する。以上により、図８（ｇ）に示すようなバイリニアなリリーフ特性ｃｒが得られる。

【0054】

以上のように、第１ステップでは、図６に示す試験体１Ｅを加振することにより、マスダンパ１の場合と異なり、連通路４における作動油ＨＦの流動と歯車モータ５の作動が阻止された状態で、試験体１Ｅに入力されたダンパ力Ｆ及びアクチュエータ変位ｘが検出される。その結果、検出されたダンパ力Ｆ及びアクチュエータ変位ｘには、回転マスによる回転慣性質量効果や、連通路内の作動流体による粘性減衰効果がまったく影響しない。また、マスダンパ１に関する３つのばね要素、すなわち、互いに直列に接続された、マスダンパ１の作動油ＨＦから成るばね要素、作動油ＨＦ以外のばね要素、及び反力治具から成るばね要素は、これらと等価の単一の縮約ばね要素に縮約され、その剛性が評価される。以上から、上記の３つのばね要素の剛性ｋｂｓ、ｋｄｏ、ｋｂｊを、単一の縮約ばね要素の剛性ｋｂとして容易にかつ精度良く算出するとともに、第１及び第２リリーフ弁１１、１２のリリーフ特性ｃｒを精度良く算出することができる。

【0055】

次の第２工程では、第１ステップで算出された性能諸元（縮約ばね要素の剛性ｋｂ、リリーフ特性ｃｒ（リリーフ荷重Ｆｒ、リリーフ前後の減衰係数ｃ１、ｃ２））が、それぞれの所定の許容範囲に収まっているか否かを判定する。その判定結果がＮＯで、剛性ｋｂ及びリリーフ特性ｃｒの少なくとも一方が許容範囲から外れている場合には、第３工程に進み、その性能諸元を許容範囲に収まるように調整する。この調整は、例えばリリーフ荷重Ｆｒが許容範囲から外れている場合には、第１及び第２リリーフ弁１１、１２をピストン３から取り外し、そのばねの剛性や初期歪み量（与圧）などを調整することによって、行われる。このような調整を行った後、第１ステップを再度、実行し、縮約ばね要素の剛性ｋｂとリリーフ特性ｃｒを算出する。

【0056】

以上のように、第２工程において、第１ステップで算出された縮約ばね要素の剛性ｋｂ及び／又はリリーフ特性ｃｒが、所定の許容範囲から外れていると判定されたときには、第３工程において、その性能諸元を調整し、許容範囲内に収めることができる。また、第１ステップの加振試験に用いられる試験体１Ｅは、マスダンパ１に対し、連通路４や歯車モータ５、フライホイール９、ドレン配管４１が取り付けられていないものである。このため、縮約ばね要素の剛性ｋｂ及び／又はリリーフ特性ｃｒを許容範囲内に収めるための第３工程における調整を、連通路４や、歯車モータ５及びフライホイール９の取外し作業を必要とすることなく、ばね要素や第１及び第２リリーフ弁１１、１２に直接、アクセスしながら、容易に行うことができ、調整作業を最小化することができる。

【0057】

第２工程の判定結果がＹＥＳで、縮約ばね要素の剛性ｋｂとリリーフ特性ｃｒが許容範囲に収まっている場合には、第４工程に進み、第２ステップを実行する。この第２ステップでは、第１ステップにおける試験体１Ｅに代えて、連通路４や歯車モータ５などを取り付けた、図２に示す本来の構成のマスダンパ１を、第２試験体として試験装置５１にセットし、アクチュエータ５７からマスダンパ１への正弦波加振を、リリーフ前の加振レベルの条件で行う。そして、その加振結果からサンプリング・記憶されたアクチュエータ変位ｘ及びダンパ力Ｆｄなどに基づき、縮約ばね要素の変位ｘｂと慣性質量要素（粘性要素）の変位ｘｄを算出する。

【0058】

具体的には、加振結果から得られたダンパ力Ｆｄと第１ステップで算出されたリリーフ前の減衰係数ｃ１から、式（３）に基づき、リリーフ要素の速度ｖｒを算出するとともに、この速度ｖｒを積分することで、リリーフ要素の変位ｘｒを算出する。また、ダンパ力Ｆｄと第１ステップで算出された縮約ばね要素の剛性ｋｂから、式（３）に基づき、縮約ばね要素の変位ｘｂを算出する。そして、算出された変位ｘｒ及び変位ｘｂを用い、式（２）を変形した次式（６）によって、慣性質量要素（粘性要素）の変位ｘｄを算出する。
ｘｄ ＝ ｘ－ｘｂ－ｘｒ ・・・（６）

【0059】

次の第５工程では、第３ステップを実行し、上記第２ステップで得られた慣性質量要素（粘性要素）の変位ｘｄから、粘性要素の減衰係数ｃｄと慣性質量要素の等価質量ｍｄを算出する。具体的には、図９（ａ）に示すように、変位ｘｄを微分した粘性要素の速度ｖｄが最大速度ｖｍａｘのとき（変位ｘｄが０のとき）のダンパ力Ｆｄを、最大減衰力Ｑｖとしてサンプリングする。この場合、最大減衰力Ｑｖとして、変位ｘｄの正負に応じて、正値の＋Ｑｖと負値の－Ｑｖが得られる。このため、最大減衰力Ｑｖは、＋Ｑｖ値と－Ｑｖの絶対値との平均値として算出される。次に、この最大減衰力Ｑｖを最大速度ｖｍａｘで除算することによって、減衰係数ｃｄを算出する。

【0060】

また、慣性質量要素の等価質量ｍｄについては、図９（ｂ）に示すように、変位ｘｄが最大値＋δｍａｘになったとき（マスダンパ１が最も伸びたとき）、又は変位ｘｄが最小値－δｍａｘになったとき（マスダンパ１が最も縮んだとき）のダンパ力Ｆｄを、最大慣性力Ｑｉとしてサンプリングする。次に、変位ｘｄを２回微分することによって得られた加速度αｄの最大値（最大加速度）αｄｍａｘを算出し、最大慣性力Ｑｉを最大加速度αｄｍａｘで除算することによって、等価質量ｍｄを算出する。

【0061】

以上のように、第２及び第３ステップでは、図２に示す本来の構成のマスダンパ１を加振することにより、作動油ＨＦが連通路４を流動し、歯車モータ５が作動した状態で、マスダンパ１に入力されたダンパ力Ｆｄ及びアクチュエータ変位ｘが検出される。その結果、検出されたダンパ力Ｆｄ及びアクチュエータ変位ｘには、フライホイール６による回転慣性質量効果と連通路４・歯車モータ５内を流動する作動油ＨＦによる粘性減衰効果の影響が、良好に反映される。したがって、これらのダンパ力Ｆｄ及びアクチュエータ変位ｘと、第１ステップで算出された縮約ばね要素の剛性ｋｂ及びリリーフ特性ｃｒに基づき、マスダンパ１の等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄを精度良く算出することができる。

【0062】

次の第６工程では、算出された等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄが、それぞれの所定の許容範囲に収まっているか否かを判定する。その判定結果がＮＯで、等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄの少なくとも一方が許容範囲に収まっていない場合には、第７工程に進み、その性能を許容範囲に収まるように調整する。この調整は、例えば等価質量ｍｄが許容範囲から外れている場合には、フライホイール６の大きさや重さなどを調整することによって、行われる。このような調整を行った後、第２及び第３ステップを再度、実行し、等価質量ｍｄと減衰係数ｃｄを算出する。

【0063】

以上のように、第６工程において、第３ステップで算出された等価質量ｍｄ及び／又は減衰係数ｃｄが、所定の許容範囲から外れていると判定されたときには、第７工程において、その性能諸元を調整し、許容範囲内に収めることができる。

【0064】

そして、第６工程の判定結果がＹＥＳになり、等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄが許容範囲に収まった場合には、すべての性能諸元の算出と確認が完了したとして、図５の評価作業を終了する。

【0065】

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２及び第３ステップにおいて等価質量ｍｄ及び減衰係数ｃｄを評価するための加振試験を、図１０に示す試験装置８１を用いて行ってもよい。図１との比較から明らかなように、試験装置８１は、試験装置５１の連結部材５８の右側（マスダンパ１側）に、加振用治具として、皿ばねユニットやゴムユニットから成る柔部材８２を設けたものである。

【0066】

この場合、柔部材８２から成るばね要素が、これまでに述べた縮約ばね要素（剛性ｋｂ）に対して直列に配置された関係になるので、その剛性をｋｂｓとすると、縮約ばね要素を併せた全体ばね要素の剛性ｋａｌｌは、次式（７）で表される。
１／ｋａｌｌ ＝ １／ｋｂ＋１／ｋｂｓ ・・・（７）

【0067】

この関係から、等価質量ｍｄの慣性質量要素と剛性ｋａｌｌの全体ばね要素で構成される付加振動系の固有周期を、柔部材８２の剛性ｋｂｓを調整することによって、自由に長く設定できる。その結果、付加振動系の固有周期を、例えば制振対象の構造物の固有周期近傍に設定した状態で、マスダンパ１の加振試験を行うことが可能になる。

【0068】

また、第１ステップにおける加振試験を、連通路４における作動油ＨＦの流動と歯車モータ５の作動が阻止された状態で行うために、図２のマスダンパ１から連通路４や歯車モータ５、フライホイール６を除去し、シリンダ２の連通口２ｈを蓋板７１で密閉した、図６の試験体１Ｅを用いているが、これに限らず、同じ状態が得られる他の構成の試験体を用いてもよい。

【0069】

例えば、図示しないが、図２のマスダンパ１の構成を維持するとともに、シリンダ２の連通口２ｈに手動の開閉弁を設け、閉弁状態に維持することで、連通路４に作動油ＨＦが流れないようにしてもよい。あるいは、歯車モータ５の入力ギヤや出力ギヤなどの回転をロックすることで、作動油ＨＦが流れないようにしてもよい。ただし、これらの２つの例では、図６の試験体１Ｅの場合と異なり、例えば第２工程においてリリーフ特性ｃｒが許容範囲から外れていると判定されたときには、その調整のために、連通路４や歯車モータ５などをマスダンパ１から取り外すことが必要になる。

【0070】

また、マスダンパ１の圧力モータとして、歯車モータを用いているが、作動流体の流動を回転運動に変換するものである限り、他の形式の圧力モータを用いてもよく、例えばピストンモータやベーンモータ、ねじモータを用いてもよい。また、実施形態では、ダンパの作動流体として、通常の作動油を用いると説明したが、他の適当な作動流体を用いてもよいことはもちろんである。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】

【0071】

１ マスダンパ（第２試験体）
１Ｅ 試験体（第１試験体）
２ シリンダ
２ｅ 第１流体室
２ｆ 第２流体室
２ｈ 連通口
３ ピストン
４ 連通路
５ 歯車モータ（圧力モータ）
９ フライホイール（回転マス）
１１ 第１リリーフ弁（リリーフ弁）
１２ 第２リリーフ弁（リリーフ弁）
５１ 試験装置
５９ 反力治具
６１ ロードセル
６２ 変位センサ
７１ 蓋板（蓋材）
８１ 試験装置
ＨＦ 作動油（作動流体）
Ｆｄ ダンパ力（入力される加振力）
ｘ アクチュエータ変位（入力される変位）
ｋｂ 縮約ばね要素の剛性（性能諸元）
ｃｒ リリーフ特性（性能諸元）
ｍｄ 慣性質量要素の等価質量（性能諸元）
ｃｄ 粘性要素の減衰係数（性能諸元）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】