CN103216018A - 摇摆隔震器 - Google Patents
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Abstract
一种摇摆隔震器，包括相对间隔设置的基座与承座，以及设于基座与承座的相向面之间的转摆单元，基座与承座的相向面各设为一抵接面，转摆单元分别以上曲面及下曲面抵接于相对应的抵接面，本发明于上、下曲面与相对应抵接面之间的其中至少一个接触介面的介面摩擦系数设为大于0.2，并且该至少一个接触介面的曲面的曲率大于相对应的抵接面而形成一个不滑移错动的转摆机制，由此利用转摆机制产生吸收或消除水平及垂直方向振动能量的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装运用于建筑物、桥梁、仪器设备、晶圆制程设备或建筑物结构体之间的隔震装置，特别是涉及一种以转摆单元产生摇摆动作来吸收或消除水平及垂直方向振动能量的摇摆隔震器。
背景技术
针对高楼建筑、桥梁、高架道路及精密电子机具厂房的防震减振需求，申请人陆续开发设计出如中国台湾公告编号第554123号「避震器」、中国台湾公告编号第585955号「建筑物的避震器构造」、中国台湾证书号数I235210号「隔震消能装置」、中国台湾证书号数I258523号「具有阻尼吸收振动能量效果的球面隔震器」及中国台湾证书号数I320444号「具多向不同频率的隔震装置」等数十件相关专利所公开的避震、隔震及消能装置，提供建筑业者及设备厂商解决各种防震及减振的需求。
现有的隔震器设计，基本上都是在基座及位于基座上方的承座之间设置一个滑动元件，搭配相对应的滑动曲面构造，形成可以自动回归原位的错动(滑动)隔震构造。当发生地震或受到振动时，能够利用基座、滑动元件及承座之间产生水平错动的技术手段，达到隔绝振动传递及消除振动能量的效果。
现有的隔震器设计虽然已经能够产生隔绝振动及消能的效果，但是因为现有的隔震器采用错动的技术手段，在实施应用上，尚存在以下所述的不足及限制：
1、为了在受到地震时，让基座、滑动元件及承座之间具备相对滑动的能力，必须在相接触的金属表面镀覆一层如铁氟龙(Teflon)等低摩擦系数的表面材料，一般铁氟龙的摩擦系数为0.02至0.04左右，让滑动元件与基座、承座之间的介面摩擦系数能够小于一般隔震时约为0.2的水平力，以确保隔震器的隔振及消能效果。然而要在基座、滑动元件及承座的镀覆铁氟龙，不仅材料成本增加，并且加工成型较为麻烦。
2、现有的隔震器采用的错动技术手段，在水平方向必须具备较大的移动空间，难免会造成隔震器在实施应用上的限制。
发明内容
为解决现有错动式隔震器有关于必须于金属表面镀覆铁氟龙及需要较大水平移动空间的不足及限制，本发明的主要目的在于提出一种以转摆单元产生摇摆动作来吸收或消除水平及垂直方向振动能量的摇摆隔震器。
本发明的目的是采用以下的技术方案来实现的。
依据本发明提出的摇摆隔震器，包括一基座、一位于该基座上方且与该基座呈间隔设置的承座，以及一设于该基座与该承座的相向面之间的转摆单元；其中：该基座与该承座的相向面各设为一抵接面，该转摆单元的上、下侧分别形成一上曲面抵接于该承座的抵接面及一下曲面抵接于该基座的抵接面，该上、下曲面与相对应抵接面之间的其中至少一个接触介面的介面摩擦系数设为大于0.2，并且该至少一个接触介面的曲面的曲率大于相对应的抵接面而形成一个不滑移错动的转摆机制。
所述的摇摆隔震器，其中所述的转摆单元为一柱状块体，所述的基座及所述的承座于所述抵接面的周围设有一圈凸出该抵接面的限止凸缘。
所述的摇摆隔震器，其中所述介面摩擦系数设为大于0.2的接触介面的介面摩擦系数为0.3。
所述的摇摆隔震器，其中至少于所述基座或所述承座的其中一个所设的抵接面，结合设有一阻尼单元。
所述的摇摆隔震器，其中于所述转摆单元的所述上、下曲面的至少其中一个结合设有一阻尼单元。
所述的摇摆隔震器，其中所述的转摆单元包括一第一转摆块及一抵接于该第一转摆块的第二转摆块，该第一转摆块于朝向该第二转摆块的侧面的中间位置凸设有一弧凸体，该第二转摆块于相对应位置凹设一套抵于该弧凸体的凹弧槽，于该弧凸体周围的该第一转摆块与该第二转摆块之间形成一间距，所述的基座及所述的承座于所述抵接面的周围设有一圈凸出该抵接面的限止凸缘。
所述的摇摆隔震器，其中所述基座的抵接面设为平面状，所述承座的抵接面设为平面状。
所述的摇摆隔震器，其中所述基座的抵接面设为凹弧面状，所述承座的抵接面设为平面状。
所述的摇摆隔震器，其中所述转摆单元的下曲面的曲率大于所述基座的抵接面的曲率。
所述的摇摆隔震器，其中所述基座的抵接面设为平面状，所述承座的抵接面设为凹弧面状。
所述的摇摆隔震器，其中所述转摆单元的上曲面的曲率大于所述承座的抵接面的曲率。
所述的摇摆隔震器，其中所述基座及所述承座的抵接面均设为凹弧面状。
所述的摇摆隔震器，其中所述转摆单元的下曲面的曲率等于所述基座的抵接面的曲率，并且该下曲面与该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
所述的摇摆隔震器，其中所述转摆单元的上曲面的曲率等于所述承座的抵接面的曲率，并且该上曲面与该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
所述的摇摆隔震器，其中所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
本发明所提出的技术方案可以获得的有益效果包括：
1、本发明利用转摆单元产生摇摆的方式来隔绝振动及消能，转摆单元与基座、承座之间直接以金属表面抵靠接触，即可让构件间约为0.2以上的介面摩擦系数大于一般隔震时约为0.2的水平力。相较于现有的错动式隔震器，本发明省掉了镀覆铁氟龙的麻烦，有效地达到节省工时及节省材料成本等效能，深具经济效益。
2、本发明在地震发生时，通过转摆单元的转摆动作，能够同时利用水平方向及垂直方向的位移来产生隔绝振动及消能的效能，有效减小隔震器的安装设置空间，提高实施应用的便利性。
以下配合附图和本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
附图说明
图1是本发明第一优选实施例的立体分解图；
图2是本发明第一优选实施例的结构剖面图；
图3是本发明第一优选实施例的动作示意图；
图4是本发明第二优选实施例的立体分解图；
图5是本发明第三优选实施例的结构剖面图；
图6是本发明第四优选实施例的结构剖面图；
图7是本发明第五优选实施例的结构剖面图；
图8是本发明第六优选实施例的结构剖面图；
图9是本发明第七优选实施例的结构剖面图；
图10是本发明第八优选实施例的结构剖面图。
附图标记说明：10-基座；11-抵接面；12-限止凸缘；20-承座；21-抵接面；22-限止凸缘；30-转摆单元；31-上曲面；32-下曲面；33-第一转摆块；331-弧凸体；34-第二转摆块；341-凹弧槽；35-间距；40-阻尼单元；50-基础面；60-结构体。
具体实施方式
本发明为一种可安装运用于建筑物、桥梁、仪器设备、晶圆制程设备的底部或建筑物结构体之间的摇摆隔震器，对于本发明实施运用的范畴，本发明不作特定的限制。请参阅各附图所示，本发明提出的摇摆隔震器包括一基座10、一间隔设置于该基座10上方的承座20，以及一以可转摆形态设置于该基座10与该承座20相向面之间的转摆单元30，并可以选择性地于该基座10、该转摆单元30及该承座20相接触的表面设置一阻尼单元40。
本发明主要是将该基座10与该承座20的相向面分别设为一抵接面11、21，以及将该转摆单元30与该承座20及该基座10相接触的表面分别设为一上曲面31及一下曲面32，并且将该上、下曲面31、32与相对应抵接面21、11之间的至少一个接触介面的介面摩擦系数设为大于0.2，并且该至少一个接触介面的曲面的曲率大于相对应的抵接面，利用介面摩擦系数大于一般隔震时约为0.2的水平力的方式，让本发明在受到地震或振动时，该转摆单元30的上、下曲面31、32与抵接面21、11之间至少形成一不会发生滑移错动的转摆机制，亦即在受到地震或振动而让该基座10与该承座20相对位移时，该基座10及该承座20的至少一个能够带动该转摆单元30产生转摆，有效地同时利用水平方向及垂直方向的位移来产生隔绝振动及消能的效能。所述的阻尼单元40可以由弹性橡胶或黏性弹性材料(Viscoelastic materials)或摩擦性材料层(Frictional materials)或阻尼系数(Damping coefficient)较大的材料所构成，只要能够产生吸收隔绝震动能量的效能即可。
如图1至图3所示的本发明第一优选实施例，该摇摆隔震器设有一可安装于地面、楼板或建筑基础等基础面50且外型为圆形的基座10、一位于该基座10上方且与该基座10呈平行间隔设置的承座20，以及一呈圆柱状块体且位于该基座10与该承座20之间的转摆单元30，并且以外型为圆形的该承座20承载建筑物或桥梁等结构体60；其中，该基座10及该承座20于相向面分别形成一呈平面状的抵接面11、21，并且于该抵接面11、21的周围设有一圈凸出该抵接面11、21的限止凸缘12、22；该转摆单元30对应该承座20及该基座10相对应地形成一上曲面31及一下曲面32，并且将该上、下曲面31、32与相对应抵接面21、11的介面摩擦系数设为大于0.2。
在本实施例中，该基座10、该承座20及该转摆单元30均是以钢料构成，钢料与钢料之间的介面摩擦系数约为0.2以上，大于一般隔震时约为0.2左右的水平力，并且能够利用增加粗糙度或设置花纹等手段进一步提高该转摆单元30与该基座10、该承座20之间的介面摩擦系数，有效确保该转摆单元30与该基座10、该承座20之间不会发生滑移错动的现象；此外，该转摆单元30的上、下曲面31、32可设为圆弧形或半球形等各种形式的曲面，并且上、下曲面31、32的形状可设为不一样，本发明不作特定的限制。
如此，在摇摆隔震器未受到地震或振动作用的一般状态时，利用该转摆单元30的支撑作用，可以让摇摆隔震器具有稳固可靠的承载支撑效能；当发生地震或受到振动作用时，如图3所示，摇摆隔震器的该基座10与该承座20会产生相对位移，由于该转摆单元30与该基座10、该承座20的介面摩擦系数大于隔震时的水平力，使得该基座10及该承座20会带动该转摆单元30产生转摆，能够有效地提供吸震、减振、减小位移及吸收隔绝水平与垂直方向振动能量等效能；当地震或振动等外力作用结束后，利用该转摆单元30的上、下曲面31、32设计，能够让该基座10与该承座20自动地回归到初始的设置位置。
如图4所示的本发明第二优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：将该基座10、该承座20及该转摆单元30的外型设为矩形，亦即本发明对于该基座10、该承座20及该转摆单元30的外观形状不作特定的限制，并且该基座10与该承座20以及所设置抵接面11、21的形状也可设为不一样。
如图5所示的本发明第三优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：该承座10及该承座20于抵接面11、21结合设有一阻尼单元40。如图6所示的本发明第四优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：该转摆单元30于上、下曲面31、32均结合设有一阻尼单元40。如图5及图6所示，本发明对于该阻尼单元40的设置不作特定的限制，可以在该基座10与该承座20所设置的抵接面11、21同时或择一设置该阻尼单元40，并且不同位置的阻尼单元40的材料及层数可以不一样。
如图7所示的本发明第五优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：将该基座10的抵接面11设为凹弧面状，并且该转摆单元30的下曲面32的曲率大于该抵接面11的曲率，由此让该转摆单元30具备以该下曲面32在该基座10的抵接面11产生转摆的功能。如图8所示的本发明第六优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：将该基座10及该承座20的抵接面11、21均设为凹弧面状，并且该转摆单元30的下曲面32与上曲面31的曲率大于相对应抵接面11、21的曲率，由此让该转摆单元30在该基座10与该承座20之间产生转摆的功能。如图2、图7及图8所示，本发明对于该基座10及该承座20所设置抵接面11、21的形状为平面状或凹弧面状不作特定的限制，可以同时设为平面状或同时设为凹弧面状或择一设置为平面状等各种实施形态。
如图9所示的本发明第七优选实施例，该实施例与所述第一优选实施例的差异部份在于：该转摆单元30包括一第一转摆块33及一抵接于该第一转摆块33的第二转摆块34，该第一转摆块33于朝向该第二转摆块34的侧面的中间位置凸设有一弧凸体331，该第二转摆块34于相对应位置凹设一套抵于该弧凸体331的凹弧槽341，并且利用该弧凸体331的顶抵而能够于该弧凸体331周围的该第一转摆块33与该第二转摆块34之间形成一间距35，由此让该第一转摆块33与该第二转摆块34可相对转摆，组成具备三组摇摆机制的摇摆隔震器。
如图10所示的本发明第八优选实施例，该实施例与所述第七优选实施例的差异部份在于：该基座10的抵接面11是设为凹弧面状，该抵接面11的曲率与该转摆单元30所设下曲面32的曲率相同且两者间的介面摩擦系数小于0.1，让该转摆单元30的该第一转摆块33与该基座10之间形成可相对滑动的滑动机制，组成具备两组摇摆机制的摇摆隔震器。
本发明所提出的第七及第八优选实施例中，其第一转摆块33的弧凸体331与第二转摆块34的凹弧槽341可以对调互换，亦即于第一转摆块33设置凹弧槽于第二转摆块34设置相对应的弧凸体。本发明所提出的第一及第八优选实施例中，其基座10与承座20的上下位置可以对调互换。
以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的，在本发明权利要求所限定的精神和范围内，本领域技术人员能够理解而进行的修改或等效改变，都将属于本发明的保护范围。
Claims (24)
1.一种摇摆隔震器，包括一基座、一位于该基座上方且与该基座呈间隔设置的承座，以及一设于该基座与该承座的相向面之间的转摆单元；其特征在于：
该基座与该承座的相向面各设为一抵接面，该转摆单元的上、下侧分别形成一上曲面抵接于该承座的抵接面及一下曲面抵接于该基座的抵接面，该上、下曲面与相对应抵接面之间的其中至少一个接触介面的介面摩擦系数设为大于0.2，并且该至少一个接触介面的曲面的曲率大于相对应的抵接面而形成一个不滑移错动的转摆机制。
2.根据权利要求1所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述的转摆单元为一柱状块体，所述的基座及所述的承座于所述抵接面的周围设有一圈凸出该抵接面的限止凸缘。
3.根据权利要求2所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述介面摩擦系数设为大于0.2的接触介面的介面摩擦系数为0.3。
4.根据权利要求2所述的摇摆隔震器，其特征在于：至少于所述基座或所述承座的其中一个所设的抵接面，结合设有一阻尼单元。
5.根据权利要求2所述的摇摆隔震器，其特征在于：于所述转摆单元的所述上、下曲面的至少其中一个结合设有一阻尼单元。
6.根据权利要求1所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述的转摆单元包括一第一转摆块及一抵接于该第一转摆块的第二转摆块，该第一转摆块于朝向该第二转摆块的侧面的中间位置凸设有一弧凸体，该第二转摆块于相对应位置凹设一套抵于该弧凸体的凹弧槽，于该弧凸体周围的该第一转摆块与该第二转摆块之间形成一间距，所述的基座及所述的承座于所述抵接面的周围设有一圈凸出该抵接面的限止凸缘。
7.根据权利要求6所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述介面摩擦系数设为大于0.2的接触介面的介面摩擦系数为0.3。
8.根据权利要求6所述的摇摆隔震器，其特征在于：至少于所述基座或所述承座的其中一个所设的抵接面，结合设有一阻尼单元。
9.根据权利要求6所述的摇摆隔震器，其特征在于：于所述转摆单元的所述上、下曲面的至少其中一个结合设有一阻尼单元。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座的抵接面设为平面状，所述承座的抵接面设为平面状。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座的抵接面设为凹弧面状，所述承座的抵接面设为平面状。
12.根据权利要求11所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的下曲面的曲率大于所述基座的抵接面的曲率。
13.根据权利要求11所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的下曲面的曲率等于所述基座的抵接面的曲率，并且该下曲面与基座的该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座的抵接面设为平面状，所述承座的抵接面设为凹弧面状。
15.根据权利要求14所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的上曲面的曲率大于所述承座的抵接面的曲率。
16.根据权利要求14所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的上曲面的曲率等于所述承座的抵接面的曲率，并且该上曲面与承座的该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
17.根据权利要求1至9中任一项所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的抵接面均设为凹弧面状。
18.根据权利要求17所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的下曲面的曲率等于所述基座的抵接面的曲率，并且该下曲面与基座的该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
19.根据权利要求17所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述转摆单元的上曲面的曲率等于所述承座的抵接面的曲率，并且该上曲面与承座的该抵接面之间的介面摩擦系数设为小于0.1。
20.根据权利要求1至9中任一项所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
21.根据权利要求10所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
22.根据权利要求13所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
23.根据权利要求16所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
24.根据权利要求19所述的摇摆隔震器，其特征在于：所述基座及所述承座的上下位置对调互换设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130724 |