JP2000088051A - バネ構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マス体への連結に際して治具を必要とせず、
また、総じて作業を簡素化し得て、マス体を有してなる
制震装置への利用に最適となる。 【解決手段】 シリンダ体１内に出没可能に挿通される
ロッド体２の外周に介装されながらシリンダ体１内に収
装されるバネ体３がロッド体２のシリンダ体１内からの
抜け出し時に圧縮されて引張り力を発生する一方で、シ
リンダ体１が他部側たる固定側に連結のガイドロッド４
に沿って移動し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バネ構造体に関
し、特に、構築物たる、たとえば、中高層建築物におけ
る風や地震に起因する揺れを抑制する制震装置に利用さ
れるバネ構造体の改良に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】構築物たる、たとえば、中高
層建築物における風や地震に起因する揺れを抑制する制
震装置には、従来から種々の提案があるが、たとえば、
図５に示す制震装置は、一般的には屋上制震と言われる
制震方法を具現化するものであって、一端が中高層建築
物Ａ（以下では、単に建築物Ａと称する）側に連結され
ると共に他端が建築物Ａの最上階たる屋上に一定の質量
を有して水平移動可能に配置されるマス体Ｍに連結され
てマス体Ｍの水平移動を抑制するように機能するバネ構
造体たる引張りバネＳを有してなる。

【０００３】なお、この引張りバネＳは、詳しくは図示
しないが、複数本とされて、マス体Ｍをいわゆる双方か
ら挟むような状態になる二次元方向に配在されてなり、
また、マス体Ｍは、多くの場合に、たとえば、引張りバ
ネＳに沿うように建築物Ａの屋上に配在されたレールＲ
上を低い抵抗の下に走行し得るように設定される。

【０００４】それゆえ、この図５に示す制震装置におけ
る引張りバネＳにあっては、たとえば、図６に示す制震
装置においてマス体Ｍに連結されるバネ構造体が積層ゴ
ム製の弾性支柱体Ｐからなるとする場合に比較して、制
震装置における高さ方向の寸法を大きくしない利点があ
るが、その反面で、以下のような不具合があると指摘さ
れる可能性がある。

【０００５】すなわち、上記の引張りバネＳは、マス体
Ｍに双方から連結されていわゆる中立時にマス体Ｍを静
止状態に維持するが、マス体Ｍが、たとえば、図中に矢
印で示すように左行するときには、右側の引張りバネＳ
が所定の引張り力を発揮してマス体Ｍの動きを抑制する
ように機能する一方で、左側の引張りバネＳがマス体Ｍ
の動きを助長するように機能することになる。

【０００６】その結果、引張りバネＳのバネ力は、原則
的には、マス体Ｍの質量から設定すれば足りるにも拘わ
らず、反対側の引張りバネＳがマス体Ｍの動きを助長す
ることを勘案して引張りバネＳのバネ力を設定しなけれ
ばならないことになる。

【０００７】しかしながら、このことは、結局は、引張
りバネＳのバネ力をいたずらに大きく設定させることに
なり、したがって、このように設定された引張りバネＳ
を有する制震装置の据付にあっては、引張りバネＳが所
定の初期荷重を具有した状態でマス体Ｍに連結されるよ
うにするために、引張りバネＳを引張っておくための治
具が必要になると共に、総じて制震装置の据付作業を面
倒にすることになる不具合があると指摘されることにな
る。

【０００８】この発明は、上記した事情を鑑みて創案さ
れたものであって、その目的とするところは、マス体へ
の連結に際して治具を必要としないことで総じて制震装
置の据付作業を簡素化し得て、このマス体を有してなる
制震装置への利用に最適となるバネ構造体を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明によるバネ構造体の構成を、基本的に
は、一端が構築物側に連結されると共に他端が構築物上
に水平移動可能に配置のマス体に連結されてマス体の水
平移動を抑制するように機能するバネ構造体であって、
一端側部材とされるシリンダ体と、他端側部材とされて
基端側がシリンダ体内に出没可能に挿通されるロッド体
と、ロッド体の基端側の外周に介装された状態でシリン
ダ体内に収装されるバネ体とを有して、ロッド体がシリ
ンダ体内から抜け出るようになるときにバネ体が圧縮さ
れて引張り力を発揮するように設定されてなる一方で、
シリンダ体が連結されるマス体側あるいは構築物側のい
ずれかに基端が連結されると共に先端側がシリンダ体の
外周に近隣しながらシリンダ体の軸線方向に所定の長さ
に延在されるガイドロッドと、シリンダ体の基端側の外
周に配在されてガイドロッドに連繋するロッド受とを有
して、シリンダ体がガイドロッドに沿って移動し得るよ
うに設定されてなるとする。

【００１０】そして、上記した構成において、より具体
的には、バネ体は、積層された多数枚の皿バネからな
り、ロッド体がシリンダ体内に最没入された状態のとき
に伸側方向の初期荷重を具有するように設定されてなる
とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図示した実施の形態に基
づいて、この発明を説明するが、この発明の一実施の形
態によるバネ構造体にあっても、原理的には、前記した
図５に示す制震装置における引張りバネＳと同様にして
利用されるとしている。

【００１２】すなわち、この図５を借りて説明すると、
この発明によるバネ構造体にあっても、たとえば、一端
が建築物Ａ側に連結されると共に他端が建築物Ａの最上
階たる屋上に水平移動可能に配置された一定の質量を有
するマス体Ｍに連結されて、たとえば、風に起因して建
築物Ａが揺れることによるマス体Ｍの水平移動を抑制す
るように機能するとしている。

【００１３】そして、この発明によるバネ構造体は、図
１に示すように、シリンダ体１と、ロッド体２と、バネ
体３とを有して、ロッド体２がシリンダ体１内から抜け
出るようになるときにバネ体３が圧縮されて引張り力を
発揮するように設定されてなるとしている。

【００１４】すなわち、まず、シリンダ体１は、後述す
るロッド体２との関係からして、一端側部材とされるも
ので、図示する実施の形態では、図中で左端部となる基
端部が建築物Ａ側に連設のブラケットＡ１にブラケット
１１および後述するガイド構造Ｇの介在下に連結されな
るとしている。

【００１５】そして、このシリンダ体１は、図示する実
施の形態では、図中で左端となる基端が開放端とされる
一方で、図中で右端となる先端がキャップ１２で封止さ
れた閉塞端とされてなるとし、このキャップ１２の軸芯
部にロッド体２を貫通させるとしている。

【００１６】ちなみに、シリンダ体１の基端が開放端に
設定されていることで、上記したブラケット１１に干渉
しない限りにおいて、ロッド体２および後述するバネ体
３におけるいわゆる有効長さを自由に、すなわち、シリ
ンダ体１の長さに制限されずして大きく設定し得ること
になる。

【００１７】また、キャップ１２は、図示する実施の形
態では、シリンダ体１の先端を閉塞してバネ体３の一端
側の係止部となるフランジ部１２ａと、このフランジ部
１２ａに連続して内周側にロッド体２を挿通させる軸受
部となる筒部１２ｂとを有するように形成されている
が、このキャップ１２には、いわゆる液蜜機能が要求さ
れないから、所定の機能を有する限りにおいては、その
他の自由な態様に形成されても良いことはもちろんであ
る。

【００１８】なお、キャップ１２におけるフランジ部１
２ａとバネ体３の一端との間には、フランジ状に形成さ
れたバネ受３１が介在されている。

【００１９】ところで、ブラケット１１は、後述するガ
イド構造Ｇを連設させているが、図示する実施の形態で
は、球面軸受構造（符示せず）下に建築物Ａ側のブラケ
ットＡ１にピン１３で連結されるとしており、球面軸受
構造が採用されることで、シリンダ体１側がいわゆる区
々に傾斜する場合にも、このシリンダ体１と建築物Ａ側
との間における軸方向力の伝達が可能になる。

【００２０】一方、ガイド構造Ｇは、ガイドロッド４
と、ロッド受５とを有してなり、シリンダ体１がこのガ
イド構造Ｇによって、すなわち、ガイドロッド４に沿っ
てロッド体２の軸線方向に所定のストロークを移動し得
るように設定されてなるとしている。

【００２１】すなわち、まず、ガイドロッド４は、図示
する実施の形態では、図中で左端となる基端が前記した
ブラケット１１に連設されてなると共に、図中で右端側
となる先端側がシリンダ体１の外周に近隣しながらシリ
ンダ体１の軸線方向に所定の長さに延在されてなるとし
ている。

【００２２】そして、このガイドロッド４は、図中で右
端となる先端にストッパ４１を有していて、このストッ
パ４１に後述するロッド受５が当接されるときに、シリ
ンダ体１のこのガイドロッド４に沿ってのそれ以上の移
動が阻止されるように設定されている。

【００２３】ちなみに、ガイドロッド４の長さ、すなわ
ち、シリンダ体１が移動し得る長さについてだが、この
発明によるバネ構造体では、バネ体３が圧縮するときに
引張り力を発生するように設定されてなることを勘案す
ると、個々のバネ構造体においては、言わば自由な長さ
に設定されていて良いと言い得る。

【００２４】しかしながら、この発明によるバネ構造体
は、一対とされてマス体Ｍを挟むようにして互いに相対
向するように配在される利用の実態を勘案すると、いわ
ゆる反対側のバネ構造体においてバネ体３が最圧縮し得
るストロークよりも大きくなるように設定されていると
するのが好ましいと言い得る。

【００２５】つぎに、このガイドロッド４は、その機能
するところからすれば、複数本に設定されるのはもちろ
んであるが、図示する実施の形態では、図２中に実線図
で示すように、いわゆる上下左右となる十字状に配置の
四本に設定されてなるとしている。

【００２６】なお、この四本のガイドロッド４の配置位
置については、図２中に破線図で示すように、いわゆる
上下の左右となる四角形状に配置されるように設定され
てなるとしても良いことはもちろんであり、この場合に
は、このバネ構造体におけるいわゆる占有断面積を小さ
くし得ることになる。

【００２７】また、このガイドロッド４の本数について
だが、このガイドロッド４の機能するところからすれ
ば、二本はともかくとして、三本に設定されてなるとし
ても良いと言え、三本に設定する場合には、四本に設定
する場合に比較して、この発明によるバネ構造体におけ
る総重量の軽減を可能にすることになる。

【００２８】ちなみに、ブラケット１１は、図示する実
施の形態では、四本のガイドロッド４の各基端を一体に
保持する部分が角板状に形成されてなるとしているが、
所定の保持機能を発揮する限りにおいては、たとえば、
いわゆる十字形に形成されてなるとしても良いことはも
ちろんである。

【００２９】さらに、ロッド受５は、シリンダ体１の基
端部の外周に配在されていてガイドロッド４に移動可能
に連繋するとするもので、図示する実施の形態では、シ
リンダ体１の基端部の外周に連設される板状の基部５１
と、この板状の基部５１のいわゆる四隅部に保持される
筒状の受部５２とを有してなるとしている。

【００３０】そして、筒状の受部５２が前記したガイド
ロッド４の外周に介装されてなるとするもので、このと
き、この受部５２は、遊嵌状態に介装されてなるとし
て、シリンダ体１のガイドロッド４に沿っての移動を円
滑に行わしめるように配慮している。

【００３１】ちなみに、受部５２についてだが、いわゆ
る四隅部に配在されることを勘案すれば、筒状に形成さ
れるのに代えて、たとえば、半割り筒状に形成されるな
ど自由な形状を選択し得るが、ガイドロッド４のいわゆ
る脱落を予防する上からは、筒状に形成されている方が
良いと言える。

【００３２】なお、図示する実施の形態では、ガイドロ
ッド４の先端は、いわゆる自由端とされていて、言わば
揺動可能な状態にあるが、これに代えて、図示しない
が、シリンダ体１の外周に保持されているブラケットに
連設されていて、いわゆる固定状態に維持されていると
しても良いことはもちろんである。

【００３３】そして、ガイドロッド４の先端が固定状態
に維持される場合には、ガイドロッド４におけるいわゆ
る先端揺れを阻止することが可能になり、それゆえ、た
とえば、このバネ構造体を出荷のために搬送するなどの
場合に、ガイドロッド４の曲りなどを招来させないよう
にすることが可能になる。

【００３４】つぎに、ロッド体２は、前記したシリンダ
体１に対して、言わば他端側部材とされるもので、図中
で左端側となる基端側がシリンダ体１内に出没可能に挿
通されてなるとしており、図示する実施の形態では、図
中で右端となる先端がブラケット２１の配在下にマス体
Ｍに連設のブラケットＭ１に連結されてなるとしてい
る。

【００３５】そして、このロッド体２は、図示する実施
の形態では、適宜肉厚の丸パイプ体からなるとしてお
り、図中で左端部となる基端部の外周にバネ体３の基端
を係止させるバネ受２２を有してなると共に、図中で右
端となる先端がキャップとしても機能する上記のブラケ
ット２１で封止されてなるとしている。

【００３６】ロッド体２が適宜肉厚の丸パイプ体からな
ることで、ロッド体２における機械的強度を保障しなが
らロッド体２における重量、すなわち、この発明による
バネ構造体における総重量の軽減に寄与することにな
る。

【００３７】ブラケット２１は、図示する実施の形態で
は、球面軸受構造（符示せず）下にマス体Ｍ側のブラケ
ットＭ１にピン２４で連結されるとしており、これによ
って、ロッド体２側がいわゆる傾斜する状態になる場合
にも、ロッド体２とマス体Ｍ側との間における軸方向力
の伝達が可能になる。

【００３８】バネ受２２は、図示する実施の形態では、
ロッド体２の基端部の外周に介装されたストッパ２３に
係止されたフランジ状に形成されているが、バネ体３の
他端側の係止部となる限りにおいては、その他の自由な
態様に形成されても良いことはもちろんである。

【００３９】なお、ロッド体２の長さについては、バネ
体３の長さを短くすることを条件にしてこれを短くし得
るのはもちろんのことだが、前記したように、シリンダ
体１の基端が開放端とされていて原則としてシリンダ体
１の長さに規制されないから、前記したブラケット１１
に干渉しない限りにおいて、これを大きくすることが可
能になる。

【００４０】さらに、バネ体３は、図示する実施の形態
では、積層された多数枚の皿バネからなり、ロッド体２
の基端側の外周に介装された状態でシリンダ体１内に収
装されてなるとし、前記したように、図中で左端となる
基端がロッド体２の基端部に介装のバネ受２２に係止さ
れ、図中で右端となる先端がシリンダ体１を構成するキ
ャップ１２のフランジ部１２ａにバネ受３１の介在下に
係止されてなるとしている。

【００４１】バネ体３は、積層された多数枚の皿バネか
らなることで、このバネ構造体が連結されるマス体Ｍか
らの圧縮力が極めて大きくなる場合にも、所定の大きい
バネ力を発揮することになる。

【００４２】ところで、この発明にあって、バネ体３
は、図１に示すように、ロッド体２がシリンダ体１内に
最没入された状態におかれるときに、初期荷重を具有す
るように設定されてなるとしている。

【００４３】その結果、このバネ体３にあっては、シリ
ンダ体１側が言わば固定状態におかれているときに、ロ
ッド体２をシリンダ体１内から抜き出すようにする外力
作用に対して、これがわずかであっても引張り力を発生
することになる。

【００４４】ちなみに、このバネ体３では、皿バネの枚
数を少なくしてバネ力を小さくするように調整し得るの
はもちろんのこと、前記したように、原則としてシリン
ダ体１の長さに規制されないことから、ロッド体２の長
さを大きくすることを条件にして、皿バネの枚数を多く
することでバネ力を大きくする調整が可能になる。

【００４５】以上のように構成されたこの実施の形態に
よるバネ構造体は、以下のようにして利用状態におかれ
ると共に作動することになる。

【００４６】すなわち、制震装置を据付けるべくこのバ
ネ構造体をマス体Ｍおよび建築物Ａに連結する場合に
は、まず、マス体Ｍを挟むようにして双方に配置される
一対のバネ構造体のいわゆる基端、すなわち、シリンダ
体１の基端をガイド構造Ｇおよびブラケット１１，Ａ１
の介在下に建築物Ａ側に連結する。

【００４７】つぎに、この状態から、一方のバネ構造体
のいわゆる先端、ずなわち、ロッド体２の先端を引くよ
うにして、ロッド体２をシリンダ体１内から抜き出すよ
うにするが、このとき、ロッド体２の基端側は、引張り
バネを構成するバネ体３の介在下にシリンダ体１内に挿
通されているから、仮にシリンダ体１が固定状態に維持
されている場合には、ロッド体２への外力作用がバネ体
３を圧縮する程に大きくない限りには、ロッド体２がシ
リンダ体１内から抜き出ないことになる。

【００４８】しかしながら、シリンダ体１は、ガイド構
造Ｇの配在下に建築物Ａ側に連結されているから、図３
に示すように、バネ体３を圧縮させないまま、シリンダ
体１がガイド構造Ｇを構成するガイドロッド４に沿って
移動する、すなわち、バネ体３を圧縮する程に大きくな
い外力作用によってもロッド体２の移動が許容されるこ
とになる。

【００４９】その結果、大きな外力作用を要せずして、
ロッド体２をシリンダ体１内から抜け出すのと同様の状
況を具現化できることになり、したがって、ロッド体２
の先端をブラケット２１，Ｍ１を介してマス体Ｍ側に連
結することが可能になる。

【００５０】以上のようにして、一方のバネ構造体の先
端がマス体Ｍに連結された後には、同様にして他方のバ
ネ構造体の先端をもマス体Ｍに連結するが、このとき
に、他方のバネ構造体においても、バネ体３が圧縮され
ないまま、シリンダ体１がガイド構造Ｇを構成するガイ
ドロッド４に沿って移動することになって、結果として
ロッド体２の移動が許容されることになる。

【００５１】その結果、他方のバネ構造体の先端もマス
体Ｍに連結されることになるが、このとき、この発明に
よるバネ構造体にあっては、双方のバネ構造体が平時に
も初期荷重でマス体Ｍをそれぞれ引張るようにしなが
ら、マス体Ｍの静止状態を具現化することになる。

【００５２】のみならず、このバネ構造体をマス体Ｍに
連結する場合には、バネ構造体が初期荷重を具有したま
まのいわゆる伸び切り状態にあるから、バネ構造体の先
端とマス体Ｍとの間の間隔をあらかじめ所定の大きさに
設定しておけば、すなわち、ガイド構造Ｇにおけるガイ
ドロッド４の有効長さと同一になるように設定しておけ
ば、大きな外力作用でバネ構造体を引張ることなくし
て、すなわち、わずかな外力作用でバネ構造体とマス体
Ｍとの連結を具現化し得ることになる。

【００５３】この点に関しては、前記した従来の引張り
バネＳ（図５参照）にあっても、マス体Ｍとの間隔に一
致するようにあらかじめ設定しておけば、引張りバネＳ
を大きな外力作用で引張ることなくして、すなわち、わ
ずかな外力作用でマス体Ｍに連結し得ると言えることに
なる。

【００５４】ただ、上記の引張りバネＳを利用する場合
には、制震装置が据付けられる建築物Ａ毎のマス体Ｍに
最適となる引張りバネＳの設計を要すことになり、制震
装置の汎用性の向上を期待し得ないことになる。

【００５５】その点、この発明によるバネ構造体では、
ガイド構造Ｇにおけるガイドロッド４の有効長さを相応
するように選択するのみで、建築物Ａ毎のマス体Ｍに応
じ得ることになり、制震装置の汎用性の向上を期待し得
ることになる。

【００５６】以上のようにして、一端が建築物Ａ側に連
結されると共に他端がマス体Ｍに連結されたバネ構造体
にあっては、マス体Ｍが建築物Ａの揺れに起因して水平
移動するときに、たとえば、一方のバネ構造体から離れ
るようにマス体Ｍが移動するときに、この一方のバネ構
造体が引き伸ばされるようになる。

【００５７】その結果、この引き伸ばされるようになる
一方のバネ構造体において、図４に示すように、バネ体
３が圧縮されることによる引張り力が発生されてマス体
Ｍの移動を抑制するように機能することになる。

【００５８】そして、このときに、他方のバネ構造体に
あっては、たとえば、図３に示すように、シリンダ体１
がガイド構造Ｇにおけるガイドロッド４に沿っていわゆ
る後退する状況になり、したがって、この他方のバネ構
造体にあっては、一方のバネ構造体がマス体Ｍの移動を
抑制する機能に一切関与しない、すなわち、一切の影響
を与えないことになり、一方のバネ構造体の機能すると
ころを阻害しないことになる。

【００５９】この点に関しては、前記した図５に示す制
震装置における引張りバネＳがいわゆる中立時にあって
も一定の大きさの引張り力を具有するように設定されて
いることから、マス体Ｍの移動時に、一方の引張りバネ
Ｓがマス体Ｍの動きを抑制するように機能するにも拘わ
らず、他方の引張りバネＳがマス体Ｍの動きを助長する
ようになることに比較して、この発明によるバネ構造体
では効果的なマス体Ｍの動きの抑制、すなわち、効果的
な制震を実現できると言い得ることになる。

【００６０】前記したところは、この発明によるバネ構
造体が建築物Ａ、すなわち、構築物に据付けられる屋上
制震としての制震装置に利用される場合を例にしたが、
バネ体３が積層皿バネからではなくコイルバネからなる
とする場合には、たとえば、陳列ケースにおける制震装
置に利用することも可能であり、その場合の作用効果も
異ならないのはもちろんである。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、一
端が建築物たる構築物側に連結されている状態で制震装
置を構成するマス体に他端を連結するにあって、大きな
引張り力を必要とせずしてそれが可能になり、したがっ
て、専用の治具などを準備させずして、制震装置の据付
作業を簡素化し得ることになる。

【００６２】そして、この発明にあっては、マス体が移
動するときに、一方のバネ構造体がマス体の動きを抑制
するように機能するに対して、他方のバネ構造体がマス
体の動きを助長するようには機能せず、したがって、一
方のバネ構造体による所定の機能たる制震機能を設定通
りにしかも効果的に実現できることになる。

【００６３】その結果、この発明によれば、マス体への
連結に際して治具を必要としないことで総じて制震装置
の据付作業を簡素化し得て、このマス体を有してなる制
震装置への利用に最適となり、その制震装置の汎用性の
向上を期待し得ることになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態によるバネ構造体を据
付状態で一部破断して示す平面図である。

【図２】図１のバネ構造体におけるガイドロッドの配設
状態を図１中のＸ−Ｘ線位置で示す概略図である。

【図３】図１のバネ構造体における一つの作動状態を一
部破断して示す正面図である。

【図４】図１のバネ構造体における他の作動状態を図３
と同様に示す正面図である。

【図５】従来例とされるバネ構造体を有する制震装置を
示す概略図である。

【図６】別の従来例となるバネ構造体を有する制震装置
を示す概略図である。

【符号の説明】

１ シリンダ体 ２ ロッド体 ３ バネ体 ４ ガイドロッド ５ ロッド受 １１，２１，Ａ１，Ｍ１ ブラケット １２ キャップ １２ａ フランジ部 １２ｂ 筒部 １３，２４ ピン ２２，３１ バネ受 ２３，４１ ストッパ ５１ 基部 ５２ 受部 Ａ 構築物たる中高層建築物 Ｇ ガイド構造 Ｍ マス体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が構築物側に連結されると共に他端
   が構築物上に水平移動可能に配置のマス体に連結されて
   マス体の水平移動を抑制するように機能するバネ構造体
   であって、一端側部材とされるシリンダ体と、他端側部
   材とされて基端側がシリンダ体内に出没可能に挿通され
   るロッド体と、ロッド体の基端側の外周に介装された状
   態でシリンダ体内に収装されるバネ体とを有して、ロッ
   ド体がシリンダ体内から抜け出るようになるときにバネ
   体が圧縮されて引張り力を発揮するように設定されてな
   る一方で、シリンダ体が連結されるマス体側あるいは構
   築物側のいずれかに基端が連結されると共に先端側がシ
   リンダ体の外周に近隣しながらシリンダ体の軸線方向に
   所定の長さに延在されるガイドロッドと、シリンダ体の
   基端側の外周に配在されてガイドロッドに連繋するロッ
   ド受とを有して、シリンダ体がガイドロッドに沿って移
   動し得るように設定されてなることを特徴とするバネ構
   造体