JP2005201383A - 制震用油圧ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数が少なく、そのためにコストが安くて済むとともに、構成部品間の機械的なギャップをなくしたボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパを提供する。
【解決手段】 建築構造体との間にボールジョイント４２を介して端部が連結される制震用油圧ダンパ３０において、ボールジョイント４２は、ボール部４４ａを有するボール部材４４と、このボール部材４４のボール部４４ａの周面に回転自在に接触してボール部４４ａを支持する支持部材４６とを備え、支持部材４６は互に分割された複数の構成部材４８，４９により構成され、複数の構成部材４８，４９は互がネジ結合手段４８ｂ，４９ｂ及びボルト結合手段５２の少なくとも一方の手段により結合されたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地震や風等の振動外力による建築構造体の揺れを低減させるためにも制震用油圧ダンパに関するものである。

制震用油圧ダンパの建築構造体への取付部の構造としては、軸力のみを支持するように構成されている。すなわち、油圧ダンパ両端の建築構造体への取り付け部の構造としては、任意の方向への油圧ダンパの回転を許容して軸力のみを支持するように、ピンジョイントが用いられている。従来ピンジョイントとしては、クレビスジョイントが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。

特願２００３−２９３１８０

しかしながら、従来のクレビスジョイントは部品点数が多く、そのためにコストが高くなってしまうという問題があった。また、クレビスジョイントは通常構成部品間に機械的なギャップが発生するため、これにより制震用油圧ダンパの性能が低下する場合があった。

また、従来のクレビスジョイントは部品点数が多いためにコストが高くなってしまうという問題を解決するため、クレビスジョイントの代りに、部品点数が少ないボールジョイントを用いたものがあった。

しかしながら、ボールジョイントは、そのボール部とそれを包囲して支持する支持部材の間の空気が抜けにくいため、その組立作業に手間取るという問題があった。

またボールジョイントは、ボール部の凸球状面とその支持部材の凹球状面がほぼ全面にわたって均一に接触しないと、互に回転自在にならないという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、部品点数が少なく、そのためにコストが安くて済むとともに、構成部品間の機械的なギャップをなくしたボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパを提供することを第１の課題とするものである。

また本発明は、上記問題点に鑑みて、ボール部と支持部材の間の空気を効果的に逃がすことができるボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパを提供することを第２の課題とするものである。

さらに本発明は、上記問題点に鑑みて、ボール部の凸球状面と支持部材の凹球状面とを確実にほぼ全面にわたって均一に接触させることができるボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパを提供することを第３の課題とするものである。

上記第１の課題を解決するために、本発明の請求項１は、
建築構造体との間にボールジョイントを介して端部が連結される制震用油圧ダンパにおいて、
前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
前記複数の構成部材は互がネジ結合手段及びボルト結合手段の少なくとも一方の手段により結合されたことを特徴としたものである。

また上記第２の課題を解決するために、本発明の請求項３は、
建築構造体との間にボールジョイントを介して連結される制震用油圧ダンパにおいて、
前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
前記複数に分割された構成部材を一体に連結する際に空気を外部に逃がすための、前記ボール部の周面と前記支持部材の外部とを連通する連通孔が形成されることを特徴としたものである。

また上記第３の課題を解決するために、本発明の請求項４は、
建築構造体との間にボールジョイントを介して連結される制震用油圧ダンパにおいて、
前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
前記ボール部に平坦部を形成し、かつ／または、前記支持部材の、ボール部との接触面の一部に逃がし部を形成したことを特徴としたものである。

上記請求項１のボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパによれば、ジョイント構造の部品点数が少なくでき、そのためにジョイント構造のコストを安くすることができるとともに、ジョイント構成部品間の機械的なギャップをなくすことができる。

また上記請求項３のボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパによれば、ボールジョイントのボール部と支持部材の間の空気を、効果的に逃がすことができる。

さらに上記請求項４のボールジョイントを用いた制震用油圧ダンパによれば、ボールジョイントのボール部の凸球状面と支持部材の凹球状面とを、確実にほぼ全面にわたって均一に接触させることができる

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明による制震用油圧ダンパの第１の実施の形態について説明するために参照する図である。

図１に示す制震用油圧ダンパ３０は、内部に一対の油圧室３２ａ，３２ｂを有する油圧シリンダ３２、ピストンロッド３４の軸方向に往復移動するピストン３６、作動油の流れを制御する制御弁４０ａを有するバルブ部４０、油圧シリンダ３２の一端部に連結されたボールジョイント４３、及びピストンロッド３４の上記ボールジョイント４３と反対側の端部に連結されたボールジョイント４２から構成されている。

このような制震用油圧ダンパ３０は、その両端部のボールジョイント４２の一方を介して、柱や梁などの建築構造体に連結し、その両端部のボールジョイント４２の他方を介して、建物の筋交いの端部等に連結するようになっている。

ボールジョイント４２は、図２に示すように、ボール部４４ａを有するボール部材４４と、そのボール部４４ａを包むように設けられる支持部材４６を具備している。この支持部材４６は、ボール部４４ａの凸球状の周面に回転自在に接触しており、この状態でボール部４４ａを支持している。

図１に示すように、ボールジョイント４２の、ボール部材４４は制震用油圧ダンパ３０に連結し、支持部材４６は柱や梁などの建築構造体、または建物の筋交いの端部等に連結するようになっている。
図２に示すように、支持部材４６は、互いに分割された２つの構成部材４８，４９により構成されている。

構成部材４８の内側には、ボール部材４４のボール部４４ａの図２中左側半球状の周面に主として接触する凹球状面４８ａが形成されている。また構成部材４９の内側には、ボール部４４ａの図２中右側半球状の周面に主として接触する凹球状面４９ａが形成されている。

構成部材４８の内側に形成されているメスネジ部４８ｂ（ネジ結合手段）には、構成部材４９の図中左側に形成されているオスネジ部４９ｂ（ネジ結合手段）がネジ結合している。

このネジ結合により構成部材４９がボール部４４ａに強く押圧され過ぎると、ボール部４４ａが支持部材４６内で回転し難くなり、逆に構成部材４９のボール部４４ａへの接触が緩る過ぎると機械的なギャップが生じるので、この中間の適切な状態にネジ結合により調節することができる。

このような実施の形態に係るボールジョイント４２によれば、従来のクレビスジョイントよりも部品点数が少なくでき、そのためにジョイント構造のコストを安くすることができると共に、ジョイント構成部品間の機械的なギャップをなくすことができる。

図３に示すボールジョイントは、他の実施例を示すものであり、ボルト５２を用いたボルト結合のみにより構成部材４８に構成部材４９が固定されているものであり、図２に示すメスネジ部４８ｂとオスネジ部４９ｂを用いたネジ結合は用いられていない。

また、図４に示すボールジョイントは、やはり他の実施例を示すものであり、メスネジ部４８ｂとオスネジ部４９ｂを用いたネジ結合、及びボルト５２を用いたボルト結合により、構成部材４８に構成部材４９が固定されるようにしたものである。

図５に示すように、構成部材４８の凹球状面４８ａには、その軸線方向に間隔をおいて、軸線の周りの円周方向に延びる２本の環状の、断面がほぼ半円状のグリース溝４８ｃ（潤滑溝）が形成されている。また構成部材４９の凹球状面４９ａにも同様の、２本のグリース溝４９ｃ（潤滑溝）が形成されている。図６に示すように、ボール部材４４のボール部４４ａの周面にはグリース溝は１本も形成されていない。

図２において、各構成部材４８，４９の凹球状面４８ａ，４９ａとボール部材４４のボール部４４ａの周面との間には、予めグリース（潤滑剤）が塗布されているとともに、各グリース溝４８ｃ，４９ｃ内には予めグリースが充填されている。

図５において、構成部材４８の凹球状面４８ａの図中左端側には直角凹部４８ｄが形成されており、図２において、上記直角凹部４８ｄ内には弾性によりボール部４４ａの周面に摺接するＯリング５０が設けられている。このようなＯリング５０を設けることにより、ボール部材４４のボール部４４ａの周面からグリースが構成部材４８の外部に漏出するのを防止することができる。

また図５において、構成部材４９のオスネジ部４９ｂの右方には環状溝４９ｄが形成されており、図２において、上記環状溝４９ｄ内には、弾性により構成部材４８の嵌合面４８ｅに摺接するＯリング５１が設けられている。

また図５において、構成部材４８の内側で、図中左右中央部には、グリース溝４８ｃより幅や深さが大きい環状溝４８ｆが形成されており、この環状溝４８ｆの円周方向の一部には、構成部材４８外部と連通する空気抜き孔５３（連通孔）が開口している。

構成部材４８，４９の凹球状面４８ａ，４９ａとボール部材４４のボール部４４ａの周面との間のグリースは環状溝４８ｆからメスネジ部４８ｂ，オスネジ部４９ｂ間を通って外部へ出ようとするが、Ｏリング５１があるためにグリースが外部へ出るのを防止することができる。

このような実施の形態に係るボールジョイント４２によれば、グリース溝４８ｃ，４９ｃに潤滑剤を充填しておくことができることにより、ボール部４４ａと構成部材４８，４９の潤滑性を向上させて、ボール部材４４と構成部材４８，４９との回転を円滑にすることができる。

なお、上記実施の形態においては、各構成部材４８，４９の凹球状面４８ａ，４９ａにグリース溝４８ｃ，４９ｃが形成され、ボール部材４４のボール部４４ａの周面にグリース溝が形成されてないものについて説明したが、図７に示すように、ボール部４４ａの周面にグリース溝４４ｂを形成して、上記凹球状面４８ａ，４９ａにはグリース溝を形成しないようにしてもよい。

或は、図示してないが、上記各構成部材４８，４９の凹球状面４８ａ，４９ａにグリース溝４８ｃ，４９ｃを形成すると共に、ボール部材４４のボール部４４ａの周面にもグリース溝４４ｂを形成するようにしてもよい。

図６に示すように、ボール部材４４のボール部４４ａの図中右側の先端部には平坦部４４ｂが形成されている。
また、図２，５に示すように、構成部材４９の凹球状面４９ａの中心軸の周辺には、上記平坦部４４ｂに対向する逃がし部４９ｅが形成されている。

このような実施の形態に係るボールジョイント４２によれば、ボール部材４４のボール部４４ａの周面と支持部材４６の外部とを連通する空気抜き孔５３を形成したため、メスネジ部４８ｂとオスネジ部４９ｂをネジ結合させて締め付けていく際に、ボール部４４ａの周面と凹球状面４８ａ，４９ａとの間の空気を空気抜き孔５３から支持部材４６の外部へ逃がすことができるので、空気によってボール部４４ａの周面と凹球状面４８ａ，４９ａとが接触を阻害されることを防止することができる。

このようにボール部４４ａの周面と凹球状面４８ａ，４９ａとの接触が完了したら、空気抜き孔５３に、グリースが支持部材４６の外部へ出るのを防止することができるような部材を取り付けることができる。

また、ボール部４４ａに平坦部４４ｂを形成すると共に、構成部材４９の凹球状面４９ａの、上記平坦部４４ｂと対向する部分に逃がし部４９ｅを形成したため、ボール部４４ａに平坦部４４ｂを形成しない場合のその周面の一部と、構成部材４９に逃し凹部４９ｅを形成しない場合の凹球状面４９ａの一部が接触することにより、ボール部４４ａの上記一部以外の他の周面と、構成部材４９の上記一部以外の他の凹球状面４９ａとの接触が阻害されることを防止することができる。

すなわち、ボールジョイントはボール部４４ａと支持部材４６が全面にわたって均一に接触することが要求される。例えば、ボール部４４ａの凸球状面の一部に突出部が存在した場合には、突出部が支持部材４６の凹球状面に当たった際に、その周辺部分については隙間（機械的なギャップ）が発生することになる。

このような場合は、突出部に局部的な応力が発生することになるため、ボール部４４ａあるいは支持部材４６が損傷する可能性がある。また、機械的なギャップが発生すると、制震用油圧ダンパ３０の性能が低下してしまうことになる。このように、ボール部４４ａに突出部が発生する場合としては、製作上の理由からピストンロッドの軸線上に発生する可能性が高い。

そこで、上記実施の形態においては、図２に示すように、ボール部４４ａ右端部側に平坦部４４ｂ及び逃がし部４９ｅが設けられている。このように平坦部４４ｂ及び逃がし部４９ｅを設けることにより、ボール部４４ａと支持部材４６を全面にわたって均一に接触させることができるため、局部的な応力集中による部材の損傷を防止でき、また、制震用油圧ダンパ３０の性能を十分に発揮させることが可能となる。

なお、上記実施の形態においては、ボール部４４ａに平坦部４４ｂを形成すると共に構成部材４９に逃がし部４９ｅを形成するようになっていたが、ボール部４４ａの平坦部４４ｂ又は構成部材４９の逃がし部４９ｅのいずれか一方のみを形成するようにしてもよい。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係るボールジョイント７２について説明するために参照する図である。

同図のボールジョイント７２は、支持部材６２が、３つに分割された構成部材６４，６６，６８により構成されている。すなわち、ボール部４４ａの図中左側半球状の周面には構成部材６４の内側の凹球状面６４ａが接触しており、ボール部４４ａの図中右側半球状の周面には構成部材６６の内側の凹球状面６６ａが接触している。そして、これら２つの構成部材６４，６６の半径外側には、筒状体６９とフランジ部７０が溶接Ｍにより一体化された構成部材６８が配置されている。

支持部材６２の組立方法としては、構成部材６８のメスネジ部６８ａに構成部材６４のオスネジ部６４ｂをネジ結合させて、構成部材６４の内側の凹球状面６４ａをボール部４４ａの図中左側半球状の周面に接触させると共に、構成部材６８のメスネジ部６８ａに構成部材６６のオスネジ部６６ｂをネジ結合させて、構成部材６６の凹球状面６６ａをボール部４４ａの図中右側半球状の周面に接触させることにより、支持部材６２の組立を行なうことができる。

図２の場合には、支持部材４６を構成部材４８，４９の２つの部材で形成しているが、特に構成部材４８は鋳造や鍛造で製作すると大きな型が必要となり、また材料塊から削り出して製作すると材料の無駄が多くなってしまう一方、図８の場合には、支持部材６２を構成部材６４，６６，６８の３つの部材で形成し、特に構成部材６８を筒状体６９とフランジ部７０とを溶接で一体化しているため、大きな型を必要とせず、また材料の無駄も少なくすることができて、より容易に製作することができる。

したがって、このような実施の形態に係るボールジョイント７２によれば、上記の点から製作コストを安くすることができるだけでなく、従来のクレビスジョイントよりも部品点数が少なくて済む点からも製作コストを安くすることができる。また、ジョイント構造の機械的なギャップをなくすことも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る制震用油圧ダンパ３０を示す断面図である。 図１におけるボールジョイント４２を示す拡大断面図である。 ボールジョイントの他の実施例を示すその拡大断面図である。 ボールジョイントの他の実施例を示すその拡大断面図である。 構成部材４８及び４９の拡大断面図である。 ボール部材４４の拡大側面図である。 ボール部材４４の他の実施例を示すその拡大側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るボールジョイント７２を示すその拡大断面図である。

符号の説明

３０ 制震用油圧ダンパ
３２ 油圧シリンダ
３２ａ，３２ｂ 油圧室
３４ ピストンロッド
３６ ピストン
４０ バルブ部
４０ａ 制御弁
４２ ボールジョイント
４４ ボール部材
４４ａ ボール部
４６ 支持部材
４８ 構成部材
４８ａ 凹球状面
４８ｂ メスネジ部
４８ｃ グリース溝
４８ｄ 直角凹部
４８ｅ 嵌合面
４８ｆ 環状溝
４９ 構成部材
４９ａ 凹球状面
４９ｂ オスネジ部
４９ｃ グリース溝
４９ｄ 環状溝
４９ｅ 逃がし部
５２ ボルト
６２ 支持部材
６４ 構成部材
６４ａ 凹球状面
６４ｂ オスネジ部
６６ 構成部材
６６ａ 凹球状面
６６ｂ オスネジ部
６８ 構成部材
６８ａ メスネジ部
６９ 筒状体
７０ フランジ部
７２ ボールジョイント
Ｍ 溶接

Claims (4)

1. 建築構造体との間にボールジョイントを介して端部が連結される制震用油圧ダンパにおいて、
   前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
   前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
   前記複数の構成部材は互がネジ結合手段及びボルト結合手段の少なくとも一方の手段により結合されたことを特徴とする制震用油圧ダンパ。
2. 前記ボールジョイントの支持部材が、３つに分割された構成部材により構成されるようにした請求項１に記載の制震用油圧ダンパ。
3. 建築構造体との間にボールジョイントを介して連結される制震用油圧ダンパにおいて、
   前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
   前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
   前記複数に分割された構成部材を一体に連結する際に空気を外部に逃がすための、前記ボール部の周面と前記支持部材の外部とを連通する連通孔が形成されることを特徴とする制震用油圧ダンパ。
4. 建築構造体との間にボールジョイントを介して連結される制震用油圧ダンパにおいて、
   前記ボールジョイントは、ボール部を有するボール部材と、このボール部材のボール部の周面に回転自在に接触してボール部を支持する支持部材とを備え、
   前記支持部材は互に分割された複数の構成部材により構成され、
   前記ボール部に平坦部を形成し、かつ／または、前記支持部材の、ボール部との接触面の一部に逃がし部を形成したことを特徴とする制震用油圧ダンパ。
   

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