JP2006170264A - Press-fitting type shock absorbing device and compound type shock absorbing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衝撃や振動から生じるエネルギーを吸収する圧入式衝撃緩衝装置に関する。また、複数の衝撃緩衝装置で構成する複合型衝撃緩衝構造に関し、特に建物及びビル等の建造物の耐震・免震構造や落石対策、キャスクへの衝撃緩衝、海上構造物の緩衝、船舶の甲板構造、装置類の衝撃緩和等の広い分野に使用できる複合型衝撃緩衝構造に関する。 The present invention relates to a press-fit shock absorber that absorbs energy resulting from impact or vibration. In addition, it relates to a composite type shock absorbing structure composed of a plurality of shock absorbing devices, in particular, anti-seismic and seismic isolation structures for buildings and buildings, etc., measures against falling rocks, shock buffering to cask, buffering offshore structures, ship deck The present invention relates to a composite shock-absorbing structure that can be used in a wide range of fields such as structure and device shock reduction.
基盤(構造物を設置する床面や地面、机、車体等)に衝撃が加わると、通常その衝撃の大きさに応じた衝撃加速度が発生する。また、その基盤の上に構造物(家屋やビル等の建造物、発電機や輪転機、プレス機、大型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、一般家電製品の機器装置を含む)があれば、通常その構造物にも衝撃加速度が伝達する。
一方、構造物の中にはそれ自体で振動を発生する発電機や輪転機、プレス機等の装置がある。これらの装置から発生した振動が他の構造物にも伝達してしまうことがある。
このような衝撃や振動の衝撃エネルギーが構造物に伝達すると、その衝撃エネルギーの大きさに応じて加速度応答や変位がその構造物に生じて大きな被害や損害を及ぼすことになる。
When an impact is applied to a base (a floor surface on which a structure is installed, a ground surface, a desk, a car body, etc.), an impact acceleration corresponding to the magnitude of the impact is usually generated. Also, if there are structures on the base (including buildings such as houses and buildings, generators and rotary presses, presses, large computers, personal computers, and general household electrical appliances), usually those structures The impact acceleration is also transmitted.
On the other hand, some structures include devices such as a generator, a rotary press, and a press that generate vibrations themselves. The vibration generated from these devices may be transmitted to other structures.
When such impact energy of vibration or vibration is transmitted to the structure, an acceleration response or displacement is generated in the structure according to the magnitude of the impact energy, causing great damage or damage.
そこで、これらの加速度応答や変位を緩和させるために、従来から図7Aに示す防振ゴムや図8Aに示す金属塑性マウント(yielding strap)である板バネを用いて発生する衝撃や振動を弾性的に緩和する衝撃緩衝装置が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの衝撃緩衝装置は、基盤と構造物との間に設置され、発生した衝撃や振動を吸収して構造物を保護するようになっている。また、図7B及び図8Bに示すグラフは、荷重変位曲線(縦軸に荷重、横軸に変位)を示しており、各衝撃緩衝装置が吸収することのできるエネルギーの量を示している。この荷重変位曲線で囲まれている範囲(a及びb)が吸収することのできるエネルギーの量である。これらの衝撃緩衝装置は、構造物に伝達される上下方向の衝撃や振動を主に吸収するようになっている。
Therefore, in order to mitigate these acceleration responses and displacements, conventionally, the impact and vibration generated by using a vibration-proof rubber shown in FIG. 7A and a plate spring which is a metal plastic mount shown in FIG. Has been disclosed (see, for example,
防振ゴムや金属塑性マウント等を用いた衝撃緩衝装置は、大きな衝撃荷重を減少させることはできる。しかしながら、地震時に発生するような水平方向の振動が作用すると、その振動に併せてそれらの衝撃緩衝装置自体も振動してしまう。防振ゴムを用いた衝撃緩衝装置では、図7Bに示す面積aが小さいために吸収することのできるエネルギー量は少ない。これは、発生する加速度応答を有効に減少させることができないことを意味している。また、変位が大きくなると反力が急激に増大して構造物を破壊してしまうこともある。 An impact shock absorber using a vibration-proof rubber or a metal plastic mount can reduce a large impact load. However, when a horizontal vibration such as that generated during an earthquake acts, the shock absorbing device itself vibrates along with the vibration. In the shock absorbing device using the anti-vibration rubber, the amount of energy that can be absorbed is small because the area a shown in FIG. 7B is small. This means that the generated acceleration response cannot be effectively reduced. In addition, when the displacement increases, the reaction force increases rapidly, and the structure may be destroyed.
金属塑性マウントを用いた衝撃緩衝装置では、図8Bに示す面積bは図7Bに示す面積aに比べて大きいために吸収することのできるエネルギー量は防振ゴムを用いた衝撃緩衝装置に比べて大きい。しかしながら、変位が増大して塑性域に入ると衝撃荷重が急激に低下してしまう。 In the shock absorber using the metal plastic mount, the area b shown in FIG. 8B is larger than the area a shown in FIG. 7B, so that the amount of energy that can be absorbed is larger than that of the shock absorber using the anti-vibration rubber. large. However, when the displacement increases and enters the plastic region, the impact load decreases rapidly.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造物に伝達する衝撃エネルギーを吸収して衝撃や振動を十分に緩和させる圧入式衝撃緩衝装置及び複合型衝撃緩衝構造を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides a press-fit shock absorbing device and a composite shock absorbing structure that absorb shock energy transmitted to a structure and sufficiently reduce shock and vibration. Is.
本発明に係る圧入式衝撃緩衝装置は、金属製薄肉円筒と、前記金属製薄肉円筒の内径より大きい直径を有する金属製ピンとで構成され、前記金属製ピンは前記金属製薄肉円筒の上部から前記金属製薄肉円筒の内側に嵌合されており、衝撃を受けた際、前記金属製ピンが前記金属製薄肉円筒を押し広げつつ下方に押し込まれるように構成されていることを特徴とする。 The press-fit shock absorber according to the present invention includes a metal thin cylinder and a metal pin having a diameter larger than an inner diameter of the metal thin cylinder, and the metal pin is formed from an upper portion of the metal thin cylinder. The metal pin is fitted inside the thin metal cylinder and is configured to be pushed downward while expanding the thin metal cylinder when subjected to an impact.
また本発明に係る複合型衝撃緩衝構造は、あらかじめ設定された値以下の衝撃を吸収する衝撃緩衝装置と、あらかじめ設定された値を越えたとき前記衝撃緩衝装置と共働して衝撃を吸収する前記圧入式衝撃緩衝装置とを、構造物と前記構造物の荷重を支えるための基盤との間に備えることを特徴とする。 In addition, the composite shock absorbing structure according to the present invention absorbs shock by cooperating with the shock absorbing device that absorbs an impact below a preset value and the shock absorbing device when the preset value is exceeded. The press-fit shock absorber is provided between a structure and a base for supporting a load of the structure.
本発明に係る圧入式衝撃緩衝装置は、金属製薄肉円筒に嵌合されている金属製ピンが衝撃を受けるとその金属製薄肉円筒内部に圧入されることによりその衝撃を吸収するので、押し込みが開始されてからの荷重が一定となり荷重低下することなく、衝撃エネルギーを安定して吸収することが可能になる。また、反力が急激に増減することがないので、安定した反力を得ることが可能になり、支持している構造物を破壊することもない。 The press-fit shock absorber according to the present invention absorbs the shock by being pressed into the metal thin cylinder when the metal pin fitted to the metal thin cylinder receives an impact, so that the pushing is not performed. Since the load after the start is constant, the impact energy can be stably absorbed without a load drop. In addition, since the reaction force does not increase or decrease rapidly, a stable reaction force can be obtained, and the supporting structure is not destroyed.
実施の形態1
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る圧入式衝撃緩衝装置の概略図である。ここでは、圧入式衝撃緩衝装置が切削式ショックマウント1である場合を例に示す。切削式ショックマウント1は、シリンダ4(金属製薄肉円筒)とピン5(金属製ピン)とで構成されている。ピン5の直径はシリンダ4の内径よりも大きく設定されており、シリンダ4に嵌合されている。なお、ピン5はシリンダ4に隙間無く嵌合するように円柱形状のもので構成するのが好ましい。例えば、ピン5をピストンのようなもので構成するとよい。
Hereinafter,
FIG. 1 is a schematic diagram of a press-fit impact shock absorber according to
一方、シリンダ4は、ピン5の押圧力で内面が切削されながら拡径するような性質を有する材料で構成するとよい。なお、シリンダ4を弾性に優れた材質で構成し、その弾性でピン5が押し込まれることが可能であれば、シリンダ4の内面が必ずしも削られる必要はない。 On the other hand, the cylinder 4 is preferably made of a material having a property of expanding the diameter while the inner surface is cut by the pressing force of the pin 5. In addition, if the cylinder 4 is comprised with the material excellent in elasticity and the pin 5 can be pushed in by the elasticity, the inner surface of the cylinder 4 does not necessarily need to be shaved.
次に、切削式ショックマウント1で衝撃を吸収する作用について説明する。切削式ショックマウント1は、衝撃を受けるとその衝撃によりピン5がシリンダ4内に押し込まれる。そして、ピン5はシリンダ4の内面を削りながら下方に進行してその衝撃を吸収するようになっている。このようにして、衝撃を吸収するので、ピン5の押し込みが開始されてからの荷重は一定となり、荷重低下を招くことなく安定したエネルギー吸収力を発揮することが可能になる。なお、切削式ショックマウント1は特に大きな衝撃を受けた場合にその効果が発揮される。
Next, the effect | action which absorbs an impact with the cutting-
また、衝撃を受けてシリンダ4内部に押し込まれたピン5は、その後シリンダ4の有する弾性で元の位置に戻ろうとする。小さな衝撃を受けた場合であれば、ピン5は設置当初の元の位置まで戻り、次回の衝撃に備えることが可能である。しかしながら、大きな衝撃を受けた場合であれば、ピン5はシリンダ4の底面部にまで到達していることもあり、設置当初の元の位置まで戻らないということも想定できる。したがって、衝撃の大小を問わず、衝撃を受けた後は安全上の観点からも切削式ショックマウント1を点検することが望ましい。また、この点検でピン5の位置に変化があれば切削式ショックマウント1を交換するとよい。
Further, the pin 5 that has been pushed into the cylinder 4 due to the impact tends to return to its original position by the elasticity of the cylinder 4. If a small impact is received, the pin 5 returns to the original position at the time of installation and can be prepared for the next impact. However, if a large impact is received, the pin 5 may have reached the bottom surface of the cylinder 4 and can be assumed not to return to the original position at the time of installation. Therefore, it is desirable to check the
図2は、切削式ショックマウント1のエネルギー吸収特性を示す説明図である。切削式ショックマウント1の吸収できる衝撃エネルギーは、グラフに示す荷重変位曲線で囲まれている部分の面積Aで表される。すなわち、切削式ショックマウント1は、従来の防振ゴムを用いた衝撃緩衝装置(図7Bで示すa)や金属塑性マウントを用いた衝撃緩衝装置(図8Bで示すb)と比較して大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。また、衝撃から生じる荷重を一定に維持することができるので、荷重低下を招くことが無い。さらに、反力が急激に増減することがないので、安定した反力を得ることが可能になっている。なお、この切削式ショックマウント1は上下方向の衝撃や振動を特に吸収するようになっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing energy absorption characteristics of the
実施の形態2
図3は、本発明の実施の形態2に係る複合型衝撃緩衝構造2の全体概略図である。ここでは、実施の形態1に示した圧入式衝撃緩衝装置である切削式ショックマウント1と衝撃緩衝装置である空気バネ3とを組み合わせて複合型衝撃緩衝構造2を構成した場合を例に示している。空気バネ3は、防振性能と耐久性能とを有する防振材である。また、空気バネ3は水平方向及び上下方向の衝撃や振動を吸収する機能を有している。したがって、空気バネ3を切削式ショックマウント1と組み合わせることで上下方向のみならず水平方向の衝撃や振動をより効果的に安定して吸収することが可能になる。
FIG. 3 is an overall schematic diagram of the composite shock-absorbing
すなわち、平常時に発生するような小さな衝撃や微小振動には、空気バネ3のみが対応して、大きな衝撃や振動には空気バネ3と切削式ショックマウント1とが共働して対応するようになっている。こうすることで、空気バネ3のみで衝撃や振動を吸収する場合に比べて、変位を約4割、衝撃加速度を約5割減少させることが可能となった。これより、切削式ショックマウント1は空気バネ3のみでは吸収できないような大きな衝撃や振動を吸収することが可能であり、発生する衝撃の大きさに伴い役割を明確に分担しているのが分かる。
That is, only the
実施の形態2では、切削式ショックマウント1と空気バネ3とを組み合わせた複合型衝撃緩衝構造2を例に説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、切削式ショックマウント1と他の弾性体(板バネ、コイルバネ等の金属塑性マウントあるいは積層ゴム等)とを組み合わせて構成しても構わない。なお、複合型衝撃緩衝構造2の組み合わせは、複合型衝撃緩衝構造2を設置する場所や衝撃の大きさの範囲を想定して決定するとよい。
In the second embodiment, the composite
また、切削式ショックマウント1と空気バネ3との配置関係は特に限定するものではないが、構造物の大きさや設置される場所等の関係を考慮して配置を決めるとよい。さらに、切削式ショックマウント1と空気バネ3との個数も特に限定するものではなく、構造物の大きさや設置される場所等の関係で決定すればよい。
Further, the arrangement relationship between the cutting
図4は、複合型衝撃緩衝構造2の具体的な使用例を示す説明図である。ここでは、複合型衝撃緩衝構造2が家屋やビル等の建造物が建てられる構造物である免震床10とそれらの荷重を支える基盤である土台20との間に採用されている場合を例に示している。この免震床10の上部に図示省略の家屋やビル等の建造物が建てられる。土台20は、建てられる建造物と免震床10との重量荷重を支える基盤である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of use of the composite
複合型衝撃緩衝構造2を構成する切削式ショックマウント1と空気バネ3とは、少なくとも免震床10と土台20のいずれか一方に固定し、所定の間隔で複数配置するとよい。配置する間隔と個数とは、建造物の大きさや免震床10の面積等で決定するとよい。切削式ショックマウント1や空気バネ3を固定しないと、衝撃や振動でそれらの位置が変わってしまい、十分に免震機能を果たすことができなくなってしまうからである。
The cutting
次に、複合型衝撃緩衝構造2の衝撃を吸収する具体的な作用について説明する。小さな地震や交通等による衝撃や振動が発生した場合には、衝撃緩衝装置である空気バネ3がその衝撃や振動を吸収して免震するようになっている。
地震等により大きな衝撃が発生した場合には、複合型衝撃緩衝構造2を構成する切削式ショックマウント1と空気バネ3とが共働してその大きな衝撃や振動を吸収して免震するようになっている。切削式ショックマウント1は上述したように上下方向の大きな衝撃や振動を特に吸収し、空気バネ3は大きな衝撃や振動に伴い発生する上下方向の小さな衝撃や振動及び水平方向の衝撃や振動を吸収し、それぞれ役割が分担されている。
Next, a specific action of absorbing the impact of the composite
When a large impact occurs due to an earthquake or the like, the cutting
このように衝撃や振動を吸収するので、荷重低下を招くこと無く、安定した反力が得られ、大きな衝撃や振動から生ずる衝撃エネルギーを十分に吸収することができる。したがって、このような特性をもった切削式ショックマウント1と弾性体とを組み合わせて複合型衝撃緩衝構造2を構成することで、地震等の大きな衝撃や振動から交通振動等の小さな振動にわたって免震することが可能になる。また、安全性の観点から定期的に複合型衝撃緩衝構造2を点検・交換するのが望ましい。
Since the shock and vibration are absorbed in this way, a stable reaction force can be obtained without incurring a load reduction, and the impact energy resulting from the large shock or vibration can be sufficiently absorbed. Therefore, by combining the cutting
図5は、複合型衝撃緩衝構造2の別の具体的な使用例を示す説明図である。ここでは、複合型衝撃緩衝構造2は、キャスク50を輸送するトラックや船舶等の荷台21に使用されている場合を例に示している。複合型衝撃緩衝構造2を構成する切削式ショックマウント1と空気バネ3とは、構造物である免震材11と基盤である荷台21との間に設置されている。
FIG. 5 is an explanatory view showing another specific example of use of the composite
キャスク50は、使用済み核燃料を貯蔵・運搬する容器である。免震材11は、キャスク50が落下しないように保持するものである。なお、免震材11はそれ自体が柔軟性の優れた性能を有する材料で構成することが好ましい。荷台21は、トラックや船舶等の荷台である。キャスク50は、運搬時や取扱い時に生じる振動や、事故等で生じる衝撃等を緩和しながら輸送されることが好ましい。そこで、複合型衝撃緩衝構造2を荷台21に採用して、そのような衝撃や振動を吸収できるようにしている。
The
キャスク50は、慎重かつ安全に取り扱わなければならない。それは、キャスク50が損傷したり破損したりすると、この中に収納されている使用済み核燃料が漏洩することになるからである。キャスク50自体を、衝撃や振動を受けにくい頑丈な構造にすることは重要であるが、キャスク50の輸送に伴う衝撃や振動を緩和することも重要である。そこで、車両等に起因して発生する衝撃や振動を複合型衝撃緩衝構造2で吸収してそれらがキャスク50に伝達しないようにしている。この衝撃や振動を吸収する作用は、上述したものと同様である。また、安全性の観点から定期的に複合型衝撃緩衝構造2を点検・交換するのが望ましい。
The
図6は、複合型衝撃緩衝構造2のさらに別の具体的な使用例を示す説明図である。ここでは、複合型衝撃緩衝構造2は、山沿いの道路に架設した屋根に使用されている場合を例に示している。複合型衝撃緩衝構造2を構成する切削式ショックマウント1と空気バネ3とは、構造物である衝撃緩和屋根12と基盤である屋根土台22との間に設置されている。
FIG. 6 is an explanatory view showing still another specific example of use of the composite
一般に、山沿いの路面60は、山の斜面を切除して平面上に建設される。そして、この路面60の一端である山側に壁70を建設するとともに、他の一端である谷側に支柱80を複数建設し、壁70と支柱80との上端部位に屋根土台22を架設し、その屋根土台22と衝撃緩和屋根12との間に複合型衝撃緩衝構造2を採用したものである。
Generally, the
この衝撃緩和屋根12に落石があった場合は、落石の衝撃の大きさによって複合型衝撃緩衝構造2を構成する切削式ショックマウント1と空気バネ3とが共働してその衝撃を吸収するようになっている。すなわち、落石が小さいものであれば衝撃も小さく空気バネ3のみで衝撃を吸収し、落石が大きいものであれば衝撃も大きく空気バネ3と切削式ショックマウント1とが共働して衝撃を吸収する。したがって、落石の大きさにかかわらずに衝撃エネルギーを吸収し、落石のリバウンド動作を阻止することが可能になっている。
When there is a fallen rock on the
上記実施の形態では、建造物の免震構造やキャスクの衝撃を緩和する対策、落石対策に複合型衝撃緩衝構造2が採用される場合を例に説明したが、それらに限定するものではない。例えば、船舶の甲板構造に用いて振動を緩和する対策や振動を発生する装置類の振動を緩和する対策、海上構造物の振動を緩衝する対策等に複合型衝撃緩衝構造2を採用しても構わない。
In the above-described embodiment, the case where the composite
1 切削式ショックマウント、2 複合型衝撃緩衝構造、3 空気バネ、4 シリンダ、5 ピン、10 免震床、11 免震材、12 衝撃緩和屋根、20 土台、21 荷台、22 屋根土台、50 キャスク、60 路面、70 壁、80 支柱。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記金属製薄肉円筒の内径より大きい直径を有する金属製ピンとで構成され、
前記金属製ピンは前記金属製薄肉円筒の上部から前記金属製薄肉円筒の内側に嵌合されており、
衝撃を受けた際、
前記金属製ピンが前記金属製薄肉円筒を押し広げつつ下方に押し込まれるように構成されている
ことを特徴とする圧入式衝撃緩衝装置。 A metal thin cylinder,
A metal pin having a diameter larger than the inner diameter of the metal thin cylinder,
The metal pin is fitted from the top of the metal thin cylinder to the inside of the metal thin cylinder,
When shocked,
The press-fit type shock absorbing device, wherein the metal pin is configured to be pushed downward while expanding the metal thin cylinder.
ことを特徴とする請求項1記載の圧入式衝撃緩衝装置。 The press-fit shock absorber according to claim 1, wherein the metal pin is configured to be pushed downward while cutting an inner surface of the metal thin cylinder.
あらかじめ設定された値を越えたとき前記衝撃緩衝装置と共働して衝撃を吸収する前記圧入式衝撃緩衝装置とを、
構造物と前記構造物の荷重を支えるための基盤との間に備える
ことを特徴とする複合型衝撃緩衝構造。 An impact shock absorber that absorbs an impact below a preset value;
The press-fit shock absorber that cooperates with the shock absorber to absorb an impact when a preset value is exceeded,
A composite shock-absorbing structure comprising a structure and a base for supporting the load of the structure.
ことを特徴とする請求項2記載の複合型衝撃緩衝構造。 The composite shock absorbing structure according to claim 2, wherein the second shock absorbing device is an elastic body.
ことを特徴とする請求項4記載の複合型衝撃緩衝構造。 The composite shock absorbing structure according to claim 4, wherein the elastic body is an air spring.
ことを特徴とする請求項4記載の複合型衝撃緩衝構造。 The composite shock absorbing structure according to claim 4, wherein the elastic body is a metal plastic mount.
ことを特徴とする請求項4記載の複合型衝撃緩衝構造。
The composite shock absorbing structure according to claim 4, wherein the elastic body is a laminated rubber.
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