JP2006283957A - シリンダ型ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全体がコンパクトな構成で、取扱いが容易で、設置部分への設置や接続も容易に行え、しかも応答性が充分で、安定したエネルギー吸収能力、復元力が得られるシリンダ型のダンパー装置を得る。
【解決手段】 シリンダ型ダンパー装置１は、一端に接続部１１を有するシリンダ１０と、他端に接続部２１を有するとともに一端が前記シリンダ内に進退自在に挿通されるロッド２０と、前記シリンダ内の一端側から前記ロッドの一端側外周部にかけて充填して内封された流動性を有する減衰材としての鉛３０とを備える。前記ロッドは鋼鉄材からなり、前記シリンダ内に挿通されて前記鉛中に埋設される一端側部分は山部と谷部とを螺旋状に形成したねじれ棒形状（ツイストバー部２３）で形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建物や橋等の構造物の揺れを低減するために用いられる鉛ダンパー等のシリンダ型ダンパー装置に関する。

この種のシリンダ型ダンパー装置として知られている鉛ダンパーは、地震や風に対する揺れを低減し、安全性を向上させ、施設の機能を守り、居住性などを改善しようとする建物や構造物に設置される制震装置として用いられるものであり、従来から種々の構造が提案されている。

従来この種の鉛ダンパーとしては、たとえばじゃばら管のなかに減衰材として鉛を充填するとともに、じゃばら管の上下両端部に構造体に固定するための固定板を取り付けた構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、このような従来構造のものは、建物等の構造物には使用できるが、他の大型構造物、たとえば橋等の構造物には使用することは難しい。

このため、鉛ダンパーを、コンパクトな構成で扱いの容易なシリンダ型とし、設置部分へ容易に確実に接続でき、微少変形から大変形まで安定したエネルギー吸収能力、復元力特性が得られるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−１０６３６７号公報 特開平１０−０９６３３７号公報

しかしながら、上述した特許文献２による従来構造では、複数枚の鉛円板をロッドの長手方向に配設し、外力が作用したときに各鉛円板の面外変形によりエネルギーを吸収しているから、応答性の面で問題であり、また構造も複雑で、コスト高を招くといった不具合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、全体がコンパクトな構成で、取扱いが容易で、設置部分への設置や接続も容易で、しかも応答性が充分で、安定したエネルギー吸収能力、復元力が得られ、構造も簡単で低コスト化も図れる鉛ダンパー等といったシリンダ型ダンパー装置を得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るシリンダ型ダンパー装置は、一端に接続部を有するシリンダと、他端に接続部を有するとともに一端が前記シリンダ内に進退自在に挿通されるロッドと、前記シリンダ内の一端側から前記ロッドの一端側外周部にかけて充填して内封された流動性を有する減衰材とを備え、前記ロッドは鋼鉄材からなり、前記シリンダ内に挿通されて前記減衰材中に埋設される一端側部分は、山部と谷部とを螺旋状に形成したねじれ棒形状で形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、外力が作用したときに、減衰材（たとえば鉛等）が、それ自身の塑性流動抵抗力によって、鋼鉄製ロッドのねじれ棒部分でねじれの谷部内を山部に沿って斜め方向に相対的に移動することになり、従来構造のような直交する方向に移動するよりもスムーズに動くことができるから、応答性に優れ、しかも上記の鉛の塑性変形により外力エネルギーを効率よく吸収し、安定したエネルギー吸収能力、復元力を得ることができるのである。

本発明（請求項２記載の発明）に係るシリンダ型ダンパー装置は、上述した請求項１記載のシリンダ型ダンパー装置を技術的に限定したものであり、前記シリンダの他端側には、前記ロッドの他端側部分を進退自在に支持するとともに前記減衰材のシリンダ外への流出を防ぐ支持部が設けられていることを特徴とする。

本発明（請求項３記載の発明）に係るシリンダ型ダンパー装置は、上述した請求項１または請求項２記載のシリンダ型ダンパー装置を技術的に限定したものであり、前記シリンダ内で前記ロッドの一端側には、該ロッドの端部をシリンダ内で進退自在に支持するとともに該シリンダ内での減衰材（たとえば鉛等）の流動を許容するガイド部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、ロッドのシリンダ他端からの突出する部分、さらにはロッドのシリンダ内に臨むねじれ棒部分を含めた一端側部分を、シリンダ内で安定して支持することが確実に行え、該ロッドの長手方向に沿った摺動動作を、安定して得ることができるから、ダンパー装置としての性能を発揮させることができるのである。

本発明（請求項４記載の発明）に係るシリンダ型ダンパー装置は、上述した請求項１、請求項２または請求項３記載のシリンダ型ダンパー装置を技術的に限定したものであり、前記減衰材として鉛が用いられていることを特徴とする。
このような構成によれば、建物や構造物に設置される制震装置として用いられるダンパー装置を、鉛ダンパーによって提供することができるのである。

以上説明したように本発明に係るシリンダ型ダンパー装置によれば、シリンダ内でロッドのねじれ棒部分を減衰材（たとえば鉛等）中に臨ませるという簡単な構成であるにもかかわらず、全体がコンパクトな構成で、取扱いが容易で、設置部分への設置や接続も容易であり、しかも応答性が充分で、また安定したエネルギー吸収能力、復元力が得られる等の種々優れた効果を奏する。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明に係るシリンダ型ダンパー装置としての鉛ダンパーの一実施の形態を示す。
これらの図において、全体を符号１で示すシリンダ型鉛ダンパーは、一端にクレビスと呼ばれる接続部１１を有するシリンダ１０と、他端にクレビスと呼ばれる接続部２１を有するとともに一端が前記シリンダ１０内に進退自在に挿通されるロッド２０とを備えている。

また、接続部２１側には、ロッド２０の長さを調整するロッド長さ調整部２２が設けられている。このロッド長さ調整部２２はタンバックなどの軸方向の長さを調整できる部材が用いられている。
そして、前記シリンダ１０内には、その一端側から前記ロッド２０の一端側外周部にかけて、流動性を有する減衰材である鉛３０が充填されている。

前記シリンダ１０は、金属製のパイプ体とその一端部を塞ぐように連設された接続部１１を有する部材とで構成されている。
前記ロッド２０は、鋼鉄材からなり、前記シリンダ１０内に挿通される一端側部分は、図１（ａ），（ｃ）に示すように、山部と谷部とを螺旋状に形成したねじれ棒形状（ツイストバー部２３）として形成されている。また、このツイストバー部２３の他端側にはロッド部２４を介して前記接続部２１が一体に連設されている。

前記シリンダ１０の他端部には、図１（ａ），（ｄ）に示すように、前記ロッド２０のロッド部２４部分を摺動自在に支持するとともに、前記シリンダ１０の端部を塞ぐことで鉛３０のシリンダ１０外への流出を防ぐほぼスリーブ形状の支持部３３が設けられている。

前記ロッド２０のシリンダ１０内の一端部には、該ロッド２０の端部２５をシリンダ１０内で進退自在に支持するとともにシリンダ１０内での鉛３０の流動を許容するガイド部３２が設けられている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、ガイド部３２は３本の脚部３２ａを有し、これらの脚部３２ａでロッド端部２５をシリンダ１０内で支持するとともに、その間の空隙が鉛３０の流動を許容する部分である。

以上の構成によるシリンダ型鉛ダンパー１は、シリンダ１０の一端（接続部１１）とロッド２０の他端（接続部１２）との間に外力が作用したときに、鉛３０が、鋼鉄製ロッド２０のねじれ棒部分（ツイストバー部２３）でねじれの谷部内で、それ自身の塑性流動抵抗力によって、山部に沿って斜め方向に相対的に移動することになる。そして、その際に鉛３０とツイストバー部２３の山部との間で外力のエネルギーを、鉛３０の塑性変形によって所要の状態で吸収することができるのである。

このような構造では、従来構造のような直交する方向に移動するよりもスムーズに動くことができるから、応答性の面に優れており、しかも安定したエネルギー吸収能力、復元力を得ることができるのである。

また、このような構成による鉛ダンパー１は、主な構成部品が、シリンダ１０、ロッド２０、鉛３０からなり、ロッド２０のガイド部品を含めても、きわめて簡単な構造であるから、構成が簡単でコスト面でも安価である等の利点もある。

以上のようにして得られる鉛ダンパー１のユニットを、建物や橋等の構造物の設置箇所に配置し、接続部１１，２１を取付ピン等を介して接続部分に連結すれば、該構造物に加わる外力を所要の状態で吸収し、鉛ダンパーとしての効果を発揮させることができるのである。

図２（ａ）〜（ｅ）は上述した鉛ダンパー１を建物や構造物に設置した例である。
ここで、同図（ａ）は橋脚３上に設置される橋桁４と橋桁４との間に設置することによりこれらの橋桁４，４間に作用する外力エネルギーを吸収できるようにした例である。
同図（ｂ）は橋脚３，３上に架設された橋桁４において、該橋脚３と橋桁４とを本発明に係る鉛ダンパー１で連結した例である。

同図（ｃ）は梁５とブレース６とを本発明による鉛ダンパー１で連結した例であり、同図（ｄ）は梁５と鉄筋コンクリート壁７とを本発明による鉛ダンパー１で連結した例、同図（ｅ）は垂れ壁と腰壁をそれぞれ構成する小架構８と小架構９とを本発明による鉛ダンパー１で連結した例である。

以上の構成において、地震や風などの外力が作用して建物や構造物が振動したときに、本発明に係る鉛ダンパー１を構成するシリンダ１０とロッド２０とが相対移動し、鉛３０とツイストバー部２３の山部との組合せでエネルギを吸収する。特に、斜め方向によるねじれでエネルギーを吸収していることから、吸収効率の面で優れており、高い吸収能力が得られ、また復元力も高い。したがって、上述したように本発明の鉛ダンパー１を建物や構造物に設置すれば、所要の状態で外力を吸収し、鉛ダンパーとしての効果を発揮させることができるのである。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るシリンダ型ダンパー装置としての鉛ダンパー１の別の実施の形態を示している。
すなわち、前述した図１の実施の形態では、シリンダ１０内でロッド２０におけるツイストバー部２３を支持する部材としてガイド部３２を用いた例を説明したが、これに限定されず、ツイストバー部２３の外側部分を、シリンダ１０の内壁に直接支持させる構造としてもよい。

これを詳述すると、図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、ツイストバー部２３を構成するねじれ棒は、その山部の頂部が、シリンダ１０の内周壁に摺動自在に摺接して支持されている。この場合、この山部の頂部には、適宜の面取り加工が施され、ロッド２０の動きによってシリンダ１０の内周壁との間でかじり等を生じないような形状とされている。なお、このようなツイストバー部２３の形状以外の構造は、前述した図１に示す例と同等であるから、ここでの詳細な説明は省略する。

このような構成によれば、ロッド２０、特にシリンダ１０内で摺動動作するツイストバー部２３の支持構造が簡単で、ガイド部等の部品も必要なくなるので、組立作業が簡単になり、また部品点数が削減され、コスト面でも有利である等の利点がある。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、シリンダ型鉛ダンパー１を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえばロッド２０の可動ストロークや鉛３０中に臨むねじれ棒（ツイストバー部２３）の長さ等を始めとする各部の寸法などは、適用する構造物の設置箇所や許容外力などに応じて適宜設定されるものである。

また、上述した実施の形態では、流動性を有する減衰材として、鉛３０を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限らず、種々の材料を用いることは自由である。要は、シリンダ１０内に封入することで、それ自身の塑性流動抵抗力によって、ツイストバー部２３の山部に沿って斜め方向に相対的に移動し、その際にツイストバー部２３の山部との間で外力のエネルギーを所要の状態で吸収することができるような減衰材であればよい。

本発明に係るシリンダ型ダンパー装置の一つの実施の形態を示し、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は（ａ）のｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線、ｄ−ｄ線での断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は本発明に係るシリンダ型ダンパー装置を構造物に適用した例をそれぞれ示す概略図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係るシリンダ型ダンパー装置の別の実施の形態を示し、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ線断面図である。

符号の説明

１…シリンダ型鉛ダンパー（シリンダ型ダンパー装置）
１０…シリンダ
１１…接続部
２０…ロッド
２１…接続部
２３…ツイストバー部（ねじれ棒形状）
３０…鉛
３２…ガイド部
３３…支持部

Claims (4)

1. 一端に接続部を有するシリンダと、
   他端に接続部を有するとともに一端が前記シリンダ内に進退自在に挿通されるロッドと、
   前記シリンダ内の一端側から前記ロッドの一端側外周部にかけて充填して内封された流動性を有する減衰材とを備えてなり、
   前記ロッドは鋼鉄材からなり、前記シリンダ内に挿通されて前記減衰材中に埋設される一端側部分は、山部と谷部とを螺旋状に形成したねじれ棒形状で形成されていることを特徴とするシリンダ型ダンパー装置。
2. 請求項１記載のシリンダ型ダンパー装置において、
   前記シリンダの他端側には、前記ロッドの他端側部分を進退自在に支持するとともに前記減衰材のシリンダ外への流出を防ぐ支持部が設けられていることを特徴とするシリンダ型ダンパー装置。
3. 請求項１または請求項２記載のシリンダ型ダンパー装置において、
   前記シリンダ内で前記ロッドの一端側には、該ロッドの端部をシリンダ内で進退自在に支持するとともに該シリンダ内での減衰材の流動を許容するガイド部が設けられていることを特徴とするシリンダ型ダンパー装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３記載のシリンダ型ダンパー装置において、
   前記減衰材として鉛が用いられていることを特徴とするシリンダ型ダンパー装置。

Images