JP2020524244A - 複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置及びこれを利用した建物制震装置 - Google Patents

複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置及びこれを利用した建物制震装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、複合材チューブを利用して震動衝撃のような繰り返した衝撃エネルギーを効果的に吸収する装置を提供するものであり、上記構成によって複合材チューブを利用して引張、圧縮衝撃荷重による衝撃エネルギーを効果的に吸収することができ、このような衝撃エネルギー吸収装置を建物に適用して繰り返した地震に備えられる制震装置として活用可能な有利な効果が発生する。

Description

本発明は、繰り返した衝撃荷重によるエネルギーを吸収する複合材チューブを利用したエネルギー吸収装置に関し、またこのようなエネルギー吸収装置を利用した建物制震装置に関する。
既存の耐震設計は大きく強度増加と軟性増加の二つの方法に分類することができる。その中で、強度増加による耐震設計は大きすぎる部材が利用されて非経済的であり、構造物の急な脆性破壊様相により大きな人命被害を誘発し得るという短所がある。また、軟性増加による耐震設計は、構造部材の塑性変形により地震エネルギーを吸収することで地震荷重の大きさを効果的に減らすことができるが、地震発生以後に補修／補強が難しく、設置費用が多く消耗されるという短所である。
一方、制震技術は、構造物に流入される震動エネルギーを付加的な制震装置に集中させることで、構造物を保護する。従って、制震技術は、初期費用が一般の耐震構造物に比べて類似するか若干高い水準であるが、構造物自体の塑性変形を防止したり最小化する。従って、制震技術は地震以後の補修／補強が容易な長所があり、構造物に伝達する地盤震動を効果的に遮断または減少させて内部に収容された様々な人力と財貨などを保護するのに優れた性能を発揮する。制震技術は、主に地震多発地域の橋梁、病院、原子力発電所などの重要施設物を主に適用が始まり、実際、地震で優秀性が立証された後、その適用が広範囲に拡大化している傾向にある。
このような制震技術に対する先行技術としては、特許文献１などがある。
そして、金属または複合材チューブの圧縮破損（または変形）を利用した衝撃エネルギー吸収装置は、自動車、鉄道車両、航空機座席などの衝突エネルギー吸収装置として活用されているが、チューブ圧縮破損を利用した衝撃エネルギー吸収装置は、高い衝突エネルギー吸収特性を持っており、油空圧方式及び粘弾性エネルギー吸収装置に比べて単純かつ安価な費用などの長所を持っている。
特に、複合材チューブを利用した衝突エネルギー吸収装置は、金属材チューブに比べて高い重量当たりエネルギー吸収性能を持っている。図１は、金属材チューブが圧縮衝撃吸収後に塑性変形部が発生したことを示す。しかし、複合材チューブの場合、金属のような塑性変形部が発生せず、衝撃破損部が単純であり効果的なエネルギー吸収装置の構成が可能である。
しかし、既存のチューブ圧縮破損エネルギーの吸収方式は、単方向の一回性衝突条件に限って適用可能なものであった。従って、荷重方向が変化したり繰り返される大きな衝撃（衝突）荷重のエネルギーを吸収する装置として適用が不可能であった。
韓国登録特許１０−１２７８１３６号「建築物の制震装置」
本発明は、複合材チューブを利用して震動衝撃のような繰り返した衝撃エネルギーを効果的に吸収する装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記衝撃エネルギー吸収装置を建物に適用して繰り返した地震に備えられる制震装置として提供することを目的とする。
本発明は、内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、前記第１部材を内部中空に収容する第２部材を有するアウターシリンダーと、前記アウターシリンダーの第２部材の外周面と接するように具備される圧縮用ウェッジと、前記圧縮用ウェッジの外面に当接して具備する圧縮用スライダーと、前記圧縮用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第１複合材チューブと外部ばねとを含み、前記圧縮用スライダーは、内側にスライダー傾斜面が形成され、前記圧縮用ウェッジの外側にウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接することを特徴とする繰り返し衝撃エネルギー吸収装置を提供する。
前記インナーシリンダーから外側に突出して前記第１複合材チューブを支持する第１支持端と、前記アウターシリンダーから外側に突出して前記外部ばねを支持する第２支持端とをさらに含む。
前記圧縮用ウェッジは、前記インナーシリンダーから前記アウターシリンダーに向かう方向に行くほど厚さが増加するようにウェッジ傾斜面が形成される。
前記インナーシリンダーと前記アウターシリンダーとの間に圧縮衝撃荷重が発生した時、前記圧縮用スライダーのスライダー傾斜面が前記圧縮用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とが互いに密着して一体で挙動する。
前記第１複合材チューブは、長さ方向から見て一部分だけ破損して衝撃エネルギーを吸収する。
前記インナーシリンダーと前記アウターシリンダーとの間の圧縮衝撃荷重を解消する時、前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とは互いに分離して相対的移動が可能である。
本発明はさらに、内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、前記インナーシリンダーの第１部材の内部中空に配置される中心ピンを具備するエンドプラグと、前記インナーシリンダーの第１部材の内周面と接するように具備される引張用ウェッジと、前記引張用ウェッジの内面に当接して具備する引張用スライダーと、前記引張用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第２複合材チューブと内部ばねとを含み、前記引張用スライダーは、外側にスライダー傾斜面が形成され、前記引張用ウェッジの内側にはウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接することを特徴とする繰り返し衝撃エネルギー吸収装置を提供する。
前記中心ピンの末端から外側に延長して前記第２複合材チューブを支持する突出端部と、前記エンドプラグに形成されて前記内部ばねを支持するばね支持端とをさらに含む。
前記引張用ウェッジは、前記インナーシリンダーから前記エンドプラグに向かう方向に行くほど厚さが増加するようにウェッジ傾斜面が形成される。
前記インナーシリンダーと前記エンドプラグとの間に引張衝撃荷重が発生した時、前記引張用スライダーのスライダー傾斜面が前記引張用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とが互いに密着して一体で挙動する。
前記第２複合材チューブは、長さ方向から見て一部分だけ破損して衝撃エネルギーを吸収する。
前記インナーシリンダーと前記エンドプラグとの間に引張衝撃荷重を解消する時、前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とは互いに分離して相対的移動が可能である。
本発明はさらに、内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、前記第１部材を内部中空に収容する第２部材を有するアウターシリンダーと、前記第２部材の内部中空を貫通し、前記第１部材の内部中空に末端部が配置される中心ピンを具備するエンドプラグと、前記アウターシリンダーの第２部材の外周面と接するように具備される圧縮用ウェッジと、前記圧縮用ウェッジの外面に当接して具備する圧縮用スライダーと、前記圧縮用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第１複合材チューブと外部ばねと、前記インナーシリンダーの第１部材の内周面と接するように具備される引張用ウェッジと、前記圧縮用ウェッジの内面に当接して具備する引張用スライダーと、前記引張用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第２複合材チューブと内部ばねとを含む繰り返し圧縮引張衝撃エネルギー吸収装置を提供する。
前記圧縮用スライダーは、内側にスライダー傾斜面が形成され、前記圧縮用ウェッジの外側にウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接し、前記引張用スライダーは、外側にスライダー傾斜面が形成され、前記引張用ウェッジの内側にはウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接する。
圧縮衝撃荷重が発生した時、前記圧縮用スライダーのスライダー傾斜面が前記圧縮用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とが互いに密着して一体で挙動し、引張衝撃荷重が発生した時、前記引張用スライダーのスライダー傾斜面が前記引張用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とが互いに密着して一体で挙動する。
本発明はさらに、複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置を利用した建物用制震装置を提供する。
本発明は、上記構成によって複合材チューブを利用して引張、圧縮衝撃荷重による衝撃エネルギーを効果的に吸収することができ、このような衝撃エネルギー吸収装置を建物に適用して繰り返した地震に備えられる制震装置として活用可能な有利な効果が発生する。
金属材衝撃吸収装置の一例である。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の斜視図である。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の断面図である。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の分離斜視図である。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として引張衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として引張衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として引張衝撃を吸収する構成を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として引張衝撃を吸収する構成を示す。 圧縮と引張衝撃荷重が繰り返されることを示すグラフである。 図６ａの衝撃の結果として本発明による複合材チューブの一部が破損する過程を示す。 本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置が建物の制震装置として使用される例示的な図面である。
本発明の目的、特定の長所及び新規な特徴は、添付の図面と連関する以下の詳細な説明と好ましい実施例からさらに明らかになるであろう。また、使用された用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者または運用者の意図または慣例によって変わることができる。よって、このような用語に対する定義は、本明細書の全般にわたった内容に基づいて下されるべきである。
図２は、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の斜視図であり、図３ａは、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の断面図であり、図３ｂは、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の分離斜視図であり、図４ａ〜図４ｆは、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として圧縮衝撃を吸収する構成を示し、図５ａ〜図５ｄは、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置の一部構成として引張衝撃を吸収する構成を示す。
本発明による震動衝撃エネルギー吸収装置は、ロッドエンドベアリング（Ｒｏｄ ｅｎｄ ｂｅａｒｉｎｇ）形態の両末端の連結部に作用する震動衝撃エネルギーを内外部に装着された複合材チューブの圧縮破損として吸収する装置である。
図３ａは、本発明による震動衝撃エネルギー吸収装置（以下、「震動衝撃吸収装置」ともいう）の細部部品を示すための断面図であり、図３ｂは、その分離斜視図である。本発明の装置は、先ずインナーシリンダー１０（Ｉｎｎｅｒ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）とアウターシリンダー２０（Ｏｕｔｅｒ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）が円筒状部分が互いに重なって構成され、これらの間に複合材チューブ及びばねなどが具備されるが、説明の便宜のため、圧縮衝撃エネルギーを吸収するための構成と引張衝撃エネルギーを吸収するための構成を分離して説明する。
［圧縮衝撃エネルギーを吸収するための構成要素（図４ａ〜図４ｆ参照）］
インナーシリンダー１０は、内部が中空である円筒状からなる第１部材１２を有し、アウターシリンダー２０も、内部が中空である円筒状からなる第２部材２２を有し、インナーシリンダーの第１部材１２がアウターシリンダー２０の第２部材２２の内部に挿入して結合され、インナーシリンダーは、アウターシリンダーに挿入した状態で長さ方向に相対的な移動が可能である。
インナーシリンダーの外周面には、第１複合材チューブ１００を支持する第１支持端１５が具備され、アウターシリンダーの外周面には、外部ばね３５を支持する第２支持端２５が具備される。そして、アウターシリンダーの第２部材２２の外周面には、圧縮用スライダー３０と圧縮用ウェッジ３２が具備される。圧縮用ウェッジと圧縮用スライダーは、第２部材の外周面に沿って約４個が具備される。圧縮用スライダー３０は、内側にスライダー傾斜面３０ａが形成され、圧縮用ウェッジ３２は、外側にウェッジ傾斜面３２ａが形成されるが、スライダー傾斜面３０ａとウェッジ傾斜面３２ａとが互いに接する形態で圧縮用スライダー３０が圧縮用ウェッジ３２の外側に結合する。ここで「内側」、「外側」とは、前記第１部材または第２部材の半径方向（長さ方向に垂直した放射状方向）で内部に向かう方向と外部に向かう方向をそれぞれ意味する。
そして、圧縮用スライダー３０と圧縮用ウェッジ３２は、前記スライダー傾斜面３０ａとウェッジ傾斜面３２ａとが複数個繰り返される形状をなしながら結合するが、その間にはリーフばね３３を介して弾性力を加えることで、前記スライダー傾斜面３０ａとウェッジ傾斜面３２ａとが接するようにする。
そして、前記圧縮用スライダー３０の一側面３０ｂと前記インナーシリンダー１０の第１支持端１５間には第１複合材チューブ１００が位置し、前記圧縮用スライダー３０の他側面３０ｃと前記アウターシリンダー２０の第２支持端２５間には外部ばね３５が位置する。前記外部ばね３５が圧縮用スライダー３０を第１複合材チューブ側に加圧するようになる。
［引張衝撃エネルギーを吸収するための構成要素（図５ａ〜図５ｄ参照）］
図３ａをみると、アウターシリンダー２０の中空部に挿入されるエンドプラグ７０（ｅｎｄ ｐｌｕｇ）が配置される。エンドプラグ７０は、本震動衝撃吸収装置の長さが延長する方向にアウターシリンダー２０と相対的移動は可能であるが、震動衝撃吸収装置の長さが縮小する方向にエンドプラグの相対移動は防止する係止部がエンドプラグの所定の位置に形成される。
エンドプラグ７０の中央で延長して前記インナーシリンダーの第１部材１２の内側に配置される中心ピン７５が具備される。前記エンドプラグ７０の末端には第２複合材チューブ２００（以下で説明）を支持する突出端部７８が中心ピンの半径方向に形成される。
そして、前記インナーシリンダーの第１部材１２の内周面には引張用スライダー８０と引張用ウェッジ８２が具備される。引張用ウェッジと引張用スライダーは、第１部材の内周面に沿って約４個が具備される。引張用スライダー８０は、外側にスライダー傾斜面８０ａが形成され、引張用ウェッジ８２は内側にウェッジ傾斜面８２ａが形成されるが、スライダー傾斜面８０ａとウェッジ傾斜面８２ａとが互いに接する形態で引張用スライダー８０が引張用ウェッジ８２の内側に結合する。そして、引張用スライダー８０と引張用ウェッジ８２とは、前記スライダー傾斜面８０ａとウェッジ傾斜面８２ａとが複数個繰り返される形状をなしながら結合するが、その間にはリーフばね（図示せず）を介して弾性力を加えることで、前記スライダー傾斜面８０ａとウェッジ傾斜面８２ａとが接するようにする。
エンドプラグの内側には、内部ばね９０を支持するばね支持端７２が具備され、前記内部ばねは、ばね支持端７２と引張用スライダー８０との間に配置される。そして、前記引張用スライダー８０の一側面８０ｂと前記中心ピン７５の突出端部７８との間には第２複合材チューブ２００が位置する。前記引張用スライダー８０の他側面８０ｃと前記ばね支持部７２との間に位置する内部ばね９０が引張用スライダー８０を第２複合材チューブ側に加圧するようになる。
本装置の震動衝撃エネルギーの吸収原理を図面を参照して説明するが、先ず、圧縮衝撃エネルギーを吸収する原理について説明した上で、引張衝撃エネルギーの吸収原理について説明する。
［圧縮衝撃エネルギーの吸収原理（圧縮方向の衝撃荷重が作用する時）］
インナーシリンダー１０とアウターシリンダー２０（または、エンドプラグ７０）との間に圧縮衝撃荷重が発生する場合、圧縮スライダー３０に圧縮荷重が印加され、第１複合材チューブ１００に圧縮荷重が作用して第１複合材チューブ一部分が破損しながら衝撃を吸収する。これは、アウターシリンダーの第２部材２２の外周面に具備される圧縮用スライダー３０と圧縮用ウェッジ３２の役割のためである。
圧縮用スライダー３０は、内側にスライダー傾斜面３０ａが形成され、圧縮用ウェッジ３２は、外側にウェッジ傾斜面３２ａが形成されるが、スライダー傾斜面３０ａとウェッジ傾斜面３２ａとが互いに接する形態で圧縮用スライダー３０が圧縮用ウェッジ３２の外側に結合する。
この状態で圧縮荷重が発生すると、圧縮用スライダー３０の一側面３０ｂに図４ｂに表示したＦと同じ方向の力が作用する。すると、圧縮用スライダー３０のスライダー傾斜面３０ａが圧縮用ウェッジ３２のウェッジ傾斜面３２ａに垂直方向（力Ｆに垂直方向）分力が形成されるが、この垂直方向分力によって圧縮用ウェッジ３２の内周面３２ｂとアウターシリンダーの第２部材２２の外周面との間に摩擦力が増加して互いに密着して一体で挙動する。即ち、前記圧縮用スライダー３０、圧縮用ウェッジ３２及びアウターシリンダー２０は同時挙動現象が発生する（図４ｂ参照）。
その結果、圧縮用スライダー３０とインナーシリンダーの第１支持端１５との間に位置する第１複合材チューブ１００の一部が圧縮力を受けて破損し、破損過程で衝撃エネルギーを吸収する。そして、前記第１複合材チューブの一部が破損してエネルギーを吸収するため、破損した長さほど外部ばね３５の弾性力を受けて圧縮用スライダー３０が第１複合材チューブ側に移動することができる。この場合は、前記圧縮用スライダー３０の他側面３０ｃに外部ばね３５による弾性力（図４ｅのＦ）が作用するが、この時は、圧縮用ウェッジ３２の内周面３２ｂとアウターシリンダーの第２部材２２の外周面とは互いに密着せず分離するため、これらの間には摩擦力が作用しない。従って、外部ばねの弾性力によって前記圧縮用スライダー３０は前記第２部材２２の外周面に対して相対的な移動が可能になり、第１複合材チューブ側に一定距離ほど（第１複合材チューブの破損した長さほど）移動する。
そして、この状態で２次の圧縮衝撃荷重に備えられるようになり、２次の衝撃荷重時に同一の過程を経て第１複合材チューブは少しずつ破損しながら衝撃エネルギーを吸収するようになる。
［引張衝撃エネルギーの吸収原理（引張方向の衝撃荷重が作用する時）］
インナーシリンダー１０とアウターシリンダー２０との間に引張衝撃が発生すると、圧縮方向挙動と反対方向の挙動が発生し、引張衝撃エネルギーは以下で説明する引張用スライダー８０と引張用ウェッジ８２によって第２複合材チューブ２００が一部破損する原理であり、上述した圧縮荷重衝撃の吸収原理と類似している。
インナーシリンダー１０とエンドプラグ７０との間に引張衝撃荷重が発生する場合、引張用スライダー８０のスライダー傾斜面８０ａが引張用ウェッジ８２のウェッジ傾斜面８２ａに垂直方向に分力が形成され、この垂直方向の分力によって引張用ウェッジ８２の内周面８２ｂとインナーシリンダー１０の第１部材１２の内周面との間に摩擦力が増加して互いに密着して一体で挙動する。即ち、前記引張用スライダー８０、引張用ウェッジ８２及びインナーシリンダー１０は、同時挙動現象が発生する。
その結果、引張用スライダー８０と前記中心ピン７５の突出端部７８との間に位置する第２複合材チューブ２００の一部が圧縮力を受けて破損し、破損過程で衝撃エネルギーを吸収するようになる。そして、前記第２複合材チューブの一部が破損してエネルギーを吸収し、その破損した長さほど内部ばね９０の弾性力を受けて引張用スライダー８０が第２複合材チューブ側に移動することができる。この場合は、前記引張用ウェッジの内周面８２ｂとインナーシリンダーの第１部材１２の内周面とは互いに密着せず分離するため、これらの間には摩擦力が作用しない。従って、前記引張用スライダー８０は、前記第１部材１２の内周面に対して相対的な移動が可能になり、第２複合材チューブ側に一定距離ほど（第２複合材チューブの破損した長さほど）移動するようになる。
そして、この状態で２次の引張衝撃荷重に備えられるようになり、２次の衝撃荷重時に同一の過程を経ながら第２複合材チューブは少しずつ破損しながら衝撃エネルギーを吸収するようになる。
このような過程を経て本発明によるエネルギー吸収装置は、複数回にわたって起こる圧縮衝撃と引張衝撃を連続して吸収することができ、特に、圧縮荷重と引張荷重が繰り返される地震に備えて建物の制震装置として活用価値が高い。
図６ａは、圧縮と引張衝撃荷重が繰り返されることを示すグラフであり、図６ｂは、図６ａの衝撃の結果として本発明による複合材チューブの一部が破損する過程を示す。
図６ａにおいて、丸１（丸付きの１）は初期状態であり荷重が作用しない状態である。丸２は一番目の圧縮衝撃荷重が作用した状態であり、丸３は一番目の圧縮荷重が作用した後、中立位置に復帰した状態であり、丸４は一番目の引張衝撃荷重が作用した状態であり、丸５は一番目の引張荷重が作用した後、中立位置に復帰した状態である。
そして、図６ａのこれらのそれぞれの状態における本発明の衝撃エネルギー吸収装置の挙動様子を示すものが図６ｂである。
図６ｂにおいて丸２をみると、一番目の圧縮衝撃荷重が作用した状態で第１複合材チューブの上端部ｘが一次破損しながら圧縮衝撃を吸収した様子である。丸３は、一番目の圧縮荷重が作用した後、中立位置に復帰する過程で引張衝撃荷重が作用した結果、第２複合材チューブの上端部ｙが一次破損しながら引張衝撃を吸収した様子である。丸４は、一番目の引張荷重が作用しながら中立地点を通りながら続く引張衝撃によって第２複合材チューブの上端部ｙが破損した程度がさらに増加したことを示す。丸５は、一番目の引張荷重が作用した後、中立位置に復帰する過程で作用した圧縮荷重によって第１複合材チューブの上端部ｘが破損した程度がさらに増加したことを示す。
本発明は、このように圧縮荷重と引張荷重が繰り返される過程で、第１複合材チューブと第２複合材チューブの一部が連続して破損しながら次第に衝撃エネルギーを吸収するようになるものである。
図７は、本発明による複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置が建物の制震装置として使用される例示的な図面であり、図面においてＡで表示した部分が本発明のエネルギー吸収装置であり、建物フレーム間の角部位に設置された例示的な図面である。

Claims (16)

  1. 内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、
    前記第１部材を内部中空に収容する第２部材を有するアウターシリンダーと、
    前記アウターシリンダーの第２部材の外周面と接するように具備される圧縮用ウェッジと、
    前記圧縮用ウェッジの外面に当接して具備する圧縮用スライダーと、
    前記圧縮用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第１複合材チューブと外部ばねとを含み、
    前記圧縮用スライダーは、内側にスライダー傾斜面が形成され、前記圧縮用ウェッジの外側にウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接することを特徴とする、
    複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  2. 前記インナーシリンダーから外側に突出して前記第１複合材チューブを支持する第１支持端と、
    前記アウターシリンダーから外側に突出して前記外部ばねを支持する第２支持端とをさらに含むことを特徴とする、
    請求項１に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  3. 前記圧縮用ウェッジは、前記インナーシリンダーから前記アウターシリンダーに向かう方向に行くほど厚さが増加するようにウェッジ傾斜面が形成されることを特徴とする、
    請求項１に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  4. 前記インナーシリンダーと前記アウターシリンダーとの間に圧縮衝撃荷重が発生した時、
    前記圧縮用スライダーのスライダー傾斜面が前記圧縮用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とが互いに密着して一体で挙動することを特徴とする、
    請求項３に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  5. 前記第１複合材チューブは、長さ方向から見て一部分だけ破損して衝撃エネルギーを吸収することを特徴とする、
    請求項４に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  6. 前記インナーシリンダーと前記アウターシリンダーとの間の圧縮衝撃荷重を解消する時、
    前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とは互いに分離して相対的移動が可能なことを特徴とする、
    請求項３に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  7. 内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、
    前記インナーシリンダーの第１部材の内部中空に配置される中心ピンを具備するエンドプラグと、
    前記インナーシリンダーの第１部材の内周面と接するように具備される引張用ウェッジと、
    前記引張用ウェッジの内面に当接して具備する引張用スライダーと、
    前記引張用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第２複合材チューブと内部ばねとを含み、
    前記引張用スライダーは、外側にスライダー傾斜面が形成され、前記引張用ウェッジの内側にはウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接することを特徴とする、
    複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  8. 前記中心ピンの末端から外側に延長して前記第２複合材チューブを支持する突出端部と、
    前記エンドプラグに形成されて前記内部ばねを支持するばね支持端とをさらに含むことを特徴とする、
    請求項７に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  9. 前記引張用ウェッジは、前記インナーシリンダーから前記エンドプラグに向かう方向に行くほど厚さが増加するようにウェッジ傾斜面が形成されることを特徴とする、
    請求項７に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  10. 前記インナーシリンダーと前記エンドプラグとの間に引張衝撃荷重が発生した時、
    前記引張用スライダーのスライダー傾斜面が前記引張用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とが互いに密着して一体で挙動することを特徴とする、
    請求項９に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  11. 前記第２複合材チューブは、長さ方向から見て一部分だけ破損して衝撃エネルギーを吸収することを特徴とする、
    請求項１０に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  12. 前記インナーシリンダーと前記エンドプラグとの間に引張衝撃荷重を解消する時、
    前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とは互いに分離して相対的移動が可能なことを特徴とする、
    請求項９に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  13. 内部中空の円筒状からなる第１部材を有するインナーシリンダーと、
    前記第１部材を内部中空に収容する第２部材を有するアウターシリンダーと、
    前記第２部材の内部中空を貫通し、前記第１部材の内部中空に末端部が配置される中心ピンを具備するエンドプラグと、
    前記アウターシリンダーの第２部材の外周面と接するように具備される圧縮用ウェッジと、
    前記圧縮用ウェッジの外面に当接して具備する圧縮用スライダーと、
    前記圧縮用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第１複合材チューブと外部ばねと、
    前記インナーシリンダーの第１部材の内周面と接するように具備される引張用ウェッジと、
    前記圧縮用ウェッジの内面に当接して具備する引張用スライダーと、
    前記引張用スライダーの一側面と他側面にそれぞれ接する第２複合材チューブと内部ばねとを含む、
    複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  14. 前記圧縮用スライダーは、内側にスライダー傾斜面が形成され、前記圧縮用ウェッジの外側にウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接し、
    前記引張用スライダーは、外側にスライダー傾斜面が形成され、前記引張用ウェッジの内側にはウェッジ傾斜面が形成され、前記スライダー傾斜面と前記ウェッジ傾斜面とは互いに接することを特徴とする、
    請求項１３に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  15. 圧縮衝撃荷重が発生した時、
    前記圧縮用スライダーのスライダー傾斜面が前記圧縮用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記圧縮用ウェッジの内周面とアウターシリンダーの第２部材の外周面とが互いに密着して一体で挙動し、
    引張衝撃荷重が発生した時、
    前記引張用スライダーのスライダー傾斜面が前記引張用ウェッジのウェッジ傾斜面に垂直方向に力を加えて、前記引張用ウェッジの外周面とインナーシリンダーの第１部材の内周面とが互いに密着して一体で挙動することを特徴とする、
    請求項１４に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置。
  16. 請求項１、７及び１３のいずれか一項に記載の複合材チューブを利用した震動衝撃エネルギー吸収装置を含む建物制震装置。
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