JP3117029U - 制震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小さな揺れに対しても応答性が良く、大きな揺れに対して制震機能を発揮する制震装置を提供する。
【解決手段】 上部構造物１に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材２と、基礎部材３に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材４と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材１０と、が備えらにれた制震装置であって、前記転動部材１０は、金属球１１と当該金属球１１を回転自在に保持する硬質ゴム性の保持部材１２で構成されている。
【選択図】 図１

Description

本考案は、構築物と基礎部材の間に介装着され、構築物を地震から保護する制震装置に関する。

近年、建物や橋など構造部を地震等の震動から保護するために免震装置が積極的に使用されるようになってきた。この種の免震装置として、例えば特開２００２−２６６９３３号公報に示すような円錐内ボール収容型地震アイソレーションベアリングがあった。この免震装置は、上側と下側の円錐型のロードプレートの間に剛性の球形ボールを備えたもので、ベアリングの表面が球形ボールの表面と同じ曲率を有する中心頂点部と、球形ボールが中心頂点部に戻るように実質的に一定の復元力提供される一定の傾きを有し、球形ボールとベアリングの表面曲率が上下のロードプレートが横方向に互いに変位するとき、ロードプレートの垂直変位が実質的に一定になるように構成されたものである。

しかしながら、上述した円錐内ボール収容型地震アイソレーションベアリングにおいては、地震の揺れに対する応答性が良いために、小さな地震に対しても揺れてしまい、装置自体には制動機能がないために揺れが納まりにくいという問題があった。そこで、この問題を解決する手段として、本人出願人が先に出願した特願２００４−３００７４１号に示すような免震装置があった。この免震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する転動部材とを備えた免震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を覆う硬質ゴム性の弾性部材で構成されたものである。
特願２００４−３００７４１号公報

しかしながら、上述した従来の免震装置は、大きな揺れに対しては弾性部材の硬質ゴムがブレーキとなり効果的に免震機能を発揮するが、小さな地震に対しても弾性部材の硬質ゴムがブレーキとなり、十分な免震機能を発揮できないという不具合があった。

本考案は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので、小さな揺れに対しても応答性が良く、大きな揺れに対して制震機能を発揮する制震装置を提供するものである。

本考案の制震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は硬質ゴム性の弾性部材であることを特徴とするものである。

また、本考案の制震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は合成樹脂性の弾性部材であることを特徴としている。

また、本考案の制震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は金属材であることを特徴としている。

また、本考案の制震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は、水平方向は前記金属球より長く、上下方向は前記金属球と同一に、断面形状が略楕円に形成されていることを特徴としている。

また、本考案の制震装置は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記上側部材と下側部材の内面は、凹状の曲面部分と該曲面部分に滑らかに接続する平板面部分とから形成されていることを特徴としている。

さらに、本考案の制震装置は、上部構造物に固定され内面が凹状の曲面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され内面側が中央部が高く周辺部が低いテーパ状の平面に形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の曲面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、前記上側部材の内面は、前記曲面部分と前記曲面部分に滑らかに接続する平板面部分とから形成されており、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成されており、全体形状が略円盤状に形成されており、曲面に形成された中央部と、前記中央部に滑らかに接続する平板面部と、垂直面が形成された周辺部を有することを特徴としており、前記転動部材の部材の形状は上下に非対称な凸状の曲面部分を有することを特徴とするものである。

本考案は、上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成されていることにより、小さい揺れに対して金属球で素早く反応し、大きな揺れに対しては保持部材が抵抗となり制動をかける制震機能を発揮するので、あらゆる地震に対応できるものである。

本考案に係る制震装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
図１は本考案に係る制震装置の構造を示す断面図、図２は図１の制震装置に使用する転動部材を示す斜視図、図３は図１の制震装置における動作を示す断面図、図４は図１の制震装置における動作の極限状態を示す断面図である。

本考案の制震装置Ａは、図１に示すように、上部構造物１に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材２と、基礎部材３に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材４と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材１０と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材１０は、金属球１１と当該金属球１１を回転自在に保持す保持部材１２で構成されており、この保持部材１２は硬質ゴム性で形成されているので弾性を備えるものである。

この制震装置Ａは、前記上側部材２と前記転動部材１０の当接面は曲面２ａに形成されており、周辺部はこの曲面２ａと滑らかに接続し、転動部材１０のストッパー作用を発揮するため角度が急峻となる端部２ｂが形成されている。また、下側部材４も上側部材２と同様に、前記転動部材１０の当接面は曲面４ａに形成されており、周辺部はこの曲面４ａと滑らかに接続し、転動部材１０のストッパー作用を発揮するため角度が急峻となる端部４ｂが形成されている。

また、転動部材１０は、図２に示すように、断面が略楕円のボール状に形成されている。この転動部材１０は、中心部に鋼鉄などの硬い金属から形成された真円の金属球１１があり、その周囲を硬質ゴム性の保持部材１２で回転自在に保持されている。この保持部材１２の周辺部１２ａは垂直にカットされている。そして、この転動部材１０の保持部材１２は、図１に示すように、水平方向が金属球１１より長く、上下方向がほぼ金属球１１より小さく略円盤状に形成されている。この金属球１１を保持部材１２へ封入する場合は、保持部材１２を加熱して柔らかくしておき、金属球１１を上方または下方の孔より圧入するものである。金属球１１の外径と保持部材１２の内径の寸法は、常温にて金属球１１が自在に回転する寸法に設定するものである。

また、上側部材２や下側部材４は鉄系の金属材料で構成される。これらの部材を鉄系の金属材料で構成する理由は、免震装置の耐久性を向上させるためである。従って、上側部材３、下側部材４、転動部材１０は鉄系の金属材料に限定されるものではなく、例えばセラミック材料やアルミニウム合金などの剛性の高い種々の材料を使用することができる。また、転動部材１０と上側部材２および下側部材４の当接面は、動作を滑らかにするためコーテング処理を行うことができる。

このように構成された免震装置Ａは、初期状態においては、図１に示すように、転動部材１０の金属球１１と前記上側部材２が第１当接面Ｐ１で当接し、転動部材１０の金属球１１と下側部材４は第２当接面Ｐ２で当接している。従って、第１当接面Ｐ１の垂線位置と第２当接面Ｐ２の垂線位置は同じである。

この状態より免震装置Ａは、例えば、図３に示すように、基礎部材３が図中右方向へ移動した場合は、基礎部材３と第２当接面Ｐ２で当接している転動部材１０に伝達されるので、転動部材１０は反時計廻り方向に回転する。この回転により転動部材１０と基礎部材３の第２当接面はＰ２′に移動する。また、転動部材１０の金属球１１と第１当接面Ｐ１で当接している上側部材２も相対的に図中左方向に少し移動することになり、転動部材１０と上側部材２の第１当接面はＰ１′に移る。この転動部材１０の金属球１１が転動することにより、地震のエネルギーを吸収するものである。そして、この場合は転動部材１０の金属球１１が自在に回転することで行われるものである。

さらに、揺れが大きくなると、転動部材１０の金属球１１が自在に回転することができなくなるので、図４に示すように、転動部材１０の保持部材１２と上側部材２および下側部材４が当接し、そのまま滑り動作となり、弾性部材１２の硬質ゴムの摩擦抵抗で衝撃を吸収しながら移動する。そして、上側部材２と下側部材４のそれぞれ端部２ａ，４ａに設けられているで止まるものである。この時に保持部材１２の弾性により衝撃を吸収するものである。

上述のように制震装置Ａは、剛性の転動部材１０が金属球１１と硬質ゴムの保持部材１２で形成されており、金属球１１は回転自在に保持されているので、地震のエネルギーを効果的に吸収できるので、橋などのようにスパンの長い構造物に対しても簡単な構造であらゆる方向の揺れに対応できるものである。また、転動部材１０は円盤状に形成されているので、上側部材２および下側部材４との当接面は曲面に形成されているので、この制震装置Ａが１組で左右方向だけでなく、前後方向の揺れに対しても効果を発揮するものである。

次に、図５に示す制震装置Ｂは、本発明に係る制震装置の実施例を示すものである。この制震装置Ｂは、上部構造物１に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材１３と、基礎部材３に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材１４と、前記上側部材１３と前記下側部材１４との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材２０と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材２０は、金属球２１と当該金属球２１を回転自在に保持する剛性樹脂性の保持部材２２で構成されており、前記上側部材１３と下側部材１４の内面は、凹状の曲面部分１３ａ，１４ａと該曲面部分１３ａ，１４ａに滑らかに接続する平板面部分１３ｂ，１４ｂとから形成されたものである。そして、上側部材１３と下側部材１４の端部１３ｃ、端部１４ｃの角度は、ストッパーの作用を行なうため傾斜が大きくなっている。

この制震装置Ｂの、転動部材２０は、金属球２１と、この金属球２１を回転自在に保持する剛性樹脂性の保持部材２２で構成されており、保持部材２２は前述した制震装置Ａの保持部材１２ほどではないが弾性を備えるものである。この保持部材２２の形状は、図６に示すように、中心部の下方が金属球２１が自在に回転できる寸法にくり抜かれて空間部２２ａが形成されており、上方が金属球２１の一部が望める孔部２１ｂが形成されている。

このように構成された制震装置Ｂは、制震装置Ａと同様に、基礎部材３が図中右方向へ少しだけ（上側部材１３の幅の１０％以内）移動した場合は、図７に示すように、下側部材１４と転動部材２０は金属球２１と保持部材２２で当接しているので、転動部材２０は下側部材１４共に右方向に移動すると共に金属球２１に回転力が作用する。そして、転動部材２０と上側部材１３は金属球２１で当接しているので、金属球２１の回転力が作用し、金属球２１がスリップしながら回転することで、地震のエネルギーを吸収するものである。

さらに、図８に示すように、揺れが大きくなると、転動部材２０は相対的に下側部材１４の端部の方へ位置するようになるが、この位置では内側の傾斜も大きくなるので、転動部材２０と下側部材１４の当接面は金属球２１ではなく保持部材２２となってしまう。そのため保持部材２２の摩擦が大きいのでブレーキとなり、制震の効果を発揮し、地震のエネルギーを吸収するものである。

次に、図９に示す制震装置Ｃは、上部構造物１に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材１３と、基礎部材３に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材１４と、前記上側部材１３と前記下側部材１４との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材２５と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材２５は、金属球２６と当該金属球２６を回転自在に保持する剛性樹脂性の保持部材２７で構成されており、前記上側部材１３と下側部材１４の内面は、凹状の曲面部分１３ａ，１４ａと該曲面部分１３ａ，１４ａに滑らかに接続する平板面部分１３ｂ，１４ｂとから形成されたものである。そして、上側部材１３と下側部材１４の端部１３ｃ、端部１４ｃの角度は、ストッパーの作用を行なうため傾斜が大きくなっている。

この制震装置Ｃの、転動部材２５は、金属球２６と、この金属球２６を回転自在に保持する剛性樹脂性の保持部材２７で構成されており、保持部材２７は前述した制震装置Ｂの保持部材２２と同様の弾性を備えるものである。この保持部材２７の形状は、図１０に示すように、中心部が金属球２６が自在に回転できる寸法で上下方向にくり抜かれたものである。このように構成された制震装置Ｃは、前述の制震装置Ｂと同様の作用により制震効果を発揮するものである。

また、図１１に示す制震装置Ｄは、上部構造物１に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材３１と、基礎部材３に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材３１と前記下側部材３２との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材３５と、が備えらにれた免震装置であって、前記転動部材３５は、金属球３６と当該金属球３６を回転自在に保持する保持部材３７で構成され、前記保持部材３７は金属材より形成したものである。

この転動部材３５は、図１２に示すように、中心の金属球３６を保持部材３７で回転自在に保持したものである。金属球３６と保持部材３７は、鋼鉄やステンレスのような強度が高い材料が使用される。保持部材３７は、中心に孔が形成された上部曲面板３７ａと、中心に孔が形成された下部曲面板３７ｂと、金属球３６のガイド板３７ｃを、金属球３６を入れた状態で溶接して形成するものである。

このように形成された制震装置Ｃは、揺れの少ない場合は、図１３に示すように、下側部材１４と転動部材２０は金属球２１と保持部材２２で当接しているので、転動部材２０は下側部材１４共に右方向に移動すると共に金属球２１に回転力が作用する。そして、転動部材２０と上側部材１３は金属球２１で当接しているので、金属球２１の回転力がで龍されるが、金属球２１がスリップしながら回転することで、地震のエネルギーを吸収するものである。

さらに、揺れが大きくなると、図１４に示すように、転動部材２０は相対的に下側部材１４の端部の方へ位置するようになるが、この位置では内側の傾斜も大きくなるので、転動部材２０と下側部材１４の当接面は金属球２１ではなく保持部材２２となってしまう。そのため保持部材２２の金属材は摩擦が大きいのでブレーキとなり、制震の効果を発揮し、地震のエネルギーを吸収するものである。

また、図１５に示す制震装置Ｄは、上部構造物１に固定され内面が凹状の曲面部分が形成された上側部材１５と、基礎部材３に支持され内面側が中央部が高く周辺部が低いテーパ状の平面に形成された下側部材１６と、前記上側部材１５と前記下側部材１６との間に介在する上下が対称的な凸状の曲面部分を有する剛性の転動部材１０と、が備えられた制震装置であって、前記上側部材１５の内面は、前記曲面部分１５ａと前記曲面部分１５ａに滑らかに接続する平板面部分１５ｂとから形成されており、前記転動部材１０は、金属球１１と当該金属球１１を回転自在に保持する硬質ゴム性の弾性部材１２で構成されており、全体形状が略円盤状に形成されたものである。

この制震装置Ｄは、揺れに対しては制震装置Ａと同様に、効果的に衝撃を吸収し、下側部材が平面に形成されていることにより、装置内に入り込んだゴミや土砂、或いはメッキ液などが下側部材の内面に溜まることなく外側に排除されるので、前記転動部材との接触面は清浄な状態が維持され、前記転動部材の転動動作と滑り動作が効率良く発揮されるものである。

尚、本考案は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実用新案請求の範囲内で様々な態様が可能である。例えば、転動部材の形状は上下が対称な凸状の曲面部分を有す形状だけでなく、上下に非対称な凸状の曲面部分を有する形状にしてもよいことは勿論である。

本考案に係る制震装置の構造を示す断面図である。 図１の制震装置に使用する転動部材を示す斜視図である。 図１の制震装置における動作を示す断面図である。 図１の制免震装置における動作の極限状態を示す断面図である。 本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図ある。 図５の制震装置に使用する転動部材を示す斜視図である。 図５の制震装置における動作を示す断面図である。 図５の制免震装置における動作の極限状態を示す断面図である。 本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図ある。 図９の制震装置に使用する転動部材を示す断面図である。 本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図ある。 図１１の制震装置に使用する転動部材を示す断面図である。 図１１の制震装置における動作を示す断面図である。 図１１の制免震装置における動作の極限状態を示す断面図である。 本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図ある。

符号の説明

Ａ 制震装置
Ｂ 制震装置
Ｃ 制震装置
Ｄ 制震装置
Ｅ 制震装置
１ 上部構造物
２ 上側部材
２ａ 曲面
２ｂ 端部
３ 基礎部材
４ 下側部材
４ａ 曲面
４ｂ 端部
１０ 転動部材
１１ 金属球
１２ 保持部材
１３ 上側部材
１４ 下側部材
１５ 保持部材
２０ 転動部材
２１ 金属球
２２ 保持部材
２５ 転動部材
２６ 金属球
２７ 保持部材
３１ 上側部材
３２ 下側部材
３５ 転動部材
３６ 金属球
３７ 保持部材

Claims (7)

1. 上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、
   前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は硬質ゴム性の弾性部材であることを特徴とする制震装置。
2. 上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、
   前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は合成樹脂性の弾性部材であることを特徴とする制震装置。
3. 上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えらにれた制震装置であって、
   前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、前記保持部材は金属材であることを特徴とする制震装置。
4. 上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、
   前記保持部材は、水平方向は前記金属球より長く、上下方向は前記金属球と同一に、断面形状が略楕円に形成されていることを特徴とする制震装置。
5. 上部構造物に固定され凹状の球面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され凹状の球面部分が形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の球面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成され、
   前記上側部材と下側部材の内面は、凹状の曲面部分と該曲面部分に滑らかに接続する平板面部分とから形成されていることを特徴とする制震装置。
6. 上部構造物に固定され内面が凹状の曲面部分が形成された上側部材と、基礎部材に支持され内面側が中央部が高く周辺部が低いテーパ状の平面に形成された下側部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する上下が対称的な凸状の曲面部分を有する剛性の転動部材と、が備えられた制震装置であって、
   前記上側部材の内面は、前記曲面部分と前記曲面部分に滑らかに接続する平板面部分とから形成されており、
   前記転動部材は、金属球と当該金属球を回転自在に保持する保持部材で構成されており、全体形状が略円盤状に形成されており、曲面に形成された中央部と、前記中央部に滑らかに接続する平板面部と、垂直面が形成された周辺部を有することを特徴とする制震装置。
7. 前記転動部材の形状は、上下が非対称な凸状の曲面部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の制震装置。

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