JP3118144U

JP3118144U - 制震装置

Info

Publication number: JP3118144U
Application number: JP2005009450U
Authority: JP
Inventors: 光雄金澤
Original assignee: 株式会社金澤製作所
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2015-10-13

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との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在し中心孔が形成された保持部材１１とで構成されている。
【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。
特開２００２−２６６９３３号公報

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。また、球形ボールは鋼鉄などの金属であり、上下のロードプレートも鋼鉄などの金属であり、表面が滑らかであるので、非常に転がり易く、制震装置に組み立てる場合に球形ボールの位置決めができないので、組立作業がやりにくいという問題もあった。

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し、球形ボールの位置決めができ、組立作業がやり易い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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられた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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えら、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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられ、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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し転動部材を回転自在に保持する保持部材と、が備えられ、前記保持部材は断面板状の渦巻きばねを使用し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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し転動部材を回転自在に保持する保持部材と、が備えられ、前記保持部材は断面円形で二重構造の渦巻きばねを使用し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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられた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平面に形成された上側部材と、基礎部材に支持され内面側が凹状の曲面部分が形成されたと、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられた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の制震装置における動作を示す断面図、図３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との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在し中心孔１１ａが形成された保持部材１１と、が備えられたものである。

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。

この制震装置Ａの転動部材１０は、ステンレスなどの金属材料から球状に形成されたものである。また、保持部材１１は、弾性を有する硬質ゴムや合成樹脂材料より所定の板厚の円板状に加工され、中心には転動部材１０より若干大きい中心孔１１ａが形成されており、この中心孔１１ａに転動部材１０が位置して、自在に回転するようになっている。

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２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が自在に回転することができなくなるので、図３に示すように、転動部材１０の保持部材１１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、保持部材１１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。

上述のように制震装置Ａは、剛性の転動部材１０と保持部材１２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は球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４および図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に固定され内面が凹状の曲面部分１２ａが形成された上側部材１２と、基礎部材３に支持され内面側が平面１４ａに形成された下側部材１４と、前記上側部材１２と前記下側部材１３との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材１２と前記下側部材１４との間に介在し中心孔が形成された保持部材１１とが備えられたものである。そして、上側部材１２と下側部材１４の端部１２ｂ、端部１４ｂ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。また、転動部材１０と保持部材１２は，前述した制震装置Ａの保持部材１２と同一である。

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、基礎部材が図中右方向へ少しだけ（上側部材１２の幅の１０％以内）移動した場合は、転動部材１０は下側部材１４共に右方向に移動すると共に転動部材１０に回転力が作用する。そして、転動部材１０と上側部材１２は転動部材１０に当接しているので、転動部材１０の回転力が作用し、転動部材１０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、転動部材１０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１０と下側部材１４の当接面は転動部材１０ではなく保持部材１１となってしまう。そのため保持部材１１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。

さらに、図６に示す制震装置Ｃは、上部構造物に固定され内面が平面に形成された上側部材１５と、基礎部材に支持され内面側が凹状の曲面部分が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との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材１５と前記下側部材１６との間に介在し中心孔が形成された保持部材１１と、が備えられたものである。そして、転動部材１０と保持部材１１は，前述した制震装置Ａや制震装置Ｂの転動部材１０と保持部材１２と同一である。

このように構成された制震装置Ｃは、制震装置Ａや制震装置Ｂと同様に、基礎部材が図中右方向へ少しだけ（上側部材１６の幅の１０％以内）移動した場合は、転動部材１０は下側部材１６と共に右方向に移動すると共に転動部材１０に回転力が作用する。そして、転動部材１０と上側部材１５は転動部材１０に当接しているので、転動部材１０の回転力が作用し、転動部材１０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、転動部材１０は相対的に下側部材１６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１０と下側部材１６の当接面は転動部材１０ではなく保持部材１１となってしまう。そのため保持部材１１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。

また、図７および図８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との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在し転動部材１０を回転自在に保持する保持部材２０と、が備えられ、前記保持部材は断面板状の渦巻きばね２１を使用したものである。そして、渦巻きばね２１の内周側には転動部材１０を回転自在に保持するために内側ガイド２２が形成されており、外周側には上側部材２と下側部材４に担持される外側ガイド２３が設けられている。

このように形成された制震装置Ｄは、地震の揺れが小さい場合は、金属球の転動部材１０が転動し、それを渦巻きばね２１が伸縮して吸収するものである。さらに、地震の揺れが大きくなると渦巻きばね２１の伸縮だけでは吸収できず、転動部材１０全体で移動するので、外側ガイド２３が抵抗となり、滑り動作をすることで地震のエネルギーを吸収するものである。

また、図９示す制震装置Ｅ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との間に介在する金属球の転動部材１０と、前記上側部材２と前記下側部材４との間に介在し転動部材１０を回転自在に保持する保持部材３０と、が備えられ、前記保持部材３０は断面円形で二重構造の渦巻きばね３１を使用したものである。そして、渦巻きばね３１の外周側には上側部材２と下側部材４に担持される外側ガイド３３が設けられ、渦巻きばね３１は上側渦巻きばね３１ａと下側渦巻きばね３１ｂの二重構造となっている。

このように形成された制震装置Ｅは、制震装置Ｄと同様に、地震の揺れが小さい場合は、金属球の転動部材１０が転動し、それを渦巻きばね２１が伸縮して吸収するものである。さらに、地震の揺れが大きくなると渦巻きばね３１の伸縮だけでは吸収できず、転動部材１０全体で移動するので、外側ガイド３２が抵抗となり、滑り動作をすることで地震のエネルギーを吸収するものである。

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である。図５の制震装置を示す斜視図である。本考案に係る制震装置の実施例を示す斜視図である。本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図である。図７の制震装置の転動部材と保持部材を示す斜視図である。本考案に係る制震装置の実施例を示す断面図である。

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保持部材
１５上側部材
１６下側部材
２０保持部材
２１渦巻きばね
２２内側ガイド
２３外側ガイド
３０保持部材
３１渦巻きばね
３３外側ガイド

Claims

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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられたことを特徴とする制震装置。
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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられ、
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。
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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられ、
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。
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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し転動部材を回転自在に保持する保持部材と、が備えられ、
前記保持部材は断面板状の渦巻きばねを使用していることを特徴とする制震装置。
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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し転動部材を回転自在に保持する保持部材と、が備えられ、
前記保持部材は断面円形で二重構造の渦巻きばねを使用していることを特徴とする制震装置。
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金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられたことを特徴とする制震装置。
上部構造物に固定され内面が平面に形成された上側部材と、基礎部材に支持され内面側が凹状の曲面部分が形成されたと、前記上側部材と前記下側部材との間に介在する金属球の転動部材と、前記上側部材と前記下側部材との間に介在し中心孔が形成された保持部材と、が備えられたことを特徴とする制震装置。