JP3360828B2 - エネルギー吸収装置および製法 - Google Patents
エネルギー吸収装置および製法Info
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- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
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- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
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- E04H9/022—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising laminated structures of alternating elastomeric and rigid layers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/40—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、種々の構造において生じた運動または変位
の効果を減少するために用いられるエネルギー吸収装置
に関する。
の効果を減少するために用いられるエネルギー吸収装置
に関する。
本発明のエネルギー吸収装置は、地震や強風により引
き起こされる運動の効果を減少するために建築物、橋梁
などの大きい構造物に使用することができる。また貨物
列車などの運動体を停止させるための衝撃吸収装置また
はエネルギー吸収ストップとして使用することができ
る。また産業用機械や原動機などから発生する振動、ま
たは洗濯機などの家庭用器械から発生する振動を減衰す
るために用いられたり、運動、振動などからの遮断若し
くは減衰することが要求されるいかなる応用分野にも用
いることができる。
き起こされる運動の効果を減少するために建築物、橋梁
などの大きい構造物に使用することができる。また貨物
列車などの運動体を停止させるための衝撃吸収装置また
はエネルギー吸収ストップとして使用することができ
る。また産業用機械や原動機などから発生する振動、ま
たは洗濯機などの家庭用器械から発生する振動を減衰す
るために用いられたり、運動、振動などからの遮断若し
くは減衰することが要求されるいかなる応用分野にも用
いることができる。
本発明のエネルギー吸収装置には種々の適用がある。
発明の背景
エネルギーを吸収するために、弾性を有するか、また
は可塑性を有するある種の材料を採用しているエネルギ
ー吸収装置は広く知られている。米国特許第4,117,637
号明細書、4,499,694号明細書および4,593,502号明細書
には、ある種の周期的な剪断エネルギー吸収装置が記載
されている。当該剪断エネルギー吸収装置は、耐震（se
ismic isolation）に適用するばあい、普通の大きさの
建築物のパイル（piles）とベースフロアとのあいだ、
橋梁における土台ブロックと垂直支持部とのあいだな
ど、典型的には構造物の垂直方向に隣接する２つの重錘
保持部のあいだに介装される。建築物を耐震化するため
に、建築部の土台には、かかるエネルギー吸収装置は、
典型的には、支柱（bearing）の形をとって、約50〜100
個が用いられる。このような剪断エネルギー吸収装置お
よび関連する装置の一般的な検討は、アール アイ ス
キナー（R I Skinner）、ダブリュ エイチ ロビンス
ン（W H Robbinson）およびジー エイチ マクヴェリ
ー（G H McVerry）による“イントロダクション トゥ
ー サイズミック アイソレーション（An introduetio
n to Seismicisolation）”になされている（1993年ワ
イリー（Wiley））。
は可塑性を有するある種の材料を採用しているエネルギ
ー吸収装置は広く知られている。米国特許第4,117,637
号明細書、4,499,694号明細書および4,593,502号明細書
には、ある種の周期的な剪断エネルギー吸収装置が記載
されている。当該剪断エネルギー吸収装置は、耐震（se
ismic isolation）に適用するばあい、普通の大きさの
建築物のパイル（piles）とベースフロアとのあいだ、
橋梁における土台ブロックと垂直支持部とのあいだな
ど、典型的には構造物の垂直方向に隣接する２つの重錘
保持部のあいだに介装される。建築物を耐震化するため
に、建築部の土台には、かかるエネルギー吸収装置は、
典型的には、支柱（bearing）の形をとって、約50〜100
個が用いられる。このような剪断エネルギー吸収装置お
よび関連する装置の一般的な検討は、アール アイ ス
キナー（R I Skinner）、ダブリュ エイチ ロビンス
ン（W H Robbinson）およびジー エイチ マクヴェリ
ー（G H McVerry）による“イントロダクション トゥ
ー サイズミック アイソレーション（An introduetio
n to Seismicisolation）”になされている（1993年ワ
イリー（Wiley））。
耐震のために用いられる、かかる支柱は、典型的に
は、構造物の重錘部となる、弾力性を有する支持パッド
と、構造物が大地に対して揺れるにつれて可塑変形する
材料からなるエネルギー吸収コアとからなる。前記支持
パッドは、ゴムなどの弾性を有する材料と、鉄鋼などの
比較的こわさの高い材料（Stiff material）とを交互に
配列した層からなる。前記エネルギー吸収コアは、典型
的には鉛から形成される。支柱部は、ビルディングの構
成要素の上下に連結された複数の連結プレートのあいだ
に固定することができる。あるいは、ビルディングの各
構成要素上の凹所またはこれと同等のものに単に係合せ
しめることもできる。このようなエネルギー吸収装置
は、ゴム−鉛支柱（rubber−lead bearing）として一般
に知られている。
は、構造物の重錘部となる、弾力性を有する支持パッド
と、構造物が大地に対して揺れるにつれて可塑変形する
材料からなるエネルギー吸収コアとからなる。前記支持
パッドは、ゴムなどの弾性を有する材料と、鉄鋼などの
比較的こわさの高い材料（Stiff material）とを交互に
配列した層からなる。前記エネルギー吸収コアは、典型
的には鉛から形成される。支柱部は、ビルディングの構
成要素の上下に連結された複数の連結プレートのあいだ
に固定することができる。あるいは、ビルディングの各
構成要素上の凹所またはこれと同等のものに単に係合せ
しめることもできる。このようなエネルギー吸収装置
は、ゴム−鉛支柱（rubber−lead bearing）として一般
に知られている。
鉛は、いくつかの理由で、エネルギー吸収コアを形成
するためには好ましい材料である。第１に、室温で約1
0.5MPaの剪断応力で降伏する。これは他の金属材料と比
較して低く、合成樹脂材料と同等である。第２に再結晶
および比較的急激な降伏変形後のプロセスにより、その
機械的特性を回復する。鉛は常温における周期的な剪断
のもとでの硬化加工に対する抵抗を与える。第３に、こ
れらの特性に対し要求される純度で容易に入手できる。
するためには好ましい材料である。第１に、室温で約1
0.5MPaの剪断応力で降伏する。これは他の金属材料と比
較して低く、合成樹脂材料と同等である。第２に再結晶
および比較的急激な降伏変形後のプロセスにより、その
機械的特性を回復する。鉛は常温における周期的な剪断
のもとでの硬化加工に対する抵抗を与える。第３に、こ
れらの特性に対し要求される純度で容易に入手できる。
発明の要旨
耐震および他の適用のための改良された性能を有する
エネルギー吸収装置を提供することが本発明の目的であ
る。
エネルギー吸収装置を提供することが本発明の目的であ
る。
２つの部材のあいだに誘起される運動のエネルギーを
吸収するために該２つの部材のあいだに介装されるため
のエネルギー吸収装置であって、 可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料からなるコア
と、 少なくとも前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力に等
しいかまたは超える約10MPa以上の静水圧を前記コアに
印加し、剪断力が該コアを横切るとき前記２つの部材の
あいだに運動を伝達する、該コアを取り囲む手段と からなるエネルギー吸収装置である。
吸収するために該２つの部材のあいだに介装されるため
のエネルギー吸収装置であって、 可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料からなるコア
と、 少なくとも前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力に等
しいかまたは超える約10MPa以上の静水圧を前記コアに
印加し、剪断力が該コアを横切るとき前記２つの部材の
あいだに運動を伝達する、該コアを取り囲む手段と からなるエネルギー吸収装置である。
前記コアに印加される静水圧（hydrostatic pressur
e）は、前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力を超え
るのが好ましい。前記静水圧は、好ましくは10MPa以上
であり、もっとも好ましくは、20〜100MPaの範囲であ
る。
e）は、前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力を超え
るのが好ましい。前記静水圧は、好ましくは10MPa以上
であり、もっとも好ましくは、20〜100MPaの範囲であ
る。
前記エネルギー吸収装置のエネルギー吸収材料は、好
ましくは鉛であるが、他のエネルギー吸収材料としてた
とえば200℃の高温下で用いられるものには、鉛、アル
ミニウムの合金、すず、亜鉛、真ちゅう、鉄、超可塑性
合金（super plastic alloys）またはスチール ショッ
ト（steel shot）、ガラスビーズ、アルミナ、シリカ、
シリコンカーバイドなどの稠密に充填された粒状の材
料、もしくは他の硬度の高い粒状材料を含む比較的加工
硬度の低い材料を含む。
ましくは鉛であるが、他のエネルギー吸収材料としてた
とえば200℃の高温下で用いられるものには、鉛、アル
ミニウムの合金、すず、亜鉛、真ちゅう、鉄、超可塑性
合金（super plastic alloys）またはスチール ショッ
ト（steel shot）、ガラスビーズ、アルミナ、シリカ、
シリコンカーバイドなどの稠密に充填された粒状の材
料、もしくは他の硬度の高い粒状材料を含む比較的加工
硬度の低い材料を含む。
前記コアを取り囲む手段は、剪断力を該コアに加える
運動が誘起されているあいだ、当該コアを横切ってたが
いに動きうるようにコアを取り囲む複数のプレートを有
するのが好ましい。
運動が誘起されているあいだ、当該コアを横切ってたが
いに動きうるようにコアを取り囲む複数のプレートを有
するのが好ましい。
前記プレートは、弾性材料の層によって分離されてい
てもよいし、分離されていなくてもよい。たとえば、前
記プレートは、前記コアを取り囲む一体構造を形成する
ために、前記プレート同士のあいだのゴムの層によって
分離されてもよい。あるいは前記コアを取り囲む構造
は、一方のプレートが他方のプレートに対していくぶん
摺動しうるように重ねられた複数のプレートであっても
よい。このばあい、いくつかのプレートまたはすべての
プレートは、当該プレートの運動を助けるため、または
時間の経過とともに腐食によって当該プレートがたがい
に係止されないように保護するために、テフロン（登録
商標）または他のコーティング材などの適切なコーティ
ング材料によって被覆されるようにしてもよい。
てもよいし、分離されていなくてもよい。たとえば、前
記プレートは、前記コアを取り囲む一体構造を形成する
ために、前記プレート同士のあいだのゴムの層によって
分離されてもよい。あるいは前記コアを取り囲む構造
は、一方のプレートが他方のプレートに対していくぶん
摺動しうるように重ねられた複数のプレートであっても
よい。このばあい、いくつかのプレートまたはすべての
プレートは、当該プレートの運動を助けるため、または
時間の経過とともに腐食によって当該プレートがたがい
に係止されないように保護するために、テフロン（登録
商標）または他のコーティング材などの適切なコーティ
ング材料によって被覆されるようにしてもよい。
前記コアの直径は一定でもよいし、該コアの高さを超
えるように変化してもよい。当該コアを取り囲むプレー
トは、さらにそのあいだの間隙が大きい第２プレート群
によって取り囲まれてもよく、当該第２プレート群は、
隣接するプレート同士のあいだの弾性材料の層によって
分離されてもよい。そのばあい、第１プレート群によっ
て取り囲まれたコアからなるエネルギー吸収インサート
またはユニットは、弾性材料の層によって分離された第
２プレート群からなり、その内部に凹所（cavity）を有
するパッドと別体に製造することができる。当該別体に
製造されたエネルギー吸収ユニットは前記凹所に後の段
階で挿入される。エネルギー吸収インサートは、前記第
２プレート群と弾性層とからなる、より大きいパッドの
内部に完全に埋め込まれてもよい。
えるように変化してもよい。当該コアを取り囲むプレー
トは、さらにそのあいだの間隙が大きい第２プレート群
によって取り囲まれてもよく、当該第２プレート群は、
隣接するプレート同士のあいだの弾性材料の層によって
分離されてもよい。そのばあい、第１プレート群によっ
て取り囲まれたコアからなるエネルギー吸収インサート
またはユニットは、弾性材料の層によって分離された第
２プレート群からなり、その内部に凹所（cavity）を有
するパッドと別体に製造することができる。当該別体に
製造されたエネルギー吸収ユニットは前記凹所に後の段
階で挿入される。エネルギー吸収インサートは、前記第
２プレート群と弾性層とからなる、より大きいパッドの
内部に完全に埋め込まれてもよい。
本発明のエネルギー吸収装置は、ビルディング、橋梁
などの大きい構造物を地震の運動、強風の衝撃から分離
するための耐震への適用に用いることができる。また本
発明のエネルギー吸収装置は、運動、振動などを分離し
たり減衰することが要求されるいかなる適用にも用いら
れる。たとえば、本発明のエネルギー吸収装置は、原動
機、産業用機械のためにパッドを取り付けるように形成
することもできる。家庭への適用において、本発明のエ
ネルギー吸収装置は、振動を分離するために、洗濯機、
脱水機などに用いることができる。本発明の小型のエネ
ルギー吸収装置は、ビデオ録画装置などのメカニズム用
のセンサ（sensitive elctronic equipment）のための
マイクロアイソレータ（microisolator）として用いる
こともできる。本発明のエネルギー吸収装置の多くの適
用は、耐震用のエネルギー吸収装置に限定されない。
などの大きい構造物を地震の運動、強風の衝撃から分離
するための耐震への適用に用いることができる。また本
発明のエネルギー吸収装置は、運動、振動などを分離し
たり減衰することが要求されるいかなる適用にも用いら
れる。たとえば、本発明のエネルギー吸収装置は、原動
機、産業用機械のためにパッドを取り付けるように形成
することもできる。家庭への適用において、本発明のエ
ネルギー吸収装置は、振動を分離するために、洗濯機、
脱水機などに用いることができる。本発明の小型のエネ
ルギー吸収装置は、ビデオ録画装置などのメカニズム用
のセンサ（sensitive elctronic equipment）のための
マイクロアイソレータ（microisolator）として用いる
こともできる。本発明のエネルギー吸収装置の多くの適
用は、耐震用のエネルギー吸収装置に限定されない。
本発明の他の態様は、可塑的に変形しうるエネルギー
吸収材料からなるコアと、該コアを取り囲む手段とから
なる２つの部材のあいだに誘起される運動のエネルギー
を吸収するために該２つの部材のあいだに介装するエネ
ルギー吸収装置の製法であって、該製法は、前記コアに
少なくともエネルギー吸収装置の剪断応力に達するまで
静水圧を印加する工程を有し、剪断力が前記コアを横切
るとき前記２つの部材のあいだに運動を伝達することを
特徴とするエネルギー吸収装置の製法。
吸収材料からなるコアと、該コアを取り囲む手段とから
なる２つの部材のあいだに誘起される運動のエネルギー
を吸収するために該２つの部材のあいだに介装するエネ
ルギー吸収装置の製法であって、該製法は、前記コアに
少なくともエネルギー吸収装置の剪断応力に達するまで
静水圧を印加する工程を有し、剪断力が前記コアを横切
るとき前記２つの部材のあいだに運動を伝達することを
特徴とするエネルギー吸収装置の製法。
図面の簡単な説明
本発明の好ましい実施例は、つぎの図面を参照しなが
ら一例にもとづいて記載される。
ら一例にもとづいて記載される。
図１は、典型的な鉛−ゴム構造のエネルギー吸収装置
の断面図であり、 図２は、本発明のエネルギー吸収装置の第１の好まし
い形態を示す部分分解断面図であり、 図３は、図２のエネルギー吸収装置の組立てられた状
態を示す断面図であり、 図４は、図２〜３のエネルギー吸収装置におけるエン
ドギャップの位置に係合している状態を示す詳細図であ
り、 図５は、本発明のエネルギー吸収装置の円錐状のコア
を有する第２の好ましい形態を示す説明図であり、 図６は、放物面のコアを有する本発明のエネルギー吸
収装置の第３の好ましい形態を示す説明図であり、 図７は、本発明の第４の好ましい形態を示す断面図で
あり、 図８は、エネルギー吸収材料のセグメントを別々に挿
入し、所定の位置で該セグメントを押圧して組み立てら
れるコアからなる本発明の第５の好ましいエネルギー吸
収装置のうち、所定の位置に押圧された２つのセグメン
トを示す、図２および３のエネルギー吸収装置に類似し
たエネルギー吸収装置の説明図であり、 図９は、すべてのセグメントが所定の位置に押圧さ
れ、エネルギー吸収装置の両側のエンドキャップが係合
された図８のエネルギー吸収装置を示す説明図であり、 図10は２重四角錐の形状を呈した本発明の第６の好ま
しいエネルギー吸収装置を示す説明図であり、 図11図は夸り形の形状を呈した本発明のエネルギー吸
収装置の第７の好ましい形態を示す説明図であり、 図12は、その端部に近づくほどその直径が大きくなる
コアを有する本発明のエネルギー吸収装置の第８の好ま
しい形態を示す説明図であり、 図13は、図12のエネルギー吸収装置の水平面に沿った
断面図であり、 図14は、本発明のエネルギー吸収装置の第９の好まし
い形態を示す説明図であり、 図15は、本発明のエネルギー吸収装置の第10の好まし
い形態を示す説明図であり、 図16は、前記コアを含んで凹所を取り囲む、エネルギ
ー吸収装置が拡大されてなる本発明の第11の好ましい形
態を示す説明図であり、 図17は、前記コアを取り囲む弾性材料の中に埋め込ま
れた第１プレート構造群と、前記第１プレート構造群を
取り囲む弾性材料のなかに埋め込まれたプレート構造群
とからなる本発明のエネルギー吸収装置の第12の好まし
い形態を示す説明図であり、 図18は、図17のエネルギー吸収装置に類似したエネル
ギー吸収装置の第13の好ましい形態を示す説明図であ
り、 図19は、第１プレート構造群と、前記コアと第２プレ
ートとを取り囲む弾性材料層からなり、前記コアおよび
第１プレートの弾性構造がインサートとして第２プレー
ト構造内に埋め込まれてなる本発明のエネルギー吸収装
置の第14の好ましい形態を示す説明図であり、 図20は、図19のエネルギー吸収装置に類似する本発明
のエネルギー吸収装置の第15の好ましい形態を示す説明
図であり、前記コアと、弾性材料層によって分離された
第１プレート群とからなるインサートが、第２プレート
群と弾性材料構造の高さまで延設されてなる本発明のエ
ネルギー吸収装置の第16の好ましい形態を示す説明図で
あり、 図21は、図20のエネルギー吸収装置に類似したエネル
ギー吸収装置であって、前記コアが、第１および第２プ
レート群と弾性材料との構造体の高さまで延設されてな
る本発明のエネルギー吸収装置の第16の好ましい形態を
示す説明図であり、 図22は、前記コアと、弾性材料層によって分離された
第１プレート群とからなるインサートが、該第１プレー
ト群と隣接する第２プレート群とのあいだで、垂直プレ
ートによって取り囲まれてなる本発の第19の好ましい形
態を示す説明図であり、 図23は、風の負荷に起因する、支柱に沿った長手方向
の運動を吸収するために配列された一参考例にかかわる
２つのエネルギー吸収装置を示す断面図であり、 図24は、支柱に沿う長手方向の運動を吸収するために
配列された、２つのエネルギー吸収装置の配列を示す説
明図であり、 図25は、本発明のエネルギー吸収装置をテストするた
めのテストリグを示す説明図であり、 図26および27は、本発明のエネルギー吸収装置につい
て、明細書に言及されるモールの応力円の説明図であ
る。
の断面図であり、 図２は、本発明のエネルギー吸収装置の第１の好まし
い形態を示す部分分解断面図であり、 図３は、図２のエネルギー吸収装置の組立てられた状
態を示す断面図であり、 図４は、図２〜３のエネルギー吸収装置におけるエン
ドギャップの位置に係合している状態を示す詳細図であ
り、 図５は、本発明のエネルギー吸収装置の円錐状のコア
を有する第２の好ましい形態を示す説明図であり、 図６は、放物面のコアを有する本発明のエネルギー吸
収装置の第３の好ましい形態を示す説明図であり、 図７は、本発明の第４の好ましい形態を示す断面図で
あり、 図８は、エネルギー吸収材料のセグメントを別々に挿
入し、所定の位置で該セグメントを押圧して組み立てら
れるコアからなる本発明の第５の好ましいエネルギー吸
収装置のうち、所定の位置に押圧された２つのセグメン
トを示す、図２および３のエネルギー吸収装置に類似し
たエネルギー吸収装置の説明図であり、 図９は、すべてのセグメントが所定の位置に押圧さ
れ、エネルギー吸収装置の両側のエンドキャップが係合
された図８のエネルギー吸収装置を示す説明図であり、 図10は２重四角錐の形状を呈した本発明の第６の好ま
しいエネルギー吸収装置を示す説明図であり、 図11図は夸り形の形状を呈した本発明のエネルギー吸
収装置の第７の好ましい形態を示す説明図であり、 図12は、その端部に近づくほどその直径が大きくなる
コアを有する本発明のエネルギー吸収装置の第８の好ま
しい形態を示す説明図であり、 図13は、図12のエネルギー吸収装置の水平面に沿った
断面図であり、 図14は、本発明のエネルギー吸収装置の第９の好まし
い形態を示す説明図であり、 図15は、本発明のエネルギー吸収装置の第10の好まし
い形態を示す説明図であり、 図16は、前記コアを含んで凹所を取り囲む、エネルギ
ー吸収装置が拡大されてなる本発明の第11の好ましい形
態を示す説明図であり、 図17は、前記コアを取り囲む弾性材料の中に埋め込ま
れた第１プレート構造群と、前記第１プレート構造群を
取り囲む弾性材料のなかに埋め込まれたプレート構造群
とからなる本発明のエネルギー吸収装置の第12の好まし
い形態を示す説明図であり、 図18は、図17のエネルギー吸収装置に類似したエネル
ギー吸収装置の第13の好ましい形態を示す説明図であ
り、 図19は、第１プレート構造群と、前記コアと第２プレ
ートとを取り囲む弾性材料層からなり、前記コアおよび
第１プレートの弾性構造がインサートとして第２プレー
ト構造内に埋め込まれてなる本発明のエネルギー吸収装
置の第14の好ましい形態を示す説明図であり、 図20は、図19のエネルギー吸収装置に類似する本発明
のエネルギー吸収装置の第15の好ましい形態を示す説明
図であり、前記コアと、弾性材料層によって分離された
第１プレート群とからなるインサートが、第２プレート
群と弾性材料構造の高さまで延設されてなる本発明のエ
ネルギー吸収装置の第16の好ましい形態を示す説明図で
あり、 図21は、図20のエネルギー吸収装置に類似したエネル
ギー吸収装置であって、前記コアが、第１および第２プ
レート群と弾性材料との構造体の高さまで延設されてな
る本発明のエネルギー吸収装置の第16の好ましい形態を
示す説明図であり、 図22は、前記コアと、弾性材料層によって分離された
第１プレート群とからなるインサートが、該第１プレー
ト群と隣接する第２プレート群とのあいだで、垂直プレ
ートによって取り囲まれてなる本発の第19の好ましい形
態を示す説明図であり、 図23は、風の負荷に起因する、支柱に沿った長手方向
の運動を吸収するために配列された一参考例にかかわる
２つのエネルギー吸収装置を示す断面図であり、 図24は、支柱に沿う長手方向の運動を吸収するために
配列された、２つのエネルギー吸収装置の配列を示す説
明図であり、 図25は、本発明のエネルギー吸収装置をテストするた
めのテストリグを示す説明図であり、 図26および27は、本発明のエネルギー吸収装置につい
て、明細書に言及されるモールの応力円の説明図であ
る。
好ましい実施例の記載
図１は、たとえば米国特許第4,117,637号明細書に記
載されているような鉛とゴムから構成される支柱（bear
ivg）からなる典型的な公知のエネルギー吸収装置を示
している。当該支柱は、複数の鋼板の層２にサンドイッ
チ状に交互に差し込まれたゴムの層１からなる弾力性を
有する支持パッド10から構成される。当該支柱は鉛のエ
ネルギー吸収コア３から構成される。また当該支柱を、
連結プレート４を通して、ビルディング、橋梁などの構
造物とボルト締めによって所定の位置に耐震性を考慮し
て固定しうるように、前記支柱は、その頂部と底部とに
それぞれ選択的に連結プレート４を配設している。連結
プレート４の代わりに、支柱がそのあいだに介装され
る、構造物の各部材には、水平方向の運動を防止するた
めに、その中に当該支柱が係合する凹所を設けてもよ
い。使用の際、地震または風の負荷のもとで、支柱が変
形すると当該支柱は剪断力を含む力を受ける。剪断力は
コア３に加えられる。支柱が運動を受けると、当該コア
は前後に繰り返し変形する。
載されているような鉛とゴムから構成される支柱（bear
ivg）からなる典型的な公知のエネルギー吸収装置を示
している。当該支柱は、複数の鋼板の層２にサンドイッ
チ状に交互に差し込まれたゴムの層１からなる弾力性を
有する支持パッド10から構成される。当該支柱は鉛のエ
ネルギー吸収コア３から構成される。また当該支柱を、
連結プレート４を通して、ビルディング、橋梁などの構
造物とボルト締めによって所定の位置に耐震性を考慮し
て固定しうるように、前記支柱は、その頂部と底部とに
それぞれ選択的に連結プレート４を配設している。連結
プレート４の代わりに、支柱がそのあいだに介装され
る、構造物の各部材には、水平方向の運動を防止するた
めに、その中に当該支柱が係合する凹所を設けてもよ
い。使用の際、地震または風の負荷のもとで、支柱が変
形すると当該支柱は剪断力を含む力を受ける。剪断力は
コア３に加えられる。支柱が運動を受けると、当該コア
は前後に繰り返し変形する。
図２および３は、本発明のエネルギー吸収装置の第１
の好ましい形態を示している。このエネルギー吸収装置
は、全体の構成において、図１のエネルギー吸収装置と
ほぼ類似しており、エネルギー吸収コア３と、隣接する
各プレートのあいだに弾性材料の層１を介在させた複数
のプレートの形をとって、前記コアを横切って運動を伝
達するようにコアを取り囲む手段とから構成される。弾
性材料は、天然もしくは合成ゴムまたは複合ゴムのほか
適切な弾性を有する材料から形成される。プレートは、
好ましい鉄鋼や他の炭素繊維など硬度の高い材料から形
成される。エネルギー吸収装置は、連結部材（connecto
r）またはエンドプレート４を有してもよい。ゴムシー
トおよび鋼板は、たがいに接着され、鋼板−ゴムの層を
なした構造を形成しており、ゴムを加硫したり接着した
り、ばあいによっては、ろう付けしてコア３を取り囲ん
でいる。鉛コアのための孔は、あらかじめ個々の層に形
成するか、または組立て後に加工してもよい。コアは直
接鋳造して孔を形成するか、または密栓をしてプレス加
工して形成することができる。なお、これについてはの
ちほど説明する。この形態では、コアは円筒状である
が、望まれるどのような形状にしてもよい。一方、コア
のまわりの構造を含むエネルギー吸収装置の全体の形状
は、円筒、正方形、矩形のほか望まれる形状にしうる。
の好ましい形態を示している。このエネルギー吸収装置
は、全体の構成において、図１のエネルギー吸収装置と
ほぼ類似しており、エネルギー吸収コア３と、隣接する
各プレートのあいだに弾性材料の層１を介在させた複数
のプレートの形をとって、前記コアを横切って運動を伝
達するようにコアを取り囲む手段とから構成される。弾
性材料は、天然もしくは合成ゴムまたは複合ゴムのほか
適切な弾性を有する材料から形成される。プレートは、
好ましい鉄鋼や他の炭素繊維など硬度の高い材料から形
成される。エネルギー吸収装置は、連結部材（connecto
r）またはエンドプレート４を有してもよい。ゴムシー
トおよび鋼板は、たがいに接着され、鋼板−ゴムの層を
なした構造を形成しており、ゴムを加硫したり接着した
り、ばあいによっては、ろう付けしてコア３を取り囲ん
でいる。鉛コアのための孔は、あらかじめ個々の層に形
成するか、または組立て後に加工してもよい。コアは直
接鋳造して孔を形成するか、または密栓をしてプレス加
工して形成することができる。なお、これについてはの
ちほど説明する。この形態では、コアは円筒状である
が、望まれるどのような形状にしてもよい。一方、コア
のまわりの構造を含むエネルギー吸収装置の全体の形状
は、円筒、正方形、矩形のほか望まれる形状にしうる。
図２および３に示された本発明の吸収装置において、
コア３は取り囲んでいる支持構造よりいくぶん長く厚
い。弾性材料からなる当該支持構造が静止状態にあると
き、コアはエンドプレート４の孔５の中にまで延びてい
る。製造中に支持構造は、コア３の長さが調節されるま
で矢印Ａにより示されたプレートに対してほぼ直角の方
向に延ばされる。エンドキャップ６は、コア３の各端部
において、孔５の所定の位置に固定されると延伸力は解
放される。図２は取り除かれたエンドキャップ６を示し
ており、図３は所定の位置におけるエンドキャップを示
している。パッドが解放されると、弾性体層１における
弾性的な収縮力によってコア３に静水圧が印加される。
パッドの垂直方向および水平方向の変形によるコア表面
の単位面積あたりの力はほぼ等しい。
コア３は取り囲んでいる支持構造よりいくぶん長く厚
い。弾性材料からなる当該支持構造が静止状態にあると
き、コアはエンドプレート４の孔５の中にまで延びてい
る。製造中に支持構造は、コア３の長さが調節されるま
で矢印Ａにより示されたプレートに対してほぼ直角の方
向に延ばされる。エンドキャップ６は、コア３の各端部
において、孔５の所定の位置に固定されると延伸力は解
放される。図２は取り除かれたエンドキャップ６を示し
ており、図３は所定の位置におけるエンドキャップを示
している。パッドが解放されると、弾性体層１における
弾性的な収縮力によってコア３に静水圧が印加される。
パッドの垂直方向および水平方向の変形によるコア表面
の単位面積あたりの力はほぼ等しい。
コアの材料は、少なくともコアのエネルギー吸収材料
の剪断降伏応力に達するまで、好ましくは、超えるまで
ほぼ静水圧のもとであらかじめ応力が加えられ、その結
果コアの材料は常に圧縮される。鉛のばあい、周囲温度
における剪断降伏応力は、約10.5MPaであり、10MPa以上
の圧力が有効であることがわかっている。静水圧の効果
について、図26および27に示されたモールの応力円を用
いて簡単に説明できる。すなわち、２つの次元によっ
て、特性を応力のテンソルで表わすことができる。本体
に印加された静水圧は、該本体に作用する３つの主応力
の和の1/3として定義される。図26において、静水圧は
零であり、主引張応力はσｘであり、主圧縮応力はσｙ
であり、最大剪断応力はσ′xyであり、いずれもその値
は等しい。図27のばあい、剪断応力σ′xyに等しい静水
圧Ｐが印加される。最大引張応力は零になり、その結果
本体は常に圧縮を受ける。したがって引張を受けること
はない。
の剪断降伏応力に達するまで、好ましくは、超えるまで
ほぼ静水圧のもとであらかじめ応力が加えられ、その結
果コアの材料は常に圧縮される。鉛のばあい、周囲温度
における剪断降伏応力は、約10.5MPaであり、10MPa以上
の圧力が有効であることがわかっている。静水圧の効果
について、図26および27に示されたモールの応力円を用
いて簡単に説明できる。すなわち、２つの次元によっ
て、特性を応力のテンソルで表わすことができる。本体
に印加された静水圧は、該本体に作用する３つの主応力
の和の1/3として定義される。図26において、静水圧は
零であり、主引張応力はσｘであり、主圧縮応力はσｙ
であり、最大剪断応力はσ′xyであり、いずれもその値
は等しい。図27のばあい、剪断応力σ′xyに等しい静水
圧Ｐが印加される。最大引張応力は零になり、その結果
本体は常に圧縮を受ける。したがって引張を受けること
はない。
図４は、エンドキャップ６を固定するための配列を示
しているが、他の適切な配列も用いることができる。エ
ンドプレート４における孔５（頂部側の孔が図示されて
おり、底部側の孔は反対側にある）の周縁には、段部が
形成されており、エンドキャップ６の回りに保持された
止め輪７は、当該キャップ６が矢印Ｂの方向に外力を受
けると、連続的に形成された複数の斜面上を摺動し（同
時に、叙上のとおり図における矢印Ａの方向にエネルギ
ー吸収装置を延伸させている）、ついには止め輪７は溝
９と係合しキャップを所定の位置で保持する。それぞれ
段のあいだで、キャップは停止することもできる。その
結果パッドは、たとえば、全圧力がコアに印加される前
に加硫プロセスの別の段で処理することができる。両方
のキャップには多数の止め輪を設けてもよい。キャップ
が所定の位置にあるとき、装置全体をゴムなどの容器に
入れてもよく、さらに加硫してもよい。
しているが、他の適切な配列も用いることができる。エ
ンドプレート４における孔５（頂部側の孔が図示されて
おり、底部側の孔は反対側にある）の周縁には、段部が
形成されており、エンドキャップ６の回りに保持された
止め輪７は、当該キャップ６が矢印Ｂの方向に外力を受
けると、連続的に形成された複数の斜面上を摺動し（同
時に、叙上のとおり図における矢印Ａの方向にエネルギ
ー吸収装置を延伸させている）、ついには止め輪７は溝
９と係合しキャップを所定の位置で保持する。それぞれ
段のあいだで、キャップは停止することもできる。その
結果パッドは、たとえば、全圧力がコアに印加される前
に加硫プロセスの別の段で処理することができる。両方
のキャップには多数の止め輪を設けてもよい。キャップ
が所定の位置にあるとき、装置全体をゴムなどの容器に
入れてもよく、さらに加硫してもよい。
図５は本発明のエネルギー吸収装置を示しており、コ
ア３と、複数のプレート２および隣り合うリジッドなプ
レート間の弾性材料からなる層１とからなり、サンドイ
ッチ構造を有し、当該コアを取り囲む手段とから構成さ
れる。この実施例において、コア３は図示されているよ
うに、ほぼ円錐状の形状を呈している。本発明のこの実
施例または他の実施例のエネルギー吸収装置のばあい、
好ましくは、各プレートの尖端は、コアの凹所の中まで
多少（たとえば数mm）延設され、コアの材料の中まで延
びる。なおコアは鋳造または高圧下で押し出し加工され
た鉛から形成される。コア３が鋳造されるとき、鉛がプ
レートの各尖端のあいだまで流動する。コアが外力を受
けた状態で押し出し加工されるか、またはプレス加工さ
れるとき、好適に加熱された鉛は、突出したプレートの
尖端付近まで流動する。
ア３と、複数のプレート２および隣り合うリジッドなプ
レート間の弾性材料からなる層１とからなり、サンドイ
ッチ構造を有し、当該コアを取り囲む手段とから構成さ
れる。この実施例において、コア３は図示されているよ
うに、ほぼ円錐状の形状を呈している。本発明のこの実
施例または他の実施例のエネルギー吸収装置のばあい、
好ましくは、各プレートの尖端は、コアの凹所の中まで
多少（たとえば数mm）延設され、コアの材料の中まで延
びる。なおコアは鋳造または高圧下で押し出し加工され
た鉛から形成される。コア３が鋳造されるとき、鉛がプ
レートの各尖端のあいだまで流動する。コアが外力を受
けた状態で押し出し加工されるか、またはプレス加工さ
れるとき、好適に加熱された鉛は、突出したプレートの
尖端付近まで流動する。
図５のエネルギー吸収装置は、耐震支柱として用いら
れるもので、静水圧をエネルギー吸収装置に印加するた
めに当該支柱が支柱する重錘構造を用いている。鉄鋼な
どからなるほぼ円筒状のエンドピース10は、コア３を収
容している凹所の開口部付近で頂部エンドプレート４と
一体化されることにより、支柱の頂部エンドプレートと
固定される。エンドピース10は、図示されているように
エンドプレート４の開口部の直径に対して拡大された直
径をもつことが好ましいが、同一または小さい径にして
もよい。中空のエンドピース10の内側には、コア３の上
に支持されているエンドキャップ11が取り付けられてい
る。エンドキャップの頂部表面は、エンドピース10の側
面を超えて突出しており、支柱の上で重錘構造の少なく
とも一部を支持している。当該重錘構造は、要求される
静水圧を発生してコア３の端部にまで力を伝達する。エ
ンドキャップ11は、有歯状の下部表面12aを有するピス
トン12によってコア上で作用し、コア３の頂部との良好
な接触と力の伝達とを確実にしている。ゴム製の伝達要
素13が、エンドキャップ11とピストン12とのあいだに介
装されてもよい。
れるもので、静水圧をエネルギー吸収装置に印加するた
めに当該支柱が支柱する重錘構造を用いている。鉄鋼な
どからなるほぼ円筒状のエンドピース10は、コア３を収
容している凹所の開口部付近で頂部エンドプレート４と
一体化されることにより、支柱の頂部エンドプレートと
固定される。エンドピース10は、図示されているように
エンドプレート４の開口部の直径に対して拡大された直
径をもつことが好ましいが、同一または小さい径にして
もよい。中空のエンドピース10の内側には、コア３の上
に支持されているエンドキャップ11が取り付けられてい
る。エンドキャップの頂部表面は、エンドピース10の側
面を超えて突出しており、支柱の上で重錘構造の少なく
とも一部を支持している。当該重錘構造は、要求される
静水圧を発生してコア３の端部にまで力を伝達する。エ
ンドキャップ11は、有歯状の下部表面12aを有するピス
トン12によってコア上で作用し、コア３の頂部との良好
な接触と力の伝達とを確実にしている。ゴム製の伝達要
素13が、エンドキャップ11とピストン12とのあいだに介
装されてもよい。
図６の本発明のエネルギー吸収装置は、エネルギー吸
収コア３が放物面状の形状であることを除いて図５のエ
ネルギー吸収装置とよく似ている。後に述べるように、
エネルギー吸収コアのさらに他の形状も本発明の範囲に
含まれる。図６のエネルギー吸収装置のばあい、コア
は、当該コアを取り囲んでいる鉄鋼プレートと弾性層と
からなる構造の底部にまでは達していない。これにより
エネルギー吸収装置の初期こわさ（initial stiffnes
s）を減少し、その結果耐震への適用において、鉛製コ
ア（以下、鉛コアという）を変形せしめるほどの力を発
生しない弱震または強風は、当該鉛コアの端部下側の部
分の撓みによって調節される。ビルディング、端梁など
は、このような弱震または強風に対してほどよく（reas
onably）分離される。本発明のエネルギー吸収装置は、
すべて同様に考えられている。
収コア３が放物面状の形状であることを除いて図５のエ
ネルギー吸収装置とよく似ている。後に述べるように、
エネルギー吸収コアのさらに他の形状も本発明の範囲に
含まれる。図６のエネルギー吸収装置のばあい、コア
は、当該コアを取り囲んでいる鉄鋼プレートと弾性層と
からなる構造の底部にまでは達していない。これにより
エネルギー吸収装置の初期こわさ（initial stiffnes
s）を減少し、その結果耐震への適用において、鉛製コ
ア（以下、鉛コアという）を変形せしめるほどの力を発
生しない弱震または強風は、当該鉛コアの端部下側の部
分の撓みによって調節される。ビルディング、端梁など
は、このような弱震または強風に対してほどよく（reas
onably）分離される。本発明のエネルギー吸収装置は、
すべて同様に考えられている。
図７は円筒状のコアを有する、本発明のエネルギー吸
収装置の他の好ましい形態を示している。ピストン12
と、中間の弾性を有する伝達要素13を通過し、エンドキ
ャップ11を経由して、力はコア３の端部に伝達される。
この実施例において、剪断力がコアを横切るとき運動を
伝達する、コアを取り囲む手段は、プレート群14からな
る。当該コアを取り囲む手段は、叙上の図に示されたエ
ネルギー吸収装置についていえば、鉄鋼や他の適切な材
料から形成される。前記プレート群14のうち、たがい違
いのプレートまたは、すべてのプレートは、各プレート
間の摩擦を減じるためおよび（または）プレートを腐食
から保護するため、テフロン（登録商標）などの材料に
よって被覆してもよい。支柱に付与される運動は、前記
プレート群の各プレートをたがいに摺動せしめて、コア
を横切る剪断力を加え、エネルギーを吸収する。金属製
のピン16は図示されているようにプレート14と、エンド
プレート４に形成された孔を貫通して、鉛コアの変形を
一様にしている。
収装置の他の好ましい形態を示している。ピストン12
と、中間の弾性を有する伝達要素13を通過し、エンドキ
ャップ11を経由して、力はコア３の端部に伝達される。
この実施例において、剪断力がコアを横切るとき運動を
伝達する、コアを取り囲む手段は、プレート群14からな
る。当該コアを取り囲む手段は、叙上の図に示されたエ
ネルギー吸収装置についていえば、鉄鋼や他の適切な材
料から形成される。前記プレート群14のうち、たがい違
いのプレートまたは、すべてのプレートは、各プレート
間の摩擦を減じるためおよび（または）プレートを腐食
から保護するため、テフロン（登録商標）などの材料に
よって被覆してもよい。支柱に付与される運動は、前記
プレート群の各プレートをたがいに摺動せしめて、コア
を横切る剪断力を加え、エネルギーを吸収する。金属製
のピン16は図示されているようにプレート14と、エンド
プレート４に形成された孔を貫通して、鉛コアの変形を
一様にしている。
図５〜７において、エンドピース10、エンドキャップ
11、ピストン12および弾性要素13の配列は、図において
明瞭にするために拡大されているが、エネルギー吸収装
置の静止状態に対する寸法については示されていない。
11、ピストン12および弾性要素13の配列は、図において
明瞭にするために拡大されているが、エネルギー吸収装
置の静止状態に対する寸法については示されていない。
図８および９は、鉛コア３を本発明のエネルギー吸収
装置に挿入する一つの方法を示している。図２および３
に示されるごとく、中実のコア１片を押圧するのに代わ
るものである。当該コアは図示されているように、それ
ぞれが所定の位置に押圧される個々のセグメントから形
成してもよい。図８は所定の位置に押圧された２つのセ
グメントを示しており、一方図９は、それぞれが、たが
いに密に押圧された多数の鉛のセグメント17からなる、
欠けのない（completed）コアを示している。各セグメ
ントを押圧している動作の一部として、当該セグメント
17の鉛を叙上のように突出しているプレートの端縁のあ
いだに突出せしめるために充分な力が加えられる。セグ
メントの押圧のあいだ、プレート２と弾性層１の構造体
は、図２および３に関して述べたように延出されること
ができ、エンドキャップ６が差し込まれ、延伸力が解放
されると、静水圧がエネルギー吸収装置に印加される。
装置に挿入する一つの方法を示している。図２および３
に示されるごとく、中実のコア１片を押圧するのに代わ
るものである。当該コアは図示されているように、それ
ぞれが所定の位置に押圧される個々のセグメントから形
成してもよい。図８は所定の位置に押圧された２つのセ
グメントを示しており、一方図９は、それぞれが、たが
いに密に押圧された多数の鉛のセグメント17からなる、
欠けのない（completed）コアを示している。各セグメ
ントを押圧している動作の一部として、当該セグメント
17の鉛を叙上のように突出しているプレートの端縁のあ
いだに突出せしめるために充分な力が加えられる。セグ
メントの押圧のあいだ、プレート２と弾性層１の構造体
は、図２および３に関して述べたように延出されること
ができ、エンドキャップ６が差し込まれ、延伸力が解放
されると、静水圧がエネルギー吸収装置に印加される。
図10および11は、それぞれ２重角錐形状および放物面
状のコア３を有する本発明のエネルギー吸収装置を示し
ている。両者とも孔3aが凹所とエンドプレート４の孔と
を連通している。なお、当該エンドプレートは、通常エ
ンドキャップ６によって閉塞されている。エンドキャッ
プ６は、図２〜４に関してすでに述べた如く、止め輪の
配設または他の適切な配列により所定の位置に保持する
ことができる。エネルギー吸収装置を製造するために、
取り囲む支持構造は、叙上のように弾性的に延伸され、
溶融または加熱された鉛は、加圧下で孔3aを経由して凹
所に注入されエネルギー吸収装置３を形成する。つぎ
に、エンドキャップ６が所定の位置に差し込まれ、延伸
力が解放されると静水圧が、パッドの弾性材料層の弾性
的な収縮力によってコアに印加される。エンドキャップ
６は、ピストンと、エンドキャップ６および該ピストン
のあいだの弾性要素とを経て、図５〜７のエンドキャッ
プ11、弾性要素13およびピストン12の配列に作用するの
が好ましい。
状のコア３を有する本発明のエネルギー吸収装置を示し
ている。両者とも孔3aが凹所とエンドプレート４の孔と
を連通している。なお、当該エンドプレートは、通常エ
ンドキャップ６によって閉塞されている。エンドキャッ
プ６は、図２〜４に関してすでに述べた如く、止め輪の
配設または他の適切な配列により所定の位置に保持する
ことができる。エネルギー吸収装置を製造するために、
取り囲む支持構造は、叙上のように弾性的に延伸され、
溶融または加熱された鉛は、加圧下で孔3aを経由して凹
所に注入されエネルギー吸収装置３を形成する。つぎ
に、エンドキャップ６が所定の位置に差し込まれ、延伸
力が解放されると静水圧が、パッドの弾性材料層の弾性
的な収縮力によってコアに印加される。エンドキャップ
６は、ピストンと、エンドキャップ６および該ピストン
のあいだの弾性要素とを経て、図５〜７のエンドキャッ
プ11、弾性要素13およびピストン12の配列に作用するの
が好ましい。
図12は、コアを有する、本発明のエネルギー吸収装置
を示している。当該コアの直径は、コアの両端に近づく
ほど増大する。この構成は、クリープを減少させるため
に有利であり、および（または）コアのこわさまたは寿
命に影響を及ぼす。図示されているように、コアは、取
り囲んでいる構造体の全高さまで延びる必要はない。こ
のようなコアまたは直径が一定のコアは、図13に示され
ているように、たとえば平面図において楕円状の形状を
呈していてもよい。
を示している。当該コアの直径は、コアの両端に近づく
ほど増大する。この構成は、クリープを減少させるため
に有利であり、および（または）コアのこわさまたは寿
命に影響を及ぼす。図示されているように、コアは、取
り囲んでいる構造体の全高さまで延びる必要はない。こ
のようなコアまたは直径が一定のコアは、図13に示され
ているように、たとえば平面図において楕円状の形状を
呈していてもよい。
図14の本発明のエネルギー吸収装置のばあい、コアは
加硫または接着などによりエンドプレート４と接合され
る。図15のエネルギー吸収装置のばあい、エンドプレー
トはボルト18によって所定の位置に固定される。このボ
ルトは、締め付けると、コアに要求される静水圧を与え
るか、または維持するのに役立つ。
加硫または接着などによりエンドプレート４と接合され
る。図15のエネルギー吸収装置のばあい、エンドプレー
トはボルト18によって所定の位置に固定される。このボ
ルトは、締め付けると、コアに要求される静水圧を与え
るか、または維持するのに役立つ。
図16のエネルギー吸収装置のばあい、コアを取り囲ん
でいる、プレートと弾性層からなる構成を有するプレー
ト２は、図示されているように、種々のリムを形成しう
る。
でいる、プレートと弾性層からなる構成を有するプレー
ト２は、図示されているように、種々のリムを形成しう
る。
図17および18は、叙上のエネルギー吸収装置に類似し
た本発明のエネルギー吸収装置を示している。このばあ
い、隣接するプレート間にゴムなどの弾性材料の層を有
するリジッドなプレートからなるサンドイッチ状の構造
体に取り囲まれている。しかしながら、図17および18の
エネルギー吸収装置のばあい、コアは第１プレート群２
および接合された弾性層に取り囲まれ、該弾性層はさら
に第２プレート群19および接合された弾性層によって取
り囲まれている。第２プレート群19は、図示されている
ように、第１プレート群２から離間されていてもよく、
第１プレート群２の方向にまっすぐに延びていてもよ
く、図18に示されるように弾性材料の領域によって、断
面で見たとき、第１プレート群２から離間されていても
よい。第１プレート２および第２プレートのすべてのプ
レートは、図示されているように、弾性材料の中に埋め
込まれている。
た本発明のエネルギー吸収装置を示している。このばあ
い、隣接するプレート間にゴムなどの弾性材料の層を有
するリジッドなプレートからなるサンドイッチ状の構造
体に取り囲まれている。しかしながら、図17および18の
エネルギー吸収装置のばあい、コアは第１プレート群２
および接合された弾性層に取り囲まれ、該弾性層はさら
に第２プレート群19および接合された弾性層によって取
り囲まれている。第２プレート群19は、図示されている
ように、第１プレート群２から離間されていてもよく、
第１プレート群２の方向にまっすぐに延びていてもよ
く、図18に示されるように弾性材料の領域によって、断
面で見たとき、第１プレート群２から離間されていても
よい。第１プレート２および第２プレートのすべてのプ
レートは、図示されているように、弾性材料の中に埋め
込まれている。
図19、20、21および22は、本発明のエネルギー吸収装
置を示しており、いずれのばあいもコアは、第１プレー
ト−弾性構造体によって取り囲まれ、該構造体は、さら
に第２の類似した構造体によって取り囲まれている。こ
のばあい、第２構造体19の各プレートは、第１構造体２
の各プレートにくらべて、より長く離間していてもよ
い。それぞれのプレートと接合される弾性材料の層が差
し込まれた第１構造体２に取り囲まれたエネルギー吸収
コアが、図19に示された如く第２構造体の各プレート間
に介装された弾性材料を有し、その高さが該第２構造体
の高さの一部であってもよく、また、図20に示される如
く、その高さが第２構造体の全高と等しくてもよい。ま
た、エネルギー吸収コア３は、図20に示されるように、
その高さが第１構造体の全高の一部でもよく、図21に示
されるように、その高さが第１構造体の全高と等しくて
もよい。図22はこの種のエネルギー吸収装置を示してい
る。すなわち、垂直方向に延びるさらなるプレートがイ
ンサートと、第２構造体とのあいだに配設される。
置を示しており、いずれのばあいもコアは、第１プレー
ト−弾性構造体によって取り囲まれ、該構造体は、さら
に第２の類似した構造体によって取り囲まれている。こ
のばあい、第２構造体19の各プレートは、第１構造体２
の各プレートにくらべて、より長く離間していてもよ
い。それぞれのプレートと接合される弾性材料の層が差
し込まれた第１構造体２に取り囲まれたエネルギー吸収
コアが、図19に示された如く第２構造体の各プレート間
に介装された弾性材料を有し、その高さが該第２構造体
の高さの一部であってもよく、また、図20に示される如
く、その高さが第２構造体の全高と等しくてもよい。ま
た、エネルギー吸収コア３は、図20に示されるように、
その高さが第１構造体の全高の一部でもよく、図21に示
されるように、その高さが第１構造体の全高と等しくて
もよい。図22はこの種のエネルギー吸収装置を示してい
る。すなわち、垂直方向に延びるさらなるプレートがイ
ンサートと、第２構造体とのあいだに配設される。
図19〜22のエネルギー吸収装置において、プレート２
によって囲まれたコア３と弾性層１とからなるユニット
が、エネルギー吸収インサートである。当該インサート
は、プレート19と弾性材料層とからなるユニットと別に
製造してもよい。図20および21の実施例のばあい、前記
２つのユニットは別々に製造でき、小さい方のユニット
はプレート19からなる大きい方のユニットの内部に深く
挿入しうる。図19および22の実施例のばあい、小さい方
のユニットのインサートをまず形成し、つぎに全構造の
残りを該インサートのまわりに形成すると、前記インサ
ートが埋め込まれる。
によって囲まれたコア３と弾性層１とからなるユニット
が、エネルギー吸収インサートである。当該インサート
は、プレート19と弾性材料層とからなるユニットと別に
製造してもよい。図20および21の実施例のばあい、前記
２つのユニットは別々に製造でき、小さい方のユニット
はプレート19からなる大きい方のユニットの内部に深く
挿入しうる。図19および22の実施例のばあい、小さい方
のユニットのインサートをまず形成し、つぎに全構造の
残りを該インサートのまわりに形成すると、前記インサ
ートが埋め込まれる。
図23は、その端部に近づくにつれ、その直径が増大す
るコア３を有する、一参考例例にかかわるエネルギー吸
収装置を示している。このばあい支柱に沿って風の負荷
を吸収するか、ビルディングなどの構造物におけるフロ
アー間（interfloor）の運動に抗して突張るための形状
を有する２つのエネルギー吸収装置が示されている。ダ
ンパー21は、一方の側において、連結部材22に固定さ
れ、他方の側において、ヨーク形状の連結部材23に固定
され、矢印Ｃの方向に加えられた力は減衰される。
るコア３を有する、一参考例例にかかわるエネルギー吸
収装置を示している。このばあい支柱に沿って風の負荷
を吸収するか、ビルディングなどの構造物におけるフロ
アー間（interfloor）の運動に抗して突張るための形状
を有する２つのエネルギー吸収装置が示されている。ダ
ンパー21は、一方の側において、連結部材22に固定さ
れ、他方の側において、ヨーク形状の連結部材23に固定
され、矢印Ｃの方向に加えられた力は減衰される。
図24は、支柱部材25および26と、部材27とに連結され
た、矢印Ｃの方向の力を吸収するための本発明のエネル
ギー吸収装置を示している。
た、矢印Ｃの方向の力を吸収するための本発明のエネル
ギー吸収装置を示している。
図25は、本発明のエネルギー吸収装置をテストするた
めのテストリグを示している。叙上の如くコア３からな
るエネルギー吸収装置は、テストリグ上に示されてい
る。ヨーク形部材28は、固定されたエネルギー吸収装置
の両端を保持している。図５〜７についてすでに述べた
ものに類似したエンドピース30の内部に設けられたピス
トン29によって、静水圧がエネルギー吸収装置に印加さ
れる。圧力は、矢印Ｅによって示された静水圧ラム（図
示されていない）エネルギー吸収装置の中央に取り付け
られたアーム31は、テスト中図示されているように、矢
印Ｆの方向に往復動する。この往復動の周波数および振
幅は変化させてもよい。
めのテストリグを示している。叙上の如くコア３からな
るエネルギー吸収装置は、テストリグ上に示されてい
る。ヨーク形部材28は、固定されたエネルギー吸収装置
の両端を保持している。図５〜７についてすでに述べた
ものに類似したエンドピース30の内部に設けられたピス
トン29によって、静水圧がエネルギー吸収装置に印加さ
れる。圧力は、矢印Ｅによって示された静水圧ラム（図
示されていない）エネルギー吸収装置の中央に取り付け
られたアーム31は、テスト中図示されているように、矢
印Ｆの方向に往復動する。この往復動の周波数および振
幅は変化させてもよい。
本発明のエネルギー吸収装置は、エネルギー吸収材の
質を下げても寿命を増大せしめうることを示している。
質を下げても寿命を増大せしめうることを示している。
つぎのテスト結果は、さらに本発明を説明するもので
ある。
ある。
テスト１
寸法が90mm×76mmで、かつ厚さが2.5mmの硬化された
鉄鋼製の、それぞれが等間隔で離間された14のプレート
からなり、前記各プレート間に接合された厚さ1.6mmの
ゴムの層により分離されたエネルギー吸収装置が、図25
に示された如きテストリグに取り付けられた。凹所は、
鉄鋼層に形成された直径30mmの同心状の孔と、ゴム層に
形成された直径32mmの孔とから構成される。コアは、純
度99.9％の鉛からなる。テストリグは、このエネルギー
吸収装置に、周波数２サイクル／分、力22kNかつ振幅＋
／−5mmの、水平方向の往復動を与えた。このテスト
中、静水圧ラムが鉛コアの両端で作動し、当該鉛コアに
約60MPaの静水圧を印加した。20,000サイクルのテスト
ののち、１サイクルあたりの減衰力および吸収されたエ
ネルギーは、ともに初期値の20％以内であった。20,000
サイクルのテストののち、エネルギー吸収装置はテスト
リグから取り除き、半分に切断した。
鉄鋼製の、それぞれが等間隔で離間された14のプレート
からなり、前記各プレート間に接合された厚さ1.6mmの
ゴムの層により分離されたエネルギー吸収装置が、図25
に示された如きテストリグに取り付けられた。凹所は、
鉄鋼層に形成された直径30mmの同心状の孔と、ゴム層に
形成された直径32mmの孔とから構成される。コアは、純
度99.9％の鉛からなる。テストリグは、このエネルギー
吸収装置に、周波数２サイクル／分、力22kNかつ振幅＋
／−5mmの、水平方向の往復動を与えた。このテスト
中、静水圧ラムが鉛コアの両端で作動し、当該鉛コアに
約60MPaの静水圧を印加した。20,000サイクルのテスト
ののち、１サイクルあたりの減衰力および吸収されたエ
ネルギーは、ともに初期値の20％以内であった。20,000
サイクルのテストののち、エネルギー吸収装置はテスト
リグから取り除き、半分に切断した。
テスト２
テスト１と同一のエネルギー吸収装置が、静水圧がテ
ストリグにより鉛コアに印加されなかったことを除い
て、同様にテストされた。100サイクル未満のテストの
後、１サイクルあたりの減衰力および吸収されたエネル
ギーは、ともに初期値の50％以内であった。
ストリグにより鉛コアに印加されなかったことを除い
て、同様にテストされた。100サイクル未満のテストの
後、１サイクルあたりの減衰力および吸収されたエネル
ギーは、ともに初期値の50％以内であった。
テスト３
その寸法および厚さが、それぞれ90mm×50mmおよび2.
75mmである22のスティールプレートからなるエネルギー
吸収装置が組み立てられた。各第２プレートはテフロン
で被覆した。コアは直径30mmの鉛栓から構成した。各吸
収装置は、前記テスト１と同様のテスト条件下で、図25
に示される如きテストリグ上でテストを行なった。5000
サイクルのテストののち、減衰力および吸収されたエネ
ルギーは、ともに初期値の20％以内であった。
75mmである22のスティールプレートからなるエネルギー
吸収装置が組み立てられた。各第２プレートはテフロン
で被覆した。コアは直径30mmの鉛栓から構成した。各吸
収装置は、前記テスト１と同様のテスト条件下で、図25
に示される如きテストリグ上でテストを行なった。5000
サイクルのテストののち、減衰力および吸収されたエネ
ルギーは、ともに初期値の20％以内であった。
叙上の記載は、種々の好ましい形態を含む本発明の記
載である。当業者にとって自明であるような置換および
変更は、特許請求の範囲において定義されているように
本発明の範囲に入れられると意図されている。
載である。当業者にとって自明であるような置換および
変更は、特許請求の範囲において定義されているように
本発明の範囲に入れられると意図されている。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−176776（ＪＰ，Ａ)
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３，1991，ｐ251〜274
Claims (24)
- 【請求項１】２つの部材のあいだに誘起される運動のエ
ネルギーを吸収するために該２つの部材のあいだに介装
されるためのエネルギー吸収装置であって、 可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料からなるコア
と、 前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力に等しいかまた
は超える約10MPa以上の静水圧を前記コアに印加し、剪
断力が該コアを横切るとき前記２つの部材のあいだに運
動を伝達する、該コアを取り囲む手段と からなるエネルギー吸収装置。 - 【請求項２】前記コアに20MPaを超える静水圧が印加さ
れてなる請求項１記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項３】前記コアが鉛から形成されてなる請求項１
記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項４】前記コアを取り囲む手段が、剪断力を前記
コアに加える誘起された運動中に、該コアを超えてたが
いに移動しうるように該コアを取り囲む複数のプレート
を有する請求項１記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項５】前記コアを取り囲む手段が、該コアを取り
囲む複数のプレートの隣接するプレートのあいだに延出
する弾性材料の層からなり、前記コアを取り囲む一体構
造を形成しているプレートに固定されてなる請求項４記
載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項６】前記コアに静水圧を印加する、該コアを取
り囲む手段が、前記エネルギー吸収装置に固定され、該
エネルギー吸収装置の製造中に延長される、前記コアを
取り囲む手段の弾性収縮力によって該コアに対して支持
するために引っ張られた少なくとも１つのエンドキャッ
プを有してなる請求項５記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項７】前記コアに静水圧を印加する、該コアを取
り囲む手段が、該静水圧を印加して、該コアに対してエ
ンドキャップを支持せしめる前記エネルギー吸収装置に
よって支持された重錘構造を支持するのに適した少なく
とも１つのエンドキャップを有してなる請求項４記載の
エネルギー吸収装置。 - 【請求項８】前記エンドキャップとコアとのあいだのピ
ストンによって、該エンドキャップが該コア上に支持し
てなる請求項７記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項９】前記エンドキャップとピストンとのあいだ
に弾性材料の要素を有してなる請求項８記載のエネルギ
ー吸収装置。 - 【請求項１０】前記コアが、該コアの高さを超えて変化
する直径を有してなる請求項１記載のエネルギー吸収装
置。 - 【請求項１１】前記コアを取り囲んでいる、プレートと
弾性材料の層とからなる前記一体構造が、複数のプレー
トと、該複数のプレートの隣接するプレート間に延出す
る弾性材料の層とから構成され、該プレート間が前記一
体構造のプレート間よりも大きく離間して、前記一体構
造のプレートに固定された第２プレート群によって取り
囲まれた請求項５記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項１２】２つの部材のあいだに誘起される運動の
エネルギーを吸収するために該２つの部材のあいだに介
装されるためのエネルギー吸収装置であって、 可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料と、各プレート
のあいだに延出している弾性材料の層をそのあいだに有
して、それぞれがたがいに平行に離間して配列された一
連のプレートと からなり、 前記エネルギー吸収装置の製造中に延長されたプレート
のあいだの弾性材料の層の弾性収縮によって、少なくと
も前記エネルギー吸収材料の剪断降伏応力に等しいかま
たは超える約10MPa以上の静水圧が印加された前記コア
によって各プレートに固定されたコアを取り囲む一体構
造とからなるエネルギー吸収装置。 - 【請求項１３】前記コアが鉛から形成されてなる請求項
12記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項１４】２つの部材のあいだに誘起される運動の
エネルギーを吸収するために該２つの部材のあいだに介
装されるためのエネルギー吸収装置であって、 可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料からなるコア
と、該コアを取り囲む一体構造であって、エネルギー吸
収装置の製造中に延長される弾性収縮によって、少なく
とも該エネルギー吸収材料の剪断降伏応力に等しいかま
たは超える約10MPaの静水圧を前記コアに印加して、各
プレート間に接合され、弾性材料層を有する、複数のた
がいに離間された第１プレートからなる一体構造と、 複数の互いに平行に離間された第２プレートと、該第２
プレートの間に延び、前記第１プレートに接合された弾
性材料とからなる、前記一体構造を取り囲む第２構造体
であって、前記第１プレート同士の離間寸法よりも大き
い離間寸法を有してなる第２構造体とからなるエネルギ
ー吸収装置。 - 【請求項１５】前記コアが鉛から形成されてなる請求項
14記載のエネルギー吸収装置。 - 【請求項１６】可塑的に変形しうるエネルギー吸収材料
からなるコアと、該コアを取り囲む手段とからなる２つ
の部材のあいだに誘起される運動のエネルギーを吸収す
るために該２つの部材のあいだに介装するエネルギー吸
収装置の製法であって、該製法が、前記コアに少なくと
もエネルギー吸収装置の剪断応力に等しいかまたは超え
る約10MPaの静水圧を印加する工程を有するエネルギー
吸収装置の製法。 - 【請求項１７】前記コアに20MPa以上の静水圧を印加す
る工程を有する請求項16記載の製法。 - 【請求項１８】前記コアを鉛から形成する工程を請求項
16記載の製法。 - 【請求項１９】２つの部材のあいだに誘起される運動の
エネルギーを吸収するために該２つの部材のあいだに介
装するためのエネルギー吸収装置の製法であって、該製
法が、隣接そのそれぞれのあいだに延びる弾性材料の層
によって分離されるとともに固定された複数のプレート
からなり、前記プレートと、該プレート間の弾性材料層
とを貫通している中空の凹所からなる一体構造を形成す
る工程と、前記一体構造を延伸して、前記凹所をわずか
に拡大するために延伸力を印加する工程と、前記一体構
造を貫く開口から前記凹所に可塑的に変形しうるエネル
ギー吸収材料を充填しエネルギー吸収装置のコアを形成
する工程と、前記開口を閉じるためにエンドキャップを
設ける工程と、前記一体構造を収縮せしめ、前記コアに
静水圧を印加するために前記延伸力を除去する工程から
なるエネルギー吸収装置の製法。 - 【請求項２０】前記静水圧が前記コアのエネルギー吸収
材料の剪断降伏応力を超えてなる請求項19記載の製法。 - 【請求項２１】各セグメント内の前記凹所内にエネルギ
ー吸収材料を押圧することによって前記中空の凹所を充
填する工程と、前記コア内への挿入後各セグメントを押
圧し、前記凹所を取り囲む前記プレートの周縁部を前記
エネルギー吸収コア内に埋設せしめる工程を有する請求
項20記載の製法。 - 【請求項２２】前記エネルギー吸収コア用の材料を加熱
して、前記凹所内に流動せしめて、前記中空凹所を充填
する工程を有する請求項20記載の製法。 - 【請求項２３】前記エネルギー吸収材料が鉛である請求
項21記載の製法。 - 【請求項２４】たがいに離間された複数の第２プレート
と、該第２プレートのあいだに延出し、前記一体構造が
前記第２構造体内に埋め込まれるように前記プレートに
固定された弾性材料とからなる第２構造内に前記一体構
造を挿入する工程を含んでなる、請求項20記載の製法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NZ245378 | 1992-12-04 | ||
| NZ245378A NZ245378A (en) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | Bearing with plastically deformable core and surround which hydrostatically pressures the material of the core at or beyond its shear yield stress and methods of making |
| PCT/NZ1993/000122 WO1994013974A1 (en) | 1992-12-04 | 1993-12-06 | Energy absorbers and methods of manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08504254A JPH08504254A (ja) | 1996-05-07 |
| JP3360828B2 true JP3360828B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=19924209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51402694A Expired - Fee Related JP3360828B2 (ja) | 1992-12-04 | 1993-12-06 | エネルギー吸収装置および製法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5655756A (ja) |
| EP (1) | EP0670973B1 (ja) |
| JP (1) | JP3360828B2 (ja) |
| AU (1) | AU680854B2 (ja) |
| NZ (1) | NZ245378A (ja) |
| TW (1) | TW234729B (ja) |
| WO (1) | WO1994013974A1 (ja) |
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