JP3817084B2

JP3817084B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP3817084B2
Application number: JP09095699A
Authority: JP
Inventors: 文明金井
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000282706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、免震装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陳列台や建物などにあっては、基台や地盤などとの間に免震装置を配在して基台や地盤などからの横揺れが陳列台や建物などに伝播されないように免震することがあり、そのための免震装置として種々の提案がある。
【０００３】
その中で、たとえば、ボールアイソレータと称される免震装置が実公平８−８３６３号公報に開示されている。この免震装置は、図３に示すように、基台や地盤などの基盤Ｂに水平に設置されるベースプレート１と、このベースプレート１の上方に位置決められると共にベースプレート１の上面１１で転動する大径の鋼球からなる支承球２を有しながら陳列台や建物などの被免震体Ａに配在される本体部３とを有しているものである。
【０００４】
このとき、ベースプレート１の上面１１は、中心から外周に向けて適宜角度θの直線状の上り勾配となる円錐凹状面に設定されてなるとして、いわゆる上面が湾曲面からなる場合に比較して、この上面１１を支承球２が転動する際の共振を回避し得るように配慮している。
【０００５】
また、本体部３にあって、支承球２は、図示しないが、本体部３内に収装されている多数の小径の鋼球たるボールベアリング群に接触する構造に設定されていて、その転動性が保障されるとしている。
【０００６】
それゆえ、この免震装置にあっては、たとえば、基盤Ｂに横揺れが発現されるときに、相対的に看て、支承球２がベースプレート１の上面１１を上り下りするように転動することになり、したがって、被免震体Ａが基盤Ｂの横揺れによって横揺れすることを回避させる、すなわち、免震することになる。
【０００７】
なお、基盤Ｂの横揺れが消滅すると、支承球２がベースプレート１の上面１１の中央に戻るようになり、図示するように、支承球２が上面１１の中央に静止するときに、被免震体Ａが静止状態に安定することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した免震装置にあっては、以下のような不都合があると指摘される可能性がある。
【０００９】
すなわち、この従来例とされる免震装置にあっては、所定の免震作用を円滑に実現させるために、支承球２がベースプレート１の上面１１で転動し易いように設定されている。
【００１０】
そのため、たとえば、陳列台にあっては、不注意に陳列台に触れることで陳列台が簡単に横揺れすることになり、また、建物にあっては、強風で建物が横揺れすることになる危惧がある。
【００１１】
そこで、図示しないが、免震装置と共にダンパを併設し、基盤Ｂに横揺れが発生しない限りにダンパをいわゆるロック状態に維持して、被免震体Ａに直接作用する外力では被免震体Ａが横揺れしないようにするとの提案がなされるに至っている。
【００１２】
それゆえ、このダンパを併設する提案によれば、たとえば、建物にあって、強風で建物が簡単に横揺れすることを事前に阻止し得ることになるが、その反面、ダンパの併設に加えて、地震を検知するセンサ類の設置や、このセンサ類からの信号を処理してダンパに所定の信号を出力するなどする制御装置の配備が必須になり、全体としての免震装置における高コスト化を招来することになり、その汎用性を期待し得ないことになる不具合がある。
【００１３】
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、地震で基盤が横揺れする際に所定の免震機能を発揮するのはもちろんのこと、被免震体に直接作用する外力が一定以上にならない限りには被免震体を横揺れさせず、しかも、簡単な構成にして高コスト化を招来せず、その汎用性の向上を期待するのに最適となる免震装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の手段は、基台や地盤などの基盤側に水平に設置されるベースプレートと、このベースプレートの上方に位置決められると共にベースプレートの上面で転動する支承球を有しながら陳列台や建物などの被免震体側に配在される本体部とを有してなると共に、ベースプレートの上面が中心から外周に向けて適宜角度の直線状の上り勾配となる円錐凹状面に設定されてなる免震装置において、ベースプレートの上面の中央部に上記円錐凹状面の傾斜角に比較して大きい傾斜角であって中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定された傾斜面を有する凹部を形成したことを特徴とするものである。
この場合、上記凹部の中央部に当該凹部における傾斜面の傾斜角に比較して小さい傾斜角であって中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定された傾斜面を有する浅凹部を形成しても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による免震装置にあっても、基本的には、前記した図３に示す免震装置と同様に、いわゆるボールアイソレータと称される免震装置とされている。
【００１９】
それゆえ、図示する実施の形態において、その構成が前記した従来例の場合と同様となるところについては、図中に同一の符号を付するのみとして、要する場合を除き、その詳しい説明を省略し、以下には、この発明において特徴となるところを中心に説明する。
【００２０】
すなわち、図１に示すように、この発明による免震装置にあっては、ベースプレート１の上面１１の中央部にこの中央部の外周側となる傾斜面（円錐凹状面）の傾斜角θに比較して大きい角度θ１の傾斜勾配の傾斜面を有する直径Ｌの凹部１１ａが形成されてなるとするものである。
【００２１】
このとき、凹部１１ａの傾斜面は、上面１１と同様に、中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定されてなるとし、また、凹部１１ａの直径Ｌは、支承球２の直径Ｌ１より小さいとする。
【００２２】
なお、凹部１１ａの傾斜面が中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定することで、上面１１における傾斜面と角度が違うのみで言わば同じ特性の傾斜面になり、支承球２が転動する際の共振を回避し得ることになる。
【００２３】
一方、凹部１１ａに対する支承球２の接触点間寸法をＬ２とするときに、すなわち、Ｌ２≦Ｌ＜Ｌ１とするときに、支承球２を凹部１１ａ上で転動させるための外力作用は、凹部１１ａの外周側となる傾斜面たる上面１１上で支承球２を転動させるための外力作用より大きいことになる。
【００２４】
すなわち、支承球２を凹部１１ａ上で転動させるための外力Ｐは、
Ｐ＝ｍ・ｔａｎ（θ１＋φ）
となる。このとき、
ｍ；支承球２に被免震体Ａ側から作用する垂直力
φ；支承球２とベースプレート１間の摩擦角
φ＝ａｒｃｔａｎμ （μ；始動摩擦係数）
である。
【００２５】
このことから、支承球２を転動させる外力Ｐが被免震体Ａを動かす外力Ｆよりも大きければ、すなわち、Ｐ≧Ｆであれば、地震以外の、たとえば、強風に起因する支承球２の転動を阻止し得ることになる。
【００２６】
ちなみに、凹部１１ａの範囲（Ｌ）は、支承球２がいわゆる静止状態にあってベースプレート１の中央にあるときのベースプレート１に対する接触範囲（Ｌ２）と同一乃至は若干大きく採るが、地震によって支承球２が凹部１１ａで転動を開始するときの応答加速度は、凹部１１ａの外周側における応答加速度より大きくなる。
【００２７】
しかし、地震で支承球２が凹部１１ａから出て、凹部１１ａの外周側の上面１１を転動するときの応答加速度は、言わば旧来通りとなるので問題にはならない。
【００２８】
また、地震の際に支承球２が専ら転動するのは、凹部１１ａの外周側たる上面１１であるから、言わば内周側に凹部１１ａがあることは、本来の免震作動からして問題にならない。
【００２９】
さらに、地震が収まる状態になって、支承球２が凹部１１ａを転動するとしても、支承球２が言わば直線運動で凹部１１ａの中央に戻る訳ではなく、強いて言えばループ状に移動するから、それまでの傾斜角θから傾斜角θ１になってもいわゆるショックを招来させるほどの変化にはならないと言え、同じく問題にならない。
【００３０】
その結果、上記したベースプレート１上を支承球２が転動することで免震作用を発揮させるとしても、強風などの外力作用では被免震体Ａを横揺れさせないが、地震のときには、所定の免震作用を発揮させることが可能になる。
【００３１】
ところで、上記したところでは、地震の際に支承球２が専ら転動するのは、凹部１１ａの外周側たる上面１１であるとしたが、これは、震度が４以上となる比較的強い地震の場合であって、震度が１〜３となる比較的弱い地震の場合には、支承球２は、凹部１１ａでベースプレート１の中心を通過しながら言わば行き来するように転動すると考えられる。
【００３２】
そして、この場合には、支承球２が中心に向けて突入する角度、または、逆の中心から脱出する角度が大きいため、中心近傍で振動を生じることになる危惧がある。
【００３３】
そこで、図２に示す実施の形態のように、凹部１１ａが中央部にその外周側となる凹部１１ａの傾斜面の傾斜角θ１に比較して小さい傾斜角θ２の傾斜面を有する浅凹部１１ｃを有してなるとしても良い。
【００３４】
ちなみに、この浅凹部１１ｃの直径Ｌ３と、凹部１１ａの直径Ｌおよび支承球２がこの浅凹部１１ｃに接触する範囲Ｌ２の関係は、Ｌ２≦Ｌ３＜Ｌになる。
【００３５】
また、浅凹部１１ｃの傾斜角θ２と、凹部１１ａの傾斜角θ１および上面１１の傾斜角θの関係は、θ＜θ１＞θ２であり、かつ、θ＝θ２あるいはθ≠θ２である。
【００３６】
そして、この浅凹部１１ｃは、凹部１１ａや上面１１と同様に、中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定されている。
【００３７】
それゆえ、この実施の形態による場合には、支承球２が浅凹部１１ｂでベースプレート１の中心を通過しながら言わば行き来するように転動するとしても、支承球２が中心に向けて突入する角度、または、逆の中心から脱出する角度が前記した凹部１１ａにおける傾斜角θ１に比較して小さくなるために、中心近傍で振動を生じなくなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明にあっては、ベースプレートの上面の中央部にこの中央部の外周側となる傾斜面の傾斜角に比較して大きい傾斜角の傾斜面を有する凹部を形成してなるとしたから、凹部にある支承球は、被免震体に作用する外力が支承球を凹部の外周側の上面で転動させるに十分な基盤からの外力作用がない限りに、いわゆる静止状態におかれることになり、それゆえ、たとえば、被免震体が建物であるとき、地震以外の強風に起因する横揺れが発現されない一方で、地震で基盤が横揺れする際には所定の免震機能を発揮することになる。
【００４１】
そして、この発明にあっては、ベースプレートの上面の中央部に凹部を形成し、あるいは、この凹部の中央部に浅凹部を形成するのみであるから、構成を簡単にして、しかも、製作を容易にし、したがって、装置全体の高コスト化を招来しないことになる。
この際、凹部又は浅凹部の傾斜面が中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定されているので、支承球が転動する際の共振を回避さることができる。
【００４２】
その結果、この発明によれば、地震で基盤が横揺れする際に所定の免震機能を発揮するのはもちろんのこと、被免震体に直接作用する外力が一定以上にならない限りには被免震体を横揺れさせず、しかも、簡単な構成にして高コスト化を招来せず、その汎用性の向上を期待するのに最適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による免震装置の要部を一部断面で示す部分拡大図である。
【図２】他の実施の形態による免震装置の要部を示す部分概略説明図である。
【図３】従来例としての免震装置を一部断面で示す全体図である。
【符号の説明】
１ベースプレート
２支承球
３本体部
１１上面
１１ａ凹部
１１ｂ浅凹部
１１ｃ中心部
Ａ被免震体
Ｂ基盤
Ｌ凹部の直径
Ｌ１支承球の直径
Ｌ２凹部に対する支承球の接触点間寸法
Ｌ３浅凹部の直径
θ 上面の傾斜角
θ１凹部の傾斜角
θ２浅凹部の傾斜角

Claims

基台や地盤などの基盤側に水平に設置されるベースプレートと、このベースプレートの上方に位置決められると共にベースプレートの上面で転動する支承球を有しながら陳列台や建物などの被免震体側に配在される本体部とを有してなると共に、ベースプレートの上面が中心から外周に向けて適宜角度の直線状の上り勾配となる円錐凹状面に設定されてなる免震装置において、ベースプレートの上面の中央部に上記円錐凹状面の傾斜角に比較して大きい傾斜角であって中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定された傾斜面を有する凹部を形成したことを特徴とする免震装置
上記凹部の中央部に当該凹部における傾斜面の傾斜角に比較して小さい傾斜角であって中心から外周に向けて直線状の上り勾配となるように設定された傾斜面を有する浅凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の免震装置