JP4069156B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震エネルギーを吸収して地震動を減衰させて建物に伝達する機能を有すると共にピークカット機能を有し、且つ初期形態に自動復帰可能な制振装置に関する。

従来、地震発生時において建物の倒壊を防止する手段としては、耐震補強により建物自体の耐震強度を向上させることが一般的に行われているが、地震エネルギーがそのまま建物に伝達されるため、建物内環境を保全することが出来ないことから、最近注目されているのが、建物と地盤を切り離して建物の揺れを長周期化する免震工法や、建物に組み込んだ吸収手段により地震エネルギーを吸収して、構造体が変形する勢いを弱める、即ち応答加速度をピークカットする制振工法などが見受けられる（例えば、非特許文献１参照）。

しかし、上記免震工法にあっては、確かに地震に対する効果は大きく建物内環境を保全可能であるが、既存建物に設置する場合、既存建物自体をジャッキアップして基礎から分離させねば設置出来ないことから、高度の設置技術が必要で施工コストが高額で、而も免震装置自体も高額なため、トータルコストが極めて高額になる欠点を有し、而も国土交通省の認可も必要になるため、煩雑な手続が必要になるなど、解決せねばならない課題があった。

そこで注目されるのが、比較的コストの掛からない制振工法であり、その一例として、一対の連結部材の間にバネ力を発生させるバネ装置において、ロッド外周に備えられた圧縮スプリングと、この圧縮スプリングの両端で前記ロッドに摺動自在に設けられた一対のスリーブと、この一対のスリーブを前記ロッドに対して両端側から係止する押さえ部材と、前記一対のスリーブに摺動自在であるとともに前記一対のスリーブの間隔を所定幅以内に保持する保持部材を備えるとともに、前記一対の連結部材の一方を前記ロッド側に設け、他方を前記保持部材側に設けて、収縮時に一対のスリーブの間隔を収縮分だけ狭めて、圧縮スプリングを収縮と反対方向に付勢力を及ぼさせると共に、伸長時に一対のスリーブの間隔を伸長分だけ狭めて、圧縮スプリングを伸長と反対方向に付勢力を及ぼさせる様にした、制振装置に利用するバネ装置が見受けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２１８１８９号公報（請求項１、段落番号〔００２０〕、〔００４５〕、〔００４６〕、図１、４、５） 『日経アーキテクチュア ｄｏｏｒ〔ドア〕ｖｏｌ．１"地震に強い家"』、日経ＢＰ社、２００５年４月１日、第５８−７１頁

しかし、上記従来技術にあっては、下記の通り解決せねばならない課題があった。
（Ａ）オイルダンパーの様な減衰手段と併用することで制振装置として機能するものであるため、バネ装置だけでは対応できない。
（Ｂ）仮に、バネ装置に制振機能が備わっているとして、一対のスリーブがロッドに対し、保持部材が一対のスリーブに対し夫々摺動自在であることから、摩擦抵抗により地震エネルギーの一部が吸収されることも予測されるが、円滑なる摺動を目的として軸受が設けられているため、その減衰効果は非常に小さい。

本発明は、上記従来技術に基づく、（Ａ）及び（Ｂ）の課題に鑑み、両端を閉鎖した筒状の外ケースと、該外ケースの両端面を、その長手方向にスライド可能に貫通し、且つ同軸線上に配置した独立した２本のシャフトと、該シャフトの内端部に固設して、相互間を拡縮可能にした２枚の圧縮板と、該２枚の圧縮板間に設けた収縮時の被圧縮弾性体と、圧縮板と外ケースの両端部との間に設けた、上記シャフトの挿通孔を有する伸長時の被圧縮弾性体とを備え、収縮時に２枚の圧縮板で収縮時の被圧縮弾性体を圧縮変形させると共に、伸長時に圧縮板と外ケースの両端部とで伸長時の被圧縮弾性体を圧縮変形させ、且つ収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を、圧縮変形時に外ケースの内周面に密着させる様にした制振装置のシャフトを、直交又は平行状態の２体の構造体に固定して設置して、収縮時に２枚の圧縮板により収縮時の被圧縮弾性体を圧縮変形させると共に、伸長時に圧縮板により伸長時の被圧縮弾性体を外ケースの両端内面に押圧させ圧縮変形させることでエネルギーを吸収することによって、地震が発生した時点で直ぐに収縮時又は伸長時の被圧縮弾性体のどちらか一方を圧縮変形させることを可能にすると共に、収縮時における伸長時の被圧縮弾性体と圧縮板又は外ケースの両端内面、伸長時における収縮時の被圧縮弾性体及び圧縮板との間に隙間が生じて、伸縮の切り返し時に構造体が初期状態に復帰するまでその他方の被圧縮弾性体を圧縮変形させない様にし、更に圧縮変形した収縮時の被圧縮弾性体の外周面が外ケースの内周面に密着して発生する摩擦抵抗によってもエネルギーを吸収し、而も地震エネルギーが大きければ、被圧縮弾性体の圧縮変形量が大きくなって、被圧縮弾性体の外ケースへの密着性が高くなることで、摩擦抵抗も大きくなって吸収されるエネルギー量も多くなり、その結果地震動を躯体側へ減衰させて伝達させることを可能にすることによって、摩擦抵抗により多くのエネルギーを吸収可能にすると共に、別個の復帰手段を設けずに対応可能にして、上記課題を解決する。

つまり、木造建物の架構は、大地震どころか震度４程度の地震を１度でも受けると剛性低下を免れない。更にその後に繰り返し受けると、建物の保有耐力が低下して行く。
しかし、本発明の制振装置は、架構内に設置する壁内設置タイプの制振装置であり、小さな変位量の範囲内において、摩擦による安定した減衰効果と架構の剛性を高めて耐震補強効果を求めたものであることから、地震時の架構の変形量を制御する耐震機能と、地震動を減衰させて木造建物に伝える機能とが兼備されているため、安全で丈夫に長持ちする地震倒壊しない木造建物を提供出来、而も収縮時と伸長時の相反する力の働きによっても、両方共に被圧縮弾性体の圧縮変形による歪みを生じさせるべく内部構造に工夫を凝らし、且つ被圧縮弾性体を圧縮しただけでは減衰効果を期待出来ないことから、圧縮変形時の歪んだ被圧縮弾性体が外ケースの内周面、ガイド弾性体及びシャフトに密着して強く抵抗し合うことにより減衰機能向上を図り、尚且つ複数の被圧縮弾性体部材で被圧縮弾性体を構成させたとで、被圧縮弾性部材の圧縮歪みによる摩擦抵抗を更に生じさせ易くして、機能向上を図っている。

要するに本発明は、両端を閉鎖した筒状の外ケースと、該外ケースの両端面を、その長手方向にスライド可能に貫通し、且つ同軸線上に配置した独立した２本のシャフトと、該シャフトの内端部に固設して、相互間が拡縮可能にした２枚の圧縮板と、該２枚の圧縮板間に設けた収縮時の被圧縮弾性体と、圧縮板と外ケースの両端部との間に設けた、上記シャフトの挿通孔を有する伸長時の被圧縮弾性体とを備え、収縮時に２枚の圧縮板で収縮時の被圧縮弾性体を圧縮変形させると共に、伸長時に圧縮板と外ケースの両端部とで伸長時の被圧縮弾性体を圧縮変形させる様にしたので、かかる制振装置の収縮時には、中央側に位置する収縮時の被圧縮弾性体の圧縮変形により、伸長時には、収縮時の被圧縮弾性体とは別の、両端側に位置する伸長時の被圧縮弾性体の圧縮変形により地震エネルギーを吸収することが出来るため、単体で伸縮両方向での制振効果を発揮することが出来、而も設置状態における圧縮板は両方の被圧縮弾性体に接触又は近接状態であることから、被圧縮弾性体は、躯体側が僅かに変形してもそれに応じて伸縮方向にスライドするシャフト及び圧縮板を介して僅かに圧縮変形するため、弱震或いは地震初期であっても制振機能を発揮させることが出来、且つ２本のシャフトに２枚の圧縮板を介して被圧縮弾性体の弾性復元力が作用することから、制振装置自体の剛性を維持することが出来るため、耐震材としての機能をも具備させることが出来、而も被圧縮弾性体が圧縮変形するに従い弾性復元力も大きくなるため、変形が大きくなるに従い耐震材としての機能を更に向上させることが出来、更に収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を圧縮変形状態で収容すれば、初期状態における剛性も向上するために耐震材としての機能を更に向上させることが出来る。
更に、収縮時における伸長時の被圧縮弾性体と圧縮板又は外ケースの両端内面、伸長時における収縮時の被圧縮弾性体及び圧縮板との間に隙間が生じることから、収縮又は伸長後に伸長又は収縮に切り替わる時点で、シャフト及び圧縮板は構造体により先ず初期位置まで復帰した後、伸長時又は収縮時の被圧縮弾性体を圧縮変形させるため、シャフト及び圧縮板の初期位置までの復帰を各被圧縮弾性体で妨げられず、圧縮状態であった収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の初期形態への自動復帰をシャフト、圧縮板及び他方の被圧縮弾性体で妨げず、よってスムーズに伸縮させることが出来、且つ各被圧縮弾性体に残留変形なく初期状態へ復帰させることが出来る。
而も、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を、圧縮変形時に外ケースの内周面に密着させる様にしたので、変形過程のある時点で当接し徐々に変形が大きくなって密着性が高まっていくことに伴い摩擦抵抗が大きくなってより地震エネルギーを吸収することが出来る様になるため、地震動を減衰させて躯体側に伝達させることが出来、よって、地震エネルギー吸収作用に伴う減衰伝達機能を具備させることが出来、更に収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を圧縮変形状態で収容すれば、早期に外ケースの内周面に密着させることが出来るため、地震エネルギー吸収作用に伴う減衰伝達機能を弱震或いは地震初期であっても発揮させることが出来る。
具体的には、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を柱状に形成し、該収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の外周面と外ケースの内周面との間に、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の外周面が外ケースの内周面に密着する様な微小隙間を形成したので、かかる被圧縮弾性体の変形当初は外ケースの内周面に当接させずに圧縮変形を促進させることが出来るため、地震初期から制振機能を発揮させることが出来る。
従って、本発明に係る制振装置にあっては、地震エネルギー吸収作用に伴う減衰伝達機能及び初期形態への自動復帰機能を具備させることが出来るため、その他の制振手段又は自動復帰手段を不要にすることが出来る。

伸長時の被圧縮弾性体におけるシャフト挿通孔の内周面とシャフトの外周面との間に、伸長時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、上記シャフト挿通孔の内周面がシャフトの外周面に密着する様な微小隙間を形成したので、かかる被圧縮弾性体の変形当初は外ケースの内周面に当接させずに圧縮変形を促進させることが出来、変形過程のある時点で当接し徐々に変形が大きくなって密着性が高まっていくことから、摩擦抵抗により地震エネルギーの吸収することで、躯体側へ地震動を減衰させて伝達することが出来るため、更に高性能な地震エネルギー吸収作用に伴う減衰伝達機能を具備させることが出来る。

収縮時の被圧縮弾性体におけるシャフトの軸線上に挿通孔を形成し、該挿通孔内に、両端部が圧縮板に当接する圧縮変形容易なガイド弾性体を収容して、上記被圧縮弾性体における挿通孔の内周面とガイド弾性体との間に、収縮時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、上記挿通孔の内周面がガイド弾性体に密着する様な微小隙間を形成したので、かかる被圧縮弾性体の変形当初は外ケースの内周面に当接させずに圧縮変形を促進させることが出来、変形過程のある時点で当接し徐々に変形が大きくなって密着性が高まっていくことから、摩擦抵抗により地震エネルギーの吸収すると共に、減衰させて伝達することが出来るため、更に高性能な地震エネルギー吸収作用に伴う減衰伝達機能を具備させることが出来、又ガイド弾性体は、本発明の制振装置の働きが収縮時と伸長時における被圧縮弾性体の圧縮変形の妨げにならない様に工夫されていることで、伸縮時の減衰伝達機能を無駄なく発揮させることが出来る。
収縮時の被圧縮弾性体の挿通孔を円孔とすると共に、ガイド弾性体を圧縮コイルバネとしたので、圧縮変形時の挿通孔の内周面の膨出変形が均等になるため、全体的にガイド弾性体に密着させることが出来、よって摩擦抵抗を効率良く利用することが出来る。
又、上記圧縮コイルバネのバネ座を、２枚の圧縮板の収縮時の被圧縮弾性体側の面に突設したので、圧縮コイルバネの位置を規制することが出来るため、圧縮変形時の挿通孔の内周面の膨出変形部位の全体を圧縮コイルバネに確実に密着させることが出来、而も両方のバネ座をシャフトの軸芯方向に長く形成すると共に、それらの先端間の寸法を、収縮時に衝突しない様に設定したので、圧縮コイルバネをシャフトの軸芯方向に対し略平行に変形させることが出来るため、圧縮変形時の挿通孔の内周面の膨出変形部位の全体を圧縮コイルバネに更に確実に密着させることが出来る。

外ケースを円筒状に形成し、被圧縮弾性体及び圧縮板の外周を円周面としたり、上記シャフトを丸棒とし、上記伸長時の被圧縮弾性体におけるシャフト挿通孔を円孔としたので、収縮時の被圧縮弾性体の外周、シャフト挿通孔の内周面の変形が均等になるため、収縮時の被圧縮弾性体の外周面及びシャフト挿通孔の内周面の膨出変形部位の全体を外ケース内周面及びシャフトに確実に密着させることが出来る。

収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を、外ケースの軸線方向に直列配置した複数個の被圧縮弾性部材で構成したので、各被圧縮弾性部材の形状係数が格段に低くなって、トータルとしての変形容易性が増加するため、上記被圧縮弾性部材で構成された被圧縮弾性体を軸芯方向に長くしても各被圧縮弾性部材を短くすることが可能なため、更にエネルギー吸収作用の向上を図ることが出来る。
そして、隣接する被圧縮弾性部材が直接接触すると、軟質部材どうしで変形し難いが、隣接する被圧縮弾性部材間に介在板を介設したので、各被圧縮弾性部材の変形を促すことが出来る。
而も、被圧縮弾性部材及び介在板の外周を円周面としたので、各被圧縮弾性部材の外周面の変形が均等になるため、被圧縮弾性体の外周面の膨出変形部位の全体を外ケース内周面に確実に密着させることが出来、これらで構成された被圧縮弾性体の外周面も円周面に形成することが出来る。
又、介在板の外径を、該介在板が外ケースの軸線方向にスライド可能な程度に外ケースの内径より小径にしたので、被圧縮弾性部材と介在板が別体であっても、外ケースに対する介在板の姿勢を保持出来るため、被圧縮弾性部材を効率良く圧縮変形させることが出来る。
更に、限界まで外方膨出した圧縮変形状態の被圧縮弾性部材を更に圧縮変形させるべく、介在板の外径を被圧縮弾性部材の外径より小径としたり、被圧縮弾性部材及び介在板に形成された貫通孔でシャフト及びガイド弾性体の挿通孔を構成し、被圧縮弾性部材の貫通孔を介在板の貫通孔より小径にしたので、隣接する被圧縮弾性部材間に逃がし空間を確保出来るため、更なる圧縮変形を可能にして地震エネルギーの吸収効率の向上を図ることが出来る。
又、収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材と、伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材を、同材質で同形同大としたので、全ての被圧縮弾性部材の均等な圧縮変形を実行することが出来る。
又、２箇所の伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数を夫々複数個で同数とし、収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数をその２倍とし、具体的には伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材を夫々２個とし、収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数を４個としたので、両者共に被圧縮弾性部材の総数では同数で具体的には４個になって、伸縮時に略同量の地震エネルギーを吸収することが出来るため、収縮時及び伸長時の制振機能を略同一にすることが出来る。
そして、被圧縮弾性部材をウレタンゴムとしたので、かかるウレタンゴムの特性である耐摩耗性及び荷重負荷能力に優れ経年変化が少ないことにより、本発明に係る制振装置の優れた機能を長期間保持することが出来るなど、その実用的効果甚だ大である。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る制振装置の分解斜視図であり、図２は、図１の制振装置の組立状態を示す断面図であり、かかる制振装置は、図６（ａ）〜（ｄ）に示す様に、直交する垂直構造体（柱、基礎梁など）Ｗ及び水平構造体（土台、大引、梁、桁など）Ｗａ、直交する２本の水平構造体Ｗ、Ｗａ、又は平行な２本の水平（垂直）構造体Ｗ、Ｗａ間に、斜設又は一方の構造体に対し平行に設置している。
具体的な構成は、主に、両端を閉鎖した筒状の外ケース１と、該外ケース１の両端部に貫設したガイド孔２、2aに、上記外ケース１の長手方向にスライド可能に挿通し、且つ同軸線上に配置した独立した２本のシャフト３、3aと、該シャフト３、3aの内端部に固設して、相互間を拡縮可能にした２枚の圧縮板４、4aと、該２枚の圧縮板４、4a間に設けた収縮時の被圧縮弾性体５と、圧縮板４、4aと外ケース１の両端部との間に設けた、上記シャフト３、3aの挿通孔６、6aを有する伸長時の被圧縮弾性体７、7aとを備えている。

外ケース１にあっては、外径約６０ｍｍの鋼管であるケース本体10と、該ケース本体10の両端開口部の閉鎖板11、11a とにより構成し、該閉鎖板11、11a の中央に上記ガイド孔２、2aが形成されている。

シャフト３、3aにあっては、ガイド孔２、2aより小径な金属製の丸棒とし、外端部に、例えば図７に示す様な、構造体Ｗ、Ｗａ側への取付部材12、12a を設け、該取付部材８、8aの夫々に形成された複数個の取付孔９、9a…を挿通させた釘、ボルト等（図示せず）により、取付部材８、8aを構造体Ｗ、Ｗａに固定する様にしている。

圧縮板４、4aにあっては、外ケース１の内径より若干小径な金属製の円板とし、外側面中央にシャフト３、3aの内端部が固設されている。

収縮時の被圧縮弾性体５にあっては、軸芯が外ケース１の軸芯と同軸線上に位置する略円柱状に形成され、両端面が圧縮板４、4aに当接し、且つ外周面と外ケース１の内周面との間に微小隙間13を形成している。
又、収縮時の被圧縮弾性体５におけるシャフト３、3aの軸線上、即ち中央に円孔状の挿通孔14を形成すると共に、該挿通孔14内に、両端部が圧縮板４、4aに当接する圧縮変形容易なガイド弾性体15を収容し、挿通孔14の内周面とガイド弾性体15との間に微小隙間16を形成している。
又、ガイド弾性体15を圧縮コイルバネとし、そのバネ座17、17a をシャフト３、3aより小径な丸棒状に形成して、２枚の圧縮板４、4aの収縮時の被圧縮弾性体５側の面の中央に突設し、両方のバネ座17、17a を、シャフト３、3aの軸芯方向に長く形成すると共に、それらの先端間の寸法を、最大収縮時に衝突しない様に設定している。

伸長時の被圧縮弾性体７、7aにあっては、軸芯が外ケース１の軸芯と同軸線上に位置し、且つ長さが収縮時の被圧縮弾性体５の略半分の略円柱状に形成され、両端面が外ケース１の両端部内面及び圧縮板４、4aに当接し、且つ外周面と外ケース１の内周面との間に微小隙間18、18a を形成し、シャフト挿通孔６、6aを円孔としてその内径をシャフト３、3aの外径より若干大径にして、シャフト挿通孔６、6aの内周面とシャフト３、3a間に微小隙間19、19a を形成している。

又、収縮時の被圧縮弾性体５を、機械的強度に優れ、耐摩耗性及び荷重負荷能力が高く、経年変化が少ない弾性材料製、例えばウレタンゴム製の４個の被圧縮弾性部材20、20a 、20b 、20c と、隣接する被圧縮弾性部材20、20a 、20b 、20c 間に介設した金属製の３枚の介在板21、21a 、21b とで構成し、各被圧縮弾性部材20、20a 、20b 、20c の中央に形成した貫通孔22と、各介在板21、21a 、21b の中央に形成した貫通孔23とで上記ガイド弾性体15の挿通孔14を形成している。
又、伸長時の被圧縮弾性体７、7aの夫々を、ウレタンゴム製の２個の被圧縮弾性部材20、20a と、該被圧縮弾性部材20、20a 間に介設した金属製の１枚の介在板21とで構成し、各被圧縮弾性部材20、20a の中央に形成した貫通孔22と、介在板21の中央に形成した貫通孔23とで上記シャフト挿通孔６、6aを形成している。

つまり、収縮時の被圧縮弾性体５及び伸長時の被圧縮弾性体７、7aは、単一素材の単体であっても良いが、複数個の被圧縮弾性部材20、20a …を備えた単一素材の複合体とするのが好ましく、更に隣接する被圧縮弾性部材20、20a …間に介在板21、21a …を介設した複合素材による複合体とするのが好ましく、更に全ての被圧縮弾性部材20、20a …を同形同大とするのが好ましい。
又、収縮時の被圧縮弾性体５の被圧縮弾性部材20、20a …の個数を、一方の伸長時の被圧縮弾性体７の被圧縮弾性部材20、20a …の個数の２倍とし、両方の伸長時の被圧縮弾性体７、7aの被圧縮弾性部材20、20a …の個数を同数にしているが、かかる形態に限定されない。しかし、制振装置自体の大きさ、伸長時と収縮時の機能一致を図るためにも上記構成にするのが好ましい。

図１〜４、５（ａ）に示す様に、介在板21、21a …の外径を被圧縮弾性部材20、20a …より小径にして、隣接する被圧縮弾性部材20、20a …における介在板21、21a …の外周面より外側の空間を逃がし空間24としたり、図５（ｂ）に示す様に、介在板21、21a …の貫通孔23を被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22より大径にして、隣接する被圧縮弾性部材20、20a …における介在板21、21a …の貫通孔23の内周面より内側の空間を逃がし空間25としたり、或いは図５（ｃ）に示す様に、介在板21、21a …の外径を被圧縮弾性部材20、20a …より小径にすると共に介在板21、21a …の貫通孔23を被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22より大径にして、逃がし空間24、25を形成するのが好ましい。
又、被圧縮弾性部材20、20a …の外径は、図１〜４、５（ａ）に示す様に介在板21、21a …より大径にしたり、図５（ｂ）に示す様に同径にしたり、或いは図８〜１０に示す様に、介在板21、21a …より小径にするなど、介在板21、21a …の外径に対しどの様な大小関係であっても良い。
又、介在板21、21a …の貫通孔23の内径は、図１〜４、５（ａ）に示す様に被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22と同径にしたり、図５（ｂ）、（ｃ）及び図８〜１０に示す様に、被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22より大径にしたり、或いは図示しないが、被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22より小径にするなど、被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22の内径に対しどの様な大小関係であっても良い。

尚、介在板21、21a …にあっては、被圧縮弾性部材20、20a …に対し固定一体化状態又は非固定別体化状態であっても良いが、特に後者の場合、介在板21、21a …の外径を外ケース１の内径より、介在板21、21a …が外ケース１の軸線方向にスライド可能な程度に若干小径にするか、介在板21、21a …の貫通孔23の内径をシャフト３、3aの外径より若干大径にして、介在板21、21a …の外ケース１内での姿勢を保持可能にするのが好ましい。
又、被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22の内径も、シャフト３、3a及びガイド弾性体15の外径より若干大径にして、被圧縮弾性部材20、20a …の外ケース１内での姿勢を保持可能にするのが好ましい。
又、図面上、圧縮板４、4aは、外径を被圧縮弾性部材20、20a …と同径にしているが、かかる形態に何ら限定されない。

次に、本発明に係る制振装置の作用について説明する。
収縮時には、伸長時の被圧縮弾性体７、7aはそのままの形態で、シャフト３、3aが内側へスライドして２枚の圧縮板４、4aにより収縮時の被圧縮弾性体５を圧縮変形させて地震エネルギーを吸収し、その過程で被圧縮弾性体５の外周面が外側へ、内周面が内側へ徐々に膨出して外ケース１の内周面、ガイド弾性体15の外周面に密着してその密着性が徐々に高くなり摩擦抵抗も徐々に大きくなって、地震エネルギーを吸収する。
伸長時には、収縮時の被圧縮弾性体５はそのままの形態で、圧縮板４、4aにより伸長時の被圧縮弾性体７、7aを外ケース１の両端内面に押圧させ圧縮変形させて地震エネルギーを吸収し、その過程で被圧縮弾性体７、7aの外周面が外側へ、内周面が内側へ徐々に膨出して外ケース１の内周面、シャフト３、3aの外周面に密着してその密着性が徐々に高くなり摩擦抵抗も徐々に大きくなって、地震エネルギーを吸収する。
よって、地震動により本願のものは伸縮を繰り返すことになるが、収縮状態から伸長に切り替わる時点では、伸長時の被圧縮弾性体７、7aと圧縮板４、4a又は外ケース１の両端内面との間に隙間が形成されていることから、先ずシャフト３、3a及び圧縮板４、4aがスライドし初期位置まで復帰した後、伸長時の被圧縮弾性体７、7aを圧縮変形させ、その過程で収縮時の被圧縮弾性体５が外力解除され弾性復元力により初期形態に自動復帰し、伸長状態から収縮に切り替わる時点では、収縮時の被圧縮弾性体５及び圧縮板４、4aとの間に隙間が形成されていることから、先ずシャフト３、3a及び圧縮板４、4aがスライドし初期位置まで復帰した後、収縮時の被圧縮弾性体５を圧縮変形させ、その過程で伸長時の被圧縮弾性体７、7aが外力解除され弾性復元力により初期形態に自動復帰する。

更に、収縮時における伸長時の被圧縮弾性体７、7aと圧縮板４、4a又は外ケース１の両端内面、伸長時における収縮時の被圧縮弾性体５及び圧縮板４、4aとの間に隙間が生じることから、収縮又は伸長後に伸長又は収縮に切り替わる時点で、シャフト３、3a及び圧縮板４、4aは初期位置まで復帰した後、伸長時又は収縮時の被圧縮弾性体５、７、7aを圧縮変形させるため、シャフト３、3a及び圧縮板４、4aの初期位置までの復帰を各被圧縮弾性体５、７、7aで妨げられず、圧縮状態であった伸長時又は収縮時の被圧縮弾性体５、７、7aの初期形態への自動復帰をシャフト３、3a、圧縮板４、4a及び他方の被圧縮弾性体５、７、7aで妨げられない。

介在板21、21a …の外周を被圧縮弾性部材20、20a …の外周より内側に設定する、具体的には介在板21、21a …の外径を被圧縮弾性部材20、20a …より小径にしたり、介在板21、21a …に形成した貫通孔23を、被圧縮弾性部材20、20a …に形成した貫通孔22より大径にすることで、隣接する被圧縮弾性部材20、20a …間にして介在板21、21a …の内外周側の一方又は両方に逃がし空間24、25を確保出来るため、限界まで外方膨出した圧縮変形状態の被圧縮弾性部材20、20a …を更に圧縮変形させることが可能になる。

介在板21、21a …の外径を外ケース１の内径より若干小径にすることで、図１１、１２に示す様に、制振装置の伸縮時に外ケース１の軸芯に対しシャフト３、3aが若干傾いて、介在板21、21a …自体は外ケース１内で傾かず、傾いたとしても介在板21、21a …の外周が外ケース１の内周面に近いために僅かに傾く程度であるため、被圧縮弾性部材20、20a …を確実に圧縮変形させることが可能となり、又介在板21、21a …自体が外ケース１の内周面に接触することで、摩擦抵抗による地震エネルギーの吸収の役割を、微量ではあるが果たすことが可能になる。

上記伸縮変形時には、２本のシャフト３、3aに２枚の圧縮板４、4aを介して被圧縮弾性体５、７、7aの弾性復元力が作用しているため、制振装置全体としての剛性を確保することが可能になり、而も圧縮変形が大きくなるのに伴い剛性が増すことなる。

尚、上記微小隙間13、16、18、18a 、19、19a にあっては、図面上、ある程度の寸法を有しているが、限りなく『０』に近く、場合によっては接触していても良く、これは収縮時の被圧縮弾性体５及び伸長時の被圧縮弾性体７、7a、具体的にはそれらを構成する被圧縮弾性部材20、20a …の加工精度を高くするか、或いは収縮時の被圧縮弾性体５及び伸長時の被圧縮弾性体７、7a、具体的にはそれらを構成する被圧縮弾性部材20、20a …を圧縮変形状態で外ケース１内に収容することで可能にし、特に後者の場合、初期状態における剛性が増すことになる。

又、外ケース１の内周面と収縮時の被圧縮弾性体５及び伸長時の被圧縮弾性体７、7a（各被圧縮弾性部材20、20a …）との間の微小隙間13、18、18a 、収縮時の被圧縮弾性体５及び伸長時の被圧縮弾性体７、7aの挿通孔14、６、6a（各被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22）とガイド弾性体15及びシャフト３、3aとの間の微小隙間16、19、19a 、被圧縮弾性部材20、20a …及び介在板21、21a …の外径差、被圧縮弾性部材20、20a …の貫通孔22及び介在板21、21a …の貫通孔23の内径差の大小により逃がし空間24、25の大きさを調整して被圧縮弾性部材20、20a …の変形量を調整可能にし、更に被圧縮弾性部材20、20a …の硬さ（圧縮歪みの度合い）、並びにそれらの組み合わせにより、本発明に係る制振装置の機能調整が可能になる。

本発明に係る制振装置の組立状態を示す断面図である。 図１の制振装置の分解斜視図である。 収縮状態の制振装置の断面図である。 伸長状態の制振装置の断面図である。 被圧縮弾性部材と介在板の３パターンの形態例を示す要部断面図である。 図１の制振装置の４パターンの使用状態を示す正面図である。 制振装置の取付状態を示す斜視図である。 制振装置の他の実施例の分解斜視図である。 図８の制振装置の断面図である。 図９の要部拡大図である。 設置した制振装置の伸長時の状態を示す正面図である。 設置した制振装置の収縮時の状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 外ケース
３、3a シャフト
４、4a 圧縮板
５ 収縮時の被圧縮弾性体
６、6a シャフト挿通孔
７、7a 伸長時の被圧縮弾性体
13 微小隙間
14 ガイド弾性体の挿通孔
15 ガイド弾性体
16 微小隙間
17、17a バネ座
18、18a 微小隙間
19、19a 微小隙間
20、20a … 被圧縮弾性部材
21、21a … 介在板
22 貫通孔
23 貫通孔
Ｗ、Ｗａ 構造体

Claims (18)

1. 建物における直交又は平行状態の２体の構造体に両端部を固定する伸縮自在な制振装置であって、両端を閉鎖した筒状の外ケースと、該外ケースの両端面を、その長手方向にスライド可能に貫通し、且つ同軸線上に配置した独立した２本のシャフトと、該シャフトの内端部に固設して、相互間を拡縮可能にした２枚の圧縮板と、該２枚の圧縮板間に設けた収縮時の被圧縮弾性体と、圧縮板と外ケースの両端部との間に設けた、上記シャフトの挿通孔を有する伸長時の被圧縮弾性体とを備え、収縮時に２枚の圧縮板で収縮時の被圧縮弾性体を圧縮変形させると共に、伸長時に圧縮板と外ケースの両端部とで伸長時の被圧縮弾性体を圧縮変形させ、且つ収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を、圧縮変形時に外ケースの内周面に密着させる様にしたことを特徴とする制振装置。
2. 収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を柱状に形成し、該収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の外周面と外ケースの内周面との間に、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体の外周面が外ケースの内周面に密着する様な微小隙間を形成したことを特徴とする請求項１記載の制振装置。
3. 伸長時の被圧縮弾性体におけるシャフト挿通孔の内周面とシャフトの外周面との間に、伸長時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、上記シャフト挿通孔の内周面がシャフトの外周面に密着する様な微小隙間を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の制振装置。
4. 収縮時の被圧縮弾性体におけるシャフトの軸線上に挿通孔を形成し、該挿通孔内に、両端部が圧縮板に当接する圧縮変形容易なガイド弾性体を収容して、上記被圧縮弾性体における挿通孔の内周面とガイド弾性体との間に、収縮時の被圧縮弾性体の圧縮変形初期に、上記挿通孔の内周面がガイド弾性体に密着する様な微小隙間を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の制振装置。
5. 収縮時の被圧縮弾性体の挿通孔を円孔とすると共に、ガイド弾性体を圧縮コイルバネとし、該圧縮コイルバネのバネ座を、２枚の圧縮板の収縮時の被圧縮弾性体側の面に突設したことを特徴とする請求項４記載の制振装置。
6. 両方のバネ座をシャフトの軸芯方向に長く形成すると共に、それらの先端間の寸法を、収縮時に衝突しない様に設定したことを特徴とする請求項５記載の制振装置。
7. 外ケースを円筒状に形成し、被圧縮弾性体及び圧縮板の外周を円周面としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の制振装置。
8. 上記シャフトを丸棒とし、上記伸長時の被圧縮弾性体におけるシャフト挿通孔を円孔としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の制振装置。
9. 収縮時及び伸長時の被圧縮弾性体を、外ケースの軸線方向に直列配置した複数個の被圧縮弾性部材で構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の制振装置。
10. 隣接する被圧縮弾性部材間に介在板を介設したことを特徴とする請求項９記載の制振装置。
11. 外ケースを円筒状に形成し、被圧縮弾性部材及び介在板の外周を円周面としたことを特徴とする請求項１０記載の制振装置。
12. 介在板の外径を、該介在板が外ケースの軸線方向にスライド可能な程度に外ケースの内径より小径にしたことを特徴とする請求項１１記載の制振装置。
13. 介在板の外径を被圧縮弾性部材の外径より小径としたことを特徴とする請求項１１記載の制振装置。
14. 被圧縮弾性部材及び介在板に形成された貫通孔でシャフト及びガイド弾性体の挿通孔を構成し、被圧縮弾性部材の貫通孔を介在板の貫通孔より小径にしたことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３記載の制振装置。
15. 収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材と、伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材を、同材質で同形同大としたことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３又は１４記載の制振装置。
16. ２箇所の伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数を夫々複数個で同数とし、収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数をその２倍としたことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の制振装置。
17. 伸長時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材を夫々２個とし、収縮時の被圧縮弾性体における被圧縮弾性部材の個数を４個としたことを特徴とする請求項１６記載の制振装置。
18. 被圧縮弾性部材をウレタンゴムとしたことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７記載の制振装置。

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