JP4209813B2 - 減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の揺れを抑える減衰装置に関する。

従来、免震装置等に用いられる回転体としての鉄球は、主として上部構造体を滑り易く支持する支承材兼ベアリング材として使用されるだけで、振動を減衰させる機構は、外部に設けられたダンパーに依存している。

このため、例えば、免震床等を構成する場合、ダンパーを配置するために、ある程度の床高が必要となり、階高が既に決まってしまっている既存の建物を免震床とするには無理があった。

一方、建物全体を免震構造とする場合、通常、基礎コンクリートの上に鉄球を敷き並べ、この鉄球の上に建物が構築される支持スラブをスライド可能に載置するようになっている。

しかし、基礎コンクリート面及び支持スラブ面に不陸があると、鉄球との間に隙間が生じ建物が安定して支持されない。また、別途ダンパーを取付ける必要があるので、装置が大掛かりになり、高さ方向に一定のスペースが必要となる。

本発明は係る事実を考慮し、回転体の転がりを利用して、ストロークの大きい減衰装置を構成することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、内筒が外筒へ挿入されている。この外筒と内筒との間には、減衰性能を備えた回転体が挟持され圧縮変形している。

そして、内筒を軸方向へ往復移動させると、回転体の弾性変形、転がりによるせん断変形、また、外筒の内壁及び内筒の外壁との摩擦抵抗の組合わせによって、減衰作用を発揮する。また、内筒を外筒に対して回転させることによっても、減衰効果を得ることができる。

さらに、この減衰装置は、圧縮変形された回転体の転がりを利用しているため、減衰可能な変位量に制限がなく、大変形ストロークのダンパーを構成することができる。

ここで、回転体（球状でも楕円状でも回転可能な形状であれば構わない）の形態を詳細に説明すると、回転体は圧縮変形させることによって、内筒と外筒に接触し、面で圧縮荷重を受ける。ここで、内筒が振動等によって外筒に相対移動すると、面摩擦力によって回転体が弾性変形する。ここで、内筒と外筒の相対移動量が回転体の弾性変形範囲内であれば、回転体は、一方の内筒の揺れや振動が外筒に伝わらないように防振する。

また、内筒の相対移動量が回転体の弾性変形範囲を越えると、内筒の移動に伴って、回転体は外筒の間を転がり始める。このとき、圧縮変形して潰れた回転体は、回転時に内部がせん断変形するので、減衰力を発揮し、さらに、回転体が転がるときの内筒と外筒との摩擦抵抗も同時に減衰力として作用するので、これらの組み合わせによって高い減衰効果を発揮する。

なお、圧縮力の大きさを調整し、外筒と内筒との摩擦力を大きくすることによって、回転体が転がり始めるまでの、転がり抵抗又転がるときの摩擦抵抗を調整することもできる。

本発明は上記構成としたので、ストロークの大きい減衰装置を得ることができる。

図１〜図２には、第１形態に係る減衰装置５６が示されている。

減衰装置５６は、外筒５８と、この外筒５８へ挿入され往復移動可能とされた内筒６０を備えている。外筒５８と内筒６０との間には、減衰性能を有する材料（高減衰ゴム、天然ゴム、粘弾性体等）で成形された球体６２が周方向及び軸方向にに沿って配置され、圧縮変形した状態で挟持されている。

なお、外筒５８の両端には、球体６２の抜け落ち防止用のストッパー３７が設けられている。また、球体６２の配置間隔は、必要とされる減衰力を発揮するために、実験的に決められるものである。

次に、本形態の減衰装置５６の作用を説明する。

例えば、図２〜図３に示すように、内筒６０を固定し、相対的に外筒５８を左方向へ移動させると、球体６２が左方向へ転がり、転がりによるせん断変形、また、外筒５８の内壁及び内筒６０の外壁との摩擦抵抗の組合わせによって、減衰作用が発揮される。そして、この減衰装置５６は、圧縮変形された球体６２の転がりを利用しているため、内筒６０が外筒５８を貫通可能となっており、減衰可能な変位量に制限がなく、大変形ストロークのダンパーを構成することができる。

また、本形態では、内筒６０と外筒５８とで減衰装置５６を構成したが、図４に示す減衰装置７２のように、内筒６４、中筒６６、及び外筒６８というように、多段状に筒体を設け、それぞれの間に球体７０を挟持するような構成でもよい。これによって、外筒６８と内筒６４を一方の移動部材へ、中筒６６を他方の移動部材へ連結することにより、減衰効果を向上させることができる。

さらに、図５に示す減衰装置７４のように、矩形状の内筒７６及び外筒７８であってよく、必ずしも、円筒である必要はない。

また、図６及び図７に示すように、大小の円筒体９５を多段状に重ね合わせ、それぞれの円筒体９５の間に球体９７を挟持して、一方向のストロークが長い減衰装置９９を構成することもできる。この減衰装置９９では、円筒体９５の内周壁や外周壁の表面粗さ、或いは、球体９７の材質や個数を調整することによって、円筒体９５が伸長する順番を決めることができる。

さらに、図８及び図９に示す減衰装置１０１のように、有底の筒体１２０と軸体１２２とで球体１２４を挟持し、軸体１２２を梁１２６へ、筒体１２０を柱１２８へ固定し、図１０に示すような、地震時等の変形を制御する制振装置として利用することもできる。

第１形態に係る減衰装置を軸線と直交する方向に切断した断面図である。 第１形態に係る減衰装置を軸線方向に切断した断面図である。 第１形態に係る減衰装置の作動状態を示した断面図である。 第１形態に係る減衰装置の変形例を示す断面図である。 第１形態に係る減衰装置の他の変形例を示す断面図である。 第１形態に係る減衰装置の他の変形例を示す断面図である。 第１形態に係る減衰装置の他の変形例を示す側断面図である。 第１形態に係る減衰装置の他の変形例を示す側断面図である。 図８の減衰装置が柱と梁との結合部分の取付けられた状態を示す平面図である。 図９の減衰装置が柱と梁との結合部分の取付けられた状態を示す立面図である。

符号の説明

５８ 外筒
５９ 回転板（第２回転板）
６０ 内筒
６１ 球体（回転体）
６２ 球体（回転体）
７０ 球体（回転体）

Claims (1)

1. 外筒と、前記外筒へ挿入された内筒と、前記外筒と前記内筒との間に挟持されて圧縮変形する減衰性能を備えた回転体と、を有することを特徴とする減衰装置。

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