JP4728742B2 - 定力伸縮装置 - Google Patents

Description

本発明は建物の支持構造体、受風物の支持構造体、乗り物用座席の支持構造体等に用いて好適な定力伸縮装置に関する。

伸縮装置として、特許文献１に記載の懸架装置の如く、外力によって常時伸縮するものがある。

また、特許文献２に記載の免震装置では、免震支承部を非作動状態とするロック動作を実施可能とするロック機構と、地震の発生を検知する地震検知部と、地震検知部の検知結果に基づきロック機構のロック動作を解除させて免震支承部を作動状態とするロック機構解除部と、を有することとしている。地震時以外の平時には、風等によって住宅が不必要に揺れてしまうことを防止するものである。
特開2003-166580 特開平10-306841

特許文献１の伸縮装置では、一定の力以下では伸縮せず、一定の力をこえたときにだけ伸縮することができない。

特許文献２の免震装置でも、地震時にのみ作動するロック機構解除部（開閉弁が開弁して圧搾空気源の圧搾空気をロック機構へ供給する手段）を具備する必要があり、高コストになる。

本発明の課題は、簡素な構成により、一定の力をこえたときに伸縮する定力伸縮装置を提供することある。

請求項１の発明は、ケースの一端開口に止め部材を設け、ケースの内部で他端底部の側に引き板を、止め部材の側に押し板を挿入し、引き板と押し板の間に板ばねを挟み、板ばねの長手方向の一端を引き板に支持し、板ばねの長手方向の他端を押し板に支持し、一定の力をこえる押し力と引き力により板ばねを曲げ変形可能にし、ケースの一端開口に止め部材を介して挿入される押し引き棒を押し方向で押し板に係合可能にし、引き板に連結される連結棒を押し板に通し、押し引き棒に引き方向で係合可能にし、押し力と引き力が一定の力をこえたときに伸縮する定力伸縮装置において、板ばねは、引き板と押し板の間に予圧縮力を加えない自由状態のまま組込まれ、該板ばねの長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるまで曲げ変形を開始しない圧縮曲げ特性を備えるとともに、板ばねの長手方向の両端を引き板と押し板のそれぞれに設けた受け溝に入れて衝合させ、引き板と押し板で板ばねを長手方向の両側から挟み込むに際し、それらの端の連結棒に臨む側の内向き面は板ばねの長手方向に沿うストレート面として受け溝の連結棒寄りの内側溝壁に概ね隙間なく添設し、それらの端の内向き面と反対側の外向き面は板ばねの長手方向に対して斜交する斜面として受け溝の内側溝壁に相対する外側溝壁との間に大きな隙間を形成することにより、板ばねに、連結棒から離隔する外方へ向けて凸をなす曲げ変形開始習性を備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記押し引き棒を中空状にし、前記連結棒の押し引き棒に対する係合部を該押し引き棒の中空空間に挿入したものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた建物の支持構造体である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記定力伸縮装置が中地震をこえたときに、伸縮を開始するようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた受風物の支持構造体である。

請求項６の発明は、請求項５の発明において更に、前記定力伸縮装置が非常の突風時に、伸縮を開始するようにしたものである。

請求項７の発明は、請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた乗り物用座席の支持構造体である。

請求項８の発明は、請求項７の発明において更に、前記定力伸縮装置が非常の衝突時に、伸縮を開始するようにしたものである。

（請求項１）
(a)定力伸縮装置の押し引き棒は、押し方向に作用する押し力で押し板を介して板ばねに圧縮荷重を加え、引き方向に作用する引き力で連結棒及び引き板を介して板ばねに圧縮荷重を加える。通常時には、押し引き棒が板ばねに加える上述の圧縮荷重が一定の力（板ばねの圧縮曲げ開始強度）をこえるまで、板ばねは曲げ変形せず、伸縮しない。そして、非常時には、押し引き棒が一定の力をこえたとき、板ばねは曲げ変形し、伸縮開始する。

(b)定力伸縮装置は、板ばねを用いるだけで、一定の力をこえる押し力と引き力の両方により板ばねを曲げ変形し、何度でもくり返し反復して伸縮でき、簡素である。板ばねは予圧縮力を加えない自由状態でも自らの圧縮曲げ特性により、板ばねの長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるまで変形しないものとすることができるから、板ばねを自由状態のまま組込むことによってその組込性が良いし、定力伸縮装置のコンパクトを図ることができる。板ばねを用いることにより、板ばねの圧縮曲げ開始強度の設定により、定力伸縮装置の伸縮開始荷重を容易に大きくとることができるし、伸縮開始後の反力の増加を少なくできる。

(c)板ばねが連結棒から離隔する外方へ向けて凸をなす曲げ変形開始習性を備えることにより、板ばねの長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるに至ったとき、板ばねを必ず外方へ向けて凸をなすように曲げ変形開始でき、板ばねと連結棒の不測の干渉を防止できる。

（請求項２）
(d)定力伸縮装置は、押し引き棒を押し方向に操作するとき、押し引き棒の中空空間に連結棒を収容でき、押し引き棒と連結棒の干渉を回避しながら、定力伸縮装置のコンパクトを図ることができる。

（請求項３）
(e)建物の支持構造体に設けた定力伸縮装置は、建物に作用する地震力等が一定の力をこえるまでは伸縮しないで風等による建物の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して建物の損傷を回避する。

（請求項４）
(f)定力伸縮装置が中地震をこえるときに伸縮開始するものにしたから、中地震までは建物の不要な揺れを生じないし、大地震に遭遇したときに建物を損傷させることがない。

（請求項５）
(g)受風物の支持構造体に設けた定力伸縮装置は、受風物に作用する風力が一定の力をこえるまでは伸縮しないで受風物の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して受風物の損傷を回避する。

（請求項６）
(h)定力伸縮装置が非常な突風時に伸縮開始するものにしたから、非常な突風時に受風物を損傷させることがない。

（請求項７）
(i)乗り物用座席の支持構造体に設けた定力伸縮装置は、座席に作用する力が一定の力をこえるまでは伸縮しないで座席の不要な移動を生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して衝撃を吸収する。

（請求項８）
(j)定力伸縮装置が非常の衝突時に伸縮開始するものにしたから、前方衝突、追突等の非常な衝突時に衝撃吸収する。

図１は定力伸縮装置の通常状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図、図２は定力伸縮装置の非常時の圧縮状態を示す断面図、図３は定力伸縮装置の非常時の伸長状態を示す断面図、図４は実施例１の建物の門型ラーメン構造を示す模式図、図５は門型ラーメン構造を示す正面図、図６は柱脚接合仕口に作用する水平力を示す模式図、図７は柱脚接合仕口に作用する曲げモーメントを示す模式図、図８は実施例２の建物のラーメンユニット構造を示す模式図、図９はラーメンユニット構造を示す正面図、図１０は実施例３の建物を示す模式図、図１１は実施例３の建物の支持構造体を示す模式図、図１２は実施例４の受風物を示す模式図、図１３は実施例５の乗り物用座席を示す模式図、図１４は定力伸縮装置の変形例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部拡大図、図１５は定力伸縮装置の変形例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部拡大図である。

図１の参考例としての定力伸縮装置Ａは、押し力と引き力が一定の力をこえたときに伸縮する。定力伸縮装置Ａは、有底筒状ケース１の一端開口に筒状止め部材２を設け、ケース１の内部で他端底部の側に引き板３を、止め部材２の側に押し板４を挿入し、引き板３と押し板４の間に、相対する２枚の概ね矩形板状の板ばね５、５を挟む。２枚の板ばね５、５は、ケース１の中心軸（後述する連結棒７の中心軸と同じ）の両側に配置されて互いに線対称をなし、それらの長手方向をケース１の中心軸に概ね平行配置し、それらの長手方向の一端を引き板３に止ねじ固定して支持し、それらの長手方向の他端を押し板４に止ねじ固定して支持する。板ばね５は一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえる押し力と引き力により曲げ変形開始する。定力伸縮装置Ａは、ケース１の一端開口に設けた止め部材２の内部に押し引き棒６を挿入し、押し引き棒６を押し方向（ケース１に入る方向）で押し板４に係合可能にする。定力伸縮装置Ａは、引き板３に螺合等して連結される六角頭付ボルト等の連結棒７を押し板４に通し、連結棒７の頭部７Ａ（係合部）を押し引き棒６の係合部６Ａに引き方向（ケース１から出る方向）で係合可能にする。ケース１は取付部９Ａを、押し引き棒６は取付部９Ｂを備える。

定力伸縮装置Ａは、板ばね５が連結棒７から離隔する外方（連結棒７の中心軸に直交する外方）へ向けて凸をなす（図２、図３）曲げ変形開始習性を備える。本参考例では、板ばね５を長手方向の中央部でくの字状に予め折り曲げ、くの字の凸面を外方に臨ませることにて、上述の曲げ変形開始習性を備える。

定力伸縮装置Ａは、押し引き棒６を中空状にし、連結棒７の押し引き棒６に対する頭部７Ａを押し引き棒６の中空空間６Ｂに進入可能に挿入する。

定力伸縮装置Ａは以下の如くに伸縮動作する。
(a)定力伸縮装置Ａの押し引き棒６は、押し方向に作用する押し力で押し板４を介して板ばね５に圧縮荷重を加え、引き方向に作用する引き力で連結棒７及び引き板３を介して板ばね５に圧縮荷重を加える。通常時には、押し引き棒６が板ばね５に加える上述の圧縮荷重が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまで、板ばね５は変形せず、伸縮しない（図１）。そして、非常時には、押し引き棒６が一定の力をこえたとき、板ばね５は曲げ変形し、伸縮開始する。図２は定力伸縮装置の圧縮状態を示し、図３は定力伸縮装置Ａの伸長状態を示す。

(b)定力伸縮装置Ａは、単一の板ばね５を用いるだけで、一定の力をこえる押し力と引き力の両方により板ばね５を曲げ変形し、何度でもくり返し反復して伸縮でき、簡素である。板ばね５は予圧縮力を加えない自由状態でも自らの圧縮曲げ特性により、板ばね５の長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるまで変形しないものとすることができるから、板ばね５を自由状態のまま組込むことにて組込性が良いし、定力伸縮装置Ａのコンパクトを図ることができる。板ばね５を用いることにより、板ばね５の圧縮曲げ開始強度の設定により、定力伸縮装置Ａの伸縮開始荷重を容易に大きくとることができるし、伸縮開始後の反力の増加を少なくできる。

(c)板ばね５が連結棒７から離隔する外方へ向けて凸をなす曲げ変形開始習性を備えることにより、板ばね５の長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるに至ったとき、板ばね５を必ず外方へ向けて凸をなすように曲げ変形開始でき、板ばね５と連結棒７の不測の干渉を防止できる。

(d)定力伸縮装置Ａは、押し引き棒６を押し方向に操作するとき、押し引き棒６の中空空間６Ｂに連結棒７を収容でき、押し引き棒６と連結棒７の干渉を回避しながら、定力伸縮装置Ａのコンパクトを図ることができる。

尚、定力伸縮装置Ａは、板ばね５の断面形状、具体的には板ばね５の板厚又は板巾を板ばね５の長手方向の全長に渡り、或いは長手方向の一部において変化させることにより、板ばね５の圧縮曲げ開始強度を変更でき、定力伸縮装置Ａの伸縮開始荷重を容易に設定替えできる。

定力伸縮装置Ａは、図１の通常状態（引き板３がケース１の底部に接し、押し板４がケース１の止部材２に当接する状態）で、板ばね５に予圧縮力を加えない自由状態とすることができる。但し、定力伸縮装置Ａは、止め部材２をケース１の一端開口の内周めねじ部に螺着し、ケース１の側壁に螺合した止ねじ８を止め部材２に係止することもでき、止め部材２をケース１に対して螺動することにより、板ばね５の圧縮曲げ開始強度を変更でき、定力伸縮装置Ａの伸縮開始荷重を容易に設定替えできる。

以下、定力伸縮装置Ａを用いた具体的実施例について説明する。
（実施例１）（図４〜図７）
建物構造体１０は、図４、図５に示す如く、門型ラーメン構造をなし、相並ぶ柱１１、１１をそれらの上端部に剛接合される梁１２により連結したものである。建物構造体１０は、柱１１、１１の各柱脚１１Ａを、柱脚接合仕口２０（建物支持構造体）により基礎１３（下部構造体）に接合される。以下、柱脚接合仕口２０の構成について説明する。

柱脚接合仕口２０は、柱脚１１Ａにフランジ２１Ａを剛接合し、このフランジ２１Ａをベース部材２１とする。

柱脚接合仕口２０は、基礎１３とベース部材２１の間に２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの組合せからなるロッド対２２を設ける。２本のロッド２２Ａ、２２Ｂは、それらの下端を基礎１３にピン接合（剛接合でも可）するとともに、それらの上端をベース部材２１にピン接合（剛接合でも可）する。２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの上端間隔を下端間隔より狭くする（ロッド２２Ａ、２２Ｂを互いにハの字状をなすように配置し、柱１１側の上端間隔を基礎１３側の下端間隔より狭くする）。本実施例では、柱１１に作用する水平剪断力Ｑ1の方向に沿う剪断前方側のロッド２２Ａを後傾させ、剪断後方側のロッド２２Ｂを前傾させる。

柱脚接合仕口２０は、ロッド対２２の一方のロッド２２Ｂ（ロッド２２Ａ、２２Ｂの双方でも可）を前述した定力伸縮装置Ａにより構成する。定力伸縮装置Ａは、ケース１の取付部９Ａを基礎１３にピン接合し、押し引き棒６の取付部９Ｂをベース部材２１（フランジ２１Ａ）にピン接合する。定力伸縮装置Ａは、建物構造体１０が遭遇する地震が中地震をこえたときに、伸縮を開始するように、板ばね５の圧縮曲げ開始強度を設定している。定力伸縮装置Ａは、大地震を想定した動加速度＝400Galに相当する水平力が建物構造体１０に作用した場合であっても、板ばね５のばね反力によりこの水平力に対抗できる。

以下、建物構造体１０の支持メカニズムについて説明する（図６、図７）。
(1)柱１１に水平剪断力Ｑ1が作用する。本実施例では更に、ベース部材２１に、柱１１に作用する剪断力Ｑ1と同方向の水平剪断力Ｑ2（柱１１の下半分に対応する壁荷重、風力等）が作用する。

このとき、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの基礎１３への接合部には、支点反力Ｑ＝Ｑ1＋Ｑ2が作用する。

(2)柱１１に作用する剪断力Ｑ1に起因する曲げモーメントＭcが柱脚１１Ａ（ベース部材２１との剛接合点）に生ずる。

(3)２本のロッド２２Ａ、２２Ｂに作用する支点反力Ｑ（Ｑ1＋Ｑ2）により、各ロッド２２Ａ、２２Ｂに軸力Ｔa、Ｔbが発生する。そして、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbに起因する曲げモーメントＭrが柱脚１１Ａ（ベース部材２１との剛接合点）に生ずる。曲げモーメントＭrは曲げモーメントＭcと逆方向になる。曲げモーメントＭrは、剪断前方側のロッド２２Ａの上端を下げ、剪断後方側のロッド２２Ｂの上端を上げ、ベース部材２１を微小回転させる。

軸力Ｔa、Ｔbの水平成分をＨa、Ｈb、鉛直成分をＶa、Ｖbとし、軸力Ｔa、Ｔbの柱脚１１Ａ（ベース部材２１との剛接合点）に対するモーメントの腕の長さをａ、ｂとし、ベース部材２１における柱脚１１Ａとの接合点からロッド２２Ａとの接合点までのフランジ長さをｆ、ロッド２２Ｂとの接合点までのフランジ長さをｆとし、ロッド２２Ａが基礎１３に対してなす交差角度をθａ（図７）とし、ロッド２２Ｂが基礎１３に対してなす交差角度をθｂ（図７）とするとき、下記(1)式〜(5)式が成立する。尚、柱１１の軸力を無視する。

Ｑ1＋Ｑ2＝Ｈa＋Ｈb … (1)

Ｖa＋Ｖb＝０ … (2)

Ｍr＝Ｔa×ａ＋Ｔb＋ｂ … (3)

Ｍr＝（Ｈa／cosθa）×ａ＋（Ｈb／cosθb）×ｂ … (4)

ａ＝ｆ・sinθa、 ｂ＝ｆ・sinθb … (5)

従って、曲げモーメントＭrを大きくとるためには、ロッド２２Ａ、２２Ｂの角度θa、θbを大きくとる、ベース部材２１のフランジ長さｆを大きくとる、ベース部材２１に作用する剪断力Ｑ2を大きくとることが必要になる。

(4)Ｍr＝Ｍcで柱脚１１Ａは剛接合状態（柱脚１１Ａが回転しない、柱１１と基礎１３の相対角度を不変）になる。ベース部材２１の移動はない。

(5)Ｍr＞Ｍcで柱脚１１ＡはＭcによる変形方向と逆方向に戻され、超剛接合状態になる。ベース部材２１は剪断方向（Ｑ1の方向）に移動する。

(6)Ｍr＜Ｍcで柱脚１１Ａは半剛接合状態（剛接合より弱い）になる。ベース部材２１は剪断方向と逆方向に移動する。

(7)建物構造体１０に作用する水平力に基づいてロッド２２Ｂに発生する軸力Ｔbが一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまでは、定力伸縮装置Ａは伸縮せず、当該軸力Ｔbを支持する。中地震（台風でも可）をこえる大地震等の発生時には、ロッド２２Ｂに発生する軸力Ｔbが一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえると、定力伸縮装置Ａが伸縮し、建物構造体１０の柱１１、梁１２等の破損を防止する。

実施例１によれば以下の作用効果を奏する。
(a)柱脚接合仕口２０に設けた定力伸縮装置Ａは、建物構造体１０に作用する地震力等が一定の力をこえるまでは伸縮しないで風等による建物構造体１０の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して建物構造体１０の損傷を回避する。

(b)定力伸縮装置Ａが中地震をこえるときに伸縮開始するものにしたから、中地震までは建物構造体１０の不要な揺れを生じないし、大地震に遭遇したときに建物構造体１０を損傷させることがない。

尚、実施例１によれば以下の作用効果も奏する。
(a)柱脚１１Ａにベース部材２１を剛接合し、基礎１３とベース部材２１の間に２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの組合せからなるロッド対２２を設け、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂはそれらの下端を基礎１３に接合するとともに、それらの上端をベース部材２１に接合し、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの上端間隔を下端間隔より狭くしてなることにより、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbがベース部材２１に曲げモーメントＭrを及ぼし、この曲げモーメントＭrが柱１１の変形（柱１１と基礎の交差角度の変位）を少なくし、建物全体の変形を極小にするように作用する。

(b)建物構造体１０の柱１１に剪断力Ｑ1が作用し、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂに軸力Ｔa、Ｔbが発生するとき、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbに起因して柱脚１１Ａに生ずる曲げモーメントＭrが、柱１１に作用する剪断力Ｑ1に起因して柱脚１１Ａに生ずる曲げモーメントＭcと逆方向になる。従って、曲げモーメントＭcによる柱１１の変形と、曲げモーメントＭrによる柱１１の変形が互いに相殺し、柱１１の変形を少なくし、建物全体の変形を極小にする。

(c)柱１１の変形を上述(a)、(b)の如くにベース部材２１に作用する曲げモーメントＭr、Ｍcにより少なくできるから、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの下端を基礎１３に剛接合せず、簡易にピン接合する場合でも柱１１の変形を少なくし、建物全体の変形を極小にできる。

(d)曲げモーメントＭrと曲げモーメントＭcを、Ｍr＝Ｍcとすることにより、柱脚１１Ａは基礎１３に対し剛接合状態（柱脚１１Ａは回転せず、柱１１と基礎１３の交差角度は変位しない）になり、柱１１の変形を少なくすることができる。ベース部材２１の移動はない。

(e)曲げモーメントＭrと曲げモーメントＭcを、Ｍr＞Ｍcとすることにより、柱脚１１ＡはＭcよる変形をＭrによって逆方向に戻され、超剛接合状態になり、柱１１の変形を上述(d)より少なくすることができる。ベース部材２１は剪断方向に移動する。

(f)ベース部材２１に、柱１１に作用する剪断力Ｑ1と同方向の剪断力Ｑ2が作用するようにすることにより、基礎１３が２本のロッド２２Ａ、２２Ｂに及ぼす支点反力Ｑ＝Ｑ1＋Ｑ2を大きくし、ひいては２本のロッド２２Ａ、２２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbを大きく、曲げモーメントＭrを大きくし、２本のロッド２２Ａ、２２Ｂを設けたことの効果を一層向上できる。

(g)下部構造体を基礎１３とし、建物構造体１０の柱１１を基礎１３に接合する接合仕口２０において、上述(a)〜(f)を実現できる。

（実施例２）（図８、図９）
建物構造体３０は、図８、図９に示す如く、ラーメンユニット構造をなし、相並ぶ柱３１、３１を、それらの上端部に剛接合される天井梁３２により連結するとともに、それらの下端部に剛接合される床梁３３により連結したものである。建物構造体３０は、柱３１、３１の各柱脚３１Ａを、柱脚接合仕口４０（建物支持構造体）により基礎３４（下部構造体）に接合される。以下、柱脚接合仕口４０の構成について説明する。

柱脚接合仕口４０は、柱脚３１Ａと床梁３３にフランジ４１Ａを剛接合し、このフランジ４１Ａをベース部材４１とする。

柱脚接合仕口４０は、基礎３４とベース部材４１の間に２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの組合せからなるロッド対４２を設ける。２本のロッド４２Ａ、４２Ｂは、それらの下端を基礎３４にピン接合（剛接合でも可）するとともに、それらの上端をベース部材４１にピン接合（剛接合でも可）する。２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの上端間隔を下端間隔より狭くする（ロッド４２Ａ、４２Ｂを互いにハの字状をなすように配置し、柱３１側の上端間隔を基礎３４側の下端間隔より狭くする）。本実施例では、柱３１に作用する水平剪断力Ｑ1の方向に沿う剪断前方側のロッド４２Ａを鉛直配置し、剪断後方側のロッド４２Ｂを前傾させる。

柱脚接合仕口４０は、ロッド対４２の一方のロッド４２Ｂ（ロッド４２Ａ、４２Ｂの双方でも可）を前述した定力伸縮装置Ａにより構成する。定力伸縮装置Ａは、ケース１の取付部９Ａを基礎１３にピン接合し、押し引き棒６の取付部９Ｂをベース部材４１（フランジ４１Ａ）にピン接合する。定力伸縮装置Ａは、建物構造体３０が遭遇する地震が中地震をこえたときに、伸縮を開始するように、板ばね５の圧縮曲げ開始強度を設定している。定力伸縮装置Ａは、大地震を想定した動加速度＝400Galに相当する水平力が建物構造体３０に作用した場合であっても、板ばね５のばね反力によりこの水平力に対抗できる。

建物構造体３０の支持メカニズムは、建物構造体１０の支持メカニズムと実質的に同一である。従って、建物構造体３０の柱３１に剪断力Ｑ1が作用し、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂに軸力Ｔa、Ｔbが発生するとき、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbに起因して柱脚３１Ａ（ベース部材４１との剛接合点）に生ずる曲げモーメントＭrが、柱３１に作用する剪断力Ｑ1に起因して柱脚３１Ａ（ベース部材４１との剛接合点）に生ずる曲げモーメントＭcと逆方向になる。尚、ベース部材４１に、柱３１に作用する剪断力Ｑ1と同方向の剪断力Ｑ2（柱３１の下半部に対応する壁荷重、風力等）が作用する。

そして、建物構造体３０に作用する水平力に基づいてロッド４２Ｂに発生する軸力Ｔbが一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまでは、定力伸縮装置Ａは伸縮せず、当該軸力Ｔbを支持する。中地震（台風でも可）をこえる大地震等の発生時には、ロッド４２Ｂに発生する軸力Ｔbが一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえると、定力伸縮装置Ａが伸縮し、建物構造体３０の柱３１、天井梁３２、床梁３３の破損を防止する。

実施例２によれば以下の作用効果を奏する。
(a)柱脚接合仕口４０に設けた定力伸縮装置Ａは、建物構造体３０に作用する地震力等が一定の力をこえるまでは伸縮しないで風等による建物構造体３０の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して建物構造体３０の損傷を回避する。

(b)定力伸縮装置Ａが中地震をこえるときに伸縮開始するものにしたから、中地震までは建物構造体３０の不要な揺れを生じないし、大地震に遭遇したときに建物構造体３０を損傷させることがない。

尚、実施例２によれば以下の作用効果も奏する。
(a)柱脚３１Ａにベース部材４１を剛接合し、基礎３４とベース部材４１の間に２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの組合せからなるロッド対４２を設け、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂはそれらの下端を基礎３４に接合するとともに、それらの上端をベース部材４１に接合し、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの上端間隔を下端間隔より狭くしてなることにより、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbがベース部材４１に曲げモーメントＭrを及ぼし、この曲げモーメントＭrが柱３１の変形（柱３１と基礎３４の交差角度の変位）を少なくし、建物全体の変形を極小にするように作用する。

(b)建物構造体３０の柱３１に剪断力Ｑ1が作用し、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂに軸力Ｔa、Ｔbが発生するとき、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbに起因して柱脚３１Ａに生ずる曲げモーメントＭrが、柱３１に作用する剪断力Ｑ1に起因して柱脚３１Ａに生ずる曲げモーメントＭcと逆方向になる。従って、曲げモーメントＭcによる柱３１の変形と、曲げモーメントＭrによる柱３１の変形が互いに相殺し、柱３１の変形を少なくし、建物全体の変形を極小にする。

(c)柱３１の変形を上述(a)、(b)の如くにベース部材４１に作用する曲げモーメントＭr、Ｍcにより少なくできるから、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの下端を基礎３４に剛接合せず、簡易にピン接合する場合でも柱３１の変形を少なくし、建物全体の変形を極小にできる。

(d)曲げモーメントＭrと曲げモーメントＭcを、Ｍr＝Ｍcとすることにより、柱脚３１Ａは基礎３４に対し剛接合状態（柱脚３１Ａは回転せず、柱３１と基礎３４の交差角度は変位しない）になり、柱３１の変形を少なくすることができる。ベース部材４１の移動はない。

(e)曲げモーメントＭrと曲げモーメントＭcを、Ｍr＞Ｍcとすることにより、柱脚３１ＡはＭcよる変形をＭrによって逆方向に戻され、超剛接合状態になり、柱３１の変形を上述(d)より少なくすることができる。ベース部材４１は剪断方向に移動する。

(f)ベース部材４１の、柱３１に作用する剪断力Ｑ1と同方向の剪断力Ｑ2が作用するようにすることにより、基礎３４が２本のロッド４２Ａ、４２Ｂに及ぼす支点反力Ｑ＝Ｑ1＋Ｑ2を大きくし、ひいては２本のロッド４２Ａ、４２Ｂの軸力Ｔa、Ｔbを大きく、曲げモーメントＭrを大きくし、２本のロッド４２Ａ、４２Ｂを設けたことの効果を一層向上できる。

(g)下部構造体を基礎３４とし、建物構造体３０の柱３１を基礎３４に接合する接合仕口４０において、上述(a)〜(f)を実現できる。

（実施例３）（図１０、図１１）
ユニット建物５０は複数の建物ユニット５１を基礎５２の上に上下左右に隣接設置して構成される。建物ユニット５１の下部には建物支持構造体６０を設けてある。

建物支持構造体６０は、垂直材６１、斜め材６２、水平材６３で構成されるトラス構造体である。斜め材６２は定力伸縮装置Ａにより構成され、水平材６３は基礎５２により構成される。

定力伸縮装置Ａは、ケース１の取付部９Ａを水平材６３（基礎５２）に設けた固定版６４にピン接合され、押し引き棒６の取付部９Ｂを垂直材６１の上部の接続部６１Ａにピン接合される。尚、垂直材６１の上部は建物ユニット５１に接合され、垂直材６１の下部は基礎５２に固定版６５を介して不図示のアンカーボルトに接合されている。

ユニット建物５０に作用する水平力に起因して斜め材６２に発生する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまでは、定力伸縮装置Ａは伸縮せず、当該軸力を支持する。中地震（台風でも可）をこえる大地震等の発生時には、斜め材６２に発生する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえると、定力伸縮装置Ａが伸縮し、建物ユニット５１の倒壊を防止する。

実施例３によれば以下の作用効果を奏する。
(a)建物支持構造体６０に設けた定力伸縮装置Ａは、ユニット建物５０に作用する地震力等が一定の力をこえるまでは伸縮しないで風等によるユニット建物５０の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始してユニット建物５０の損傷を回避する。

(b)定力伸縮装置Ａが中地震をこえるときに伸縮開始するものにしたから、中地震まではユニット建物５０の不要な揺れを生じないし、大地震に遭遇したときにユニット建物５０を損傷させることがない。

（実施例４）（図１２）
建物７０の屋上７０Ａに設けた看板(ソーラーシステムでも可)等の受風物７１は、屋上７０Ａに設けた固定版７２にピン接合されるとともに、屋上７０Ａとの間に斜め支持材７３を介装される。

斜め支持材７３は定力伸縮装置Ａからなり、ケース１の取付部９Ａを屋上７０Ａに設けた固定版７４にピン接合され、押し引き棒６の取付部９Ｂに設けた連結ロッド７５を受風物７１の背面に設けた接続部７１Ａにピン接合される。

受風物７１に作用する風力に起因して斜め支持材７３に発生する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまでは、定力伸縮装置Ａは伸縮せず、当該軸力を支持し、受風物７１は倒れることなく自立する（図１２（Ａ））。非常の突風時には、斜め支持材７３に作用する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえると、定力伸縮装置Ａが伸縮し、受風物７１は傾斜して受風圧を逃れる（図１２（Ｂ）、（Ｃ））。

実施例４によれば以下の作用効果を奏する。
(a)受風物７１の斜め支持材７３に設けた定力伸縮装置Ａは、受風物７１に作用する風力が一定の力をこえるまでは伸縮しないで受風物７１の不要な揺れを生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して受風物７１の損傷を回避する。

(b)定力伸縮装置Ａが非常な突風時に伸縮開始するものにしたから、非常な突風時に受風物７１を損傷させることがない。

（実施例５）（図１３）
車体８０に設けたスライドレール８１に座席８２を載架する。車体８０と座席８２の間に前後方向に沿う定力伸縮装置Ａを介装する。ケース１の取付部９Ａを車体８０に設けた取付ブラケット８０Ａにピン接合し、押し引き棒６の取付部９Ｂを座席８２に設けた取付ブラケット８２Ａにピン接合する。

座席８２及びその乗員に作用する慣性力に起因して定力伸縮装置Ａに発生する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえるまでは、定力伸縮装置Ａは伸縮せず、当該軸力を支持し、座席８２をスライドレール８１上に保持する（図１３（Ａ））。急ブレーキもしくは前方衝突（図１３（Ｂ））、又は追突（図１３（Ｃ））により、定力伸縮装置Ａに発生する軸力が一定の力（板ばね５の圧縮曲げ開始強度）をこえると、定力伸縮装置Ａが伸縮し、座席８２はスライドレール８１上でスライド可能になる。

実施例５によれば以下の作用効果を奏する。
(a)乗り物用座席８２と車体８０との間に設けた定力伸縮装置Ａは、座席８２に作用する力が一定の力をこえるまでは伸縮しないで座席８２の不要な移動を生じないし、一定の力をこえるときに伸縮開始して衝撃を吸収する。

(b)定力伸縮装置Ａが非常の衝突時に伸縮開始するものにしたから、前方衝突、追突等の非常な衝突時に衝撃吸収する。

以下、定力伸縮装置Ａの曲げ変形開始習性に関する本発明例について説明する。
図１４の本発明例としての定力伸縮装置Ａは、板ばね５の長手方向の両端５Ａ、５Ａを引き板３と押し板４のそれぞれに設けた受け溝３Ａ、４Ａに入れて衝合させ、引き板３と押し板４で板ばね５を長手方向の両側から挟み込むに際し、端５Ａの内向き面５Ｂは板ばね５の長手方向に沿うストレート面として受け溝３Ａ、４Ａの内側溝壁に概ね隙間なく添設し、端５Ａの外向き面５Ｃは板ばね５の長手方向に対して斜交する斜面として受け溝３Ａ、４Ａの外側溝壁との間に大きな隙間を形成する。これによれば、板ばね５の長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるに至ったとき、板ばね５はそれらの両端５Ａ、５Ａ（根元）から全体くの字状をなして外方へ凸をなすように曲げ変形開始でき、板ばね５と連結棒７の不測の干渉を防止できる。

図１５の参考例としての定力伸縮装置Ａは、引き板３と押し板４に両端を支持された板ばね５の内側面における長手方向中央部に切欠溝Ｋを設けた。切欠溝Ｋは板ばね５の巾方向全域に渡る。これによれば、板ばね５の長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるに至ったとき、板ばね５は長手方向の中央部（切欠溝Ｋ）から全体くの字状をなして外方へ凸をなすように曲げ変形開始でき、板ばね５と連結棒７の不測の干渉を防止できる。

以上、本発明の実施例を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の定力伸縮装置を構成する板ばねは２枚に限らず、１枚でも良く、ケースの中心軸まわりにて線対称をなす３枚以上でも良い。

図１は参考例としての定力伸縮装置の通常状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。 図２は定力伸縮装置の非常時の圧縮状態を示す断面図である。 図３は定力伸縮装置の非常時の伸長状態を示す断面図である。 図４は実施例１の建物の門型ラーメン構造を示す模式図である。 図５は門型ラーメン構造を示す正面図である。 図６は柱脚接合仕口に作用する水平力を示す模式図である。 図７は柱脚接合仕口に作用する曲げモーメントを示す模式図である。 図８は実施例２の建物のラーメンユニット構造を示す模式図である。 図９はラーメンユニット構造を示す正面図である。 図１０は実施例３の建物を示す模式図である。 図１１は実施例３の建物の支持構造体を示す模式図である。 図１２は実施例４の受風物を示す模式図である。 図１３は実施例５の乗り物用座席を示す模式図である。 図１４は定力伸縮装置の本発明例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部拡大図である。 図１５は定力伸縮装置の参考例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部拡大図である。

符号の説明

Ａ 定力伸縮装置
１ ケース
２ 止め部材
３ 引き板
３Ａ 受け溝
４ 押し板
４Ａ 受け溝
５ 板ばね
５Ａ 端
５Ｂ 内向き面
５Ｃ 外向き面
６ 押し引き棒
６Ａ 係合部
６Ｂ 中空空間
７ 連結棒
７Ａ 頭部（係合部）
１０ 建物構造体（建物）
２０ 柱脚接合仕口（建物支持構造体）
３０ 建物構造体（建物）
４０ 柱脚接合仕口（建物支持構造体）
５０ ユニット建物（建物）
６０ 建物支持構造体
７１ 受風物
７３ 斜め支持材（支持構造体）
８２ 座席

Claims (8)

1. ケースの一端開口に止め部材を設け、
   ケースの内部で他端底部の側に引き板を、止め部材の側に押し板を挿入し、
   引き板と押し板の間に板ばねを挟み、板ばねの長手方向の一端を引き板に支持し、板ばねの長手方向の他端を押し板に支持し、一定の力をこえる押し力と引き力により板ばねを曲げ変形可能にし、
   ケースの一端開口に止め部材を介して挿入される押し引き棒を押し方向で押し板に係合可能にし、
   引き板に連結される連結棒を押し板に通し、押し引き棒に引き方向で係合可能にし、
   押し力と引き力が一定の力をこえたときに伸縮する定力伸縮装置において、
   板ばねは、引き板と押し板の間に予圧縮力を加えない自由状態のまま組込まれ、該板ばねの長手方向に沿う圧縮荷重が一定の力をこえるまで曲げ変形を開始しない圧縮曲げ特性を備えるとともに、
   板ばねの長手方向の両端を引き板と押し板のそれぞれに設けた受け溝に入れて衝合させ、引き板と押し板で板ばねを長手方向の両側から挟み込むに際し、それらの端の連結棒に臨む側の内向き面は板ばねの長手方向に沿うストレート面として受け溝の連結棒寄りの内側溝壁に概ね隙間なく添設し、それらの端の内向き面と反対側の外向き面は板ばねの長手方向に対して斜交する斜面として受け溝の内側溝壁に相対する外側溝壁との間に大きな隙間を形成することにより、板ばねに、連結棒から離隔する外方へ向けて凸をなす曲げ変形開始習性を備えたことを特徴とする定力伸縮装置。
2. 前記押し引き棒を中空状にし、前記連結棒の押し引き棒に対する係合部を該押し引き棒の中空空間に挿入した請求項１に記載の定力伸縮装置。
3. 請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた建物の支持構造体。
4. 前記定力伸縮装置が中地震をこえたときに、伸縮を開始する請求項３に記載の建物の支持構造体。
5. 請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた受風物の支持構造体。
6. 前記定力伸縮装置が非常の突風時に、伸縮を開始する請求項５に記載の受風物の支持構造体。
7. 請求項１又は２に記載の定力伸縮装置が用いられた乗り物用座席の支持構造体。
8. 前記定力伸縮装置が非常の衝突時に、伸縮を開始する請求項７に記載の乗り物用座席の支持構造体。

Images