JP4866063B2 - トグル制震装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物等の揺れを抑えるトグル制震装置に関する。

図１０に示すように、建物１８２は、地震や風等の外力によって振動し、梁１４５と柱１２５とで囲まれた架構１６８に力と変形が生じる。この力と変形を抑えるために、架構１６８内にエネルギーを吸収する制振用ダンパー装置１７０（図１１参照）を設置したものがある（特許文献１参照）。

図９に示すように、この制振用ダンパー装置１７０は、架構１６８が振動してピン８０が変位（δ１）した場合、ロッド１７２の折曲部（ピン１７４）で変位を拡大して抽出し（δ２となる）、このピン１７４に連結されたダンパー１７６によって振動吸収を行い、振動に対する建物の減衰性を向上させるものである。

しかし、制振用ダンパー装置１７０は、小地震や風による揺れを対象としており、想定している建物１８２の変形量が小さいので、大地震等によって建物１８２が大きく揺れた場合、装置自体が破壊される可能性がある。
特願平５−２５６０４５号公報

本発明は係る事実を考慮し、大きな減衰効果を発揮させ、トグル制震装置の第１アーム、第２アーム、及びダンパーを１つの面内で回転させ、制震性能を担保することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、架構の下梁材と柱のコーナー部へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、架構の上梁材と柱のコーナー部又は上梁材の中央部へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、一端部が前記上梁材と柱のコーナー部へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、を有し、前記第１アームの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部、前記第２アームの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部又は中央部、及び前記ダンパーの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部のうち、少なくとも２箇所に２方向へ回転可能に連結する連結手段を備え、前記第１アームの他端部、前記第２アームの他端部及び前記ダンパーの他端部を前記連結部材で１方向へ回転方向に連結したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、地震等による上梁材と下梁材の相対変位はトグル機構の幾何学的な特性より、第１アームと第２アームの連結部材の大きな変位に増幅されダンパーは大きく移動する。このため、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立し、ダンパーが小さな力によって、架構（建物）の振動を抑制する。また、上梁材と下梁材の小さな相対変位が、ダンパーの大きな変位に増幅されて構造物が制震されるので、中小の地震や風による小さな振動も効果的に制震することができ、さらに、耐震補強に活用することもできる。

請求項２に記載の発明は、架構の下梁材と柱のコーナー部又は下梁材の中央部へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、架構の上梁材と柱のコーナー部へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、一端部が前記下梁材と柱のコーナー部へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、を有し、前記第１アームの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部又は下梁材の中央部、前記第２アームの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部、及び前記ダンパーの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部のうち、少なくとも２箇所に２方向へ回転可能に連結する連結手段を備え、前記第１アームの他端部、前記第２アームの他端部及び前記ダンパーの他端部を前記連結部材で１方向へ回転方向に連結したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、架構の下梁材と柱のコーナー部又は下梁材の中央部へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、架構の上梁材と柱のコーナー部へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、一端部が前記下梁材と柱のコーナー部へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、を有することを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明では、連結手段を球面軸受けとすることで、確実に面内と面外の２方向へ第１アームの一端部、第２アームの一端部、及びダンパーの一端部を回転させることができる。

本発明は上記構成としたので、トグル制震装置が面外で挙動しても、制震性能を担保することができる。

先ず、本形態に係る連結構造が適用されたトグル制震装置について説明する。

図１〜図２に示すように、下梁材３２と柱５２の隅部にはブラケット３４、上梁材３６にはブラケット３８、また、上梁材３６と柱５２の隅部には、ブラケット５４が取付けられている。

図２及び図３に示すように、ブラケット３４には、連結孔４０が形成されている。この連結孔４０には、球面軸受け５２が取付けられる。球面軸受け５２は、連結孔４０へ嵌め込まれるソケット４４を備えている。このソケット４４の孔部４４Ａは球状に加工されている。この孔部４４Ａへは、外周面が球状に成形された軸受け４６が回動自在に挿入されている。従って、軸受け４６は、軸線回りに回転すると共に、軸線と直交する方向へも回転できる。すなわち、２方向へ回転できるようになっている。

軸受け４６の貫通孔４６Ａには、ピンシャフト２３が挿入され、軸受け４６と一体に回転する。ブラケット３４には、第１アーム２０の端部から平行に突設され貫通孔１２が形成された２枚の継手板１０が差し込まれ、ピンシャフト２３を貫通孔１２と貫通孔４６Ａへ挿入することで、第１アーム２０がブラケット３４に２方向へ回転可能に連結される。

図１及び図２に示すように、第１アーム２０の他端には、連結板２６が突設されており、この連結板２６には、貫通孔１４，５６が形成されている。この連結板２６を第２アーム２４の継手板１０の間に差し込み、シャフトピン２２を貫通孔１２，１４へ挿入することで、第１アーム２０と第２アーム２４が角度を持って１方向へ回転可能に連結されている。

また、第２アーム２４の他端にも継手板１０が突設されており、継手板１０がブラケット３８へ差し込まれている。ブラケット３８にも球面軸受け５２が取付けられており、ピンシャフト２３を挿入することで、第２アーム２４がブラケット３８に２方向へ回転可能に連結される。

これにより、第１アーム２０と第２アーム２４はピンシャフト２２では１方向に回転可能で、球面軸受けでは２方向へ回転可能なトグル機構が構成される。

また、連結板２６は、ダンパー５８の端部に固定された継手板１０へ差し込まれ、貫通孔１２，５６にピンシャフト２２を挿入することでダンパー５８が１方向へ回転可能に連結される。ダンパー５８の他端にも継手板１０が突設されており、ブラケット５４に設けられた球面軸受け５２に２方向へ回転可能に連結される。

以上のように取付けられたトグル制震装置３０は、地震等によって、架構６２が水平方向へ変形すると、トグル機構を構成する第１アーム２０及び第２アーム２４がブラケット３４，３８の球面軸受け５２を中心に回転運動を行うため、第１アーム２０と第２アーム２４の連結部分のピンシャフト２２の部位で上梁材３６と下梁材３２との変位量が増幅され、ダンパー５８を大きく作動させる。これにより、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、ダンパー５８の小さな制動力で、架構６２の振動が減衰され、中小の地震や風による建物の小さな振動が効果的に制震される。

また、トグル制震装置３０が面外に挙動すると、ピンシャフト２２によって、一端が１方向にだけ回転可能に連結され、且つ他端が球面軸受け５２によって２方向へ回転可能に連結された第１アーム２０、第２アーム２４、及びダンパー５８は、１つの面を保持して、面外へ移動する。このため、トグル制震装置の１つの面内方向での動作性能が確保できる。この結果、トグル制震装置３０が面外へ移動しても、制震性能が低下しない。

なお、図７に示すように、第１アーム２０と第２アーム２４の連結部が下方へ折れ曲るトグル制震装置であっても同様の効果を奏する。また、実施例では、アームの一方を梁材の中央部に連結したが、両アームとも柱と梁材のコーナー部に連結してよいことは無論である。

また、図８及び図９に示すように、第１アーム２０、第２アーム２４、及びダンパー５８の何れか２箇所を球面軸受け５２で連結しても、本発明の効果を奏することができる。

本形態に係るトグル制震装置の連結構造を示す正面図である。 本形態に係るトグル制震装置の連結構造の要部分解斜視図である。 本形態に係るトグル制震装置の連結構造の要部断面図である。 本形態に係るトグル制震装置の連結構造の側面図である。 本形態に係るトグル制震装置の連結構造の動きを示す側面図である。 本形態に係るトグル制震装置の連結構造の動きを示す側面図である。 トグル制震装置の連結構造の変形例を示す正面図である。 トグル制震装置の連結構造の変形例を示す正面図である。 トグル制震装置の連結構造の変形例を示す正面図である。 建物の崩壊形態を示した概念図である。 従来の制震装置を示した模式図である。

符号の説明

２２ ピンシャフト（連結部材）
５２ 球面軸受け

Claims (3)

1. 架構の下梁材と柱のコーナー部へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、
   架構の上梁材と柱のコーナー部又は上梁材の中央部へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、
   所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、
   一端部が前記上梁材と柱のコーナー部へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、
   を有し、
   前記第１アームの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部、前記第２アームの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部又は中央部、及び前記ダンパーの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部のうち、少なくとも２箇所に２方向へ回転可能に連結する連結手段を備え、前記第１アームの他端部、前記第２アームの他端部及び前記ダンパーの他端部を前記連結部材で１方向へ回転方向に連結したことを特徴とするトグル制震装置。
2. 架構の下梁材と柱のコーナー部又は下梁材の中央部へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、
   架構の上梁材と柱のコーナー部へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、
   所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、
   一端部が前記下梁材と柱のコーナー部へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、
   を有し、
   前記第１アームの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部又は下梁材の中央部、前記第２アームの一端部が連結される前記上梁材と柱とのコーナー部、及び前記ダンパーの一端部が連結される前記下梁材と柱とのコーナー部のうち、少なくとも２箇所に２方向へ回転可能に連結する連結手段を備え、前記第１アームの他端部、前記第２アームの他端部及び前記ダンパーの他端部を前記連結部材で１方向へ回転方向に連結したことを特徴とするトグル制震装置。
3. 前記連結手段が、球面軸受けであることを特徴とする請求項１又は２に記載のトグル制震装置。

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