JP4972796B2

JP4972796B2 - 制震装置

Info

Publication number: JP4972796B2
Application number: JP2008240230A
Authority: JP
Inventors: 一夫岩田; 斎藤　　誠; 健鈴木
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: JP2010071398A

Description

本発明は、地震等による構造物の振動を減衰させる制震装置に係り、特にコイルスプリングの撓みによる拘束力を利用した制震装置に関する。

地震等の振動を減衰させるのに従来からさまざまな制震原理を利用した制震装置、例えば制震ゴムを使用するもの、オイルダンパを使用するもの、高力ボルトを使用するものなどが、提案されている。これらのうち、制震ゴムを使用する制震装置として、例えば躯体の柱間に取り付けられて壁面を形成する制震パネルがある（例えば、特許文献１参照）。

この制震パネルは、柱とともに躯体の開口部を構成する上下の梁と対向するパネル本体の上下の辺のうちのいずれか一方の辺に制震ゴムを装着し、いずれか他方の辺には梁との間に位置してパネル本体の左右方向の移動を規制しかつ柱および梁を含む面内における回動を許容する支持機構を設けたものである。また、梁との間に支持機構を位置させてパネル本体を開口部に回動可能な余裕をもって嵌め込んだ状態において、梁との間で制震ゴムを挟み込むという構成である。

また、制震装置を構成する従来の前記オイルダンパは、柱や梁に対し固定部（ブラケット）を介してシリンダ端およびピストンロッド端を回動自在に取り付けたものからなる。このオイルダンパでは、ピストンロッドを介して伝えられる振動エネルギによってピストンが移動する際に、ピストンに形成されたオリフィスに高粘度流体を通過させている。この高粘度流体がオリフィスを通過する際に、振動エネルギが流体摩擦エネルギとして消耗されることで、建物に作用する振動を減衰させるという構成である（例えば、特許文献２参照）。

また、高力ボルトを使用する従来の前記制震装置として、建物における高力ボルト接合部を摩擦ダンパとして機能させるものがある。この制震装置では、特に高力ボルトで接合する部分にあって、構造体の変形や摩擦部分に摩耗が生じても略一定した摩擦減衰力を長期に亘って発生できるように、ワッシャと摩擦板との間に皿ばねを介在させる構成としてある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２‐２７６７３２号公報特開２００５‐２３２９５５号公報特許第０１９５１１号公報

しかしながら、制震パネルを持った従来の制震装置では、制震パネルに制震ゴムを用いているために、高い弾性を有するものの、一般に剛性が低いため十分な制震作用が得られないほか、構成が複雑でコストが高いという不都合があった。

また、オイルダンパを持つ従来の制震装置では、筒状のシリンダと、このシリンダの内側に設けられるピストンとを高耐圧仕様とする必要があるほか、構成が複雑で高価になる。またあ、高粘性液体が温度特性を持つため、使用環境の温度に対して制震特性が不安定になるという問題がった。

さらに、高力ボルトを使用した従来の制震装置では、大きな摩擦制動力を発生させるためには取り付け部の工事が大掛かりとなってしまうという問題があった。

本発明は前記のような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、建物等の制震対象物に対する取り付け工事や補強工事が大掛かりとならずに、シンプルかつ安価な構成で十分に高い制震効果を得ることができる制震装置を提供することにある。

前記目的達成のために、本発明の請求項１に係る制震装置は、シリンダと、
該シリンダ内部に、該シリンダの中心線方向に対向するように固定的に配置された第１のベアリングおよび第２のベアリングと、
一端が前記シリンダの外部に延設され、前記第１のベアリングおよび第２のベアリングによって前記中心線方向に摺動可能に支持されたロッドと、を備え、
前記第１のベアリングの一端には前記中心線方向に対し略垂直に交わる座面または緩やかな傾斜座面が形成され、
前記第２のベアリングの前記座面に対向する側に該座面より大きな傾きを持つ傾斜座面が形成され、
前記ロッドの周りに接触するように所定の螺旋角度で第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリングがそれぞれ逆巻きに巻かれており、
第１のコイルスプリングの一端は前記第１のベアリングの座面に支持され、第２のコイルスプリングの一端は前記第２ベアリングの傾斜座面に支持され、
地震の振動による前記ロッドのシリンダ内への圧縮方向の動きに対しては、第２のコイルスプリングが第２のベアリングの傾斜座面上で大きく撓んでロッドの地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内からの引っ張り方向の動きに対しては、第１のコイルスプリングが第１のベアリングの座面で小さく撓んでロッドの地震の振動による引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことにより吸収し制震することを特徴とする。

前記構成により、ロッドは第１のベアリングおよび第２のベアリングに支持されてシリンダ内に出入自在に、つまり圧縮方向および引っ張り方向に移動可能であるが、この移動の際、一対のコイルスプリングとの間に摩擦を発生しており、ロッドの前記移動に対して拘束力を発生する。この場合に、第１のコイルスプリングの端部は、第１のベアリング端の垂直な座面または緩やかな傾斜座面に支持されている。このため、ロッドのシリンダに対する圧縮方向および引っ張りへの移動時には、ロッドに対し小さい拘束力を発生する。

これに対し、第１のコイルスプリングに対し逆向きの第２のコイルスプリングの端部は、一部が第２のベアリング端の傾斜座面に支持されている。このため、ロッドのシリンダに対する圧縮方向への移動時には、前記第２のコイルスプリングはシリンダの中心線方向に斜めに撓んで（こじれて）ピッチ角が大きくなる。このように第２のコイルスプリングが斜めに撓むことにより、この第２のコイルスプリングの内径が狭められ、ロッドに対する摩擦制動力、つまり拘束力が強くなる。
一方、ロッドのシリンダからの伸長時、つまり引っ張り方向への移動時には、前記第２のコイルスプリングは第２のベアリングの傾斜座面に対する圧縮力が解かれ、その第２のコイルスプリングが通常の自然な螺旋状態に形状が復旧する。このため、第２のコイルスプリングの内径は再び拡張し、ロッドに対する拘束力を弱めることとなる。従って、ロッドは小さな拘束力を受けて、引っ張り方向への移動が可能になる。

それ故にシリンダ端およびロッド端を、例えば、建物の柱と梁に対し回動可能に支持するように取付けると、ロッドには柱および梁に作用する地震による振動で、圧縮方向の力および引っ張り方向の力が作用するので、ロッドは圧縮方向の力が作用するとシリンダ内の圧縮方向に動き、引っ張り方向の力が作用すると引っ張り方向に動く。
従って、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内への圧縮方向の動きに対しては、第２のコイルスプリングが第２のベアリングの傾斜座面上で大きく撓んでロッドの地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内からの引っ張り方向の動きに対しては、第１のコイルスプリングが第１のベアリングの座面で小さく撓んでロッドの地震の振動により引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことになり、それにより地震による柱および梁に作用する振動を減衰・吸収して制震することになる。
このように、シリンダ端およびロッド端を、例えば建物の柱と梁に対し回動可能に支持するように取り付けることで、地震等によって柱および梁に作用する圧縮方向の力に対しては大きな抵抗力を示すとともに、引っ張り方向の力に対しては小さな抵抗力を示すことで、地震による振動を吸収し急速かつ滑らかに制止することとなる。

また、本発明の請求項２に係る制震装置は、前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の廻りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリング間に介在され、該第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリングの各他端が前記筒状部に形成され係止面に支持されてなることを特徴とする。

この構成により、操作レバーをシリンダの中心線の廻りに回動操作することによって、この操作レバーの筒状部に形成された係止面が前記各コイルスプリングの他端を、これらの各コイルスプリングの内径を拡張する方向、つまり自然な螺旋形状に戻す方向に押圧する。このため、各コイルスプリングのロッドに対する拘束力が弱められ、ロッドとシリンダの初期結合位置を任意に調整可能にする。従って、このストローク量の調整によってこの制震装置を、建物を含む種々の構造物に容易に取り付けることができる。

また、本発明の請求項３に係る制震装置は、シリンダと、
該シリンダ内部に、該シリンダの中心線方向に対向するように固定的に配置された第１のベアリングおよび第２のベアリングと、
一端が前記シリンダの外部に延設され、前記第１のベアリングおよび第２のベアリングによって前記中心線方向に摺動可能に支持されたロッドと、を備え、
前記第１のベアリングの一端には前記中心線方向に対し略垂直に交わる座面または緩やかな傾斜座面が形成され、
前記第２のベアリングの前記座面に対向する側に該座面より大きな傾きを持つ傾斜座面が形成され、
前記ロッドの周りに接触するように所定の螺旋角度でコイルスプリングが巻かれており、
該コイルスプリングの一端は前記第1のベアリングの座面に支持され、他端は前記第２のベアリングの傾斜座面に支持され、
地震の振動による前記ロッドのシリンダ内への圧縮方向の動きに対しては、コイルスプリングが第２のベアリングの傾斜座面上で大きく撓んでロッドの地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内からの引っ張り方向の動きに対しては、コイルスプリングが第１のベアリングの座面で小さく撓んでロッドの地震の振動による引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことにより吸収し制震することを特徴とする。

さらに、本発明の請求項４に係る制震装置は、前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の廻りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記コイルスプリングと第１のベアリング間に介在され、コイルスプリングの一端は、該操作レバーの側面を座面としてこの座面に接触支持されていることを特徴とする。

前記請求項３および４に係る制震装置の構成とすることによって、１本のコイルスプリングで前記請求項１にかかる制震装置と同様な作用、効果を奏することができる。

また、本発明の請求項５に係る制震装置は、前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の回りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記コイルスプリングと第１のベアリングの間に介在され、コイルスプリングの一端が、前記筒状部に形成された係止面に支持されていることを特徴とする。

この構成により請求項３および４の制震装置においても、前記請求項２にかかる制震装置と同様な作用、効果を奏することができる。

本発明によれば、建物等の制震対象物に対する取り付け工事や補強工事を簡単に実施可能にし、シンプルかつ安価な構成で小型化が可能であるにも拘らず十分に高い制震効果を得ることができる。また、引っ張り方向への移動時は、ロッドに対する拘束力は弱いので、取付部材を被取付部材から離脱させるように作用する引張力が小さくなり、取付部材が被取付部材から離脱する（外れてしまう）ことを防止することができる。

以下に、本発明の実施形態による制震装置を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による制震装置を示す要部の断面図、図２は、図１における操作レバーを示す斜視図、図３は、本実施の形態による制震装置の建物への装着状態を示す正面図、図４および図５は、制震装置による制震動作を示す説明図である。

本実施の形態による制震装置は、図１に示すようにシリンダ１１に対しロッド１２の一部を中心線方向に出入自在に装着したものからなる。シリンダ１１は剛性の高い金属材料からなり、中心線方向の全長に亘り同一の内径および外径を持ち、内周面は円滑処理されている。

シリンダ１１にはこれの中心線方向の２箇所に、内周面に向かって突出するリング状の突縁１３、１４がプレス整形によって形成されている。また、シリンダ１１内にはこれらの突縁１３、１４に嵌合するように、第１のベアリング１５および第２のベアリング１６が取り付けられている。これらの第１のベアリング１５および第２のベアリング１６は、突縁１３、１４に嵌合されることで、シリンダ１１内において中心線方向および回転方向の移動が規制されている。

これらの第１のベアリング１５および第２のベアリング１６は中心部に同一径の軸通し孔１５ａ、１６ａがそれぞれ形成され、これらの軸通し孔１５ａ、１６ａにはロッド１２が中心線方向移動自在に支承されている。ロッド１２の一端（外端）には取付孔１７を持った取付金具１８が捩じ込み固定されている。ロッド１２の他端（内端）はシリンダ１１内にあって、第２のベアリング１６から抜け落ちしない長さになっている。
一方、シリンダ１１にロッド１２が差し込まれる側とは反対側の一端には図３〜図５に示すように取付孔１９が形成されている。

シリンダ１１内に取り付けられた第１のベアリング１５の内端には、シリンダ１１の中心線に対し略直交する平面を端ぐり（凹部）内に持つ円形の座面２０が形成されている。一方、シリンダ１１内に取り付けられた第２のベアリング１６の内端側、つまり前記第１のベアリング１５の内端に対向する側には、端ぐり（凹部）内に傾斜面を持つ楕円形の傾斜座面２１が形成されている。この傾斜座面２１は第１のベアリング１５の前記座面２０に対して、つまりシリンダ１１の中心線に対して所定の角度Ｑで傾いている。

ロッド１２の外周には、この外周に接するように所定（通常）の螺旋角度の一対のコイルスプリング２２、２３が互いに逆巻きに巻きつけられている。これらのうち、第１のコイルスプリング２２の一端部は、座面２０に接触するとともに、先端がこの座面２０に固定されている。この座面２０は、中心線に対し略垂直に交わる座面か、後述の傾斜座面２１の傾斜角より緩やかな傾斜座面となっている。なお、座面２０に形成した溝（図示しない）にその先端を係止するようにしてもよい。

また、第２のコイルスプリング２３の一端部は、一部が傾斜座面２１に接触するとともに、先端がこの傾斜座面２１に固定されている。この傾斜座面２１は前記座面２０より傾斜角の大きな傾斜座面となっている。なお、この傾斜座面２１に形成した溝（図示しない）にその先端を係止するようにしてもよい。そしてコイルスプリング２２、２３の他端部（互いに対向する側の端部）間には操作レバー２４が介在されている。

操作レバー２４は、図２に示すように、ロッド１２の周りに回動可能な筒状部２４ａと、シリンダ１１に形成されたレバーガイド孔１１ａを通して内外に貫通し、このシリンダ１１の中心線の廻りに回動操作可能な操作部２４ｂとを有する。この操作レバー２４は、第１のコイルスプリング２２および第２のコイルスプリング２３間に介在され、第１のコイルスプリング２２および第２のコイルスプリング２３の他端２２ａ、２３ａが、筒状部２４ａに形成された一対の係止面（段部）２５ａ、２６ａに支持されている。

筒状部２４ａはロッド１２が自由に摺動できる内径を持ち、両端部に前記２つのコイルスプリング２２、２３の螺旋角度に沿って切欠２５、２６が形成されている。これらの切欠２５、２６にはシリンダ１１の中心線に平行な前記係止面２５ａ、２６ａが形成されている。これらの係止面２５ａ、２６ａにコイルスプリング２２、２３の各他端２２ａ、２３ａ（図２参照）が係止されている。

従って、操作レバー２４の操作部２４ｂを回動操作してその中心線の周りに筒状部２４ａを回転させると、係止面２５ａ、２６ａは各コイルスプリング２２、２３の前記他端２２ａ、２３ａに対し、これらを巻き戻すように押し下げる。これにより、各コイルスプリング２２、２３を巻戻す方向に付勢して、ロッド１２に対する摩擦を弱めることができる。従って、シリンダ１１に対するロッド１２の突出量を、これを適用する構造物の形態に合わせて調整することができる。

このように構成された制震装置は、図３に示すように、例えば建物の柱２７と床（梁）２８との間に介在される。図３においては、柱２７および床２８にはブラケット２９、３０が溶接等により固設されている。そして、ブラケット２９にはロッド１２端の取付金具１８に設けられた取付孔１７とブラケット２９に設けられた取付孔（図示しない）に支軸３１が抜け止め可能に挿通されている。このため、取付金具１８は支軸３１を中心に回動自在となる。

ブラケット３０にはシリンダ１１端が重なるように当接され、シリンダ１１端に設けられた取付孔１９およびブラケット３０に設けられた取付孔（図示しない）に支軸３２が挿通されている。このため、シリンダ１１は支軸３１を中心に回動自在となる。

このように支柱２７および床２８間に介在した制震装置は、次のようにして地震などの振動の制震を行う。
地震発生時には、図３に示す状態から、図４に示すように、柱２７が床２８に対して互いに鋭角となる方向に（矢印Ｐ方向）に傾いた後、図３に示すように、再び直角（９０度）となる方向に復帰し、さらに図５に示すように鈍角となる方向（矢印Ｒ方向）に傾くという動作が順次繰り返される。鋭角となる方向に傾くときは、ロッド１２はシリンダ１１内に進入する圧縮動作となる。この圧縮動作ではロッド１２は各コイルスプリング２２、２３と摩擦接触しながら、シリンダ１１に対し、図１において矢印Ｒ方向に移動する。

このロッド１２の移動時には、前記摩擦抵抗を受けて第２のコイルスプリング２３の一端が大きく撓んで第２のベアリング１６の傾斜座面２１に向かって変形する。このため、このコイルスプリング２３の内径が狭まり、ロッド１２の動きを制動するようになり、遂にはコイルスプリング２３はロッド１２の外周面を拘束（保持）するように動作する。従って、ロッド１２の動きを制動すると共にシリンダ１１内への必要以上の進入が阻止され、制震装置は大きな制震作用を呈する。

また、地震による振動によってロッド１２が矢印Ｒ方向とは逆方向に引き戻されて（揺り戻されて）、図４に示す状態から図３に示す状態に戻るとともに、ロッド１２がシリンダ１１に対して伸長（引っ張り）状態となって、さらに図５に示す状態へと変化する。このためロッド１２がシリンダ１１の外へ大きなストロークで引き出される。この場合には、コイルスプリング２２の一端が第１のベアリング１５の垂直な座面または緩やかな傾斜座面２０に密に当接しているため、第１のコイルスプリング２２は前記引っ張り方向の引っ張り力を受けても大きく撓むことはない。従って、そのコイルスプリング２２の内径に大きな変化はなく、コイルスプリング２２によるロッド１２に対する制動力および拘束力は通常の弱い拘束力となる。

この結果、ロッド１２はコイルスプリング２２からは比較的小さい拘束力を受けながら制動しつつシリンダ１１の外方へストロークする。これにより、制震装置は弱い制震作用を呈する。また、こうして図５の状態から再び図３および図４の状態に床２８および柱２７の角度が変化し、前記ロッド１２はシリンダ１１に対して圧縮動作を行う。この圧縮動作では、前述のように再び大きな制震作用が働く。

そして、地震によるロッド１２の前記圧縮および伸長の前記動作を繰り返しながら、床に対する前述のような柱の傾き方向の振動を吸収して、効果的に制震効果を果たすことができる。このように圧縮方向に対してはコイルスプリング２３によりロッド１２の動きを制動し、遂には強めに拘束し、一方引っ張り方向に対しては第２のコイルスプリング２２によりロッド１２を徐々に制動しつつ弱めに拘束する。そしてこれらの制動・拘束動作を繰り返すことにより、制震効果を効果的に高めることができる。なお、前記各コイルスプリング２２、２３の他端は操作レバー２４の係止面２５ａ、２６ａに接触するので、ここではロッド１２の伸縮移動によって各コイルスプリング２２、２３の撓みが変化することはない。

また、前記においては、制震装置による制震対象が建物の柱２７と床（梁）２８の場合について述べたが、天井と柱との間、天井と床の間のほか、相対変位の可能性があるあらゆる構造物の部材間の制震に、広く適用することができる。
また、前記各スプリング２２、２３は断面が円形のものを示したが、断面が矩形や楕円形のものを使用することも任意である。

このように本実施の形態の制震装置は、第１のベアリング１５の一端には中心線方向に対し略直交する座面または緩やかな傾斜座面２０が形成され、座面２０に対向する第２のベアリング１６の一端には座面２０に対して傾きを持つ傾斜座面２１が形成され、ロッド１２の周りに接触して所定の螺旋角度で一対のコイルスプリング２２、２３がそれぞれ逆巻きに巻かれており、第１のコイルスプリング２２の一端は第１のベアリング１５の座面２０に支持され、第２のコイルスプリング２３の一端は第２のベアリング１６の傾斜座面２１に支持され、地震の振動による前記ロッド１２のシリンダ１１内への圧縮方向の動きに対しては、第２のコイルスプリング２３が第２のベアリング１６の傾斜座面２１上で大きく撓んでロッド１２の地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッド１２のシリンダ１１内からの引っ張り方向の動きに対しては、第１のコイルスプリング２２が第１のベアリング１５の座面２０で小さく撓んでロッド１２の地震の振動による引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことにより吸収、減衰し制震する構成とした。

従って、ロッド１２は第１のベアリング１５および第２のベアリング１６に支持されてシリンダ１１内に出入自在に移動可能であるが、この移動の際、一対のコイルスプリング２２、２３との間に摩擦を発生し、ロッド１２の前記移動に対して制動力、拘束力を発生させることができる。そして、第１のコイルスプリング２２の端部は、第１のベアリング１５端の垂直な座面または緩やかな傾斜座面２０に支持され、ロッド１２のシリンダ１１に対する圧縮方向および引っ張りへの移動時には、ロッド１２に対し弱い拘束力を発生させ徐々に制動させることができる。

一方、第２のコイルスプリング２３の端部は第２のベアリング１６端の傾斜座面２１に支持されているため、ロッド１２のシリンダ１１に対する圧縮方向への移動時には、第２のコイルスプリング２３は中心線方向に斜めに撓む。これにより、コイルスプリング２３の内径が狭められ、ロッド１２に対する摩擦制震力、つまり拘束力が強くなる。従って、ロッド１２は圧縮方向へのストロークの大きさと速さが規制され、大きな制震効果が得られる。このように圧縮方向への強い拘束力と引っ張りへの弱い拘束力が繰り返しロッドに作用させることで、構造物に対する制震効果が効果的に得られる。また、制震構造は簡素かつ安価に得られるものであり、建物等の制震対象物に対する取り付け工事や補強工事が簡単になり、小型化が可能でシンプルかつ安価な構成で十分に高い制震効果を得ることができる。

しかも、引っ張り方向への移動時は、ロッド１２に対する拘束力が弱いので、ブラケット（取付部材）３０を床（被取付部材）２８から離脱させるように作用する引張力が小さくなり、ブラケット（取付部材）３０が床（被取付部材）２８から離脱する（外れてしまう）ことを防止することができる。

図６は、本発明の他の実施の形態を示す制震装置の要部断面図、図７は、図６の操作レバー付近を示す斜視図である。この実施の形態は、コイルスプリングが１本の場合であり、前記実施の形態と同様な構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

シリンダ１１には、第１のベアリング１５および第２のベアリング１６が取り付けられ、これらの第１のベアリング１５および第２のベアリング１６の軸通し孔１５ａ、１６ａには、ロッド１２が中心線方向移動自在に支承されている。ロッド１２の一端（外端）には取付孔１７を持った取付金具１８が固定され、ロッド１２の他端（内端）はシリンダ１１内にあって、第２のベアリング１６から抜け落ちしない長さになっている。一方、シリンダ１１の、シリンダ１１にロッド１２が差し込まれる側とは反対側の一端には、取付孔１９が形成されている。

シリンダ１１内に取り付けられた第１のベアリング１５の内端は、シリンダ１１の中心線に対し略直交する平面２０ａとなり、一方、シリンダ１１内に取り付けられた第２のベアリング１５の内端に対向する側は、端ぐり（凹部）内に傾斜面を持つ楕円形の傾斜座面２１に形成されている。この傾斜座面２１は第１のベアリング１５の前記平面２０ａに対して、つまりシリンダ１１の中心線に対して所定の角度で傾いている。

ロッド１２の外周には、この外周に接するように所定（通常）の螺旋角度の一本のコイルスプリング３３が巻き付けられている。このコイルスプリング３３の一端部は、後述する第１のベアリング１５側に設けられる操作レバー２４の側面を座面３４として接触すると共に、先端３３ａがこの座面３４の係止面（段部）３４ａに支持され、他端部は、第２ベアリング１６の傾斜座面２１に接触するとともに、先端がこの傾斜座面２１に固定されている。なお、この傾斜座面２１に形成した溝（図示しない）にその先端を係止するようにしてもよい。この傾斜座面２１は傾斜角の大きな傾斜座面となっているが、操作レバー２４の側面の座面３４は、中心線方向に略直交する座面または第２ベアリング１６の傾斜座面２１より緩やかな傾斜座面となっている。

操作レバー２４は、図６および７に示すように、ロッド１２の周りに回動可能な筒状部２４ａと、シリンダ１１に形成されたレバーガイド孔１１ａを通して内外に貫通し、このシリンダ１１の中心線の廻りに回動操作可能な操作部２４ｂとを有する。この操作レバー２４は、コイルスプリング３３の一端部と第１のベアリング１５の内端との間に介在され、筒状部２４ａの側面が座面３４に形成され、この座面３４に係止面（段部）３４ａが形成されており、コイルスプリング３３の一端部が、座面３４に接触するとともに、先端３３ａがこの座面３４の係止面（段部）３４ａに支持されている。この座面３４は、中心線方向に略直交する座面または第２ベアリング１６の傾斜座面２１より緩やかな傾斜座面となっていることは前記した通りである。

操作レバー２４の筒状部２４ａは、ロッド１２が自由に摺動できる内径を持ち、ロッド１２の回りに回動可能となっている。従って、操作レバー２４の操作部２４ｂを回動操作してその中心線の回りに筒状部２４ａを回転させると、係止面（段部）３４ａはコイルスプリング３３の一端部の先端３３ａに対し、これを巻き戻すように押し下げる。これによりコイルスプリング３３を巻き戻す方向に付勢して、ロッド１２に対する摩擦を弱めることができる。従って、シリンダ１１に対するロッド１２の突出量を、これを適用する構造物の形態に合わせて調整することができる。即ち、ロッド１２とシリンダ１１の初期結合位置を調整することができる。

図８は、前記他の実施の形態の変形例を示す制震装置の要部断面図、図９は、図８の操作レバー付近を示す斜視図である。
この変形例は、シリンダ１１内に取り付けられた第１のベアリング１５の内端の座面２０に、コイルスプリング３３の一端部を接触させるとともに、先端３３ａが操作レバー２４の係止面（段部）３４ｂに支持されている構成としたものであり、他は前記図６に示す実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付して他の詳細な説明は省略する。
なお、第１のベアリング１５の内端の座面２０は、シリンダ１１の中心線に対し略直交する座面または第２のベアリング１６の傾斜座面２１より緩やかな傾斜座面である。

この図６および図８に示す実施の形態に係る制震装置においても、前記図１に示す実施の形態にかかる制震装置と同様な作用をする。この制震装置を、例えば図３に示すように、建物の柱２７と床（梁）２８との間に介在させた例において説明する。取付けは、図１に示す実施の形態の制震装置と同様となる。
地震発生時には、図３に示す状態から、図４に示すように、柱２７が床２８に対して互いに鋭角となる方向に（矢印Ｐ方向）に傾いた後、図３に示すように、再び直角（９０度）となる方向に復帰し、さらに図５に示すように鈍角となる方向（矢印Ｒ方向）に傾くという動作が順次繰り返される。鋭角となる方向に傾くときは、ロッド１２はシリンダ１１内に進入する圧縮動作となる。この圧縮動作ではロッド１２はコイルスプリング３３と摩擦接触しながら、シリンダ１１に対し、図６および図８において矢印Ｒ方向に移動する。

このロッド１２の移動時には、前記摩擦抵抗を受けてコイルスプリング３３の一端が大きく撓んで第２のベアリング１６の傾斜座面２１に向かって変形する。このため、このコイルスプリング３３の内径が狭まり、ロッド１２の動きを制動するようになり、遂にはコイルスプリング３３はロッド１２の外周面を拘束（保持）するように動作する。従って、ロッド１２の動きを制動すると共にシリンダ１１内への必要以上の進入が阻止され、制震装置は大きな制震作用を呈する。

また、地震による振動によってロッド１２が矢印Ｒ方向とは逆方向に引き戻されて（揺り戻されて）、図４に示す状態から図３に示す状態に戻るとともに、ロッド１２がシリンダ１１に対して伸長（引っ張り）状態となって、さらに図５に示す状態へと変化する。このためロッド１２がシリンダ１１の外へ大きなストロークで引き出される。この場合には、コイルスプリング３３の一端が操作レバー２４の座面３４（これは垂直な座面または緩やかな傾斜座面である。）、あるいは第１のベアリング１５の垂直な座面または緩やかな傾斜座面２０に密に当接しているため、コイルスプリング３３は前記引っ張り方向の引っ張り力を受けても大きく撓むことはない。従って、そのコイルスプリング３３の内径に大きな変化はなく、コイルスプリング３３によるロッド１２に対する制動力および拘束力は通常の弱い拘束力となる。

この結果、ロッド１２はコイルスプリング３３からは比較的小さい拘束力を受けながら制動しつつシリンダ１１の外方へストロークする。これにより、制震装置は弱い制震作用を呈する。また、こうして図５の状態から再び図３および図４の状態に床２８および柱２７の角度が変化し、前記ロッド１２はシリンダ１１に対して圧縮動作を行う。この圧縮動作では、前述のように再び大きな制震作用が働く。

そして、地震によるロッド１２の前記圧縮および伸長の前記動作を繰り返しながら、床に対する前述のような柱の傾き方向の振動を吸収して、効果的に制震効果を果たすことができる。このように圧縮方向に対してはコイルスプリングによりロッド１２の動きを制動し、遂には強めに拘束し、一方引っ張り方向に対してはコイルスプリング３３によりロッド１２を徐々に制動しつつ弱めに拘束する。そしてこれらの制動・拘束動作を繰り返すことにより、制震効果を効果的に高めることができる。なお、前記コイルスプリング３３の他端は操作レバー２４の座面あるいは第１のベアリング１５の座面２０に接触するので、ここではロッド１２の伸縮移動によってコイルスプリング３３の撓みが変化することはない。

本発明は、建物等の制震対象物に対する取り付け工事や補強工事が大掛かりとならずに、シンプルかつ安価な構成で十分に高い制震効果を得ることができるという効果を有し、コイルスプリングの撓みによる拘束力を利用した制震装置等に有用である。

本発明の実施形態による制震装置を示す要部の断面図である。図１における操作レバーを示す斜視図である。図１に示す制震装置の建物への装着状態の正面図である。図１に示す制震装置による制震動作の説明図である。図１に示す制震装置による制震動作の説明図である。本発明の他の実施の形態を示す制震装置の要部断面図である。図６の操作レバー付近を示す斜視図である。図６に示す実施の形態の変形例を示す制震装置の要部断面図である。図８の操作レバー付近を示す斜視図である。

符号の説明

１１シリンダ
１２ロッド
１５第１のベアリング
１６第２のベアリング
１８取付金具
２０座面
２１傾斜座面
２２第１のコイルスプリング
２３第２のコイルスプリング
２４操作レバー
２４ａ筒状部
２４ｂ操作部
２５ａ、２６ａ係止面
３３コイルスプリング
３４座面
３４ａ、３４ｂ係止面（段部）

Claims

シリンダと、
該シリンダ内部に、該シリンダの中心線方向に対向するように固定的に配置された第１のベアリングおよび第２のベアリングと、
一端が前記シリンダの外部に延設され、前記第１のベアリングおよび第２のベアリングによって前記中心線方向に摺動可能に支持されたロッドと、を備え、
前記第１のベアリングの一端には前記中心線方向に対し略垂直に交わる座面または緩やかな傾斜座面が形成され、
前記第２のベアリングの前記座面に対向する側に該座面より大きな傾きを持つ傾斜座面が形成され、
前記ロッドの周りに接触するように所定の螺旋角度で第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリングがそれぞれ逆巻きに巻かれており、
第１のコイルスプリングの一端は前記第１のベアリングの座面に支持され、第２のコイルスプリングの一端は前記第２のベアリングの傾斜座面に支持され、
地震の振動による前記ロッドのシリンダ内への圧縮方向の動きに対しては、第２のコイルスプリングが第２のベアリングの傾斜座面上で大きく撓んでロッドの地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内からの引っ張り方向の動きに対しては、第１のコイルスプリングが第１のベアリングの座面で小さく撓んでロッドの地震の振動による引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことにより吸収し制震することを特徴とする制震装置。
前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の廻りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリング間に介在され、該第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリングの各他端が前記筒状部に形成され係止面に支持されてなることを特徴とする請求項１に記載の制震装置。
シリンダと、
該シリンダ内部に、該シリンダの中心線方向に対向するように固定的に配置された第１のベアリングおよび第２のベアリングと、
一端が前記シリンダの外部に延設され、前記第１のベアリングおよび第２のベアリングによって前記中心線方向に摺動可能に支持されたロッドと、を備え、
前記第１のベアリングの一端には前記中心線方向に対し略垂直に交わる座面または緩やかな傾斜座面が形成され、
前記第２のベアリングの前記座面に対向する側に該座面より大きな傾きを持つ傾斜座面が形成され、
前記ロッドの周りに接触するように所定の螺旋角度でコイルスプリングが巻かれており、
該コイルスプリングの一端は前記第1のベアリングの座面に支持され、他端は前記第２のベアリングの傾斜座面に支持され、
地震の振動による前記ロッドのシリンダ内への圧縮方向の動きに対しては、コイルスプリングが第２のベアリングの傾斜座面上で大きく撓んでロッドの地震の振動による圧縮方向の動きを制動しつつ遂には大きな拘束力で拘束・制止する動作と、地震の振動による前記ロッドのシリンダ内からの引っ張り方向の動きに対しては、コイルスプリングが第１のベアリングの座面で小さく撓んでロッドの地震の振動による引っ張り方向の動きを比較的小さな拘束力で徐々に制動して拘束する動作とを、地震による振動に対応して繰り返すことにより吸収し制震することを特徴とする制震装置。
前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の廻りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記コイルスプリングと第１のベアリング間に介在され、コイルスプリングの一端は、該操作レバーの側面を座面としてこの座面に接触支持されていることを特徴とする請求項３記載の制震装置。
前記ロッドの周りに回動可能な筒状部と、前記シリンダの内外に貫通し、該シリンダの中心線の回りに回動操作可能な操作部とを有する操作レバーが、前記コイルスプリングと第１のベアリングの間に介在され、コイルスプリングの一端が、前記筒状部に形成された係止面に支持されていることを特徴とする請求項３または４に記載の制震装置。