JP5127069B2 - Damper for energy absorption - Google Patents
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Description
本発明は、地震等のエネルギーを吸収し建築物や橋梁等の構造物の破壊を防止するエネルギー吸収用ダンパーに関する。 The present invention relates to an energy absorbing damper that absorbs energy such as earthquakes and prevents the destruction of structures such as buildings and bridges.
地震等のエネルギーを吸収するためのエネルギー吸収用ダンパーとしては、オイルダンパー、エアーダンパー、粘弾性体ダンパー等が開発されている。 Oil dampers, air dampers, viscoelastic dampers and the like have been developed as energy absorbing dampers for absorbing energy such as earthquakes.
しかしながら、従来のエネルギー吸収用ダンパーとしてのオイルダンパー、エアーダンパー、粘弾性ダンパー等は、構造が複雑で、コストも高く、定期的メンテナンスが必要となるという問題を有するものであった。 However, oil dampers, air dampers, viscoelastic dampers, and the like as conventional energy absorbing dampers have a problem that they have a complicated structure, are expensive, and require regular maintenance.
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、構造が簡単で部品点数も少なく設置が容易でエネルギー吸収性能が高く低コストのエネルギー吸収用ダンパーを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an energy absorbing damper having a simple structure, a small number of parts, easy installation, high energy absorption performance, and low cost.
本第1発明は、前記課題を解決するために、エネルギー吸収用ダンパーにおいて、負荷される応力に応じて変位する第1の部材と、前記第1の部材の変位に応じて前記第1の部材の変位方向とは異なる方向に変位する円周方向に分割された複数の第2の部材と、前記複数の第2の部材の変位をガイドする第3の部材を備え、前記複数の第2の部材の外側にリング状のゴム系弾性部材を配することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the first aspect of the present invention provides a first member that is displaced according to a stress applied to the energy absorbing damper, and the first member that is displaced according to the displacement of the first member. A plurality of second members divided in a circumferential direction that is displaced in a direction different from the displacement direction, and a third member that guides the displacement of the plurality of second members, the plurality of second members A ring-shaped rubber-based elastic member is disposed outside the member.
本第2発明は、本第1発明のエネルギー吸収用ダンパーにおいて、前記リング状のゴム系弾性部材の外側にリング状の拘束部材を配することを特徴とする。 The second invention is characterized in that in the energy absorbing damper of the first invention, a ring-shaped restraining member is disposed outside the ring-shaped rubber-based elastic member.
本第3発明は、本第1又は第2発明のエネルギー吸収用ダンパーにおいて、前記第1の部材の端部に傾斜面を形成し、前記複数の第2の部材の内側に前記第1の部材の傾斜面と係合する傾斜面を形成し前記傾斜面の傾斜角に応じて前記第2の部材の変位の方向を前記第1の部材の変位方向と異なる方向に変換することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the energy absorbing damper according to the first or second aspect, an inclined surface is formed at an end of the first member, and the first member is disposed inside the plurality of second members. An inclined surface that engages with the inclined surface of the first member is formed, and the direction of displacement of the second member is changed to a direction different from the direction of displacement of the first member according to the angle of inclination of the inclined surface. .
本第4発明は、本第1〜第3発明のいずれかのエネルギー吸収用ダンパーにおいて、前記複数の第2の部材に変位方向に伸びる長穴を形成し、前記第3の部材に一端を固定したガイドピンを前記長穴に配することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the energy absorbing damper according to any one of the first to third aspects of the present invention, an elongated hole extending in the displacement direction is formed in the plurality of second members, and one end is fixed to the third member. The guide pin is disposed in the elongated hole.
本第5発明は、本第1〜第4発明のいずれかのエネルギー吸収用ダンパーにおいて、前記第3の部材は、前記第1の部材の変位方向に空所を設け、前記空所に底板を配し、前記底板と第1の部材の端部とを弾性変形可能な弾性連結部材で連結することを特徴とする。 The fifth aspect of the present invention is the energy absorbing damper according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the third member is provided with a space in the displacement direction of the first member, and a bottom plate is provided in the space. And the bottom plate and the end of the first member are connected by an elastic connecting member capable of elastic deformation.
本発明の負荷される応力に応じて変位する第1の部材と、前記第1の部材の変位に応じて前記第1の部材の変位方向とは異なる方向に変位する円周方向に分割された複数の第2の部材と、前記複数の第2の部材の変位をガイドする第3の部材を備え、前記複数の第2の部材の外側にリング状のゴム系弾性部材を配する構成により、第1の部材に入力された応力を、複数に分割された第2の部材に伝達し、第2の部材の外周に配されたリング状のゴム系弾性部材の引張力により吸収できるので、構造がコンパクトで設置が容易なエネルギー吸収性の高いエネルギー吸収用ダンパーとすることができる。
リング状のゴム系弾性部材の外側にリング状の拘束部材を配する構成により、第1の部材に入力された応力を、複数に分割された第2の部材に伝達し、第2の部材の外周に配されたリング状の拘束部材で拘束されたリング状のゴム系弾性部材の圧縮力により吸収できるので、構造がコンパクトで設置が容易なエネルギー吸収性の高いエネルギー吸収用ダンパーとすることができる。
第1の部材の端部に傾斜面を形成し、複数の第2の部材の内側に前記第1の部材の傾斜面と係合する傾斜面を形成し前記傾斜面の傾斜角に応じて前記第2の部材の変位の方向を前記第1の部材の変位方向と異なる方向に変換する構成により、簡単な構成で変位方向を変換可能であるのでコンパクトなエネルギー吸収用ダンパーとすることができる。
複数の第2の部材に変位方向に伸びる長穴を形成し、前記第3の部材に一端を固定したガイドピンを前記長穴に配する構成により、第2の部材の変位を確実にガイドできる。
第3の部材は、第1の部材の変位方向に空所を設け、前記空所に底板を配し、前記底板と第1の部材の端部とを弾性変形可能な弾性連結部材で連結する構成により、第1の部材の変位力を弾性連結部材の弾性変形により吸収できる。
The first member that is displaced according to the stress applied according to the present invention and the circumferential direction that is displaced in a direction different from the displacement direction of the first member according to the displacement of the first member. With a configuration in which a plurality of second members and a third member for guiding the displacement of the plurality of second members are provided, and a ring-shaped rubber-based elastic member is disposed outside the plurality of second members, Since the stress input to the first member is transmitted to the second member divided into a plurality of parts and can be absorbed by the tensile force of the ring-shaped rubber-based elastic member disposed on the outer periphery of the second member, the structure However, it is possible to provide an energy absorption damper that is compact and easy to install and has high energy absorption.
With the configuration in which the ring-shaped restraining member is arranged outside the ring-shaped rubber-based elastic member, the stress input to the first member is transmitted to the second member divided into a plurality of parts, and the second member Since it can be absorbed by the compression force of the ring-shaped rubber-based elastic member constrained by the ring-shaped constraining member arranged on the outer periphery, it is possible to provide an energy absorbing damper having a compact structure and easy installation. it can.
An inclined surface is formed at an end of the first member, an inclined surface that engages with the inclined surface of the first member is formed inside the plurality of second members, and the inclined surface is in accordance with the inclination angle of the inclined surface. By changing the direction of displacement of the second member to a direction different from the direction of displacement of the first member, the direction of displacement can be converted with a simple configuration, so that a compact energy absorbing damper can be obtained.
By forming a long hole extending in the displacement direction in the plurality of second members and arranging a guide pin having one end fixed to the third member in the long hole, the displacement of the second member can be reliably guided. .
The third member is provided with a space in the displacement direction of the first member, a bottom plate is disposed in the space, and the bottom plate and the end of the first member are connected by an elastic connecting member capable of elastic deformation. According to the configuration, the displacement force of the first member can be absorbed by elastic deformation of the elastic connecting member.
本発明の実施の形態を図により説明する。図1は、本発明のエネルギー吸収用ダンパーの第1の実施形態の断面図であり、図2は平面図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the energy absorbing damper of the present invention, and FIG. 2 is a plan view.
本発明のエネルギー吸収用ダンパー1は、振動、衝撃等の応力に応じて変位する第1の部材2を有する。第1の部材2は、載頭円錐形状の部材として形成され、一方の端部に応力が負荷される平面形状の入力部3と、他方の端部に入力した応力に応じた変位力を第2の部材5に伝達するための傾斜した変位力伝達傾斜部4を備える。図1、2に示される第1の実施形態では、変位力伝達傾斜部4の形状は円錐形状にしているが、多角形の錐体としても良い。平面形状の入力部3は、相対変位する構造物等の一方の部材に固定する。
The
第1の部材2の変位力伝達傾斜部4からの応力に応じた変位力を受け、第1の部材2の変位方向と異なる方向に変位する第2の部材5は、円周方向に分割された複数の部材で構成される。図2に示される第1の実施形態では、第2の部材5を円周方向に4分割しているが、分割数はこれに限定されるものではない。第2の部材5の内側端部には、第1の部材2の変位力伝達傾斜部4と係合する傾斜した傾斜入力部6が形成される。第1の部材2の変位力伝達傾斜部4の傾斜角度と第2の部材の傾斜入力部6の傾斜角度を変えることにより、第2の部材の変位方向を変えることができる。
The
複数の第2の部材5の外側端部7には、リング状のゴム系弾性部材8が配置される。複数の第2の部材5の外側端部7は、リング上のゴム系弾性部材8を収容するための円弧状の溝を形成するのが望ましい。
A ring-shaped rubber-based
複数の第2の部材5の表裏面側には第2の部材5の変位方向に伸びる長穴9が貫通して形成される。長穴9の表側の面には長穴9に沿って段部10が形成される。
A
第3の部材11には、第2の部材5の裏面とスライド面を形成する表面12を備える。第3の部材11の第1部材2の変位方向に対応する位置に央空所13が形成される。空所13は第1の部材2の変位方向に位置し第1の部材2の変位量を確保する。空所13の底に底板14を配置し、底板14と第1の部材2の変位力伝達傾斜部4の先端を弾性変形可能な弾性連結部材15で連結しても良い。弾性連結部材15としては、ゴム、スプリング等である。弾性連結部材15は、第1の部材2の変位力を弾性変形して吸収する機能を備える。
The
第3の部材11の表面12にガイドピン16の一端が固定される。ガイドピン16は、第2の部材5に形成した長穴9に位置し、その頭部に大径部17を備え、大径部17が、長穴9に沿って形成された段部14と係合し、第2の部材5と第3の部材11との抜け止めの機能を果たす。段部14の深さは、ガイドピン16の頭部が第2の部材の表面から突出しない深さとする。第2の部材5が第3の部材11の表面12をスライド面として変位する際、長穴9とガイドピン16は第2の部材5のガイド部材として機能する。第3の部材の裏面18は、相対変位する構造物等の他方の部材に固定する。
One end of the
第1の実施形態のエネルギー吸収用ダンパー1の作用について説明する。地震等による応力が構造物の相対変位する部材の一方に固定された第1の部材2の入力部3に負荷されると、第1の部材2は、応力に応じて変位する。第1の部材2の変位に伴う変位力は、変位力伝達傾斜部4と第2の部材5の傾斜入力部6の係合を介して複数の第2の部材5に伝達される。複数の第2の部材5は、第1の部材2の変位力伝達傾斜部4と傾斜入力部6の傾斜角度に応じて、第1の部材5の変位方向と異なる方向に変位する。第1の部材2の変位力伝達傾斜部4と第2の部材5の傾斜入力部6とのスライドに伴う摩擦により入力された一部のエネルギーが吸収される。
The operation of the
第2の部材5と第3の部材11の表面12とのスライドに伴う摩擦により入力された一部のエネルギーが吸収される。さらに、第1の部材2の変位に伴う弾性連結部材15の弾性変形により入力されたエネルギーが吸収される。入力されたエネルギーを最も多く吸収するのは、複数の第2の部材5の外周に配されたリング状のゴム系弾性部材8である。リング状のゴム系弾性部材8は、第2の部材5の変位力を引張力により吸収する。
Part of the energy input by the friction associated with the sliding between the
図3は、本発明のエネルギー吸収用ダンパーの第2の実施形態の断面図であり、図4は平面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of the energy absorbing damper of the present invention, and FIG. 4 is a plan view.
本発明の第2の実施形態のエネルギー吸収用ダンパー1は、リング状のゴム系弾性部材8の外周にリング状の拘束部材19を配する構成以外の他の構成は、本発明の第1の実施形態のエネルギー吸収用ダンパーの構成と同様なので説明を省略する。
The
第2の実施形のエネルギー吸収用ダンパー1の作用について説明する。地震等による応力が構造物の相対変位する部材の一方に固定された第1の部材2の入力部3に負荷されると、第1の部材2は、応力に応じて変位する。第1の部材2の変位に伴う変位力は、変位力伝達傾斜部4と第2の部材5の傾斜入力部6の係合を介して複数の第2の部材5に伝達される。複数の第2の部材5は、第1の部材2の変位力伝達傾斜部4と傾斜入力部6の傾斜角度に応じて、第1の部材5の変位方向と異なる方向に変位する。第1の部材2の変位力伝達傾斜部4と第2の部材5の傾斜入力部6とのスライドに伴う摩擦により入力された一部のエネルギーが吸収される。
The operation of the
第2の部材5と第3の部材11の表面12とのスライドに伴う摩擦により入力された一部のエネルギーが吸収される。さらに、第1の部材2の変位に伴う弾性連結部材15の弾性変形により入力されたエネルギーが吸収される。入力されたエネルギーを最も多く吸収するのは、複数の第2の部材5の外周に配されリング状の拘束部材19により外側への変形を拘束されたリング状のゴム系弾性部材8である。リング状の拘束部材19により外側への変形を拘束されたリング状のゴム系弾性部材8は、第2の部材5の変位力を圧縮力により吸収する。
Part of the energy input by the friction associated with the sliding between the
以上のように、本発明の第1の実施形態では、リング状のゴム系弾性部材8の引張力によりエネルギーを吸収し、本発明の第2の実施形態では、リング状のゴム系弾性部材8の圧縮力によりエネルギーを吸収する。
As described above, in the first embodiment of the present invention, energy is absorbed by the tensile force of the ring-shaped rubber-based
本発明のエネルギー吸収用ダンパーは、構造がコンパクトで、部品点数も少なく、構造物への設置も容易でエネルギー吸収性の高い低コストのエネルギー吸収用ダンパーである。 The energy absorbing damper of the present invention is a low-cost energy absorbing damper having a compact structure, a small number of parts, easy installation on a structure and high energy absorption.
1:エネルギー吸収用ダンパー、2:第1の部材、3:入力部、4:変位力伝達傾斜部、5:第2の部材、6:傾斜入力部、7:外側端部、8:リング状のゴム系弾性部材、9:長穴、10:段部、11:第3の部材、12:表面、13:空所、14:底板、15:弾性連結部材、16:ガイドピン、17:大径部、18:裏面、19:リング状の拘束部材 1: Damper for energy absorption, 2: First member, 3: Input part, 4: Displacement force transmission inclined part, 5: Second member, 6: Inclined input part, 7: Outer end part, 8: Ring shape 9: long hole, 10: stepped portion, 11: third member, 12: surface, 13: void, 14: bottom plate, 15: elastic connecting member, 16: guide pin, 17: large Diameter part, 18: Back surface, 19: Ring-shaped restraining member
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