JP5233825B2 - 3D seismic isolation device - Google Patents
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本発明は、三次元免震装置に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional seismic isolation device.
従来より、ビルや重量建造物等の免震対象物を、地震の振動や衝撃から保護して支持するために、種々のバネを用いた三次元免震装置が提案されている。 Conventionally, three-dimensional seismic isolation devices using various springs have been proposed in order to protect and support seismic isolation objects such as buildings and heavy buildings from earthquake vibrations and shocks.
図5は従来の三次元免震装置の一例を示す側断面図であって、該三次元免震装置は、水平方向の免震機能を有する積層ゴム1と、アキュムレータ2が接続されて鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダ3とを上下に備え、基礎Bと免震対象物Hとの間に配設されている。
FIG. 5 is a side sectional view showing an example of a conventional three-dimensional seismic isolation device. The three-dimensional seismic isolation device includes a laminated
前記液圧シリンダ3は、内部空間3aを形成した液圧シリンダ本体3bと、該液圧シリンダ本体3bの内部空間3aに鉛直方向へ上下動自在に配置され且つ上端部が液圧シリンダ本体3b外部へ張り出すピストンロッド3cとを有している。一方、前記アキュムレータ2は、内部空間2aを形成したアキュムレータ本体2bと、該アキュムレータ本体2bの内部空間2aに鉛直方向へ摺動自在に嵌入された内部ピストン体2cとを有し、該内部ピストン体2cで仕切られたアキュムレータ本体2bの下部空間2dと、前記液圧シリンダ本体3b内部のピストンロッド3c下面側に形成される液室3dとを連通管4にて接続している。ここで該アキュムレータ本体2bの下部空間2d及び液圧シリンダ本体3bの液室3d内には油等の液体を充填していると共に、前記内部ピストン体2cで仕切られたアキュムレータ本体2bの上部空間2e内には窒素ガス等の不活性ガスを充填している。
The
尚、積層ゴムと液圧シリンダとを備えた三次元免震装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1、2がある。
しかしながら、このような三次元免震装置は、液圧シリンダ3の外部にアキュムレータ2及び連通管4等を配置するため、液圧シリンダ3とは別に多くのスペースが必要になるという問題があった。又、液圧シリンダ3の液圧はアキュムレータ2によって高圧であるため、連通管4や接続手段の設計が容易ではなく、製造コストが増加するという問題があった。
However, such a three-dimensional seismic isolation device has a problem that a large space is required separately from the
本発明は、斯かる実情に鑑み、省スペース化及び低コスト化を図り得る三次元免震装置を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a three-dimensional seismic isolation device capable of saving space and reducing costs.
本発明は、水平方向の免震機能を有する積層ゴムと、鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダとを上下方向に配置する三次元免震装置であって、
前記液圧シリンダは、内部に第一液室を形成したシリンダ本体を備えると共に、前記シリンダ本体の前記第一液室内にピストン体を上下動可能に配置し、
前記ピストン体は、前記第一液室に通じる内部空間を有すると共に、該内部空間に内部ピストン体を上下動可能に配置し、該内部ピストン体により、前記内部空間を、前記第一液室まで同内径で通じる第二液室と、気体を封入する気室とに区分けするように構成し、
前記ピストン体に、前記気室を第一気室と第二気室とに区分する仕切部を設け、該仕切部に、前記第一気室と前記第二気室を気体が流通し且つ気体の流量を制限する絞り部を備えたことを特徴とする3次元免震装置、にかかるものである。
The present invention is a three-dimensional seismic isolation device in which a laminated rubber having a seismic isolation function in the horizontal direction and a hydraulic cylinder having a seismic isolation function in the vertical direction are arranged in the vertical direction,
The hydraulic cylinder includes a cylinder body having a first liquid chamber formed therein, and a piston body is disposed in the first liquid chamber of the cylinder body so as to be movable up and down.
The piston body, which has an internal space communicating with the first liquid chamber, the inner piston member vertically movably disposed in said interior space, the internal piston body, said internal space, to said first fluid chamber It is configured to be divided into a second liquid chamber communicating with the same inner diameter and an air chamber enclosing gas,
It said piston body, a partition portion for partitioning the air chamber into a first air chamber and the second air chamber is provided, on the partition switching unit, the first air chamber and the second gas chamber and circulation gas and gas The present invention relates to a three-dimensional seismic isolation device, characterized in that it is provided with a throttle part that restricts the flow rate of the gas.
本発明の三次元免震装置によれば、ピストン体の内部空間を、内部ピストン体により、第一液室内に通じる第二液室と、気体を封入する気室とに区分けするので、液圧シリンダの内部にアキュムレータの構成を得ることができ、よって液圧シリンダの外部にアキュムレータ及び連通管を配置することを不要にして省スペース化を図ることができる。又、液圧シリンダの液圧が高圧であっても、液圧シリンダ内にアキュムレータの構成を備えるので、連通管や接続手段を不要にして設計を容易にし、低コスト化を図ることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the three-dimensional seismic isolation device of the present invention, the internal space of the piston body is divided by the internal piston body into a second liquid chamber that communicates with the first liquid chamber and an air chamber that encloses gas. The structure of the accumulator can be obtained inside the cylinder, so that it is not necessary to arrange the accumulator and the communication pipe outside the hydraulic cylinder, and space can be saved. In addition, even if the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder is high, the accumulator configuration is provided in the hydraulic cylinder, so that communication pipes and connection means are not required, and the design can be facilitated and the cost can be reduced. An excellent effect can be achieved.
以下、本発明を実施する形態の第一参考例を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the first reference example forms of implementing the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の第一参考例であって、図中、図5と同一の符号を付した部分は同一物を表しており、第一参考例の三次元免震装置は、水平方向の免震機能を有する上側の積層ゴム1と、鉛直方向の免震機能を有する下側の液圧シリンダ5とを上下に配置している。ここで積層ゴム1と液圧シリンダ5とは、図1に示す如く液圧シリンダ5を下側に配置し且つ積層ゴム1を上側に配置しても良いし、液圧シリンダ5を上側に配置し且つ積層ゴム1を下側に配置しても良い。
FIG. 1 is a first reference example of the present invention. In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts, and the three-dimensional seismic isolation device of the first reference example has a horizontal direction. An upper laminated
液圧シリンダ5は、内部に第一液室6を形成したシリンダ本体7を備えていると共に、シリンダ本体7の第一液室6には、ピストン体8を鉛直方向へ上下動自在に配置し且つピストン体8の上端部がシリンダ本体7外部へ張り出すようにしている。又、シリンダ本体7の第一液室6には潤滑油等の作動液(液体)を充填し、シリンダ本体7の内周面7aとピストン体8の外周面8aとの間には、第一液室6の作動液が外部に漏れないようにOリング等のシール部材(図示せず)を配している。
The
一方、ピストン体8は、第一液室6に通じる内部空間9を有すると共に、ピストン体8の内部空間9に円盤状の内部ピストン体10を上下動可能に配置し、当該内部ピストン体10により、内部空間9を、第一液室6に通じる下方側の第二液室11と、上方側の気室12とに区分けしている。又、ピストン体8の第二液室11は、下面を第一液室6に開放し、作動油が第二液室11と第一液室6を流通し得るようにしている。更に気室12には、内部にN2ガス等の不活性ガスの気体が封入されている。ここでピストン体8の内周面8bの下端には、内部ピストン体10が第一液室6に落下しないように突起状の落下防止部(図示せず)を備えることが好ましい。
On the other hand, the
次に、上記第一参考例の作用を説明する。 Next, the operation of the first reference example will be described.
地震等の発生時には、水平方向の荷重を積層ゴム1で吸収すると共に、鉛直方向の荷重を液圧シリンダ5で吸収する。この時、液圧シリンダ5は、ピストン体8が上下方向に振動して荷重を吸収すると共に、内部ピストン体10が第一液室6及び第二液室11の作動液の圧を気室12の気体に伝達し、気室12の気体の体積弾性によって圧力の瞬間的な変動を緩和する。
When an earthquake or the like occurs, the load in the horizontal direction is absorbed by the laminated
而して、このように第一参考例によれば、液圧シリンダ5のピストン体8内に、内部ピストン体10、第二液室11、気室12を備えてアキュムレータの構成を得ることができ、よって液圧シリンダ5の外部にアキュムレータ及び連通管等を配置することを不要にして省スペース化を図ることができる。ここで、液圧シリンダ5のピストン体8は、内部にアキュムレータの構成を備えることにより、従来の液圧シリンダ3の大きさに比較してアキュムレータの構成を内蔵する分だけ若干大型化するが、液圧シリンダ5の耐面圧(単位受圧面積あたりの力)よりも、積層ゴム1の耐面圧のほうが大きいので、積層ゴム1の占有面積を超えるほどには大型化せず、装置の設置に影響を与えることがない。
Thus, according to the first reference example, the
又、液圧シリンダ5の液圧が高圧であっても、液圧シリンダ5の内部にアキュムレータの構成を備えるので、連通管や接続手段等を不要にして設計を容易にし、低コスト化を図ることができる。更にピストン体8の外周面8aには、シール部材(図示せず)の位置まで第一液室6の作動油が存在するので、ピストン体8の外周面8aに作用する圧と、ピストン体8の内周面8bに作用する圧とが等しくなり、圧力差の影響を低減してピストン体8の外周部8cの厚みを薄くすることができ、よって低コスト化を図ることができる。
Even if the hydraulic pressure of the
図2、図3は本発明の第二参考例であって、第二参考例の三次元免震装置は、第一参考例のピストン体8の構成を変更したものであり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
2 and 3 show a second reference example of the present invention, and the three-dimensional seismic isolation device of the second reference example is obtained by changing the configuration of the
第二参考例のピストン体13は、第一液室6に通じる内部空間14を有すると共に、ピストン体13の内部空間14に円盤状の内部ピストン体15を上下動可能に配置し、当該内部ピストン体15により、内部空間14を、第一液室6に通じる下方側の第二液室16と、上方側の気室17とに区分けしている。又、ピストン体13は、第二液室11の下端に下面部18を備え、下面部18の中央には、所定径の絞り部19を形成して作動油が第一液室6と第二液室11を流通し得るようにしている。更に気室12にはN2ガス等の不活性ガスの気体が封入されている。更に又シリンダ本体7の内周面7aとピストン体13の外周面13aとの間には、第一液室6の作動液が外部に漏れないようにOリング等のシール部材(図示せず)を配している。
The
次に、上記第二参考例の作用を説明する。 Next, the operation of the second reference example will be described.
地震等の発生時には、第一参考例と同様に水平方向の荷重を積層ゴム1で吸収すると共に、鉛直方向の荷重を液圧シリンダ5で吸収する。この時、液圧シリンダ5は、ピストン体13が上下方向に振動して荷重を吸収すると共に、内部ピストン体15が第一液室6及び第二液室16の作動液の圧を気室12の気体に伝達し、気室12の気体の体積弾性によって圧力の瞬間的な変動を緩和する。
When an earthquake or the like occurs, the load in the horizontal direction is absorbed by the
更にピストン体13の絞り部19には、第一液室6から第二液室16へ又は第二液室16から第一液室6へ作動油が流通し、同時に絞り部19により作動油の流量が制限されて圧力損失を生じ、振動の減衰を早める。ここで振動の減衰する早さは、図3のグラフで示す如く絞り部19によって決定されており、鉛直方向の振動は減衰を伴って吸収される。
Furthermore, hydraulic oil flows through the
而して、このように第二参考例によれば、第一参考例と同様な作用効果を得ることができる。又、ピストン体13に、第一液室6と第二液室16とを液体が流通し且つ液体の流量を制限する絞り部19を備えると、省スペース化に影響を与えることがなく、振動の減衰を早め、地震等の振動や荷重に好適に対応することができる。
Thus, according to the second reference example as described above, the same operational effects as those of the first reference example can be obtained. Further, if the
図4は本発明の第一実施例であって、第一実施例の三次元免震装置は、第一参考例のピストン体8の構成を更に変更した物であり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
FIG. 4 is a first embodiment of the present invention, and the three-dimensional seismic isolation device of the first embodiment is a further modification of the configuration of the
第一実施例のピストン体20は、第一液室6に通じる内部空間21を有すると共に、ピストン体20の内部空間21に円盤状の内部ピストン体22を上下動可能に配置し、当該内部ピストン体22により、内部空間21を、第一液室6に通じる下方側の第二液室23と、上方側の気室24とに区分けしている。又、ピストン体20は、気室24にN2ガス等の不活性ガスの気体が充填されると共に、仕切部25を有して気室24を第一気室24aと第二気室24bとに区分けしている。更に気室24の仕切部25の中央には、所定径の絞り部26を形成して気体が第一気室24aと第二気室24bとを流通し得るようにしている。更に又、シリンダ本体7の内周面7aとピストン体20の外周面20aとの間には、第一液室6の作動液が外部に漏れないようにOリング等のシール部材(図示せず)を配している。
The
次に、上記第一実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
地震等の発生時には、第一参考例と同様に水平方向の荷重を積層ゴム1で吸収すると共に、鉛直方向の荷重を液圧シリンダ5で吸収する。この時、液圧シリンダ5は、ピストン体20が上下方向に振動して荷重を吸収すると共に、内部ピストン体22が第一液室6及び第二液室23の作動液の圧を気室24の気体に伝達し、気室24の気体の体積弾性によって圧力の瞬間的な変動を緩和する。
When an earthquake or the like occurs, the load in the horizontal direction is absorbed by the
更にピストン体20の絞り部には、第一気室24aから第二気室24bへ又は第二気室24bから第一気室24aへ気体が流通し、同時に絞り部26により気体の流量が制限されて圧力損失を生じ、振動の減衰を早める。
Further, gas flows from the
而して、このように第一実施例によれば、第一参考例と同様な作用効果を得ることができる。又、ピストン体20に、気室24を第一気室24aと第二気室24bとに区分する仕切部25を設け、仕切部25に、第一気室24aと第二気室24bとを気体が流通し且つ気体の流量を制限する絞り部26を備えると、省スペース化に影響を与えることがなく、振動の減衰を早め、地震等の振動や荷重に好適に対応することができる。
Thus, according to the first embodiment as described above, it is possible to obtain the same operational effects as those of the first reference example. Further, the
尚、本発明の三次元免震装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the three-dimensional seismic isolation device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 積層ゴム
5 液圧シリンダ
6 第一液室
7 シリンダ本体
8 ピストン体
9 内部空間
10 内部ピストン体
11 第二液室
12 気室
13 ピストン体
14 内部空間
15 内部ピストン体
16 第二液室
17 気室
19 絞り部
20 ピストン体
21 内部空間
22 内部ピストン体
23 第二液室
24 気室
24a 第一気室
24b 第二気室
25 仕切部
26 絞り部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記液圧シリンダは、内部に第一液室を形成したシリンダ本体を備えると共に、前記シリンダ本体の前記第一液室内にピストン体を上下動可能に配置し、
前記ピストン体は、前記第一液室に通じる内部空間を有すると共に、該内部空間に内部ピストン体を上下動可能に配置し、該内部ピストン体により、前記内部空間を、前記第一液室まで同内径で通じる第二液室と、気体を封入する気室とに区分けするように構成し、
前記ピストン体に、前記気室を第一気室と第二気室とに区分する仕切部を設け、該仕切部に、前記第一気室と前記第二気室を気体が流通し且つ気体の流量を制限する絞り部を備えたことを特徴とする3次元免震装置。 A three-dimensional seismic isolation device that vertically arranges a laminated rubber having a seismic isolation function in the horizontal direction and a hydraulic cylinder having a seismic isolation function in the vertical direction,
The hydraulic cylinder includes a cylinder body having a first liquid chamber formed therein, and a piston body is disposed in the first liquid chamber of the cylinder body so as to be movable up and down.
The piston body, which has an internal space communicating with the first liquid chamber, the inner piston member vertically movably disposed in said interior space, the internal piston body, said internal space, to said first fluid chamber It is configured to be divided into a second liquid chamber communicating with the same inner diameter and an air chamber enclosing gas,
It said piston body, a partition portion for partitioning the air chamber into a first air chamber and the second air chamber is provided, on the partition switching unit, the first air chamber and the second gas chamber and circulation gas and gas A three-dimensional seismic isolation device, characterized by having a restrictor that restricts the flow rate.
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