JP5648787B2 - Air spring - Google Patents

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Description

本発明は、建物等の構造物を上下方向の振動に対して免震支持するための上下方向免震装置としてのローリングシール型の空気バネに関する。   The present invention relates to a rolling seal type air spring as a vertical seismic isolation device for isolating and supporting a structure such as a building against vertical vibrations.

この種の空気バネとしては特許文献1、2に示されるものが周知である。
これは、外筒内に円筒状のゴム膜からなるダイアフラムを配設して空気室を画成し、そのダイアフラムを介して作動体(内筒)を上下方向に弾性的に支持する構成のもので、この空気バネを建物の基礎と上部構造との間に介装することにより上部構造の上下振動をダイアフラムによって吸収して優れた免震効果が得られるものであり、高度の耐震性能が要求される原子力発電施設等における建物を対象とする上下方向免震装置として好適なものである。
As this type of air spring, those shown in Patent Documents 1 and 2 are well known.
This is a structure in which a diaphragm made of a cylindrical rubber film is arranged in an outer cylinder to define an air chamber, and an operating body (inner cylinder) is elastically supported in the vertical direction via the diaphragm. By interposing this air spring between the foundation of the building and the superstructure, the vertical vibration of the superstructure is absorbed by the diaphragm, and an excellent seismic isolation effect is obtained, and a high level of seismic performance is required. It is suitable as a vertical seismic isolation device for buildings in nuclear power generation facilities and the like.

この種のローリングシール型の空気バネ自体は従来より鉄道車両を対象とする防振装置として一般的であるが、従来一般的な構造のローリングシール型空気バネを免震装置として建物のような大重量のものを支持しようとすると、空気バネの直径が非常に大きくなってしまってコストが上昇するうえ、多数の空気バネを必要とするので平面的に配置するのが困難となる場合がある。   This type of rolling seal type air spring itself has been generally used as a vibration isolator for railway vehicles. However, a rolling seal type air spring having a general structure has been used as a seismic isolation device for large buildings. If an attempt is made to support a heavy object, the diameter of the air spring becomes very large, resulting in an increase in cost, and a large number of air springs are required, so that it may be difficult to arrange in a plane.

したがって、この種のローリングシール型空気バネを使用して大重量の建物の上下方向免震を実現しようとする場合には、充分な小型化と高い圧力で使用できるような高強度化が必要となり、そのため特許文献2に示される空気バネでは、ダイアフラムを補強繊維によってバイアス補強したり、ダイアフラムのロール部径(外筒と作動体との間の間隙)や外筒とダイアフラムとの間の初期隙間をダイアフラムの膜厚との関連において適切に設定することにより小型化と高強度化を図るようにしている。   Therefore, when using this type of rolling seal type air spring to achieve the vertical isolation of a heavy building, it is necessary to make it sufficiently small and strong enough to be used with high pressure. Therefore, in the air spring disclosed in Patent Document 2, the diaphragm is bias-reinforced with a reinforcing fiber, the roll diameter of the diaphragm (gap between the outer cylinder and the working body), or the initial gap between the outer cylinder and the diaphragm. Is appropriately set in relation to the film thickness of the diaphragm, thereby reducing the size and increasing the strength.

特開2005−16633号公報JP 2005-16633 A 特開2006−342940号公報JP 2006-342940 A

特許文献2に示される空気バネは、上記のような小型化および高強度化のための工夫により建物等の構造物を対象とする上下方向免震装置として使用可能なものではあるが、その構造はやや複雑に過ぎ、特に外筒内にダイアフラムを組み込んで完全気密状態の空気室を画成するためには複雑なシール構造とそのための煩雑な組立工程を必要とするのでその作業は必ずしも容易ではなく、そのために小型化やコストダウンを図るうえでは自ずと限界があるし、保守性や耐久性,信頼性の点でも必ずしも万全とはいえないものである。
したがって特許文献2に示される空気バネはその有効性は認められつつも上記の点でさらなる改良の余地を残しており、これを原子力発電施設等に適用する免震装置として広く普及させるためにはその点でのさらなる改良が必要とされている。
The air spring shown in Patent Document 2 can be used as a vertical seismic isolation device for a structure such as a building by means of the above-described miniaturization and high strength. It is a little complicated, especially in order to define a completely airtight air chamber by incorporating a diaphragm in the outer cylinder, it requires a complicated seal structure and a complicated assembly process therefor. For this reason, there is a limit to downsizing and cost reduction, and it is not necessarily perfect in terms of maintainability, durability, and reliability.
Accordingly, while the effectiveness of the air spring shown in Patent Document 2 is recognized, there is still room for further improvement in terms of the above points, and in order to widely disseminate it as a seismic isolation device applied to nuclear power generation facilities and the like. There is a need for further improvements in that regard.

上記事情に鑑み、本発明はこの種の空気バネのさらなる簡略化を実現し、以てその製作を容易化するとともに充分な小型化とコストダウンを図り、保守性や耐久性、信頼性をさらに向上させることの可能な有効適切な空気バネを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention realizes further simplification of this type of air spring, thereby facilitating its manufacture and sufficiently reducing the size and cost, further improving maintainability, durability, and reliability. An object is to provide an effective air spring that can be improved.

請求項1記載の発明は、建物等の構造物を上下方向の振動に対して免震支持するためのローリングシール型の空気バネであって、外筒の内側に該外筒よりも小径の内筒を上下方向に相対変位可能に配設し、前記外筒と前記内筒との間の環状の隙間内にすり鉢状または円筒状のゴム膜からなるダイアフラムを配設して、該ダイアフラムを前記隙間内において上下方向に弾性的に反転させた状態でその一端部および他端部をそれぞれ前記外筒および前記内筒に対して気密裡に締結して空気室を画成してなり、前記ダイアフラムの一端部に前記外筒に対して締結するためのビード部を該外筒の径寸法に対応させて形成するとともに、該ダイアフラムの他端部に前記内筒に対して締結するためのビード部を該内筒の径寸法に対応させて形成し、大径の一端部のビード部は外側に膨出するフランジ状に形成され、小径の他端部のビード部は内側に膨出するフランジ状に形成され、前記各ビード部を締結金具によって前記外筒および前記内筒に対してそれぞれ気密裡に締め付け固定してなり、前記外筒の外側に複数の補剛リブを放射状に設けてなることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a rolling seal type air spring for isolating and supporting a structure such as a building against vibrations in the vertical direction, and has an inner diameter smaller than that of the outer cylinder. A cylinder is disposed so as to be relatively displaceable in the vertical direction, a diaphragm made of a mortar-shaped or cylindrical rubber film is disposed in an annular gap between the outer cylinder and the inner cylinder, and the diaphragm is An air chamber is defined by sealing one end and the other end of the gap in an airtight manner with respect to the outer cylinder and the inner cylinder, respectively, in a state in which the gap is elastically inverted in the vertical direction. A bead portion for fastening to the outer cylinder is formed at one end of the diaphragm corresponding to the diameter of the outer cylinder, and a bead portion for fastening to the inner cylinder at the other end of the diaphragm Is formed to correspond to the diameter of the inner cylinder, The bead portion at the end is formed in a flange shape that bulges outward, the bead portion at the other end portion of the small diameter is formed in a flange shape that bulges inward, and each bead portion is connected to the outer cylinder and the Ri Na and fastened rumored hermetically respectively the inner cylinder, and wherein the Rukoto such to provide a plurality of stiffening ribs radially outward of the outer cylinder.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の空気バネにおいて、前記ビード部には金属線からなるビードワイヤまたは金属製リングのビード部補強部材を埋設するとともに、該ビード部補強部材の厚みをビード部全体の厚みの30%以上に設定し、かつ前記締結金具による該ビード部の締め代を該ビード部全体の厚みの20%以上に設定してなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the air spring of the first aspect, a bead wire made of a metal wire or a bead portion reinforcing member of a metal ring is embedded in the bead portion, and the thickness of the bead portion reinforcing member is set. Is set to 30% or more of the total thickness of the bead portion, and the fastening allowance of the bead portion by the fastener is set to 20% or more of the total thickness of the bead portion.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の空気バネにおいて、前記外筒と前記内筒との間の環状の隙間を、前記ダイアフラムの膜厚の3倍以上かつ10倍未満の範囲に設定してなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the air spring according to the first or second aspect, the annular gap between the outer cylinder and the inner cylinder is set to be not less than 3 times and less than 10 times the film thickness of the diaphragm. It is characterized by being set in the range of

請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載の発明の空気バネにおいて、前記ダイアフラムの周面に、該ダイアフラムの周方向に対して傾斜させたバイアス補強繊維を埋設してなることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the air spring according to the first, second, or third aspect, bias reinforcing fibers inclined with respect to the circumferential direction of the diaphragm are embedded in the peripheral surface of the diaphragm. It is characterized by.

請求項5記載の発明は、請求項1,2,3または4記載の発明の空気バネにおいて、前記内筒の内部空間を補助タンクとして前記ダイアフラムにより画成される空気室とオリフィスを介して連通せしめてなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the air spring according to the first, second, third or fourth aspect of the present invention, the air space defined by the diaphragm is communicated with an internal space of the inner cylinder as an auxiliary tank via an orifice. It is characterized by being damped.

請求項1記載の発明の空気バネによれば、従来のこの種の空気バネと同様に上下方向の振動に対する優れた免震効果を発揮し得ることはもとより、ダイアフラムの上下に形成するビード部の径を外筒および内筒の径寸法に対応させて異径として、大径の一端部のビード部を外側に膨出するフランジ状に形成するとともに、小径の他端部のビード部を内側に膨出するフランジ状に形成し、かつそれらビード部を締結金具により外筒および内筒に対して締め付け固定する構造としたことにより、従来一般のこの種の空気バネに比較して全体の構造を遙かに簡略化でき、したがって組み立て工程を簡略化できるばかりでなく部品の簡略化と部品点数の削減を図ることが可能であり、それによるコストダウン、保守性や耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
また、外筒の外側に複数の補剛リブを放射状に設けることにより、外筒の耐圧性能をより高めることができる。
According to the air spring of the first aspect of the invention, it is possible not only to exhibit an excellent seismic isolation effect against vertical vibration in the same manner as this type of conventional air spring, but also of the bead portion formed above and below the diaphragm. The diameter is made different from that of the outer cylinder and the inner cylinder, and the bead portion at one end of the large diameter is formed in a flange shape that bulges outward, and the bead portion at the other end of the small diameter is inward. By forming the bulging flange shape and fastening the bead portion to the outer cylinder and the inner cylinder with fastening metal fittings, the overall structure can be improved compared to a conventional general air spring of this type. It can be greatly simplified, thus not only simplifying the assembly process but also simplifying parts and reducing the number of parts, thereby reducing costs, improving maintainability, durability, and reliability. Plan Can.
Moreover, the pressure resistance performance of an outer cylinder can be improved more by providing several stiffening ribs radially on the outer side of an outer cylinder.

請求項2記載の発明の空気バネによれば、ビード部に金属線からなるビードワイヤまたは金属製リングのビード部補強部材を設けるとともに、その厚みをビード部全体の厚みの30%以上に設定し、かつ締結金具によるビード部の締め代をビード部全体の厚みの20%以上に設定することにより、セルフシール構造によらずとも締結金具による締め付け固定のみで充分なシール性能を確保することができる。   According to the air spring of the second aspect of the invention, the bead portion is provided with a bead wire reinforcing member made of a metal wire or a metal ring, and the thickness thereof is set to 30% or more of the thickness of the entire bead portion, In addition, by setting the tightening allowance of the bead portion with the fastening bracket to 20% or more of the thickness of the entire bead portion, sufficient sealing performance can be ensured only by tightening and fixing with the fastening bracket regardless of the self-sealing structure.

請求項3記載の発明の空気バネによれば、外筒と内筒との間の環状の隙間をダイアフラムの膜厚の3倍以上かつ10倍未満とすることによりダイアフラムの耐圧性能を向上させて10MPa以上もの耐圧性能を期待でき、特に原子力発電施設における建屋等の大重量の構造物を免震支持するものとして有効に適用可能な高圧仕様とすることが可能である。   According to the air spring of the third aspect of the invention, the pressure resistance of the diaphragm is improved by setting the annular gap between the outer cylinder and the inner cylinder to be not less than 3 times and less than 10 times the film thickness of the diaphragm. A pressure-resistant performance of 10 MPa or more can be expected, and in particular, a high-pressure specification that can be effectively applied as a base-isolating support for a heavy structure such as a building in a nuclear power generation facility can be achieved.

請求項4記載の発明の空気バネによれば、ダイアフラムの周面に各種の補強繊維を埋設することによりその耐圧性能を充分に向上させることができるし、特に補強繊維の方向をダイアフラムの周方向に対して傾斜させたバイアス補強とすることにより、バイアス補強繊維の交角を適正に調整することで上下方向のスムーズな伸縮運動を阻害することなく耐圧性能の向上を図ることができる。   According to the air spring of the present invention, the pressure resistance can be sufficiently improved by embedding various reinforcing fibers in the peripheral surface of the diaphragm, and the direction of the reinforcing fiber is particularly set in the circumferential direction of the diaphragm. By making the bias reinforcement inclined with respect to the angle, it is possible to improve the pressure resistance performance without hindering the smooth stretching movement in the vertical direction by appropriately adjusting the intersection angle of the bias reinforcing fibers.

請求項5記載の発明の空気バネによれば、内筒を補助タンクとして利用してダイアフラムにより画成される空気室と連通させるとともに、内筒と空気室との連通部にオリフィスを設けることにより、そこを通過する空気流の圧力損失による減衰機能を持たせることが可能である。   According to the air spring of the fifth aspect of the present invention, the inner cylinder is used as an auxiliary tank to communicate with the air chamber defined by the diaphragm, and the orifice is provided at the communication portion between the inner cylinder and the air chamber. It is possible to provide an attenuation function due to pressure loss of the air flow passing therethrough.

本発明の実施形態である空気バネの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the air spring which is embodiment of this invention. 同、ダイアフラムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a diaphragm similarly.

図1に本発明の空気バネの実施形態を示す。これは、基本的には特許文献2に示される従来の空気バネと同様に、外筒1と内筒2(従来の空気バネにおける作動体に相当)とダイアフラム3を構成要素とし、建物における基礎と上部構造との間に介装されて上下方向の免震装置として機能するものである。
但し、従来のものは外筒1が基礎に対して上向きに固定されて作動体が上部構造に対して固定されるものであるのに対し、本実施形態ではそれとは天地が反転していて、外筒1が上部構造に対して下向きに固定されて内筒2が基礎に対して固定されるものとなっている。
FIG. 1 shows an embodiment of an air spring of the present invention. This is basically the same as the conventional air spring disclosed in Patent Document 2, with the outer cylinder 1, the inner cylinder 2 (corresponding to the working body in the conventional air spring) and the diaphragm 3 as the constituent elements. Is installed between the upper structure and the upper structure and functions as a vertical seismic isolation device.
However, in contrast to the conventional one in which the outer cylinder 1 is fixed upward with respect to the foundation and the operating body is fixed with respect to the superstructure, in this embodiment, the top and bottom are reversed. The outer cylinder 1 is fixed downward with respect to the upper structure, and the inner cylinder 2 is fixed with respect to the foundation.

本実施形態の空気バネにおけるダイアフラム3は、すり鉢状または円筒状のゴム膜からなるもので、図1に示すように外筒1と内筒2との間の環状の隙間4内において上下方向に弾性的に反転した状態で配設され、その両端部がそれぞれ外筒1と内筒2に対して気密裡に封止されることによって空気室5を画成するものであるが、このダイアフラム3には両端部にそれぞれビード部3a、3bが形成されている。   The diaphragm 3 in the air spring of the present embodiment is made of a mortar-shaped or cylindrical rubber film, and is vertically moved in an annular gap 4 between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 as shown in FIG. The diaphragm 3 is arranged in an elastically inverted state, and its both end portions are sealed in an airtight manner with respect to the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2, respectively. The bead portions 3a and 3b are formed at both ends, respectively.

すなわち、図2に示すように、ダイアフラム3の一端部(上端部)には、外筒1に対して締結するためのビード部3aが外筒1の径寸法に合致する寸法とされて外側に膨出するフランジ状に形成されている。
一方、ダイアフラム3の他端部(下端部)には、内筒2に対して締結するためのビード部3bが内筒3の径寸法に合致する寸法とされて内側に膨出するフランジ状に形成されている。
つまり、本実施形態の空気バネにおけるダイアフラム3は、その上下に形成されているビード部3a、3bの径a、bが外筒1と内筒2の径寸法の差に対応して異径とされていて、外筒1に締結される上端部のビード部3aの径aはダイアフラム3の周上部の有効径よりやや大きくされているとともに、内筒2に締結される下端部のビード部3bの径bはそれよりも小とされている。
That is, as shown in FIG. 2, at one end (upper end) of the diaphragm 3, a bead portion 3a for fastening to the outer tube 1 is set to a size that matches the diameter of the outer tube 1 and outward. It is formed in a flange shape that bulges.
On the other hand, the other end portion (lower end portion) of the diaphragm 3 has a bead portion 3b for fastening to the inner cylinder 2 in a flange shape that is sized to match the diameter of the inner cylinder 3 and bulges inward. Is formed.
In other words, the diaphragm 3 in the air spring of the present embodiment has the diameters a and b of the bead portions 3a and 3b formed above and below the different diameters corresponding to the difference in diameter between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2. The diameter a of the upper end bead portion 3 a fastened to the outer cylinder 1 is made slightly larger than the effective diameter of the upper periphery of the diaphragm 3, and the lower end bead portion 3 b fastened to the inner cylinder 2. The diameter b is smaller than that.

そして、従来一般の空気バネでは特許文献1,2に示されるように、それらのビード部3a、3bをいわゆるセルフシール構造として外筒および作動体(内筒に相当)に対して組み付ける構造とすることが通常であるが、本実施形態の空気バネではそのような複雑なセルフシール構造によることに代えて、各ビード部3a、3bをそれぞれ外筒1および内筒2に対して締結金具6a、6bにより直接的に締め付け固定することで締結するようにしており、それによりシール構造の簡略化を図りつつシール性能が確実に確保されて完全気密状態の空気室5が画成されるようになっている。
なお、本実施形態では外筒1の上端は開放端とされてその周囲にはフランジ部1aが一体に形成されているので、上記の締結金具6aは円板状とされてそのフランジ部1aに対して締結されることで外筒1の開放端を閉塞するための上面板を兼用しつつビード部3aを挟持するものとされている。但し、締結金具6aはそのような構成とすることに限らず、ビード部3aを外筒1に対して締め付け固定して気密裡に締結し得るものであれば適宜の締結金具を採用可能であり、そのうえで外筒1の開放端に適宜の上面板をさらに締結することでも良い。
また、本実施形態では後述するように内筒2は補助タンク8として機能するようにその上端部は上面板2aにより閉じられ、かつそこにはオリフィス9が形成されているので、上記の締結金具6bも同様のオリフィスを有する円板状とされてその上面板2aに対して締結されてビード部3bを挟持するようになっているが、締結金具6bはそのような構成とすることに限らずビード部3bを内筒2に対して締め付け固定して気密裡に締結できる限りにおいて適宜のもので良い。
In the conventional general air spring, as shown in Patent Documents 1 and 2, the beads 3a and 3b are assembled to the outer cylinder and the operating body (corresponding to the inner cylinder) as a so-called self-sealing structure. However, in the air spring of the present embodiment, instead of using such a complicated self-sealing structure, each bead portion 3a, 3b is connected to the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 by the fastening metal 6a, 6b is directly tightened and fixed so that the sealing structure can be simplified and the sealing performance can be surely ensured to define the air chamber 5 in a completely airtight state. ing.
In this embodiment, the upper end of the outer cylinder 1 is an open end, and the flange portion 1a is integrally formed around the outer end. Therefore, the above-mentioned fastening metal fitting 6a is formed in a disc shape and is attached to the flange portion 1a. On the other hand, the bead portion 3a is sandwiched while also serving as an upper surface plate for closing the open end of the outer cylinder 1 by being fastened. However, the fastening fitting 6a is not limited to such a configuration, and any suitable fastening fitting may be employed as long as the bead portion 3a can be fastened and fixed to the outer cylinder 1 to be fastened in an airtight manner. In addition, an appropriate upper surface plate may be further fastened to the open end of the outer cylinder 1.
In this embodiment, as will be described later, the upper end of the inner cylinder 2 is closed by the upper surface plate 2a so as to function as the auxiliary tank 8, and the orifice 9 is formed there. 6b is also a disk having the same orifice and is fastened to the upper surface plate 2a so as to sandwich the bead portion 3b. However, the fastening bracket 6b is not limited to such a configuration. As long as the bead portion 3b can be fastened to the inner cylinder 2 and fastened in an airtight manner, an appropriate one may be used.

上記構成のもとに本実施形態の空気バネは、ダイアフラム3の上下に形成したビード部3a、3bの径a、bを外筒1および内筒2の径寸法に対応させて異径として、大径の上端部のビード部3aを外側に膨出するフランジ状に形成するとともに、小径の下端部のビード部3bを内側に膨出するフランジ状に形成し、かつそれらビード部3a、3bを締結金具6a、6bにより外筒1および内筒2に対して単に締め付け固定する構成としたことにより、従来のこの種の空気バネと同様に上下方向の振動に対する優れた免震効果を発揮し得ることはもとより、特許文献1や特許文献2に示される従来の空気バネに比較して全体の構造を遙かに簡略化でき、したがって組立工程を簡略化できるばかりでなく、部品の簡略化と部品点数の削減を図ることが可能であり、それによるコストダウン、保守性や耐久性、信頼性の向上を図ることができるものである。   Based on the above configuration, the air spring of this embodiment has different diameters a and b of the bead portions 3a and 3b formed on the upper and lower sides of the diaphragm 3 in correspondence with the diameters of the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2. The large diameter upper end bead portion 3a is formed in a flange shape bulging outward, the small diameter lower end bead portion 3b is formed in a flange shape bulging inward, and the bead portions 3a, 3b are By adopting a configuration in which the fastening fittings 6a and 6b are simply clamped and fixed to the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2, an excellent seismic isolation effect against vertical vibrations can be exhibited in the same manner as this type of conventional air spring. Of course, the overall structure can be greatly simplified compared to the conventional air springs shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, and therefore the assembly process can be simplified, as well as the simplification of the parts and the parts. Reduce points DOO are possible, it by cost, maintenance and durability, is capable of improving the reliability.

以上で本発明の空気バネの基本的な実施形態について説明したが、本発明では以上の構成に加えて必要に応じてたとえば以下に列挙するような適宜の応用や変形が可能である。   Although the basic embodiment of the air spring of the present invention has been described above, the present invention can be appropriately applied and modified as described below, for example, as necessary in addition to the above-described configuration.

ビード部3a、3bには金属線からなるビードワイヤまたは金属製リングなどのビード部補強部材7を設けることが好ましい。その場合、ビード部補強部材7の厚みをビード部3aやビード部3bの厚みの30%以上に設定し、かつ締結金具6a、6bによる締め付け部の締め代をビード部3a、3bの厚みの20%とすることが好ましく、それにより締め付け率を30%以上とし得てそこでのシール性能を充分にかつ確実に確保することができる。   The bead portions 3a and 3b are preferably provided with a bead portion reinforcing member 7 such as a bead wire made of a metal wire or a metal ring. In that case, the thickness of the bead portion reinforcing member 7 is set to 30% or more of the thickness of the bead portion 3a or the bead portion 3b, and the tightening margin of the tightening portion by the fastening fittings 6a and 6b is 20 of the thickness of the bead portions 3a and 3b. Preferably, the tightening rate can be 30% or more, and the sealing performance there can be ensured sufficiently and reliably.

外筒1と内筒2との間の環状の隙間4の大きさ(図1におけるd寸法)は、ダイアフラム3の膜厚(図2に示すt寸法)との関連において適正に設定することが好ましく、特にダイアフラム3の耐圧性能を向上させて高圧仕様とするためには隙間4の寸法dを膜厚tの3倍以上かつ10倍未満、つまりそれらの比をα=d/tとすると、3≦α<10の範囲に設定することが好適である。
一般的な車両用の防振装置としての空気バネでは上記の比αを10以上とすることからその耐圧性能は2〜3Mpa程度が限界であるが、本発明者らの研究によりαを6.5程度とすると耐圧性能は5.6MPa程度に向上し、αを5程度とすれば8MPa程度に向上することが分かっており、さらにαを3程度とすれば10MPa以上の耐圧性能を期待できると考えられ、これにより原子力発電施設における建屋等の大重量の構造物に有効に適用可能な高圧仕様とすることが可能である。
なお、特許文献2でも同等の知見が得られているが、特許文献2の耐圧試験に用いられたダイアフラムの外径は243mmと小型であり、本発明者らの研究で用いたダイアフラムの外径は600mmと大型であり、大型のダイアフラムに対しても外筒1と内筒2の隙間4と耐圧性能の関係を確証している。
The size of the annular gap 4 (d dimension in FIG. 1) between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 can be appropriately set in relation to the film thickness of the diaphragm 3 (t dimension shown in FIG. 2). In particular, in order to improve the pressure resistance performance of the diaphragm 3 and make it a high pressure specification, when the dimension d of the gap 4 is not less than 3 times and less than 10 times the film thickness t, that is, the ratio thereof is α = d / t. It is preferable to set in the range of 3 ≦ α <10.
In the case of an air spring as a general vibration isolator for a vehicle, the ratio α is set to 10 or more, so the pressure resistance performance is limited to about 2 to 3 MPa. It is known that if it is about 5, the pressure resistance will be improved to about 5.6 MPa, if α is about 5, it will be improved to about 8 MPa, and if α is about 3, it can be expected that pressure resistance of 10 MPa or more can be expected. Therefore, it is possible to achieve a high-pressure specification that can be effectively applied to a heavy structure such as a building in a nuclear power generation facility.
In addition, although the equivalent knowledge is acquired also in patent document 2, the outer diameter of the diaphragm used for the pressure | voltage resistant test of patent document 2 is as small as 243 mm, and the outer diameter of the diaphragm used by the present inventors' research Is as large as 600 mm, and the relationship between the pressure resistance performance and the gap 4 between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 is confirmed even for a large diaphragm.

ダイアフラム3の耐圧性能を向上させるためには、ダイアフラム3の周面に各種の補強繊維、たとえば複数層のすだれ状コードを埋設することも好ましく、特に補強繊維の方向をダイアフラムの周方向に対して傾斜させたバイアス補強とすることが好ましく、その場合にはバイアス補強繊維の交角を適正に調整することで上下方向のスムーズな伸縮運動を阻害することなく耐圧性能の向上を図ることができる。   In order to improve the pressure resistance performance of the diaphragm 3, it is also preferable to embed various reinforcing fibers, for example, a plurality of layers of interdigital cords, on the peripheral surface of the diaphragm 3, and in particular, the direction of the reinforcing fibers with respect to the circumferential direction of the diaphragm Inclined bias reinforcement is preferable, and in that case, by appropriately adjusting the intersection angle of the bias reinforcing fibers, it is possible to improve the pressure resistance performance without hindering smooth stretching movement in the vertical direction.

本発明の空気バネの剛性を低く設定する場合には、内筒2を補助タンク8として利用してダイアフラム3により画成される空気室5と連通させることが好ましく、その場合には内筒2と空気室5との連通部にオリフィス9を設けることでそこを通過する空気流の圧力損失による減衰機能を持たせることが可能である。   When the rigidity of the air spring of the present invention is set low, it is preferable that the inner cylinder 2 is used as the auxiliary tank 8 to communicate with the air chamber 5 defined by the diaphragm 3. By providing the orifice 9 at the communication portion between the air chamber 5 and the air chamber 5, it is possible to provide an attenuation function due to the pressure loss of the air flow passing therethrough.

外筒1の外側には必要に応じて補剛リブ10を設けることも考えられ、それにより外筒1の耐圧強度をさらに高めることができる。その場合、要求される耐圧性能に応じてたとえば4枚〜36枚程度の補剛リブ10を放射状に設けると良く、補剛リブ10の高さは肉厚の1〜5倍程度とすると良い。   It is conceivable to provide a stiffening rib 10 on the outer side of the outer cylinder 1 as necessary, whereby the pressure resistance of the outer cylinder 1 can be further increased. In this case, for example, about 4 to 36 stiffening ribs 10 may be provided radially according to the required pressure resistance, and the height of the stiffening ribs 10 may be about 1 to 5 times the wall thickness.

なお、本発明の空気バネの上部あるいは下部に積層ゴムなどの水平免震手段を一体に設けることにより、特許文献1に示されるような3次元免震装置を構成することができる。その場合、特許文献1に示される空気バネと同様に、内筒2を外筒1に対して上下方向に摺動可能に組み合わせてそれらの間で水平方向の相対変位が生じることを拘束するように構成すれば良い。   It should be noted that a three-dimensional seismic isolation device as shown in Patent Document 1 can be configured by integrally providing horizontal seismic isolation means such as laminated rubber on the upper or lower portion of the air spring of the present invention. In that case, like the air spring shown in Patent Document 1, the inner cylinder 2 is combined so as to be slidable in the vertical direction with respect to the outer cylinder 1 so as to restrain the horizontal relative displacement between them. What is necessary is just to comprise.

また、既に述べたように上記実施形態では内筒2を基礎に対して固定して外筒1を上部構造に対して固定するものとしたが、特許文献1,2に示される空気バネのようにそれとは天地を逆にした状態(外筒1を基礎に対して固定して内筒2を上部構造に対して固定する)で使用することも勿論可能である。その場合、外筒1に対して締結するためのビード部3aはダイアフラム3の下端部に形成し、内筒2に対して締結するためのビード部3bはダイアフラム3の上端部に形成することになる。   Further, as described above, in the above embodiment, the inner cylinder 2 is fixed to the base and the outer cylinder 1 is fixed to the upper structure. Of course, it can be used in a state where the top and bottom are reversed (the outer cylinder 1 is fixed to the foundation and the inner cylinder 2 is fixed to the upper structure). In that case, the bead portion 3 a for fastening to the outer cylinder 1 is formed at the lower end portion of the diaphragm 3, and the bead portion 3 b for fastening to the inner tube 2 is formed at the upper end portion of the diaphragm 3. Become.

さらに、本発明の空気バネは文字どおり空気をダイアフラム3(および補助タンク8)に封入してその弾性を利用することが現実的であるが、特殊な用途に適用するような場合において必要であればたとえば不活性ガス等の適宜の気体や、液体も含めた各種の流体を空気に代えて、あるいは空気と混合して利用することも妨げるものではない(その観点からは本発明の空気バネはより厳密には流体バネともいうべきものである)。   Furthermore, it is realistic that the air spring of the present invention literally encloses air in the diaphragm 3 (and the auxiliary tank 8) and uses its elasticity. However, if it is necessary for special applications, it is necessary. For example, it does not preclude the use of various gases including inert gases and liquids including liquids instead of air or mixed with air (from this point of view, the air spring of the present invention is more Strictly speaking, it should be called a fluid spring).

1 外筒
1a フランジ部
2 内筒
2a 上面板
3 ダイアフラム
3a、3b ビード部
4 隙間
5 空気室
6a、6b 締結金具
7 ビード部補強部材
8 補助タンク
9 オリフィス
10 補剛リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer cylinder 1a Flange part 2 Inner cylinder 2a Top plate 3 Diaphragm 3a, 3b Bead part 4 Crevice 5 Air chamber 6a, 6b Fastening metal fitting 7 Bead part reinforcement member 8 Auxiliary tank 9 Orifice 10 Stiffening rib

Claims (5)

建物等の構造物を上下方向の振動に対して免震支持するためのローリングシール型の空気バネであって、
外筒の内側に該外筒よりも小径の内筒を上下方向に相対変位可能に配設し、前記外筒と前記内筒との間の環状の隙間内にすり鉢状または円筒状のゴム膜からなるダイアフラムを配設して、該ダイアフラムを前記隙間内において上下方向に弾性的に反転させた状態でその一端部および他端部をそれぞれ前記外筒および前記内筒に対して気密裡に締結して空気室を画成してなり、
前記ダイアフラムの一端部に前記外筒に対して締結するためのビード部を該外筒の径寸法に対応させて形成するとともに、該ダイアフラムの他端部に前記内筒に対して締結するためのビード部を該内筒の径寸法に対応させて形成し、大径の一端部のビード部は外側に膨出するフランジ状に形成され、小径の他端部のビード部は内側に膨出するフランジ状に形成され、前記各ビード部を締結金具によって前記外筒および前記内筒に対してそれぞれ気密裡に締め付け固定してなり、
前記外筒の外側に複数の補剛リブを放射状に設けてなることを特徴とする空気バネ。
A rolling seal type air spring for supporting a structure such as a building in isolation from vertical vibrations,
An inner cylinder having a smaller diameter than the outer cylinder is disposed inside the outer cylinder so as to be relatively displaceable in the vertical direction, and a mortar-shaped or cylindrical rubber film is formed in an annular gap between the outer cylinder and the inner cylinder. The diaphragm is arranged, and the one end and the other end of the diaphragm are fastened to the outer cylinder and the inner cylinder in an airtight manner with the diaphragm elastically inverted vertically in the gap. To define an air chamber,
A bead portion for fastening to the outer cylinder at one end portion of the diaphragm is formed corresponding to the diameter of the outer cylinder, and for fastening to the inner cylinder at the other end portion of the diaphragm. The bead portion is formed corresponding to the diameter of the inner cylinder, the bead portion at one end of the large diameter is formed in a flange shape that bulges outward, and the bead portion at the other end of the small diameter bulges inward. is formed in a flange shape, Ri Na and fastened to each rumored hermetically to the outer cylinder and the inner cylinder by the respective bead portions of the fastening bracket,
Air springs, wherein Rukoto such to provide a plurality of stiffening ribs radially outward of the outer cylinder.
請求項1記載の空気バネであって、
前記ビード部には金属線からなるビードワイヤまたは金属製リングのビード部補強部材を埋設するとともに、該ビード部補強部材の厚みをビード部全体の厚みの30%以上に設定し、かつ前記締結金具による該ビード部の締め代を該ビード部全体の厚みの20%以上に設定してなることを特徴とする空気バネ。
The air spring according to claim 1,
A bead wire made of a metal wire or a bead portion reinforcing member of a metal ring is embedded in the bead portion, the thickness of the bead portion reinforcing member is set to 30% or more of the total thickness of the bead portion, and the fastening metal fitting is used. An air spring characterized in that a tightening margin of the bead portion is set to 20% or more of a thickness of the whole bead portion.
請求項1または2記載の空気バネであって、
前記外筒と前記内筒との間の環状の隙間を、前記ダイアフラムの膜厚の3倍以上かつ10倍未満の範囲に設定してなることを特徴とする空気バネ。
The air spring according to claim 1 or 2,
An air spring characterized in that an annular gap between the outer cylinder and the inner cylinder is set in a range of 3 times or more and less than 10 times the film thickness of the diaphragm.
請求項1,2または3記載の空気バネであって、
前記ダイアフラムの周面に、該ダイアフラムの周方向に対して傾斜させたバイアス補強繊維を埋設してなることを特徴とする空気バネ。
The air spring according to claim 1, 2, or 3,
An air spring characterized in that bias reinforcing fibers inclined with respect to a circumferential direction of the diaphragm are embedded in a peripheral surface of the diaphragm.
請求項1,2,3または4記載の空気バネであって、
前記内筒の内部空間を補助タンクとして前記ダイアフラムにより画成される空気室とオリフィスを介して連通せしめてなることを特徴とする空気バネ。
The air spring according to claim 1, 2, 3, or 4,
An air spring characterized in that an internal space of the inner cylinder is used as an auxiliary tank to communicate with an air chamber defined by the diaphragm via an orifice.
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