JP6312331B2

JP6312331B2 - 摩擦減衰エネルギー吸収装置

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Publication number: JP6312331B2
Application number: JP2015230583A
Authority: JP
Inventors: 崇興蔡
Original assignee: 崇興蔡
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: CN105697643A; US9771997B2; CN205116459U; RO131054A3; CN105697644B; PE20160766A1; RO131054A0; MX2015017362A; CN105696716A; NZ721450A; MX365211B; CA2910497A1; PT109013B; PH12015000424A1; TR201515415A2; ITUB20155741A1; RO131054B1; PH12015000424B1; TW201623756A; NZ721443A

Description

本発明は、エネルギー吸収装置に係り、特に、建物、橋、その他の大型の物体、施設又は設備に使用され、地震及び環境の振動エネルギーを吸収、絶縁し、動作温度が増大するのを防止し、かつ減衰及び剛性の自動調整機能及び適応特性を提供し、複数の性能構造物体のための最適機能を複数の振動レベルで別個に達成する摩擦減衰エネルギー吸収装置に関する。

従来のエネルギー吸収装置は、一般的に建物、橋又は機械などの大型の物体上に取り付けられ、物体に衝撃吸収及び衝撃抑制効果を提供し、地震時に発生するエネルギー及び衝撃を吸収する。米国特許５，６５５，７５６（以下、特許文献１と称する）は、従来のエネルギー吸収装置（Lead Rubber Bearing、LRB）を開示し、これは芯柱、２つの支持板、複数の金属層及び複数のゴム層を備えている。２つの支持板は、芯柱の両端にそれぞれ取り付けられ、地盤及び大型の物体にそれぞれ確実に接続される。金属層及びゴム層は２つの支持板の間に交互に取り付けられる。地震が発生すると、衝撃吸収効果が金属層及びゴム層の変形によって与えられ、地震によって発生する損傷を低減することができる。

米国特許５，６５５，７５６

しかしながら、特許文献１の従来のエネルギー吸収装置の芯柱は鉛で作成されている。鉛芯柱は地震中に変形して地震の振動エネルギーを吸収し、鉛芯柱の変形は熱を発生する。したがって、特許文献１の鉛芯柱の温度は約３５０℃まで上昇し、地震の際に繰り返し変形による鉛の融点約３２７℃を超え、高温は鉛芯柱の融解を容易に引き起こし、鉛は環境に影響を与える有毒重金属である。また、従来のエネルギー吸収装置のゴム層及び鉛芯柱は過熱事態で容易に破損する。加えて、高温はまたエネルギー吸収装置の構造強度を容易に低下させ、従来のエネルギー吸収装置の衝撃吸収効果も低減される。加えて、温度が鉛の融点に到達しない場合であっても、材料（鉛及びゴムを含む）は、また温度により軟化され、これは従来のエネルギー吸収装置の構造強度及び衝撃吸収効果を低下させる。

従来のエネルギー吸収装置の上述の課題及び欠点を考慮して、鉛で作成されているエネルギー吸収装置は使用から徐々に禁止又は廃棄され、世界は他の衝撃吸収材料又はエネルギー吸収機構を案出する試みをとっており、それによってそれがエネルギー吸収、環境保護及びその他の課題を解決する必要がある。解決策の１つは、鉛芯柱を取り除くことであるが、衝撃吸収効果が不十分であり、これはエネルギー吸収装置が大規模な取り換えを強いられるということになる。従来のエネルギー吸収装置で液圧緩衝器のような他のダンパが使用される場合は、コストが高価となる。加えて、費用対効果だけではなく、従来のエネルギー吸収装置及び他のダンパを収容するための大きなスペースを必要とし、これは使用の課題が発生し、改善する必要がある。

これらの課題を解決するために、本発明は摩擦減衰エネルギー吸収装置を提供し、前述の問題を軽減又は回避することを意図している。

本発明の主目的は、摩擦減衰エネルギー吸収装置を提供するものであり、摩擦減衰エネルギー吸収装置の動作温度が増大するのを防止すること及び減衰及び剛性の自動調整機能及び適応特性を提供することの機能を有して、複数の性能構造物体のための最適機能を複数の振動レベルで個別に達成する。

本発明にしたがう摩擦減衰エネルギー吸収装置は、両端（２つの端部）、少なくとも１つの芯柱、２つの支持板、複数の第１の材料層及び複数の第２の材料層を有する。少なくとも１つの芯柱は、互いに積層された複数の摺動シートを有する。２つの支持板は、摩擦減衰エネルギー吸収装置の両端に取り付けられる。第１の材料層と第２の材料層は、２つの支持板の間に交互に取り付けられ、少なくとも１つの芯柱を取囲み第１の材料層及び第２の材料層を少なくとも１つの芯柱の摺動シートの少なくとも１つと交互に取り付けるようにしている。

摩擦減衰エネルギー吸収装置は、建物、橋、大型物体、施設又は設備で使用することができ、地震や環境の３方向の振動エネルギーを吸収、絶縁し、かつ動作温度が増大するのを防止し、減衰及び剛性の自動調整機能及び適応特性を提供し、複数の性能構造物体のための最適機能を複数の振動レベルで個別に達成する。

本発明の摩擦減衰エネルギー吸収装置によれば、摩擦減衰エネルギー吸収装置の動作温度が増大するのを防止すること及び減衰及び剛性の自動調整機能及び適応特性を提供することの機能を有し、複数の性能構造物体のための最適機能を複数の振動レベルで個別に達成することができる。

本発明の他の目的、利点及び新規な特徴は、以下の詳細な説明から添付の図面と併せて一層明らかとなる。

本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１の実施例の断面斜視図である。図１の摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面側面図である。図２の線３−３に沿った摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２の実施例の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３の実施例の断面斜視図である。図５の摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第４の実施例断面斜視図である。図７の摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面側面図である。図８の線９−９に沿った摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第５の実施例の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第６の実施例の断面斜視図である。図１１における摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面側面図である。図１２の線１３−１３に沿った摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第７の実施例の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第８の実施例の断面側面図である。図１５の線１６−１６に沿った摩擦減衰エネルギー吸収装置の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第９の実施例の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１０の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１１の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１２の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１３の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１４の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１５の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１６の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１７の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１８の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１９の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２０の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２１の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２２の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２３の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２４の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２５の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２６の実施例の断面斜視図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２７の実施例の断面斜視図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２８の実施例の断面斜視図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２９の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３０の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３１の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３２の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３３の実施例の断面側面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３４の実施例の断面上面図である。本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３５の実施例の断面面側図である。

次に、本発明にしたがう摩擦減衰エネルギー吸収装置を好ましい実施例について図面を参照して詳述する。

図１〜図３を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１の実施例は建物、橋、その他の大きな物体、施設又は設備に使用され、摩擦減衰エネルギー吸収装置は２つの端部（両端）、芯柱１０、２つの支持板２０、複数の第１の材料層３０及び複数の第２の材料層４０を備えている。

芯柱１０は、断面、２つの端部、複数の摺動シート１１及び２つの端部カバー１２を有する。芯柱１０の断面は、円形、長方形、正方形又は他の幾何学的形状である。摺動シート１１は積層して配置されて芯柱１０を形成し、摺動シート１１の何れか１つは、例えば鉄、アルミニウム、銅又は他の金属などのような同一又は異質の硬質材料で作成され又は例えばゴム、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及び高分子材料などの軟質材料で作成される。好ましくは、摺動シート１１は硬質材料及び軟質材料で作成され、交互に配置されている。摺動シート１１の各々は同一又は異なった厚さを有する。摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１の実施例において、摺動シートの厚さは同一である。また、摺動シート１１の各々は高摩擦係数の材料で作成され、又は摺動シート１１の各々は摺動シート１１の各々の上面、下面又は外部表面にテフロン（登録商標）のような摺動補助層が被覆される。また、端部カバー１２は芯柱１０の両端に取り付けられて、摺動シート１１をその２つの端部カバー１２の間で保持する。好ましくは、芯柱１０の積層された摺動シート１１は垂直方向の剛性を形成し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の垂直方向の負荷を共有し、摺動シート１１の各々の減衰及び摩擦を調整することができる。

２つの支持板２０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の両端に接続され、間隔をおいて互いに平行であり、支持板２０の各々は、円形、矩形、正方形又は任意の可能な形状でもよい。２つの支持板２０は、それぞれ地盤及び建物、橋又は機械のような大型の物体にボルト、溶接又はリベットによって接続される。支持板２０の各々は中心部及び収容孔２１有する。収容孔２１は、支持板２０の中心を通って形成され、芯柱１０又は対応する端部カバー１２の両端の１つに対応し、これを内部に収容する。

第１の材料層３０及び第２の材料層４０は、支持板２０の間に交互に取り付けられ、芯柱１０を取囲み、芯柱１０の摺動シート１１に交互に隣接している。第１の材料層３０及び第２の材料層４０の各々は支持板２０の形状に対応する形状を有し、円形、長方形、正方形、任意の可能な形状でもよい。代替的には、第１の材料層３０及び第２の材料層４０の各々は、支持板２０の形状とは異なる形状を有している。例えば、支持板２０の各々は正方形であり、第１の材料層３０及び第２の材料層４０の各々は円形であってもよい。第１の材料層３０及び第２の材料層４０は互いに異なる柔軟材料で作成される。好ましくは、第１の材料層３０はゴム、金属又は複合材料から作成することができる。第２の材料層４０は金属、ゴム、複合材料から作成することができる。

加えて、芯柱１０の摺動シート１１の量及び厚さは、材料層３０、４０の量及び厚さと同一又は異なっている。摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１の実施例において、芯柱１０の摺動シート１１の各々の厚さは材料層３０、４０の厚さの間である。

さらに、端１２は２つの支持板２０の材料よりも軟質な変形可能材料から作成することができる。芯柱１０の高さは材料層３０、４０の合計高さよりもわずかに低く、これは芯柱１０及び材料層３０、４０間の垂直方向における変形差を低減し、摺動シート１１の各々を水平方向に円滑に摺動させることができる。

本発明にしたがう此のような摩擦減衰エネルギー吸収装置によって、２つの支持板２０はボルト、溶接又はリベットによってそれぞれ地盤又は床及び物体に接続され、地震の衝撃及びエネルギーは芯柱１０の摺動シート１１間の相対的な摺動及び摩擦及び第１及び第２の材料層３０、４０の変形によって効率良く吸収され抑制されて、３方向の地震の衝撃及びエネルギーが物体に伝達されるのを抑止することができる。したがって、優れた衝撃吸収効果が建物、橋、施設又は設備などの物体に付与され、物体が地震によって損傷するのを防止する。

さらに、積層され非鉛の摺動シート１１によって形成されている芯柱１０は、繰り返し変形により発生する熱によって誘起される温度上昇で芯柱１０の機能を低下し或いは芯柱１０を溶融し環境への重大な影響及び汚染を形成するのを防止することができる。また、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置は、使用中に液圧減衰器（ダンパー）のような他の減衰器に接続することなく物体への十分な減衰効果（制振）を得ることができる。次に、摩擦減衰エネルギー吸収装置を使用するコストを大幅に低減することができ、これは費用対効果であって、他の減衰器を設置するための追加のスペースを必要とせず、これは使用にあたり便利である。

また、摩擦減衰エネルギー吸収装置の垂直方向荷重分布は、摺動シート１１の垂直方向剛性及び材料層３０、４０の垂直方向剛性間の比にしたがって調整することができ、これは摺動シート１１の摩擦力及び減衰力を調整することができる。そして、摺動シート１１は摺動シート１１の異なる摩擦係数及び持続的垂直荷重の変化に因り異なる摩擦力及び異なる時間で互いに摺動し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の減衰及び剛性のための自動調整機能及び適応特性を達成することができ、これは複数の性能構造物体のための別個の最適機能を複数の振動レベルで達成し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の減衰効果を向上することができる。

図４を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２の実施例は、以下の特長を除いて、図１〜図３に示す第１の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は複数の芯柱１０を有し、芯柱１０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の中心に対して等間隔に実装され、配置される。芯柱１０の摺動シート１１は摩擦減衰エネルギー吸収装置に摩擦減衰効果を付与することができる。

図５及び図６を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３の実施例は、以下の特長を除いて、図１〜図３に示す第１の実施例と実質的に同様である。２つの端部カバー１２にそれぞれ当接する摺動シート１１Ａの２つの厚さは芯柱１０の他の摺動シート１１Ｂの厚さよりも薄い。また、２つの摺動シート１１Ａを含めない摺動シート１１Ｂの各々の厚さは材料層３０、４０の厚さよりも厚い。さらに、２つの摺動シート１１Ａは、摺動シート１１Ｂの変形可能材料より軟質の変形可能な材料で作成され、又は端部カバー１２の材料と同じ変形可能材料で作成され、支持板２０の材料よりも軟質である。そして、芯柱１０及び材料層３０、４０間の水平移動により形成される垂直方向変形差異は減少することができ、これは摺動シート１１Ｂを円滑に移動させることができる。

図７〜図９を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第４の実施例は、以下の特長を除いて、図５及び図６に示す第３の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は、芯柱１０、材料層３０、４０及び端部カバー１２間で摺動シート１１Ａ、１１Ｂの周囲に取り付けられた制限モジュール５０を有する。制限モジュール５０は変形可能な材料で作成され、制限効果及び変形スペースを芯柱１０の摺動シート１１Ａ、１１Ｂに付与する。好ましくは、制限モジュール５０は変形可能な軟質素材で作成され又は中空円筒であり又はコイルばねである。

図１０を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第５の実施例は、以下の特長を除いて、図７〜図９に示す第４の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は複数の芯柱１０を有し、芯柱１０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の中心に関して等間隔に実装され、配置される。芯柱１０の摺動シート１１Ａ、１１Ｂは摩擦減衰効果を摩擦減衰エネルギー吸収装置に付与することができる。

図１１〜図１３を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第６の実施例は、以下の特長を除いて、図１〜図３に示す第１の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は２つの端部カバー１２間で芯柱１０に取り付けられた冷却モジュール６０を有する。冷却モジュール６０は密封パイプ６１及び冷却剤６２を有する。密封パイプ６１は中空管であり、芯柱１０の摺動シート１１を通って取り付けられ、２つの端部を有する。密封パイプ６１の２つの端部は２つの端部カバー１２によってそれぞれ閉鎖される。冷却剤６２は密封パイプ６１に充填される。好ましくは、冷却剤６２は気体、液体又は固体冷却剤である。芯柱１０における冷却モジュール６０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の温度を低下させることができ、繰り返し変形により発生する熱により誘起される温度上昇で芯柱１０及び材料層３０、４０の機能を低下し或いは芯柱１０を溶融するのを防止し、これは摩擦減衰エネルギー吸収装置の構造強度を維持して摩擦減衰エネルギー吸収装置の衝撃吸収効果を強化することができる。

図１４を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第７の実施例は、以下の特長を除いて、図１１〜図１３に示す第６の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は、複数の芯柱１０を有し、芯柱１０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の中心に対して等間隔に実装され、配置される。芯柱１０の摺動シート１１は摩擦減衰効果を摩擦減衰エネルギー吸収装置に付与することができる。

図１５及び図１６を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第８の実施例は、以下の特長を除いて、図７及び図８に示す第４の実施例及び図１１〜図１３に示す第６の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は、材料層３０、４０、芯柱１０及び２つの端部カバー１２間に取り付けられた制限モジュール５０及び冷却モジュール６０を有する。制限モジュール５０は変形可能材料で形成されて制限効果及び変形スペースを芯柱１０の摺動シート１１に付与する。芯柱１０における冷却モジュール６０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の温度を低下させることができ、繰り返し変形により発生する熱により誘起される温度上昇で芯柱１０及び材料層３０、４０の機能を低下し或いは芯柱１０を溶融するのを防止することができる。

図１７を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第９の実施例は、以下の特長を除いて、図１５及び図１６に示す第８の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は、複数の芯柱１０を有し、芯柱１０は摩擦減衰エネルギー吸収装置の中心に対して等間隔に実装され、配置される。芯柱１０の摺動シート１１は摩擦減衰効果を摩擦減衰エネルギー吸収装置に付与することができる。

図１８を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１０の実施例は、以下の特長を除いて、図１５及び図１６に示す第８の実施例と実質的に同様である。密封パイプ６１は制限モジュール５０の周囲に装着され、冷却剤６２は密封パイプ６１及び制限モジュール５０間に充填される。制限モジュール５０は、制限効果及び変形スペースを芯柱１０の摺動シート１１に付与することができる。冷却モジュール６０は、摩擦減衰エネルギー吸収装置の温度を低下させることができ、繰り返し変形により発生する熱により誘起される温度上昇で芯柱１０及び材料層３０、４０の機能を低下し或いは芯柱１０を溶融するのを防止することができる。

図１９〜図２３を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１１の実施例〜第１５の実施例は、以下の特長を除いて、それぞれ図１〜図３、図７〜図９、図１１〜図１３、図１５、図１６及び図１８に示す第１の実施例、第４の実施例、第６の実施例、第８の実施例及び第１０の実施例と実質的に同様である。芯柱１０は、芯柱１０の２つの端部を閉成するための２つの端部カバー１２を有しておらず、芯柱１０の両端は２つの支持板２０Ａにより直接閉成されて摩擦減衰エネルギー吸収装置の全体構造を簡素化している。

図２４〜図２８を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第１６の実施例〜第２０の実施例は、以下の特長を除いて、それぞれ図１〜図３、図７〜図９、図１１〜図１３、図１５、図１６及び図１８に示す第１の実施例、第４の実施例、第６の実施例、第８の実施例及び第１０の実施例と実質的に同様である。第１の材料層３０の各々は芯柱１０の摺動シート１１の１つと平行に配置され、対応する摺動シート１１の厚さと同じ厚さを有する。さらに、第２の材料層４０Ａの各々は芯柱１０の２つの隣接する摺動シート１１間に連続して延在する。また、例えばテフロン（登録商標）のような摺動補助層が２つの隣接する摺動シート１１間に延在する第２の材料層４０Ａの各々の上面又は底面に塗布される。さらに、摺動補助層は、摺動シート１１の各々の上面又は底面にも塗布される。摺動シート１１の各々は２つの隣接する第２の材料層４０Ａの間で又は第２の材料層４０Ａの１つ及び２つの端部カバー１２の１つの間で局部的に制限され、これは芯柱１０及び材料層３０、４０Ａ間の垂直方向の変形差異を減少させることができて摺動シート１１の各々を水平方向に円滑に摺動させる。好ましくは、芯柱１０の高さは材料層３０、４０Ａの全体の高さよりもわずかに低く、これは芯柱１０及び材料層３０、４０Ａ間の高低差異を調整することができ、摺動シート１１の各々を水平方向に円滑に摺動させる。さらに、２つの端部カバー１２は２つの支持板２０の材料よりも軟質の変形可能材料から作成されて芯柱１０及び材料層３０、４０Ａ間の垂直方向の変形差異を減少させ、摺動シート１１を水平方向に円滑に摺動させる。また、摺動シート１１は異なる直径又は長さを有する。したがって、摺動シート１１は、異なる摩擦力の条件で異なる時点で摺動シート１１の異なる摩擦係数によって摺動することができる。

図２９〜図３３を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２１の実施例〜第２５の実施例は、以下の特長を除いて、それぞれ図２４〜図２８に示す第１６の実施例〜第２０の実施例と実質的に同様である。芯柱１０は、芯柱１０の２つの端部を閉成するための２つの端部カバー１２を有しておらず、芯柱１０の両端は２つの支持板２０Ａにより直接閉成されて摩擦減衰エネルギー吸収装置の全体構造を簡素化している。

図３４を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２６の実施例は、以下の特長を除いて、図５及び図６に示す第３実施例と実質的に同様である。芯柱１０は少なくとも１つの固体で変形可能な剛性調整支柱７０を有する。少なくとも１つの剛性調整支柱７０は、摺動シート１１Ａ、１１Ｂ及び２つの端部カバー１２の１つの間で芯柱１０の上半分に取り付けられ、又は摺動シート１１Ａ、１１Ｂ及び他方の端部カバー１２の間で芯柱１０の下半分に取り付けられ、又は摺動シート１１Ａ、１１Ｂ間で芯柱１０の中間部分に取り付けられて芯柱１０の持続荷重及び剛性を調整する。さらに、芯柱１０は、２つの端部カバー１２にそれぞれ当接する２つの剛性調整支柱７０を有し、２つの剛性調整支柱７０間の摺動シート１１Ｂを保持し、芯柱１０の持続的な負荷及び剛性を調整する。

また、剛性調整支柱７０は、銅、錫、鉛、アルミニウム、軟鋼、形状記憶合金、ポリマー材料、プラスチック又はゴムで作成されて芯柱１０の持続的な負荷及び剛性を調整する。そして、摺動シート１１Ａ、１１Ｂ間の摩擦力及び減衰力は、芯柱１０の持続的な荷重及び剛性にしたがって調整することができ、芯柱１０及び材料層３０、４０との間の垂直方向の変形相違は低減されて摺動シート１１Ａ、１１Ｂを水平方向に円滑に摺動させる。

図３５を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２７の実施例は、以下の特長を除いて、図５及び図６に示す第３の実施例と実質的に同様である。材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の上半分に延在し、芯柱１０は芯柱１０の下半分に取り付けられて２つの異なる厚さをともなう複数の摺動シート１１Ａ、１１Ｂを有して、２つの隣接する摺動シート１１Ａ、１１Ｂに異なる厚さ及び材料をもたせるようにし、又は材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の下半分に延在し、芯柱１０は芯柱１０の上半分に取り付けられて２つの異なる厚さをともなう複数の摺動シート１１Ａ、１１Ｂを有して、２つの隣接する摺動シート１１Ａ、１１Ｂに異なる厚さ及び材料をもたせるようにし、又は材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の中間部分に延在し、芯柱１０は芯柱１０の上半分及び下半分に取り付けられて２つの異なる厚さをともなう複数の摺動シート１１Ａ、１１Ｂを有して、２つの隣接する摺動シート１１Ａ、１１Ｂに異なる厚さ及び材料をもたせるようにし、又は材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の上半分及び下半分に延在し、芯柱１０は芯柱１０の中間部分に取り付けられて２つの異なる厚さをともなう複数の摺動シート１１Ａ、１１Ｂを有する。

図３６を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２８の実施例は、以下の特長を除いて、図３４に示す第２６の実施例と実質的に同様である。材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の上半分に延在し、材料層３０、４０Ａ及び剛性調整支柱７０間で芯柱１０の中間部分の摺動シート１１を保持し、又は材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の下半分に延在し、材料層３０、４０Ａ及び剛性調整支柱７０間で芯柱１０の中間部分の摺動シート１１を保持し、又は材料層３０、４０Ａの一部は、芯柱１０の中間部分に延在し、それぞれ芯柱１０の上半分及び下半で摺動シート１１及び剛性調整支柱７０を保持する。

図３７を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第２９の実施例は、以下の特長を除いて、図２４に示す第１６の実施例と実質的に同様である。芯柱１０は、２つの隣接する第２の材料層４０Ａ間に取り付けられ相互に当接する少なくとも１つの芯柱１０の少なくとも２つの摺動シート１１Ｆを有する。さらに、芯柱１０は、支持板２０及び第２の材料層４０Ａ間に取り付けられ少なくとも１つの芯柱１０の少なくとも２つの摺動シートを有する。また、上述の特徴及び構造関係は、図２５〜図３３に示される第１７の実施例〜第２５の実施例でも使用することができる。また、摺動シート１１Ｆは、同一又は異なる厚さ、摩擦係数、材料及び直径を有する。したがって、摺動シート１１Ｆは、異なる摩擦力の条件で異なる時点で摺動シート１１Ｆの異なる摩擦係数によって摺動することができる。

図３８を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３０の実施例は、以下の特長を除いて、図３７に示す第２９の実施例と実質的に同様である。材料層３０、４０Ａの一部は芯柱１０の下半分に延在している。加えて、上述の機能及び構造関係は、図２４〜図３３に示される第１６の実施例〜第２５の実施例でも使用することができる。

摩擦減衰エネルギー吸収装置が小さい水平方向の力（小変位）を持続したとき、芯柱１０の下半分に取り付けられた材料層３０、４０Ａのみが変形されて減衰効果を付与し、芯柱１０の上半分に取り付けられ材料層３０、４０及び摺動シート１１Ｆの減衰機能は付与されない。したがって、摩擦減衰エネルギー吸収装置の剛性及び減衰は芯柱１０の下半分に取り付けられた材料層３０、４０Ａによって付与される。水平方向の力が摺動シート１１Ｆ間の摩擦力を超える程度に達するとき、芯柱１０の上半分に取り付けられた摺動シート１１Ｆが摺動し始める。同時に、芯柱１０の上半分に取り付けられた材料層３０、４０が変形し始めて減衰効果を付与し、芯柱１０の下半分に取り付けられた材料層３０、４０Ａが変形して減衰効果を付与する。その結果、摩擦減衰エネルギー吸収装置の剛性は芯柱１０の上半分及び下半分に取り付けられた材料層３０、４０、４０Ａから形成された一連の結果によって付与され、摩擦減衰エネルギー吸収装置の減衰は、材料層３０、４０、４０Ａの変形及び摺動シート１１Ｆの摺動摩擦間の減衰和によって付与される。

したがって、剛性の変化は小さな水平方向の力（小変位）から大きな水平方向の力（大変位）に非常に円滑にすることができ、剛性は大幅に変化して高い周波数の振動を引き起こすことはない。また、減衰比の減少量が小さな水平方向の力（小変位）から大きな水平方向の力（大変位）に比較的緩慢であり、これは摩擦減衰エネルギー吸収装置の材料を好ましい組み合わせ及び利用をもたせることになる。

また、図３８に示す第３０の実施例において、材料層３０、４０Ａ及び摺動シート１１Ｆの位置は交換することができ、摩擦減衰エネルギー吸収装置は同じ機能を付与することができる。また、図３８に示す本発明による第３０の実施例の摩擦減衰エネルギー吸収装置は他の種類の芯柱９０（例えばLead Rubber Bearing、LRB、特許文献１に開示、鉛又は高減衰材料で作成）に並行に接続して上記の機能を形成し、この他の種類の芯柱９０の変形の位置及び時間を制御することができる。そして、剛性の変化は小さな水平方向の力（小変位）から大きな水平方向の力（大変位）に自動的に制御し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の衝撃抑制効果を向上することができる。

図３９を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３１の実施例は、以下の特長を除いて、図３８に示す第３０の実施例と実質的に同様である。材料層３０、４０Ａの一部は芯柱１０の上半分及び下半分に延在して芯柱１０の中間部分における摺動シート１１Ｆを保持する。さらに、上述の特徴及び構造関係は、図２４〜図３３に示す第１６の実施例〜第２５の実施例に使用することができる。

図４０を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３２の実施例は、以下の特長を除いて、図３７に示す第２９の実施例と実質的に同様である。材料層３０、４０Ａの一部は芯柱１０の中間部分に延在して芯柱１０の上半分及び下半分における摺動シート１１Ｆを保持する。加えて、上記の特徴及び構造関係は図２４〜図３３に示す第１６の実施例〜第２５の実施例に使用することができる。

図４１を参照するに、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の第３３の実施例は、以下の特長を除いて、図３７に示す第２９の実施例と実質的に同様である。芯柱１０は２つの端部カバー１２を有しておらず、芯柱１０の２つの端部は２つの支持板２０Ａによりそれぞれ閉成され、これは摩擦減衰エネルギー吸収装置の全体構造を簡素化することができる。また、上述の特徴及び構造関係は図２４〜図３３及び図３８〜図４０に示される第１６の実施例〜第２５の実施例及び第３０の実施例〜第３２の実施例でも使用することができる。

図４２を参照するに、本発明の第３４の実施例は、以下の特長を除いて、図４に示す第２の実施例と実質的に同様である。摩擦減衰エネルギー吸収装置は、複数の芯柱１０及び複数の他の種類の芯柱９０（例えばLead Rubber Bearing、LRB、特許文献１に開示、鉛又は高減衰材料で作成）を有する。芯柱１０、９０は互いに並列に接続される。摺動シート１１は異なる摩擦条件で異なる時点で摺動シート１１の異なる摩擦係数によって摺動し、他の種類の芯柱９０の変形の位置及び時間に共働して作動することができる。そして、剛性の変化は小さい水平方向の力（小変位）から大きな水平方向の力（大変位）に自動的に制御し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の衝撃抑制効果を向上することができる。

図４３を参照するに、本発明による第３５の実施例は、以下の特長を除いて、図１５及び図１６に示す第８の実施例と実質的に同様である。制限モジュール５０のみが芯柱１０の摺動シート１１の周囲に装着される。

本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置の上述の特徴及び構造関係によれば、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆは芯柱１０に積層される。地震の間に、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆは互いに摺動し、擦り合わせられて減衰効果を付与し、材料層３０、４０、４０Ａは変形されて衝撃吸収効果を付与し、地震の衝撃及びエネルギーが建物、橋、他の大きな物体、施設又は設備のような物体に伝達するのを防止する。また、非鉛の摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆは繰り返し変形により発生する熱によって誘起される温度上昇で芯柱１０の機能を低下し或いは芯柱１０を溶融し環境への重大な影響及び汚染を形成するのを防止することができる。

また、制限モジュール５０は芯柱１０に取り付けられ、制限効果及び変形スペースを芯柱１０の摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆに付与する。更に、少なくとも１つの冷却モジュール６０は芯柱１０に取り付けられて芯柱１０及び摩擦減衰エネルギー吸収装置の温度を低下し、繰り返し変形により発生する熱により誘導される温度上昇で芯柱１０及び材料層３０、４０、４０Ａの機能を低下し或いは芯柱１０を溶融するのを防止することができる。さらに、少なくとも１つの剛性調整支柱７０及び端部カバー１２は芯柱１０に取り付けられて芯柱１０の持続的な負荷と剛性を調整する。そして、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆ間の摩擦力及び減衰力は、芯柱１０の持続的な荷重及び剛性にしたがって調整することができ、芯柱１０及び材料層３０、４０、４０Ａ間の垂直方向の変形の相違は低減されて摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆを水平方向に円滑に摺動させることができる。

したがって、本発明による摩擦減衰エネルギー吸収装置は、ユーザ又は建物、橋、機械、施設又は設備の種類に応じて本発明の実施例によって柔軟かつ便利に使用され、好適な構造強度及び衝撃吸収効果を摩擦減衰エネルギー吸収装置に付与することができる。また、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、図１１Ｆは摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆの異なる材料及び摩擦状態で異なる時点で異なる摩擦係数によって摺動でき、摩擦減衰エネルギー吸収装置の減衰及び剛性を自動的に調整することができる。

また、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆの各々は、２つの隣接する第２の材料層４０、４０Ａ間に制限され、芯柱１０及び材料層３０、４０、４０Ａ間の垂直方向の変形差異を減少させ、摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆの各々が水平方向に円滑に摺動させることができる。また、芯柱１０は摺動シート１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆとともに他の種類の芯柱９０（例えばLead Rubber Bearing、LRB、特許文献１に開示、鉛又は高減衰材料で作成）に並行して接続し、他の種類の芯柱９０の変形の位置及び時間を制御することができる。そして、剛性の変化は小さな水平方向の力（小変位）から大きな水平方向の力（大変位）に自動的に制御することができ、摩擦減衰エネルギー吸収装置の衝撃抑制効果を強化することができる。

本発明の多くの特徴及び利点が前述の説明に本発明の構造及び機能の詳細とともに記載されているにもかかわらず、その開示は例示のみであり、変更は特に部品の形状、寸法、配置の事項で詳細に行なうことができ、これは用語の広い一般的な意味によって示される本発明の原理内で全範囲に亘り可能であって、添付の特許請求の範囲で表現される。

１０、９０・・・芯柱
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｆ・・・摺動シート
１２・・・端部カバー
２０、２０Ａ・・・支持板
２１・・・収容孔
３０・・・第１の材料層
４０、４０Ａ・・・第２の材料層
５０・・・制限モジュール
６０・・・冷却モジュール
６１・・・密封パイプ
６２・・・冷却剤
７０・・・剛性調整支柱

Claims

摩擦減衰エネルギー吸収装置であって、
２つの端部と、
少なくとも１つの芯柱とを備え、前記少なくとも１つの芯柱の各々は
２つの端部と、
前記少なくとも１つの芯柱の前記２つの端部間で前記少なくとも１つの芯柱に積層して配置され、取り付けられる複数の摺動シートとを有し、
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置の前記２つの端部上に取り付けられる２つの支持板と、
複数の第１の材料層及び複数の第２の材料層とを備え、
前記複数の第１の材料層及び前記複数の第２の材料層は前記２つの支持板間で交互に取り付けられ、前記少なくとも１つの芯柱を取り囲み、
前記第２の材料層の少なくとも１つは前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シート間に連続して延在することを特徴とする摩擦減衰エネルギー吸収装置。
単一の芯柱が実装されることを特徴とする請求項１記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
複数の芯柱が実装され、前記芯柱の少なくとも１つは複数の摺動シートを有し、前記芯柱の少なくとも１つの前記摺動シートは互いに積層されることを特徴とする請求項１記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の少なくとも２つの隣接する摺動シートは異なる厚さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱は前記少なくとも１つの芯柱の前記２つの端部を閉成する少なくとも１つの端部カバーを有し、前記支持板の１つは当該対応する支持板を通って形成される収容孔を有して前記少なくとも１つの芯柱の前記少なくとも１つの端部カバーを収容することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の少なくとも２つの隣接する摺動シートは異なる直径を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項又は請求項５記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の少なくとも１つの摺動シートの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱は少なくとも１つの剛性調整支柱を有し、前記少なくとも１つの芯柱の少なくとも１つの剛性調整支柱は変形可能であり、前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートで積層されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つは前記少なくとも１つの芯柱の他の摺動シートの摩擦係数から異なる摩擦係数を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の当該積層摺動シートは垂直方向の剛性を形成し、摩擦減衰エネルギー吸収装置の垂直方向の荷重を分担し、前記少なくとも１つの芯柱の前記の摺動シートの各々の摩擦を調整することを特徴とする請求項１記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記第２の材料層の各々は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートに延在することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つは少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つは少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられることを特徴とする請求項１２記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１２記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記第１の材料層の少なくとも１つは前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートに延在することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つは少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられることを特徴とする請求項１６記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１７記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記芯柱の少なくとも１つは複数の摺動シートを有し、他の芯柱は鉛又は高減衰材料によって形成され、前記芯柱は互いに並列に接続されることを特徴とする請求項３記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１３記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１４記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１２記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１３記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１４記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１５記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１６記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１７記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の前記摺動シートの少なくとも１つの周りに取り付けられる制限モジュールを有することを特徴とする請求項１８記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の周囲に取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の周りに取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１３記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記摩擦減衰エネルギー吸収装置は前記少なくとも１つの芯柱の周りに取り付けられる少なくとも１つの冷却モジュールを有することを特徴とする請求項１４記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱は少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられる複数の摺動シートを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱は少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられる複数の摺動シートを有することを特徴とする請求項１２記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱は少なくとも２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられる複数の摺動シートを有することを特徴とする請求項１６記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記複数の摺動シートの少なくとも２つは２つの隣接する第２の材料層間に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。
前記少なくとも１つの芯柱の前記複数の摺動シートの少なくとも２つは前記支持板及び前記第２の材料層間に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の摩擦減衰エネルギー吸収装置。