JP6590461B2 - 歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は建築構造、橋構造の耐震と衝撃吸収技術分野を取り上げて、具体的には歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置である。

近年、基礎免震、エネルギーの散逸と衝撃の吸収及びチューニング衝撃吸収制御などの受動制御技術が、シンプルなコンセプト、明確なメカニズム、低コスト、大きな衝撃吸収効果のため、国内外の土木工学において広く利用される。その中には、ダンパは、優れた経済性、優れた適用性、低いメンテナンスコストなどのメリットがあるため、多くの土木工学の研究者に重視される。免震技術がエネルギー減勢装置により免震層の変位を制限する必要があり、エネルギーの散逸と衝撃の吸収技術がエネルギー減勢装置により地震のエネルギーを散逸する必要がある。変位関連型のエネルギー減勢装置、例えば摩擦エネルギー減勢装置、金属降伏エネルギー減勢装置を採用するとき、エネルギー減勢装置の変位が小さい場合、有効なエネルギー消耗能力を発揮できなく、
エネルギー減勢装置の変位が大きい場合、トン数と行程が大きなエネルギー減勢装置を採用する必要があり、コストが高くなる。速度関連型のエネルギー減勢装置、例えば粘性液体エネルギー減勢装置あるいは粘弾性エネルギー減勢装置を採用するとき、エネルギー減勢装置の速度が小さい場合、有効なエネルギー消耗能力を発揮できなく、
エネルギー減勢装置の速度あるいは変位が大きい場合、トン数と行程が大きなエネルギー減勢装置を採用する必要があり、コストも高くなる。
中国国家知識産権局への出願の出願番号は201720876018.7と201720876016.8である特許には新型のエネルギー減勢装置反応拡大装置が開示されており、該装置の拡大システムはワイドカム機構を採用する。それに基づいて本発明は歯車とクランクロッドとの組合せ機構を採用し、ワイドカム機構と比べ、こういう歯車とクランクロッドとの組合せ機構はより実現しやすく、潤滑、軽い摩損、長い寿命、大きい伝達動力、穏やかな運転等の特徴を持ち、高速機械運動に適用する。低出力で加工しやすく、より高い精度を得られ、コストが低い。

中国特許出願公開第105464147号明細書

本発明の目的は既存の免震ストッパ技術が変位や速度関連のエネルギー減勢装置を採用するとき、エネルギー減勢装置の変位や速度が小さい場合、有効なエネルギー消耗能力を発揮できなく、エネルギー減勢装置の変位や速度が大きい場合、トン数と行程が大きなエネルギー減勢装置を採用する必要があり、コストが高くなるジレンマを解決することである。

上記の問題を解決するために、本発明が歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置を提供し、ベースと前記ベースに取り付けられる歯車機構とクランクロッド機構、サイド制限バッフル板、ボールねじ、エネルギー減勢装置とエネルギー減勢装置固定台を含み、前記サイド制限バッフル板が二つあり、二つの前記サイド制限バッフル板が前記歯車機構と前記クランクロッド機構の両側に間隔をあけて平行に取り付けられ、前記ボールねじが前記サイド制限バッフル板を通り抜けてボールねじにあるボールナットにより前記歯車機構の中にある駆動歯車と固定的に連結され、二つの前記エネルギー減勢装置がそれぞれ前記サイド制限バッフル板の両側のエネルギー減勢装置固定台に装着され且つ前記クランクロッド機構と接続され、前記クランクロッド機構が前記歯車機構と係合連動し、

前記歯車機構が互いに噛合する駆動歯車と従動歯車を含み、前記クランクロッド機構がクランク、ロッドと滑り構成部分を含み、前記滑り構成部分がフレームと、前記フレームにスライドできるように接続されるスライドブロックとを含み、前記歯車機構は互いに噛合している駆動歯車と従動歯車とを含み、前記クランクロッド機構は前記クランクと、ロッド及び滑り構成部分を含み、前記滑り構成部分はフレームと、前記フレームにスライドできるように連結されるスライドブロックとを含み、前記スライドブロックがフレームのレールに沿ってスライドでき、前記駆動歯車と前記ボールねじにあるボールナットとが固定的に連結され、前記従動歯車とクランクとが固定的に連結され、クランクと前記ロッドとが連動し、前記ロッドのうち前記クランクから離れる一端が前記スライドブロックの一端と接続され、前記スライドブロックのもう一端にはプッシュロッドが設置され、前記プッシュロッドが前記エネルギー減勢装置と接続される。

更の技術プラン、前記プッシュロッドのうち前記エネルギー減勢装置と接続される一端には前記エネルギー減勢装置と接続できる第一接続バックルが設置される。

更の技術プラン、前記エネルギー減勢装置固定台の頂部には第二接続バックルが設置され、前記第二接続バックルと前記第一接続バックルとが同じ水平高さに設置される。

更の技術プラン、前記駆動歯車が二つのボールナットの間に挟まれて接続され、二つの前記ボールナットのうち前記駆動歯車から離れる面にはスラストベアリングがそれぞれ取り付けられる。

更の技術プラン、前記ベースには複数の取付け穴が設けられ、前記ベースの下方にはコンクリート架台が設置され、前記ベースが前記取付け穴により前記コンクリート架台に取り付けられる。

更の技術プラン、前記フレームの裏面には前記フレームを支持できるフレーム補強用リブが一つまたは複数ある。

更の技術プラン、前記サイド制限バッフル板には前記サイド制限バッフル板を支持する固定補強用リブが一つまたは複数ある。

本発明が提供する歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置は、既存の技術と比べて、下記の有益な効果がある：

本発明の中には、ボールねじ、歯車機構及びクランクロッド機構の作用のもとで水平運動が回転運動に変換された後に、回転運動がまた往復直線運動に変換され、これによりエネルギー減勢装置が常に許可範囲内で有限往復変位し、且つ駆動歯車、従動歯車、クランク及びロッドのサイズを合理的に設計することにより、力の増幅効果が何十倍にも達する。構造の変位が小さいあるいは速度が遅い場合、ダンパのエネルギー消費を有効に増加でき、衝撃吸収の効果を著しく高め、建物や橋などの構造が地震のとき受ける損害を有効に減少できる。エネルギー減勢装置の変位や速度が小さい場合、有効なエネルギー消耗能力を発揮できなく、エネルギー減勢装置の変位や速度が大きい場合、トン数と行程が大きなエネルギー減勢装置を採用する必要があり、コストが高くなるジレンマを解決した。中国国家知識産権局への出願の出願番号は201720876018.7と201720876016.8である特許におけるエネルギー減勢装置反応拡大装置と比べ、本装置の拡大システムにおいてはワイドカム機構のわかりに歯車とクランクロッドとの組合せ機構を採用し、歯車とクランクロッドとの組合せ機構は同じく回動運動を直線往復運動に変える作用がある。その同時に、歯車機構とクランクロッド機構との組み合せは潤滑が便利で、磨耗が少なく、寿命が長く、伝達動力が大きく、運転が安定という特徴を持ち、高速な機械運動に適する。駆動歯車、従動歯車、クランク及びロッドは加工が簡単であり、高精度を取得でき、コストが低く、実現しやすい。

本発明の実施例また既存の技術の中の技術方案をもっとはっきり説明するため、下記に実施例また既存の技術の説明の中に使用する必要がある附図に簡単な紹介を行う。

図1は本発明の実施例が提供する歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置の斜視図 図2は本発明の実施例が提供する歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置の断面図 図3は本発明の実施例が提供する歯車機構とクランクロッド構造セットの係合状態図 図４は歯車機構における従動歯車とクランク、ロッドとスライドブロックの連結細部図 図５は本発明の実施例が提供する複数の歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置が互いにタンデムで接続する略図 図6は歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置が免震層においての配置図 図7は歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置の免震層においての配置細部図

その中には、1-ボールねじ、11-ボールナット、12-スラストベアリング、2-歯車機構、21-駆動歯車、22-従動歯車、 31-クランク、32-ロッド、33-第一接続バックル、34-プッシュロッド、35-滑り構成部分、351-フレーム、352-スライドブロック、353-フレーム補強用リブ、4-エネルギー減勢装置、41-第二接続バックル、42-エネルギー減勢装置固定台、5-ベース、51-取付け穴、6-サイド制限バッフル板、61-固定補強用リブ、71-第一免震ストッパ装置、72-第二免震ストッパ装置、8-コンクリート架台、9-建物または橋構造、91-免震層上バットレス、92-免震サポート台、93-免震層下バットレス。

本発明の実施例また既存の技術の中の技術方案をもっとはっきり説明するため、下記に実施例また既存の技術の説明の中に使用する必要がある附図に簡単な紹介を行って、一目でわかることは下記の説明の中の附図はただ本発明のいくつかの実施例で、本領域の普通技術者にとって、創造的な労働を払わないことを前提に、これらの附図に基づいてそのほかの附図を得ることができる。

図1~3が示すように、本発明は歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置を提供し、ベース5と前記ベース5に取り付けられる歯車機構2とクランクロッド機構、サイド制限バッフル板6、ボールねじ1、エネルギー減勢装置4とエネルギー減勢装置固定台42を含み、前記サイド制限バッフル板6が二つあり、二つの前記サイド制限バッフル板6が前記歯車機構2と前記クランクロッド機構の両側に間隔をあけて平行に取り付けられ、前記ボールねじ1が前記サイド制限バッフル板6を通り抜けてボールねじにあるボールナット11により前記歯車機構2の中にある駆動歯車21と固定的に連結され、二つの前記エネルギー減勢装置4がそれぞれ前記サイド制限バッフル板6の両側のエネルギー減勢装置固定台42に装着され且つ前記クランクロッド機構と接続され、前記クランクロッド機構が前記歯車機構2と係合連動し、
前記歯車機構2が互いに噛合する駆動歯車21と従動歯車22を含み、前記クランクロッド機構がクランク31、ロッド32と滑り構成部分35を含み、前記滑り構成部分35がフレーム351と、前記フレーム351にスライドできるように接続されるスライドブロック352とを含み、前記歯車機構2は互いに噛合している駆動歯車21と従動歯車22とを含み、前記クランクロッド機構は前記クランク31と、ロッド32及び滑り構成部分35を含み、前記滑り構成部分35はフレーム351と、前記フレーム351にスライドできるように連結されるスライドブロック352とを含み、前記スライドブロック352がフレーム351のレールに沿ってスライドでき、前記駆動歯車21と前記ボールねじ1にあるボールナット11とが固定的に連結され、前記従動歯車22とクランク31とが固定的に連結され、クランク31と前記ロッド32とが連動し、前記ロッド32のうち前記クランク31から離れる一端が前記スライドブロック352の一端と接続され、前記スライドブロック352のもう一端にはプッシュロッド34が設置され、前記プッシュロッド34が前記エネルギー減勢装置4と接続される。本発明の中には、ボールねじ1、歯車機構2及びクランクロッド機構の作用のもとで水平運動が回転運動に変換された後に、回転運動がまた往復直線運動に変換され、これによりエネルギー減勢装置4が常に許可範囲内で有限往復変位し、且つ駆動歯車21、従動歯車22及びクランク31、ロッド32のサイズを合理的に設計することにより、力の増幅効果が何十倍にも達する。エネルギー減勢装置4の変位や速度が小さい場合、有効なエネルギー消耗能力を発揮できなく、エネルギー減勢装置4の変位や速度が大きい場合、トン数と行程が大きなエネルギー減勢装置を採用する必要があり、コストが高くなるジレンマを解決した。その同時に、歯車機構2とクランクロッド機構との組み合せは潤滑が便利で、磨耗が少なく、寿命が長く、伝達動力が大きく、運転が安定という特徴を持ち、高速な機械運動に適する。駆動歯車21、従動歯車22及びクランク31、ロッド32は加工が簡単であり、高精度を取得でき、コストが低く、実現しやすい。

さらに、本実施例の中には、取付けと解体の便利を図ると同時に接続の安定さに影響を与えないために、前記プッシュロッド34のうち前記エネルギー減勢装置4と接続される一端には前記エネルギー減勢装置4と接続できる第一接続バックル33が設置される。前記エネルギー減勢装置固定台42の頂部には第二接続バックル41が設置され、前記第二接続バックル41と前記第一接続バックル33とが同じ水平高さに設置され、互いに接続することに便利であり、第一接続バックル33と第二接続バックル41との間の距離がエネルギー減勢装置4のサイズにより決定される。

さらに、本実施例の中には、前記駆動歯車21が二つのボールナット11の間に挟まれて接続され、二つの前記ボールナット11のうち前記駆動歯車21から離れる面にはスラストベアリング12がそれぞれ取り付けられ、ボールねじ1を支持する。

さらに、本実施例の中には、前記ベース5には複数の取付け穴51が設けられ、複数の取付け穴51がベース5のエッジに分布され、ベース5を取り付けるときに使用される。建物または橋構造9が上から下まで順次に接続される免震層上バットレス91、免震サポート台92及び免震層下バットレス93を含み、ベース5の下方にはコンクリート架台8が設置され、ベース5が取付け穴51によりコンクリート架台8に取り付けられることができ、歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置が免震層上バットレス91と接続され、具体的には、コンクリート架台8の高さが免震層上バットレス91の高さにより調整され、歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置の高さと免震層上バットレス91の高さとが一致することを保証する。

さらに、本実施例の中には、前記フレーム351の裏面には前記フレーム351を支持できるフレーム補強用リブが一つまたは複数あり、機構全体の安定性を保証する。

さらに、本実施例の中には、前記サイド制限バッフル板6には前記サイド制限バッフル板6を支持する固定補強用リブ61が一つまたは複数あり、機構全体の安定性を保証する。

さらに、本実施例の中には、エネルギー減勢装置4が速度または変位型のエネルギー減勢装置を使用し、固定形式が溶接またはボルト接続である。

本発明が提供する歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置の作業過程は：地震がある時、免震層上バットレス91と免震層下バットレス93との間が相対的な運動を生成し、ボールねじ1と接続される免震層上バットレス91がボールねじ1を駆動し水平に移動させ、ボールねじ1がその軸の方向に沿って水平に移動し、サイド制限バッフル板6がボールナット11の水平移動を制限し、この時ボールナット11が回転し、駆動歯車21を駆動し回転させ、駆動歯車21が従動歯車21を駆動し回転させ、従動歯車22がクランク31及びロッド32によりスライドブロック352を駆動しフレーム351の中にあるレールに沿って往復に運動させ、スライドブロック352にあるプッシュロッド34が往復に運動し第一接続バックル33を駆動し第二接続バックル41に対し往復に運動させ、第一接続バックル33と第二接続バックル41との間にあるエネルギー減勢装置4が往復に運動しエネルギーを散逸し衝撃を吸収する効果を果たし、免震層の変位が制限されることである。

また説明する必要があるのは、本発明のもう一つの実施例の中には、二つまたは複数の前記免震ストッパ装置が互いにタンデムで接続され、免震ストッパ装置セットを構成する。例えば、二つの歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置がタンデムで接続される状態が図4のようであり、その中に、第一歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置71と第二歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置72との間には長いボールねじを通じて複数の駆動歯車をタンデムで接続し、タンデム接続作業を完成する。

本発明の記載では、理解すべきことは、「上」、「下」、「左」、「右」などの用語が指示される方向または位置関係が付図に示される方向または位置関係に基づいたものであり、便利に本発明を説明し、説明を簡略化するためのものだけであり、指示される装置または部品が特定の方向、及び特定の方向構造と操作を持たなければならないことを指示または暗示することではなく、従って、本発明を制限することではない。それ以外に、「第一」、「第二」という用語は説明のためにのみ使用され、相対的な重要性を示すか、または指示される技術特徴の量を暗示的に示すことではない。従って、「第一」、「第二」に限定される特徴は、明示的にまたは暗示的に一つまたは複数の当該特徴を含むことができる。本発明の記載では、他の明確的な限定がない限り、「複数」は二つまたは二つ以上の意味である。

本発明の記載では、説明する必要があるのは、他の明確的な規定や限定がない限り、「取り付ける」、「連通」、「接続」などの用語が広義で理解されるべきであり、例えば、固定的な接続でもよいし、着脱可能な接続でもよいし、整体の接続でもよく、
機械の接続でもよいし、電気の接続でもよく、
直接に接続でもよいし、中間媒体による間接接続でもよいし、二つの部品の内部接続でもよい。本分野の技術者にとって、本発明において、具体的な状況により上記の用語の具体的な意味を理解することができる。

以上に述べたのはただ本発明の具体的な実施方式で、しかし本発明の保護範囲はここに限らないである。全部の創造的な労働を通じなく思いついた変化と取替は本発明の保護範囲にカバーされる。だから本発明の保護範囲は権利要求書が限定される保護範囲を標準とする。

Claims (1)

1. ベースと前記ベースに取り付けられる歯車機構とクランクロッド機構、サイド制限バッフル板、ボールねじ、エネルギー減勢装置とエネルギー減勢装置固定台を含み、前記サイド制限バッフル板が二つあり、二つの前記サイド制限バッフル板が前記歯車機構と前記クランクロッド機構の両側に間隔をあけて平行に取り付けられ、前記ボールねじが前記サイド制限バッフル板を通り抜けてボールねじにあるボールナットにより前記歯車機構の中にある駆動歯車と固定的に連結され、二つの前記エネルギー減勢装置がそれぞれ前記サイド制限バッフル板の両側のエネルギー減勢装置固定台に装着され且つ前記クランクロッド機構と接続され、前記クランクロッド機構が前記歯車機構と係合連動し、
   前記歯車機構が互いに噛合する駆動歯車と従動歯車を含み、前記クランクロッド機構がクランク、ロッドと滑り構成部分を含み、前記滑り構成部分がフレームと、前記フレームにスライドできるように接続されるスライドブロックとを含み、前記歯車機構は互いに噛合している駆動歯車と従動歯車とを含み、前記クランクロッド機構は前記クランクと、ロッド及び滑り構成部分を含み、前記滑り構成部分はフレームと、前記フレームにスライドできるように連結されるスライドブロックとを含み、前記スライドブロックがフレームのレールに沿ってスライドでき、前記駆動歯車と前記ボールねじにあるボールナットとが固定的に連結され、前記従動歯車とクランクとが固定的に連結され、クランクと前記ロッドとが連動し、前記ロッドのうち前記クランクから離れる一端が前記スライドブロックの一端と接続され、前記スライドブロックのもう一端にはプッシュロッドが設置され、前記プッシュロッドが前記エネルギー減勢装置と接続され、
   前記プッシュロッドのうち前記エネルギー減勢装置と接続される一端には前記エネルギー減勢装置と接続できる第一接続バックルが設置され、
   前記エネルギー減勢装置固定台の頂部には第二接続バックルが設置され、前記第二接続バックルと前記第一接続バックルとが同じ水平高さに設置され、
   前記駆動歯車が二つのボールナットの間に挟まれて接続され、二つの前記ボールナットのうち前記駆動歯車から離れる面にはスラストベアリングがそれぞれ取り付けられ、
   前記ベースには複数の取付け穴が設けられ、前記ベースの下方にはコンクリート架台が設置され、前記ベースが前記取付け穴により前記コンクリート架台に取り付けられ、
   前記フレームの裏面には前記フレームを支持できるフレーム補強用リブが一つまたは複数あり、
   前記サイド制限バッフル板には前記サイド制限バッフル板を支持する固定補強用リブが一つまたは複数あり、
   地震がある時、免震層上バットレスと免震層下バットレスとの間が相対的な運動を生成し、ボールねじと接続される免震層上バットレスがボールねじを駆動し水平に移動させ、ボールねじがその軸の方向に沿って水平に移動し、サイド制限バッフル板がボールナットの水平移動を制限し、この時ボールナットが回転し、駆動歯車を駆動し回転させ、駆動歯車が従動歯車を駆動し回転させ、従動歯車がクランク及びロッドによりスライドブロックを駆動しフレームの中にあるレールに沿って往復に運動させ、スライドブロックにあるプッシュロッドが往復に運動し第一接続バックルを駆動し第二接続バックルに対し往復に運動させ、第一接続バックルと第二接続バックルとの間にあるエネルギー減勢装置が往復に運動しエネルギーを散逸し衝撃を吸収する効果を果たし、免震層の変位が制限されることを特徴とする歯車とクランクロッドとの組合せ機構免震ストッパ装置である。

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