JP7842827B2 - 防振ベアリング - Google Patents
防振ベアリングInfo
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Description
一:スズの毒性は鉛の毒性(神経毒)より低いが、依然として毒性を有するので、環境に影響を与えてしまう。
二:スズの融点は約232℃であり、鉛の融点より遥かに低いことから、地震時に、メーン柱に損傷を与え、また、溶けやすいことから、従来のベアリング全体の機能に悪影響を及ぼし、吸収効率を低下させ、さらには、従来のベアリング構造に損傷を与えることから、支持強度に悪影響を及ぼす。
三:スズの温度が13.2℃以下になると、β-formからα-formの灰色スズに変化し、粉末となるため、不可逆的な破壊によって、その機能を失う。
四:地球上のスズの含有量は少なく、約20~40年内で使い果たされてしまうと推定されており、そのためスズは非常に高価で入手が困難である。
材料が亜鉛金属又は亜鉛合金から構成された柱状体であり、該材料を金属加工することにより少なくとも50%のせん断ひずみ容量を有する、少なくとも一つのメーン柱と、
間隔をあけて前記防振ベアリングの両端にそれぞれ配置される2つの支持板と、
前記2つの支持板の間にそれぞれ交互に設置され、前記少なくとも一つのメーン柱を囲むように前記少なくとも一つのメーン柱が嵌め込まれる複数の第1材料層と複数の第2材料層と、を備える。
一:振動吸収効果:本発明の防振ベアリングを使用する時、2つの支持板はそれぞれ地面と物体とに装着され、地震時に、メーン柱、第1材料層、および第2材料層の変形により、建物や、橋梁、機器などの大型物体に地震や環境の振動やエネルギーが直接伝わるのを防ぐための振動吸収効果が得られると共に、本発明の防振ベアリングは、油圧ダンパーなどの他のダンパーを併用しなくても十分な減衰効果が得られる。故に、必要なコストを大幅に削減できることから、経済的であり、他のダンパーを収容するための追加のスペースを必要としないので、実用性が高い。
二:環境保護に有益:本発明の防振ベアリングのメーン柱は、亜鉛金属または亜鉛合金で作られており、亜鉛は環境に優しく、生分解性の材料であり、人体の正常な機能を維持するために不可欠な成分でもある。故に、本発明の防振ベアリングが耐用年数に達して解体する必要がある場合でも、環境汚染を引き起こすことはなく、環境保護法にも合致している。
三:減衰効果の向上:本発明の防振ベアリングのメーン柱は、前記亜鉛金属または亜鉛合金で作られており、その亜鉛は、降伏応力が高い上、支持力が高く、減衰効果も大きいので、亜鉛金属または亜鉛合金で作られたメーン柱は、材料を節約できるだけでなく、防振ベアリングの変位を減らし、減衰効果を大幅に向上させて耐震効果を高めることができると共に、経済的であるので、工学的な応用と経済効果を大幅に向上させることができる。
四:全体的な機能の維持:本発明の防振ベアリングのメーン柱は、亜鉛金属または亜鉛合金から作られていると共に、その亜鉛の融点は420℃で、鉛の融点(327℃)より高いため、地震時に、本発明の防振ベアリングが振動エネルギーを吸収しても、上昇した温度は亜鉛の融点に達しない。よって、本発明のメーン柱は、地震時にその機能が減退することがなく、メーン柱および防振ベアリングの全体的な機能を維持することができる。
五:温度上昇の抑制:本発明の防振ベアリングのメーン柱は、亜鉛金属または亜鉛合金から作られており、亜鉛金属または亜鉛合金は比熱(Specific Heat)および熱伝導率(Coefficient of Thermal Conductivity)が高いため、地震時に、地震の振動エネルギーを吸収した後、温度が上昇しにくく、振動エネルギーを吸収するメーン柱の機能に影響を与えない。
六:低温での再結晶化:亜鉛は、マイナス12℃で再結晶化し、エネルギー吸収の特性が変更する。本発明の防振ベアリングのメーン柱は、質量パーセントの亜鉛金属または亜鉛合金を使用することによって、より低い再結晶温度が得られる上、靭性が向上する。特に、亜鉛含有量が60質量%~90質量%、アルミニウム含有量が40質量%~10質量%の亜鉛合金は、靭性がかなり良く、また、メーン柱は低温で再結晶化するため、地震エネルギーを吸収した後、低サイクル疲労による損傷はほとんど発生しなく、さらに、その特性は、機械的性質の悪い脆性(Brittle)材料(伸長ひずみ、Elongation、10%未満)から機械的性質が非常に良い靭性材料に変化するので、地震エネルギー吸収の基本要件を満たすことができる。
七:靭性及び強度の向上:本発明の防振ベアリングのメーン柱は、亜鉛金属または亜鉛合金から作られており、そのメーン柱を構成する材料に対して、アニール工程や、押出工程、ECAP法、巨大ひずみ加工処理、静水圧押出工程、圧延工程、ダイカスト工程、熱機械的工程、放電プラズマ焼結法、焼結工程、アルゴンプラズマ処理、スピニング成形処理、アキシャルフォーミング処理、せん断成形処理、フローフォーミング成形処理、鍛造加工、高圧ねじれ加工処理、又は焼戻過程などを含む金属加工方法を施すことにより、メーン柱は、機械的特性が悪い脆性(Brittle)材料(伸長ひずみ10%未満)から、せん断ひずみ容量が少なくとも50%である機械的特性がよい靭性材料に変化する。さらに、金属加工方式は、圧力、せん断力、ねじり力、曲げモーメント、引張力、または前述の力の組み合わせを使用することができる。金属加工方式により、亜鉛金属または亜鉛合金は、さまざまな(同一、又は異なる)温度で少なくとも一回の同じ/異なる程度のひずみ(Strains)を生じ、同じ/異なる時間間隔の加工過程を経て、その靭性およびエネルギー吸収機能を高めることができる。これによって、より優れた強度が得られることから、変形やエネルギー吸収の機能を向上させることができ、地震時の防振ベアリングの振動エネルギーの吸収機能を改善することができる。
八:安定性の向上:亜鉛の強度は鉛やスズよりも大きいため、メーン柱の強度が同一である場合、亜鉛のメーン柱の製造に必要な直径は、鉛のメーン柱やスズのメーン柱の直径よりも小さくてすむ。故に、本発明の防振ベアリングの受容孔の開口を小さくすることができるので、防振ベアリング全体の構造安定性(Stability)を効果的に向上させることができる。
20 支持板
21 受容孔
30 第1材料層
40 第2材料層
50 拘束ユニット
60 ボルト孔
D 変形量
H 高さ
Claims (35)
- 防振ベアリングであって、
材料が亜鉛金属又は亜鉛合金から構成された柱状体であり、前記柱状体の機械特性を脆性から靭性に変化させるために、該材料を金属加工することにより、少なくとも50%のせん断ひずみ容量を有する少なくとも一つのメーン柱と、
間隔をあけて前記防振ベアリングの両端にそれぞれ配置される2つの支持板と、
前記2つの支持板の間にそれぞれ交互に設置され、前記少なくとも一つのメーン柱を囲むように前記少なくとも一つのメーン柱が嵌め込まれる複数の第1材料層と複数の第2材料層とを備えることを特徴とする、防振ベアリング。 - 前記メーン柱の数が一つであることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱の数が複数であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が前記複数の第1材料層と前記複数の第2材料層とを貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が前記2つの支持板と、前記複数の第1材料層と前記複数の第2材料層とを貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が一部の前記複数の第1材料層と一部の前記複数の第2材料層とを貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第1材料層のそれぞれの厚さが同一であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第2材料層のそれぞれの厚さが同一であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第1材料層のうち、少なくとも一つの前記第1材料層の厚さが異なることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第2材料層のうち、少なくとも一つの前記第2材料層の厚さが異なることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第2材料層のうち、少なくとも一つの前記第2材料層の厚さが異なることを特徴とする請求項4に記載の防振ベアリング。
- 前記複数の第2材料層のうち、少なくとも一つの前記第2材料層の厚さが異なることを特徴とする請求項5に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱と、前記複数の第1材料層及び前記複数の第2材料層との間に、前記メーン柱の外部を囲む拘束ユニットが設置されていることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が、前記複数の第1材料層と前記複数の第2材料層とを貫通し、一方の前記支持板の厚さ方向における一部を貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が、前記複数の第1材料層と前記複数の第2材料層とを貫通し、前記2つの支持板の厚さ方向における一部を貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱が、前記複数の第1材料層、前記複数の第2材料層、及び一方の前記支持板を貫通し、他方の前記支持板の厚さ方向における一部を貫通することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱における亜鉛材料の質量比の純度が少なくとも60%であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料に対する金属加工の方式として、アニール工程や、押出工程、ECAP法、巨大ひずみ加工処理、静水圧押出工程、圧延工程、ダイカスト工程、熱機械的工程、放電プラズマ焼結法、焼結工程、アルゴンプラズマ処理、スピニング成形処理、アキシャルフォーミング処理、せん断成形処理、フローフォーミング成形処理、鍛造加工、高圧ねじれ加工処理、又は焼戻過程などにより処理することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱の材料が前記亜鉛合金であり、前記亜鉛合金の全体質量を基準として、前記亜鉛合金の亜鉛含有量が50質量%以上、99質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛合金は亜鉛と第1成分とを含み、前記第1成分がアルミニウム、銅、リチウム、鉄、マグネシウム、マンガン、カルシウム、ジルコニウム、ビスマス、クロム、チタン、ゲルマニウム、ストロンチウム、鉛、銀、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項19に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛合金の全体質量を基準として、前記亜鉛合金の亜鉛含有量が60質量%以上、90質量%以下であることを特徴とする請求項19に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱の材料が前記亜鉛金属であり、前記亜鉛金属の純度が99%以上であることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛金属の純度が99%~99.5%であることを特徴とする請求項22に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛金属の純度が99.5%~99.9%であることを特徴とする請求項22に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛金属の純度が99.9%~99.98%であることを特徴とする請求項22に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛金属の純度が99.98%~99.995%であることを特徴とする請求項22に記載の防振ベアリング。
- 前記亜鉛金属の純度が99.995%~100%であることを特徴とする請求項22に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料が、少なくとも一回のひずみを発生する金属加工を経ることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料が、複数回のひずみを発生する金属加工を経ることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料が、同一温度で少なくとも一回のひずみを発生する金属加工を経ることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料が、異なる温度で少なくとも一回のひずみを発生する金属加工を経ることを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料に対する金属加工方式が、圧力、せん断力、ねじり力、曲げモーメント、引張力、または前述の力の組み合わせを使用することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料に対する金属加工方式が、圧力とねじり力との組み合わせを使用することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料に対する金属加工方式が、圧力とせん断力との組み合わせを使用することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
- 前記メーン柱を構成する材料に対する金属加工方式が、圧力と曲げモーメントとの組み合わせを使用することを特徴とする請求項1に記載の防振ベアリング。
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