JPH08193635A

JPH08193635A - 摩擦ダンパー装置

Info

Publication number: JPH08193635A
Application number: JP2088795A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Sugisawa; 充杉沢; Masanori Ueki; 正憲植木; Masao Fukuda; 応夫福田; Shinya Naruki; 紳也成木; Masao Tento; 雅夫天藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1995-01-17
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】摩擦力の安定性，耐久性および信頼性に優れ
た摩擦ダンパー装置を提供する。【構成】表面部から突出した摩擦材１を嵌着した被締
め付け金属板２，４によって摩擦摺動板３を挾み、前記
金属板２，４と摩擦摺動板３をボルト１０とナット９で
締め付けるとともに、摩擦摺動板３が摺動する時に生じ
るボルト１０の締め付け軸力の変動を抑制するために被
締め付け金属板２，４の間に皿ばね５とそれを挾む一対
の座金６，７を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の構造物や機械に
おいて異なる部材間を連結し、摩擦力によって当該構造
物や機械に生じる振動を抑制する摩擦ダンパー装置に係
り、さらに言えば、一定の制御された締め付け力を制御
でき、かつ締め付けられた部分の形状変化や各種衝撃力
等により締め付け長さの変動を生ずる場合においても、
締め付け軸力の変動を抑制できる機構を持った摩擦ダン
パー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物等に使用される摩擦ダンパーとし
て、例えば、特開平２−２０９５７２号公報に開示され
るような高力ボルト応用の制振用ダンパーが知られてい
る。この制振用ダンパーは、図１２に示されるように、
一対の摩擦摺動板３をボルト１０とナット９によって締
め付け、一方の摩擦摺動板３に開設したボルト摺動用孔
１２を利用して、摩擦摺動板３を摺動させ、摩擦摺動板
間に生ずる摩擦力を利用して制振ダンパーとするもので
ある。

【０００３】ところで、摩擦ダンパーにとって必要な機
能としては、摩擦力の安定性と耐久性および信頼性が挙
げられる。また、経済性も考慮すべき事項として挙げら
れる。

【０００４】これを詳しく説明すると、まず、摩擦材自
体については、摩擦材とその相手部材間の摩擦係数が温
度、湿度、摺動速度または面圧によって変動することが
少ない程、容易に一定の摩擦力を得ることができ、摩擦
力の安定性の点で望ましい。すなわち、摩擦力を発生さ
せる摩擦面の圧力を制御でき、ダンパーとして安定した
性能を持つことが使用上望ましい。この摩擦面の圧力を
変化させる要因としては、締め付け力の変動、温度変化
による部材の収縮膨張、摩耗カス、部材のクリープ、摺
動材の曲がり、支点の移動などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示された従来
技術では、摩擦材の熱膨張や摺動に伴い発生する摩耗カ
ス等の影響で、ボルトに引っ張り力が発生し、それに伴
い摩擦面の圧力が増大するため、前述のような各種要因
からの影響を排除して摩擦面の圧力を制御することは困
難であり、いわゆる摩擦面の焼き付きの可能性も高い。

【０００６】他方、締め付け力の制御を行う目的で、ボ
ルトにばねを組み込んだ装置が実施されているが、この
装置の場合、ばねの弾発力は時間の経過と共に種々の要
因で変化するので、それを検知するためにコンパクト
で、かつ締め付け力を精度良く計測でき、しかも経済的
な装置が必要とされている。

【０００７】また、従来技術では、摩擦摺動板３が摩擦
材としての機能と摩擦力を伝達する構造部材としての機
能を兼用しているが、摩擦材の強度や製造方法および価
格の点からみて、摩擦材と構造材を兼用することは効果
的でない場合が多く、耐久性や経済性の点で上記の従来
技術には難点があった。

【０００８】一方、近年摩擦材の研究が進み、焼結金属
およびセラミック等に優れた特性を持つ新素材が得られ
ている。しかし、これらの新しい素材は、摩擦ダンパー
の構造材である鋼材等との接合が難しく、接着などでは
接合部の耐久性の確保が難しい場合が多い。また、製造
上および経済性の面からも、大型化が困難な場合が多
い。

【０００９】さらに、摩擦ダンパー装置が建造物などへ
適用される場合、５０年以上の長期に渡って継続使用さ
れる場合があるため、装置の耐久性が問題となる。ま
た、摩擦ダンパー装置は、その設置後の検査の容易さ、
および部品取り替えの容易さが性能を維持するために必
要とされるが、従来技術では、摩擦摺動板の全てを取り
替えねばならないという問題がある。

【００１０】本発明は、建造物や機械などの振動を抑制
する摩擦ダンパー装置において、性能の安定性、耐久性
および信頼性を確保し、経済性も得るためになされたも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明に係る摩擦ダンパー装置は、構造物の異なる部
材間を連結し、摩擦力により構造物の振動を抑制する摩
擦ダンパー装置において、前記構造物の部材と連結する
摩擦摺動板３と、この摩擦摺動板３と圧接して摩擦力を
発生させる摩擦材１と、この摩擦材１を締め付ける被締
め付け金属板２，４と、これらを締め付けるための前記
摩擦摺動板３と前記被締め付け金属板２，４を貫通する
ボルト１０およびナット９からなり、前記摩擦材１はそ
の表面部が突出して前記被締め付け金属板２，４に嵌着
され、前記摩擦摺動板３には前記ボルト１０の摺動用孔
１２が設けられ、前記締め付け用ナット９の内側には前
記摩擦摺動板３が摺動するときに生じるボルト１０の締
め付け軸力の変動を抑制するための皿ばね５と、この皿
ばね５を挾む一対の座金６，７が備えられていることを
特徴とする。

【００１２】前記の摩擦材１を被締め付け金属板２，４
に嵌着させる代わりに、締め付けボルト１０を、被締め
付け金属板２，４と摩擦材１に同時に貫通させることに
よって、前記摩擦材１を被締め付け金属板２，４に固定
させ、前記と同じ機能を備えた摩擦ダンパー装置とする
ことができる。

【００１３】また、前記の構成に加えて、荷重をより精
密に制御するために、前記皿ばね５を囲むようにしたリ
ング８を、被締め付け金属板４側の座金６に設けて構成
される軸力測定装置を備えた摩擦ダンパー装置とするこ
とができる。

【００１４】なお、本発明では複数のボルト１０とナッ
ト９による締め付け部の中で、少なくとも１ケ所の締め
付け部を摩擦力によって振動抑制すればよく、勿論、振
動抑制個所が複数であってもかまわない。

【００１５】また、ボルト摺動用孔１２の摺動方向は、
抑制する振動の方向に沿って適宜の長さで決めればよ
く、孔の数も１つもしくは２つ以上適宜設けるとよい。

【００１６】

【作用】本発明においては、摩擦力の安定性を高めるた
めに、皿ばねの弾性を利用して、締め付け荷重の変動を
抑制している。すなわち、図１において、締め付けボル
ト１０のナット９と一方の被締め付け金属板４との間
に、皿ばね５とそれを挾む一対の座金６，７を備え、摺
動時の摩擦面の圧力が変動することを緩和させている。

【００１７】また、摩擦材１を被締め付け金属板２，４
に嵌着させることにより、摩擦材が容易にかつ信頼性高
く被締め付け金属板２，４に接合される。これにより、
セラミック等の新素材からなる摩擦材を適用することが
容易となる。加えて、摩擦材１が破損した場合において
は、破損した部分のみを取り替えればよく、保守管理が
極めて容易である。

【００１８】また、図４において、締め付けボルト１０
を、被締め付け金属板２，４と摩擦材１に同時に貫通さ
せることによって、摩擦材１を被締め付け金属板２，４
に固定させ、上記と同じ機能性を得ることが可能であ
る。

【００１９】また、予め皿ばね５のばね定数を求めてお
くことにより、皿ばね５の伸縮量を測定すれば、ボルト
の締め付け軸力を間接的に計測することができる。この
場合、皿ばね５を挾む一対の座金６，７間の間隔を測定
することによって、皿ばねの伸縮量を簡単に求めること
ができる。つまり、皿ばね５の伸縮量は、前記一対の座
金６，７の一方に取付けたリング８の端面と前記他方の
座金７との密着状態や間隔量を読み取ることで容易かつ
正確に測定できる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は、本発明の第１実施例を示す側面図、図２は
図１の平面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

【００２１】各図に示されるように本実施例の摩擦ダン
パー装置では、複数の摩擦材１がそれぞれ表面に突出す
る状態でその凹部２ａ，４ａに嵌着されている一対の被
締め付け金属板２，４によって、摩擦摺動板３が挾み込
まれており、この被締め付け金属板２，４と摩擦摺動板
３が各板の孔を貫通するボルト１０と、このボルト１０
に螺合するナット９により締め付けられるように構成さ
れている。そして、摩擦摺動板３が摺動したときに生じ
るボルト１０の締め付け軸力の変動を抑制するために、
一方の被締め付け金属板４とナット９の間には皿ばね５
と、この皿ばね５を挾む一対の座金６，７が配設されて
いる。また、摩擦摺動板３には、ボルト摺動用の孔１２
が設けられ、摩擦摺動板３は孔の長手方向に沿って摺動
することができるようになっている。

【００２２】前記の構成において、被締め付け金属板
２，４が摺動するのに伴ない、ボルト１０の軸方向にも
力が作用して積層された部材全体の厚みは変動するが、
この場合皿ばね５の弾性変形により、ボルト１０の軸力
の変動量を緩和することができる。その際に、ボルト１
０による締め付け軸力を精度よく計測するために、図７
に示すとおりに、リング８をナット９が設けられている
側の一対の座金６，７のうちの一方の座金６に設ける。
すなわち、座金６の外周に雄ねじを設け、一方リング８
の内周下部に雌ねじを設け、両者のねじ結合３５により
リング８を座金６に固定し、リング８を回転させること
により、このリング８が軸方向に移動するように設け
る。

【００２３】さらに、リング８の外面には回転方向に目
盛り３２が、また座金６には指針３３が設置されてい
る。したがって、リング８を回転させ、座金７に密着し
た時に、リング８上の目盛り３２を指針３３にて読み取
ることにより、リング８の回転量を測定し、それによ
り、皿ばね５の伸縮量を求め、ボルト１０の締め付け力
を換算する。これにより、より正確にボルト軸力を測定
できる。このリング８は摩擦ダンパーとして使用時には
緩めておくものである。

【００２４】以上のとおり、本実施例では、摩擦材１を
金属板２，４の凹部２ａ，４ａに嵌着させているため、
摩擦材１の検査や取り替えを容易に行うことができる。
なお、図１，図２において、摩擦摺動板３の配置個所と
離れた場所において、接合用ボルト孔１７を有する金属
板１３が被締め付け金属板２，４で挾持されており、こ
れらを貫通するボルト１４と、座金１６を有するナット
１５により前記金属板１３が被締め付け金属板２，４に
固着されている。

【００２５】次に、図４〜図６は、本発明の第２実施例
を示し、図４は側面図、図５は図４の平面図、図６は図
４のＢ−Ｂ断面図である。

【００２６】この実施例に係る摩擦ダンパー装置では、
摩擦材１が、被締め付け金属板２，４によって、摩擦摺
動板３との間に挾み込まれており、これら被締め付け金
属板２，４と摩擦摺動板３が各板の孔に挿通されたボル
ト１０と、このボルト１０に螺合されるナット９で締め
付けられる構成とされている。つまり、ボルト１０は、
被締め付け金属板２と摩擦材１を同時に貫通し、摩擦材
１が被締め付け金属板２に固定される。

【００２７】そして、摩擦摺動板３が摺動したときに生
じるボルト１０の締め付け軸力の変動を抑制するため
に、被締め付け金属板４とナット９の間には皿ばね５と
それを挾む一対の座金６，７が配設されている。また、
摩擦摺動板３には、ボルト摺動用の孔１２が設けられ、
摩擦摺動板３は孔の方向に沿って摺動することができる
ようになっている。

【００２８】この第２実施例でも、被締め付け金属板
２，４が摺動するのに伴ないボルト１０の軸方向にも力
が作用して積層された部材全体の厚みは変動するが、こ
の場合は第１の実施例と同様の皿ばね５の弾性変形によ
り、ボルト１０の軸力の変動量を緩和することができる
ようになっている。その際に、ボルト１０による締め付
け軸力を精度よく計測するために、図７に示すとおり第
１の実施例と同様にリング８がナット側の下座金６に設
けられている。

【００２９】以上のとおり、本実施例では、摩擦材１が
金属板２，４と摩擦摺動板３に挾み込まれているだけで
あるため、摩擦材１の検査や取り替えを容易に行うこと
ができる。なお、ボルト孔１７を有する金属板１３がボ
ルト１４、ナット１５を介して被締め付け金属板２，４
に挾持されることは第１の実施例と同じである。

【００３０】次に、実施例に係る摩擦ダンパー装置を建
造物に適用した例を以下に示す。図８は、柱−梁接合構
造物において、地震等による水平振動を抑制するため
に、実施例の摩擦ダンパー装置を適用した一例を示し、
図９は図８のＣ−Ｃ断面図である。

【００３１】柱２７，２８を支える下梁２６には、剛性
を持つ架台２４が設けられ、その上に取付用ボルト３０
で結合されたベースプレート２２，１９及び上側ベース
プレート１９と一体の金属板１３を介して実施例の摩擦
ダンパー装置が設置されており、この摩擦ダンパー装置
の上部はベースプレート２０を介して取付用ボルト２９
により上梁２５に固定されている。また、本実施例の装
置では、水平振動を抑制するためにボルト摺動用孔１２
は水平方向に長く設けられている。

【００３２】本適用例では、建造物が水平に振動する
と、上梁２５と下梁２６が水平方向に相対変位を生ず
る。この相対変位は、架台２４から被締め付け金属板２
を経由して摩擦材１と摩擦摺動板３の摩擦面に伝達され
る。その時に動摩擦力が発生する結果、振動エネルギー
が吸収されて、建造物の水平振動が抑制される。

【００３３】また、地震時などに、建造物が摩擦面に直
行方向の層間変位を生じた場合においても、皿ばね５の
効果によって、本装置の締め付け軸力変動を緩和するこ
とができる。さらには、摩擦材１の点検および取り替え
も、ボルト１０を緩めることによって容易に行うことが
できる。締め付け軸力の再導入も容易かつ正確に行うこ
とができる。

【００３４】図１０は実施例に係る摩擦ダンパー装置を
柱−梁接合構造の建造物に適用した他の例を示し、図１
１は図１０のＤ−Ｄ断面である。この例も地震等による
水平振動を抑制するためのものである。

【００３５】図１０では、上梁２５と下梁２６で支持さ
れる柱２７，２８のうち、一方の柱２８に設けられた架
台２４と実施例に係る摩擦ダンパー装置の摩擦摺動板３
とが、ベースプレート１９，２２を介してボルト３０に
よって連結されており、一方、上梁２５に設けられた架
台２３とこの摩擦ダンパー装置の金属板１３とは、ベー
スプレート２０，２１を介してボルト２９により連結さ
れ、かつ柱−梁間に設けられている。

【００３６】前記の構成によると、地震等で建造物が水
平に振動すると、上梁２５と柱２８が相対変位を生ず
る。この相対変位は、架台２３，２４を経由して摩擦面
に伝達され、動摩擦力が発生する結果、振動エネルギー
が吸収されて、建造物の水平振動が抑制される。

【００３７】本例においても、図８と同様に、皿ばね５
によって、摺動時の締め付け軸力変動が緩和されるとと
もに、摩擦材１の点検および取り替えも、ボルト１０を
緩めることによって容易に行うことができ、締め付け軸
力の再導入も容易かつ正確に行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の摩擦ダンパー装置では、摩擦力
によって構造物の振動を抑制するための摩擦材１を被締
め付け金属板２，４に嵌着させるようにしているから、
両者の接合を簡便かつ確実に行うことができ、耐久性が
確保されている。さらに、締め付けボルト１０を緩める
ことによって簡単に摩擦材１の取り出しが可能であるか
ら、摩擦材１の点検および取り替えが容易にでき経済性
もある。

【００４０】また、締め付けに、座金６，７と皿ばね５
を組み合わせた装置を付与しているので、座金６，７間
の距離を測定することによって、締め付け荷重を簡単に
計測することができる。さらに、締め付け軸力測定用の
リング８を用いることによって、より正確かつ容易にボ
ルト１０の締め付け軸力を測定することができる。ま
た、皿ばね５が、摺動時における積層部材の形状変化に
弾性的な挙動をもって追随するので、ボルト１０の締め
付け軸力が変動するのを緩和することができる。

【００４１】以上のように、本発明の摩擦ダンパー装置
は、摩擦力が安定化しており、耐久性、信頼性に優れ、
摩擦部の維持管理も容易で、簡便かつ経済的な方法であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦ダンパー装置の第１実施例を
示す側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す側面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】荷重制御用座金の細部を示す断面図である。

【図８】本発明の装置を柱−梁接合構造に適用した第１
例を示す図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】本発明の装置を柱−梁構造に適用した第２例
を示す図である。

【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。

【図１２】従来技術による摩擦ダンパーの断面図であ
る。

【符号の説明】

１摩擦材２，４被締め付け金属板３摩擦摺動板５皿ばね６，７座金８リング９ナット１０締め付けボルト１１座金１２ボルト摺動用孔１３金属板１４ボルト１５ナット１６座金１７，１８接合用ボルト孔１９，２０，２１，２２ベースプレート２３，２４架台２５，２６梁２７，２８柱２９，３０取付用ボルト３１回転軸３２目盛り３３指針３５ねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成木紳也東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者天藤雅夫東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の異なる部材間を連結し、摩擦力
により構造物の振動を抑制する摩擦ダンパー装置におい
て、前記構造物の部材と連結する摩擦摺動板３と、この
摩擦摺動板３と圧接して摩擦力を発生させる摩擦材１
と、この摩擦材１を締め付ける被締め付け金属板２，４
と、これらを締め付けるための前記摩擦摺動板３と被締
め付け金属板２，４を貫通するボルト１０およびナット
９からなり、前記摩擦材１はその表面部が突出して被締
め付け金属板２，４に嵌着され、前記摩擦摺動板３には
ボルト１０の摺動用孔１２が設けられ、前記締め付け用
ナット９の内側には、前記摩擦摺動板３が摺動するとき
に生じるボルト１０の締め付け軸力の変動を抑制するた
めの皿ばね５と、この皿ばね５を挾む一対の座金６，７
が備えられたことを特徴とする摩擦ダンパー装置。
【請求項２】構造物の異なる部材間を連結し、摩擦力
により構造物の振動を抑制する摩擦ダンパー装置におい
て、前記構造物の部材と連結する摩擦摺動板３と、この
摩擦摺動板３と圧接して摩擦力を発生させる摩擦材１
と、この摩擦材１を締め付ける被締め付け金属板２，４
と、これらを締め付けるための前記摩擦摺動板３と被締
め付け金属板２，４を貫通するボルト１０およびナット
９からなり、前記摩擦材１は前記摩擦摺動板３と被締め
付け金属板２，４と同時にボルト１０が貫通して移動が
抑制されており、前記摩擦摺動板３には前記ボルト１０
の摺動用孔１２が設けられ、前記締め付け用ナット９の
内側には前記摩擦摺動板３が摺動するときに生じるボル
ト１０の締め付け軸力の変動を抑制するための皿ばね５
と、この皿ばね５を挾む一対の座金６，７が備えられた
ことを特徴とする摩擦ダンパー装置。
【請求項３】前記皿ばね５を囲むようにしてリング８
を前記一対の座金６，７のうち、被締め付け金属板４の
側の座金６に設けて構成される軸力測定装置を備えたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦ダンパー
装置。