JPH10184756A

JPH10184756A - 空気ばね装置

Info

Publication number: JPH10184756A
Application number: JP35518296A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Yamazaki; 誠一郎山崎; Michiaki Suzuki; 道明鈴木
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP2934198B2

Abstract

(57)【要約】【課題】免震装置に於いて、構造物基礎の垂直振動成
分を十分に吸収して構造物へ伝達しにくくし、過大な荷
重がかかっても圧縮量を規制でき、また空気の給排構造
ならびに給排設備が簡単で、設置に大きなスペースを必
要とせず、組立作業も容易な空気ばね装置、また、スト
ロークの大きな高荷重用ジャッキとして、内径が小さ
く、小型大容量で取扱いが容易な、しかも圧縮ガスボン
ベ等でも作動し、使用の際小さなスペースでよく、ま
た、清浄度が必要な場所で使用できる空気ばね装置を提
供する。【解決手段】薄肉超塑性材料にて、断面Ｕ形の山と谷
が交互に連続するベローズ型に成形され且つ上下両端面
中央に円筒が同心に連続成形された金属風船と、該金属
風船のベローズ部の外周側に装着された補強リングと、
前記金属風船の上下端に装着された上部座及び下部座と
より成る空気ばね装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元免震装置の
垂直方向の振動吸収の為の空気ばね装置やストロークの
大きな高荷重用ジャッキを実現する為の空気ばね装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】地震等の地殻変動による建物等の構造物
に与える振動を低減して、構造物を振動から保護し、特
に三次元免震を可能にする免震装置として、特開平７−
１７３９５４号公報に記載の免震装置が提案されてい
る。図５にその免震装置を示す。構造物基礎２と構造物
３との間に配される免震装置１は、積層ゴム体４と空気
ばね装置５とから成り、空気ばね装置５は高圧空気を封
入した偏平状の可撓性金属管６を水平方向に複数個並置
し且つ垂直方向に複数個積層してなるものである。

【０００３】ところで、上記免震装置１は、地震等の地
殻変動に基づく構造物基礎２の水平振動成分は、復元力
を有する積層ゴム体４の剪断的変形により構造物３へ伝
達されにくくなり、例え構造物３に伝達されたとしても
積層ゴム体４の剪断的変形により低減され、一方、地震
等の地殻変動に基づく構造物基礎２の垂直振動成分は、
積層された可撓性金属管６からなる空気ばね装置５によ
って構造物３へ伝達されにくくなると言われている。

【０００４】然し乍ら、上記免震装置１の空気ばね装置
５は、積層された偏平状の可撓性金属管６からなるの
で、構造物基礎２の垂直振動成分を吸収する際の上下方
向の変形ストロークが小さく、過大な荷重がかかった
際、変形限界を超えて圧潰されてしまうおそれがある。
また、多数の積層された可撓性金属管６に均等に空気を
給排しなければならない為、その給排構造ならびに給排
設備が煩雑となっていて、設置に大きなスペースを必要
とすると共に組立作業も厄介なものとなっている。

【０００５】他方、ストロークの大きな高荷重用ジャッ
キとして、従来より油圧ジャッキが用いられているが、
油圧ジャッキは油を用いるため、大きな油圧源が必要と
なり、使用の際大きなスペースを必要とする。また、清
浄度が必要な場所では使用できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、免震
装置に於いて、構造物基礎の垂直振動成分を十分に吸収
して構造物へ伝達しにくくし、過大な荷重がかかっても
圧縮量を規制でき、また空気の給排構造ならびに給排設
備が簡単で、設置に大きなスペースを必要とせず、組立
作業も容易な空気ばね装置、また、ストロークの大きな
高荷重用ジャッキとして、内径が小さく、小型大容量で
取扱いが容易な、しかも圧縮ガスボンベ等でも作動し、
使用の際小さなスペースでよく、また、清浄度が必要な
場所で使用できる空気ばね装置を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の空気ばね装置は、薄肉超塑性材料にて、断面
Ｕ形の山と谷が交互に連続するベローズ型に成形され且
つ上下両端面中央に円筒が同心に連続成形された金属風
船と、該金属風船のベローズ部の外周側に装着された補
強リングと、前記金属風船の上下端に装着された上部座
及び下部座とより成るものである。この空気ばね装置に
於いては、金属風船のベローズが長い場合、横方向にベ
ローズがとび出す座屈（オイラー型座屈）を防止するた
めに、上部座より補強リング及び下部座を被うカバーが
垂設される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の空気ばね装置の実施形態
を図１によって説明すると、１０は金属風船で、該金属
風船１０は薄肉超塑性材料にて、断面Ｕ形の山１１と谷
１２が交互に連続するベローズ型に成形され、且つ上下
両端面中央に円筒１３，１３′が同心に連続成形されて
なるものである。この金属風船１０のベローズ部の外周
側即ち各谷１２内に、内周側が谷１２の形状に沿い外周
側上下両面が山１１の形状に沿う補強リング１４が装着
されている。前記金属風船１０の上端に上部座１５が装
着され、下端に下部座１５′が装着されて空気ばね装置
１６が構成されている。この空気ばね装置１６は、ベロ
ーズが長いので、上部座１５より補強リング１４及び下
部座１５′を被うカバー１７が垂設されている。

【０００９】このように構成された空気ばね装置１６を
三次元免震装置に適用した場合を図２に示す。図２にお
いて、構造物基礎１８と構造物１９との間に配される免
震装置２０は、積層ゴム体４と空気ばね装置１６とから
成る。積層ゴム体４は、下部円板２１と上部円板２２と
の間にゴム円環板２３と金属円環板２４とを交互に積層
してなり、下部円板２１は円形定盤２５に取り付けら
れ、円形定盤２５は構造物基礎１８にアンカーボルト
（図示省略）により固定されている。積層ゴム体４の中
央部には積層されたゴム円環板２３と金属円環板２４と
に取り囲まれて円柱状の鉛２６が配されている。上部円
板２２は空気ばね装置１６と積層ゴム体４との間に配さ
れた介在部材２７にボルト締めされている。空気ばね装
置１６は、その下部座１５′が前記介在部材２７にボル
ト締めされ、上部座１５が円形定盤２５′を介して構造
物１９の下面に取付けられている。そして、金属風船１
０の下側の円筒１３′には盲キャップ４０を突き合わせ
溶接して封塞する。金属風船１０の上側の円筒１３には
高圧空気供給管２８を接続し、その途中に図３に示すよ
うにストップバルブ２９，圧力調整用供給バルブ３０を
設けて高圧タンク３１に接続し、高圧タンク３１にはコ
ンプレッサ３２を接続する。また、図２に示すように金
属風船１０の上側の円筒１３に接続した高圧空気供給管
２８の接続端付近で図３に示すように大気放出の圧力放
出管３３を分岐接続し、その途中にストップバルブ３
４，圧力調整用放出バルブ３５を設ける。

【００１０】上記免震装置２０において、図３に示すよ
うに構造物１９に与えられる振動を検出する振動検出手
段３６として、加速度検出器，速度検出器又は振動検出
器のいずれかを図２に示すように構造物１９に設け、こ
の振動検出手段３６からの振動検出信号に応じて各バル
ブ２９，３０，３４，３５の開度を制御する手段として
演算器３７を設ける。金属風船１０内の圧力は、圧力検
出器３８により検出され、その圧力検出信号が演算器３
７に入力され、振動検出信号と共に演算されるようにな
っている。

【００１１】このように構成された免震装置２０では、
地震等の地殻変動に基づく構造物基礎１８の水平振動成
分は、復元力を有する積層ゴム体４及び円柱状の鉛２６
の剪断的変形により構造物１９へ伝達されにくくなり、
たとえ伝達されたとしても積層ゴム体４及び円柱状の鉛
２６の剪断的変形により急速に減衰される。一方、地震
等の地殻変動に基づく構造物基礎１８の垂直振動成分
は、空気ばね装置１６の金属風船１０の伸縮によって吸
収され、構造物１９へ伝達されにくくなり、たとえ伝達
されたとしても大幅に減衰される。

【００１２】この垂直振動成分の吸収において、構造物
１９に与えられた振動が、振動検出手段３６により検出
され、その振動検出信号が演算器３７に送られ、演算器
３７に予め入力された金属風船１８内の圧力検出信号と
共に演算されて、各バルブ２９，３０，３４，３５の開
度が制御され、金属風船１０の内圧が適正な値に調整さ
れる結果、構造物１９に生じる振動は速やかに低減さ
れ、また金属風船１０の伸縮量は略一定に保持される。

【００１３】また、金属風船１０の外側に、補強リング
１４が装着されているので、金属風船１０自体の膨らみ
を確実に低減できる。さらに金属風船１０に過大な荷重
がかかっても補強リング１４により圧縮量が規制され
る。

【００１４】従って、金属風船１０に発生する伸縮の曲
げ応力による疲労が少なく、ベローズ部の山１１と谷１
２の周方向にクラックが入ることがなくて空気の漏洩が
なく、免震機能を維持できて、極めてフェールセーフな
免震装置を実現できる。

【００１５】次に図１の空気ばね装置１６をジャッキに
適用した場合を図４に示す。図４において、空気ばね装
置１６の金属風船１０の上側の円筒１３に盲キャップ４
０が突き合わせ溶接されて封塞され、下側の円筒１３′
にカバー１７を貫通して高圧ガス供給管４１が突き合わ
せ溶接されて接続されている。金属風船１０の上端に装
着された上部座１５は内面中央に盲キャップ４０を被う
凹部が形成されてなり、上部座１５の外周面から垂設さ
れたカバー１７は内外層にスライド可能に２分され、外
層カバー１７ａは上部座１５の外周面の段部４２に係止
され、締付けねじ４３にて締付け固定されており、内層
カバー１７ｂは金属風船１０の下端に装着された下部座
１５′の外周面の段部４５に係止され、締付けねじ４６
にて締付け固定されている。外層カバー１７ａの下端内
側には突起４７が形成され、これが内層カバー１７ｂの
外周の軸方向に設けたスライド溝４８の上端に係合し
て、金属風船１０の過大変形防止機構４９が形成されて
いる。前記高圧ガス供給管４１は、途中にストップバル
ブ５０を備えた高圧ガス放出管５１を分岐接続し、その
分岐部よりも上流の高圧ガス供給管４１にストップバル
ブ５２，圧力調整用バルブ５３を備えた上、窒素ガスボ
ンベ５４を接続している。

【００１６】このように構成されたジャッキを、構造物
（又は工作物）を持ち上げるべく定盤と構造物との間に
セットし、高圧ガス放出管５１のストップバルブ５２を
閉じ、高圧ガス供給管４１のストップバルブ５２，圧力
調整用バルブ５３を開いてボンベ５４から高圧窒素ガス
を金属風船１０内に供給し、ベローズ部を伸長すると、
上部座１５を介して構造物が押し上げられる。この際、
金属風船１０はベローズ部の外周側の各谷３に夫々補強
リング１４が装着されているので、ベローズ部の各山１
１，谷１２の変位量は均等となり、しかもベローズ部は
外周方向に膨らむことなく伸長し、大きなストロークが
得られる。また、金属風船１０内に高圧力を作用しても
ベローズ部がシームレスのためクラックが入ることがな
く損傷を防止できるので、高荷重に耐えることができ
る。尚、金属風船１０には圧力調整用バルブ５３により
所定の高圧力が作用して構造物を持ち上げるが、万一過
大な高圧力が作用して必要以上に伸長し変形する場合
は、過大変形防止機構４９が働いて、即ち外層カバー１
７ａの突起４７が内層カバー１７ｂのスライド溝４８の
上端に係合して、それ以上ベローズ部が伸長しなくなる
ので、変形が防止される。ジャッキを使用し終った時
は、高圧ガス供給管４１のストップバルブ５２，圧力調
整用バルブ５３を閉め、高圧ガス放出管５１のストップ
バルブ５０を開いて大気中に窒素ガスを放出し、金属風
船１０を元の状態に短縮する。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の空気ば
ね装置は、薄肉超塑性材料にて、断面Ｕ形の山と谷が交
互に連続するベローズ型に成形され且つ上下両端面中央
に円筒が同心に連続成形された金属風船と、該金属風船
のベローズ部の外周側に装着された補強リングと、前記
金属風船の上下端に装着された上部座及び下部座とより
成るので、三次元免震装置に適用すると、構造物基礎の
垂直振動成分は金属風船の伸縮によって吸収されて構造
物へ伝達されにくくなり、たとえ伝達されたとしても大
幅に減衰される。特に金属風船の内圧が、振動検出手段
の振動検出信号と金属風船内の圧力検出信号とに応じて
演算器により適正な値に調整されるので、構造物に生じ
る振動は速やかに低減され、また金属風船の伸縮量は略
一定に保持される。しかも補強リングにより金属風船自
体の膨らみを確実に低減でき、過大な荷重がかかっても
補強リングにより圧縮量が規制される。従って、金属風
船に発生する伸縮の曲げ応力による疲労が少なく、ベロ
ーズ部の山と谷の周方向にクラックが入ることがなくて
空気の漏洩がなく、免震機能を維持できて、極めてフェ
ールセーフな免震装置を実現できる。また、金属風船の
空気の給排構造ならびに給排設備が簡単となり、設置に
大きなスペースを必要とせず、組立作業も容易となる。

【００１８】また、本発明の空気ばね装置を、ジャッキ
に適用すると、構造物を押し上げた際、金属風船のベロ
ーズ部外周側に補強リングが装着されているので、ベロ
ーズ部の各山，谷の変位量は均等となり、しかもベロー
ズ部は外周方向に膨らむことなく伸長し、大きなストロ
ークが得られる。また、金属風船に高圧力を作用しても
ベローズ部がシームレスのためクラックが入ることなく
損傷を防止できるので、高荷重に耐えることができる。
従って、ストロークの大きな高荷重のジャッキを実現で
きる。また内径が小さく、小型大容量で取扱いが容易と
なり、しかも圧縮ガスボンベ等でも作動し、使用の際小
さなスペースでよく、また清浄度が必要な場所でも使用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気ばね装置を示す縦断面図である。

【図２】図１の空気ばね装置を適用した免震装置を示す
縦断面図である。

【図３】図２の免震装置における空気ばね装置の金属風
船に対する空気圧制御システムを示す図である。

【図４】図１の空気ばね装置を適用したジャッキを示す
縦断面図である。

【図５】従来の免震装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０金属風船１１山１２谷１３，１３′ 円筒１４補強リング１５上部座１５′ 下部座１６空気ばね装置１７カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉超塑性材料にて、断面Ｕ形の山と谷
が交互に連続するベローズ型に成形され且つ上下両端面
中央に円筒が同心に連続成形された金属風船と、該金属
風船のベローズ部の外周側に装着された補強リングと、
前記金属風船の上下端に装着された上部座及び下部座と
より成る空気ばね装置。
【請求項２】請求項１記載の空気ばね装置に於いて、
上部座より補強リング及び下部座を被うカバーが垂設さ
れていることを特徴とする空気ばね装置。