JPH10196157A - エネルギ吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動期間中、鉛のエネルギ吸収機能を発揮す
る部位の局部的な温度上昇を避けることができ、而し
て、一定期間連続する振動においてもほぼ一定の振動エ
ネルギ吸収能を得ることができるエネルギ吸収装置を提
供する。 【解決手段】 エネルギ吸収装置１は、シリンダ２と、
シリンダ２内に、当該シリンダ２に対して相対的にＡ方
向に移動自在に配されたロッド３と、シリンダ２の内周
面４及びシリンダ２内のロッド３の外周面５間の閉塞環
状空間６に密封された鉛７とを具備している。ロッド３
の外周面５に、Ａ方向に間隔Ｄをもって３個の径方向に
突出する突起４１が一体的に形成されている。互いに隣
接する突起４１の高さＨと軸方向間隔Ｄとの比Ｈ／Ｄ
は、０．２５以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震、風等の自然
現象又は人工的な地殻変動によって建物に伝達される振
動エネルギを吸収するエネルギ吸収装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種のエネルギ吸収
装置としては、特公昭５８−３０４７０号公報及び特開
平６−３０７４８３号公報等に記載されているようなも
のが知られており、特公昭５８−３０４７０号公報に記
載のエネルギ吸収装置は、鉛を収容したシリンダと、こ
のシリンダ内に配される膨径部を有したロッドとを具備
し、ロッドのシリンダに対する相対的な移動で主に生じ
る鉛の塑性抵抗力により、地震、風等の自然現象に起因
して建物に伝達される振動エネルギを吸収するようにな
っている。

【０００３】また、特開平６−３０７４８３号公報に記
載のエネルギ吸収装置は、シリンダを貫通してロッドを
配し、シリンダ内に配されたロッドの外周面に凹所を形
成し、ロッドの外周面とシリンダの内周面との間の前記
凹所を含む閉塞空間に鉛を封入し、ロッドのシリンダに
対する相対的な移動において凹所の部位で主に生じる鉛
の剪断抵抗力により、地震、風等の自然現象に起因して
建物に伝達される振動エネルギを吸収するようになって
いる。

【０００４】上記いずれのエネルギ吸収装置において
も、振動エネルギの吸収を熱エネルギへの変換により行
うものであるが、この熱エネルギへの変換は、鉛を介し
て行われ、したがって、鉛に温度上昇を生じさせること
になる。

【０００５】ところで、温度上昇が鉛に生じると、鉛が
流動しやすくなり、鉛の塑性抵抗又は剪断抵抗が小さく
なり、結果としてエネルギ吸収装置の振動エネルギ吸収
能が低下する虞がある。この不都合は、鉛に生じる熱を
直ちに放熱する手段又は鉛に生じる熱を直ちに吸熱する
手段等を採用すれば解消し得るのであるが、これが困難
な場合には、継続的な振動において、膨径部又は凹所近
傍の鉛が局部的に徐々に加熱されて振動エネルギ吸収能
が徐々に低下してしまい、振動の最後まで一定の振動エ
ネルギ吸収能を発揮することができないことになる。

【０００６】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、振動期間中、鉛の
エネルギ吸収機能を発揮する部位の局部的な温度上昇を
避けることができ、而して、一定期間連続する振動にお
いてもほぼ一定の振動エネルギ吸収能を得ることができ
るエネルギ吸収装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、シリンダと、このシリンダ内に、当該シリンダに対
して相対的に軸方向に移動自在に配されたロッドと、シ
リンダの内周面及びこのシリンダ内のロッドの外周面間
の閉塞環状空間に密封された鉛とを具備しており、シリ
ンダの内周面側及びロッドの外周面側のうちの鉛に対し
て相対的に軸方向に摺動する側において、当該摺動を阻
止するように、軸方向に間隔をもって複数個の径方向に
突出する突起体が形成されており、互いに隣接する突起
体の高さＨと軸方向間隔Ｄとの比Ｈ／Ｄが、０．２５以
下であるエネルギ吸収装置によって達成される。

【０００８】本発明は、一個の膨径部又は一個の凹所に
より所望のエネルギ吸収能を得ようとすると、膨径部又
は凹所を大きくせざるを得ず、このような大きな膨径部
又は凹所であると、その部位近傍での鉛に集中的に熱が
発生し、その結果その部位近傍の鉛が集中的に加熱され
ることに鑑みて、これを防止するには、複数個の膨径部
又は凹所を形成し、これらによって熱を分散させて発生
させれば、鉛に局部的に過度な温度上昇を生じさせるこ
とを回避し得、振動中、一定のエネルギ吸収能を得るこ
とができることに着目してなされたものである。そし
て、本発明は比Ｈ／Ｄが０．２５以下である場合には、
この熱の分散効果が好ましく得られ、鉛の局部的温度上
昇を回避し得、所望のエネルギ吸収能を得ることができ
るという知見に基づくものであって、比Ｈ／Ｄが、０．
２５を越えると、熱分散効果が著しく低下することが判
明した。

【０００９】本発明において、上記比Ｈ／Ｄは、好まし
くは、０．２〜０．２５であり、より好ましくは、０．
１５〜０．２０である。各突起体の高さは、全て同一で
ある必要はなく、それぞれ異なっていてもよく、このよ
うに異なる高さの突起体が隣接する際には、高い方の突
起体について上記条件が満足されればよい。

【００１０】突起体は、ロッドの外周面側が鉛に対して
相対的に軸方向に摺動する場合には、ロッドの外周面
に、当該ロッドに一体的に形成された突起から構成され
ても、ロッドの外周面に凹所を形成し、閉塞環状空間に
密封された鉛の当該凹所に延在した部分から構成されて
もよい。

【００１１】シリンダの内周面側が鉛に対して相対的に
軸方向に摺動する場合には、突起体は、シリンダの内周
面に、当該シリンダに一体的に形成された突起から構成
されても、シリンダの内周面に凹所を形成し、閉塞環状
空間に密封された鉛の当該凹所に延在した部分から構成
されてもよい。

【００１２】各突起体は、断面矩形状であっても、ま
た、断面略三角形状であってもよく、更にはこれらが混
在されたものであってもよく、凹所に延在した鉛部分か
らなる突起体の場合には、主に剪断抵抗によるエネルギ
吸収が行われ、突起の場合は、塑性変形によるエネルギ
吸収が主に行われる。各突起体は、周方向に分散されて
形成されてもよいが、少ない個数で所望のエネルギ吸収
能を得るべく、好ましくは、ロッドを取り囲むように、
環状に形成される。

【００１３】次に、本発明の実施の形態を、好ましい実
施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこ
れら実施例に何等限定されないのである。

【００１４】

【実施例】図１において、本例のエネルギ吸収装置１
は、シリンダ２と、シリンダ２内に、当該シリンダ２に
対して相対的に軸方向、すなわちＡ方向に移動自在に配
されたロッド３と、シリンダ２の内周面４及びシリンダ
２内のロッド３の外周面５間の閉塞環状空間６に密封さ
れた鉛７とを具備している。

【００１５】シリンダ２の両端面１１及び１２には、そ
れぞれボルト１３により環状又は円筒状の蓋部材１４及
び１５が固着されており、一方の蓋部材１４の内側端面
１６には、環状又は円筒状のカラー１７の一方の端面１
８が当接されており、他方の蓋部材１５の内周面には、
環状又は円筒状のシール部材１９が嵌着されており、カ
ラー１７の他方の端面２０には、環状又は円筒状のシー
ル保持部材２１の一方の端面２２が当接している。シー
ル保持部材２１は、その外周面２３で、シリンダ２の内
周面４に嵌装されており、シール保持部材２１の内周面
には、環状又は円筒状のシール部材２４が嵌着されてい
る。シール部材１９及び２４は、それぞれの内周面２５
及び２６において、ロッド３の外周面５にＡ方向に摺動
自在に接触して、ロッド３をＡ方向に移動自在に支持し
ている。シール部材１９及び２４のそれぞれの内周側の
内側端面には、シールリング３１及び３２が装着された
段部３３及び３４が形成されている。シール部材１９及
び２４並びにシールリング３１及び３２により、閉塞環
状空間６はＡ方向に関して閉塞されている。閉塞環状空
間６に密封された鉛７は、シール部材１９及び２４並び
にシールリング３１及び３２により、シリンダ２側に保
持されている。

【００１６】本例では、鉛７に対して相対的にＡ方向に
摺動するロッド３の外周面５に、突起体として、当該摺
動に抵抗するように、Ａ方向に間隔Ｄをもって３個の径
方向に突出する断面略三角形状の環状の突起４１がロッ
ド３に一体的に形成されている。また、本例では、各突
起４１は、その高さＨが同一となるように形成されてお
り、具体的には、それぞれＨ＝５．２５ｍｍを有して間
隔Ｄ＝３０ｍｍをもって形成されており、互いに隣接す
る突起４１の高さＨと軸方向間隔Ｄとの比Ｈ／Ｄは、そ
れぞれ０．１７５である。

【００１７】以上のエネルギ吸収装置１では、シリンダ
２及び蓋部材１４が、ボルト５１によりとも締めされる
と共に、Ａ方向に相対的に振動する一方の構造体、例え
ば建物又は地殻に連結、固着され、ロッド３の一端に形
成されたねじ部５２を介して当該ロッド３が、一方の構
造体に対してＡ方向に相対的に振動する他方の構造体、
例えば建物に連結、固着される。そして、ロッド３とシ
リンダ２との間にＡ方向の振動が生じると、突起４１が
形成されたロッド３の外周面５と、外周面５に対面する
シリンダ２の内周面４との間の閉塞環状空間６におい
て、鉛７が塑性流動して、この塑性流動による鉛７の変
形により振動エネルギが吸収される。

【００１８】エネルギ吸収装置１では、複数個の突起４
１が設けられているため、突起４１の近傍での鉛７の塑
性流動が分散してなされるため、この塑性流動による鉛
７の変形における振動エネルギの吸収も分散してなさ
れ、而して、突起４１の近傍での発熱も分散され、鉛７
が過度に熱せされることをなくし得る。したがって、鉛
７の温度上昇による塑性流動抵抗の減少がなく、一定の
エネルギ吸収能を、振動が持続している間、確保するこ
とができる。

【００１９】図２は、振幅６ｍｍ、周波数９Ｈｚの振動
を上記のエネルギ吸収装置１に付加した場合の時間−抵
抗力特性を示し、図７は、図６に示す高さＨ＝７．５ｍ
ｍの一つの突起４１を有したエネルギ吸収装置６１に、
同様に振幅６ｍｍ、周波数９Ｈｚの振動を付加した場合
の時間−抵抗力特性を示す。図２から判るように、エネ
ルギ吸収装置１では、振動付加後、時間が経過しても抵
抗力が殆ど変化しないが、エネルギ吸収装置６１では、
図７から判るように、時間の経過と共に抵抗力が徐々に
減少される。これは、一つの突起４１の近傍の鉛７が、
順次加熱されて温度上昇し、その塑性流動性が増加し、
このため塑性流動抵抗が逐次低下するためと考えられ
る。

【００２０】図１のエネルギ吸収装置１では、突起体
を、ロッド３の外周面５に、当該ロッド３に一体的に形
成された突起４１により具体化したが、これに代えて、
図３に示すように、ロッド３の外周面５に、断面矩形状
であって環状の凹所７１を複数個形成し、閉塞環状空間
６に密封された鉛７を各凹所７１まで延在させ、複数の
延在部分７２により突起体を構成してもよい。鉛７から
なる延在部分７２において、その高さＨは、凹所７１の
深さに相当し、その間隔Ｄは、凹所間隔となり、この例
においても、比Ｈ／Ｄを０．２５以下とすると、前記と
同様の効果を発揮させることができる。なお、延在部分
７２により突起体を構成してなる図３に示すエネルギ吸
収装置７５では、ロッド３のＡ方向の振動における延在
部分７２の根元部の剪断変形により振動エネルギが吸収
されることになる。

【００２１】以上のエネルギ吸収装置１及び７５は、い
ずれも鉛７がシリンダ２側に固定されて、ロッド３の外
周面５側が鉛７に対して相対的にＡ方向に移動するよう
に構成されているが、図４に示すように、突起体として
の突起８１を、シリンダ２の内周面４に、当該シリンダ
２に一体的に形成してエネルギ吸収装置８２を構成して
もよい。エネルギ吸収装置８２は、鉛７が密封される閉
塞環状空間６を形成するために、ロッド３に螺合した蓋
部材８３及び８４を具備しており、蓋部材８３及び８４
のそれぞれの環状の外周面８５及び８６は、Ａ方向に摺
動自在にシリンダ２の内周面４に密に当接している。本
例の突起８１は、シリンダ２を絞り成形することにより
形成され得る。

【００２２】エネルギ吸収装置１及び７５と同様に、シ
リンダ２が地殻等に連結、固定され、ロッド３が建物等
に連結、固定されて用いられるエネルギ吸収装置８２で
は、シリンダ２に対するロッド３のＡ方向の相対的な移
動において、鉛７全体もロッド３の移動と共にシリンダ
２に対してＡ方向に移動され、その際、突起８１により
鉛７に塑性流動が生起され、前記と同様に、エネルギが
吸収されることになる。本例においても、複数の突起８
１において、その比Ｈ／Ｄを０．２５以下とすることに
より、熱発生部位の分散を所望に図ることができ、而し
て、上記と同様に、振動中において一定のエネルギ吸収
能を維持することができる。

【００２３】図４のエネルギ吸収装置８２では、突起体
を、シリンダ２の内周面４に、当該シリンダ２に一体的
に形成された突起８１により具体化したが、これに代え
て、図５に示すように、シリンダ２の内周面４に、断面
矩形状であって環状の凹所９１を複数個形成し、閉塞環
状空間６に密封された鉛７を各凹所９１まで延在させ、
複数の延在部分９２により突起体を構成してもよい。鉛
７からなる延在部分９２において、その高さＨは、凹所
９１の深さに相当し、その間隔Ｄは、凹所間隔となり、
この例においても、比Ｈ／Ｄを０．２５以下とすると、
前記と同様の効果を発揮させることができる。延在部分
９２により突起体を構成してなる図５に示すエネルギ吸
収装置９５では、エネルギ吸収装置７５と同様に、ロッ
ド３のＡ方向の振動における延在部分９２の根元部の剪
断変形により振動エネルギが吸収されることになる。

【００２４】なお、エネルギ吸収装置９５のシリンダ２
は、二つのシリンダ部材９６及び９７を具備し、シリン
ダ部材９６及び９７のそれぞれの環状のフランジ部９８
及び９９が互いに、ナット１００及びボルト１０１によ
り連結されて、一体化されている。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動期間
中、鉛のエネルギ吸収機能を発揮する部位の局部的な温
度上昇を避けることができ、而して、一定期間連続する
振動においてもほぼ一定の振動エネルギ吸収能を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい一実施例の一部破断側面図で
ある。

【図２】図１に示す実施例の効果を説明する時間−抵抗
力特性図である。

【図３】本発明の好ましい他の実施例の一部破断側面図
である。

【図４】本発明の好ましい更に他の実施例の一部破断側
面図である。

【図５】本発明の好ましい更に他の実施例の一部破断側
面図である。

【図６】突起体が一つのエネルギ吸収装置の説明図であ
る。

【図７】図６に示すエネルギ吸収装置の時間−抵抗力特
性図である。

【符号の説明】

１ エネルギ吸収装置 ２ シリンダ ３ ロッド ７ 鉛 ４１ 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 友道 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 池永 雅良 神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス工 業株式会社藤沢事業場内 (72)発明者 宮崎 充 神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス工 業株式会社藤沢事業場内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、このシリンダ内に、当該シ
   リンダに対して相対的に軸方向に移動自在に配されたロ
   ッドと、シリンダの内周面及びこのシリンダ内のロッド
   の外周面間の閉塞環状空間に密封された鉛とを具備して
   おり、シリンダの内周面側及びロッドの外周面側のうち
   の鉛に対して相対的に軸方向に摺動する側において、当
   該摺動に抵抗するように、軸方向に間隔をもって複数個
   の径方向に突出する突起体が形成されており、互いに隣
   接する突起体の高さＨと軸方向間隔Ｄとの比Ｈ／Ｄが、
   ０．２５以下であるエネルギ吸収装置。
2. 【請求項２】 比Ｈ／Ｄは、０．２〜０．２５である請
   求項１に記載のエネルギ吸収装置。
3. 【請求項３】 比Ｈ／Ｄは、０．１５〜０．２０である
   請求項１に記載のエネルギ吸収装置。
4. 【請求項４】 突起体は、ロッドの外周面に、当該ロッ
   ドに一体的に形成された突起からなる請求項１から３の
   いずれか一項に記載のエネルギ吸収装置。
5. 【請求項５】 ロッドの外周面に凹所が形成されてお
   り、突起体は、閉塞環状空間に密封された鉛の当該凹所
   に延在した部分からなる請求項１から４のいずれか一項
   に記載のエネルギ吸収装置。
6. 【請求項６】 突起体は、シリンダの内周面に、当該シ
   リンダに一体的に形成された突起からなる請求項１から
   ３のいずれか一項に記載のエネルギ吸収装置。
7. 【請求項７】 シリンダの内周面に凹所が形成されてお
   り、突起体は、閉塞環状空間に密封された鉛の当該凹所
   に延在した部分からなる請求項１から３のいずれか一項
   又は請求項６に記載のエネルギ吸収装置。
8. 【請求項８】 各突起体は、断面矩形状である請求項１
   から７のいずれか一項に記載のエネルギ吸収装置。
9. 【請求項９】 各突起体は、断面略三角形状である請求
   項１から７のいずれか一項に記載のエネルギ吸収装置。
10. 【請求項１０】 各突起体は、ロッドを取り囲むよう
    に、環状に形成されている請求項１から９のいずれか一
    項に記載のエネルギ吸収装置。