JPS61167730A

JPS61167730A - 防振装置

Info

Publication number: JPS61167730A
Application number: JP841185A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Maeda; 前田　勝利; Ikuo Shimoda; 郁夫下田; Sumio Kawaguchi; 澄夫川口
Original assignee: JGC Corp; Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: JGC Corp; Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-07-29
Also published as: JPH0353502B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、建物、設備、配管等の構造物に作用する地
震動におけるような急激な振動を吸収する構造物用防振
装置（＃！動減衰装置、ダンパーともいう、）に関する
。　　　　　゛［従来の技術Ｊ従来、この種の防振装置としては１例えば、■ばね式防
振装置、■油圧式防振装置、ダとがあるが、■は比較的
構造が簡単で、容易に構造物全体の固有振動数を上げて
外乱による共振振動を避けることができるなどの長所を
有する反面、大容量のものはばねの製作上の面から制約
を受ける欠点がある。また、■は共振振動を１良好に減
衰することができ、１慢な変位、例えば建物においては
風圧部、配管においては温度変化による伸縮等に対して
はほとんど拘束することなく自由に追従することができ
るうえ、大容量のものが比較的自由に製作することがで
きるなどの長所を有する反面、微小な振幅の振動あるい
は高い振動数の振動に対しては応答が悪く効果が期待で
きないうえ、シール材は絶えず内部応力あるいは摩擦力
を受け、シール材の破損が起りやすいなどの欠点がある
。

［本発明の技術的課題１本発明は上記実情に鑑み、ばね式防振装置の長１所を活
かしつつ、粘性流体の粘性せん断抵抗による振動減衰機
能に着目して油圧式防振装置の欠点を解消した新規な防
振装置を提供することをその目的（技術的課題）とする
。

［本発明の構成及び作用１本発明の防振装置は、上述した技術的課題を達成するた
め１次の構成（技術的手段）を採る。すなわち、■筒状
体の一端には円孔を備えた蓋体が、その他端には挿通孔
を備えた蓋体がそれぞれ固定され、■前記筒状体内には
、一端に複数個の貫通孔を有するピストンを固定したロ
ッドがその他端を前記蓋体の挿通孔において密封性の軸
受を介して支持されて、前記筒状体の外部に突出して配
され、■前記ピストンと前記挿通孔を備えた蓋体との間
には前記ロッドを覆って、一端が該ピストンまたはロッ
ドに固定され、他端が蓋体側に固定されたベローズが配
され、■前記ピストンには前記筒状体の内周面と微小な
環状隙間をもって筒状抵抗体が固定され、■前記円孔を
備えた蓋体には該円孔を囲んで前記筒状体内に突出する
保護円筒体が固定され、■前記保護円筒体内には開口部
を備えたベローズが該開口部を前記円孔に開口し、底部
を前記ピストン側に向けて該円孔の一方の開口部を閉塞
して配され、■前記筒状体内には粘性体が充填され、■
前記ロッドの外周には、一端が該ロッドに固定され、他
端が前記筒状体に反力をとる部材に固定されたコイルば
ねが配されてなる、ことを特徴とする防振装置。

しかして、上述した構成からなる防振装置において、構
造物の荷重（死荷重、動荷重を含む）は該防振装置に組
み込まれたコイルばねによって支持される。すなわち、
配管においては配管自体の荷重及び該配管を流れる流体
の荷重を支える。また、構築物にあっては、すしかい、
斜材等に介装され構築物の荷重を支持する。

また、地震動におけるように常時の荷重以外の急激な振
動荷重が作用し、筒状体とｏ−／ドとの間に相対変位が
生じた場合、この変位は筒状体の内周面とピストンに固
定された円筒抵抗体の外周面との微小な環状隙間におけ
る二面間の相対運動となってあられれる。しかるに、微
小な環状隙間には粘性体が介在しているので、ここに粘
性せん断抵抗力が働くことになる。すなわち、粘性せん
断抵抗力は一般に、粘性体の粘性係数、粘性体を介して
相対連動を行う二面の面積およびその相対速度にそれぞ
れ比例し、二面間の隙間距離に反比例するものであるの
で、これに連動する構造物の運動を止める方向に抵抗力
が作用するものである。

上記構成における隙間距離は微小隙間に形成され、かつ
筒状体内周面と円筒抵抗体外周面との相対面積は大きく
形成されているので、二面間に働く抵抗力は極めて大き
く、急激な運動は直ちに拘束される。

また、筒状体とロッドとの相対変位が微小変位あるいは
緩慢な変位である場合、二面間に働く抵抗力も極めて小
さいか、あるいは無視し得る程度であるため、当該変位
に対してＩｔ何ら抵抗することなくこれを許容する。

ここで、筒状体内に充填される粘性体は、通常の粘性体
、例えばシリコン油などのほか、特に減衰特性の向上を
図るため高粘度の粘性体、例えばポリイソブチレン、ポ
リプロピレン、ポリブテン、ジメチルポリシロキサンな
どの高分子粘性体あるいはアスファルトなどが使用され
る。

特に、粘性体に高粘度の高分子粘性体を用いるときは、
上記特性は一層顕著になる。すなわち、この粘性体は非
ニユートン流体特性、すなわち擬田性流体特性（流体の
速度が大きくなるほど高粘度から低粘度に変化して流動
し易く、抵抗力の増加の度合が小さくなる特性、抵抗力
は速度のほぼ０．５〜０．８乗に比例する。）を示し、
その抵抗力の発生は同一速度であれば変位振幅、振動数
によらず一定であり、一定速度が与えられると該抵抗力
は矩形波的な立上りを示すので、振動に対して極めて敏
感であり、即答性に優れる特長を有する。

この結果、運動エネルギーは速やかに吸収され、かつ本
装置の各構成部材に対して振動によって生ずる有害な応
力等が生じることはない。

本装置においては、筒状体とロッドとの間に相対変位が
生じた際、筒状体内にピストンによって２室に区画され
た各室の容積は変化するが、この容積変化は筒状体の一
方の端部に固定された蓋体の円孔に開口して配されたベ
ローズの伸縮によって許容されるため、筒状体内に充填
された粘性体に内圧が発生することはない、また粘性体
の温度変化による体積変化も同様にベローズの伸縮によ
って許容される。

更に、本装置においては、前述した従来技術の油圧式防
振装置におけるＯリング等のシール材を使用することな
く、筒状体内に充填された粘性体を密封しているので、
上記粘性体に内圧の発生がないことと相まって粘性体の
漏れはなく、粘性体心の漏れに起因する性能の低下は起らず、また粘性体の劣
化は全く起らない。

そして、本防振装置は構造物に組み込まれたり、別途適
宜方法によって取り付けられるが、通常はピストンのシ
リンダーの取付は方法、すなわちクレビス型あるいはト
ラニオン型取付は方法が採用される。

［本発明の効果］本発明の防振装置は叙上の構成と機能を有するもので、
従来のものに比べて、以下の種々優れた効果を有する。

■　本装置によれば、本装置に組み込まれたコイルばね
により配管等の構造物を支持することができ他の支持装
置が不要であるとともに、該コイルばねの緩衝作用と粘
性せん断抵抗による緩衝作用とが相まって効果的な緩衝
作用を果すことができる。

■　特に、地震動におけるような急激な振動変位が作用
するときには、筒状体内側面と円筒抵抗体外側面との微
小な環状間隙に介在する粘性体に粘性せん断抵抗力を生
起させ、この粘性体の有する良好な速度−抵抗力特性に
より、該振動変位は円滑に吸収され、かつ速やかに該振
動は阻止される。

また、振動変位が緩慢な変位であるときには、該変位を
許容し、装置自体並びに構造物に有害な応力を発生させ
ることがない。

■　筒状体内に充填された粘性体の温度変化による体積
変化、および筒状体とロッドとの相対変位によって生ず
る筒状体内の容積変化は、筒状体の蓋体の円孔に開口し
て配されたベローズの伸縮によって許容されるので、粘
性体には内圧が発生せず、このため、本装置の各構成部
材の過大な応力による破損が生じない。

■　上記■の効果と相まって、粘性体は完全に密封され
ているので、筒状体からの漏れはなく、該漏れに起因す
る性能の低下は起こらないばかりでなく、粘性体の劣化
は全く生じない。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本防振装置の一実施例（第１実施例
という）の内部構造を示す。

図において、ｌは筒状体であって、ＩＡ、ＩＢは該筒状
体ｌの両端部のフランジである。２は該筒状体ｌの一方
の端部のフランジＩＡに固定された蓋体であり、該蓋体
２にはその中央部に円孔２Ａが形成されている。

３は該筒状体ｌの他方の端部のフランジＩＢに固定され
た蓋体であり、該蓋体３はその中央部に挿通孔３Ａが形
成されている。

４は該筒状体ｌ内に配されたロッドであり、該ロッド４
の一端は前記蓋体３の挿通孔・３Ａにおいて密封性の軸
受５を介して支持され、外部に突出している。

６は筒状体ｌ内において、該ロッド４の端部にナツト７
をもって固定された円板状のピストンであり、該ピスト
ン６にはその板面を貫通する複数個の孔６Ａが円周方向
等間隔に穿設されている。

鎖孔６Ａはその径を充分に大きくかつ多数設けられてい
るのでピストン６が移動するとき、後述の粘性体の抵抗
を生じさせない、そして、該ピストン６により筒状体ｌ
内は室Ａ−Ｈの２室に区画されている。

８は？、２状体ｌ内の室Ａ内にあって、ピストン６と蓋
体３との間に配されたベローズである。該ベローズ８は
ロッド４の外周面を覆って、その一端がロッド４の中間
位置に固定され、他端が蓋体３のボス部（又は内面）に
固定されている。

９はベローズ８の外周に配されたコイルばねであって、
ベローズ８と同様に筒状体１内の室Ａ内にあってピスト
ン６と蓋体３との間に配される。

該コイルばね９はその一端がロッド４の中間位置に穿設
した鍔体ｌＯに固定され、他端が蓋体３のボス部（又は
内面）に固定されている。

１１は筒状体ｌ内に配され、ピストン６の外周面に固定
された筒状抵抗体であり、該筒状抵抗体１１の外周面と
筒状体ｌの内周面とは微小な環状間隙Ｓをもって配され
ている。

１２は筒状抵抗体１１の両端部外周面に固定された所定
の厚みを有するスペーサーであり、該スペーサー１２は
前記微小な環状間隙Ｓを確保している。

１３は両端が開口した保護円筒体であり、該保護円筒体
１３は前記蓋体２の円孔２Ａを囲んで該蓋体２に固定さ
れるとともに筒状体１内の室Ａに突出して配されている
。

１４は該保護円筒体１３内に配されたベローズであり、
該ベローズ１４は一端に開口部１４Ａを備え、他端に底
部１４Ｂを備えている。該ベローズの開口部１４Ａは蓋
体２の円孔２Ａに開口し、該開口部１４Ａの周縁におい
て蓋体２に固定されて該円孔２Ａの一方の開口部を閉塞
している。

１５は筒状体ｌ内に充填された粘性体である。

本実施例ではコイルばね９が筒状体ｌ内に配され、かつ
粘性体１５に常時浸漬されているので。

錆が発生することなく、かつ、装置全体をコンパクトな
ものとすることができる。

上述した構成からなる木（第１）実施例の防振装置は次
のように作用する。

筒状体ｌとロッド４との間に相対変位が生じた場合、こ
の変位は筒状体ｌの内周面とピストン６に固定された筒
状抵抗体１１の外周面との微小な環状隙間Ｓにおける二
面間の相対運動となって現われる。そして、この微小な
環状隙間Ｓには粘性体１５が介在しているので、ここに
粘性せん断抵抗力が働くことになる。

ここで、当該変位が地震動におけるような急激な変位で
ある場合は、二面間の相対運動も急激に起るので、粘性
体１５に生起される抵抗力は極めて大きく、急激な変位
に対しては、これに抵抗して当該変位を直ちに阻止する
。このとき、筒状体ｌ内のピストン６によって区画され
た室Ａ−Ｈには容積変化が起るが、この容積変化は蓋体
２の円孔２Ａに開口して設けられたベローズ１４の伸縮
によって逃がされるため、筒状体ｌ内に充填された粘性
体１５には内圧が生じない。

また、当該変位が緩慢な変位（風圧、温度変化などによ
って生ずる変位）である場合は、二面間の相対運動も緩
やかに起るので、粘性体１５に生起される抵抗力も極め
て小さいか、あるいは無視し得る程度であるため、緩慢
な変位に対しては何ら抵抗することなくこれを許容する
。なお、粘性体１５の温度変化により生じる体積変化も
上記同様ベローズ１４の伸縮によって逃がされる。

第３図は本防振装置の他の実施例（第２実施例という）
の内部構造を示す。

第１実施例と相違する特徴点はコイルばねを筒状体の外
部に配した点になる０本実施例において。

第１実施例と同等の機能をもつ部材には同一の符号が付
しである。

図において、２０は延長筒であって、筒状体ｌの蓋３偏
に延長して設けられる。すなわち、該延長筒２０の一方
の端部のフランジ２０Ａを筒状体ｌの蓋３に衝接し、筒
状体ｌのフランジＩＢ、蓋３及び該延長＠２０の７ラン
ジ２０Ａのそれぞれのボルト挿通孔を介してボルト・ナ
ツト（図示せず）をもって固定される・２１は外蓋であって、延長筒２０の他方の端部に固定さ
れる。該外蓋２１の中央の孔２１Ａにはロッド４が軸受
２２を介して摺動自在に挿通される。

２３はコイルばねであって、ロッド４を遊嵌状に抱持し
て延長筒２０内に配される。該フィルばね２３はその一
端をロッド４に固定された鍔２４に圧接し、その他端を
調整ねじ２５の先端部に支持されたバックアップリング
２６に圧接している。

調整ねじ２５は外Ｍ２１に円周方向に複数箇所にわたっ
て穿設されたねじ孔２１Ｂに貫通状に螺入されてなる。

本実施例においては、コイルばね２３が筒状体ｌの外部
にあるので該ばね２３の弾力の調整が可能であり、外部
温度に適応した温度補正ができ、常時最適な緩衝作用を
奏することができる。また。

コイルばね２３は筒状体１の大きさに制約されないので
大きさを自由に選択することができ、設計上有利となる
。

第４図ないし第８図は第１実施例の本防振装置の取付は
態様を例示するもので、構造物として配管を例にとり、
配管に本防振装置を取り付けた例を示す。

第４図および第５図は、本防振装置Ｈを配管にクレビス
型取付は方法により取り付けたものである。

図において、３１は一端を筒状体ｌより突出して配され
たロッド４の先端に固定された中空棒体からなる支持部
材であり、該支持部材３１の先端には偏平部３２が形成
されているとともにそこに取付孔３２Ａが設けられてい
る。

３３は筒状体１の端部に固定された蓋体２の円孔２Ａに
嵌合され、かつ固定された中空棒体からなる支持部材で
あり、該支持部材３３の先端には偏平部３４が形成され
ているとともにそこに取付孔３４Ａが設けられている。

３３１は該支持部材３３に設けられた孔で、鎖孔３３１
はベローズ１４の内部と連通しており、該ベローズ１４
の伸縮にともなう空気の流出入路となる。

３５．３５は配管Ｐの外周面に所定の間隔をもって固定
された取付台である。

３６．３６は該取付台３５．３５にそれぞれ固定された
相対向する係合腕３７を備えた連結金具↑ある。

該連結金具３６．３６の係合腕３７間に前記一方の支持
部材３１の先端偏平部３２が挿入されるとともに該偏平
部３２の取付孔３２Ａにピン３８が挿入され、該ピン３
８が係合腕３７に固定されることによって、該支持部材
３１は取付台３５に対しピン３８まわりに回転可能に連
結されている。

３９．３９は配管Ｐに隣接した架構Ｃに固定されたブラ
ケットであり、該ブラケット３９には相対向する係合腕
４０を備えた連結金具４１．４１がピン４２によって該
ピン４２まわりに回転可能に連結されている。そして、
該連結金具４１の係合腕４０間に前記他方の支持部材３
３の偏平部３４が挿入されるとともに該偏平部３４の取
付孔３４Ａにピン４３が挿入され、該ピン４３が係合腕
４０に固定されることによって、該支持部材３３は該ピ
ン４３まわりに回転可能に連結されている。

第６図ないし第８図は、本防振装置Ｈを配管にトラニオ
ン型取付は方法により取り付けたものである。

図において、５１．５１は筒状体１の外周面に相対向し
て設けられた固定台であり、該固定台５１にはピン５２
．５２がそれぞれ立設されている。

５３は該ピン５２．５２に係合する相対向する支持腕５
４を備えた連結部材である。５５．５５は配管Ｐの外周
面に設けられた取付台であり、該取付台５５に前記連結
部材５３が固定される。

５６は筒状体ｌより突出して配されたロッド４の先端に
固定された中空棒体からなる支持部材であり、該支持部
材５６の先端には偏平部５７が形成されているとともに
そこに取付孔５７Ａが設けられている。

５８．５８は配管Ｐに隣接した架台りに固定されたブラ
ケットであり、該ブラケット５８には相対向する係合腕
５９を備えた連結金具６０．６０がピン６１．６１によ
って該ピン６１まわりに回転可能に結合されている。

該連結金具６０の係合腕５９間に前記支持部材５６の偏
平部５７が挿入されるとともに該偏平部５７の取付孔５
７Ａにピン６２．６２が嵌挿され、該ピン６２が係合腕
５９に固定されることによって、該支持部材５６はピン
６２まわりに回転可能に連結されている。

上述の第４図ないし第８図に示す取付は方法においては
、配管Ｐに生ずる温度変化等による緩慢な変位（配管の
伸縮）に対しては、筒状体１が該筒状体ｌに固定された
支持部材において、それぞれピン軸まわりに回転可能に
連結されているので、当該変位はこのピン軸まわりの回
転によって許容される。

第９図は本防振装置を建築物の架橋に取り付けた例を示
す。

すなわち、本防振装置Ｈは、柱Ｉ、梁Ｊからなる建築物
（通常は高層建築物）の斜材にの間に介装される。しか
して、建築物に地震による急激な水平振動が加わったと
き、斜材Ｋにはその軸線に沿った引張、圧縮応力が生じ
、それに伴って斜材Ｋに伸縮変位が生起する０本防振装
置Ｈはこの伸縮変位を装置内の粘性体に伝えてその抵抗
力により斜材の振動ひいては建築物の急激な振動を吸収
する。

本発明の構造物用防振装置は構造物の種類並びにその構
造に応じて適宜の取付は態様により取り付けられるもの
であり、叙上の取付は態様に限定されるものでない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の防振装置の実施例を示すもので。第１図はその一実施例（第１実施例）の防振装置の縦断
面図、第２図は第１図のｘ−Ｘ線横断面図、第３図は他
の実施例（第２実施例）の縦断面図、第４図は本防振装
置の取付は態様を示す縦断面図、第５図は本防振装置を
構造物に取付けた態様を示す側面図、第６図は本防振装
置の他の取付は態様を示す縦断面図、第７図は防振装置
を構造物に取り付けた他の態様を示す側面図、第８図は
第７図の部分拡大横断面図、第９図は防振装置を他の構
造物に取り付けた態様を示す側面図である。１・・・筒状体　２．３・・・蓋体　２Ａ・・・円孔　
３Ａ・・・挿通孔　４・・・ロッド　５・・・軸受　６
・・・ピストン８・・・ベローズ　９・・・（内部）コ
イルばね　１１・・・・・・円筒抵抗体　１３・・・保
護円筒体　１４・・・ベローズ　１５・・・粘性体　２
３・・・（外部）コイルばねＳ・・・環状隙間第７図Ｖ第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】１、筒状体（１）の一端には円孔（２Ａ）を備えた蓋体
（２）が、その他端には挿通孔（３Ａ）を備えた蓋体（
３）がそれぞれ固定され、前記筒状体（１）内には、一端に複数個の貫通孔（６Ａ
）を有するピストン（６）を固定したロッド（４）がそ
の他端を前記蓋体（３）の挿通孔（３Ａ）において密封
性の軸受（５）を介して支持されて、前記筒状体（１）
の外部に突出して配され、前記ピストン（６）と前記挿
通孔（３Ａ）を備えた蓋体（３）との間には前記ロッド
（４）を覆って、一端が該ピストン（６）またはロッド
（４）に固定され、他端が蓋体（３）側に固定されたベ
ローズ（８）が配され、前記ピストン（６）には前記筒状体（１）の内周面と微
小な環状隙間（Ｓ）をもって筒状抵抗体（１１）が固定
され、前記円孔（２Ａ）を備えた蓋体（２）には該円孔（２Ａ
）を囲んで前記筒状体（１）内に突出する保護円筒体（
１３）が固定され、前記保護円筒体（１３）内には開口部（１４Ａ）を備え
たベローズ（１４）が該開口部（１４Ａ）を前記円孔（
２Ａ）に開口し、底部（１４Ｂ）を前記ピストン側（６
）に向けて該円孔（２Ａ）の一方の開口部を閉塞して配
され、前記筒状体（１）内には粘性体（１５）が充填され、前
記ロッド（４）の外周には、一端が該ロッド（４）に固
定され、他端が前記筒状体（１）に反力を取る部材に固
定されたコイルばねが配されてなる、ことを特徴とする防振装置。２、コイルばね（９）は筒状体（１）の内部においてベ
ローズ（８）の外周に配されてなる特許請求の範囲第１
項に記載の防振装置。３、コイルばね（２３）は筒状体（１）の外部に配され
てなる特許請求の範囲第１項に記載の防振装置。