JPWO2009001807A1 - ダンパ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを積層して共締めしたダンパ装置において、粘弾性ダンパ部の厚み方向の変形を防止し、摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさの制限を解消し、時間経過に伴う摩擦力の低下も防止する。【解決手段】粘弾性体２ａの剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパ２と、粘弾性ダンパ２に積層され、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパ７と、粘弾性体２ａの剪断面及び摩擦ダンパ７の摺動面に直交するとともに、粘弾性体２ａの剪断面及び摩擦ダンパ７の摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与する載荷部材と、載荷部材によって粘弾性体２ａに付与される圧力を支持する圧力支持部材３とを備えるダンパ装置１。圧力支持部材３は、ゴム球等とし、粘弾性体２ａ内に配置することができる。粘弾性ダンパ２と摩擦ダンパ７とを複数組積層してもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、地震及び風等による構造物への振動エネルギを減衰するダンパ装置に関し、特に、粘弾性体材料と摩擦材料とを組み合わせたダンパ装置に関する。
従来、地震及び風等による構造物への振動を低減するため、粘性体の粘性抵抗を利用した制振壁や粘性剪断型ダンパ、高減衰性ゴム材料を利用した粘弾性型ダンパ、部材の滑り摩擦を利用した摩擦ダンパ等、種々のエネルギ吸収装置が提案され、これらのエネルギ吸収装置は、建築構造物にブレース状に取り付けられたり、相対変位の生じる部材間に取り付けられる。
粘性剪断型ダンパは、小振幅乃至中振幅の外力に対して好ましい減衰特性を得ることができる。しかし、粘性体を収容する容器が必要であるため、取り付け部位に制限を受けるという問題があった。また、大振幅の外力に対応する場合には、粘性抵抗を発生させる面積を大きくする必要があり、抵抗板を多段にしたり、抵抗板そのものを大きくしなければならず、装置が大型化するという問題もあった。
粘弾性型ダンパは、粘性ダンパと同様、小振幅乃至中振幅の外力に対して好ましい減衰特性を得ることができる。また、構造物へ取り付ける際に、上述の粘性型剪断ダンパのような制限もない。しかし、このダンパについても、大きい抵抗力を所望する場合には、装置が大型化するという問題があった。
摩擦ダンパは、適宜摩擦材料を選定することにより、大振幅の外力に対して好ましい減衰特性を得ることができる。しかし、小振幅の外力に対しては、静摩擦によるトリガー作用により固定されているため、好ましい減衰特性を得ることができず、居住性が悪化するという問題があった。
そこで、これら各種ダンパの各特性を組み合わせ、小振幅乃至大振幅の外力に対応可能なダンパ装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２には、粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを、相対変形可能な２部材間に直列に配置した制振ダンパ装置が提案されている。しかし、この制振ダンパ装置も、２つのダンパを連続して相対変形を生ずる方向に直列に配置するため、装置全体が大型化するという問題があった
さらに、上記両特許文献に記載のダンパ装置における問題点を解決するため、特許文献３には、摩擦ダンパと粘弾性ダンパとを直列に配置せず、両ダンパを積層し、両ダンパを積層方向に貫通するボルト、ナットで締め付けたダンパ装置が提案されている。このダンパ装置は、小振幅の外力に対しては粘弾性ダンパが作用し、大振幅の外力に対しては摩擦ダンパが作用するため、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応し、かつ、装置全体の小型化が図られている。
特開平９−２６８８０２号公報 特開２００１−３４２７４９号公報 特開２００５−１７１５２８号公報
しかし、上記特許文献３に記載のダンパ装置は、粘弾性体に大きな締め付け力を与えると、粘弾性体が厚み方向に変形してしまうため、大きな締め付け力を付与することができず、共締めされている摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさが制限されたり、粘弾性体のクリープによって時間経過と共に締め付け力が低下し、得られる摩擦力が小さくなる虞がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを積層して共締めしたダンパ装置において、粘弾性体に大きな締め付け力を付与しても粘弾性ダンパ部の厚み方向の変形が生じにくく、摩擦ダンパ部の摩擦面へ安定的に高い圧力を与えることができるため、摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさが制限を解消し、時間経過に伴う摩擦力の低下を防止することも可能で、粘弾性ダンパの作用で小振幅時の居住性を、摩擦ダンパの作用で建物の耐震性を向上させることのできるダンパ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、ダンパ装置であって、粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、該粘弾性ダンパに積層され、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパと、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与する載荷部材と、該載荷部材によって前記粘弾性体に付与される圧力を支持する圧力支持部材とを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、圧力支持部材によって粘弾性体に付与される圧力を支持するため、積層した粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパに大きな締め付け力を加えても、当該締め付け力により生じる粘弾性体の変形を抑制することができ、摩擦ダンパによって安定して大きな摩擦力を得ることができる。
また、本発明は、ダンパ装置であって、粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパとを各々複数交互に積層し、載荷部材によって、各々の粘弾性ダンパの粘弾性体の剪断面及び各々の摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、隣接する前記粘弾性体の各々剪断面及び前記摩擦ダンパの各々の摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与し、該載荷部材によって前記各々の粘弾性体に付与される圧力を支持する圧力支持部材を配置したことを特徴とする。
本発明によれば、上記発明と同様に、積層した粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパに大きな締め付け力を加えた際に生じる粘弾性体の変形を抑制することができるとともに、複数組の粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパを備えるため、安定してさらに大きな摩擦力を得ることができる。
前記ダンパ装置において、前記圧力支持部材を弾性材料で形成し、前記粘弾性体内に配置することができ、該圧力支持部材を、ゴム球、ゴムローラ、鉄心入りゴム球又は鉄心入りゴムローラとすることができる。該ゴム球の弾性変形により、締め付け力に対して適当な接触面積を確保することができる上、粘弾性体の剪断変形に追従して当該ゴム球が転動を生じるため好適である。また、ゴム球の弾性変形の程度は、ゴム球に使用されるゴムの種類、硬度により適宜選択することができ、小さな圧縮歪を必要とする場合には、鉄心入りゴム球を使用してもよい。
また、前記ダンパ装置において、前記圧力支持部材を、前記摩擦ダンパにおいて摩擦摺動が生じる摩擦力より小さな摩擦力で摺動する摺動部材で構成し、該摺動部材を、該摺動部材の摺動方向に前記粘弾性体と所定の距離をもって、前記載荷部材によって付与される圧力を支持するように配置することができる。これにより、大きな締め付け力を加えても、当該締め付け力により生じる粘弾性体材料の厚み方向の変形を抑制することができ、安定して大きな摩擦力を摩擦ダンパより得ることができる。
前記ダンパ装置において、前記載荷部材を、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交する方向に延設されたボルト、及び該ボルトと螺合するナットとすることができる。
また、前記ダンパ装置に、前記粘弾性体の剪断方向の移動を制限する移動制限部を設けることができ、粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止することができる。
さらに、前記ダンパ装置において、前記摩擦ダンパを、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の軸方向に摩擦摺動するように構成することができ、構造部材の軸方向の振動に対してエネルギー吸収できる結果、制振又は免震効果を発揮することができる。
また、前記ダンパ装置において、前記摩擦ダンパを、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の剪断方向に摩擦摺動するように構成することができ、構造部材の剪断方向の振動に対してエネルギー吸収できる結果、制振又は免震効果を発揮することができる。
さらに、前記複数の摩擦ダンパの一部は、該ダンパ装置が装着される第１の構造部材の長手方向に摩擦摺動するとともに、前記複数の摩擦ダンパの他部は、該ダンパ装置が装着される構造部材であって前記第１の構造部材と直交する第２の構造部材の長手方向に摩擦摺動するように構成することができ、２軸方向に同時に加振可能なダンパを構成することができる。
以上のように、本発明によれば、粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを積層して共締めしたダンパ装置において、粘弾性体に大きな締め付け力を付与した際の粘弾性ダンパ部の厚み方向の変形を防止し、摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさの制限を解消し、時間経過に伴う摩擦力の低下も防止することができ、粘弾性ダンパの作用で小振幅時の居住性を、摩擦ダンパの作用で建物の耐震性を向上させることのできるダンパ装置を提供することができる。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかるダンパ装置の基本構成を示し、このダンパ装置１は、粘弾性ダンパ２と、摩擦ダンパ７とを組み合わせたものであって、粘弾性ダンパ２は、可動板８と摩擦板固定用鋼材（以下、「固定用鋼材」と略称する）４とに固着され、摩擦ダンパ７の摩擦板５は固定用鋼材４に固着され、相手材６の上を摩擦摺動可能に構成される。
粘弾性ダンパ２は、平面視矩形の板状に形成され、上面が可動板８の下面に、下面が固定用鋼材４の上面に固着され、粘弾性体２ａの剪断変形により減衰力を発生する。粘弾性体２ａの材料には、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、イソブチレン系、シリコン系、ジエン系のエラストマーが好適であり、特に、温度依存性の少ないスチレン系のエラストマーがより好ましい。
固定用鋼材４は、粘弾性ダンパ２と略々同形に形成され、粘弾性ダンパ２と摩擦板５とを一体化するために備えられる。尚、粘弾性ダンパ２と摩擦板５とを直接接合する場合には、固定用鋼材４は不要となる。
摩擦板５は、固定用鋼材４と略々同形に形成され、この摩擦板５と相手材６とで摩擦ダンパ７を構成する。摩擦板５の材料は、高い摩擦係数が得られる材料であればよく、金属、樹脂、又は金属と樹脂を組み合わせたもの、さらには、それら以外の材料であってもよく、例えば、銅合金材料や銅合金系の焼結材料、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、四ふっ化エチレン樹脂、又は黒鉛等の無機材料を使用することができる。
摩擦板５の相手材６は、下面が滑り材９の上面に固着され、摩擦板５との組み合わせによって摩擦ダンパ７を構成する。相手材６の材料には、一般的にステンレス鋼が用いられる。
可動板８及び滑り材９には、載荷部材（不図示）によって、可動板８及び滑り材９が互いに近接する方向に押圧力Ｆが付与される。
粘弾性ダンパ２には、上記載荷部材によって粘弾性体２ａに付与される押圧力Ｆを支持する圧力支持部材としてのゴム球３が複数配置される。このゴム球３の直径は、粘弾性体２ａの厚さと略々同一寸法とする。また、ゴム球３の弾性変形の程度は、ゴム球３に使用されるゴムの種類、硬度により適宜選択することができ、ウレタンゴム球、クロロプレンゴム球、ニトリルゴム球、エチレンプロピレンゴム球、シリコンゴム球、ふっ素ゴム球等を用いることができる。尚、小さな圧縮歪を必要とする場合には、鉄心入りゴム球を使用してもよい。また、ゴム球３の代わりにゴムローラを用いることもできる。
次に、上記基本構成を用いた本発明にかかるダンパ装置の第１の実施の形態について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２に示すように、このダンパ装置１１は、固定用鋼材１４を介して積層された粘弾性ダンパ１２及び摩擦ダンパ１７と、固定用鋼材２４を介して積層された粘弾性ダンパ２２及び摩擦ダンパ２７の２組の制振ダンパ構造（上記基本構成に相当）を備える。
粘弾性ダンパ１２は、図１の粘弾性ダンパ２と同様の構成を備え、上部可動板１８の下面と固定用鋼材１４の上面とに固着され、摩擦ダンパ１７の摩擦板１５は、固定用鋼材１４の下面に固着され、相手材１６の上を摩擦摺動可能に構成される。固定用鋼材１４、摩擦板１５、相手材１６も、各々図１の固定用鋼材４、摩擦板５、相手材６と同様に構成される。
また、粘弾性ダンパ２２も、図１の粘弾性ダンパ２と同様の構成を備え、下部可動板２８の上面と固定用鋼材２４の下面とに固着され、摩擦ダンパ２７の摩擦板２５は、固定用鋼材２４の上面に固着され、相手材２６の下面を摩擦摺動可能に構成される。固定用鋼材２４、摩擦板２５、相手材２６も、各々図１の固定用鋼材４、摩擦板５、相手材６と同様に構成される。
滑り材１９には、上下両面に、摩擦ダンパ１７、２７の一部を構成する相手材１６、２６が固着される。
上記各部材は、図３（ａ）に示すように積層され、図２に示した上部可動板１８の複数の挿通穴１８ａ及び下部可動板２８の複数の挿通穴２８ａを挿通する複数のボルト２９及びナット３０によって緊結され、上下方向から押圧される。尚、図３では、ボルト２９、ナット３０の図示を省略し、粘弾性ダンパ１２、２２のみを断面で表現している。移動制限部３１〜３４は、各々直方体状に形成され、上部可動板１８の下面、又は下部可動板２８の上面に固着され、固定用鋼材１４、２４の、図３における水平方向の移動を制限することにより、粘弾性ダンパ１２、２２の粘弾性体の剪断方向の移動を制限する。
図３（ａ）のように組み立てられたダンパ装置１１は、建築構造物にブレース状に取り付けられたり、相対変位の生じる部材間に取り付けられる。以下の説明においては、滑り材１９の端部に設けられたフランジ部２１と、上部可動板１８及び下部可動板２８と一体化された板状部２０とが、建築構造物のブレースの一部を構成して制振機能を発揮する場合を例にとって、その動作について説明する。
通常状態では、ダンパ装置１１は、図３（ａ）に示すような状態に組み立てられている。すなわち、粘弾性ダンパ１２と移動制限部３１、３２とは、粘弾性ダンパ１２の左右両端部と、移動制限部３１、３２の各々との間に所定の間隔を開けて配置され、粘弾性ダンパ２２と、移動制限部３３、３４についても、同様に所定の間隔を開けて配置される。
図３（ａ）に示すような状態で、風荷重が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けた場合には、例えば、図３（ｂ）に示すように、フランジ部２１、板状部２０が互いに近接する方向に外力Ｆ１が作用し、滑り材１９が、相手材１６、摩擦板１５、固定用鋼材１４、及び、相手材２６、摩擦板２５、固定用鋼材２４とともに同図の右方向に移動し、粘弾性ダンパ１２の粘弾性体１２ａ、及び粘弾性ダンパ２２の粘弾性体２２ａが剪断変形し、振動を減衰させる。また、この際、固定用鋼材１４、２４の各々の右端部が移動制限部３２、３４に当接し、粘弾性体１２ａ、２２ａが過大な剪断変形を生じて破損することを防止する。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、図３（ｃ）に示すように、例えば、フランジ部２１、板状部２０が互いに近接する方向に外力Ｆ２が作用し、固定用鋼材１４、２４の各々の右端部が移動制限部３２、３４に当接しているため、固定用鋼材１４及び摩擦板１５、並びに固定用鋼材２４及び摩擦板２５はさらに右方向に移動することができず、滑り材１９は、摩擦板１５、２５に対して相対移動する。すなわち、滑り材１９のみがさらに右方向に移動する。この際、摩擦板１５は、相手材１６上を摩擦摺動し、摩擦板２５は、相手材２６上を摩擦摺動し、制振機能を発揮することができる。
尚、上記動作説明では、フランジ部２１、板状部２０が互いに近接する方向に外力Ｆ１、Ｆ２を受けた場合について説明したが、フランジ部２１、板状部２０が互いに離間する方向に外力が加えられた場合には、固定用鋼材１４、２４の各々の左端部が移動制限部３１、３３に当接するまでは、粘弾性ダンパ１２、２２が機能し、固定用鋼材１４、２４の各々の左端部が移動制限部３１、３３に当接した後は、滑り材１９のみがさらに左方向に移動し、摩擦板１５、２５と、相手材１６、２６の摩擦摺動によって制振機能を発揮することができる。
以上のように、ダンパ装置１１によれば、小振幅の外力Ｆ１に対しては粘弾性ダンパ１２、２２が作用し、大振幅の外力Ｆ２に対しては摩擦ダンパ１７、２７が作用するため、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応することができる。また、粘弾性ダンパ１２、２２には、各々ゴム球１３、２３が配置されているため、ゴム球１３、２３によって粘弾性体１２ａ、２２ａに付与される圧力を支持することができ、積層した粘弾性ダンパ１２、２２及び摩擦ダンパ１７、２７に、ボルト２９及びナット３０を介して大きな締め付け力が加えられても、この締め付け力により生じる粘弾性体１２ａ、２２ａの変形を抑制することができ、摩擦ダンパ１７、２７によって安定して大きな摩擦力を得ることができる。さらに、移動制限部３１〜３４を備えるため、粘弾性体１２ａ、２２ａが過大な剪断変形を生じて破損することを防止することもできる。
尚、上記実施の形態においては、図１に示したダンパ装置１を２組備えたダンパ装置１１の詳細構成及び動作について説明したが、ダンパ装置１そのものを、建築構造物にブレース状に取り付けたり、相対変位の生じる部材間に取り付けることも可能である。その場合には、可動板８と滑り材９との間で制振効果を発揮する。
また、図１に示したダンパ装置１以外にも、本発明にかかるダンパ装置の基本構成として、図４に示すように、可動板４５と滑り材４６との間に、上方より、摩擦板４２と、相手材４３と、粘弾性ダンパ４４とを積層し、可動板４５と滑り材４６とに押圧力Ｆを付与してダンパ装置４１を構成し、可動板４５と滑り材４６との間で制振機能を発揮させることができる。ここで、摩擦板４２、相手材４３、粘弾性ダンパ４４は、各々図１の摩擦板５、相手材６、粘弾性ダンパ２に相当し、摩擦板４２と相手材４３とで摩擦ダンパ４７を構成し、粘弾性ダンパ４４には、圧力支持部材としてのゴム球４８が配置される。
さらに、本発明にかかるダンパ装置の基本構成として、図５に示すように、可動板５６と滑り材５７との間に、上方より、第１粘弾性ダンパ５２と、摩擦板５３と、相手材５４と、第２粘弾性ダンパ５５を積層し、可動板５６と滑り材５７とに押圧力Ｆを付与してダンパ装置５１を構成し、可動板５６と滑り材５７との間で制振機能を発揮させることができる。ここで、第１粘弾性ダンパ５２、摩擦板５３、相手材５４、第２粘弾性ダンパ５５は、各々図１の粘弾性ダンパ２、摩擦板５、相手材６、粘弾性ダンパ２に相当し、摩擦板５３と相手材５４とで摩擦ダンパ５８を構成し、第１及び第２粘弾性ダンパ５２、５５には、圧力支持部材としてのゴム球５９、６０が配置される。
また、図１に示したダンパ装置１の粘弾性ダンパ２では、粘弾性体２ａとゴム球３とからなる層が単層であったが、この粘弾性体２ａとゴム球３とからなる層を同図の上下方向に層間板を介在させ（図示せず）複数段積層して複層とすることもでき、この点については、図４及び図５に示した粘弾性ダンパ４４、５２、５５についても同様である。
さらに、上記図４及び図５に示したダンパ装置４１、５１をそのままダンパ装置として用いてもよく、図２に示した、ダンパ装置１を２組備えるダンパ装置１１のように、ダンパ装置４１、５１を２組備えるダンパ装置を構成することもできる。また、ダンパの形状としては、上述のような平板状のブレースタイプのみならず、各部材を円筒状にしたブレースタイプとして、風等の制振用に構造物に配してもよく、制振壁のような壁タイプとしてもよく、ＳＳＲ（弾性滑り支承）のような水平移動タイプとして地震時の免震用として地盤と構造物の間に配することもできる。
次に、本発明にかかるダンパ装置の第２の実施の形態について、図６を参照しながら説明する。
このダンパ装置６１は、図６（ａ）に示すように、上部可動板６６と摩擦板６４Ａの両方に固着された粘弾性ダンパ６２Ａ、６２Ｂと、下部可動板６７と摩擦板６４Ｂの両方に固着された粘弾性ダンパ６２Ｃ、６２Ｄと、上部可動板６６と摩擦板６４Ａとの間に配置された、圧力支持部材としての低摩擦材６３Ａ〜６３Ｃと、下部可動板６７と摩擦板６４Ｂとの間に配置された、圧力支持部材としての低摩擦材６３Ｄ〜６３Ｆとを備え、摩擦板６４Ａと滑り材６５、及び摩擦板６４Ｂと滑り材６５の各々で摩擦ダンパ６９、７０を構成する。
粘弾性ダンパ６２（６２Ａ〜６２Ｄ）は、平面視矩形の板状に形成され、粘弾性ダンパ６２Ａ、６２Ｂは、各々の上面が上部可動板６６の下面に、各々の下面が摩擦板６４Ａの上面に固着され、粘弾性ダンパ６２Ｃ、６２Ｄは、各々の下面が下部可動板６７の上面に、各々の上面が摩擦板６４Ｂの下面に固着される。これらの粘弾性ダンパ６２は、図１に示した粘弾性ダンパ２等のようなゴム球３を備えるものではなく、粘弾性体のみからなり、剪断変形により減衰力を発生する。粘弾性ダンパ６２の材料には、粘弾性ダンパ２の粘弾性体２ａと同様のものが用いられる。
低摩擦材６３（６３Ａ〜６３Ｆ）は、平面視矩形の板状に形成され、低摩擦材６３Ａ〜６３Ｃは、各々の上面が上部可動板６６の下面に固着され、各々の下面は、摩擦板６４Ａの上面を摺動可能に構成される。また、低摩擦材６３Ｄ〜６３Ｆは、各々の下面が下部可動板６７の上面に固着され、各々の上面は、摩擦板６４Ｂの下面を摺動可能に構成される。この低摩擦材６３と、摩擦板６４Ａ又は摩擦板６４Ｂとの間の摩擦係数は、摩擦板６４Ａ又は摩擦板６４Ｂと滑り材６５との間の摩擦係数よりも小さく設定される。
摩擦板６４（６４Ａ、６４Ｂ）は、滑り材６５とで摩擦ダンパ６９、７０を構成する。摩擦板６４の材料は、高い摩擦係数が得られる材料であればよく、図１に示した摩擦板５と同様のものが用いられる。
滑り材６５は、摩擦板６４とで摩擦ダンパ６９、７０を構成する。尚、図２に示したダンパ装置１１と同様に、滑り材６５の上下両面に、ステンレス鋼等からなる相手材を貼着し、相手材の上を摩擦板６４が摩擦摺動するように構成してもよい。
粘弾性ダンパ６２の両端部の摩擦板６４上に、移動制限部６８（６８Ａ〜６８Ｈ）が固着される。この移動制限部６８は、図２及び図３に示した移動制限部３１〜３４のように、各々直方体状に形成され、低摩擦材６３の水平方向の移動を制限し、これによって、粘弾性ダンパ６２の剪断方向の移動を制限し、粘弾性ダンパ６２を形成する粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止するとともに、摩擦ダンパ６９、７０を機能させる。
上部可動板６６及び下部可動板６７には、載荷部材（不図示）によって、上部可動板６６及び下部可動板６７が互いに近接する方向に押圧力Ｆが付与される。
次に、上記構成を有するダンパ装置６１の動作について、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
通常状態では、ダンパ装置６１は、図６（ａ）に示すような状態にあり、低摩擦材６３と移動制限部６８とは、所定の間隔を開けて配置される。
図６（ａ）に示す状態で、風荷重が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けた場合には、例えば、図６（ｂ）に示すように、滑り材６５と、上部可動板６６及び下部可動板６７に外力Ｆ１が作用し、上部可動板６６及び下部可動板６７が、各々摩擦板６４Ａ、６４Ｂに対して同図の右方向に移動する。これに伴い、低摩擦材６３の各々が摩擦板６４上を摩擦摺動しながら右方向に移動するとともに、粘弾性ダンパ６２が剪断変形し、振動を減衰させる。また、低摩擦材６３の各々が摩擦板６４上を摩擦摺動しながらさらに右方向に移動し、低摩擦材６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｄ、６３Ｅの各々の右端部が、移動制限部６８Ａ、６８Ｃ、６８Ｅ、６８Ｇに当接し、粘弾性体６２が過大な剪断変形を生じて破損することを防止する。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、例えば、図６（ｃ）に示すように、滑り材６５と、上部可動板６６及び下部可動板６７に外力Ｆ２が作用し、低摩擦材６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｄ、６３Ｅの各々の右端部が、移動制限部６８Ａ、６８Ｃ、６８Ｅ、６８Ｇに当接しているため、低摩擦材６３及び上部可動板６６、下部可動板６７はさらに右方向に移動することができず、摩擦板６４が低摩擦材６３及び上部可動板６６、下部可動板６７とともに、滑り材６５に対して相対移動する。この際、摩擦板６４は、滑り材６５上を摩擦摺動し、制振機能を発揮することができる。
尚、上記動作説明では、上部可動板６６及び下部可動板６７が滑り材６５に対して相対的に右方向に移動する場合を例にとって説明したが、上部可動板６６及び下部可動板６７が滑り材６５に対して相対的に左方向に移動する場合には、低摩擦材６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｅ、６３Ｆの各々の左端部が移動制限部６８Ｂ、６８Ｄ、６８Ｆ、６８Ｈに当接するまでは、粘弾性ダンパ６２が機能し、低摩擦材６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｅ、６３Ｆの各々の左端部が、移動制限部６８Ｂ、６８Ｄ、６８Ｆ、６８Ｈに当接した後は、上部可動板６６及び下部可動板６７がさらに左方向に移動し、摩擦板６４と滑り材６５の間の摩擦摺動による制振機能を発揮することができる。
以上のように、ダンパ装置６１によれば、小振幅の外力Ｆ１に対しては粘弾性ダンパ６２が作用し、大振幅の外力Ｆ２に対しては摩擦ダンパ６９、７０が作用するため、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応することができる。また、摩擦板６４の摺動方向に粘弾性ダンパ６２と所定の距離をもって摺動する低摩擦材６３を備えるため、低摩擦材６３によって粘弾性体６２に付与される圧力を支持することができ、積層した粘弾性ダンパ６２及び摩擦ダンパ６９、７０に大きな締め付け力が加えられても、この締め付け力により生じる粘弾性体６２の変形を抑制することができ、摩擦ダンパ６９、７０によって安定して大きな摩擦力を得ることができる。さらに、移動制限部６８を備えるため、粘弾性体６２が過大な剪断変形を生じて破損することを防止することもできる。
尚、上記実施の形態においては、滑り材６５の上下両方に各々粘弾性ダンパ６２と摩擦ダンパ６９又は７０を配置したが、滑り材６５の上下どちらか一方に、粘弾性ダンパ６２と摩擦ダンパ６９又は７０を設け、上部可動板６６又は下部可動板６７のいずれか一方と、滑り材６５の間で制振効果を発揮するように構成することもできる。
また、図６に示したダンパ装置６１は、粘弾性ダンパ６２の水平変形とともに低摩擦材６３が摩擦板６４の表面を摺動し、低摩擦材６３が移動制限部６８に当接し、以降は摩擦板６４と滑り材６５の間で摺動するように作動するが、これに代えて、図７（ａ）に示すように、低摩擦材６３が滑り材６５と直接接し、摩擦板６４の一方の面が粘弾性体６２と固着され、他方の面が滑り材６５と接する構成としてもよい。
その場合、例えば、図７（ｂ）に示すように、滑り材６５と、上部可動板６６及び下部可動板６７に外力Ｆが作用すると、粘弾性体６２の水平変形とともに低摩擦材６３が滑り材６５の表面を摺動し、低摩擦材６３が摩擦板６４の側端面６４ａに当接し、以降は低摩擦材６３と摩擦板６４がともに滑り材６５の間で摺動するように作動する。このように、摩擦板６４の側端面６４ａによって、低摩擦材６３と粘弾性体６２の移動制限を行うことができるため、上記ダンパ装置６１のように、別途移動制限部６８を設ける必要がなくなる。
次に、本発明にかかるダンパ装置の第３の実施の形態について、図８を参照しながら説明する。
このダンパ装置７１は、このダンパ装置７１が装着される一対の構造部材７２、７７の軸方向に摩擦ダンパが摩擦摺動する多層タイプのダンパ装置であって、構造部材７２に、固定部材７４、ボルト７５及びナット７６を介して装着された６枚の可動板７３と、構造部材７７に、固定部材７９、ボルト８０及びナット８１を介して装着された４枚の滑り材７８と、隣接する可動板７３及び滑り材７８の間に配された、粘弾ダンパと摩擦板の積層体８４と、積層された可動板７３、滑り材７８及び積層体８４を積層方向から挟持する押圧部材８２、８３と、押圧部材８２、８３を緊結し、積層された可動板７３、滑り材７８及び積層体８４に積層方向から押圧力Ｆを付与するボルト８５及びナット８６等で構成される。
構造部材７２、７７は、各々帯板状に形成され、建築構造物のブレース等に取り付けられる。図８（ａ）に示すように、構造部材７２の左端部、構造部材７７の右端部には、ブレース等に連結するための複数の貫通穴が穿設される。
６枚の可動板７３は、各々帯板状に形成され、左端部に複数の貫通穴を有し、ブロック状に形成された固定部材７４に挟持され、ボルト７５及びナット７６によって固定される。
４枚の滑り材７８も、可動板７３と同様、各々帯板状に形成され、右端部に複数の貫通穴を有し、ブロック状に形成された固定部材７９に挟持され、ボルト８０及びナット８１によって固定される。
積層体８４も、各々帯板状に形成され、この積層体８４は、例えば、図１に示した粘弾性ダンパ２と摩擦板５を積層したものである。尚、粘弾性ダンパ２と摩擦板５の間に固定用鋼材４を配したものでもよい。積層体８４は、隣接する可動板７３と、滑り材７８又は構造部材７７との間に合計で１０枚設けられる。積層体８４の粘弾性ダンパの剪断面が可動板７３に固着され、積層体８４の摩擦板が滑り材７８又は構造部材７７に当接して摩擦ダンパを構成する。
押圧部材８２、８３は、可動板７３等より幅広の帯板状に形成され、両側端部に、ボルト８５を挿通させるための複数の貫通穴を有する。両部材８２、８３の間に、上記可動板７３、滑り材７８及び積層体８４が積層された後、両部材８２、８３は、ボルト８５及びナット８６によって緊結され、積層方向に押圧力Ｆが付与される。
上記構成を有するダンパ装置７１は、構造部材７２、７７の長手方向に風荷重Ｆ１が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けた場合には、図３（ｂ）の場合と同様に、各々の積層体８４の粘弾性ダンパの粘弾性体が剪断変形し、振動を減衰させる。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、図３（ｃ）の場合と同様に、積層体８４の摩擦板と、この摩擦板に当接する滑り材７８又は構造部材７７とが相対移動し、摩擦摺動により制振機能を発揮することができる。
以上のように、このダンパ装置７１によれば、積層体８４の粘弾性ダンパが機能した後、積層体８４と滑り材７８又は構造部材７７とで構成される摩擦ダンパが、構造部材７２、７７の軸方向に摩擦摺動するため、構造部材７２、７７を建築構造物のブレース等に取り付けた場合に、ブレースの長手方向に制振機能を発揮することができる。また、複数の積層体８４、可動板７３及び滑り材７８を積層しているため、粘弾性体の剪断面、及び摩擦ダンパの摺動面を大きくすることができ、小型でより大きな制振機能を発揮することができる。
次に、本発明にかかるダンパ装置の第４の実施の形態について、図９を参照しながら説明する。
このダンパ装置１０１は、このダンパ装置１０１が装着される一対の構造部材１０２、１０７が剪断方向に、すなわち、図９（ａ）において左右方向に相対変位して、摩擦ダンパが摩擦摺動する多層タイプのダンパ装置であって、構造部材１０２に、固定部材１０４、ボルト１０５及びナット１０６を介して装着された６枚の可動板１０３と、構造部材１０７に、固定部材１０９、ボルト１１０及びナット１１１を介して装着された４枚の滑り材１０８と、隣接する可動板１０３及び滑り材１０８の間に配された、粘弾ダンパと摩擦板の積層体１１４と、積層された可動板１０３、滑り材１０８及び積層体１１４を積層方向から挟持する押圧部材１１２、１１３と、押圧部材１１２、１１３を緊結し、積層された可動板１０３、滑り材１０８及び積層体１１４に積層方向から押圧力Ｆを付与するボルト１１５及びナット１１６等で構成される。
構造部材１０２、１０７は、各々平面視矩形の板状に形成され、建築構造物の梁等に取り付けられる。図９（ａ）に示すように、構造部材１０２の下端部、構造部材１０７の上端部には、梁等に連結するための複数の貫通穴が穿設される。
６枚の可動板１０３は、各々帯板状に形成され、図９（ｃ）に示すように、下端部に複数の貫通穴を有し、ブロック状に形成された固定部材１０４に挟持され、ボルト１０５及びナット１０６によって固定される。
４枚の滑り材１０８も、可動板１０３と同様、各々帯板状に形成され、図９（ｃ）に示すように、上端部に複数の貫通穴を有し、ブロック状に形成された固定部材１０９に挟持され、ボルト１１０及びナット１１１によって固定される。
積層体１１４も、各々帯板状に形成され、この積層体１１４は、例えば、図１に示した粘弾性ダンパ２と摩擦板５を積層したものである。尚、粘弾性ダンパ２と摩擦板５の間に固定用鋼材４を配したものでもよい。積層体１１４は、隣接する可動板１０３と、滑り材１０８又は構造部材１０７との間に合計で１０枚設けられる。積層体１１４の粘弾性ダンパの剪断面が可動板１０３に固着され、積層体１１４の摩擦板と、この摩擦板に当接する滑り材１０８又は構造部材１０７とで摩擦ダンパを構成する。
押圧部材１１２、１１３は、可動板１０３等より幅広の帯板状に形成され、両側端部に、ボルト１１５を挿通させるための複数の貫通穴を有する。両部材１１２、１１３の間に、上記可動板１０３、滑り材１０８及び積層体１１４が積層された後、両部材１１２、１１３は、両部材１１２、１１３の外側表面に敷設された溝型鋼１１７、１１８、ボルト１１５及びナット１１６によって緊結され、図９（ｂ）においては積層方向に押圧力Ｆが付与される。溝型鋼１１７、１１８を介して、両部材１１２、１１３に均一に押圧力を付加することができる。
上記構成を有するダンパ装置１０１は、一対の構造部材１０２、１０７の対峙方向に対して垂直な方向、すなわち、剪断方向、図９（ａ）においては左右方向に風荷重Ｆ１が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けた場合には、図３（ｂ）の場合と同様に、各々の積層体１１４の粘弾性ダンパの粘弾性体が剪断変形し、振動を減衰させる。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、図３（ｃ）の場合と同様に、積層体１１４の摩擦板と、この摩擦板に当接する滑り材１０８又は構造部材１０７とが荷重Ｆ１の方向、すなわち、一対の構造部材１０２、１０７の対峙方向に対して垂直な方向、つまり剪断方向、図９（ａ）においては左右方向に相対移動し、摩擦摺動により制振機能を発揮することができる。
以上のように、このダンパ装置１０１によれば、積層体１１４の粘弾性ダンパが機能した後、積層体１１４と滑り材１０８又は構造部材１０７とで構成される摩擦ダンパが、一対の構造部材１０２、１０７の対峙方向に対して垂直な方向、すなわち剪断方向、図９（ａ）においては左右方向に相対移動して摩擦摺動するため、構造部材１０２、１０７を各々建築構造物の下梁部材側、上梁部材側に取り付けた場合に、梁の水平方向の相対変位に対し制振機能を発揮することができる。また、複数の積層体１１４、可動板１０３及び滑り材１０８を積層しているため、粘弾性体の剪断面、及び摩擦ダンパの摺動面を大きくすることができ、小型でより大きな制振機能を発揮することができる。
次に、本発明にかかるダンパ装置の振動試験について説明する。この試験では、図９に示したダンパ装置１０１を用い、所定の振動を加え、その際の可動板１０３と滑り材１０８との相対変位（ｍｍ）と、該ダンパ装置１０１の水平抵抗力（ｋＮ）との関係を記録した。
まず、微小振幅として、振幅±５ｍｍの振動を正弦波状に加えた場合の履歴曲線を図１０（ａ）に示す。同グラフより、ダンパ装置に微小振幅が加えられた場合には、積層体１１４の摩擦板と滑り材１０８との間に摩擦摺動が発生しないため、完全に積層体１１４の粘弾性ダンパに設けられた粘弾性体のみの特性となる。
次に、さらに大きな振幅として、振幅±２０ｍｍの振動を正弦波状に加えると、図１０（ｂ）に示すような履歴曲線が得られる。すなわち、この場合には、積層体１１４の摩擦板と滑り材１０８との間に摩擦摺動が発生するまで（同グラフ１．３ｋＮ程度まで）は、積層体１１４の粘弾性ダンパの粘弾性が作用し、積層体１１４の摩擦板と滑り材１０８との間に摩擦摺動が発生した後は、摩擦ダンパの特性を示す。
次に、最大変位（振幅）±３０ｍｍの振動をランダムに加えた場合の履歴曲線を図８（ｃ）に示す。同グラフより、ダンパ装置１０１に加えられる荷重が小さい（振幅が小さい）場合には、粘弾性特性を示し、荷重が大きい（振幅が大きい）場合には、摩擦ダンパ特性の影響が大きいことが判る。
次に、本発明にかかるダンパ装置の第５の実施の形態について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。尚、理解を容易にするため、両図において、粘弾性ダンパの部分を黒く塗りつぶして表現している。
このダンパ装置１２１は、１つのダンパ装置によって２軸方向に同時加振可能で、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応可能なダンパ装置であって、ダンパ装置１２１は、上部加圧板１２２と滑り材１２５の間に積層された粘弾性ダンパ１２３及び摩擦板１２４と、滑り材１２５と中央鋼板１２８の間に積層された摩擦板１２６及び粘弾性ダンパ１２７と、中央鋼板１２８と滑り材１３１の間に積層された粘弾性ダンパ１２９及び摩擦板１３０と、滑り材１３１と下部加圧板１３４の間に積層された摩擦板１３２及び粘弾性ダンパ１３３の４組のダンパ構造を備える。
粘弾性ダンパ１２３、１２７、１２９、１３３は、各々帯板状に形成され、図１の粘弾性ダンパ２と同様の構成を備え、各々上下方向に隣接する部材（例えば、粘弾性ダンパ１２３については、上部加圧板１２２と摩擦板１２４）に固着される。
摩擦板１２４、１２６、１３０、１３２は、各々粘弾性ダンパ１２３等と略々同様の形状を備え、図１の摩擦板５と同様の材質で形成される。これらの摩擦板１２４等は、隣接する粘弾性ダンパ１２３等に固着されるが、隣接する滑り材１２５等とは相対移動可能に構成される。尚、摩擦板１２４等は、図１に示した固定用鋼材４（粘弾性ダンパ１２３等を摩擦板１２４等に固定するために用いる）を備えるものであってもよい。
滑り材１２５、滑り材１３１は、各々ステンレス鋼等の材料で帯板状に形成され、両端部には、各々例えば建築構造物の上部工と下部工に連結するための貫通穴（不図示）が穿設される。滑り材１２５は、摩擦材１２４、１２６に挟持され、これらの部材で摩擦ダンパが構成され、滑り材１３１は、摩擦材１３０、１３２に挟持され、これらの部材で摩擦ダンパが構成される。
中央鋼板１２８は、平面視略々正方形の板状に形成され、四隅が角柱状の移動制限部１３５、１３６に挟持されて固定される。中央鋼板１２８の上面は、粘弾性ダンパ１２７の下面に固着され、下面は粘弾性ダンパ１２９の上面に固着される。
上部加圧板１２２は、平面視略々正方形の板状に形成され、下面が粘弾性ダンパ１２３の上面に固着される。上部加圧板１２２の下面の四隅には、角柱状の移動制限部１３５が４本立設される。
下部加圧板１３４も、上部加圧板１２２と略々同形の板状に形成され、上面が粘弾性ダンパ１３３の下面に固着される。下部加圧板１３４の上面の四隅には、角柱状の移動制限部１３６が４本立設される。
上記積層された各部材は、図示を省略するが、移動制限部１３５、１３６を上下方向に貫通する複数のボルト及びナットによって緊結され、上下方向から締め代をもって押圧される。
このダンパ装置１２１は、建築構造物に２方向の相対変位の生じる部材間に取り付けられる。以下に、その動作について説明する。
通常状態では、ダンパ装置１２１は、図１２（ａ）に示すような状態に組み立てられている。すなわち、移動制限部１３５又は１３６と、各摩擦板１２４、１２６、１３０、１３２の側面とは、所定の間隔を開けて配置される。
図１２（ａ）に示すような状態で、風荷重が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けると、例えば、図１２（ｂ）に示すように、滑り材１２５に対して右方向に外力Ｆ１が作用し、滑り材１２５が、摩擦板１２４、１２６、及び粘弾性ダンパ１２３、１２７とともに同図の右方向に移動し、粘弾性ダンパ１２３、１２７の各々の粘弾性体が剪断変形し、振動を減衰させる。また、この際、摩擦板１２４、１２６の側部が右方の移動制限部１３５に当接し、粘弾性ダンパ１２３、１２７の各々の粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止する。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、図１２（ｃ）に示すように、滑り材１２５に対して右方向に外力Ｆ２が作用し、摩擦板１２４、１２６の側部が右方の移動制限部１３５に当接しているため、摩擦板１２４、１２６はさらに右方向に移動することができず、滑り材１２５は、摩擦板１２４、１２６に対して相対移動する。すなわち、滑り材１２５のみがさらに右方向に移動する。この際、摩擦板１２４、１２６が、滑り材１２５に対して摩擦摺動し、制振機能を発揮することができる。
尚、上記動作説明では、滑り材１２５に対して右方向に外力Ｆ１、Ｆ２が作用した場合について説明したが、滑り材１２５に対して左方向に外力Ｆ１、Ｆ２が加えられた場合には、摩擦板１２４、１２６の側部が左方の移動制限部１３５に当接するまでは、粘弾性ダンパ１２３、１２７が機能し、摩擦板１２４、１２６の側部が左方の移動制限部１３５に当接した後は、滑り材１２５のみがさらに左方向に移動し、摩擦板１２４、１２６と、滑り材１２５との間の摩擦摺動によって制振機能を発揮することができる。
また、詳細説明を省略するが、図１１において滑り材１３１に対してその軸線方向、すなわち、図１２に示した滑り材１３１に、紙面に垂直な方向に、風荷重や、規模の大きい地震等大きな振幅の振動が加えられた場合にも、ダンパ装置１２１は、上記と同様に動作し、滑り材１３１の軸線方向に制振機能を発揮することができる。
以上のように、ダンパ装置１２１によれば、１つのダンパ装置によって２軸方向に同時加振可能で、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応可能となる。また、粘弾性ダンパ１２３、１２７、１２９、１３３が備えるゴム球によって粘弾性ダンパ１２３等に備えられた粘弾性体に付与される圧力を支持し、粘弾性体の変形を抑制することにより、摩擦ダンパによって安定して大きな摩擦力を得ることができる。さらに、移動制限部１３５、１３６を備えるため、上記粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止することもできる。
次に、本発明にかかるダンパ装置の第６の実施の形態について、図１３乃至図１５を参照しながら説明する。
このダンパ装置１５１は、１つのダンパ装置によって２軸方向に同時加振可能な多層タイプのダンパ装置であって、図１１及び図１２に示したダンパ装置１２１を４組上下方向に積層して構成したものである。以下の説明においては、このダンパ装置１５１を、地盤１５２と、建物躯体１５３との間に配置し、免震用ダンパ装置として用いる場合を例にとって説明する。尚、図１３（ａ）では、建物躯体１５３の記載を省略している。
このダンパ装置１５１は、上部加圧板１５５と下部加圧板１５６の間に、図１３において、左右方向に延設された４枚の滑り材１５７と、図１３（ａ）において上下方向（図１４において左右方向）に延設された４枚の滑り材１５８を備える。４枚の滑り材１５７は、固定部材１５９、ボルト１６０及びナット１６１を介して建物躯体１５３に固定される。一方、４枚の滑り材１５８は、図１４に示すように、固定部材１６２、ボルト１６３及びナット１６４を介して地盤１５２に固定される。
隣接する滑り材１５７、１５８の間には、中央鋼板１６５が配置され、さらに、隣接する滑り材１５７と中央鋼板１６５の間、及び隣接する滑り材１５８と中央鋼板１６５の間には、粘弾ダンパと摩擦板とが積層された積層体１６６が配置される。これにより、上部加圧板１５５と下部加圧板１５６の間には、合計で７枚の中央鋼板１６５と、１６枚の積層体１６６が配置される。
粘弾ダンパと摩擦板の積層体１６６は、第３及び第４の実施の形態における粘弾ダンパと摩擦板の積層体８４、１１４（図８及び図９参照）と同様の構成を有し、例えば、図１に示した粘弾性ダンパ２と摩擦板５を積層したものであって、粘弾性ダンパ２と摩擦板５の間に固定用鋼材４を配したものでもよい。各積層体１６６の粘弾性ダンパの剪断面が、隣接する上部加圧板１５５、中央鋼板１６５又は下部加圧板１５６に固着され、積層体１６６の摩擦板が滑り材１５７又は１５８に当接して摩擦ダンパを構成する。
滑り材１５７、１５８は、各々ステンレス鋼等の材料で帯板状に形成され、各々の両端部は、固定部材１５９又は１６２に固定される。これら滑り材１５７、１５８の各々は、上述の積層体１６６の摩擦板に挟持され、これらの部材で摩擦ダンパが構成される。
中央鋼板１６５は、平面視略々正方形の板状に形成され、四隅が複数に分割された角柱状の移動制限部１６７に挟持されて固定される。中央鋼板１６５の上面及び下面は、隣接する積層体１６６の粘弾性ダンパの剪断面に固着される。
上部加圧板１５５は、平面視略々正方形の板状に形成され、下面が積層体１６６の粘弾性ダンパの剪断面に固着される。上部加圧板１５５の下面の四隅には、角柱状の移動制限部１６７が４本立設される。
下部加圧板１５６も、上部加圧板１５５と略々同形の板状に形成され、上面が積層体１６６の粘弾性ダンパの剪断面に固着される。下部加圧板１５６の上面の四隅には、角柱状の移動制限部１６７が４本立設される。
上記各部材は積層され、上部加圧板１５５と下部加圧板１５６を貫通する複数組のボルト１６８及びナット１６９で緊結され、締め代をもって上下方向から押圧される。移動制限部１６７は、積層体１６６の水平方向の移動を制限することにより、積層体１６６の粘弾性ダンパ等に備えられた粘弾性体の剪断方向の移動を制限する。
上述のように組み立てられたダンパ装置１５１は、固定部材１５９がボルト１６０及びナット１６１を介して建物躯体１５３に固定され、固定部材１６２がボルト１６３及びナット１６４を介して地盤１５２に固定され、免震用ダンパ装置として機能する。
次に、このダンパ装置１５１の動作について図１３乃至図１５を参照しながら説明する。
通常状態では、図１５に明示されるように、ダンパ装置１５１は、積層体１６６と、移動制限部１６７とが所定の間隔を開けて配置される。
上記の状態で、風荷重が加えられた場合等、小さい振幅の振動を受けると、例えば、図１３（ａ）及び図１５に示すように、滑り材１５７に対して右方向に外力Ｆ１が作用し、図１２（ｂ）の場合と同様に、滑り材１５７が、滑り材１５７に隣接している積層体１６６の粘弾性ダンパとともに同図の右方向に移動し、粘弾性ダンパの各々の粘弾性体が剪断変形し、振動を減衰させる。また、この際、積層体１６６が右側の移動制限部１６７に当接し、粘弾性ダンパの各々の粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止する。
さらに、規模の大きい地震等大きな振幅の振動を受けると、滑り材１５７に対してさらｂに大きな外力Ｆ２が作用し、図１２（ｃ）の場合と同様に、積層体１６６が右側の移動制限部１６７に当接しているため、積層体１６６はさらに右方向に移動することができず、滑り材１５７は、滑り材１５７に隣接している積層体１６６の摩擦板に対して相対移動する。すなわち、滑り材１５７のみがさらに右方向に移動する。この際、積層体１６６の摩擦板が、滑り材１５７に対して摩擦摺動し、制振機能を発揮することができる。
尚、上記動作説明では、滑り材１５７に対して右方向に外力Ｆ１（Ｆ２）が作用した場合について説明したが、滑り材１５７に対して左方向に外力Ｆ１（Ｆ２）が加えられた場合には、積層体１６６が左側の移動制限部１６７に当接するまでは、粘弾性ダンパが機能し、積層体１６６が左側の移動制限部１６７に当接した後は、滑り材１５７のみがさらに左方向に移動し、積層体１６６の摩擦板と、滑り材１５７との間の摩擦摺動によって制振機能を発揮することができる。
また、詳細説明を省略するが、図１３（ａ）において滑り材１５８に対してその軸線方向に、風荷重や、規模の大きい地震等大きな振幅の振動が加えられた場合にも、ダンパ装置１５１は、上記と同様に動作し、滑り材１５８の軸線方向に制振機能を発揮することができる。
以上のように、ダンパ装置１５１によれば、１つのダンパ装置によって２軸方向に同時加振可能で、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応可能となる。また、積層体１６６の粘弾性ダンパには、図１に示した粘弾性ダンパ２のゴム球３と同様のものが配置されているため、ゴム球によって各粘弾性ダンパの粘弾性体に付与される圧力を支持することができ、粘弾性体の変形を抑制し、摩擦ダンパによって安定して大きな摩擦力を得ることができる。さらに、移動制限部１６７を備えるため、上記粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止することもできる。
本発明にかかるダンパ装置の基本構成を示す概略断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の第１の実施の形態を示す分解斜視図である。 図２のダンパ装置の一部破断組立図及び動作説明図である。 本発明にかかるダンパ装置の基本構成の他の例を示す概略断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の基本構成の他の例を示す概略断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の第２の実施の形態を示す概略断面図である。 図６のダンパ装置の改変例を示す概略断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の第３の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の第４の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明にかかるダンパ装置の試験例を示すグラフである。 本発明にかかるダンパ装置の第５の実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 図１１のダンパ装置の組立図及び動作説明図である。 本発明にかかるダンパ装置の第６の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図（建物躯体の記載を省略）、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。正面図及び動作説明図である。 図１３のダンパ装置を示す図であって、（ａ）は図１３（ａ）の側面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 図１３（ｂ）のＨ−Ｈ線断面図である。
符号の説明
１ ダンパ装置
２ 粘弾性ダンパ
２ａ 粘弾性体
３ ゴム球
４ 固定用鋼材
５ 摩擦板
６ 相手材
７ 摩擦ダンパ
８ 可動板
９ 滑り材
１１ ダンパ装置
１２ 粘弾性ダンパ
１３ ゴム球
１４ 固定用鋼材
１５ 摩擦板
１６ 相手材
１７ 摩擦ダンパ
１８ 上部可動板
１８ａ 挿通穴
１９ 滑り材
２０ 板状部
２１ フランジ部
２２ 粘弾性ダンパ
２３ ゴム球
２４ 固定用鋼材
２５ 摩擦板
２６ 相手材
２７ 摩擦ダンパ
２８ 下部可動板
２８ａ 挿通穴
２９ ボルト
３０ ナット
３１〜３４ 移動制限部
４１ ダンパ装置
４２ 摩擦板
４３ 相手材
４４ 粘弾性ダンパ
４５ 可動板
４６ 滑り材
４７ 摩擦ダンパ
４８ ゴム球
５１ ダンパ装置
５２ 第１粘弾性ダンパ
５３ 摩擦板
５４ 相手材
５５ 第２粘弾性ダンパ
５６ 可動板
５７ 滑り材
５８ 摩擦ダンパ
５９ ゴム球
６０ ゴム球
６１ ダンパ装置
６２（６２Ａ〜６２Ｄ） 粘弾性ダンパ
６３（６３Ａ〜６３Ｆ） 低摩擦材
６４（６４Ａ、６４Ｂ） 摩擦板
６５ 滑り材
６６ 上部可動板
６７ 下部可動板
６８（６８Ａ〜６８Ｈ） 移動制限部
６９ 摩擦ダンパ
７０ 摩擦ダンパ
７１ ダンパ装置
７２ 構造部材
７３ 可動板
７４ 固定部材
７５ ボルト
７６ ナット
７７ 構造部材
７８ 滑り材
７９ 固定部材
８０ ボルト
８１ ナット
８２ 押圧部材
８３ 押圧部材
８４ 積層体
８５ ボルト
８６ ナット
１０１ ダンパ装置
１０２ 構造部材
１０３ 可動板
１０４ 固定部材
１０５ ボルト
１０６ ナット
１０７ 構造部材
１０８ 滑り材
１０９ 固定部材
１１０ ボルト
１１１ ナット
１１２ 押圧部材
１１３ 押圧部材
１１４ 積層体
１１５ ボルト
１１６ ナット
１１７ 溝型鋼
１１８ 溝型鋼
１２１ ダンパ装置
１２２ 上部加圧板
１２３ 粘弾性ダンパ
１２４ 摩擦板
１２５ 滑り材
１２６ 摩擦板
１２７ 粘弾性ダンパ
１２８ 中央鋼板
１２９ 粘弾性ダンパ
１３０ 摩擦板
１３１ 滑り材
１３２ 摩擦板
１３３ 粘弾性ダンパ
１３４ 下部加圧板
１３５ 移動制限部
１３６ 移動制限部
１５１ ダンパ装置
１５２ 地盤
１５３ 建物躯体
１５５ 上部加圧板
１５６ 下部加圧板
１５７ 滑り材
１５８ 滑り材
１５９ 固定部材
１６０ ボルト
１６１ ナット
１６２ 固定部材
１６３ ボルト
１６４ ナット
１６５ 中央鋼板
１６６ 積層体
１６７ 移動制限部
１６８ ボルト
１６９ ナット
【０００２】
案されている。しかし、この制振ダンパ装置も、２つのダンパを連続して相対変形を生ずる方向に直列に配置するため、装置全体が大型化するという問題があった。
［０００７］
さらに、上記両特許文献に記載のダンパ装置における問題点を解決するため、特許文献３には、摩擦ダンパと粘弾性ダンパとを直列に配置せず、両ダンパを積層し、両ダンパを積層方向に貫通するボルト、ナットで締め付けたダンパ装置が提案されている。このダンパ装置は、小振幅の外力に対しては粘弾性ダンパが作用し、大振幅の外力に対しては摩擦ダンパが作用するため、小振幅乃至大振幅の広範囲に対応し、かつ、装置全体の小型化が図られている。
［０００８］
特許文献１：特開平９−２６８８０２号公報
特許文献２：特開２００１−３４２７４９号公報
特許文献３：特開２００５−１７１５２８号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００９］
しかし、上記特許文献３に記載のダンパ装置は、粘弾性体に大きな締め付け力を与えると、粘弾性体が厚み方向に変形してしまうため、大きな締め付け力を付与することができず、共締めされている摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさが制限されたり、粘弾性体のクリープによって時間経過と共に締め付け力が低下し、得られる摩擦力が小さくなる虞がある。
［００１０］
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを積層して共締めしたダンパ装置において、粘弾性体に大きな締め付け力を付与しても粘弾性ダンパ部の厚み方向の変形が生じにくく、摩擦ダンパ部の摩擦面へ安定的に高い圧力を与えることができるため、摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさの制限を解消し、時間経過に伴う摩擦力の低下を防止することも可能で、粘弾性ダンパの作用で小振幅時の居住性を、摩擦ダンパの作用で建物の耐震性を向上させることのできるダンパ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１１］
上記目的を達成するため、本発明は、ダンパ装置であって、粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、該粘弾性ダンパに積層され、摩擦摺動に
【０００３】
より摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパと、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与する載荷部材と、該載荷部材によって前記粘弾性体に付与される圧力を支持する、前記粘弾性体内に配置された弾性変形可能な圧力支持部材とを備えることを特徴とする。
［００１２］
そして、本発明によれば、圧力支持部材によって粘弾性体に付与される圧力を支持するため、積層した粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパに大きな締め付け力を加えても、当該締め付け力により生じる粘弾性体の変形を抑制することができ、摩擦ダンパによって安定して大きな摩擦力を得ることができる。
［００１３］
また、本発明は、ダンパ装置であって、粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパとを各々複数交互に積層し、載荷部材によって、各々の粘弾性ダンパの粘弾性体の剪断面及び各々の摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、隣接する前記粘弾性体の各々剪断面及び前記摩擦ダンパの各々の摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与し、該載荷部材によって前記各々の粘弾性体に付与される圧力を支持し、弾性変形可能な圧力支持部材を前記粘弾性体内に配置したことを特徴とする。
［００１４］
本発明によれば、上記発明と同様に、積層した粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパに大きな締め付け力を加えた際に生じる粘弾性体の変形を抑制することができるとともに、複数組の粘弾性ダンパ及び摩擦ダンパを備えるため、安定してさらに大きな摩擦力を得ることができる。
［００１５］
前記ダンパ装置において、前記圧力支持部材を、ゴム球、ゴムローラ、鉄心入りゴム球又は鉄心入りゴムローラとすることができる。該ゴム球の弾性変形により、締め付け力に対して適当な接触面積を確保することができる上、粘弾性体の剪断変形に追従して当該ゴム球が転動を生じるため好適である。また、ゴム球の弾性変形の程度は、ゴム球に使用されるゴムの種類、硬度により適宜選択することができ、小さな圧縮歪を必要とする場合には、鉄心入りゴム球を使用してもよい。
［００１６］
【０００４】
［００１７］
前記ダンパ装置において、前記載荷部材を、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交する方向に延設されたボルト、及び該ボルトと螺合するナットとすることができる。
［００１８］
また、前記ダンパ装置に、前記粘弾性体の剪断方向の移動を制限する移動制限部を設けることができ、粘弾性体が過大な剪断変形を生じて破損することを防止することができる。
［００１９］
さらに、前記ダンパ装置において、前記摩擦ダンパを、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の軸方向に摩擦摺動するように構成することができ、構造部材の軸方向の振動に対してエネルギー吸収できる結果、制振又は免震効果を発揮することができる。
［００２０］
また、前記ダンパ装置において、前記摩擦ダンパを、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の剪断方向に摩擦摺動するように構成することができ、構造部材の剪断方向の振動に対してエネルギー吸収できる結果、制振又は免震効果を発揮することができる。
［００２１］
さらに、前記複数の摩擦ダンパの一部は、該ダンパ装置が装着される第１の構造部材の長手方向に摩擦摺動するとともに、前記複数の摩擦ダンパの他部は、該ダンパ装置が装着される構造部材であって前記第１の構造部材と直交する第２の構造部材の長手方向に摩擦摺動するように構成することができ、２軸方向に同時に加振可能なダンパを構成することができる。
発明の効果
［００２２］
以上のように、本発明によれば、粘弾性ダンパと摩擦ダンパとを積層して共締めしたダンパ装置において、粘弾性体に大きな締め付け力を付与した際の粘弾性ダンパ部の厚み方向の変形を防止し、摩擦ダンパによって得られる摩擦抵抗力の大きさの制限を解消し、時間経過に伴う摩擦力の低下も防止することができ、粘弾性ダンパの

Claims (10)

  1. 粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、
    該粘弾性ダンパに積層され、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパと、
    前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与する載荷部材と、
    該載荷部材によって前記粘弾性体に付与される圧力を支持する圧力支持部材とを備えることを特徴とするダンパ装置。
  2. 粘弾性体の剪断変形により減衰力を発生する粘弾性ダンパと、摩擦摺動により摩擦減衰力を発生する摩擦ダンパとを各々複数交互に積層し、
    載荷部材によって、各々の粘弾性ダンパの粘弾性体の剪断面及び各々の摩擦ダンパの摺動面に直交するとともに、隣接する前記粘弾性体の各々の剪断面及び前記摩擦ダンパの各々の摺動面が互いに近接する方向に圧力を付与し、
    該載荷部材によって前記各々の粘弾性体に付与される圧力を支持する圧力支持部材を配置したことを特徴とするダンパ装置。
  3. 前記圧力支持部材は、弾性材料からなり、前記粘弾性体内に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダンパ装置。
  4. 前記圧力支持部材は、ゴム球、ゴムローラ、鉄心入りゴム球又は鉄心入りゴムローラであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のダンパ装置。
  5. 前記圧力支持部材は、前記摩擦ダンパにおいて摩擦摺動が生じる摩擦力より小さな摩擦力で摺動する摺動部材からなり、該摺動部材は、該摺動部材の摺動方向に前記粘弾性体と所定の距離をもって、前記載荷部材によって付与される圧力を支持するように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダンパ装置。
  6. 前記載荷部材は、前記粘弾性体の剪断面及び前記摩擦ダンパの摺動面に直交する方向に延設されたボルト、及び該ボルトと螺合するナットからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のダンパ装置。
  7. 前記粘弾性体の剪断方向の移動を制限する移動制限部を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のダンパ装置。
  8. 前記摩擦ダンパは、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の軸方向に摩擦摺動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のダンパ装置。
  9. 前記摩擦ダンパは、該ダンパ装置が装着される一対の構造部材の剪断方向に摩擦摺動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のダンパ装置。
  10. 前記複数の摩擦ダンパの一部は、該ダンパ装置が装着される第１の構造部材の長手方向に摩擦摺動するとともに、前記複数の摩擦ダンパの他部は、該ダンパ装置が装着される構造部材であって前記第１の構造部材と直交する第２の構造部材の長手方向に摩擦摺動することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のダンパ装置。
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