TWI468601B - 具有旋轉消能裝置之活動支承、其應用之消能器、其應用之隔震方法、其應用之隔震結構及其應用之質量阻尼器 - Google Patents

Description

具有旋轉消能裝置之活動支承、其應用之消能器、其應用之 隔震方法、其應用之隔震結構及其應用之質量阻尼器

本發明係一種具有旋轉消能裝置之活動支承；特別關於一種一般建築物構造之支承，及機械工程元件之支承，具有垂直承載、水平活動及消能之功能。

習知之活動支承具有垂直承載及水平活動之功能，若為滑動摩擦方式之活動支承雖可藉由滑動面之摩擦行為提供消能之功效，但是承載滑動面之摩擦力影響因數較多，使得摩擦力不具有較穩定可靠之數值，因此目前以滑動摩擦方式作動之活動支承反而於設計要求時，其摩擦阻力需愈小愈好，消能之需求則於結構物與基礎之間另外裝設其他型式之消能裝置，較能提供穩定可靠之消能功效。國外雖然有活動支承上裝設油壓阻尼之方式，但位移量較大之活動支承必須裝設較大尺寸之油壓阻尼器，由於油壓桿加上油壓缸之長度較長，使得活動支承裝設於結構物之基礎時較為困難，因此大多數隔震建築之設計中，消能用之油壓阻尼器 反而直接裝設於結構物與基礎之間較為普遍。

本發明具有旋轉消能裝置之活動支承係由基座、滑動座、傳動裝置及旋轉消能裝置所組成，基座上設有滑動面或滾動面，滑動座上設有滑動裝置或滾動裝置，滑動座利用滑動裝置或滾動裝置可於基座之滑動面或滾動面上反覆作動，滑動座於基座上作動時藉由傳動裝置驅動旋轉消能裝置內部之機構產生旋轉作動之行為，達到消能之功效。

旋轉消能裝置具有較小之體積，因此位移量較大之活動支承依然可以裝設使用，而不增加其尺寸，旋轉消能裝置可較容易達到密封之構造，使旋轉消能裝置之內部機構不受外界之污染侵蝕，提供穩定可靠之消能功效。

旋轉消能裝置於瞬間高速作動時仍可保持有效之功能，產生消能之功效，而不若油壓桿搭配油壓缸之油壓阻尼器於瞬間高速之作動時，會有液壓油來不及從孔洞消散而產生硬化之現象，造成水平力瞬間大量傳遞至結構物，進而造成結構桿件產生破壞。

如第1圖及第2圖所示之具有旋轉消能裝置之活動支承(10)中，活動支承採滑動方式作動，兩組基座(20)以上、下位置排列，排列方向相互垂直交錯，基座(20)設有滑動面(21)，兩組基座(20)之間設置滑動座(30)，滑動座(30)設有滑動裝置(31)可於基座(20)之滑動面(21)上滑動，上部之基座(20)可對下部之基座(20)作水平任一方向反覆之相對移動。傳動裝置(40)由齒輪(41)與齒條(42)所組成，齒輪(41)以軸桿連結旋轉消能裝置(50)；齒條(42)裝設於基座(20)上，當滑動座(30)相對於基座(20)產生水平方向相對移動時，齒條(42)即可驅動齒輪(41)轉動，齒輪(41)即可驅動旋轉消能裝置(50)內部之機構產生旋轉作動之行為達到消能之功效。

如第3圖及第4圖所示之具有旋轉消能裝置之活動支承(10)中，活動支承採滾動方式作動，基座(20)設有滾動面(21)，滑動座(30)設有滾動裝置(32)，滾動裝置(32)為滾柱(321)之型式，滾柱(321)上設有傳動裝置(40)之齒輪(41)，基座(20)上設有傳動裝置(40)之齒條(42)，滾柱(321)於夾合於上、下兩組基座(20)之間，齒輪(41)則夾合於上、下兩組齒條(42)之間，上、下兩組基座(20)產生水平相對移動時，上、下兩組齒條(42)即可驅動齒輪(41)轉動，可避免滾柱於滾動面(21)上滾動時產生滑動之行為，並可確保滾柱產生滾動之行為，以及同時驅動旋轉消能裝置(50)內部之機構產生旋轉作動之行為達到消能之功效。

上述之旋轉消能裝置(50)之消能方式可採以摩擦方式產生消能功效，或於相對旋轉之構件之間填充液態材料或黏彈性材料或黏滯性材料產生阻尼與消能之功效。

旋轉消能裝置也可為泵浦(pump)，泵浦(pump)之入口與出口以管路連結流量控制器形成迴路。流量控制器以調整管路中流道大小之方式達到控制流量之功效，如設有複數組小孔洞供流體通過之方式，可產生與油壓阻尼器相同之功效；或是泵浦(pump)之入口與出口以管路連結油壓馬達形成迴路，可將能量以油壓馬達輸出作功，達到能量轉換之消能功效。

另外也可將泵浦(pump)之入口與出口封閉後，於泵浦(pump)內部之活塞，或葉片構造上設置複數組可供流體通過之小孔洞之方式產生消能之功效。

旋轉消能裝置(50)也可為發電機，發電機以線路連結負載形成迴路，負載可為發動機或發光裝置或發聲裝置或電池，藉由能量轉換達到消能之功效。

傳動裝置(40)除上述之齒輪(41)與齒條(42)外，另外也可採皮帶或鏈條之方式驅動旋轉消能裝置(50)；傳動裝置可設有變速裝置增加旋轉消能裝置轉動之速度，達到增加阻尼力與消能之功效。

如第5圖及第6圖所示之具有旋轉消能裝置之活動支承(10) 中，滑動座之滾動裝置為滾柱(321)之方式，滾柱(321)同時為傳動裝置(40)以及旋轉消能裝置(50)，藉由滾柱(321)與滾動面(21)，或是齒輪(41)與齒條(42)之驅動，滾柱(321)可與軸桿(322)產生相對之旋轉作動達到消能之功效。

第7圖所示之具有旋轉消能裝置之活動支承(10)中，滑動座之滾動裝置為滾柱(321)之方式，滾柱(321)同時為傳動裝置(40)以及旋轉消能裝置(50)，其中旋轉消能裝置(50)為使用摩擦消能之方式，藉由彈簧(60)推動摩擦墊(51)與滾柱(321)產生摩擦之方式達到消能之功效。

為增加活動支承之彈性勁度，可於旋轉消能裝置內部另設有旋轉彈簧連結，或傳動裝置另設有彈簧連結，或是基座與基座之間，或如第8圖所示，基座(20)與滑動座(30)之間另設有彈簧(60)連結，除可提供彈性勁度外，也可使活動支承於作動之後可快速回復定位。

滑動座(30)之滾動裝置(32)除上述之滾柱(321)之外，也可採用滾輪或滾珠之方式達到滾動之行為。

基座(20)上之滑動面或滾動面(21)可為平面或圓柱面或斜面或球面或圓錐面，或由平面與平面連結而成之複合斜面，或曲面與平面相切銜接而成之複合曲面，或由曲面與曲面相切銜接而成之複合曲面。

具有旋轉消能裝置之活動支承設計使用時也可不承受垂直載重作用，單獨作為消能裝置使用。

第9圖所示為具有旋轉消能裝置之活動支承(10)設置於橋樑結構之較佳應用實施方式示意圖，具有旋轉消能裝置之活動支承(10)安裝於橋樑(70)與橋墩柱(71)之間，可將橋墩柱(71)傳遞至橋樑(70)之地震能量大幅降低。

第10圖所示為具有旋轉消能裝置之活動支承(10)設置於結構物或設備機台或展示櫃(80)之較佳應用實施方式示意圖。

於第11圖中，若具有旋轉消能裝置之活動支承(10)上搭載一質量塊(81)，則成為質量阻尼器(82)；如第7圖所示，質量阻尼 器(82)設置於結構物(80)之頂部，或是樓層中，藉由質量塊(81)擺動時之回復力量抵消地震或風力造成擺動之影響，具有緩衝水平震動以及降低振幅之功效。

10.‧‧‧具有旋轉消能裝置之活動支承

20.‧‧‧基座

21.‧‧‧滑動面或滾動面

30.‧‧‧滑動座

31.‧‧‧滑動裝置

32.‧‧‧滾動裝置

321.‧‧‧滾柱

322.‧‧‧軸桿

40.‧‧‧傳動裝置

41.‧‧‧齒輪

42.‧‧‧齒條

50.‧‧‧旋轉消能裝置

51.‧‧‧摩擦墊

60.‧‧‧彈簧

70.‧‧‧橋樑

71.‧‧‧橋墩柱

80.‧‧‧結構物或設備機台或展示櫃

81.‧‧‧質量塊

82.‧‧‧質量阻尼器

第1圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式1工程視圖

第2圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式1組裝圖

第3圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式2工程視圖

第4圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式2組裝圖

第5圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式3組裝圖

第6圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式4工程視圖

第7圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式5工程視圖

第8圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳型式6工程視圖

第9圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳應用實施例1示意圖

第10圖. 具有旋轉消能裝置之活動支承之較佳應用實施例2示意圖

第11圖. 質量阻尼器之較佳應用實施例示意圖

20.‧‧‧基座

21.‧‧‧滑動面或滾動面

30.‧‧‧滑動座

31.‧‧‧滑動裝置

40.‧‧‧傳動裝置

41.‧‧‧齒輪

42.‧‧‧齒條

50.‧‧‧旋轉消能裝置

Claims (27)

1. 一種具有旋轉消能裝置之活動支承，包含：基座，基座上設有滑動面或滾動面；滑動座，滑動座上設有滑動裝置或滾動裝置；傳動裝置，傳動裝置用於驅動旋轉消能裝置產生作動；旋轉消能裝置，旋轉消能裝置內部設有以旋轉作動方式產生消能功效之機構；其中：滑動座利用滑動裝置或滾動裝置於基座之滑動面或滾動面上作動，滑動座於基座上作動時藉由傳動裝置驅動旋轉消能裝置內部之機構產生旋轉作動之行為。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中旋轉消能裝置以摩擦方式產生消能功效。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中旋轉消能裝置藉由內部填充液態材料或黏彈性材料或黏滯性材料產生消能功效。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中旋轉消能裝置為泵浦(pump)。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中另設有流量控制器，泵浦(pump)之入口與出口以管路連結流量控制器形成迴路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中流量控制器另設有複數組供流體通過之小孔洞。
7. 如申請專利範圍第4項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中另設有油壓馬達，泵浦(pump)之入口與出口以管路連結油壓馬達形成迴路。
8. 如申請專利範圍第4項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中泵浦(pump)內部之活塞或葉片構造上另設有複數組供流 體通過之小孔洞。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中旋轉消能裝置為發電機。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中另設有負載，發電機以線路連結負載形成迴路，負載可為發動機或發光裝置或發聲裝置或電池。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置中設有齒輪。
12. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置中設有齒條。
13. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置中設有皮帶。
14. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置中設有鏈條。
15. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置中設有變速裝置。
16. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中旋轉消能裝置內部另設有彈簧連結。
17. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中傳動裝置另設有彈簧連結。
18. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中基座與基座之間，或基座與滑動座之間另設有彈簧連結。
19. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中滑動座之滾動裝置為滾柱，或滾輪，或滾珠。
20. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中滑動座之滾動裝置與傳動裝置為相同之裝置。
21. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中滑動座之滾動裝置與旋轉消能裝置為相同之裝置。
22. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中基座上之滑動面或滾動面為平面或圓柱面或斜面或球面或圓錐面。
23. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中基座上之滑動面或滾動面為由平面與平面連結而成之複合斜面，或由曲面與平面相切銜接而成之複合曲面，或由曲面與曲面相切銜接而成之複合曲面。
24. 一種消能器，如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承單獨作為消能裝置使用。
25. 一種隔震方法，其作法為將所需隔離震動之物體裝設如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承。
26. 一種隔震結構，其中結構物裝設如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承。
27. 一種質量阻尼器，包含：質量塊及如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉消能裝置之活動支承，其中質量塊底部裝設具有旋轉消能裝置之活動支承。