WO2019107520A1 - 減衰装置及び減衰力切替え構造 - Google Patents

減衰装置及び減衰力切替え構造 Download PDF

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WO2019107520A1
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rotation
shaft
rotating body
holding
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義仁 渡邉
量司 友野
憲昭 近本
秀行 明賀
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Thk株式会社
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/02—Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together
    • F16F7/04—Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together in the direction of the axis of rotation

Definitions

  • the present disclosure relates to a damping device and damping force switching structure for damping vibration energy.
  • the damping device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-180433 includes a screw shaft fixed to one structure and a cylinder fixed to the other structure.
  • a cylindrical rotating body is accommodated in the inside of the cylindrical body, and a nut member fixed to the screw shaft to convert movement along the axial direction of the screw shaft into rotational movement is fixed to the rotating body. It is done.
  • a viscous fluid is filled in a sealed space formed between the outer peripheral surface of the rotating body and the inner peripheral surface of the cylindrical body. Since the shear resistance of the viscous fluid acts on the rotating body, the vibrational energy transmitted between one structure and the other structure is attenuated.
  • the damping device absorbs vibrational energy, it also exerts the function of making the building structure follow the building base. For this reason, assuming that the absorption capacity of the vibration energy in the damping device is set high assuming a large earthquake, the vibration of the building base is easily transmitted to the building structure, and the building structure is isolated from the shaking of the building base. It becomes difficult to exhibit the original function of the seismic structure. Considering this point, in order to make use of the function of the seismic isolation structure, the absorption capacity of the attenuation device can not be set extremely high, and the absorption capacity of the attenuation device is made to cope with earthquakes of generally conceivable scale. I have no choice but to make a decision.
  • the attenuation device can not sufficiently absorb the vibration energy of the earthquake.
  • the swing width of the building structure with respect to the building base becomes large.
  • the damping device can not sufficiently absorb the vibration energy, it is impossible to end the shaking of the building structure at an early stage.
  • An object of the present disclosure is to provide a damping device and a damping force switching structure that generate damping force according to the magnitude of seismic force in consideration of the above circumstances.
  • a damping device includes a cylindrical body, a rotating body that rotates relative to the cylindrical body, a screw shaft that passes through the rotating body and linearly moves along an axial direction, and is fixed to the rotating body
  • a damping force switching structure includes a cylinder connected to one of the structures moving relative to one another, a rotating body rotating relative to the cylinder, and the rotating body. And a nut member fixed to the rotating body and screwed to the screw axis to convert linear motion of the screw axis into rotational movement of the rotating body. And a holding body connected to the other structure and rotatably holding the screw shaft, and a rotation permitting position provided on the holding body and permitting rotation of the screw shaft and stopping rotation of the screw shaft And a braking member moving between rotation stop positions.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a partial cross section of a portion indicated by arrow 2X in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3X-3X of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view corresponding to FIG. 2, showing the braking member in the rotation stop position.
  • It is a sectional view corresponding to Drawing 3, and shows the state where a braking member is in a rotation stop position.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line 11X-11 of FIG.
  • the damping device 22 of the present embodiment includes a device component described later, a holding unit 24 as an example of a holding body, and a braking pin 26 as an example of a braking member.
  • the damping device 22 is a device that damps vibrational energy using shear resistance of a viscous fluid.
  • the damping device 22 includes a cylindrical body 28, a rotating body 30, a screw shaft 32, and a nut member 34.
  • the cylindrical body 28, the rotary body 30, the screw shaft 32, and the nut member 34 are the above-mentioned apparatus structural members.
  • the cylindrical body 28 has a substantially cylindrical shape, and a connecting portion 36 (see FIG. 6) to one structure C1 is provided at one axial end (the right end in FIG. 1).
  • a connecting portion 36 to one structure C1 is provided at one axial end (the right end in FIG. 1).
  • a structure a building and a bridge are mentioned, for example.
  • the rotating body 30 has a substantially cylindrical shape, and is accommodated inside the cylindrical body 28. Further, a sealed space is formed between the inner peripheral surface 28 A of the cylindrical body 28 and the outer peripheral surface 30 A of the rotary body 30. This sealed space is filled with the viscous fluid L.
  • the screw shaft 32 penetrates the rotating body 30 disposed in the cylindrical body 28 at one end in the axial direction (end on the right side in FIG. 1).
  • the screw shaft 32 is configured to be capable of reciprocating along the axial direction.
  • an insertion hole 33 into which the tip end portion 26A of the braking pin 26 can be inserted is formed at the other end portion 32A of the screw shaft 32.
  • the axial direction of the screw shaft is indicated by the arrow Y.
  • the nut member 34 is fixed to the rotating body 30.
  • the nut member 34 is screwed to the screw shaft 32 so as to convert the reciprocating movement along the axial direction of the screw shaft 32 into the rotational movement of the rotating body 30.
  • the holding unit 24 rotatably holds the other end 32 ⁇ / b> A of the screw shaft 32.
  • the holding unit 24 includes a housing 40 for housing the other end 32A of the screw shaft 32, and a bearing 42 mounted in the housing 40 and rotatably holding the other end 32A of the screw shaft 32.
  • the housing 40 is cylindrical, and one end thereof is closed by the connecting portion 41.
  • a through hole 43 in which the braking pin 26 is accommodated is provided in the peripheral wall portion 40A of the housing 40.
  • the connecting portion 41 of the housing 40 is a portion for connecting the housing 40 to the other structure C2 (see FIG. 6).
  • the braking pin 26 is accommodated in the through hole 43 of the housing 40, and the rotation permitting position for allowing the screw shaft 32 to rotate (the braking pin 26 in FIGS. 2 and 3). And the rotation stop position (the position of the brake pin 26 in FIGS. 4 and 5) for stopping the rotation of the screw shaft 32.
  • the rotation stop position the position of the brake pin 26 in FIGS. 4 and 5 for stopping the rotation of the screw shaft 32.
  • an insertion hole 27 into which a holding pin 48 described later is inserted is provided on the side surface 26B of the braking pin 26.
  • the damping device 22 includes a moving mechanism 44 that moves the brake pin 26 from the rotation allowable position to the rotation stop position when the displacement in the linear movement of the screw shaft 32 exceeds the set value.
  • the moving mechanism 44 includes a coil spring 46 as an example of a biasing member, a holding pin 48 as an example of a holding member, a cord-like member 50 as an example of a releasing member, and a shaft member 52, the first support 54, the second support 56 (FIGS. 10 and 11), the guide groove 58 (FIGS. 8 and 9), and the insertion pin 60 as an example of the insertion member (FIGS. 8 and 8) 9) and.
  • the coil spring 46 is disposed in the housing 40 and biases the braking pin 26 from the rotation permitting position to the rotation stopping position. Specifically, the coil spring 46 biases the braking pin 26 radially inward of the housing 40.
  • the holding pin 48 holds the braking pin 26 in the rotation permitting position.
  • the holding pin 48 is accommodated in the through hole 62 which penetrates the peripheral wall portion 40A along the axial direction of the screw shaft 32 from the hole wall surface of the through hole 43 of the housing 40.
  • a coil spring 64 that biases the holding pin 48 toward the through hole 43 is accommodated.
  • the holding pin 48 is biased toward the braking pin 26 by the biasing force of the coil spring 64, and the tip end portion 48A is inserted into the insertion hole 27 of the braking pin 26.
  • the string-like member 50 connects the holding pin 48 and the shaft member 52. Specifically, one end of the string-like member 50 is connected to the proximal end 48 B of the holding pin 48, and the other end of the string-like member 50 is connected to the outer periphery of the shaft 52 at the one end 52 A. Further, when the insertion pin 60 is positioned in the first groove 58A of the guide groove 58, the string-like member 50 connects the holding pin 48 and the shaft member 52 in a state in which a predetermined tension is applied.
  • the shaft member 52 is a member that linearly moves with the screw shaft 32, and is disposed parallel to the screw shaft 32.
  • the first support portion 54 is provided on the outer peripheral surface of the housing 40 of the holding unit 24.
  • the first support portion 54 rotatably supports one end 52A of the shaft member 52.
  • the second support portion 56 is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body 28.
  • the second support portion 56 rotatably supports the middle portion 52C of the shaft member 52.
  • the middle portion 52C of the shaft member 52 refers to a portion between the one end 52A and the other end 52B of the shaft member 52 (see FIG. 6).
  • the guide groove 58 is provided in the shaft member 52, and extends from the one end 52A side to the other end 52B side.
  • the guide groove 58 includes a first groove 58A extending along the axial direction of the shaft member 52, and a pair extending obliquely from the opposite ends of the first groove 58A toward both axial sides with respect to the axial direction.
  • the second groove 58B The second grooves 58B on both sides extend in the same direction along the outer peripheral surface of the shaft member 52 from the first grooves 58A.
  • the guide groove 58 has a third groove 58C (see FIGS. 8 and 9) extending along the axial direction of the shaft member 52 from the end of the second groove 58B.
  • the insertion pin 60 is provided on the second support 56 and is inserted into the guide groove 58.
  • the insertion pin 60 moves from the first groove 58A to the second groove 58B by the linear movement of the screw shaft 32, the insertion pin 60 rotates the shaft member 52 rotatably supported by the first support 54 and the second support 56. (See FIGS. 8 and 9).
  • the cylinder 28 and the screw shaft 32 are moved relative to each other. Specifically, the screw shaft 32 is linearly moved (reciprocated) with respect to the cylindrical body 28.
  • the braking pin 26 is in the rotation permitting position.
  • the screw shaft 32 rotates linearly and linearly, so that the axial reciprocation of the screw shaft 32 is not converted to the rotational movement of the nut member 34.
  • the shear resistance also prevents the rotation of the rotating body 30 and the nut member 34. At this time, the damping force of the damping device 22 is not generated.
  • the shaft member 52 when the screw shaft 32 linearly moves, the shaft member 52 also linearly moves with the screw shaft 32.
  • the insertion pin 60 is moved from the first groove 58A of the guide groove 58 to the second groove 58B by the linear motion of the shaft member 52, the shaft member 52 rotatably supported with respect to the fixed insertion pin 60 is rotated. (See FIGS. 8 and 9).
  • the braking pin 26 When the holding state is released, the braking pin 26 is moved from the rotation permitting position to the rotation stopping position by the biasing force of the coil spring 46, and is inserted into the insertion hole 33 provided in the other end 32A of the screw shaft 32.
  • the brake pin 26 and the insertion hole 33 are engaged (see FIGS. 4 and 5).
  • the other end 32A of the screw shaft 32 is fixed to the holding unit 24, and the screw shaft 32 linearly moves without rotating.
  • the nut member 34 rotates with the rotating body 30 because the screw shaft 32 linearly moves without rotating.
  • the rotation resistance of the viscous fluid L in the enclosed space acts on the rotating body 30 by the rotation of the rotating body 30, and the energy related to the reciprocation of the screw shaft 32 is attenuated. That is, the damping force of the damping device 22 is generated.
  • FIGS. 7A and 7B The following (1) to (7) correspond to (1) to (7) in FIGS. 7A and 7B.
  • the above (1) to (7) are the damping characteristics for the first cycle vibration at which the damping device 22 generates a damping force, and for the vibrations after the first cycle (for example, the second cycle), The damping force of the damping device 22 is generated from the beginning.
  • the braking pin 26 when the braking pin 26 is at the rotation stop position, the linear movement of the screw shaft 32 is converted into the rotational movement of the rotating body 30 accommodated in the cylindrical body 28 and the shear resistance force of the viscous fluid L acting on the rotating body 30 Generates a damping force of the damping device 22.
  • the damping force of the damping device 22 can be generated according to the seismic force. For example, in a large earthquake with a large seismic force, damping force is generated, and in a small scale earthquake or a medium scale earthquake with small seismic force, damping force of the damping device 22 is not generated so as not to impair the function of the seismic isolation structure. Vibration design becomes possible.
  • the damping device 22 since the damping device 22 does not impair the function of the seismic isolation device in a small scale earthquake or a medium scale earthquake, the number of the damping devices 22 can be increased to cope with a large earthquake.
  • the tip portion 26 A of the braking pin 26 is inserted into the insertion hole 33 of the screw shaft 32 and the rotation of the screw shaft 32 is stopped. That is, the rotation of the screw shaft 32 can be stopped with a simple structure in which the distal end portion 26A of the braking pin 26 is inserted into the insertion hole 33.
  • the moving mechanism 44 functions to move the braking pin 26 to the rotation stop position.
  • the damping force of damping device 22 can be generated.
  • the setting value of the displacement in the linear motion of the screw shaft 32 for generating the damping force of the damping device 22, that is, the length L1 (see FIG. 10) of the first groove 58A of the guide groove 58 of the shaft member 52 is set.
  • the set value of the displacement in the linear motion of the screw shaft 32 can be adjusted for each of the plurality of damping devices 22, and the damping force by the damping devices 22 can be generated at each timing.
  • the string-like member 50 releases the holding of the braking pin 26 by the holding pin 48.
  • the braking pin 26 is moved from the rotation allowable position to the rotation stop position by the biasing force of the coil spring 46, and the linear movement of the screw shaft 32 is converted to the rotation movement of the rotating body 30.
  • the braking pin 26 is moved by the biasing force of the coil spring 46, so that the structure is simple and economical as compared with, for example, a structure in which the braking pin 26 is moved using an electric member. .
  • the damping device 22 when an earthquake occurs, when the shaft member 52 linearly moves with the screw shaft 32 and the linear motion of the shaft member 52 moves the insertion pin 60 from the first groove 58A to the second groove 58B, relative to the insertion pin 60. Shaft member 52 rotates. The cord-like member 50 releases the holding of the braking pin 26 by the holding pin 48 as the shaft member 52 rotates.
  • the damping device 22 is more economical than, for example, a mechanism that uses power because the damping device 26 releases the holding of the braking pin 26 using a mechanism that does not use power. Also, because the mechanism does not use power, even if power is not supplied, if the displacement in linear motion of the screw shaft 32 exceeds the set value, the braking pin 26 is moved from the rotation allowable position to the rotation stop position. It can be moved reliably.
  • the cylindrical body 28 connected to one of the structures C1, the rotating body 30, the screw shaft 32, the nut member 34, and the holding unit 24 connected to the other structure C2;
  • the damping force switching structure S is configured by the braking pin 26.
  • the holding pin 48 is pulled through the string-like member 50 by rotation of the shaft member 52 and pulled out of the insertion hole 27.
  • the present disclosure is not limited to this structure.
  • a pull type solenoid actuator may be used to pull the holding pin 48 out of the insertion hole 27.
  • the displacement in the linear movement of the screw shaft 32 is detected by an optical sensor or the like, and the solenoid actuator is operated according to the detection data, whereby the string member 50, the shaft member 52, the coil spring 64, etc. Can reduce the number of parts.
  • the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the braking pin 26 is moved from the rotation permitting position to the rotation stopping position by the biasing force of the coil spring 46, but the present disclosure is not limited to this structure.
  • a push-type solenoid actuator may be used to move the brake pin 26 from the rotation allowable position to the rotation stop position by the push output of the movable iron core.
  • the displacement in the linear motion of the screw shaft 32 is detected by an optical sensor or the like, and the solenoid actuator is operated according to the detection data, whereby the coil spring 46, the holding pin 48, the string member 50, The number of parts such as the shaft member 52 and the coil spring 64 can be reduced.
  • the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the holding unit 24 may be provided with a function of returning the braking pin 26 to the rotation allowable position after the earthquake.
  • the braking pin 26 may be moved from the rotation stop position to the rotation permitting position against the biasing force of the coil spring 46 using a pull type solenoid actuator. In this case, it is possible to automatically return the braking pin 26 to the rotation allowable position after the end of the earthquake.
  • the present disclosure is not limited to this configuration.
  • the rotating body 30 may be disposed outside the cylindrical body 28 and the sealed space between the rotating body 30 and the cylindrical body 28 may be filled with the viscous fluid.
  • the vibrational energy can be attenuated by the inertial force of the rotating body 30 in addition to the shear force of the viscous fluid.

Abstract

減衰装置は、筒体と、前記筒体に対し相対回転する回転体と、前記回転体を貫通し、軸方向に沿って直線運動するねじ軸と、前記回転体に固定され、前記ねじ軸に螺合して前記ねじ軸の直線運動を前記回転体の回転運動に変換するナット部材と、前記ねじ軸を回転可能に保持する保持体と、前記保持体に設けられ、前記ねじ軸の回転を許容する回転許容位置と前記ねじ軸の回転を停止する回転停止位置の間を移動する制動部材と、を備える。

Description

減衰装置及び減衰力切替え構造
　本開示は、振動エネルギを減衰するための減衰装置及び減衰力切替え構造に関する。
　従来から、粘性流体のせん断抵抗力を利用して振動エネルギを減衰する減衰装置が知られている（例えば、特開２０１６－１８０４３３号公報参照）。
　特開２０１６－１８０４３３号公報に開示された減衰装置は、一方の構造物に固定されるねじ軸と、他方の構造物に固定される筒体と、を備えている。この筒体の内部には、筒状の回転体が収容されており、この回転体にはねじ軸に螺合してねじ軸の軸方向に沿った運動を回転運動に変換するナット部材が固定されている。また、回転体の外周面と筒体の内周面との間に形成される密閉空間には粘性流体が充填されている。この粘性流体のせん断抵抗力が回転運動する回転体に作用するため、一方の構造物と他方の構造物との間で伝達される振動エネルギが減衰されるようになっている。
　近年、建築構造物の免震構造として、建築構造物とその建築基盤との間に設けられて、かかる建築構造物を建築基盤の揺れから絶縁させるものが知られている。この種の免震構造によれば、地震等による振動エネルギが建築構造物に伝播したとしても、建築構造物が建築基盤の振動周期とは無関係にそれ独自の振動周期で揺れることができるようになっている。もっとも、上述の免震構造の場合、建築構造物を建築基盤の揺れから絶縁するものであるから、地震が収まった後にも建築構造物の揺れが残存してしまうことになる。この建築構造物の揺れの残存を早期に終息させるために、免震構造の構成要素として、上述の減衰装置を用いる例が挙げられている。
　減衰装置は振動エネルギを吸収するものではあるが、その反面、建築構造物を建築基盤に追従させる機能も発揮してしまう。このため、大地震を想定して減衰装置における振動エネルギの吸収能力を高く設定した場合、建築基盤の揺れが建築構造物に伝播し易くなり、建築構造物を建築基盤の揺れから絶縁するという免震構造本来の機能を発揮し難くなる。この点を考慮すると、免震構造の機能を活かすためには、減衰装置の吸収能力を極端に高く設定することができず、通常想定し得る規模の地震に対応させて減衰装置の吸収能力を決定せざるを得ない。しかし、減衰装置の吸収能力をそのように設定した状態で大地震が発生した場合には、減衰装置によって地震の振動エネルギを十分に吸収することができない。その結果建築基盤に対する建築構造物の揺れ幅が大きくなってしまう。また、減衰装置が振動エネルギを十分に吸収することができない分、建築構造物の揺れを早期に終息させることができなくなってしまう。
　一方、大地震を想定して減衰装置の設置数を増やした場合、小規模の地震に対して減衰機能が効きすぎて、免震構造による免震機能を発揮しなくなる問題がある。
　本開示は、上記事情を考慮し、地震力の大きさに応じて減衰力を発生させる減衰装置及び減衰力切替え構造を提供することを課題とする。
　本開示の一態様の減衰装置は、筒体と、前記筒体に対し相対回転する回転体と、前記回転体を貫通し、軸方向に沿って直線運動するねじ軸と、前記回転体に固定され、前記ねじ軸に螺合して前記ねじ軸の直線運動を前記回転体の回転運動に変換するナット部材と、前記ねじ軸を回転可能に保持する保持体と、前記保持体に設けられ、前記ねじ軸の回転を許容する回転許容位置と前記ねじ軸の回転を停止する回転停止位置の間を移動する制動部材と、を備える。
　本開示の他の態様の減衰力切替え構造は、互いに相対移動する構造物のうち、一方の前記構造物に連結された筒体と、前記筒体に対し相対回転する回転体と、前記回転体を貫通し、軸方向に沿って直線運動するねじ軸と、前記回転体に固定され、前記ねじ軸に螺合して前記ねじ軸の直線運動を前記回転体の回転運動に変換するナット部材と、他方の前記構造物に連結され、前記ねじ軸を回転可能に保持する保持体と、前記保持体に設けられ、前記ねじ軸の回転を許容する回転許容位置と前記ねじ軸の回転を停止する回転停止位置の間を移動する制動部材と、を備える。
　本開示によれば、地震力の大きさに応じて減衰力を発生させる減衰装置及び減衰力切替え構造を提供することができる。
実施形態の減衰装置の斜視図である。 図１の矢印２Ｘで指し示す部分の一部断面を示す拡大斜視図である。 図２の３Ｘ－３Ｘ線断面図である。 図２に対応する拡大斜視図であり、制動部材が回転停止位置にある状態を示している。 図３に対応する断面図であり、制動部材が回転停止位置にある状態を示している。 実施形態の減衰装置を側方から見た模式図である。 実施形態の減衰装置の軸部材の変位と減衰力の関係を示すグラフである。 実施形態の減衰装置の軸部材の変位と時間の関係を示すグラフである。 実施形態の減衰装置の軸部材の斜視図であり、挿入部材が案内溝の第１溝部にある状態を示している。 実施形態の減衰装置の軸部材の斜視図であり、挿入部材が案内溝の第２溝部にある状態を示している。 実施形態の減衰装置を側方から見た側面図である。 図１０の１１Ｘ－１１Ｘ線断面図である。
　以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
　図１に示されるように、本実施形態の減衰装置２２は、後述する装置構成部材と、保持体の一例としての保持ユニット２４と、制動部材の一例としての制動ピン２６とを備えている。
　減衰装置２２は、粘性流体のせん断抵抗力を利用して振動エネルギを減衰する装置である。この減衰装置２２は、筒体２８と、回転体３０と、ねじ軸３２と、ナット部材３４と、を備えている。なお、筒体２８と、回転体３０と、ねじ軸３２と、ナット部材３４が前述の装置構成部材である。
　筒体２８は、略円筒状であり、軸方向の一端部（図１では右側の端部）に一方の構造物Ｃ１への連結部３６（図６参照）が設けられている。なお、構造物としては、例えば、建物、橋梁が挙げられる。
　回転体３０は、略円筒状であり、筒体２８の内部に収容されている。また、筒体２８の内周面２８Ａと回転体３０の外周面３０Ａとの間には密閉空間が形成されている。この密閉空間には、粘性流体Ｌが充填されている。
　ねじ軸３２は、軸方向の一端部（図１では右側の端部）側が筒体２８内に配置された回転体３０を貫通している。このねじ軸３２は、軸方向に沿って往復動可能に構成されている。また、図２及び図３に示されるように、ねじ軸３２の他端部３２Ａには、制動ピン２６の先端部２６Ａが挿入可能な挿入穴３３が形成されている。なお、図中では、ねじ軸の軸方向を矢印Ｙで示している。
　図１に示されるように、ナット部材３４は、回転体３０に固定されている。このナット部材３４は、ねじ軸３２に螺合しており、ねじ軸３２の軸方向に沿った往復動を回転体３０の回転運動に変換するようになっている。
　図２及び図３に示されるように、保持ユニット２４は、ねじ軸３２の他端部３２Ａを回転可能に保持している。この保持ユニット２４は、ねじ軸３２の他端部３２Ａを収容するハウジング４０と、ハウジング４０内に取り付けられ、ねじ軸３２の他端部３２Ａを回転可能に保持する軸受け４２を備えている。図２に示されるように、ハウジング４０は、円筒状とされており、一端が連結部４１で閉塞されている。このハウジング４０の周壁部４０Ａには、制動ピン２６が収容される貫通孔４３が設けられている。また、ハウジング４０の連結部４１は、ハウジング４０を他方の構造物Ｃ２へ連結するための部位である（図６参照）。
　図２乃至図５に示されるように、制動ピン２６は、ハウジング４０の貫通孔４３内に収容されており、ねじ軸３２の回転を許容する回転許容位置（図２及び図３における制動ピン２６の位置）とねじ軸３２の回転を停止する回転停止位置（図４及び図５における制動ピン２６の位置）の間を移動するように構成されている。具体的には、制動ピン２６が回転停止位置にあるときは、制動ピン２６が挿入穴３３に挿入されて、制動ピン２６と挿入穴３３の係合により、ねじ軸３２の回転が停止されている。一方、制動ピン２６が回転許容位置にあるときは、制動ピン２６が挿入穴３３から離間しているため、ねじ軸３２の回転が許容されている。
　また、制動ピン２６の側面２６Ｂには、後述する保持ピン４８が挿入される挿入穴２７が設けられている。
　また、減衰装置２２は、ねじ軸３２の直線運動における変位が設定値を超えた場合に、制動ピン２６を回転許容位置から回転停止位置へ移動させる移動機構４４を備えている。
　図２に示されるように、移動機構４４は、付勢部材の一例としてのコイルスプリング４６と、保持部材の一例としての保持ピン４８と、解除部材の一例としての紐状部材５０と、軸部材５２と、第１支持部５４と、第２支持部５６（図１０及び図１１）と、案内溝５８（図８及び図９）と、挿入部材の一例としての挿入ピン６０（図８及び図９）と、を備えている。
　図２に示されるように、コイルスプリング４６は、ハウジング４０内に配置されており、制動ピン２６を回転許容位置から前記回転停止位置へ付勢している。具体的には、コイルスプリング４６は、制動ピン２６をハウジング４０の径方向内側へ向けて付勢している。
　保持ピン４８は、制動ピン２６を回転許容位置に保持する。具体的には、保持ピン４８は、ハウジング４０の貫通孔４３の孔壁面からねじ軸３２の軸方向に沿って周壁部４０Ａを貫通する貫通孔６２に収容されている。この貫通孔６２内には、保持ピン４８を貫通孔４３に向けて付勢するコイルスプリング６４が収容されている。このコイルスプリング６４の付勢力によって保持ピン４８は、制動ピン２６に向けて付勢され、先端部４８Ａが制動ピン２６の挿入穴２７に挿入されている。
　図２に示されるように、紐状部材５０は、保持ピン４８と軸部材５２とをつないでいる。具体的には、紐状部材５０の一端部が保持ピン４８の基端部４８Ｂに接続され、紐状部材５０の他端部が軸部材５２の一端部５２Ａ側の外周に接続されている。また、紐状部材５０は、挿入ピン６０が案内溝５８の第１溝部５８Ａ内に位置している場合、保持ピン４８と軸部材５２とを所定のテンションが付与された状態でつないでいる。
　図１に示されるように、軸部材５２は、ねじ軸３２と共に直線運動する部材であり、ねじ軸３２と平行に配置されている。
　図２及び図３に示されるように、第１支持部５４は、保持ユニット２４のハウジング４０の外周面に設けられている。この第１支持部５４は、軸部材５２の一端部５２Ａを回転可能に支持している。
　図１及び図１０に示されるように、第２支持部５６は、筒体２８の外周面に設けられている。この第２支持部５６は、軸部材５２の中間部５２Ｃを回転可能に支持している。なお、ここでいう軸部材５２の中間部５２Ｃとは、軸部材５２の一端部５２Ａと他端部５２Ｂとの間の部分を指している（図６参照）。
　図１０に示されるように、案内溝５８は、軸部材５２に設けられており、一端部５２Ａ側から他端部５２Ｂ側へ延びている。具体的には、案内溝５８は、軸部材５２の軸方向に沿って延びる第１溝部５８Ａと、第１溝部５８Ａの両端部から軸方向両外側へ向けて軸方向に対して斜めに延びる一対の第２溝部５８Ｂと、を有している。なお、両側の第２溝部５８Ｂは、第１溝部５８Ａから軸部材５２の外周面に沿って同じ向きに延びている。また、案内溝５８は、第２溝部５８Ｂの端部から軸部材５２の軸方向に沿って延びる第３溝部５８Ｃ（図８及び図９参照）を有している。
　図１１に示されるように、挿入ピン６０は、第２支持部５６に設けられており、案内溝５８に挿入されている。この挿入ピン６０は、ねじ軸３２の直線運動によって第１溝部５８Ａから第２溝部５８Ｂへ移動すると、第１支持部５４と第２支持部５６によって回転可能に支持された軸部材５２を回転させるようになっている（図８及び図９参照）。
　次に本実施形態の減衰装置２２の減衰力の切替えメカニズムについて説明する。
　まず、筒体２８とねじ軸３２とを相対移動させる。具体的には、筒体２８に対してねじ軸３２を直線運動（往復動）させる。ここで、図２及び図３に示されるように、挿入ピン６０が案内溝５８の第１溝部５８Ａ内にあり、移動機構４４が機能していないときは、制動ピン２６が回転許容位置にある。制動ピン２６が回転許容位置にあるときは、ねじ軸３２が回転しながら直線運動するので、ねじ軸３２の軸方向の往復動がナット部材３４の回転運動に変換されず、また、粘性流体のせん断抵抗力によって回転体３０とナット部材３４の回転も妨げられる。このとき、減衰装置２２の減衰力は発生しない。
　また、ねじ軸３２が直線運動すると、ねじ軸３２と共に軸部材５２も直線運動をする。軸部材５２の直線運動により、挿入ピン６０が案内溝５８の第１溝部５８Ａから第２溝部５８Ｂへ移動すると、固定された挿入ピン６０に対し、回転可能に支持された軸部材５２が回転する（図８及び図９参照）。
　軸部材５２が回転すると、図４に示されるように、軸部材５２の外周面に巻き付けられた紐状部材５０が引っ張られ、保持ピン４８がコイルスプリング４６の付勢力に抗して移動する（図４及び図５参照）。これにより、保持ピン４８の先端部４８Ａが制動ピン２６の挿入穴２７から抜け出し、制動ピン２６の保持状態が解除される。
　保持状態が解除されると、制動ピン２６は、コイルスプリング４６の付勢力によって回転許容位置から回転停止位置へと移動し、ねじ軸３２の他端部３２Ａに設けられた挿入穴３３に挿入され、制動ピン２６と挿入穴３３が係合する（図４及び図５参照）。これにより、保持ユニット２４にねじ軸３２の他端部３２Ａが固定され、ねじ軸３２が回転せずに直線運動するようになる。ねじ軸３２が回転せずに直線運動するため、ナット部材３４が回転体３０と共に回転する。回転体３０が回転することで、密閉空間内の粘性流体Ｌのせん断抵抗力が回転体３０に作用し、ねじ軸３２の往復動に係るエネルギが減衰される。すなわち、減衰装置２２の減衰力が発生する。
　次に、本実施形態の減衰装置２２の加振開始から加振終了までの減衰特性について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。なお、以下の（１）～（７）は、図７Ａ及び図７Ｂ中の（１）～（７）に対応している。
　（１）筒体２８とねじ軸３２を相対移動させて減衰装置２２に振動エネルギを付与した状態。すなわち、減衰装置２２への加振開始。
　（２）ねじ軸３２と共に軸部材５２が直線運動するが、挿入ピン６０が案内溝５８の第２溝部５８Ｂに達していない状態。この状態では、減衰力が発生していない。
　（３）軸部材５２の直線運動における変位が設定値を超えた、すなわち、挿入ピン６０が案内溝５８の第２溝部５８Ｂに達したため、前述の切替えメカニズムに基づいて減衰力が発生した状態。
　（４）、（５）軸部材５２の直線運動における変位が設定値を超えた状態が維持された状態。すなわち、挿入ピン６０が一方の第２溝部５８Ｂから第１溝部５８Ａを通って他方の第２溝部５８Ｂへ移動し、その後、一方の第２溝部５８Ｂへ戻った状態。
　（６）軸部材５２の直線運動における変位が設定値以下、すなわち、挿入ピン６０が第２溝部５８Ｂに達していない状態。この状態では、減衰力の発生が維持されている。
　（７）減衰装置２２の減衰力を発生可能な状態（制動ピン２６が挿入穴２７に挿入された状態）のまま、減衰装置２２への加振終了。
　なお、上記（１）～（７）は、減衰装置２２が減衰力を発生した１サイクル目の振動に対する減衰特性であり、１サイクル目以降（例えば、２サイクル目）の振動に対しては、最初から減衰装置２２の減衰力が発生した状態になる。
　次に、本実施形態の作用効果について説明する。
　減衰装置２２では、地震時等により互いに相対移動する一方の構造物Ｃ１に筒体２８の連結部３６を連結し、他方の構造物Ｃ２に保持ユニット２４の連結部４１を連結した場合、地震時に制動ピン２６が回転許容位置にあるときは、一方の構造物Ｃ１と他方の構造物Ｃ２が相対移動しても減衰装置２２の減衰力が発生しない。このため、減衰装置２２が抵抗となって例えば、免震構造の免震性能を劣化させるのを抑制できる。
　また制動ピン２６が回転停止位置にあるときは、ねじ軸３２の直線運動が筒体２８に収容された回転体３０の回転運動に変換され、回転体３０に作用する粘性流体Ｌのせん断抵抗力によって減衰装置２２の減衰力が発生する。このように制動ピン２６を操作することで、地震力に応じて減衰装置２２の減衰力を発生させることができる。例えば、地震力が大きい大地震では、減衰力を発生させ、地震地力が小さい小規模地震や中規模地震では免震構造の機能を阻害しないように減衰装置２２の減衰力を発生させない、という免震設計が可能となる。
　さらに、減衰装置２２では、減衰装置２２が小規模地震や中規模地震において免震装置の機能を阻害しないため、減衰装置２２の設置数を増やして大地震に対応させることができる。
　また、減衰装置２２では、制動ピン２６が回転停止位置にあるときに、制動ピン２６の先端部２６Ａがねじ軸３２の挿入穴３３に挿入されて、ねじ軸３２の回転が停止される。すなわち、制動ピン２６の先端部２６Ａを挿入穴３３に挿入する簡単な構造でねじ軸３２の回転を停止することができる。
　さらに、減衰装置２２では、ねじ軸３２の直線運動における変位が設定値を超えると、移動機構４４が機能して制動ピン２６を回転停止位置へ移動させる。これにより、減衰装置２２の減衰力を発生させることができる。ここで、減衰装置２２の減衰力を発生させるねじ軸３２の直線運動における変位の設定値、すなわち、軸部材５２の案内溝５８の第１溝部５８Ａの長さＬ１（図１０参照）を設定することで、ねじ軸３２と筒体２８の所望の相対位置において減衰力を発生させることが可能となる。これにより、複数の減衰装置２２毎にねじ軸３２の直線運動における変位の設定値を調節して、各々のタイミングで減衰装置２２による減衰力を発生させることができる。
　また、減衰装置２２では、ねじ軸３２の直線運動における変位が設定値を超えると、紐状部材５０が保持ピン４８による制動ピン２６の保持を解除させる。これにより、コイルスプリング４６の付勢力で制動ピン２６が回転許容位置から回転停止位置へと移動し、ねじ軸３２の直線運動が回転体３０の回転運動に変換される。ここで、減衰装置２２では、コイルスプリング４６の付勢力で制動ピン２６を移動させるため、例えば、電動部材を用いて制動ピン２６を移動させる構造と比べて、構造が簡単でかつ経済性に優れる。
　減衰装置２２では、地震時には、ねじ軸３２と共に軸部材５２が直線運動をし、軸部材５２の直線運動によって挿入ピン６０が第１溝部５８Ａから第２溝部５８Ｂへ移動すると、挿入ピン６０に対して軸部材５２が回転する。この軸部材５２の回転にともなって紐状部材５０が保持ピン４８による制動ピン２６の保持を解除させる。このように、減衰装置２２では、電力を使用しない機構で制動ピン２６の保持を解除させるため、例えば、電力を使用する機構と比べて、経済性に優れる。また、電力を使用しない機構のため、電力が供給されない状態であっても、ねじ軸３２の直線運動における変位が設定値を超えた場合には、制動ピン２６を回転許容位置から回転停止位置へ確実に移動させることができる。
　なお、本実施形態では、一方の構造物Ｃ１に連結された筒体２８と、回転体３０と、ねじ軸３２と、ナット部材３４と、他方の構造物Ｃ２に連結された保持ユニット２４と、制動ピン２６とによって、減衰力切替え構造Ｓが構成されている。
　前述の実施形態では、軸部材５２の回転により紐状部材５０を介して保持ピン４８を引っ張って挿入穴２７から抜け出させる構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。紐状部材５０やコイルスプリング６４の代わりに、例えば、プル型のソレノイドアクチュエータを用いて保持ピン４８を挿入穴２７から抜け出させる構成としてもよい。この場合に、ねじ軸３２の直線運動における変位を光学センサなどで検出し、検出データに応じて上記ソレノイドアクチュエータを作動させる構成とすることで、紐状部材５０、軸部材５２及びコイルスプリング６４等の部品点数を減らすことができる。また、前述の実施形態と同様の作用効果も得られる。
　また、前述の実施形態では、制動ピン２６をコイルスプリング４６の付勢力で回転許容位置から回転停止位置へ移動させる構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。コイルスプリング４６の代わりに、例えば、プッシュ型のソレノイドアクチュエータを用いて、可動鉄心の押出力で制動ピン２６を回転許容位置から回転停止位置へ移動させる構成としてもよい。この場合に、ねじ軸３２の直線運動における変位を光学センサなどで検出し、検出データに応じて上記ソレノイドアクチュエータを作動させる構成とすることで、コイルスプリング４６、保持ピン４８、紐状部材５０、軸部材５２及びコイルスプリング６４等の部品点数を減らすことができる。また、前述の実施形態と同様の作用効果も得られる。
　さらに、前述の実施形態では、制動ピン２６が回転許容位置から回転停止位置へ移動して挿入穴３３に挿入された後は、コイルスプリング４６の付勢力によって制動ピン２６が挿入穴３３に挿入された状態が維持されるが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、地震終了後に、制動ピン２６を回転許容位置へ戻す機能を保持ユニット２４に備えさせてもよい。例えば、プル型のソレノイドアクチュエータを用いて制動ピン２６をコイルスプリング４６の付勢力に抗して回転停止位置から回転許容位置へ移動させてもよい。この場合には、地震終了後に制動ピン２６を自動で回転許容位置へ戻すことが可能になる。
　前述の実施形態では、筒体２８内の回転体３０を回転させる構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、回転体３０を筒体２８の外側に配置して回転体３０と筒体２８との間の密閉空間に粘性流体を充填する構成としてもよい。この場合には、粘性流体のせん断力に加えて回転体３０の慣性力によって振動エネルギを減衰することができる。
　以上、実施形態を挙げて本開示の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本開示の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
　なお、２０１７年１２月１日に出願された日本国特許出願２０１７－２３２１６４号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (6)

  1. 　筒体と、
    　前記筒体に対し相対回転する回転体と、
    　前記回転体を貫通し、軸方向に沿って直線運動するねじ軸と、
    　前記回転体に固定され、前記ねじ軸に螺合して前記ねじ軸の直線運動を前記回転体の回転運動に変換するナット部材と、
    　前記ねじ軸を回転可能に保持する保持体と、
    　前記保持体に設けられ、前記ねじ軸の回転を許容する回転許容位置と前記ねじ軸の回転を停止する回転停止位置の間を移動する制動部材と、
    　を備える減衰装置。
  2. 　前記ねじ軸に設けられ、前記制動部材が前記回転停止位置にあるときに前記制動部材の一部が挿入される挿入穴を備える、請求項１に記載の減衰装置。
  3. 　前記ねじ軸の直線運動における変位が設定値を超えると、前記制動部材を前記回転停止位置へ移動させる移動機構を備える、請求項１又は請求項２に記載の減衰装置。
  4. 　前記移動機構は、
    　前記制動部材を前記回転許容位置から前記回転停止位置へ付勢する付勢部材と、
    　前記制動部材を前記回転許容位置に保持する保持部材と、
    　前記ねじ軸の直線運動における変位が設定値を超えると、前記保持部材による前記制動部材の保持を解除させる解除部材と、
    　を備える、請求項３に記載の減衰装置。
  5. 　前記移動機構は、
    　前記ねじ軸と共に直線運動する軸部材と、
    　前記保持体に設けられ、前記軸部材の一端部を回転可能に支持する第１支持部と、
    　前記筒体に設けられ、前記軸部材の中間部を回転可能に支持する第２支持部と、
    　前記軸部材に設けられ、前記軸部材の一端部側から他端部側へ延びる案内溝と、
    　前記第２支持部に設けられ、前記案内溝に挿入される挿入部材と、
    を備え、
    　前記案内溝は、前記軸部材の軸方向に沿って延びる第１溝部と、前記第１溝部の端部から前記軸部材の軸方向に対して斜めに延びる第２溝部と、を有しており、
    　前記挿入部材は、前記軸部材の直線運動によって前記第１溝部から前記第２溝部へ移動すると、前記第１支持部と前記第２支持部とによって回転可能に支持された前記軸部材を回転させ、
    　前記解除部材は、前記軸部材の回転にともない前記保持部材による前記制動部材の保持を解除させる、請求項４に記載の減衰装置。
  6. 　互いに相対移動する構造物のうち、一方の前記構造物に連結された筒体と、
    　前記筒体に対し相対回転する回転体と、
    　前記回転体を貫通し、軸方向に沿って直線運動するねじ軸と、
    　前記回転体に固定され、前記ねじ軸に螺合して前記ねじ軸の直線運動を前記回転体の回転運動に変換するナット部材と、
    　他方の前記構造物に連結され、前記ねじ軸を回転可能に保持する保持体と、
    　前記保持体に設けられ、前記ねじ軸の回転を許容する回転許容位置と前記ねじ軸の回転を停止する回転停止位置の間を移動する制動部材と、
    　を備える減衰力切替え構造。
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