JP2000304093A - ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな変位領域まで対応可能で、繰り返
し応力が加わっても、長期使用に耐えるダンパー装置を
提供する。 【解決手段】 降伏点の低い金属材料で製作した巻きば
ね１と、巻きばね１の両端部にそれぞれ固定され一方が
建造物に連結され他方が基礎に連結される対の巻きばね
ホルダ２，３と、巻きばね１の中を貫通し一端が対の巻
きばねホルダ２，３の一方に固定され他端が対の巻きば
ね２，３ホルダの他方を摺動可能に貫通し得るスプライ
ンシャフト２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の振動エネ
ルギーを吸収して減衰させるダンパー装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、地震時や強風時における建物や
橋梁等の建造物の振動を低減する手段として、建造物と
基礎との間に複数のダンパー装置を設置している。従来
このようなダンパー装置としては、液体やゴムの粘弾性
体の粘性抵抗によって振動エネルギーを低減するもの
や、鋼材の降伏点以上の塑性変形領域を用いて振動エネ
ルギーを吸収するものがある。

【０００３】従来のダンパー装置として特開平８−１３
５２５１号公報には、極低降伏点鋼管の両端側にそれぞ
れ端部鋼管を配置し、これら端部鋼管、極低降伏点鋼
管、端部鋼管を鞘管で被包して、鞘管を制振部材間に接
続したダンパー装置が開示されている。

【０００４】また、特開平１０−２９９２８４号公報に
は、粘弾性ダンパーと塑性変形により減衰力を発生する
鋼材ダンパーとを直線方向に延在させて直列に接続し、
その両端を制振部材間に接続したダンパー装置が開示さ
れている。

【０００５】また、特許第２５９７７３５号公報には、
水平方向の地震力を弾性変形によって緩衝する弾性体
と、水平方向の地震力を弾塑性変形によって吸収する鋼
棒とを、建築物とその基礎との間に並設したダンパー装
置が開示されている。

【０００６】更に特許第２６６９１１２号公報には、水
平荷重に対して弾性変形を経て塑性変形をする中空円筒
状の殻体の内部に、その軸方向に区分して複数種類の振
動吸収材を充填し、この中空円筒状の殻体の両端を、基
礎と、この基礎上に弾性支持された建築構造物との間に
介装したダンパー装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来の弾塑性
ダンパーは、いずれも比較的変位量の少ない領域におい
て効果的に振動エネルギーを吸収するものであり、１０
０〜１５０ｍｍのように変位量が大きな領域で働かせよ
うとすると、大きな構造体にならざるを得ない問題があ
った。

【０００８】また弾塑性材を、比較的大きな変位領域で
ある塑性領域で繰り返し使用すると、応力の集中する箇
所が特定化されるため、その箇所から破断してしまい、
ダンパーとしての寿命が短くなってしまう問題があっ
た。

【０００９】本発明は、このような問題を解決し、大き
な変位領域まで対応可能で、繰り返し応力が加わって
も、長期使用に耐えるダンパー装置を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、降伏点の低い
金属材料で製作した巻きばねと、該巻きばねの両端部に
それぞれ固定され一方が建造物に連結され他方が基礎に
連結される対の巻きばねホルダと、前記巻きばねの中を
貫通し一端が前記対の巻きばねホルダの一方に固定され
他端が前記対の巻きばねホルダの他方を摺動可能に貫通
し得るスプラインシャフトと、を備えたことを特徴とす
るダンパー装置に係るもので、巻きばねの両端を巻きば
ねホルダに固定することにより、巻きばねは、圧縮状態
から引張り状態へ、またその逆への振動エネルギーの吸
収を、直線的に行うことが可能であり、巻きばねの中を
スプラインシャフトが貫通しているため、巻きばねに
は、捩じれや胴曲りが起こるのを防止することが可能で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施形態の一例を示す断
面図、図２は、図１の実施形態の外観を示す斜視図であ
って、これらの図において１は、炭素鋼、ステンレス鋼
等の降伏点の低い金属材料で製作した巻きばねであり、
巻きばね１の両端部は、内周面に螺旋溝を設けた対の巻
きばねホルダ２，３に外周から把持されていて、巻きば
ね１の両端部は巻きばねホルダ２，３に固定されてい
る。

【００１３】左側の巻きばねホルダ２には、複数のボル
ト４によってストッパプレート５が固定されており、ス
トッパプレート５には更に複数のボルト６によって、シ
リンダ状のシャフトケース７が固定されている。そして
シャフトケース７には複数のボルト８によって、ブラケ
ット９を一体に形成した継手プレート１０が固定されて
いる。

【００１４】また右側の巻きばねホルダ３には、複数の
ボルト１１によってストッパプレート１２が固定されて
おり、ストッパプレート１２には更に複数のボルト１３
によって、ブラケット１４を一体に形成した継手プレー
ト１５が固定されている。

【００１５】前述したシャフトケース７のストッパプレ
ート５側の中心には、図１に示すように貫通孔１６が穿
設されていて、貫通孔１６のストッパプレート５側の外
周には、巻きばね１の内部を巻きばねホルダ２から突出
するように延びている筒状の軸受ハウジング１７が配置
されている。

【００１６】軸受ハウジング１７の図における左端側の
外周は、回り止め１８を介してストッパプレート５に固
定されており、軸受ハウジング１７の図における右端側
の内面には、ボール軸受１９が取り付けられている。

【００１７】軸受ハウジング１７の内部にはスプライン
シャフト２０が貫通していて、スプラインシャフト２０
は軸受ハウジング１７に対し相対的に回転はできない
が、軸線方向には、ボール軸受１９に案内されて軸受ハ
ウジング１７に対し滑らかに摺動できるようになってい
る。スプラインシャフト２０が軸受ハウジング１７に対
し、図１に示す位置から左側に摺動した時には、スプラ
インシャフト２０の左側端部は貫通孔１６を貫通して、
シャフトケース７の内部まで変位することができるよう
になっている。

【００１８】スプラインシャフト２０の図１における右
側は、軸受ハウジング１７から突出して巻きばね１の中
を貫通し、スプラインシャフト２０の右端側は、回り止
め２１を介してストッパプレート１２に固定されると共
に、スプラインシャフト２０右端のフランジ部２２は、
継手プレート１５の内面によってストッパプレート１２
に押さえられている。

【００１９】図の左側にある継手プレート１０に一体に
形成されているブラケット９には、球軸受２３が取り付
けられており、図の右側にある継手プレート１５に一体
に形成されているブラケット１４にも、球軸受２４が取
り付けられている。そして球軸受２３，２４の中心を貫
通する図示しないシャフトを介して、球軸受２３，２４
の一方は建造物に連結され、球軸受２３，２４の他方は
基礎に連結される。

【００２０】次に、上述した図１、図２に示す装置の作
用を説明する。

【００２１】地震や強風等によって建造物が振動する
と、その振動による変位は、球軸受２３、ブラケット
９、継手プレート１０、シャフトケース７、ストッパプ
レート５を介して一方の巻きばねホルダ２と、球軸受２
４、ブラケット１４、継手プレート１５、ストッパプレ
ート１２を介して他方の巻きばねホルダ３とに伝達さ
れ、巻きばねホルダ２，３は互いに接近したり離反した
りする。

【００２２】このため巻きばね１は圧縮、伸長を繰り返
し、スプラインシャフト２０は、軸受ハウジング１７及
びシャフトケース７に対して軸線方向に滑らかに摺動変
位する。

【００２３】巻きばねホルダ２，３間の変位量が小さい
時には、巻きばね１は巻きばねホルダ２，３間で均等に
弾性変形し、応力が集中することはなく、振動エネルギ
ーも吸収しない。

【００２４】巻きばねホルダ２，３間の変位量が一定以
上に大きくなると、巻きばね１は降伏点以上の塑性領域
の変形となり、巻きばねホルダ２，３間でほぼ均等に塑
性変形して振動エネルギーを吸収し、建造物に伝播され
る振動を緩和するようになる。この際、巻きばね１の線
材には大きな捩じりモーメントが作用するようになる
が、巻きばね１の中心部にはスプラインシャフト２０が
貫通していて、しかもスプラインシャフト２０の一端
は、軸受ハウジング１７、ストッパプレート５を介し
て、対の一方の巻きばねホルダ２に対し軸線方向へのみ
摺動可能であり、スプラインシャフト２０の他端は、ス
トッパプレート１２を介して対の他方の巻きばねホルダ
３に固定されているため、巻きばね１は捩じれたり胴曲
り現象を起こすことがない。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、巻きばねを使用しているため
装置が小型になり、巻きばねの両端を巻きばねホルダに
固定しているため、圧縮方向と引張り方向との双方向の
切り換えが滑らかに行われ、小型の装置で大きな変位に
対応でき、巻きばねの局部に応力が集中せず長期に亘っ
て使用可能であり、巻きばねの中を貫通しているスプラ
インシャフトの一端が対の一方の巻きばねホルダに対し
軸線方向へのみ摺動可能であり、スプラインシャフトの
他端が対の他方の巻きばねホルダに固定されているた
め、巻きばねは捩じれたり胴曲り現象を起したりせず、
建造物の振動を効率よく緩和できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す断面図である。

【図２】図１の実施形態の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 巻きばね ２，３ 巻きばねホルダ ２０ スプラインシャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉林 浩 東京都江東区辰巳３−５−３ 三菱製鋼株 式会社環境エンジニアリング事業部内 (72)発明者 山方 啓司 東京都江東区辰巳３−５−３ 三菱製鋼株 式会社環境エンジニアリング事業部内 (72)発明者 藤沼 平一 東京都中央区晴海３−２−22 三菱製鋼株 式会社技術管理部内 (72)発明者 梅谷 正文 千葉県市原市八幡海岸通１番地６号 三菱 製鋼株式会社千葉製作所内 (72)発明者 石丸 辰治 埼玉県草加市花栗４−11−17 (72)発明者 新谷 隆弘 埼玉県越谷市蒲生寿町18−９ (72)発明者 大塚 功一 東京都北区赤羽西１−７−１ 川田工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AC06 BC03 BC09 DA01 EA39 3J059 AA05 BA01 BB01 BC01 CC01 DA17 GA42 3J066 AA01 AA26 BA04 BB01 BD01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 降伏点の低い金属材料で製作した巻きば
   ねと、該巻きばねの両端部にそれぞれ固定され一方が建
   造物に連結され他方が基礎に連結される対の巻きばねホ
   ルダと、前記巻きばねの中を貫通し一端が前記対の巻き
   ばねホルダの一方に固定され他端が前記対の巻きばねホ
   ルダの他方を摺動可能に貫通し得るスプラインシャフト
   と、を備えたことを特徴とするダンパー装置。