JPH0341161Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 考案の目的 ［産業上の利用分野］ この考案は、鉛の塑性変形を利用したエネルギ
ー吸収装置いわゆる鉛ダンパに関し、更に詳しく
は、周期性のエネルギー吸収する鉛ダンパに関す
る。

［従来の技術及びその問題点］ 鉛の塑性変形を利用した鉛ダンパは、例えば特
公昭58−30470号（特開昭48−72941号）公報によ
り公知である。

この公知技術によれば、シリンダと、このシリ
ンダ内の軸心方向に沿つて貫通状に挿通されたロ
ツドと、該シリンダとロツドとの空所に封入され
た鉛とからなり、シリンダとロツドとの相対移動
により空所部に形成された断面縮小部を通過する
ことによつて鉛がせん断変形され、このときのエ
ネルギー消費によつて周期的エネルギーを吸収す
るものである。

しかしながら、上記公知技術においては、相
対変位する対象物の変位がそのまゝロツドに伝わ
る構成になつているので、鉛を塑性流動化するた
めの所定の力を得ることができない場合があり、
このため有効な減衰能を発揮できないでいる。
変位量に合わせたロツドの移動量（ストローク）
を確保する必要があり、大変位になるとその変位
量に見合う縮径断面積の決定が困難となる。シ
リンダー構造であるので、その有効横断面積（シ
リンダー内面積からロツドの面積を差し引いたも
の）によつてエネルギー吸収能を得ているので、
大きなエネルギー吸収能を得ようとすればシリン
ダの径を大径にする必要があり、装置が徒らに大
径化する。以上の〜に関連して、シリン
ダ・ロツド・断面縮小部等の諸元を一義的に決め
難く、減衰特性が安定しない、等の問題点があ
る。

［考案の技術的課題］ 本考案は上記実情に鑑みなされたものであり、
変位量の大小並びに外力の大小に可及的影響され
ず、一義的に所要のエネルギー減衰能を得ること
のできるこの種エネルギー吸収装置を提供するこ
とを目的（技術的課題）とする。

Ｂ 考案の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本考案のエネルギー吸収装置は上記目的を達成
するため、以下の構成（技術的手段）を採る。す
なわち、クレビスを有する上部取付け体と、
前記クレビスの作る面に沿つて揺動する揺動シリ
ンダと、前記揺動シリンダに摺動自在に嵌挿さ
れる摺動ピストン部と、該摺動ピストン部の下端
に前記クレビスの作る面に直交して延設されると
ともに、互いに相対する側に回転翼が長手方向に
連続して突設されてなる回転軸部とからなる揺動
腕と、前記揺動腕の回転軸部を収用するシリン
ダ室を有するとともに、該シリンダ室には前記２
つの回転翼間に介在し、前記回転軸部の外周面に
向けて長手方向に沿つて膨出する膨出突条が形成
され、前記回転軸部の両端部を回転可能に把持す
る固定シリンダとからなり、前記回転翼の先端
はシリンダ室の内周壁に内接し、前記膨出突条の
頂部と回転軸部の外周面とは所定間隔を存して絞
り通路部Ｃを形成し、前記これらの回転翼及び
膨出突条によつてシリンダ室には第１及び第２の
作動空間Ａ，Ｂが画成され、前記作動空間Ａ，
Ｂ及び絞り通路部Ｃには鉛が封入されてなる、こ
とを特徴とする。

上記構成において、鉛は鉛合金あるいは鉛その
他の物質との混合物を含む。

［作用］ このエネルギー吸収装置は互いに相対的に揺動
運動する２つの構造物間に介装され、上部取付け
体をもつて一方の構造物に、固定シリンダをもつ
て他方の構造物に固定される。

しかして、この構造物系に強制振動力が作用し
て構造物間に相対的変位が生じると、揺動シリン
ダはこの相対変位の方向に揺動し、かつこれに連
動する揺動腕の回転翼付き回転軸部を正転及び逆
回転させ、作動空間Ａ，Ｂ間の鉛を絞り通路Ｃを
通じて流動させる。

この絞り通路Ｃを流動する鉛の塑性変形によつ
て構造物の運動エネルギーが吸収され、構造物系
の相対変位は制動させられることになる。

［実施例］ 本考案のエネルギー吸収装置の実施例を図面に
基づいて説明する。

第１図及び第２図はその一実施例の構造物用ダ
ンパＤを示す。

この構造物用ダンパＤは橋梁等の構造物の制振
に適用されるものであつて、Ｇは橋桁等の上部構
造、Ｂは橋脚等の下部構造である。そして、この
構造物用ダンパＤは上部構造Ｇと下部構造Ｂとの
間に介装され、上部構造Ｇに作用する振動を吸収
する機能を主体とするものであり、上部構造Ｇの
荷重を支持する機能はない。

本ダンパＤは、上部構造Ｇに取り付けられる上
部取付け体１と、該上部取付け体１に回転軸２を
介して揺動自在に取り付けられた揺動シリンダ３
と、該揺動シリンダ３に連動する揺動腕４と、該
揺動腕４を回転自在に支持し、内部にシリンダ室
９を有するとともに下部構造Ｂに取り付けられる
固定シリンダ５の主要構成部分からなり、固定シ
リンダ５のシリンダ室９内には鉛が封入されてな
る。

以下、各部の細部構造を説明する。

上部取付け体１は平板状の取付け板１０とこの
取付け板１０の下面に相平行して対設されたクレ
ビス１１，１１とからなる。取付け板１０の上面
中央には上部構造Ｇとの固定を図るボス１ａが突
設され、またその四隅にはアンカー挿通孔１ｂが
穿設されている。クレビス１１には後記する回転
軸を受け入れる円孔１２が穿設されている。

この相対設するクレビス１１，１１間に回転軸
２を介して揺動シリンダ３が揺動可能に取り付け
られている。すなわち、回転軸２は円柱状をな
し、その両端部はクレビス１１の円孔１２に嵌装
されたすべり軸受材１４内に挿通され、両端面に
は鍔材１５が固定ボルト１６によつて固設されて
いる。そして、回転軸２は更に、揺動シリンダ３
の回転軸嵌合孔１８内に一体的に嵌合されて取り
付けられている。

揺動シリンダ３の下部は中空のシリンダ部に形
成され、このシリンダ部の内面にすべり軸受２０
が嵌装固定されている。

揺動腕４は摺動ピストン部４Ａと回転軸部４Ｂ
とからなる。

摺動ピストン部４Ａは直円柱状に形成され、そ
の上半部を上記すべり軸受２０を介して揺動シリ
ンダ３のシリンダ部内に摺動自在に挿入される。

回転軸部４Ｂはその本体部を横長の直円柱状に
延設され、摺動ピストン部４Ａの下端に直交して
形成される。直円柱の軸心は回転中心となる。本
体部の両側方には回転翼２２がそれぞれ長手方向
に突出して形成され、また、両端部はジヤーナル
部２４となつている。

固定シリンダ５は下部シリンダ体６と上蓋７と
側蓋８とを含み、これらによつて内部に円筒状の
シリンダ室９が区画形成されている。換言すれ
ば、このシリンダ室９を形成するように下部シリ
ンダ体６と上蓋７と側蓋８とが組み立てられ、該
シリンダ室９に揺動腕４の回転軸部４Ｂが嵌装さ
れる。

下部シリンダ体６はその下部の取付け板２５を
介して下部構造Ｂに固定される。取付け板部２５
の下面の中央には下部構造Ｂとの固定を図るボス
５ａが突設され、またその四隅にはアンカー挿通
孔５ｂが穿設されている。

上蓋７は下部シリンダ体６の上部の両側に窓部
を存して固定ボルトをもつて載置固定される。

側蓋８はこの上蓋７を嵌め込むとともに回転軸
部４Ｂのジヤーナル部２４をすべり軸受２６を介
して嵌合するように上蓋７及び下部シリンダ体６
に対して多数の固定ボルトをもつて強固に固定さ
れる。側蓋８は回転軸部４Ｂの軸受の役目を果
す。

シリンダ室９の内周壁９Ａは回転軸部４Ｂの回
転翼２２の先端と接し、回転軸部４Ｂがその回転
中心軸を中心として回転する場合この回転翼２２
の先端の描く軌跡に一致して形成されている。換
言すれば、回転軸部４Ｂと同心状になる。従つ
て、回転軌跡に含まれないシリンダ室９の内周壁
は格別円筒壁面に形成する必要はない。

シリンダ室９には２つの回転翼２２の間に介在
し、回転軸部４Ｂの外周面２８に向けて膨出する
膨出突条３０が長手方向に突設形成される。該膨
出突条３０は横断面（長手直角）形状において、
上面は滑らかな曲面をなし、少なくとも対向する
回転軸部４Ｂの外周面２８と同一曲率半径をなす
か、それよりも大きな曲率半径とされる。該膨出
突条３０の頂部３１はわずかな幅にわたつて平面
に形成されてもよい。また、その基部３２はシリ
ンダ室９の内面になだらかに連なる。重要なこと
は膨出突条３０の横断曲面はいずれの位置におい
ても急傾斜をなさないことである。

そして、膨出突条３０の頂部３１と回転軸部４
Ｂの周面２８とは回転軸部４Ｂの回転に追従して
常時一定の間隙すなわち絞り通路（あるいは断面
縮小部）Ｃを存して対設される。

このようにして、２つの回転翼２２、該２つの
回転翼間の外周面２８、回転翼間のシリンダ面９
Ａ及び膨出突条３０並びに側蓋８によつて囲まれ
るシリンダ室９に密閉空間が形成され、この密閉
空間に鉛Ｐが充填される。

鉛Ｐは融した状態（融点327.5℃）で密閉空間
に鋳込まれる。この使用される鉛Ｐとしては純粋
にされた鉛のほかに鉛合金、あるいは鉛その他の
物質との混合物を含むものである。

このようにして、シリンダ室９には膨出突条３
０を介して回転翼２２との間に鉛が充填される第
１及び第２の作動空間Ａ，Ｂが区画形成される。

上記のように構成されたこの実施例の構造物用
ダンパＤと、上部構造Ｇ及び下部構造Ｂとの取付
け位置関係は次のとおりである。

地震動に対しては、橋桁は橋軸方向への変位が
卓越するので、クレビス１１の作る方向（クレビ
ス面）すなわち揺動方向は橋軸方向に向けられ、
従つて回転ピストン部４Ｂの回転軸は橋軸直角方
向に向けられる。

斜張橋を含む吊橋系においては、風荷重を受け
て橋軸直角方向に揺れを生じるので、このためク
レビス面は橋軸直角方向に向けられ、また回転ピ
ストン部４Ｂの回転軸は橋軸方向に向けられる。

本実施例の構造物用ダンパＤは次のように作動
する。

地震あるいは風荷重等の強制振動力を受けて上
部構造Ｇが揺れると、この振動は揺動シリンダ３
を介して揺動腕４の回転軸部４Ｂの回転となつて
あらわれる。

今、上部構造Ｇが第１図右方向に平行に変位し
たとすると、揺動シリンダ３は回転軸２を中心に
回転自由となつているので、時計方向に回転す
る。揺動腕４はこの揺動シリンダ３に連動してい
るので揺動シリンダ３の回転に合わせて回転変位
するが、揺動シリンダ３の回転中心は回転軸部４
Ｂの円筒中心軸となつているので、揺動腕４は回
転軸部４Ｂの回転軸まわりに時計方向に回転す
る。これにより、回転翼２２はシリンダ室９内を
回転する。なお、この水平変位に伴い回転軸２の
軸心と回転軸部４Ｂの回転軸心との距離すなわち
アーム長ｒが変化するが、揺動シリンダ３と揺動
腕４の摺動ピストン部４Ａとの摺動変位で吸収さ
れる。

この回転において、シリンダ室９の鉛Ｐは大き
な圧力を受けて作動室ＢからＡへ絞り通路Ｃを介
して流動する。すなわち、絞り通路Ｃでは鉛Ｐは
せん断力を受けて流動化すなわち塑性変形し、こ
の塑性変形が始まると鉛Ｐは回復と組織の再結晶
化との相互作用により絶えず復元しようとする。
このときの変形によりエネルギーが消費され、運
動エネルギーが吸収される。これにより、上部構
造Ｇの右方向の変位に制動がかかる。

上部構造Ｇが第１図左方向に変位すると上述の
逆の回転変位となり、鉛Ｐは作動室ＡからＢへと
流れ、左方向への変位に制動がかかる。

このようにして、上部構造Ｇの左右方向の揺れ
は急速に減衰されてゆく。

また、この作動において明らかなように、上・
下部構造Ｇ，Ｂ間の相対変位量ｘは、回転軸２の
軸心と回転軸部４Ｂの回転軸心との距離すなわち
アーム長ｒによつて回転翼２２の回転角θに変換
される。従つて、ｘ，ｒ，θを適宜に定めれば、
大きな変位量ｘであつてもアーム長ｒをそれに対
応して長く採ることにより、回転角θを小さくし
得る。また、小さな外力に対してはアーム長ｒを
長く採り、モーメントにより大きな力に変換でき
る。更に、外力の大小に応じて回転翼２２の長さ
ｂ（従つてシリンダ室９の長さ）を適宜調整する
ことによつてシリンダ室９の径を変えることな
く、すなわち小型化を維持したまゝ外力に対応す
ることができる。

本考案は上記実施例に限定されるものではな
く、本考案の基本的技術思想の範囲内で種々設計
変更が可能である。すなわち、以下の態様は本考
案の技術的範囲内に包含されるものでる。

固定シリンダ５は可能であれば一体ものとさ
れるか、あるいは上蓋７が省略されうる。また
は、側蓋８の一方のみが取外し自在とされる。

また、上述の説明では少くとも周期性の外力
について述べたが、左右どちらかの１回限りの
移動であつてもよく、要は揺動性の変位に対処
するものである。

Ｃ 考案の効果 本考案のエネルギー吸収装置は上述した構成よ
りなり作用を奏するものであるので、アム長を大
きく採ることにより大ストロークの変位あるいは
小さな外力に対して所定の減衰能を発揮でき、ま
た、外力の強さに対してはアーム長のほかにシリ
ンダ室の長さを調整することにより、シリンダの
小型化を維持しつつ対応できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案のエネルギー吸収装置の実施例を
示し、第１図はその一実施例の縦断面図（第２図
の−線断面図）、第２図は第１図の−線
横断面図である。 １……上部取付け体、２……回転軸、３……揺
動シリンダ、４……揺動腕、４Ａ……摺動ピスト
ン部、４Ｂ……回転軸部、５……固定シリンダ、
６……下部シリンダ体、７……上蓋、８……側
蓋、９……シリンダ室、９Ａ……内周壁、１１…
…クレビス、２２……回転翼、２８……外周面、
３０……膨出突条、Ａ，Ｂ……作動空間、Ｃ……
絞り通路、Ｐ……鉛。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 クレビス１１を有する上部取付け体１と、 前記クレビス１１の作る面に沿つて揺動する揺
   動シリンダ３と、 前記揺動シリンダ３に摺動自在に嵌挿される摺
   動ピストン部４Ａと、該摺動ピストン部４Ａの下
   端に前記クレビス１１の作る面に直交して延設さ
   れるとともに、互いに相対する側に回転翼２２が
   長手方向に連続して突設されてなる回転軸部４Ｂ
   とからなる揺動腕４と、 前記揺動腕４の回転軸部４Ｂを収容するシリン
   ダ室９を有するとともに、該シリンダ室９には前
   記２つの回転翼２２間に介在し、前記回転軸部４
   Ｂの外周面２８に向けて長手方向に沿つて膨出す
   る膨出突条３０が形成され、前記回転軸部４Ｂの
   両端部を回転可能に把持する固定シリンダ５とか
   らなり、 前記回転翼２２の先端はシリンダ室９の内周壁
   ９Ａに内接し、前記膨出突条３０の頂部３１と回
   転軸部４Ｂの外周面２８とは所定間隔を存して絞
   り通路部Ｃを形成し、 前記これらの回転翼２２及び膨出突条３０によ
   つてシリンダ室９には第１及び第２の作動空間
   Ａ，Ｂが画成され、 前記作動空間Ａ，Ｂ及び絞り通路部Ｃには鉛Ｐ
   が封入されてなる、 ことを特徴とするエネルギー吸収装置。