JP4304748B2

JP4304748B2 - 振動エネルギ吸収装置

Info

Publication number: JP4304748B2
Application number: JP02325399A
Authority: JP
Inventors: 郁夫下田
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP2000220691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震、風等の自然現象又は人工的な地殻変動によって建物の構造物に伝達される振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種のエネルギ吸収装置としては、特公昭５８−３０４７０号公報及び特開平６−３０７４８３号公報等に記載されているようなものが知られており、特公昭５８−３０４７０号公報に記載のエネルギ吸収装置は、シリンダと、このシリンダと協力して環状空間を形成するように、シリンダ内に配され、かつ膨径部を有したロッドと、環状空間に封入された鉛とを具備し、ロッドのシリンダに対する相対的な移動で主に生じる鉛の塑性抵抗力により、地震、風等の自然現象に起因して建物に伝達される振動エネルギを吸収するようになっている。
【０００３】
また、特開平６−３０７４８３号公報に記載の振動エネルギ吸収装置は、シリンダを貫通してロッドを配し、シリンダ内に配されたロッドの外周面に凹所を形成し、ロッドの外周面とシリンダの内周面との間の前記凹所を含む環状空間に鉛を封入し、ロッドのシリンダに対する相対的な移動において凹所の部位で主に生じる鉛の剪断抵抗力により、地震、風等の自然現象に起因して建物に伝達される振動エネルギを吸収するようになっている。
【０００４】
振動エネルギ吸収装置に対しては、その出荷前若しくは設置前に、通常、その性能試験が実施されるが、その結果において所望の特性が得られない振動エネルギ吸収装置を発見する場合がある。所望の特性が得られない主な原因は、環状空間に配された鉛量の不足に基づくこの環状空間における鉛の圧縮応力不足によると考えられることから、これを解消するために環状空間に鉛を追加するが、この際、シリンダに既にボルト又は溶接止め等により固着された蓋部材を一旦取り外す等の生産性、コスト等の面で非常に面倒な作業が必要になる。
【０００５】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、環状空間に配された鉛の圧縮応力を容易に調整し得る振動エネルギ吸収装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の振動エネルギ吸収装置は、円筒部及びこの円筒部の両端を閉塞する蓋部材を有したシリンダと、このシリンダ内に、円筒部に対して相対的に軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダの内周面及びシリンダ内のロッドの外周面間の環状空間に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部とを具備しており、シリンダに、環状空間と外部とを連通する少なくとも一つの貫通孔を設けると共に、この貫通孔において、環状空間の鉛の圧縮応力を調整するための調圧栓を設けてなる。
【０００７】
第一の態様の振動エネルギ吸収装置によれば、シリンダに環状空間の鉛の圧縮応力を調整するための調圧栓を設けてなるから、シリンダを構成する円筒部及び蓋部材間等のボルト又は溶接止め等による固着を解除することなしに、シリンダに対する調圧栓の位置を調節して貫通孔まで延在した鉛を更に環状空間まで押込んだり、シリンダから調圧栓を一旦取り外して貫通孔を介して鉛を環状空間に追加したりして、容易に環状空間の鉛の圧縮応力を増大させることができる。
【０００８】
本発明の第二の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一の態様の振動エネルギ吸収装置において、調圧栓をシリンダに螺合してなる。
【０００９】
第二の態様の振動エネルギ吸収装置によれば、調圧栓をシリンダに螺合しているために、シリンダに対する調圧栓の位置を連続的に細かく調節できる上に、環状空間の鉛の圧縮応力の調整を容易に行うことができる。
【００１０】
本発明の第三の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一又は第二の態様の振動エネルギ吸収装置において、環状空間の鉛の圧縮応力調整を行い得るように、調圧栓を回転させて調圧栓のシリンダへの螺合状態を変化させる調圧栓回転手段を調圧栓の外部露出面側に設けてなる。
【００１１】
調圧栓回転手段の一つの好ましい例として、調圧栓の露出表面に凹設された例えば六角凹所等の角付き凹所を挙げることができるが、その他の例として、調圧栓の露出表面に凸設された例えば六角突起のような角形突起又は調圧栓回転ジグと噛合い係合する多数の凹所若しくは突起等を挙げることができる。
【００１２】
本発明の第四の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一から第三の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、シリンダに設けられた貫通孔を介して外部から環状空間へ鉛を補充できるように、調圧栓を取り外し自在に設けてなる。
【００１３】
第四の態様の振動エネルギ吸収装置のように、調圧栓を取り外し自在にシリンダに設けることにより、貫通孔に延在した鉛のみの環状空間への追加では、所望の圧縮応力を得られない場合、外部からの鉛を環状空間に追加して、所望の圧縮応力に容易に設定できるようになる。
【００１４】
本発明の第五の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一から第四の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、調圧栓に、環状空間の鉛の体積温度膨張に対し、鉛の圧力変動を緩和するバネ機構を設けてなる。
【００１５】
第五の態様の振動エネルギ吸収装置のように、調圧栓にバネ機構を設けることにより、シリンダ内に封入された鉛が、季節による温度変化又は連続運転によるエネルギー吸収に伴う発熱温度上昇によって膨張し、その結果貫通孔及び調圧栓を介して鉛がシリンダ外へ漏出するという問題をなくすことができる。
【００１６】
本発明の第六の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一から第五の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、鉛を環状空間及び貫通孔に密に配してなる。
【００１７】
本発明の第七の態様の振動エネルギ吸収装置は、第一から第六の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、調圧栓を円筒部及び蓋部材の少なくとも一方に設けてなる。
【００１８】
本発明の第八の態様の振動エネルギ吸収装置では、第一から第七の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、抵抗力発生部は、ロッド又は円筒部に形成された膨出部からなる。
【００１９】
本発明の第九の態様の振動エネルギ吸収装置では、第一から第八の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、抵抗力発生部は、ロッド又は円筒部に形成された凹所からなる。
【００２０】
本発明の第十の態様の振動エネルギ吸収装置では、第一から第九の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、蓋部材は、円筒部に固着されており、ロッドは、蓋部材に対して相対的に軸方向に移動自在に配されている。
【００２１】
本発明の第十一の態様の振動エネルギ吸収装置では、第一から第九の態様のいずれかの振動エネルギ吸収装置において、蓋部材は、ロッドに固着されて、円筒部に対して相対的に軸方向に移動自在に配されている。
【００２２】
本発明の振動エネルギ吸収装置では、円筒部及び蓋部材のいずれか一方又は両方に貫通孔を複数個設けると共に、全ての貫通孔に調圧栓を設けて環状空間の鉛の圧縮応力を調整できるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明及び本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に説明する。
【００２４】
図１及び図２において、本例の振動エネルギ吸収装置１は、円筒部２及び円筒部２の両端３及び４を夫々閉塞するように、円筒部２に溶接等により固着された蓋部材５及び６を有したシリンダ７と、鉄系の剛性材料で形成されたシリンダ７内に、円筒部２に対して相対的に軸方向Ａに移動自在に配されたロッド８と、シリンダ７の内周面９及びシリンダ７内のロッド８の外周面１０間の環状空間１１に収容された鉛１２と、シリンダ７内に設けられており、円筒部２に対するロッド８の軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛１２との関係でロッド８に発生させる抵抗力発生部１３と、シール手段１４及び１５とを具備しており、蓋部材５に、一端で環状空間１１に開口し他端で外部に開口して環状空間１１と外部とを連通する貫通孔１６を設けると共に、貫通孔１６において、環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を調整するための調圧栓１７を設けてなる。
【００２５】
ロッド８は、例えば高張力鋼から形成されており、蓋部材５及び６の孔１８（蓋部材６側は図示せず）を貫通して配されており、孔１８において蓋部材５及び６に固着された円筒状のベアリング２３（蓋部材６側は図示せず）を介して蓋部材５及び６に軸方向Ａに移動自在に支持されている。
【００２６】
抵抗力発生部１３は、本例ではロッド８に一体形成された膨出部３０からなる。鉛１２は、環状空間１１に加えて貫通孔１６まで延在して、これらに密に配されている。
【００２７】
調圧栓１７は、貫通孔１６において蓋部材５に螺合して且つ当該蓋部材５をシリンダの円筒部２に固着した状態で貫通孔１６の外部に開口する他端を介して外部から環状空間１１へ鉛１２を補充して、環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を増大できるように、蓋部材５から取り外し自在に設けられている。調圧栓１７の外部露出面２６側には、環状空間１１の鉛１２の圧縮応力調整を行い得るように、調圧栓１７を回転させて調圧栓１７の蓋部材５への螺合状態を変化させる調圧栓回転手段としての六角凹所２７が形成されている。調圧栓１７は、蓋部材５に対してめくら栓となるべく、軸方向Ａにおけるその長さが蓋部材５の厚みよりも十分に短くなるように、形成されている。
【００２８】
シリンダ７の内側環状凹所１９に設けられたシール手段１４は、プレッシャーリング２０と、シールリング２１とを具備しており、シリンダ７の外側環状凹所２２に配されたシール手段１５は、プレッシャーリング２０及びシールリング２１と同等のプレッシャーリング２４及びシールリング２５を具備している。これらシール手段１４及び１５は、蓋部材６側にも同様に設けられている（図３参照）。
【００２９】
以上の振動エネルギ吸収装置１では、その出荷前若しくは設置前に、通常、その性能試験が実施される。この性能試験の結果において、振動エネルギ吸収装置１が所望の特性を得られないような場合であって、その原因が環状空間１１への鉛１２の封入量の不足に基づく鉛１２の圧縮応力の不足と考えられる場合には、振動エネルギ吸収装置１では、六角凹所２７に回転ジグの先端を挿入して調圧栓１７を回転して、調圧栓１７を貫通孔１６に更に螺入し、貫通孔１６に延在した鉛１２を環状空間１１へ押し込むことにより、環状空間１１の鉛１２の量を増大させることができ、所望の鉛１２の圧縮応力を得るようにすることができる。
【００３０】
また振動エネルギ吸収装置１では、貫通孔１６に鉛１２が延在していない場合又は上記の押し込みによっても、なお環状空間１１の鉛１２の量が不足していると考えられる場合には、調圧栓１７を貫通孔１６から一旦取り外して、貫通孔１６に新たな鉛を供給して、その後、調圧栓１７を貫通孔１６に螺入し、貫通孔１６に供給された新たな鉛１２を環状空間１１へ押し込むことにより、上記と同様に、環状空間１１の鉛１２の量を増大させることができ、而して、所望の特性を得るようにすることができる。
【００３１】
したがって、振動エネルギ吸収装置１では、円筒部２に溶接止め等により固着された蓋部材５又は６を一旦取り外すという、生産性、コスト等の面で非常に面倒な作業を必要としなくなる。
【００３２】
所望の特性を得るようにされた振動エネルギ吸収装置１は、例えばシリンダ７の円筒部２が地殻に固定され、ロッド８が建物に連結されて用いられる。そして地震などで建物が振動すると、ロッド８は円筒部２に対してＡ方向に移動する。ロッド８の円筒部２に対する相対的なＡ方向の移動の際、環状空間１１においてロッド８の膨出部３０とシリンダ７の内周面９とで規定される環状通路を通って鉛１２が塑性流動し、このとき環状通路の大きさにより決定されるシリンダ７内圧がシリンダ７の両端閉塞部、すなわち蓋部材５及び６に交互に作用してロッド８の円筒部２に対する相対的なＡ方向の移動の抵抗力として現れるようになり、塑性流動における鉛１２の変形により振動エネルギが吸収される。
【００３３】
蓋部材５に貫通孔１６及び調圧栓１７を設けた振動エネルギ吸収装置としては、前記例の他に、図３に示すように、抵抗力発生部１３をロッド８に形成された環状の凹所３１で実施し、環状空間１１に配された鉛１２を凹所３１まで延在させた振動エネルギ吸収装置１００が挙げられる。
【００３４】
図３に示す振動エネルギ吸収装置１００は、ロッド８の軸方向Ａの振動における凹所３２の環状開口面３３での鉛１２の剪断変形により振動エネルギが吸収されることになる。振動エネルギ吸収装置１００でも、調圧栓１７により環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を容易に増大させることができる。
【００３５】
また、図４及び図５に示す振動エネルギ吸収装置１１０及び１２０の夫々においても、蓋部材５に貫通孔１６及び調圧栓１７を設けることにより環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を容易に増大させることができる。図４に示す振動エネルギ吸収装置１１０は、シリンダ７の蓋部材５及び６をねじ部３５及び３６によりロッド８に固着し、蓋部材５及び６をシリンダ７の円筒部２の内周面９に軸方向Ａに摺動自在に嵌装し、円筒部２の内周面９に絞り加工により抵抗力発生部としての環状の膨出部３７を設けてなり、また、図５に示す振動エネルギ吸収装置１２０は、抵抗力発生部としての環状の膨出部３７を複数設けてなる。
【００３６】
振動エネルギ吸収装置１１０及び１２０では、ロッド８の円筒部２に対する相対的なＡ方向の移動において、蓋部材５及び６も同様にＡ方向に移動される結果、鉛１２もまたＡ方向に移動され、而して膨出部３７により鉛１２に塑性流動が生起され、振動エネルギが吸収される。
【００３７】
さらに図６及び図７に示す振動エネルギ吸収装置１３０及び１４０の夫々においても、前記例と同様に、蓋部材５及び６に貫通孔１６及び調圧栓１７を設けることにより環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を容易に増大させることができる。図６に示す振動エネルギ吸収装置１３０は、ロッド８に螺着された蓋部材５及び６を円筒部２の内周面９に軸方向Ａに摺動自在に嵌装し、円筒部２の内周面９に抵抗力発生部としての環状の凹所３８を設けてなり、また、図７に示す振動エネルギ吸収装置１４０は、抵抗力発生部としての環状の凹所３８を複数設けてなる。
【００３８】
なお、振動エネルギ吸収装置１３０及び１４０では、円筒部２は、フランジ部４０及び４１付きの一対の円筒体４２及び４３がそのフランジ部４０及び４１で突き合わされてボルト４４及びナット４５により互いに連結されて一体化されて形成されている。
【００３９】
振動エネルギ吸収装置１３０及び１４０では、ロッド８の軸方向Ａの振動における凹所３８の環状開口面３９の剪断変形により振動エネルギが吸収される。
【００４０】
図３に示す振動エネルギ吸収装置１００では、ロッド８に環状の凹所３１を一個形成したが、図８に示すようにロッド８に複数の環状の凹所５０をＡ方向に配列して形成して振動エネルギ吸収装置を構成してもよく、また、図９に示すようにロッド８に複数の円形の穴５０を形成して振動エネルギ吸収装置を構成してもよく、更には、図１に示す振動エネルギ吸収装置１において、ロッド８にＡ方向に配列した複数の膨出部３０を一体的に形成して振動エネルギ吸収装置を構成してもよく、これらのいずれの振動エネルギ吸収装置においても、貫通孔１６及び調圧栓１７を円筒部２、蓋部材５及び６の少なくとも一方に設けることにより、環状空間１１の鉛１２の圧縮応力を容易に増大させることができる。
【００４１】
図１から７に示したいずれの振動エネルギ吸収装置においても、図１０に示すように、調圧栓１７に、コイルバネ５２及び押え板５３を具備したバネ機構５１を設けて振動エネルギ吸収装置を構成してもよい。押え板５３は、貫通孔１６に配された鉛１２に接して当該貫通孔１６において可動に配されている。調圧栓１７にバネ機構５１を設けることにより、環状空間１１の鉛１２の体積温度膨張に対し、押え板５３が当該押さえ板５３と調圧栓１７との間に配されたコイルバネ５２の弾性力に抗して調圧栓１７の方へ移動するため、鉛１２の圧力変動を緩和することができる。尚、バネ機構５１を、コイルバネ５２で構成する代わりに又はこれと共に皿バネ、ゴム弾性体を用いて構成してもよい。
【００４２】
また、調圧栓１７は、環状空間１１の鉛１２の圧縮応力の減少のために用いてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、環状空間に配された鉛の圧縮応力を容易に調整し得る振動エネルギ吸収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい一実施の形態の例の断面図である。
【図２】図１に示す例の調圧栓を取り外した一部拡大図である。
【図３】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい他の実施の形態の例の断面図である。
【図４】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい更に他の実施の形態の例の断面図である。
【図５】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい第４の実施の形態の例の断面図である。
【図６】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい第５の実施の形態の例の断面図である。
【図７】本発明の振動エネルギ吸収装置の好ましい第６の実施の形態の例の断面図である。
【図８】本発明における抵抗力発生部の他の例の説明図である。
【図９】本発明における抵抗力発生部の更に他の例の説明図である。
【図１０】本発明におけるバネ機構の説明図である。
【符号の説明】
１振動エネルギ吸収装置
２円筒部
３、４両端部
５、６蓋部材
７シリンダ
８ロッド
１１環状空間
１２鉛
１３抵抗力発生部
１６貫通孔
１７調圧栓
５１バネ機構

Claims

円筒部及びこの円筒部の両端を閉塞する蓋部材を有したシリンダと、このシリンダ内に、円筒部に対して相対的に軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダの内周面及びシリンダ内のロッドの外周面間の環状空間に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部とを具備しており、シリンダの円筒部に固着された一方の蓋部材に、一端で環状空間に開口し他端で外部に開口して環状空間と外部とを連通する少なくとも一つの貫通孔を設けると共に、この貫通孔において、環状空間の鉛の圧縮応力を調整するための調圧栓を、シリンダの前記一方の蓋部材に螺合させて、且つ、当該一方の蓋部材をシリンダの円筒部に固着した状態で貫通孔の前記他端を介して外部から環状空間へ鉛を補充できるように、シリンダの前記一方の蓋部材に取り外し自在に設けてなり、環状空間の鉛の圧縮応力調整を行い得るように、調圧栓を回転させて調圧栓のシリンダの前記一方の蓋部材への螺合状態を変化させる調圧栓回転手段を調圧栓の外部露出面側に設けてなり、鉛は、環状空間及び貫通孔に密に配されており、調圧栓に、環状空間の鉛の体積温度膨張に対し、鉛の圧力変動を緩和するバネ機構を設けてなり、このバネ機構は、貫通孔に配された鉛に接して当該貫通孔に可動に配された押さえ板と、この押さえ板と調圧栓との間に配されたコイルバネ、皿バネ又はゴム弾性体とを具備している、振動エネルギ吸収装置。
抵抗力発生部がロッドに形成された膨出部からなる請求項１に記載の振動エネルギ吸収装置。
抵抗力発生部がロッドに形成された凹所からなる請求項１に記載の振動エネルギ吸収装置。
ロッドは、蓋部材に対して相対的に軸方向に移動自在に配されている請求項１に記載の振動エネルギ吸収装置。