特開 2023-129931 ダンパー装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023129931

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】ダンパー装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20230912BHJP

   F16F 15/06 20060101ALI20230912BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 E

F16F15/06 G

E04H9/02 351

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034297

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】劉 銘崇

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139BA19

2E139BD35

3J048AA06

3J048BC02

3J048BE12

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】設置対象に特別な構造を要せず、簡便な構成により構造物に変位が生じた際に減衰力を発生させつつ、設計値以上の水平方向の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させるダンパー装置を提供する。
【解決手段】本発明は、外筒内において軸方向に一定の摩擦力を生じて伸縮自在な内筒を有する１つ以上の摩擦ダンパーを備え、前記摩擦ダンパーの軸方向一方側は設置対象における移動端に連結され、軸方向他方側は前記設置対象における固定端に連結され、前記軸方向は、水平方向に対して所定の初期角度を有するように配置されていることを特徴とする、ダンパー装置である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外筒内において軸方向に一定の摩擦力を生じて伸縮自在な内筒を有する１つ以上の摩擦ダンパーを備え、
前記摩擦ダンパーの軸方向一方側は設置対象における移動端に連結され、軸方向他方側は前記設置対象における固定端に連結され、
前記軸方向は、水平方向に対して所定の初期角度を有するように配置されていることを特徴とする、
ダンパー装置。

【請求項2】

前記固定端と前記移動端とが相対的に変位する外力が生じた際に、前記固定端と前記移動端との間の水平方向における移動距離に設計値が設定され、
前記設計値は、前記軸方向の角度が水平方向に近い所定値以下となるように設定され、
前記固定端と前記移動端との間の水平方向に生じる減衰力は、前記移動距離の増加に比例して増加し、前記移動距離が前記設計値以上である場合に略一定となる、
請求項１に記載のダンパー装置。

【請求項3】

前記摩擦ダンパーは、
前記初期角度が９０°である第１摩擦ダンパーと、
前記初期角度が０°である第２摩擦ダンパーと、を備える、
請求項１または２に記載のダンパー装置。

【請求項4】

外筒内において軸方向に一定の摩擦力を生じて伸縮自在な内筒を有する複数の摩擦ダンパーを備えるダンパー部と、
前記ダンパー部に設けられた伸縮自在な弾性部材と、を備え、
前記ダンパー部は、枠状に連結された第１摩擦ダンパーと、第２摩擦ダンパーと、第３摩擦ダンパーと、第４摩擦ダンパーとを備え、
前記第２摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第１摩擦ダンパーの軸方向他方側とは第３連結部において回転自在に連結され、
前記第２摩擦ダンパーの軸方向他方側と前記第３摩擦ダンパーの軸方向他方側は第１連結部において回転自在に連結され、
前記第３摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第４摩擦ダンパーの軸方向他方側は第４連結部において回転自在に連結され、
前記第４摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第１摩擦ダンパーの軸方向一方側は第２連結部において回転自在に連結され、
前記弾性部材は、前記第３連結部と前記第４連結部とを連結し、
前記第１連結部は設置対象における固定端に連結され、前記第２連結部は前記設置対象における移動端に連結されていることを特徴とする、
ダンパー装置。

【請求項5】

前記ダンパー部は、前記第１連結部と前記第２連結部とを結ぶ直線方向が水平方向に平行となるように配置されている、
請求項４に記載のダンパー装置。

【請求項6】

上下方向に並列された２個以上の前記ダンパー部を備える、
請求項４に記載のダンパー装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダンパー装置に関する。

【背景技術】

【0002】

構造物の免震装置には、構造物の揺れを減衰させるダンパーが設けられる。例えば、特許文献１には、建物に設けられた免震層を備え、免震層は、傾斜すべり支承と鉛直変位依存型摩擦ダンパーを備える免震システムが記載されている。この免震システムは、傾斜すべり支承の水平方向変位の増加に伴い鉛直方向変位が増加することにより、変位の増加に従って復元力を増加させる変位依存型ダンパーに構成されている。この免震システムによれば、免震層の変位の大きさに応じて減衰量を変化させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０２５３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたシステムは、水平方向の変位が設計変位を超えた場合、水平方向の変位と荷重との関係は線形に維持される。そのため、特許文献１に記載されたシステムは、摩擦力が増大することによって構造物に生じる加速度が大きくなり、変位依存型ダンパーの効果がなくなる虞がある。従って、特許文献１に記載されたシステムには、建物の水平方向の変位が設計変位を超えた場合に、設計で想定した以上の摩擦力を抑えるフェイルセーフが必要となるという課題がある。

【0005】

また、特許文献１に記載されたシステムによれば、僅かな鉛直変位（十数ｍｍ以下）が生じる場合でも高い減衰力の追従性が求められるため、高い精度を要求されるという課題がある。また、特許文献１に記載されたシステムは、設置場所において高い鉛直剛性が求められるため、設置場所が限られるという課題がある。

【0006】

本発明は、設置対象に特別な構造を要せず、簡便な構成により構造物に変位が生じた際に減衰力を発生させつつ、設計値以上の水平方向の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させるダンパー装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達するために、本発明は、外筒内において軸方向に一定の摩擦力を生じて伸縮自在な内筒を有する１つ以上の摩擦ダンパーを備え、前記摩擦ダンパーの軸方向一方側は設置対象における移動端に連結され、軸方向他方側は前記設置対象における固定端に連結され、前記軸方向は、水平方向に対して所定の初期角度を有するように配置されていることを特徴とする、ダンパー装置である。

【0008】

本発明によれば、建物に生じる変位の増加に比例して減衰力が増加する変位依存型ダンパーを構成することができる。本発明によれば、一般的な摩擦ダンパーを用いて構成可能であり、建設コストを低減できる。

【0009】

また、本発明は、前記固定端と前記移動端とが相対的に変位する外力が生じた際に、前記固定端と前記移動端との間の水平方向における移動距離に設計値が設定され、前記設計値は、前記軸方向の角度が水平方向に近い所定値以下となるように設定され、前記固定端と前記移動端との間の水平方向に生じる減衰力は、前記移動距離の増加に比例して増加し、前記移動距離が前記設計値以上である場合に略一定となるように構成されていてもよい。

【0010】

本発明によれば、建物の変位が設計値を超えた場合には減衰力が略一定となる変位依存型ダンパーを構成することができる。

【0011】

本発明の前記摩擦ダンパーは、前記初期角度が９０°である第１摩擦ダンパーと、前記初期角度が０°である第２摩擦ダンパーと、を備えていてもよい。

【0012】

本発明によれば、鉛直方向に配置された第１摩擦ダンパーと水平方向に配置された第２摩擦ダンパーとにより簡便な構成により、減衰力を増加させることができる。

【0013】

本発明は、外筒内において軸方向に一定の摩擦力を生じて伸縮自在な内筒を有する複数の摩擦ダンパーを備えるダンパー部と、前記ダンパー部に設けられた伸縮自在な弾性部材と、を備え、前記ダンパー部は、枠状に連結された第１摩擦ダンパーと、第２摩擦ダンパーと、第３摩擦ダンパーと、第４摩擦ダンパーとを備え、前記第２摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第１摩擦ダンパーの軸方向他方側とは第３連結部において回転自在に連結され、前記第２摩擦ダンパーの軸方向他方側と前記第３摩擦ダンパーの軸方向他方側は第１連結部において回転自在に連結され、前記第３摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第４摩擦ダンパーの軸方向他方側は第４連結部において回転自在に連結され、前記第４摩擦ダンパーの軸方向一方側と前記第１摩擦ダンパーの軸方向一方側は第２連結部において回転自在に連結され、前記弾性部材は、前記第３連結部と前記第４連結部とを連結し、前記第１連結部は設置対象における固定端に連結され、前記第２連結部は前記設置対象における移動端に連結されている、ダンパー装置である。

【0014】

本発明によれば、一般的な摩擦ダンパーを組み合わせることで、建物に生じる変位の増加に比例して減衰力が増加すると共に、建物の変位が設計値を超えた場合には減衰力が略一定となる変位依存型ダンパーを構成することができる。

【0015】

本発明の前記ダンパー部は、前記第１連結部と前記第２連結部とを結ぶ直線方向が水平方向に平行となるように配置されていてもよい。

【0016】

本発明によれば、枠状に組み合わされた４個の摩擦ダンパーにより、変位依存型ダンパーを構成することができる。

【0017】

本発明は、上下方向に並列された２個以上の前記ダンパー部を備えていてもよい。

【0018】

本発明によれば、ダンパーを水平方向に平行に増加させることにより、減衰力を増加させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、構造物に変位が生じた際に減衰力を発生させつつ、設計値以上の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】摩擦ダンパーの構成を示す図である。

【図2】摩擦ダンパーの復元力特性を示す図である。

【図3】平行に配置された複数の摩擦ダンパーの復元力特性を示す図である。

【図4】従来の変位依存型ダンパーの復元力特性を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るダンパー装置が適用された構造体の構成を示す図である。

【図6】ダンパー装置の構成を示す図である。

【図7】ダンパー装置に生じる減衰力を示す図である。

【図8】ダンパー装置の角度とｃｏｓ値との関係を示す図である。

【図9】ダンパー装置の復元力特性を示す図である。

【図10】変形例１に係るダンパー装置が適用された構造体の構成を示す図である。

【図11】変形例１に係るダンパー部の構成を示す平面図である。

【図12】変形例１に係るダンパー部の構成を示す側面図である。

【図13】変形例１に係るダンパー装置の復元力特性を示す図である。

【図14】変形例１に係るダンパー部の動作を示す図である。

【図15】複数のダンパー部を有する変形例１に係るダンパー装置の構成を示す図である。

【図16】変形例２に係るダンパー装置が適用された構造体の構成を示す図である。

【図17】変形例２に係るダンパー装置の復元力特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るダンパー装置の実施形態について説明する。

【0022】

図１に示されるように、一般的な摩擦ダンパーＤは、外筒Ｄ１と外筒Ｄ１内に移動自在に設けられた内筒Ｄ２とを備えている。摩擦ダンパーＤは、外筒Ｄ１から内筒Ｄ２に締付力Ｔが加えられることにより、外筒Ｄ１の内周面と内筒Ｄ２の外周面との間の接触面に生じる摩擦力Ｆにより減衰力Ｑを生じさせる。摩擦ダンパーＤは、外筒Ｄ１と内筒Ｄ２の間に軸方向に沿って相対変位が生じた際に、摩擦力により生じる熱エネルギーや材料の塑性化により生じる履歴吸収エネルギーに基づいて地震エネルギーを吸収するように構成されている。

【0023】

図２に示されるように、摩擦ダンパーＤは、締付力Ｔが一定であり、且つ、内筒Ｄ２と外筒Ｄ１との間の摩擦係数も一定である場合、変位の増減に依存せず一定の摩擦力Ｆを生じる。そのため、摩擦ダンパーＤの復元力特性は、変位に対する摩擦力が一定に示された矩形となる。摩擦ダンパーＤを用いた減衰力Ｑは、摩擦力Ｆと反対方向に同じ大きさで生じる。減衰力Ｑを増加させるため、複数の摩擦ダンパーＤによりダンパー装置が構成される場合がある。

【0024】

図３に示されるように、並列に配置された複数の摩擦ダンパーを備えるダンパー装置全体の減衰力Ｑは、摩擦力をＦとすると、Ｑ＝ｎ×Ｆ（ｎは、摩擦ダンパーの数量）である。このとき、ダンパー装置全体の復元力特性は、変位に対する減衰力が一定に示された矩形となる。摩擦ダンパーには、この他、ダンパーのストロークの増大に伴い減衰力が増大する、変位依存型摩擦ダンパーも提案されている。

【0025】

図４に示されるように、変位依存型摩擦ダンパーは、通常の摩擦ダンパーと異なる復元力特性を有している。図示するように、変位依存型摩擦ダンパーの復元力特性は、変位ゼロ点における初期状態の摩擦力Ｆ_０が従来の摩擦ダンパーＤの摩擦力Ｆに比して数割程度である。変位依存型摩擦ダンパーの復元力特性は、軸方向の変位の増大と共に摩擦力が増大し、摩擦力が従来の摩擦ダンパーＤの摩擦力と同値となった際に設計最大摩擦力Ｆ_ｍａｘとなるように調整されている。これにより、変位依存型摩擦ダンパーは、変位が小さい中小地震時には従来の摩擦ダンパーＤに比して小さな摩擦力を生じ、変位が大きくなるに従って摩擦力が大きく生じるように構成されている。

【0026】

変位依存型摩擦ダンパーは、建物の免震層に適用することができる。変位依存型摩擦ダンパーを免震層に設置した第１構造物と、最大摩擦力が同一である従来の変位に依存しない摩擦ダンパーＤを設置した第２構造物とを比較する。中小地震が発生した際は、第１構造物の第１応答加速度は、摩擦力Ｆが小さいため第２構造物の第２応答加速度に比して小さくなるという効果を奏する。しかしながら、建物の水平方向の最大設計変位δｍを超えるような大きな地震が発生した場合、第１構造物の第１応答加速度は、変位の増大に比例して変位依存型摩擦ダンパーの摩擦力が大きくなるため、第２構造物の第２応答加速度に比して増大する虞がある。以下、構造物に変位が生じた際に減衰力を発生させつつ、設計値以上の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させるダンパー装置について説明する。

【0027】

図５及び図６に示されるように、ダンパー装置１は、免震層Ｍを有する構造体５０に設けられている。構造体５０は、例えば、基礎側に設けられた下部構造体５１と、下部構造体５１の上方に設けられた上部構造体５２とを備えている。上部構造体５２は、免震層Ｍを介して下部構造体５１に支持されている。上部構造体５２は、例えば、建物である。下部構造体５１は、例えば、地盤側に設けられた基礎構造である。下部構造体５１は、建物の中間層に設けられるものであってもよい。免震層Ｍは、例えば、ゴム等の弾性体で形成された板状体と鉄板が交互に積層されて形成されている。ダンパー装置１は、上部構造体５２と上部構造体５２との間を連結している。

【0028】

地震が発生した場合、下部構造体５１と上部構造体５２とは、相対的に変位する。このとき、免震層Ｍは、伸縮自在に上部構造体５２を下部構造体５１に対して支持する。免震層Ｍが伸縮することにより、地震発生時において、下部構造体５１に対する上部構造体５２の相対的な変位に対して上部構造体５２に下部構造体５１に発生する揺れが直接伝搬することが防止される。

【0029】

しかし、長周期大振幅地震動が発生した際には免震層Ｍだけでは、上部構造体５２の揺れを低減できなくなる虞があるため、上部構造体５２と下部構造体５１との間に揺れを減衰するためのダンパー装置１が設けられる。

【0030】

ダンパー装置１は、例えば、一定の摩擦力を生じて軸Ｌ方向に伸縮自在な摩擦ダンパー２を備える。以下、適宜、方向の説明において軸方向一方側と軸方向他方側を定義するが、便宜上のものであり、一方側及び他方側を読み替えてもよい。摩擦ダンパー２の軸方向他方側は設置対象である構造体５０における固定端５１Ａに連結され、軸方向一方側は設置対象である構造体５０における移動端５２Ａに連結されている。固定端５１Ａは、例えば、下部構造体５１側に設けられている。固定端５１Ａは、例えば、下部構造体５１と一体に設けられた固定台座である。移動端５２Ａは、例えば、上部構造体５２側に設けられている。移動端５２Ａは、上部構造体５２と一体に設けられた固定台座である。

【0031】

固定端５１Ａの上面には、連結部材５１Ｂが設けられている。摩擦ダンパー２の軸方向一方側は、連結部材５１Ｂに軸ピンＰ１を介して回転自在に連結されている。移動端５２Ａの下面には、連結部材５２Ｂが設けられている。摩擦ダンパー２の軸方向他方側は、連結部材５２Ｂに軸ピンＰ２を介して回転自在に連結されている。摩擦ダンパー２は、例えば、円筒形の外筒３と、外筒３の内周面に移動自在に挿入された円筒形の内筒４とを備えている。外筒３の内周面と内筒４の外周面とは、接触している。外筒３は、所定の締め付けトルクにて内筒４を締め付け、摩擦を生じさせている。

【0032】

内筒４は、軸方向に沿って外筒３に対して相対的に移動可能であり、移動方向と反対方向に一定の摩擦力Ｆを生じ、移動方向に対して一定の減衰力Ｑを生じさせる。内筒４の軸方向一方側は、外筒３内に挿入されている。内筒４の軸方向他方側は、外筒３の軸方向他方側から露出している。内筒４の軸方向他方側には、連結部材５２Ｂと連結する棒状の第１連結杆５が設けられている。第１連結杆５の軸方向一方側は、内筒４に固定されている。第１連結杆５の軸方向他方側は、軸ピンＰ２を介して連結部材５２Ｂに回転自在に連結されている。

【0033】

外筒３の軸方向一方側には、棒状の第２連結杆６が設けられている。第２連結杆６の軸方向他方側は、外筒３の軸方向一方側に固定されている。第２連結杆６の軸方向一方側は、軸ピンＰ１を介して連結部材５１Ｂに回転自在に連結されている。摩擦ダンパー２の軸方向は、水平方向に対して所定の初期角度θ_０を有するように斜めに配置されている。摩擦ダンパー２の構成は一例であり、伸縮時に軸方向に沿って一定の摩擦力を生じることができれば他の構成を有していてもよい。

【0034】

図７に示されるように、摩擦ダンパーの軸方向の摩擦力Ｆとすると、水平方向の減衰力Ｑ_０ｈと鉛直方向の減衰力Ｑ_０ｖは、以下の式（１）により示される。

【0035】

【数1】

地震により、下部構造体５１と上部構造体５２との間に相対的に水平変位δが生じる。これに伴い、摩擦ダンパー２は伸長し、伸長の過程において軸方向に沿って一定の摩擦力Ｆを生じる。このとき、摩擦力Ｆと反対方向に減衰力Ｑを生じる。水平変位δが、最大設計変位δｍに到達した場合、この時の水平方向の減衰力Ｑ_ｍｈと鉛直方向の減衰力Ｑ_ｍｖは、以下の式（２）により示される。このとき、水平変位δの値に関係なく摩擦力Ｆは一定である。

【0036】

【数2】

【0037】

下部構造体５１と上部構造体５２との間の相対的な水平変位が０から最大設計変位δｍまでは、摩擦ダンパー２と水平方向のなす角度θが小さくなるたびに水平方向に生じる減衰力Ｑ_ｈが増大する。下部構造体５１と上部構造体５２とは、相対的に変位した後、免震層Ｍの復元力に基づいて元の位置に戻る。このとき、連動して摩擦ダンパー２は、伸長時と同じ軌跡上を移動して元の位置に戻る。

【0038】

図８に示されるように、例えば、ダンパー装置１に発生する水平方向の設計初期減衰力を摩擦力Ｆの２０％に設定したい場合、摩擦ダンパー２の軸方向と水平方向との初期角度θ_０を７８°に設定すればよい。また、下部構造体５１と上部構造体５２との間の水平方向の相対的な最大設計変位δｍを５０ｃｍに設定した場合、最大設計変位δｍにおける摩擦ダンパー２の軸方向と水平方向との角度が１８°である。このとき、ｃｏｓ１８°が０．９５であるため、水平方向の減衰力Ｑは、摩擦力Ｆの９５％となる。

【0039】

ダンパー装置１は、上記構成により、下部構造体５１と上部構造体５２との間の水平方向の相対的な変位δが最大設計変位δｍを超えた際、水平方向の減衰力Ｑｃｏｓθの変化は、９５％以上となり略減衰力Ｑの値に近い一定値となる。

【0040】

図９に示されるように、ダンパー装置１の復元力特性は、下部構造体５１と上部構造体５２との間の水平方向の相対的な変位δが０の初期位置においては、Ｑ_０ｈ＝Ｆｃｏｓθ_０である。例えば、固定端５１Ａと移動端５２Ａとの間の水平方向における相対的な変位（移動距離）は、最大設計変位δｍに設定する。最大設計変位δｍの位置において摩擦ダンパー２の軸方向の角度が水平方向に近い所定値以下となるように設定されている。図９の例では、初期角度θ_０＝７８°、初期の水平減衰力Ｑ_０ｈ＝０．２Ｆ、設計角度θｍ＝１８°、水平方向の減衰力Ｑ_ｍｈ＝０．９５Ｆに各設定値が設定されている。

【0041】

上記条件において、固定端５１Ａと移動端５２Ａとが相対的に変位する外力が生じた際に、固定端５１Ａと移動端５２Ａとの間の水平方向に生じる減衰力Ｑ_ｈは、移動距離が０から最大設計変位δｍまでの間は、移動距離の増加に連動して増加する。移動距離が最大設計変位δｍ以上となった場合、水平方向に生じる減衰力Ｑ_ｈは略一定となる。

【0042】

上述したように、ダンパー装置１によれば、構造物に変位が生じた際に、水平方向の相対的な変位の増加に連動して増加する減衰力を発生させつつ、水平方向に相対的に最大設計変位δｍ以上の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させる変位依存型摩擦ダンパーを実現できる。ダンパー装置１によれば、既存の摩擦ダンパー２を用いて構成されるため、装置構成を簡略化すると共に、設置コストを低減することができる。ダンパー装置１によれば、構造体５０に移動距離が少ない小さい地震力が生じる際には小さい減衰力Ｑ_ｈを発生し、移動距離が最大設計変位δｍ以上である場合には、減衰力Ｑｈを一定に保持し、構造体５０に加わる加速度を低減することができる。

【0043】

以下、変位依存型摩擦ダンパーを実現するダンパー装置の変形例について説明する。以下の説明では、上記実施形態と同一の構成については、同一の名称及び符号を用い、重複する説明は適宜省略する。

【0044】

［変形例１］
図１０に示されるように、ダンパー装置１Ａは、構造体５０において水平方向に伸縮自在となるように取り付けられている。

【0045】

図１１及び図１２に示されるように、ダンパー装置１Ａは、複数の摩擦ダンパー２を備えるダンパー部２Ｓと、ダンパー部に設けられた伸縮自在な弾性部材１０と、を備える。ダンパー部２Ｓは、例えば、枠状に連結された第１摩擦ダンパー２Ａと、第２摩擦ダンパー２Ｂと、第３摩擦ダンパー２Ｃと、第４摩擦ダンパー２Ｄとを備えている。第１摩擦ダンパー２Ａと、第２摩擦ダンパー２Ｂと、第３摩擦ダンパー２Ｃと、第４摩擦ダンパー２Ｄとは、それぞれ摩擦ダンパー２により構成されている。

【0046】

ダンパー部２Ｓは、例えば、平面視して時計回りに第１摩擦ダンパー２Ａと、第２摩擦ダンパー２Ｂと、第３摩擦ダンパー２Ｃと、第４摩擦ダンパー２Ｄとの順に配置されている。また、ダンパー部２Ｓは、平面視して各ダンパー同士を連結する第１連結部Ｒ１と、第２連結部Ｒ２と、第３連結部Ｒ３と、第４連結部Ｒ４が設けられている。第１連結部Ｒ１、第２連結部Ｒ２、第３連結部Ｒ３、及び第４連結部Ｒ４は、例えば、軸ピンによるピン結合である。

【0047】

第１摩擦ダンパー２Ａの軸方向他方側と第２摩擦ダンパー２Ｂの軸方向一方側は第３連結部Ｒ３において回転自在に連結されている。第２摩擦ダンパー２Ｂの軸方向他方側と第３摩擦ダンパー２Ｃの軸方向他方側は第１連結部Ｒ１において回転自在に連結されている。第３摩擦ダンパー２Ｃの軸方向一方側と第４摩擦ダンパー２Ｄの軸方向他方側は第４連結部Ｒ４において回転自在に連結されている。第４摩擦ダンパー２Ｄの軸方向一方側と第１摩擦ダンパー２Ａの軸方向一方側は第２連結部Ｒ２において回転自在に連結されている。

【0048】

弾性部材１０は、第３連結部Ｒ３と第４連結部Ｒ４とを連結している。弾性部材１０は、例えば、コイルスプリングである。第１連結部Ｒ１と第２連結部Ｒ２とを結ぶ直線と、第２摩擦ダンパー２Ｂの軸線とのなす角度はθであり、初期角度はθ_０に設定されている。第３連結部Ｒ３と第４連結部Ｒ４との間は、角度θを確保するため、弾性部材１０により予張力Ｆｓがかけられている。これにより、ダンパー部２Ｓは、第１連結部Ｒ１と、第２連結部Ｒ２とを結ぶ軸線上において伸縮自在に構成されている。

【0049】

第１連結部Ｒ１は、例えば、設置対象（構造体５０）における固定端５１Ａに連結されている。第２連結部は、例えば、設置対象における移動端５２Ａに連結されている（図１０参照）。これにより、第１連結部Ｒ１の位置は固定され、第２連結部Ｒ２、第３連結部Ｒ３、及び第４連結部Ｒ４は、変位可能に構成されている。ダンパー部２Ｓは、第１連結部Ｒ１と第２連結部Ｒ２とを結ぶ直線方向が水平方向に平行となるように配置されている。

【0050】

第１摩擦ダンパー２Ａの摩擦力は、Ｆ_Ａである。第２摩擦ダンパー２Ｂの摩擦力は、Ｆ_Ｂである。第３摩擦ダンパー２Ｃの摩擦力は、Ｆ_Ｃである。第４摩擦ダンパー２Ｄの摩擦力は、Ｆ_Ｄである。第１摩擦ダンパー２Ａ、第２摩擦ダンパー２Ｂ、第３摩擦ダンパー２Ｃ、及び第４摩擦ダンパー２Ｄの復元力特性は、従来の摩擦ダンパーの復元力特性と同様である（図２参照）。ダンパー部２Ｓの初期角度θ_０及び角度θにおける減衰力Ｑは、以下の式（３）により示される。

【0051】

【数3】

【0052】

ダンパー部２Ｓは、θ＝０となったときに、最大設計変位δｍとなるように設定されている。このとき、ｃｏｓ０＝１であるから、減衰力Ｑは、最大値Ｑｍａｘとなり、以下の式（４）により示される。

【0053】

【数4】

【0054】

ダンパー部２Ｓの変位は、最大設計変位δｍを超えても、θ角度は０度のままである。従ってダンパー部２Ｓの減衰力Ｑは、最大設計変位δｍを超えた場合、Ｑ_ｍａｘのままで一定となる。

【0055】

図１３には、ダンパー部２Ｓの復元力特性が示されている。ダンパー部２Ｓは、変位したあと、戻るときに同じ経路で戻ってくることができる。ダンパー部２Ｓの復元力特性は、減衰力が式（３）に基づいて余弦関数（cos）に依存するため、力の伝達は線形関数（図４）よりスムーズにできる。ダンパー部２Ｓを構成する各ダンパーの各摩擦力Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄは、同一に設定されていてもよいし、Ｆ_Ｂ＝Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ａ＝Ｆ_Ｄに設定されていてもよい。

【0056】

図１４に示されるように、固定端５１Ａと移動端５２Ａとが相対的に変位する外力が生じた際に、固定端５１Ａと移動端５２Ａとの間の水平方向に生じる減衰力Ｑは、移動距離が０から最大設計変位δｍまでの間は、移動距離の増加に連動して増加する。移動距離が最大設計変位δｍ以上となった場合、水平方向に生じる減衰力ＱはＱ_ｍａｘとなり、略一定となる。

【0057】

図１５に示されるように、ダンパー装置１Ａは、上下方向に並列に配置された２個以上のダンパー部２Ｓを備え、減衰力Ｑを増加させてもよい。上述したように、ダンパー装置１Ａによれば、構造物に変位が生じた際に、水平方向の相対的な変位の増加に連動して増加する減衰力を発生させつつ、水平方向に相対的に設計値以上の変位が生じた際に一定の減衰力を発生させる変位依存型摩擦ダンパーを実現できる。

【0058】

ダンパー装置１Ａによれば、既存の摩擦ダンパー２を複数個用いて構成されるため、装置構成を簡略化すると共に、設置コストを低減することができる。ダンパー装置１Ａによれば、構造体５０に移動距離が少ない小さい地震力が生じる際には小さい減衰力Ｑを発生し、移動距離が最大設計変位δｍ以上である場合には、減衰力Ｑを一定に保持し、構造体５０に加わる加速度を低減することができる。

【0059】

［変形例２］
図１６に示されるように、ダンパー装置１Ｂは、水平に配置された摩擦ダンパー２（第１摩擦ダンパー）と、垂直に配置された摩擦ダンパー２（第２摩擦ダンパー）とを備えている。ダンパー装置１Ｂは、初期角度が９０°である摩擦ダンパー２と、初期角度が０°である摩擦ダンパー２との２個の摩擦ダンパー２を備えている。初期状態における摩擦ダンパー２の摩擦力Ｆ_０とすると、水平方向の減衰力Ｑ_０ｈと鉛直方向の減衰力Ｑ_０ｖとは以下の式（５）により示される。

【0060】

【数5】

【0061】

水平方向の移動距離が最大設計変位δｍ以上になった場合、水平方向の減衰力Ｑ_ｍｈと鉛直方向の減衰力Ｑ_ｍｖは、式（６）に示されるように、変位に関係なく摩擦力Ｆは一定となる。

【0062】

【数6】

【0063】

図１７に示されるように、ダンパー装置１Ｂの復元力特性は、垂直方向に設置された摩擦ダンパー２の復元力特性と水平方向に配置された摩擦ダンパー２の復元力特性を合成した値となる。水平方向の移動距離が０から最大設計変位δｍまでは、垂直方向に配置された摩擦ダンパー２の軸方向と水平方向との角度θが小さくなるに従って、水平方向に生じる減衰力Ｑが増大する。ダンパー装置１Ｂは、水平方向に移動距離が生じたあと、戻るときに同じ経路で戻ってくることができる。

【0064】

上述したように、ダンパー装置１Ｂによれば、鉛直方向に配置された摩擦ダンパー２に加えて水平方向に配置された摩擦ダンパー２に基づいて、ダンパー装置１に比して減衰力Ｑを増加させることができる。ダンパー装置１Ｂによれば、通常の摩擦ダンパー２を用いることにより、構成を簡略化することができる。

【0065】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、変形例２に係るダンパー装置１Ｂは、摩擦ダンパー２に換えて、変形例１のダンパー部２Ｓが配置されてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１、１Ａ、１Ｂ ダンパー装置
２ 摩擦ダンパー
２Ａ 第１摩擦ダンパー
２Ｂ 第２摩擦ダンパー
２Ｃ 第３摩擦ダンパー
２Ｄ 第４摩擦ダンパー
２Ｓ ダンパー部
３ 外筒
４ 内筒
１０ 弾性部材
５１Ａ 固定端
５２Ａ 移動端
Ｄ 摩擦ダンパー
Ｄ１ 外筒
Ｄ２ 内筒
Ｒ１ 第１連結部
Ｒ２ 第２連結部
Ｒ３ 第３連結部
Ｒ４ 第４連結部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】