(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】P2024148133
(43)【公開日】2024-10-17
(54)【発明の名称】摩擦ダンパ
(51)【国際特許分類】
F16F 15/02 20060101AFI20241009BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20241009BHJP
【FI】
F16F15/02 E
E04H9/02 351
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023141240
(22)【出願日】2023-08-31
(62)【分割の表示】P 2023060911の分割
【原出願日】2023-04-04
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】000001373
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
(74)【復代理人】
【識別番号】100229091
【弁理士】
【氏名又は名称】山路 英洋
(74)【代理人】
【識別番号】100096091
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 誠一
(72)【発明者】
【氏名】平木 達也
(72)【発明者】
【氏名】栗野 治彦
(72)【発明者】
【氏名】久保田 淳
(72)【発明者】
【氏名】上瀧 敬太
【テーマコード(参考)】
2E139
3J048
【Fターム(参考)】
2E139AA01
2E139AC19
2E139BA19
3J048AA06
3J048AC03
3J048AD12
3J048BC05
3J048BE12
3J048DA04
3J048EA38
(57)【要約】
【課題】摺動材を長尺化する場合でも安定した性能を発揮できる摩擦ダンパ等を提供する。
【解決手段】摩擦ダンパ1は、外殻部2と、外殻部2に挿入され、外殻部2内で進退可能な摺動板3と、摺動板3に接する摩擦板4aと、摩擦板4aを摺動板3に押圧する押圧部5と、摺動板3の進退時の摩擦板4aの移動を拘束する拘束部6と、を有する。摺動板3は面状の部材であり、摺動板3に、摺動板3の面外変形を抑制するための補剛部31が設けられる。押圧部5は、外殻部2に螺合したボルト51によって摩擦板4aを摺動板3に押圧するものであり、ボルト51による押圧力が、押圧力をボルト51の軸部の断面より広い面積に伝達するための、段階的に面積の広がる伝達材を介して摩擦板4aに伝達される。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は面状であり、
前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、
前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、
前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための、段階的に面積の広がる伝達材を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項2】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は面状であり、
前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、
前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、
前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項3】
前記ボルトによる押圧力が、弾性体を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項4】
前記摺動材は平板状であり、
前記補剛部は、前記摺動材の進退方向に延伸するように前記摺動材に設けられた、前記摺動材の面外方向の補剛板であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項5】
前記摩擦材と前記拘束部が、前記摺動材の両側に設けられ、
前記摺動材から見て前記押圧部の反対側では、前記摩擦材が弾性体により支持されたことを特徴とする請求項4記載の摩擦ダンパ。
【請求項6】
前記摺動材は筒状であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記補剛部は、前記摺動材の内部に充填された充填材であり、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項7】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、
前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための、段階的に面積の広がる伝達材を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項8】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、
前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間に当たる位置で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、摩擦ダンパに関する。
【背景技術】
【0002】
建物において、地震等による振動を抑制するため摩擦ダンパが用いられることがある。摩擦ダンパは、地震時等に進退する摺動材が摩擦材に対して摺動することで、両部材間の摩擦により振動エネルギーを吸収し、振動を減衰させるものである。
【0003】
例えば特許文献1の摩擦ダンパでは、積層された複数枚の押さえプレート間に滑りプレートが配置され、荷重付与手段によって押さえプレートと滑りプレートの厚さ方向に荷重を付与した状態で、押さえプレートに対して滑りプレートが摺動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
地震時等に大きな変位が生じる建物の免震層や、地震時等に大変形を生じる建物間での使用を想定した場合、特許文献1の摩擦ダンパでは、滑りプレートを長尺化して滑りプレートの摺動時のストロークを大きくすることが考えられる。
【0006】
しかしながら、滑りプレートを長尺化すると滑りプレートが低荷重で座屈する。上記の摩擦ダンパでは、滑りプレートの摺動時に、滑りプレートと押さえプレートの間の摩擦力が滑りプレートの摺動に抵抗することで滑りプレートに面内方向の圧縮が生じ、長尺化した滑りプレートが座屈して安定した性能を発揮できない恐れがある。
【0007】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、摺動材を長尺化する場合でも安定した性能を発揮できる摩擦ダンパ等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】
【0008】
前述した課題を解決するための第1の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は面状であり、前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための、段階的に面積の広がる伝達材を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする摩擦ダンパである。
第2の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は面状であり、前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパである。
【0009】
第1、第2の発明の摩擦ダンパは、摺動材が補剛部により面外補剛されているので、摺動材を長尺化する場合でも、前記した面内方向の圧縮による座屈が防止できる。そのため、地震時等に大きな変位を生じる建物の免震層や、地震時等に大変形を生じる建物間での使用においても、安定した性能を発揮できる。
【0010】
また第1の発明の押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、簡単な構成で摩擦材を摺動材に押圧することができる。
【0011】
前記ボルトによる押圧力が、弾性体を介して前記摩擦材に伝達されることが望ましい。
これにより、摩擦材が摩耗等した時にもボルトからの押圧力の変動を小さくできる。
【0012】
また第1の発明では、ボルトによる押圧力が伝達材によって分散して伝達されることで、摩擦材の面圧が不均等となりにくく、摩擦材の一部のみで摩耗が大きくなるのを防止でき、摩擦材の摩耗等による面圧の変動を低減できる。
【0013】
第2の発明では、拘束部によって摩擦材の移動を拘束し、摩擦材と摺動材との間の摩擦反力を外殻部に伝達できる。また、外殻部を拘束部によって内側から面外補剛できるので、外殻部が受けるボルト反力に対し、外殻部を増厚したり外側から補剛したりする必要が無く、コンパクトな摩擦ダンパが得られる。
【0014】
前記摺動材は平板状であり、前記補剛部は、前記摺動材の進退方向に延伸するように前記摺動材に設けられた、前記摺動材の面外方向の補剛板であることが望ましい。
これにより、平板状の摺動材を補剛部によって好適に面外補剛できる。
【0015】
前記摩擦材と前記拘束部が、前記摺動材の両側に設けられ、前記摺動材から見て前記押圧部の反対側では、前記摩擦材が弾性体により支持されてもよい。
この場合、摺動材の片側のみに拘束部を設ける場合と比較して、外殻部と摺動材の中心位置の偏心を小さくすることができる。
【0016】
前記外殻部の内側で、一対の前記摺動材が背中合わせに配置され、一対の前記摺動材の間に、前記外殻部に固定された仕切板が設けられ、一対の前記摺動材のそれぞれに対応して、前記仕切板の両側で、前記摩擦材、前記押圧部、および前記拘束部が設けられ、一対の前記摺動材は、前記外殻部の外側で一体化されてもよい。
この場合、摺動材が1枚である場合と比較して大きな摩擦力を発揮することができる。さらに、仕切板が両側から受ける押圧力は相殺されるため面外剛性に配慮する必要は無く、また外殻部と摺動材の偏心応力の発生も抑制される。
【0017】
前記摺動材は筒状であり、前記摺動材の軸方向に進退し、前記補剛部は、前記摺動材の内部に充填された充填材であり、前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられてもよい。
これにより、筒状の摺動材の面外剛性を好適に高めることができる。また摺動材の周方向の複数箇所で、押圧部により摩擦材を摺動材側に押圧することで、大きな摩擦力を発揮することができる。
【0018】
第3の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための、段階的に面積の広がる伝達材を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする摩擦ダンパである。
第4の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間に当たる位置で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパである。
【0019】
第3、第4の発明の摩擦ダンパでは、摺動材が中実の柱体であり、前記したように筒体内に充填材を充填したものと類似の構成となるので、摺動材を長尺化する場合にも、前記した圧縮による座屈が防止できる。そのため、地震時等に大きな変位を生じる建物の免震層や、地震時等に大変形を生じる建物間での使用においても、安定した性能を発揮できる。
【0020】
前記外殻部は、略正方形状の断面を有する筒体であり、前記摺動材は、略正方形状の断面を有し、その隅部が前記外殻部の断面の辺の中央部に対応するように配置され、前記押圧部と前記摩擦材は、前記摺動材の4つの側面のそれぞれに対応して設けられ、前記押圧部は、前記外殻部の断面の四隅のそれぞれに螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることが望ましい。
これにより、外殻部の隅部に生じるボルト反力を外殻部の面内力として処理できるので、外殻部に求められる面外剛性が小さくなり、外殻部の板厚を薄くできる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、摺動材を長尺化する場合でも安定した性能を発揮できる摩擦ダンパ等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0024】
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態に係る摩擦ダンパ1を示す図である。
図1(a)は摩擦ダンパ1の斜視図であり、
図1(b)は
図1(a)の線A-Aの位置での摩擦ダンパ1の断面を示す図である。
【0025】
図1(a)、(b)に示すように、摩擦ダンパ1は、外殻部2、摺動板3、摩擦板4a、4b、押圧部5、拘束部6等を有する。
【0026】
外殻部2は、摺動板3、摩擦板4a、4b、押圧部5、拘束部6等を内部に収容する角筒状の部材であり、炭素鋼等の鋼材により形成されるが、これに限ることは無い。外殻部2において、摺動板3と平行な壁部には孔21が設けられ、当該壁部の内面の孔21に対応する位置にはナット22が固定される。孔21は、ナット22のネジ孔と連通する。
【0027】
摺動板3は、外殻部2の内部に挿入される面状の摺動材であり、本実施形態では長尺の平板状とされる。摺動板3は、地震等の振動に応じて長手方向に進退する。摺動板3の進退方向は、
図1(a)の奥行方向、
図1(b)の紙面法線方向に対応する。
【0028】
本実施形態では、摺動板3の一方の面(上記した孔21側の面)に、摺動板3の面外変形を抑制するための補剛部31が設けられる。補剛部31は、摺動板3の進退方向に延伸するように設けられる補剛板であり、摺動板3の幅方向の両端部において、摺動板3の面外方向に突出するように設けられる。摺動板3の幅方向は、摺動板3の長手方向と直交する方向であり、
図1(a)、(b)の上下方向に対応する。摺動板3の面外方向は、摺動板3の面に対する法線方向である。
【0029】
摩擦板4a、4bは板状の摩擦材である。摩擦板4aは摺動板3の上記一方の面に接触するように配置される。摩擦板4bは、摺動板3の他方の面に接触するように、外殻部2の孔21と反対側の壁部の内面に固定される。これらの摩擦板4a、4bは、同寸法の矩形状平面を有する。摺動板3の進退時、摺動板3は摩擦板4a、4bに対して摺動し、摺動板3と摩擦板4a、4bの間に摩擦が生じることで、地震等の振動エネルギーが摩擦熱等により消費(吸収)される。
【0030】
摺動板3の表面は例えばステンレス製であり、摩擦板4a、4bには樹脂材料が用いられる。しかしながら、摺動板3の表面や摩擦板4a、4bの材質はこれに限らない。例えば、摺動板3の表面や摩擦板4a、4bをアルミや合金等の金属製のものとし、これらの金属同士の間で摩擦が生じる構成としてもよい。
【0031】
押圧部5は、摩擦板4aを摺動板3側に押圧するものである。押圧部5は、ボルト51、円板52、円筒53、皿ばね54、有孔板55等を備える。
図2は、押圧部5を分解して示す図である。
【0032】
押圧部5は、外殻部2のナット22に螺合したボルト51の押圧力により、摩擦板4aを摺動板3側に押圧する。なお、孔21をネジ孔としてボルト51を螺合してもよく、この場合はナット22を省略できる。
【0033】
円板52、皿ばね54、および有孔板55は、ボルト51の押圧力をボルト51の軸部の断面より広い面積に伝達するための伝達材である。
【0034】
円板52はボルト51の軸部より大きな径を有する板材であり、一方の面がボルト51の軸部の先端に当接する。
【0035】
皿ばね54は、円板52よりも小さな内径を有する、中央部が凸状に隆起した円環状の弾性体であり、複数枚が積層されて、凸側の端部が、円板52の他方の面に当接する。
【0036】
有孔板55は中心に孔を有する矩形状の板材であり、その幅は皿ばね54の外径よりも大きい。また、有孔板55の平面の寸法は摩擦板4aと同程度であり、有孔板55の孔径は皿ばね54の内径と同程度である。有孔板55の一方の面は皿ばね54の凹側の端部に当接し、有孔板55の他方の面は摩擦板4aに接触する。
【0037】
ボルト51の押圧力は、段階的に面積の広がる円板52、皿ばね54、有孔板55を介することで、ボルト51の軸部よりも広い面積に分散しながら摩擦板4aに伝達される。
【0038】
円板52の摩擦板4a側の面には円筒53が固定される。円筒53の外径は、皿ばね54の内径や有孔板55の孔径と同程度であり、円筒53が皿ばね54の中空部と有孔板55の孔に通されることで、皿ばね54や有孔板55の位置ずれが防止される。
【0039】
拘束部6は、外殻部2の内側に突出するように、外殻部2の孔21の周囲の内面に固定される部材であり、板材を角筒状に組み合わせた構成を有する。
図1(b)に示すように、拘束部6の摩擦板4a側の端部は、摩擦板4aの厚さ方向の途中まで達し、摩擦板4aの周囲を囲むように配置される。また拘束部6の当該端部と摺動板3との間には、若干の隙間が形成される。
【0040】
拘束部6の中空部の断面の寸法は、摩擦板4aの平面の寸法と同程度であり、摩擦板4aが拘束部6の上記端部に囲まれることで、摺動板3の進退時の摩擦板4aの移動が拘束される。前記の円板52、皿ばね54、有孔板55は、拘束部6の内側に収容される。
【0041】
なお本実施形態では、押圧部5、拘束部6、および摩擦板4a、4bが、摺動板3の進退方向に間隔を空けて複数設けられ、摺動板3の進退方向の複数箇所で、摩擦板4a、4bと摺動板3の間に摩擦力が発生する構成とされる。
【0042】
以上説明したように、本実施形態の摩擦ダンパ1は、摺動板3が補剛部31により面外補剛されているので、摺動板3を長尺化する場合でも、前記した面内方向の圧縮による座屈が防止できる。そのため、地震時等に大きな変位を生じる建物の免震層や、地震時等に大変形を生じる建物間での使用においても、安定した性能を発揮できる。また摺動板3が面外補剛されることにより、摺動板3に面外方向の外力が加わる条件下であっても摺動板3の曲げ変形が防止され、同じく安定した性能を発揮できる。
【0043】
また本実施形態では、押圧部5として外殻部2に螺合したボルト51を用いることで、簡単な構成で摩擦板4aを摺動板3に押圧することができる。また、ボルト51による押圧力が弾性体である皿ばね54を介して摩擦板4aに伝達されるので、摩擦板4a、4bが摩耗等した時にも、押圧力の変動を小さくできる。
【0044】
さらに、ボルト51からの押圧力が、円板52、皿ばね54、有孔板55等の伝達材を介して摩擦板4aに分散して伝達されることにより、摩擦板4aの面圧が不均等となりにくく、摩擦板4aの一部のみで摩耗が大きくなるのを防止でき、摩擦板4aの摩耗等による面圧の変動を低減できる。
【0045】
また本実施形態では、外殻部2から内側に突出するように外殻部2に固定された拘束部6により、摩擦板4aの移動を拘束し、摩擦板4aと摺動板3との間の摩擦反力を外殻部2に伝達できる。また、外殻部2を拘束部6によって内側から面外補剛することができるので、外殻部2が受けるボルト反力に対し、外殻部2を増厚したり外側から補剛したりする必要が無く、コンパクトな摩擦ダンパ1が得られる。
【0046】
なお、摩擦ダンパ1では、摺動板3の両側に摩擦板4a、4bを配置したが、外殻部2と摩擦板4aをステンレス等の金属板とし、摺動板3の両面に薄い摩擦材を固定することで、摩擦板4bを省略することも可能である。また、伝達材や弾性体は上記したものに限らず、省略してもよいし、他の構成としてもよい。例えば、皿ばね54はゴム等の他の弾性体で代替可能である。
【0047】
また本実施形態の摩擦ダンパ1では、角筒状の拘束部6を摺動板3の進退方向に間隔を空けて複数設けているが、
図3に示すように、隣り合う拘束部6同士を棚状に連続させてもよい。
【0048】
さらに、
図4(a)の摩擦ダンパ1aに示すように、外殻部2の内部に一対の摺動板3を収容し、これらの摺動板3を、外殻部2の外側で連結板32を挟んでボルト33等の締結具により連結し、一体化してもよい。
【0049】
図4(b)は、
図1(b)と同様の断面を摩擦ダンパ1aについて示す図である。外殻部2の内部では、一対の摺動板3が背中合わせに配置され、これらの摺動板3の間に、仕切板23が両摺動板3と平行に設けられる。摩擦ダンパ1aでは、一対の摺動板3のそれぞれに対応して、仕切板23の両側で前記の摩擦板4a、4b、押圧部5、拘束部6が配置される。これにより、摺動板3が1枚の場合と比較して大きな摩擦力を発揮することができる。
【0050】
外殻部2では、対向する一組の壁部のそれぞれに、両押圧部5のボルト51を通すための孔21が設けられる。仕切板23の、摺動板3の幅方向に対応する方向の両端部は、外殻部2の対向する別の組の壁部のそれぞれに固定され、これにより当該壁部の面外補剛も実現される。摩擦板4bは仕切板23の両面に固定されるが、仕切板23が両側から受ける押圧力は相殺されるため、仕切板23については面外剛性に配慮する必要が無い。
【0051】
さらに、
図5の摩擦ダンパ1bに示すように、摺動板3から見て押圧部5の反対側において、摩擦板4bを、皿ばね54と有孔板55により外殻部2の孔21と反対側の壁部から摺動板3側に弾性支持してもよい。これにより、ボルト51からの押圧力による皿ばね54の弾性変形量を倍にして押圧力の変動を低減できる。
【0052】
摺動板3から見て押圧部5の反対側では、皿ばね54の凸側の端部が外殻部2の上記壁部に当接し、凹側の端部は有孔板55の一方の面に当接する。有孔板55の他方の面は、摩擦板4bと当接する。また外殻部2の上記壁部には前記と同様の円筒53が固定され、この円筒53が、皿ばね54の中空部と有孔板55の孔に通される。摺動板3の進退時の摩擦板4bの移動は、外殻部2の上記壁部に固定した拘束部6により拘束される。
【0053】
なお、
図5の例では、摺動板3の補剛部31が、摺動板3の幅方向の両端面において、摺動板3の面外方向の両側に突出するように設けられる。摺動板3と補剛部31は全体としてH字状の断面を構成し、例えばH形鋼により形成できる。
【0054】
図1の摩擦ダンパ1は、構成がシンプルであり構成部品が少なくて済むものの、外殻部2の孔21と反対側の壁部で面外変形(
図1(b)の破線a参照)を生じて摩擦板4bの面圧が不均等になり一部の摩耗が大きくなることを防ぐため、当該壁部を増厚したり外側から補剛したりする必要がある。また、外殻部2と摺動板3の中心位置の偏心による応力への配慮が必要になる。一方、
図4、5の摩擦ダンパ1a、1bは、外殻部2と摺動板3の中心位置の偏心がより小さく、偏心応力の発生も抑制される。また摺動板3を挟んで対向する外殻部2の壁部のそれぞれに板状の拘束部6を設けるので、その補剛効果によりこれらの壁部の面外変形が抑制される。
【0055】
そのため、
図1の摩擦ダンパ1は、ダンパを設けるスペースに余裕がない場合や、
図6(a)に示すように、建物の免震層において、押圧部5のボルト51と反対側に位置する外殻部2の壁部を躯体9等の固定対象に固定して用いるのに適している。また
図6(b)に示すように、2台の摩擦ダンパ1を、両摩擦ダンパ1の外殻部2の軸方向が平面視で直交するように配置し、これらの外殻部2のボルト51と反対側に位置する壁部同士を接合し、一方の摩擦ダンパ1の摺動板3の両端を免震層の下部より立ち上がる躯体部分101に固定し、他方の摩擦ダンパ1の摺動板3の両端を免震層の上部より立ち下がる躯体部分102に固定することで、2方向に摺動可能とすることもできる。
【0056】
一方、
図4、5の摩擦ダンパ1a、1bは、外殻部2と摺動板3の偏心が抑えられるので、
図6(c)に示すように、柱11と梁12によるフレーム内のブレース13に取り付けるダンパや、
図6(d)に示すように建物14の間の棟間ダンパとして用いるのにも適している。
【0057】
摩擦ダンパ1、1a、1bは、新築建物に限らず既存建物の耐震補強工事においても適用可能である。また、摩擦ダンパ1、1a、1bは、拘束部6の内部に雨風が入り込みにくく、摩擦面周辺の発錆の可能性を小さくできるため、屋内に限らず屋外や半屋外にも適用できる。なお、
図6(c)の例ではブレース13が前記の摺動板3や連結板32として用いられ、
図6(d)の例では建物14間の連結材15が前記の摺動板3や連結板32として用いられる。
【0058】
また本実施形態では摩擦ダンパ1、1a、1bの摺動材として板状の摺動板3を用いているが、摺動材の形状はこれに限ることはない。以下、摺動材の形状が異なる例を第2の実施形態として説明する。第2の実施形態は第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【0059】
[第2の実施形態]
図7は本発明の第2の実施形態に係る摩擦ダンパ10を示す斜視図である。第2の実施形態の摩擦ダンパ10は、摺動材として、筒状の摺動筒30が用いられ、摺動筒30の内部に充填材が充填される点で第1の実施形態と主に異なる。摺動筒30は、面状の部材を角筒状に組み合わせた構成を有し、充填材は、これらの部材の面外補剛を行う補剛部34として機能する。摺動筒30は、その軸方向に進退する。
【0060】
図8(a)、(b)は摩擦ダンパ10の断面図である。
図8(a)は摺動筒30の進退方向と直交する断面を示す図であり、
図8(b)は摺動筒30の進退方向の断面を示す図である。
図8(a)は
図8(b)の線C-Cによる断面であり、
図8(b)は
図8(a)の線B-Bによる断面である。
【0061】
摩擦ダンパ10は、外殻部20、摺動筒30、摩擦板4a、押圧部5、拘束部60等を有する。
【0062】
外殻部20は、摺動筒30、摩擦板4a、押圧部5、拘束部60等を内部に収容する筒状の部材であり、炭素鋼等の鋼管が用いられる。外殻部20の断面は略正方形状であり、孔21はその四隅に設けられる。当該四隅の内側には、ナット22を固定するための固定板24が設けられる。固定板24はボルト51の軸部を通すための孔25を有し、ナット22は、固定板24の内側の面において、孔25に対応する位置に固定される。
【0063】
摺動筒30は、外殻部20の内部に挿入される長尺の摺動材であり、例えば鋼管が用いられる。前記したように、本実施形態では、摺動筒30の各面の面外変形を防止するための補剛部34として、摺動筒30の内部に充填材が充填される。充填材にはモルタル等の固化材が用いられるが、これに限ることはない。
【0064】
摺動筒30の断面は、外殻部20と同様略正方形状であるが、摺動筒30は、その断面を外殻部20の断面に対して45度回転させた状態で外殻部20内に挿入され、摺動筒30の断面の隅部が、外殻部20の断面の辺の中央部に対応するように配置される。
【0065】
摩擦板4aは、摺動筒30の外周面に接するように配置される。特に本実施形態では、
図8(a)に示すように、摩擦板4aが、摺動筒30の4つの面のそれぞれに配置される。押圧部5は、摺動筒30の周方向に間隔を空けて、摺動筒30の4つの面のそれぞれに対応して設けられ、各摩擦板4aを摺動筒30側に押圧する。押圧部5のボルト51の軸部は、外殻部20の孔21と固定板24の孔25を貫通し、ナット22に螺合する。
【0066】
図8(b)に示すように、拘束部60は、外殻部20から内側に突出するように外殻部20に固定される板材であり、外殻部20と摺動筒30の間の空間を摺動筒30の進退方向に区画するように、摺動筒30の進退方向に複数枚並べて配置される。拘束部60は、外殻部20の軸方向の両端部にも設けられ、外殻部20内への風雨の侵入を防止する。前記の拘束部6と同様、拘束部60の摩擦板4a側の端部は摩擦板4aの厚さ方向の途中まで達するが、当該端部と摺動筒30との間には若干の隙間が形成される。
【0067】
摺動筒30の進退方向に隣り合う拘束部60の間には、複数(
図8(b)の例では2つ)の押圧部5が、摺動筒30の進退方向に並べて配置される。有孔板55と摩擦板4aは、これらの押圧部5に対して共通に設けられる。また
図8(b)の符号70は外殻部20を躯体等に固定する固定部であり、摺動筒30を進退可能とするための内部空間を有する筒状の部材となっている。
【0068】
第2の実施形態の摩擦ダンパ10も、摺動筒30が補剛部34により面外補剛されることで、摺動筒30の面外剛性を好適に高めることができ、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また摺動筒30の周方向の複数箇所で、押圧部5により摩擦板4aを摺動筒30側に押圧することで、大きな摩擦力を発揮することができる。
【0069】
さらに、摩擦ダンパ10では、外殻部20の断面の四隅のそれぞれにボルト51を螺合させることで、外殻部20の断面の隅部に生じるボルト反力を外殻部20の面内力として処理できる。そのため、外殻部20に求められる面外剛性が小さくて済み、外殻部20を薄くできる。
【0070】
なお、摩擦ダンパ10では外殻部20の断面を略正方形状としたが、外殻部20の断面はこれに限らず、例えば略円形でもよい。また、押圧部5は摺動筒30の周方向に間隔を空けて複数設けられればよく、その配置は上記したものに限らない。
【0071】
また摺動筒30は中空の筒体であり、その内部に充填材を充填することで面外補剛を行ったが、
図9の摩擦ダンパ10aに示すように、中空の摺動筒30に代えて、中実の柱体である摺動柱30aを摺動材として用いてもよい。中実の摺動柱30aは、摺動筒30を充填材で充填したものと類似の構成を有し、座屈を生じる荷重が最初から大きいので、補剛部を設けることなく第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0072】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0073】
1、1a、1b、10、10a:摩擦ダンパ
2、20:外殻部
3:摺動板
4a、4b:摩擦板
5:押圧部
6、60:拘束部
21、25:孔
22:ナット
23:仕切板
24:固定板
30:摺動筒
30a:摺動柱
31、34:補剛部
32:連結板
33、51:ボルト
52:円板
53:円筒
54:皿ばね
55:有孔板
【手続補正書】
【提出日】2023-12-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は面状であり、
前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、
前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、
前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための伝達材を介して前記摩擦材に伝達され、
前記伝達材は、前記ボルトから前記摩擦材に向かう方向に隣接する複数の構成部分を有し、
各構成部分の外形最大寸法が、前記ボルトから前記摩擦材に向かうにつれて段階的に大きくなることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項2】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は面状であり、
前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、
前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、
前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項3】
前記ボルトによる押圧力が、弾性体を介して前記摩擦材に伝達されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項4】
前記摺動材は平板状であり、
前記補剛部は、前記摺動材の進退方向に延伸するように前記摺動材に設けられた、前記摺動材の面外方向の補剛板であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項5】
前記摩擦材と前記拘束部が、前記摺動材の両側に設けられ、
前記摺動材から見て前記押圧部の反対側では、前記摩擦材が弾性体により支持されたことを特徴とする請求項4記載の摩擦ダンパ。
【請求項6】
前記摺動材は筒状であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記補剛部は、前記摺動材の内部に充填された充填材であり、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の摩擦ダンパ。
【請求項7】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、
前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための伝達材を介して前記摩擦材に伝達され、
前記伝達材は、前記ボルトから前記摩擦材に向かう方向に隣接する複数の構成部分を有し、
各構成部分の外形最大寸法が、前記ボルトから前記摩擦材に向かうにつれて段階的に大きくなることを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項8】
外殻部と、
前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、
前記摺動材に接する摩擦材と、
前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、
前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、
を有し、
前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、
前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、
前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、
前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間に当たる位置で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパ。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
前述した課題を解決するための第1の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は面状であり、前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための伝達材を介して前記摩擦材に伝達され、前記伝達材は、前記ボルトから前記摩擦材に向かう方向に隣接する複数の構成部分を有し、各構成部分の外形最大寸法が、前記ボルトから前記摩擦材に向かうにつれて段階的に大きくなることを特徴とする摩擦ダンパである。
第2の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は面状であり、前記摺動材に、前記摺動材の面外変形を抑制するための補剛部が設けられ、前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
第3の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記押圧部は、前記外殻部に螺合したボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであり、前記ボルトによる押圧力が、前記押圧力を前記ボルトの軸部の断面より広い面積に伝達するための伝達材を介して前記摩擦材に伝達され、前記伝達材は、前記ボルトから前記摩擦材に向かう方向に隣接する複数の構成部分を有し、各構成部分の外形最大寸法が、前記ボルトから前記摩擦材に向かうにつれて段階的に大きくなることを特徴とする摩擦ダンパである。
第4の発明は、外殻部と、前記外殻部に挿入され、前記外殻部内で進退可能な摺動材と、前記摺動材に接する摩擦材と、前記摩擦材を前記摺動材に押圧する押圧部と、前記摺動材の進退時の前記摩擦材の移動を拘束する拘束部と、を有し、前記摺動材は中実の柱体であり、前記摺動材の軸方向に進退し、前記摩擦材は、前記摺動材の外周面に接するように配置され、前記押圧部は、前記摺動材の周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記拘束部は、前記外殻部から内側に突出するように、前記外殻部側の端面を前記外殻部に固定した板材であり、前記押圧部は、前記摺動材の進退方向の前後の前記板材の間に当たる位置で前記外殻部に形成された孔に通されたボルトによって前記摩擦材を前記摺動材に押圧するものであることを特徴とする摩擦ダンパである。