(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-30
(45)【発行日】2022-09-07
(54)【発明の名称】摩擦ダンパー
(51)【国際特許分類】
F16F 15/02 20060101AFI20220831BHJP
F16F 7/08 20060101ALI20220831BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
F16F15/02 E
F16F7/08
F16F15/02 L
E04H9/02 311
E04H9/02 321B
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019025835
(22)【出願日】2019-02-15
(65)【公開番号】P2020133722
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-11-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000219602
【氏名又は名称】住友理工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】安達 大悟
【審査官】大谷 謙仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１９０６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０９０７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１３５０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２９１９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１００４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１８８２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２３５５５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｆ １５／０２
Ｆ１６Ｆ ７／０８
Ｅ０４Ｈ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに平行な２つの支持材と、前記２つの支持材の挟持により圧縮力が加わる方向で隣接配置され、前記２つの支持材からの前記圧縮力によって互いに押圧される少なくとも２つの摩擦材と、を含んでなる摩擦ダンパーであって、
前記圧縮力が加わる方向で隣接する前記摩擦材同士が互いに当接する内側接触部と、
前記圧縮力が加わる方向で最外に位置する２つの前記摩擦材のうちの少なくとも一方の前記摩擦材と前記支持材とが互いに当接する外側接触部と、
前記内側接触部を形成する一方の前記摩擦材に形成され、前記圧縮力が加わる方向との直交方向で前記摩擦材同士が相対移動した際に他方の前記摩擦材と当接することで摩擦抵抗を上昇させる抵抗上昇部と、を含み、
前記相対移動の際に前記内側接触部を形成する前記他方の摩擦材が前記抵抗上昇部に当接し、当該相対移動に伴う荷重が前記外側接触部の静摩擦力を超えると、前記外側接触部を形成する前記一方の摩擦材が前記支持材に対して相対移動することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項2】
前記外側接触部の静摩擦力は、前記内側接触部で前記他方の摩擦材が前記抵抗上昇部に当接した際の初期の摩擦力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項3】
前記外側接触部の摩擦係数は、前記抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項4】
前記抵抗上昇部は、前記内側接触部を形成する前記一方の摩擦材における前記摩擦材同士の相対移動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、前記相対移動方向で互いに離間するに従って前記圧縮力が加わる方向で前記他方の摩擦材側へ近づくように高さが変化する形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項5】
前記外側接触部は、２つの前記摩擦材と各前記支持材との間にそれぞれ設けられて、各前記外側接触部の摩擦力は互いに異なっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項6】
前記内側接触部において、前記他方の摩擦材には、前記一方の摩擦材側へ突出する凸部が設けられ、前記一方の摩擦材には、前記凸部が接触する平面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項7】
前記２つの支持材は互いにボルト止めされて各前記摩擦材に圧縮力を付与することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項8】
前記ボルトは、各前記摩擦材を貫通していることを特徴とする請求項７に記載の摩擦ダンパー。
【請求項9】
前記２つの支持材の間に、前記少なくとも２つの摩擦材、前記内側接触部、前記外側接触部、前記抵抗上昇部を含んでなる組が、前記摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項10】
前記２つの支持材、前記少なくとも２つの摩擦材、前記内側接触部、前記外側接触部、前記抵抗上昇部を含んでなる組が、前記摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【請求項11】
少なくとも１つの制震材が、前記摩擦材同士の相対移動方向に対して直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の摩擦ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物の制振に用いられる摩擦ダンパーに関する。
【背景技術】
【0002】
建物への振動を抑制する制震ダンパーとして、部材同士の摩擦を利用した摩擦ダンパーが知られている。例えば特許文献１には、一方の部材の面を湾曲凹面に形成し、他方の部材の面を湾曲凸面に形成すると共に、湾曲凹面の曲率が湾曲凸面の曲率以上となる関係とした摩擦ダンパーが開示されている。この摩擦ダンパーの場合、湾曲凸面と湾曲凹面との間の静止摩擦力以上の力が作用すると、湾曲凸面と湾曲凹面とが互いに滑り始め、湾曲凸面と湾曲凹面との距離が近づくことで摩擦力が徐々に大きくなり、エネルギー吸収量が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６３１７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような摩擦ダンパーでは、滑りによって摩擦力が徐々に大きくなることから移動ストロークを短くでき、平面同士の摩擦ダンパーと比較して小型化を図ることができる。しかし、湾曲凹面と湾曲凸面との間の摩擦抵抗以上の力が加わり、部材同士が最大限に変位した場合はそれ以上のエネルギー吸収ができなくなってしまう。
【0005】
そこで、本発明は、変位が大きい場合でも大きな摩擦力を生じさせることができ、コンパクトな形状で低変位から高変位まで対応可能となる摩擦ダンパーを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに平行な２つの支持材と、
２つの支持材の挟持により圧縮力が加わる方向で隣接配置され、２つの支持材からの圧縮力によって互いに押圧される少なくとも２つの摩擦材と、を含んでなる摩擦ダンパーであって、
圧縮力が加わる方向で隣接する摩擦材同士が互いに当接する内側接触部と、
圧縮力が加わる方向で最外に位置する２つの摩擦材のうちの少なくとも一方の摩擦材と支持材とが互いに当接する外側接触部と、
内側接触部を形成する一方の摩擦材に形成され、圧縮力が加わる方向との直交方向で摩擦材同士が相対移動した際に他方の摩擦材と当接することで摩擦抵抗を上昇させる抵抗上昇部と、を含み、
相対移動の際に内側接触部を形成する他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接し、当該相対移動に伴う荷重が外側接触部の静摩擦力を超えると、外側接触部を形成する一方の摩擦材が支持材に対して相対移動することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、外側接触部の静摩擦力は、内側接触部で他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接した際の初期の摩擦力よりも大きいことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、外側接触部の摩擦係数は、抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、抵抗上昇部は、内側接触部を形成する一方の摩擦材における摩擦材同士の相対移動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、相対移動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で他方の摩擦材側へ近づくように高さが変化する形状であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、外側接触部は、２つの摩擦材と各支持材との間にそれぞれ設けられて、各外側接触部の摩擦力は互いに異なっていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの構成において、内側接触部において、他方の摩擦材には、一方の摩擦材側へ突出する凸部が設けられ、一方の摩擦材には、凸部が接触する平面が設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかの構成において、２つの支持材は互いにボルト止めされて各摩擦材に圧縮力を付与することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７の構成において、ボルトは、各摩擦材を貫通していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかの構成において、２つの支持材の間に、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に配置されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかの構成において、２つの支持材、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に接続されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０の何れかの構成において、少なくとも１つの制震材が、摩擦材同士の相対移動方向に対して直列又は並列に接続されていることを特徴とする。
２つの支持材の挟持により圧縮力が加わる方向で隣接配置され、２つの支持材からの圧縮力によって互いに押圧される少なくとも２つの摩擦材と、を含んでなる摩擦ダンパーであって、
圧縮力が加わる方向で隣接する摩擦材同士が互いに当接する内側接触部と、
圧縮力が加わる方向で最外に位置する２つの摩擦材のうちの少なくとも一方の摩擦材と支持材とが互いに当接する外側接触部と、
内側接触部を形成する一方の摩擦材に形成され、圧縮力が加わる方向との直交方向で摩擦材同士が相対移動した際に他方の摩擦材と当接することで摩擦抵抗を上昇させる抵抗上昇部と、を含み、
相対移動の際に内側接触部を形成する他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接し、当該相対移動に伴う荷重が外側接触部の静摩擦力を超えると、外側接触部を形成する一方の摩擦材が支持材に対して相対移動することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、外側接触部の静摩擦力は、内側接触部で他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接した際の初期の摩擦力よりも大きいことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、外側接触部の摩擦係数は、抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、抵抗上昇部は、内側接触部を形成する一方の摩擦材における摩擦材同士の相対移動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、相対移動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で他方の摩擦材側へ近づくように高さが変化する形状であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、外側接触部は、２つの摩擦材と各支持材との間にそれぞれ設けられて、各外側接触部の摩擦力は互いに異なっていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの構成において、内側接触部において、他方の摩擦材には、一方の摩擦材側へ突出する凸部が設けられ、一方の摩擦材には、凸部が接触する平面が設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかの構成において、２つの支持材は互いにボルト止めされて各摩擦材に圧縮力を付与することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７の構成において、ボルトは、各摩擦材を貫通していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかの構成において、２つの支持材の間に、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に配置されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかの構成において、２つの支持材、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に接続されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０の何れかの構成において、少なくとも１つの制震材が、摩擦材同士の相対移動方向に対して直列又は並列に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
請求項１に記載の発明によれば、低変位時は内側接触部で低荷重滑りが発生し、中変位で内側接触部を形成する他方の摩擦材が一方の摩擦材の抵抗上昇部に当接することで摩擦抵抗が増加し、さらなる変位による大荷重が外側接触部の静摩擦力を超えると外側接触部で大荷重滑りが発生する多段階の摩擦構造となる。よって、変位が大きい場合でも大きな摩擦力を生じさせることができ、コンパクトな形状で低変位から高変位まで対応可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、外側接触部の静摩擦力を、内側接触部で他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接した際の初期の摩擦力よりも大きくしたことで、低荷重滑りの際に外側接触部で滑りが生じるおそれがなく、多段階の滑りが確実に実現可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、外側接触部の摩擦係数を、抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きくしたことで、抵抗上昇部を含む摩擦材の形状が簡略化し、圧縮力が加わる方向にコンパクトとなる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、抵抗上昇部を、内側接触部を形成する一方の摩擦材における摩擦材同士の相対移動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、相対移動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で他方の摩擦材側へ近づくように高さが変化する形状としたことで、摩擦抵抗の増加と他方の摩擦材の滑りのロックとが容易に設定可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、外側接触部を、２つの摩擦材と各支持材との間にそれぞれ設けて、各外側接触部の摩擦力を互いに異ならせているので、各摩擦材の固定及び滑りの設定が容易に行える。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、内側接触部において、他方の摩擦材には、一方の摩擦材側へ突出する凸部が設けられ、一方の摩擦材には、凸部が接触する平面が設けられているので、低荷重滑りが容易に設定可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れかの効果に加えて、２つの支持材を互いにボルト止めして各摩擦材に圧縮力を付与するので、各摩擦材への適正な圧縮力が設定可能となる。
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の効果に加えて、ボルトは、各摩擦材を貫通しているので、圧縮力が各摩擦材へ確実に伝わる。
請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至８の何れかの効果に加えて、２つの支持材の間に、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に配置されていることで、各組ごとに大荷重滑りが生じる設定を変えることができ、荷重設計の自由度が高まる。
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１乃至８の何れかの効果に加えて、２つの支持材、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に接続されていることで、建物のフレーム内に適した配置が可能となる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１乃至１０の何れかの効果に加えて、少なくとも１つの制震材が、摩擦材同士の相対移動方向に対して直列又は並列に接続されていることで、摩擦ダンパーで対応できない領域を制震材でカバーすることができ、制震性能の向上が期待できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、外側接触部の静摩擦力を、内側接触部で他方の摩擦材が抵抗上昇部に当接した際の初期の摩擦力よりも大きくしたことで、低荷重滑りの際に外側接触部で滑りが生じるおそれがなく、多段階の滑りが確実に実現可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、外側接触部の摩擦係数を、抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きくしたことで、抵抗上昇部を含む摩擦材の形状が簡略化し、圧縮力が加わる方向にコンパクトとなる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、抵抗上昇部を、内側接触部を形成する一方の摩擦材における摩擦材同士の相対移動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、相対移動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で他方の摩擦材側へ近づくように高さが変化する形状としたことで、摩擦抵抗の増加と他方の摩擦材の滑りのロックとが容易に設定可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、外側接触部を、２つの摩擦材と各支持材との間にそれぞれ設けて、各外側接触部の摩擦力を互いに異ならせているので、各摩擦材の固定及び滑りの設定が容易に行える。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、内側接触部において、他方の摩擦材には、一方の摩擦材側へ突出する凸部が設けられ、一方の摩擦材には、凸部が接触する平面が設けられているので、低荷重滑りが容易に設定可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れかの効果に加えて、２つの支持材を互いにボルト止めして各摩擦材に圧縮力を付与するので、各摩擦材への適正な圧縮力が設定可能となる。
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の効果に加えて、ボルトは、各摩擦材を貫通しているので、圧縮力が各摩擦材へ確実に伝わる。
請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至８の何れかの効果に加えて、２つの支持材の間に、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に配置されていることで、各組ごとに大荷重滑りが生じる設定を変えることができ、荷重設計の自由度が高まる。
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１乃至８の何れかの効果に加えて、２つの支持材、少なくとも２つの摩擦材、内側接触部、外側接触部、抵抗上昇部を含んでなる組が、摩擦材同士の相対移動方向に対して複数直列又は並列に接続されていることで、建物のフレーム内に適した配置が可能となる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１乃至１０の何れかの効果に加えて、少なくとも１つの制震材が、摩擦材同士の相対移動方向に対して直列又は並列に接続されていることで、摩擦ダンパーで対応できない領域を制震材でカバーすることができ、制震性能の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】摩擦ダンパーの説明図で、（Ａ）は変位前、（Ｂ）は変位して低荷重滑りがロックされた状態をそれぞれ示す。
【図2】制震ダンパーの説明図で、（Ａ）は側面、（Ｂ）は正面をそれぞれ示す。
【図3】制震ダンパーの変更例を示す正面図である。
【図4】（Ａ）～（Ｅ）は制震ダンパーをフレームに組み込んだ例を示す説明図である。
【図5】（Ａ）～（Ｃ）は制震ダンパーをフレームに組み込んだ他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、摩擦ダンパーの一例を示す説明図である。この摩擦ダンパー１は、平板状の第１支持材２と第２支持材３とを所定間隔をおいて平行に配置し、第１支持材２側に第１摩擦材４を、第２支持材３側に第２摩擦材５をそれぞれ対向状に配置してなる。
なお、図１では、上下の矢印方向を、第１、第２支持材２，３の挟持によって第１、第２摩擦材４，５に圧縮力が加わる方向とし、便宜上紙面上側を上方、紙面下側を下方として説明する。また、矢印方向と直交する左右の矢印方向を、外力によって第１、第２支持材２，３が相対移動する方向（可動方向）として、便宜上紙面右側を前方、紙面左側を後方として説明する。図２，３においても同様である。
この第１摩擦材４は、可動方向に沿って長く延びる平板状で、下面には、半円状の凸部６が下向きに突設されている。
また、第２摩擦材５は、可動方向と直交する図面交差方向では第１摩擦材４と同じ幅を有し、可動方向では第１摩擦材４よりも長く延びる平板状で、上面における中央部分には、可動方向と平行な平面７が形成されている。平面７と隣接する可動方向の前後両端には、一対の抵抗上昇部８，８が突設されている。この抵抗上昇部８，８の上面には、可動方向で互いに離間するに従って上下方向で第１摩擦材４側へ近づくように高さが変化する傾斜面９，９が、平面７を中心とする前後対称に形成されて、抵抗上昇部８，８はテーパ形状となっている。
図１（Ａ）は、摩擦ダンパーの一例を示す説明図である。この摩擦ダンパー１は、平板状の第１支持材２と第２支持材３とを所定間隔をおいて平行に配置し、第１支持材２側に第１摩擦材４を、第２支持材３側に第２摩擦材５をそれぞれ対向状に配置してなる。
なお、図１では、上下の矢印方向を、第１、第２支持材２，３の挟持によって第１、第２摩擦材４，５に圧縮力が加わる方向とし、便宜上紙面上側を上方、紙面下側を下方として説明する。また、矢印方向と直交する左右の矢印方向を、外力によって第１、第２支持材２，３が相対移動する方向（可動方向）として、便宜上紙面右側を前方、紙面左側を後方として説明する。図２，３においても同様である。
この第１摩擦材４は、可動方向に沿って長く延びる平板状で、下面には、半円状の凸部６が下向きに突設されている。
また、第２摩擦材５は、可動方向と直交する図面交差方向では第１摩擦材４と同じ幅を有し、可動方向では第１摩擦材４よりも長く延びる平板状で、上面における中央部分には、可動方向と平行な平面７が形成されている。平面７と隣接する可動方向の前後両端には、一対の抵抗上昇部８，８が突設されている。この抵抗上昇部８，８の上面には、可動方向で互いに離間するに従って上下方向で第１摩擦材４側へ近づくように高さが変化する傾斜面９，９が、平面７を中心とする前後対称に形成されて、抵抗上昇部８，８はテーパ形状となっている。
【0010】
第１摩擦材４と第２摩擦材５とは、それぞれ第１支持材２と第２支持材３とに接着等で直接固定されておらず、第１支持材２と第２支持材３とが図示しないボルトによって互いに緊締されることで、第１支持材２と第２支持材３との間に圧縮された状態で固定されている。この状態で、第１摩擦材４の凸部６が第２摩擦材５の平面７に当接し、凸部６と平面７との間に、凸部６が平面７の前後に亘って可動方向へ相対移動可能な内側接触部１０が形成される。また、第２支持材３の上面と第２摩擦材５の下面との間には、第２摩擦材５が第２支持材３の上面に沿って可動方向へ相対移動可能な第１外側接触部１１が形成される。さらに、第１支持材２の下面と第１摩擦材４の上面との間にも、第１摩擦材４が第１支持材２の下面に沿って可動方向へ相対移動可能な第２外側接触部１２が形成される。各接触部間の摩擦抵抗（摩擦力）の関係は、支持材や摩擦材に用いられる鋼材の表面処理や接触面積の調整によって以下のように設定されている。
内側接触部１０＜第１外側接触部１１＜第２外側接触部１２
内側接触部１０＜第１外側接触部１１＜第２外側接触部１２
【0011】
以上の如く構成された摩擦ダンパー１は、柱と横架材とからなるフレーム内に、例えばブレース状に組み込まれる。そして、地震等によってフレームに水平方向の変位が生じ、ブレースへ軸方向に引張力と圧縮力とが交互に加わると、摩擦ダンパー１に、可動方向へ向きが交互に変わる外力が加わる。すると、第１支持材２と第２支持材３とが可動方向で相対変位しようとする。この変位力が内側接触部１０での摩擦抵抗を超える低荷重であると、第１摩擦材４の凸部６が第２摩擦材５の平面７を相対的に滑ることでエネルギーを吸収する。このとき、凸部６が第２摩擦材５の抵抗上昇部８，８の傾斜面９，９に当接すると摩擦抵抗が増加するが、変位力が傾斜面９，９に凸部６が当接した際の初期の摩擦抵抗を超えない間は、凸部６が抵抗上昇部８，８間を相対的に往復動する。第１外側接触部１１の静摩擦力は、傾斜面９，９に凸部６が当接した際の初期の摩擦抵抗よりも大きいため、第１外側接触部１１での滑りは生じない。
そして、変位力が、凸部６と傾斜面９との当接により増加した際の初期の摩擦抵抗及び第１外側接触部１１の静摩擦力を超える高荷重となると、図１（Ｂ）に示すように、凸部６が傾斜面９に当接して低荷重滑りがロックされ、そのまま第１外側接触部１１で第２摩擦材５と第２支持材３とが相対的に滑ることでエネルギーを吸収する。このとき第１支持材２は、高荷重よりも大きい第２外側接触部１２の摩擦抵抗によって滑りは生じない。こうして二段階の滑りによって変位力に対応可能となる。
そして、変位力が、凸部６と傾斜面９との当接により増加した際の初期の摩擦抵抗及び第１外側接触部１１の静摩擦力を超える高荷重となると、図１（Ｂ）に示すように、凸部６が傾斜面９に当接して低荷重滑りがロックされ、そのまま第１外側接触部１１で第２摩擦材５と第２支持材３とが相対的に滑ることでエネルギーを吸収する。このとき第１支持材２は、高荷重よりも大きい第２外側接触部１２の摩擦抵抗によって滑りは生じない。こうして二段階の滑りによって変位力に対応可能となる。
【0012】
このように、上記形態の摩擦ダンパー１によれば、圧縮力が加わる方向で隣接する第１、第２摩擦材４，５同士が互いに当接する内側接触部１０と、圧縮力が加わる方向で最外に位置する第１、第２摩擦材４，５と第１、第２支持材２，３とが互いに当接する第１、第２外側接触部１１，１２と、内側接触部１０を形成する第２摩擦材５（一方の摩擦材）に形成され、圧縮力が加わる方向との直交方向で第１、第２摩擦材４，５同士が相対移動した際に第１摩擦材４（他方の摩擦材）と当接することで摩擦抵抗を上昇させる抵抗上昇部８，８と、を含み、相対移動の際に内側接触部１０を形成する第１摩擦材４が抵抗上昇部８に当接し、当該相対移動に伴う荷重が第１外側接触部１１の静摩擦力を超えると、第１外側接触部１１を形成する第２摩擦材５が第２支持材３に対して相対移動する。
これにより、低変位時は内側接触部１０で低荷重滑りが発生し、中変位で第１摩擦材４が第２摩擦材５の抵抗上昇部８に当接することで摩擦抵抗が増加し、さらなる変位による大荷重が第１外側接触部１１の静摩擦力を超えると第１外側接触部１１で大荷重滑りが発生する二段階の摩擦構造となる。よって、変位が大きい場合でも大きな摩擦力を生じさせることができ、コンパクトな形状で低変位から高変位まで対応可能となる。
これにより、低変位時は内側接触部１０で低荷重滑りが発生し、中変位で第１摩擦材４が第２摩擦材５の抵抗上昇部８に当接することで摩擦抵抗が増加し、さらなる変位による大荷重が第１外側接触部１１の静摩擦力を超えると第１外側接触部１１で大荷重滑りが発生する二段階の摩擦構造となる。よって、変位が大きい場合でも大きな摩擦力を生じさせることができ、コンパクトな形状で低変位から高変位まで対応可能となる。
【0013】
特にここでは、第１外側接触部１１の静摩擦力を、内側接触部１０で第１摩擦材４が抵抗上昇部８に当接した際の初期の摩擦力よりも大きくしているので、低荷重滑りの際に第１外側接触部１１で滑りが生じるおそれがなく、二段階の滑りが確実に実現可能となる。
また、抵抗上昇部８を、内側接触部１０を形成する第２摩擦材５における可動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、可動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で第１摩擦材４側へ近づくように傾斜するテーパ形状としているので、摩擦抵抗の増加と第１摩擦材４の滑りのロックとが容易に設定可能となる。
また、抵抗上昇部８を、内側接触部１０を形成する第２摩擦材５における可動方向で互いに離間した２つの部位に設けられ、可動方向で互いに離間するに従って圧縮力が加わる方向で第１摩擦材４側へ近づくように傾斜するテーパ形状としているので、摩擦抵抗の増加と第１摩擦材４の滑りのロックとが容易に設定可能となる。
【0014】
そして、第１、第２摩擦材４，５と第１、第２支持材２，３との間に２つの第１、第２外側接触部１１，１２をそれぞれ設けて、各外側接触部１１，１２の摩擦力を互いに異ならせているので、第１、第２摩擦材４，５の固定及び滑りの設定が容易に行える。
また、内側接触部１０において、第１摩擦材４には、第２摩擦材５側へ突出する凸部６を設け、第２摩擦材５には、凸部６が接触する平面７を設けているので、低荷重滑りが容易に設定可能となる。
また、内側接触部１０において、第１摩擦材４には、第２摩擦材５側へ突出する凸部６を設け、第２摩擦材５には、凸部６が接触する平面７を設けているので、低荷重滑りが容易に設定可能となる。
【0015】
なお、摩擦材の形状は上記形態に限らず、例えば凸部を半円でなく台形状や円弧状としたり、抵抗上昇部の傾斜面の傾斜角度に変化点を持たせたり、抵抗上昇部の上面を凹曲面や凸曲面の円弧状としたり、曲線のＲが変化するものとしたりしてもよい。また、抵抗上昇部を四角形状の突起として凸部の当接でロックするようにしたり、突起に段差を設けたりしてもよい。
さらに、抵抗上昇部は、可動方向の前後で対称に形成するものに限らず、同じ傾斜面や凹曲面等であっても可動方向での長さや圧縮力が加わる方向での高さを互いに変えたりしてもよいし、前後で異なる形状（例えば前側では傾斜面、後側では凹曲面等）を採用したりしてもよい。
加えて、抵抗上昇部の間を平面とせずに抵抗上昇部を含む全体を凹曲面として徐々に抵抗力を上げるようにしたり等、適宜変更可能である。逆に凸部とこれらの抵抗上昇部とは上記形態と上下逆の摩擦材側に設けてもよい。
さらに、抵抗上昇部は、可動方向の前後で対称に形成するものに限らず、同じ傾斜面や凹曲面等であっても可動方向での長さや圧縮力が加わる方向での高さを互いに変えたりしてもよいし、前後で異なる形状（例えば前側では傾斜面、後側では凹曲面等）を採用したりしてもよい。
加えて、抵抗上昇部の間を平面とせずに抵抗上昇部を含む全体を凹曲面として徐々に抵抗力を上げるようにしたり等、適宜変更可能である。逆に凸部とこれらの抵抗上昇部とは上記形態と上下逆の摩擦材側に設けてもよい。
【0016】
また、このような抵抗上昇部の形状によって摩擦抵抗の増加を図る他、圧縮力が加わる方向で高さが変わらない平面であっても、例えばエンボス加工等の表面処理やコーティング等によって両端に中間部と摩擦係数が異なる抵抗上昇部を形成すれば、上記形態と同じ作用を得ることができる。これにより第１外側接触部の摩擦係数を、抵抗上昇部の摩擦係数よりも大きくすることで二段階の滑りを設定すれば、抵抗上昇部を含む摩擦材の形状が簡略化し、圧縮力が加わる方向にコンパクトとなる。
さらに、摩擦材は上記形態のように２つの場合に限らず、３つ以上の摩擦材を圧縮力が加わる方向に重ねて各摩擦材間に内側接触部を形成し、各内側接触部を形成する摩擦材の一方に抵抗上昇部を形成することもできる。この場合、各内側接触部ごとに摩擦抵抗を変えて、抵抗上昇部に当接することで順番に内側接触部で低荷重滑りが生じるように設定すれば、多段階での摩擦構造が得られる。
その他、上記形態では第１摩擦材を圧縮力により固定しているが、第１支持材に溶接等によって物理的に固定してもよい。
さらに、摩擦材は上記形態のように２つの場合に限らず、３つ以上の摩擦材を圧縮力が加わる方向に重ねて各摩擦材間に内側接触部を形成し、各内側接触部を形成する摩擦材の一方に抵抗上昇部を形成することもできる。この場合、各内側接触部ごとに摩擦抵抗を変えて、抵抗上昇部に当接することで順番に内側接触部で低荷重滑りが生じるように設定すれば、多段階での摩擦構造が得られる。
その他、上記形態では第１摩擦材を圧縮力により固定しているが、第１支持材に溶接等によって物理的に固定してもよい。
【0017】
そして、上記形態では摩擦ダンパーのみを用いた例で説明しているが、粘弾性ダンパー等の他の制震材との併用も可能である。図２はその一例である粘弾性ダンパーを併用した制震ダンパー２０を示すもので、ここでは上方からの平面視が矩形状の第１支持材２と第２支持材３とを図２（Ｂ）での左右方向にずらして中央部分を重ね合わせて、重合部分の中央に摩擦ダンパー１Ａを配置している。但し、この摩擦ダンパー１Ａは、第１摩擦材４と第２摩擦材５、内側接触部１０、第１、第２外側接触部１１，１２、抵抗上昇部８を含んでなる組が、左右に所定間隔をおいて、可動方向となる前後方向に対して複数並列に配置された構成となっている。各組の間と左右との３箇所で第１支持材２には、前後方向の長穴２１，２１・・が形成されて、各長穴２１に上方から貫通させたボルト２２を第２支持材３に貫通させてその裏側でナットで締結することで、厚み方向での圧縮力を付与している。このように第１、第２支持材２，３を互いにボルト止めして第１、第２摩擦材４，５に圧縮力を付与することで、第１、第２摩擦材４，５への適正な圧縮力が設定可能となる。特に、ボルト２２は各摩擦材４，５を貫通しないので、各摩擦材４，５の外部で間接的に圧縮力をかけることができ、各摩擦材４，５のコンパクト化が可能となる。
摩擦ダンパー１Ａを挟んで前後両側には、平面視が矩形状の粘弾性体２３，２３が、第１支持材２と第２支持材３との互いの対向面に接着させた状態で配設されて、第１、第２支持材２，３の相対変位によって粘弾性体２３，２３が剪断変形する粘弾性ダンパー２４，２４を構成している。
摩擦ダンパー１Ａを挟んで前後両側には、平面視が矩形状の粘弾性体２３，２３が、第１支持材２と第２支持材３との互いの対向面に接着させた状態で配設されて、第１、第２支持材２，３の相対変位によって粘弾性体２３，２３が剪断変形する粘弾性ダンパー２４，２４を構成している。
【0018】
このハイブリッド型の制震ダンパー２０においては、摩擦ダンパー１Ａにおいて内側接触部１０や第１外側接触部１１で滑りが生じる際は各粘弾性ダンパー２４の粘弾性体２３も滑りに伴う変位に追従して剪断変形するため、エネルギー吸収が大きくなる。また、摩擦ダンパー１Ａの初期剛性が低下しても、粘弾性ダンパー２４によって初期のエネルギー吸収が行える。
そして、摩擦ダンパー１Ａの第２外側接触部１２で滑りが生じるような大きな荷重に対しても、各粘弾性ダンパー２４の粘弾性体２３が剪断変形することでエネルギー吸収が可能となる。すなわち、摩擦ダンパー１Ａで対応できない領域を粘弾性ダンパー２４でカバーすることができる。
また、ここでは第１、第２摩擦材４，５、内側接触部１０、第１、第２外側接触部１１，１２、抵抗上昇部８を含んでなる組を、摩擦材４，５同士の相対移動方向に対して複数並列に配置して摩擦ダンパー１Ａを構成しているので、各組ごとに大荷重滑りが生じる設定を変えることができ、荷重設計の自由度が高まる。なお、各組は３つ以上配置してもよいし、直列に配置してもよい。
そして、摩擦ダンパー１Ａの第２外側接触部１２で滑りが生じるような大きな荷重に対しても、各粘弾性ダンパー２４の粘弾性体２３が剪断変形することでエネルギー吸収が可能となる。すなわち、摩擦ダンパー１Ａで対応できない領域を粘弾性ダンパー２４でカバーすることができる。
また、ここでは第１、第２摩擦材４，５、内側接触部１０、第１、第２外側接触部１１，１２、抵抗上昇部８を含んでなる組を、摩擦材４，５同士の相対移動方向に対して複数並列に配置して摩擦ダンパー１Ａを構成しているので、各組ごとに大荷重滑りが生じる設定を変えることができ、荷重設計の自由度が高まる。なお、各組は３つ以上配置してもよいし、直列に配置してもよい。
【0019】
図３は、制震ダンパー２０の変更例を示すもので、ここでは長穴２１及びボルト２２を摩擦ダンパー１Ａの第１、第２摩擦材４，５の位置にそれぞれ設けて、ボルト２２を各摩擦材４，５に貫通させている点が図２と異なる。よって、摩擦材４，５に設けるボルト２２の貫通孔２５は、前後に延びる長穴となっている。作用は図２の形態と同じであるが、摩擦材４，５の位置でボルト２２が貫通しているので、摩擦材４，５が大きくなるものの、圧縮力が摩擦材４，５へ確実に伝わることになる。
【0020】
そして、このような制震ダンパー２０は、図４，５に例示する形態で、左右の柱３１と上下の横架材３２，３２とからなるフレーム３０内に組み込まれる。
図４（Ａ）は、フレーム３０内に架設されるブレース３３に設けた例で、摩擦ダンパー１Ａの可動方向がブレース３３と平行となる向きで、上下に分割した上側の第１ブレース３４に第１支持材２が連結され、下側の第２ブレース３５に第２支持材３が連結される。ここでは粘弾性ダンパー２４を１つとしている。
図４（Ｂ）はフレーム３０内の中央で水平に架設された中間材３６の上下にそれぞれ第１ブレース３４と第２ブレース３５とが架設されてなるＫブレースに設けた例で、第１ブレース３４と第２ブレース３５とをそれぞれ上下に分割して制震ダンパー２０が組み込まれている。
図４（Ｃ）は、Ｋブレースと一方の柱３１との連結部分に制震ダンパー２０を設けた例で、第１支持材２が第１ブレース３４と第２ブレース３５とに連結され、第２支持材３が柱３１に連結される。摩擦ダンパー１Ａの可動方向は上下方向となる。
図４（Ｄ）は、同じくＫブレースと一方の柱３１との連結部分に制震ダンパー２０を設けた例であるが、ここでは第１支持材２と第２支持材３とを、互いの対向面をフレーム面と直交させて上下に延びるバー形状として、互いの対向面間に摩擦ダンパー１Ａと粘弾性ダンパー２４とを設けている。この場合も摩擦ダンパー１Ａの可動方向は上下方向となるが、Ｋブレースの圧縮・引張に伴って第１支持材２が変形しないような変形防止構造（補強板等）を設けるのが望ましい。
図４（Ｅ）は、制震ダンパー２０をフレーム３０内の上側に配置して、上側の横架材３２に第１支持材２を連結し、第２支持材３を、フレーム３０下側の左右の仕口部に一対の連結材３７，３７を介して連結したやぐら型である。摩擦ダンパー１Ａの可動方向は水平方向となる。
なお、図４（Ａ）～（Ｅ）の形態では、摩擦ダンパー１Ａを粘弾性ダンパー２４から分離させて、ブレース３３と仕口部との連結際（図４（Ｅ）では連結材３７と仕口部との連結際）にそれぞれ摩擦ダンパーを設けることもできる。このように複数の摩擦ダンパーを異なる支持材にそれぞれ別々に設けて直接又は並列に接続すれば、フレーム内に適した配置が可能となる。
図４（Ａ）は、フレーム３０内に架設されるブレース３３に設けた例で、摩擦ダンパー１Ａの可動方向がブレース３３と平行となる向きで、上下に分割した上側の第１ブレース３４に第１支持材２が連結され、下側の第２ブレース３５に第２支持材３が連結される。ここでは粘弾性ダンパー２４を１つとしている。
図４（Ｂ）はフレーム３０内の中央で水平に架設された中間材３６の上下にそれぞれ第１ブレース３４と第２ブレース３５とが架設されてなるＫブレースに設けた例で、第１ブレース３４と第２ブレース３５とをそれぞれ上下に分割して制震ダンパー２０が組み込まれている。
図４（Ｃ）は、Ｋブレースと一方の柱３１との連結部分に制震ダンパー２０を設けた例で、第１支持材２が第１ブレース３４と第２ブレース３５とに連結され、第２支持材３が柱３１に連結される。摩擦ダンパー１Ａの可動方向は上下方向となる。
図４（Ｄ）は、同じくＫブレースと一方の柱３１との連結部分に制震ダンパー２０を設けた例であるが、ここでは第１支持材２と第２支持材３とを、互いの対向面をフレーム面と直交させて上下に延びるバー形状として、互いの対向面間に摩擦ダンパー１Ａと粘弾性ダンパー２４とを設けている。この場合も摩擦ダンパー１Ａの可動方向は上下方向となるが、Ｋブレースの圧縮・引張に伴って第１支持材２が変形しないような変形防止構造（補強板等）を設けるのが望ましい。
図４（Ｅ）は、制震ダンパー２０をフレーム３０内の上側に配置して、上側の横架材３２に第１支持材２を連結し、第２支持材３を、フレーム３０下側の左右の仕口部に一対の連結材３７，３７を介して連結したやぐら型である。摩擦ダンパー１Ａの可動方向は水平方向となる。
なお、図４（Ａ）～（Ｅ）の形態では、摩擦ダンパー１Ａを粘弾性ダンパー２４から分離させて、ブレース３３と仕口部との連結際（図４（Ｅ）では連結材３７と仕口部との連結際）にそれぞれ摩擦ダンパーを設けることもできる。このように複数の摩擦ダンパーを異なる支持材にそれぞれ別々に設けて直接又は並列に接続すれば、フレーム内に適した配置が可能となる。
【0021】
図５（Ａ）は、制震ダンパー２０をフレーム３０内の中央に配置して、第１支持材２を正面視矩形状の制震パネル３８を介して上側の横架材３２に、第２支持材３を同じく正面視矩形状の制震パネル３８を介して下側の横架材３２にそれぞれ連結したものである。摩擦ダンパー１Ａの可動方向は水平方向となる。
図５（Ｂ）は、制震ダンパー２０をフレーム３０内の中央で、図４（Ｄ）と同様に第１支持材２と第２支持材３とを、互いの対向面をフレーム面と直交させて上下に延びるバー形状として、互いの対向面間に、それぞれ２つの摩擦ダンパー１Ａ，１Ａと粘弾性ダンパー２４，２４とを交互に配置し、第１支持材２を制震パネル３８を介して左側の柱３１に、第２支持材３を制震パネル３８を介して右側の柱３１にそれぞれ連結したものである。
図５（Ｃ）は、支持材を省略して、フレーム３０内の中央に配置した制震パネル３８と左右の柱３１，３１との間に、それぞれ２つの摩擦ダンパー１Ａと粘弾性ダンパー２４，２４とを交互に配置したものである。
図５（Ｂ）は、制震ダンパー２０をフレーム３０内の中央で、図４（Ｄ）と同様に第１支持材２と第２支持材３とを、互いの対向面をフレーム面と直交させて上下に延びるバー形状として、互いの対向面間に、それぞれ２つの摩擦ダンパー１Ａ，１Ａと粘弾性ダンパー２４，２４とを交互に配置し、第１支持材２を制震パネル３８を介して左側の柱３１に、第２支持材３を制震パネル３８を介して右側の柱３１にそれぞれ連結したものである。
図５（Ｃ）は、支持材を省略して、フレーム３０内の中央に配置した制震パネル３８と左右の柱３１，３１との間に、それぞれ２つの摩擦ダンパー１Ａと粘弾性ダンパー２４，２４とを交互に配置したものである。
【0022】
なお、図４（Ａ）～（Ｃ）（Ｅ）及び図５（Ａ）の制震ダンパー２０では、平板状の支持材を３枚以上として、各支持材の間に摩擦ダンパーと粘弾性ダンパーとを設けた積層構造とし、支持材を交互にブレースや制震パネルに連結するようにしてもよい。また、各例において摩擦ダンパーは、第１、第２摩擦材等の組を２つ設けた図２，３の形態でなく、当該組を３つ以上並列又は直列に設けた形態としたり、当該組を１つとした図１の形態としたりしてもよい。
また、上記形態の制震ダンパーでは、制震材として粘弾性ダンパーを採用しているが、摩擦ダンパーと組み合わせる制震材としてはこれに限らず、鋼材ダンパー、オイルダンパー、弾性ダンパー、バネ等も採用可能である。このように摩擦ダンパーに他の制震材を直列又は並列に接続すれば、摩擦ダンパーで対応できない領域を制震材でカバーすることができ、制震性能の向上が期待できる。
また、上記形態の制震ダンパーでは、制震材として粘弾性ダンパーを採用しているが、摩擦ダンパーと組み合わせる制震材としてはこれに限らず、鋼材ダンパー、オイルダンパー、弾性ダンパー、バネ等も採用可能である。このように摩擦ダンパーに他の制震材を直列又は並列に接続すれば、摩擦ダンパーで対応できない領域を制震材でカバーすることができ、制震性能の向上が期待できる。
【符号の説明】
【0023】
１，１Ａ・・摩擦ダンパー、２・・第１支持材、３・・第２支持材、４・・第１摩擦材、５・・第２摩擦材、６・・凸部、７・・平面、８・・抵抗上昇部、９・・傾斜面、１０・・内側接触部、１１・・第１外側接触部、１２・・第２外側接触部、２０・・制震ダンパー、２２・・ボルト、２３・・粘弾性体、２４・・粘弾性ダンパー、３０・・フレーム、３１・・柱、３２・・横架材、３３・・ブレース。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】