(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】2024-03-01
(45)【発行日】2024-03-11
(54)【発明の名称】摩擦ダンパー機構
(51)【国際特許分類】
E04H 9/02 20060101AFI20240304BHJP
F16F 7/08 20060101ALI20240304BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20240304BHJP
【ＦＩ】
E04H9/02 351
E04H9/02 331B
F16F7/08
F16F15/02 E
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020139813
(22)【出願日】2020-08-21
(65)【公開番号】P2022035468
(43)【公開日】2022-03-04
【審査請求日】2023-06-20
(73)【特許権者】
【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
(72)【発明者】
【氏名】磯田 和彦
(72)【発明者】
【氏名】濱 智貴
(72)【発明者】
【氏名】北村 佳久
【審査官】土屋 保光
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－００２６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１１９０３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４８５８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｈ ９／０２
Ｆ１６Ｆ ７／０８
Ｆ１６Ｆ １５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部構造体と下部構造体との間に、互いに並列に配置された第一摩擦ダンパー装置と、第二摩擦ダンパー装置と、を備え、前記第一摩擦ダンパー装置は、
前記上部構造体に接続された第一上部接続板材と、
前記第一上部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記下部構造体に接続され、前記第一上部接続板材に近接するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第一下部接続板材と、
前記第一上部接続板材の上側に配置された第一上側板材と、
前記第一下部接続板材の下側に配置された第一下側板材と、
前記第一下部接続板材と前記第一上側板材及び前記第一下側板材との間に配置された第一摩擦板材と、
前記第一上側板材と前記第一下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第一上側板材及び前記第一下側板材で前記第一下部接続板材に支圧を与える第一支圧部と、
前記第一上部接続板材、前記第一上側板材及び前記第一下側板材の軸方向の移動を拘束する第一移動拘束部と、を有し、
前記第二摩擦ダンパー装置は、
前記下部構造体に接続された第二下部接続板材と、
前記第二下部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記上部構造体に接続され、前記第二下部接続板材から離間するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第二上部接続板材と、
前記第二上部接続板材の上側に配置された第二上側板材と、
前記第二下部接続板材の下側に配置された第二下側板材と、
前記第二上部接続板材と前記第二上側板材及び前記第二下側板材との間に配置された第二摩擦板材と、
前記第二上側板材と前記第二下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第二上側板材及び前記第二下側板材で前記第二上部接続板材に支圧を与える第二支圧部と、
前記第二下部接続板材、前記第二上側板材及び前記第二下側板材の軸方向の移動を拘束する第二移動拘束部と、を有することを特徴とする摩擦ダンパー機構。
【請求項2】
上部構造体と下部構造体との間に設置される摩擦ダンパー機構であって、前記上部構造体及び前記下部構造体の一方に接続されたピストンロッドと、
前記上部構造体及び前記下部構造体の他方に接続された筐体部と、
該筐体部の内部に配置された上側部材と、
前記筐体部の内部に前記上側部材の下方に配置された下側部材と、
前記ピストンロッドに設けられ、前記上側部材と前記下側部材との間に介装され、前記上側部材及び前記下側部材に対して水平一方向に摺動可能とされたた摺動子と、
前記上側部材を前記摺動子側に付勢する上側付勢部と、
前記下側部材を前記摺動子側に付勢する下側付勢部と、を備え、
前記摺動子と前記上側部材との摺動面には、いずれも前記水平一方向に沿いかつ水平面に対して互いに逆方向に傾斜している第一上部傾斜面と第二上部傾斜面とが水平方向のうち前記水平一方向に直交する水平他方向に並設配置され、
前記摺動子と前記下側部材との摺動面は、いずれも前記水平他方向に沿いかつ水平面に対して互いに逆方向に傾斜している第一下部傾斜面と第二下部傾斜面とが前記水平他方向に並設配置されていることを特徴とする摩擦ダンパー機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、摩擦ダンパー機構に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、摩擦ダンパーは、免制振構造物の層間に設置することで地震時の層間変位を抑制する装置である（下記の特許文献１参照）。摩擦ダンパーは、免震構造物の場合には免震層に、制振構造物の場合には制振装置を設置する層に設置される。
【0003】
図１９に示すように、摩擦ダンパーの概略原理は、外筒１０１より内筒１０２に締付力を加え、外筒１０１と内筒１０２との間の相対変位と接触面の摩擦力とによる履歴吸収エネルギーで地震エネルギーを吸収するものである。
【0004】
図２０に示すように、摩擦ダンパーの復元力特性は、ダンパーの軸変位の増減に関係なく摩擦力が一定の矩形となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－４８５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の摩擦ダンパーでは、摩擦力が一定であるため、地震によってダンパーに加わる軸力が摩擦力を超えなければダンパーに変位が生じない。このため、大地震に対応するため摩擦力を大きくすると、より多く発生する中小地震ではダンパーに生じる軸力が摩擦力を超えず変位が生じないため履歴吸収エネルギーがなくなり、摩擦ダンパーとしての機能を果たせない。一方、中小地震に効果があるように摩擦力を小さくすると、大地震時に履歴吸収エネルギーが小さくなり応答低減効果がわずかなものとなってしまうという問題点がある。
【0007】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせる摩擦ダンパー機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る摩擦ダンパー機構は、上部構造体と下部構造体との間に、互いに並列に配置された第一摩擦ダンパー装置と、第二摩擦ダンパー装置と、を備え、前記第一摩擦ダンパー装置は、前記上部構造体に接続された第一上部接続板材と、前記第一上部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記下部構造体に接続され、前記第一上部接続板材に近接するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第一下部接続板材と、前記第一上部接続板材の上側に配置された第一上側板材と、前記第一下部接続板材の下側に配置された第一下側板材と、前記第一下部接続板材と前記第一上側板材及び前記第一下側板材との間に配置された第一摩擦板材と、前記第一上側板材と前記第一下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第一上側板材及び前記第一下側板材で前記第一下部接続板材に支圧を与える第一支圧部と、前記第一上部接続板材、前記第一上側板材及び前記第一下側板材の軸方向の移動を拘束する第一移動拘束部と、を有し、前記第二摩擦ダンパー装置は、前記下部構造体に接続された第二下部接続板材と、前記第二下部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記上部構造体に接続され、前記第二下部接続板材から離間するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第二上部接続板材と、前記第二上部接続板材の上側に配置された第二上側板材と、前記第二下部接続板材の下側に配置された第二下側板材と、前記第二上部接続板材と前記第二上側板材及び前記第二下側板材との間に配置された第二摩擦板材と、前記第二上側板材と前記第二下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第二上側板材及び前記第二下側板材で前記第二上部接続板材に支圧を与える第二支圧部と、前記第二下部接続板材、前記第二上側板材及び前記第二下側板材の軸方向の移動を拘束する第二移動拘束部と、を有することを特徴とする。
すなわち、本発明に係る摩擦ダンパー機構は、上部構造体と下部構造体との間に、互いに並列に配置された第一摩擦ダンパー装置と、第二摩擦ダンパー装置と、を備え、前記第一摩擦ダンパー装置は、前記上部構造体に接続された第一上部接続板材と、前記第一上部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記下部構造体に接続され、前記第一上部接続板材に近接するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第一下部接続板材と、前記第一上部接続板材の上側に配置された第一上側板材と、前記第一下部接続板材の下側に配置された第一下側板材と、前記第一下部接続板材と前記第一上側板材及び前記第一下側板材との間に配置された第一摩擦板材と、前記第一上側板材と前記第一下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第一上側板材及び前記第一下側板材で前記第一下部接続板材に支圧を与える第一支圧部と、前記第一上部接続板材、前記第一上側板材及び前記第一下側板材の軸方向の移動を拘束する第一移動拘束部と、を有し、前記第二摩擦ダンパー装置は、前記下部構造体に接続された第二下部接続板材と、前記第二下部接続板材と同軸上に軸方向に離間して配置され、前記上部構造体に接続され、前記第二下部接続板材から離間するにしたがって次第に上下方向の厚さが厚くなるように形成された第二上部接続板材と、前記第二上部接続板材の上側に配置された第二上側板材と、前記第二下部接続板材の下側に配置された第二下側板材と、前記第二上部接続板材と前記第二上側板材及び前記第二下側板材との間に配置された第二摩擦板材と、前記第二上側板材と前記第二下側板材との間隔を所定寸法以下にならないよう保持して、前記第二上側板材及び前記第二下側板材で前記第二上部接続板材に支圧を与える第二支圧部と、前記第二下部接続板材、前記第二上側板材及び前記第二下側板材の軸方向の移動を拘束する第二移動拘束部と、を有することを特徴とする。
【0009】
このように構成された摩擦ダンパー機構では、第一摩擦ダンパー装置に、引張力が作用すると第一上側摩擦板材及び第一下側摩擦板材に作用する摩擦力が増加し、圧縮力が作用すると第一上側摩擦板材及び第一下側摩擦板材に作用する摩擦力はほぼなくなる。第二摩擦ダンパー装置に、圧縮力が作用すると第二上側摩擦板材及び第二下側摩擦板材に作用する摩擦力が増加し、引張力が作用すると第二上側摩擦板材及び第二下側摩擦板材に作用する摩擦力はほぼなくなる。よって、このような第一摩擦ダンパー装置と第二摩擦ダンパー装置とが並列に配置されているため、荷重と変位との関係は両者を重ね合わせたものとなり、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせることができる。
【0010】
また、本発明に係る摩擦ダンパー機構は、上部構造体と下部構造体との間に設置される摩擦ダンパー機構であって、前記上部構造体及び前記下部構造体の一方に接続されたピストンロッドと、前記上部構造体及び前記下部構造体の他方に接続された筐体部と、該筐体部の内部に配置された上側部材と、前記筐体部の内部に前記上側部材の下方に配置された下側部材と、前記ピストンロッドに設けられ、前記上側部材と前記下側部材との間に介装され、前記上側部材及び前記下側部材に対して水平一方向に摺動可能とされたた摺動子と、前記上側部材を前記摺動子側に付勢する上側付勢部と、前記下側部材を前記摺動子側に付勢する下側付勢部と、を備え、前記摺動子と前記上側部材との摺動面には、いずれも前記水平一方向に沿いかつ水平面に対して互いに逆方向に傾斜している第一上部傾斜面と第二上部傾斜面とが水平方向のうち前記水平一方向に直交する水平他方向に並設配置され、前記摺動子と前記下側部材との摺動面は、いずれも前記水平他方向に沿いかつ水平面に対して互いに逆方向に傾斜している第一下部傾斜面と第二下部傾斜面とが前記水平他方向に並設配置されていることを特徴とする。
【0011】
このように構成された摩擦ダンパー機構では、地震時に、引張力が作用した場合には、摺動子と上側部材との間で第一上部傾斜面及び第二上部傾斜面の一方で摺動が生じるとともに、摺動子と下側部材との間で第一下部傾斜面及び第二下部傾斜面の一方で摺動が生じる。地震時に、圧縮力が作用した場合には、摺動子と上側部材との間で第一上部傾斜面及び第二上部傾斜面の他方で摺動が生じるとともに、摺動子と下側部材との間で第一下部傾斜面及び第二下部傾斜面の他方で摺動が生じる。引張力及び圧縮力が生じたいずれの場合も、変位量が大きくなるにしたがって摩擦抵抗力も増加するため、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る摩擦ダンパー機構によれば、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構を示す模式的な図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構の第一摩擦ダンパー装置を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸ１－Ｘ１線断面図（鉛直断面図）であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＸ２－Ｘ２線断面図（鉛直断面図）であり、（ｄ）は第一摩擦ダンパー装置の復元力を示す図である。
【図3】本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構の第二摩擦ダンパー装置を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸ３－Ｘ３線断面図（鉛直断面図）であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＸ４－Ｘ４線断面図（鉛直断面図）であり、（ｄ）は第二摩擦ダンパー装置の復元力を示す図である。
【図4】本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構の履歴特性を示す図である。
【図5】本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構を示す模式的な図である。
【図6】本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構の鉛直断面図である。
【図7】本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構の上側部材を示す斜視図である。
【図8】本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構の下側部材及び摺動子を示す斜視図である。
【図9】本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構の作動図であり、（ａ）はピストンロッドが筐体部から飛び出る方向に力が作用した場合を示し、（ｂ）はピストンロッドが筐体部の内部に入り込む方向に力が作用した場合を示す。
【図10】解析モデルを示す図である。
【図11】解析で用いる地震波を示す図である。
【図12】ダンパーの復元力を示し、（ａ）は本実施形態（変位依存型摩擦ダンパー）であり、（ｂ）は従来型の摩擦ダンパーである。
【図13】地震波（エルセントロのＬ２レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図14】地震波（エルセントロのＬ１レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図15】地震波（タフトのＬ２レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図16】地震波（タフトのＬ１レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図17】地震波（八戸のＬ２レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図18】地震波（八戸のＬ１レベル）の解析結果を示し、（ａ）は最大応答加速度とＲ５０との関係を示し、（ｂ）は最大応答変位とＲ５０との関係を示す。
【図19】従来の摩擦ダンパー構の原理を示す図である。
【図20】従来の摩擦ダンパーの復元力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
（第一実施形態）
本発明の一実施形態に係る摩擦ダンパー機構について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構を示す模式的な図である。
図１に示すように、本実施形態に係る摩擦ダンパー機構１００は、免震上部構造体（上部構造体）Ａ１と免震下部構造体（下部構造体）Ａ２との間に設置されている。
本発明の一実施形態に係る摩擦ダンパー機構について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る摩擦ダンパー機構を示す模式的な図である。
図１に示すように、本実施形態に係る摩擦ダンパー機構１００は、免震上部構造体（上部構造体）Ａ１と免震下部構造体（下部構造体）Ａ２との間に設置されている。
【0015】
免震上部構造体Ａ１の下部には、上部固定部Ａ１１が設けられている。免震下部構造体Ａ２の上部には、下部固定部Ａ２１，Ａ２２が設けられている。下部固定部Ａ２１と下部固定部Ａ２２とは、水平方向に離間して配置されている。下部固定部Ａ２１と下部固定部Ａ２２との間に、上部固定部Ａ１１が配置されている。
【0016】
摩擦ダンパー機構１００は、第一摩擦ダンパー装置１と、第二摩擦ダンパー装置２と、を備えている。第一摩擦ダンパー装置１は、上部固定部Ａ１１と下部固定部Ａ２１との間に配置されている。第二摩擦ダンパー装置２は、上部固定部Ａ１１と下部固定部Ａ２２との間に配置されている。第一摩擦ダンパー装置１と第二摩擦ダンパー装置２とは、直線上に配置され、免震上部構造体Ａ１と免震下部構造体Ａ２との間に並列配置となる。
【0017】
第一摩擦ダンパー装置１、第二摩擦ダンパー装置２、上部固定部Ａ１１、下部固定部Ａ２１及び下部固定部Ａ２２は、軸線Ｏ１上に同軸上に配置されている。
【0018】
ここで、軸線Ｏ１方向（軸方向）のうち、下部固定部Ａ２１側を＋Ｏ１側とし、下部固定部Ａ２２側を－Ｏ１側とする。
【0019】
図２は、第一摩擦ダンパー装置１を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸ１－Ｘ１線断面図（鉛直断面図）であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＸ２－Ｘ２線断面図（鉛直断面図）であり、（ｄ）は第一摩擦ダンパー装置１の復元力を示す図である。
図２に示すように、第一摩擦ダンパー装置１は、第一上部接続板材１１と、第一下部接続板材１２と、第一上側板材１３と、第一下側板材１４と、第一上側摩擦板材（第一摩擦板材）１５と、第一下側摩擦板材（第一摩擦板材）１６と、第一支圧部１７と、第一せん断ボルト（第一移動拘束部）１８と、を有している。
図２に示すように、第一摩擦ダンパー装置１は、第一上部接続板材１１と、第一下部接続板材１２と、第一上側板材１３と、第一下側板材１４と、第一上側摩擦板材（第一摩擦板材）１５と、第一下側摩擦板材（第一摩擦板材）１６と、第一支圧部１７と、第一せん断ボルト（第一移動拘束部）１８と、を有している。
【0020】
第一上部接続板材１１は、上部固定部Ａ１１に接続されている。換言すると、第一上部接続板材１１は、上部固定部Ａ１１を介して免震上部構造体Ａ１に接続されている。
【0021】
第一上部接続板材１１は、板状に形成されている。第一上部接続板材１１の板厚方向は、上下方向を向いている。第一上部接続板材１１の厚さは、軸線Ｏ１方向にわたって一定とされている。
【0022】
第一下部接続板材１２は、板状に形成されている。第一下部接続板材１２は、第一上部接続板材１１と同一の軸線Ｏ１上に、第一上部接続板材１１よりも＋Ｏ１側に離間して配置されている。
【0023】
第一下部接続板材１２の板厚方向は、上下方向を向いている。第一下部接続板材１２の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第一下部接続板材１２の厚さは、第一上部接続板材１１に近接するにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第一下部接続板材１２の厚さは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。
【0024】
第一下部接続板材１２の上面１２ｕは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように形成されている。第一下部接続板材１２の下面１２ｄは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように形成されている。
【0025】
第一上側板材１３は、第一上部接続板材１１及び第一下部接続板材１２とわずかに間隔を有して上側に配置されている。
【0026】
第一上側板材１３の板厚方向は、上下方向を向いている。第一上側板材１３の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第一上側板材１３の厚さは、第一上部接続板材１１側から第一下部接続板材１２側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第一上側板材１３の厚さは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚なるように形成されている。
【0027】
第一上側板材１３の下面１３ｄは、第一下部接続板材１２の上面１２ｕと略平行に形成されている。第一上側板材１３の下面１３ｄは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように形成されている。
【0028】
第一下側板材１４は、第一上部接続板材１１及び第一下部接続板材１２とわずかに間隔を有して下側に配置されている。
【0029】
第一下側板材１４の板厚方向は、上下方向を向いている。第一下側板材１４の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第一下側板材１４の厚さは、第一上部接続板材１１側から第一下部接続板材１２側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第一下側板材１４の厚さは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。
【0030】
第一下側板材１４の上面１４ｕは、第一下部接続板材１２の下面１２ｄと略平行に形成されている。第一下側板材１４の上面１４ｕは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように形成されている。第一下側板材１４の上面１４ｕと第一上側板材１３の下面１３ｄとの隙間は、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に狭くなっている。
【0031】
平面視で、第一上側板材１３及び第一下側板材１４は、第一下部接続板材１２よりも幅広に形成されている（図２（ｂ）参照）。換言すると、第一上側板材１３及び第一下側板材１４における軸線Ｏ１と直交する幅方向Ｔ１の長さは、第一下部接続板材１２の幅方向Ｔ１の長さよりも長い。第一上側板材１３及び第一下側板材１４の幅方向Ｔ１の両端部は、第一下部接続板材１２よりも張り出している。第一上側板材１３及び第一下側板材１４の張り出している部分を、それぞれ張り出し部１３ａ，１４ａとする。
【0032】
第一上側摩擦板材１５は、第一上側板材１３と第一下部接続板材１２との間に配置されている。第一上側摩擦板材１５は、板状に形成されている。第一上側摩擦板材１５の板厚方向は、略上下方向を向いている。
【0033】
第一上側摩擦板材１５は、第一上側板材１３の下面１３ｄに当接配置されている。第一上側摩擦板材１５は、第一下部接続板材１２の上面１２ｕに当接配置されている。
【0034】
第一下側摩擦板材１６は、第一下部接続板材１２と第一下側板材１４の間に配置されている。第一下側摩擦板材１６は、板状に形成されている。第一下側摩擦板材１６の板厚方向は、略上下方向を向いている。
【0035】
第一下側摩擦板材１６は、第一下部接続板材１２の下面１２ｄに当接配置されている。第一下側摩擦板材１６は、第一下側板材１４の上面１４ｕに当接配置されている。
【0036】
第一支圧部１７は、カラン（鞘管）１７ａと、支圧ボルト１７ｂと、ナット１７ｃと、ワッシャー１７ｄと、皿ばね１７ｅと、座板１７ｆと、を有している。第一支圧部１７は、第一上側板材１３と第一下側板材１４とを皿ばね１７ｅを介してボルト締結して、第一上側板材１３と第一下側板材１４との間隔を所定寸法以下にならないように保持して、第一上側板材１３及び第一下側板材１４で第一下部接続板材１２に支圧を与えるものである。
【0037】
第一上側板材１３の張り出し部１３ａ及び第一下側板材１４の張り出し部１４ａには、それぞれ上下方向に貫通する取付孔１３ｈ，１４ｈが形成されている。第一上側板材１３の取付孔１３ｈから第一下側板材１４の取付孔１４ｈにわたって、カラン１７ａが配置されている。
【0038】
カラン１７ａには、上方から支圧ボルト１７ｂが挿通されている。支圧ボルト１７ｂの下端部には、ナット１７ｃが締結されている。第一上側板材１３の上面及び第一下側板材１４の下面に沿って、座板１７ｆが設けられている。支圧ボルト１７ｂの上部と座板１７ｆとの間及びナット１７ｃと座板１７ｆとの間には、ワッシャー１７ｄが取り付けられている。ワッシャー１７ｄと座板１７ｆとの間には、皿ばね１７ｅが設けられている。カラン１７ａは両端の座板１７ｆに当接し、座板１７ｆは皿ばね１７ｅで第一上側板材１３及び第一下側板材１４に押し付けられている。
【0039】
第一せん断ボルト１８は、第一上側板材１３、第一上部接続板材１１及び第一下側板材１４に挿通され、不図示のナットが締結されている。これによって、第一上側板材１３、第一上部接続板材１１及び第一下側板材１４の軸線Ｏ１方向及び幅方向Ｔ１の移動が拘束される。
【0040】
図２（ｄ）に示すように、地震時に、第一摩擦ダンパー装置１に引張力が作用し、第一上部接続板材１１と第一下部接続板材１２との相対変位が大きくなる（離間する）と、第一下部接続板材１２の厚みの厚い部分が第一下側板材１４の上面１４ｕと第一上側板材１３の下面１３ｄとの隙間の小さい部分に入っていこうとする。よって、第一上側板材１３及び第一下側板材１４と第一下部接続板材１２との間、つまり第一上側摩擦板材１５及び第一下側摩擦板材１６に作用する摩擦力が増加する。
【0041】
一方、第一摩擦ダンパー装置１に圧縮力が作用し、第一上部接続板材１１と第一下部接続板材１２との相対変位が小さくなる（近接する）と、カラン１７ａで第一上側板材１３と第一下側板材１４との離間距離が保持されているため、第一下部接続板材１２の厚みの薄い部分が第一下側板材１４の上面１４ｕと第一上側板材１３の下面１３ｄとの隙間の大きい部分に入っていこうとする。よって、第一上側板材１３及び第一下側板材１４と第一下部接続板材１２との間、つまり第一上側摩擦板材１５及び第一下側摩擦板材１６の摩擦面の面圧が０となり、第一上側摩擦板材１５及び第一下側摩擦板材１６に作用する摩擦力はほぼなくなる。
【0042】
図３は、第二摩擦ダンパー装置２を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸ３－Ｘ３線断面図（鉛直断面図）であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＸ４－Ｘ４線断面図（鉛直断面図）であり、（ｄ）は第二摩擦ダンパー装置２の復元力を示す図である。
図３に示すように、第二摩擦ダンパー装置２は、第二上部接続板材２１と、第二下部接続板材２２と、第二上側板材２３と、第二下側板材２４と、第二上側摩擦板材（第二摩擦板材）２５と、第二下側摩擦板材（第二摩擦板材）２６と、第二支圧部２７と、第二せん断ボルト（第二移動拘束部）２８と、を有している。
図３に示すように、第二摩擦ダンパー装置２は、第二上部接続板材２１と、第二下部接続板材２２と、第二上側板材２３と、第二下側板材２４と、第二上側摩擦板材（第二摩擦板材）２５と、第二下側摩擦板材（第二摩擦板材）２６と、第二支圧部２７と、第二せん断ボルト（第二移動拘束部）２８と、を有している。
【0043】
第二上部接続板材２１は、上部固定部Ａ１１に接続されている。換言すると、第二上部接続板材２１は、上部固定部Ａ１１を介して免震上部構造体Ａ１に接続されている。
【0044】
第二上部接続板材２１は、板状に形成されている。第二上部接続板材２１の板厚方向は、上下方向を向いている。第二下部接続板材２２の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第二下部接続板材２２の厚さは、第二下部接続板材２２から離間するにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第二上部接続板材２１の厚さは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚なるように形成されている。
【0045】
第二上部接続板材２１の上面２１ｕは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように形成されている。第二上部接続板材２１の下面２１ｄは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように形成されている。
【0046】
第二下部接続板材２２は、板状に形成されている。第二下部接続板材２２は、第二上部接続板材２１と同一の軸線Ｏ１上に、第二上部接続板材２１よりも－Ｏ１側に離間して配置されている。第二下部接続板材２２の板厚方向は、上下方向を向いている。第二上部接続板材２１の厚さは、軸線Ｏ１方向にわたって一定とされている。
【0047】
第二上側板材２３は、第二上部接続板材２１及び第二下部接続板材２２とわずかに間隔を有して上側に配置されている。
【0048】
第二上側板材２３の板厚方向は、上下方向を向いている。第二上側板材２３の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第二上側板材２３の厚さは、第二上部接続板材２１側から第二下部接続板材２２側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第二上側板材２３の厚さは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。
【0049】
第二上側板材２３の下面２３ｄは、第二上部接続板材２１の上面２１ｕと略平行に形成されている。第二上側板材２３の下面２３ｄは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように形成されている。
【0050】
第二下側板材２４は、第二上部接続板材２１及び第二下部接続板材２２とわずかに間隔を有して下側に配置されている。
【0051】
第二下側板材２４の板厚方向は、上下方向を向いている。第二下側板材２４の厚さは、軸線Ｏ１方向に沿って変化している。第二下側板材２４の厚さは、第二上部接続板材２１側から第二下部接続板材２２側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。換言すると、第二下側板材２４の厚さは、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に厚くなるように形成されている。
【0052】
第二下側板材２４の上面２４ｕは、第二上部接続板材２１の下面２１ｄと略平行に形成されている。第二下側板材２４の上面２４ｕは、－Ｏ１側から＋Ｏ１側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように形成されている。第二下側板材２４の上面２４ｕと第二上側板材２３の下面２３ｄとの隙間は、＋Ｏ１側から－Ｏ１側に向かうにしたがって次第に狭くなっている。
【0053】
平面視で、第二上側板材２３及び第二下側板材２４は、第二上部接続板材２１よりも幅広に形成されている（図３（ｂ）参照）。換言すると、第二上側板材２３及び第二下側板材２４における軸線Ｏ１と直交する幅方向Ｔ１の長さは、第二上部接続板材２１の幅方向Ｔ１の長さよりも長い。第二上側板材２３及び第二下側板材２４の幅方向Ｔ１の両端部は、第二上部接続板材２１よりも張り出している。第二上側板材２３及び第二下側板材２４の張り出している部分を、それぞれ張り出し部２３ａ，２４ａとする。
【0054】
第二上側摩擦板材２５は、第二上側板材２３と第二上部接続板材２１との間に配置されている。第二上側摩擦板材２５は、板状に形成されている。第二上側摩擦板材２５の板厚方向は、略上下方向を向いている。
【0055】
第二上側摩擦板材２５は、第二上側板材２３の下面２３ｄに当接配置されている。第二上側摩擦板材２５は、第二上部接続板材２１の上面２１ｕに当接配置されている。
【0056】
第二下側摩擦板材２６は、第二上部接続板材２１と第二下側板材２４の間に配置されている。第二下側摩擦板材２６は、板状に形成されている。第二下側摩擦板材２６の板厚方向は、略上下方向を向いている。
【0057】
第二下側摩擦板材２６は、第二上部接続板材２１の下面２１ｄに当接配置されている。第二下側摩擦板材２６は、第二下側板材２４の上面２４ｕに当接配置されている。
【0058】
第二支圧部２７は、カラン（鞘管）２７ａと、支圧ボルト２７ｂと、ナット２７ｃと、ワッシャー２７ｄと、皿ばね２７ｅと、座板２７ｆと、を有している。第二支圧部２７は、第二上側板材２３と第二下側板材２４とを皿ばね２７ｅを介してボルト締結して、第二上側板材２３と第二下側板材２４との間隔を所定寸法以下にならないように保持して、第二上側板材２３及び第二下側板材２４で第二上部接続板材２１に支圧を与えるものである。
【0059】
第二上側板材２３の張り出し部２３ａ及び第二下側板材２４の張り出し部２４ａには、それぞれ上下方向に貫通する取付孔２３ｈ，２４ｈが形成されている。第二上側板材２３の取付孔２３ｈから第二下側板材２４の取付孔２４ｈにわたって、カラン２７ａが配置されている。
【0060】
カラン２７ａには、上方から支圧ボルト２７ｂが挿通されている。支圧ボルト２７ｂの下端部には、ナット２７ｃが締結されている。第二上側板材２３の上面及び第二下側板材２４の下面に沿って、座板２７ｆが設けられている。支圧ボルト２７ｂの上部と座板２７ｆとの間及びナット２７ｃと座板２７ｆとの間には、ワッシャー２７ｄが取り付けられている。ワッシャー２７ｄと座板２７ｆとの間には、皿ばね２７ｅが設けられている。カラン２７ａは両端の座板２７ｆに当接し、座板２７ｆは皿ばね２７ｅで第二上側板材２３及び第二下側板材２４に押し付けられている。
【0061】
第二せん断ボルト２８は、第二上側板材２３、第二下部接続板材２２及び第二下側板材２４に挿通され、不図示のナットが締結されている。これによって、第二上側板材２３、第二下部接続板材２２及び第二下側板材２４の軸線Ｏ１方向の移動が拘束される。
【0062】
図３（ｄ）に示すように、地震時に、第二摩擦ダンパー装置２に圧縮力が作用し、第二上部接続板材２１と第二下部接続板材２２との相対変位が小さくなる（近接する）と、第二上部接続板材２１の厚みの厚い部分が第二下側板材２４の上面２４ｕと第二上側板材２３の下面２３ｄとの隙間の小さい部分に入っていこうとする。よって、第二上側板材２３及び第二下側板材２４と第二下部接続板材２２との間、つまり第二上側摩擦板材２５及び第二下側摩擦板材２６に作用する摩擦力が増加する。
【0063】
一方、第二摩擦ダンパー装置２に引張力が作用し、第二上部接続板材２１と第二下部接続板材２２との相対変位が大きくなる（離間する）と、カラン２７ａで第二上側板材２３と第二下側板材２４との離間距離が保持されているため、第二上部接続板材２１の厚みの薄い部分第二下側板材２４の上面２４ｕと第二上側板材２３の下面２３ｄとの隙間の大きい部分に入っていこうとする。よって、第二上側板材２３及び第二下側板材２４と第二下部接続板材２２との間、つまり第二上側摩擦板材２５及び第二下側摩擦板材２６の摩擦面の面圧が０となり、第二上側摩擦板材２５及び第二下側摩擦板材２６に作用する摩擦力はほぼなくなる。
【0064】
図４は、摩擦ダンパー機構１００の履歴特性を示す図である。
図４に示すように、第一摩擦ダンパー装置１と第二摩擦ダンパー装置２とを備える摩擦ダンパー機構１００では、第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が増加すると摩擦力が増大する。第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が小さい中小地震時には、小さな摩擦力が生じる。第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が大きい大地震時には、大きな摩擦力を生じる。これによって、中小地震から大地震まで摩擦ダンパーの効果を発揮することができる。
図４に示すように、第一摩擦ダンパー装置１と第二摩擦ダンパー装置２とを備える摩擦ダンパー機構１００では、第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が増加すると摩擦力が増大する。第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が小さい中小地震時には、小さな摩擦力が生じる。第一摩擦ダンパー装置１及び第二摩擦ダンパー装置２の変位が大きい大地震時には、大きな摩擦力を生じる。これによって、中小地震から大地震まで摩擦ダンパーの効果を発揮することができる。
【0065】
このように構成された摩擦ダンパー機構１００では、第一摩擦ダンパー装置１に、地震時に、引張力が作用すると第一上側摩擦板材１５及び第一下側摩擦板材１６に作用する摩擦力が増加し、圧縮力が作用すると第一上側摩擦板材１５及び第一下側摩擦板材１６に作用する摩擦力はほぼなくなる。第二摩擦ダンパー装置２に、地震時に、圧縮力が作用すると第二上側摩擦板材２５及び第二下側摩擦板材２６に作用する摩擦力が増加し、引張力が作用すると第二上側摩擦板材２５及び第二下側摩擦板材２６に作用する摩擦力はほぼなくなる。よって、このような第一摩擦ダンパー装置１と第二摩擦ダンパー装置２とが並列に配置されているため、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせることができる。
【0066】
また、摩擦ダンパー機構１００を免震層に設置することで、変位が小さい中小地震時には摩擦抵抗力が小さいため免震建物の加速度増加を抑制でき、変位が大きい大地震時には摩擦抵抗力が増して免震層変位を抑制することができる。
【0067】
また、摩擦ダンパー機構１００を制振構造物の層間に設置することで、中小地震時には摩擦抵抗力が小さいため制振建物の加速度増加を抑制でき、大地震時には摩擦抵抗力が大きいため少ない台数で層間変位を低減できる。
【0068】
また、摩擦ダンパー機構１００は軸抵抗型のダンパーのため、滑り支承と異なり自重により摩擦抵抗力が変化しない。
【0069】
また、摩擦ダンパー機構１００を設置する向きを調整することが、水平方向に任意の方向に対応して摩擦抵抗力を任意に設定することができる。
【0070】
また、摩擦ダンパー機構１００は、巨大地震が生じた際には、大きな抵抗力を発揮するためフェイルセーフとして機能することができる
【0071】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構について、主に図５～図９を用いて説明する。
以下の実機形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構について、主に図５～図９を用いて説明する。
以下の実機形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0072】
図５は、本発明の第二実施形態に係る摩擦ダンパー機構を示す模式的な図である。
図５に示す摩擦ダンパー機構１００Ａは、一端部が上部固定部Ａ１１（図１参照。以下同じ）に接続され、他端部が下部固定部Ａ２１（図１参照。以下同じ）に接続されている。本実施形態では、下部固定部Ａ２２は設けられておらず、免震下部構造体Ａ２に設けられた下部固定部はＡ２１の１箇所に設けられている。
図５に示す摩擦ダンパー機構１００Ａは、一端部が上部固定部Ａ１１（図１参照。以下同じ）に接続され、他端部が下部固定部Ａ２１（図１参照。以下同じ）に接続されている。本実施形態では、下部固定部Ａ２２は設けられておらず、免震下部構造体Ａ２に設けられた下部固定部はＡ２１の１箇所に設けられている。
【0073】
軸線Ｏ１方向のうち、下部固定部Ａ２１側を＋Ｏ１側とし、上部固定部Ａ１１側を－Ｏ１側とする。また、軸線Ｏ１に沿う方向をＸ方向とし、水平方向のうちＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向のうち＋Ｏ１側に対応する方向を＋Ｘ側として、Ｘ方向のうち－Ｏ１側に対応する方向を－Ｘ側とする。
【0074】
図６は、摩擦ダンパー機構１００Ａの鉛直断面図であり、ピストンロッドに圧縮力及び引張力が作用せずに、摺動子が中立位置にある場合を示している。
図６に示すように、摩擦ダンパー機構１００Ａは、外筒（筐体部）３と、ハウジング４と、上部バネ（上側付勢部）４６と、下部バネ（下側付勢部）４７と、上沓（上側部材）５と、下沓（下側部材）６と、ピストンロッド７と、摺動子８と、を備えている。
図６に示すように、摩擦ダンパー機構１００Ａは、外筒（筐体部）３と、ハウジング４と、上部バネ（上側付勢部）４６と、下部バネ（下側付勢部）４７と、上沓（上側部材）５と、下沓（下側部材）６と、ピストンロッド７と、摺動子８と、を備えている。
【0075】
図５に示すように、外筒３は、角筒状をなしている。角筒状をなす外筒３の軸線方向は、軸線Ｏ１と一致している。外筒３の－Ｘ側の端部には開口部３１が形成されている。
【0076】
外筒３の＋Ｘ側の端部には、取付部３２が設けられている。取付部３２には、鉛直方向に貫通する取付孔３２ｈが形成されている。取付部３２の取付孔３２ｈに取り付けられた連結部材（不図示）を介して、外筒３は下部固定部Ａ２１に接続されている。換言すると、外筒３は、下部固定部Ａ２１を介して免震下部構造体（上部構造体及び下部構造体の他方）Ａ２に接続されている。
【0077】
図６に示すように、外筒３の上面３ｕを形成する上板部３３には、下方に突出する上部ストッパー３３ａが設けられている。上部ストッパー３３ａは、Ｘ方向に離間して２箇所に設けられている。
【0078】
外筒３の下面３ｄを形成する下板部３４には、上方に突出する下部ストッパー３４ａが設けられている。下部ストッパー３４ａは、Ｘ方向に離間して２箇所に設けられている。下部ストッパー３４ａは、上部ストッパー３３ａの鉛直下方に配置されている。
【0079】
ハウジング４は、外筒３の内部に配置されている。ハウジング４は、筒状をなしている。角筒状をなすハウジング４の軸線方向は、軸線Ｏ１と一致している。ハウジング４のＸ方向の両端部は開口している。
【0080】
ハウジング４の上部に配置された上板部４１は、外筒３の上板部３３の下方に配置されている。ハウジング４の下部に配置された下板部４２は、外筒３の下板部３４の上方に配置されている。換言すると、ハウジング４と外筒３との間には、上部及び下部にそれぞれ隙間が形成されている。
【0081】
ハウジング４の上板部４１には、上方に突出する上部被係止部４１ａが設けられている。上部被係止部４１ａは、Ｘ方向に離間して２箇所に設けられている。
【0082】
上部被係止部４１ａは、外筒３の上部ストッパー３３ａと当接可能とされている。２箇所の上部被係止部４１ａは、２箇所の上部ストッパー３３ａの内側に配置されている。これによって、ハウジング４は、外筒３の２箇所の上部ストッパー３３ａの間で移動が規制されている。
【0083】
ハウジング４の下板部４２には、下方に突出する下部被係止部４２ａが設けられている。下部被係止部４２ａは、軸線Ｏ１方向に離間して２箇所に設けられている。
【0084】
下部被係止部４２ａは、外筒３の下部ストッパー３４ａと当接可能とされている。２箇所の下部被係止部４２ａは、２箇所の下部ストッパー３４ａの内側に配置されている。これによって、ハウジング４は、外筒３の２箇所の下部ストッパー３４ａの間で移動が規制されている。
【0085】
上部バネ４６は、外筒３の上板部３３とハウジング４の上板部４１との間に設けられている。上部バネ４６は、上板部３３と上板部４１とを上下方向に離間する方向に付勢している。
【0086】
下部バネ４７は、外筒３の下板部３４とハウジング４の下板部４２との間に設けられている。下部バネ４７は、下板部３４と下板部４２とを上下方向に離間する方向に付勢している。
【0087】
上沓５は、ハウジング４の上板部４１の下面４１ｄに設けられている。下沓６は、ハウジング４の下板部４２の上面４２ｕに設けられている。下沓６は、上沓５の下方に配置されている。下沓６は、上沓５を上下反転させた構成である。
【0088】
上沓５及び下沓６は、Ｘ方向に長い形状をなしている。ここで、上沓５及び下沓６の説明において、Ｘ方向（水平一方向）を長さ方向と称し、Ｙ方向（水平他方向）を幅方向と称することがある。
【0089】
【0090】
第一帯状部材５１ａは、上沓５の幅方向（Ｙ方向）の中央に配置されている。第一帯状部材５１ａは、Ｘ方向の＋Ｘ側に配置されている。
【0091】
第二帯状部材５１ｂは、第一帯状部材５１ａの幅方向（Ｙ方向）の両側に配置されている。第二帯状部材５１ｂは、Ｘ方向の－Ｘ側に配置されている。
【0092】
第一帯状部材５１ａと第二帯状部材５１ｂとの間には、上部ガイド溝５３としての僅かな隙間が形成されている。
【0093】
上沓５の下面には、上部傾斜面５２が形成されている。上部傾斜面５２は、Ｙ方向から見て逆Ｖ字状をなしている。上部傾斜面５２は、後述する摺動子８と摺動する摺動面とされている。
【0094】
上部傾斜面５２は、第一上部傾斜面５２ａと、第二上部傾斜面５２ｂと、を有している。
【0095】
第一上部傾斜面５２ａは、第一帯状部材５１ａの下面に形成されている。第一上部傾斜面５２ａは、水平面に対して傾斜している。第一上部傾斜面５２ａは、＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜している。
【0096】
第二上部傾斜面５２ｂは、第二帯状部材５１ｂの下面に形成されている。第二上部傾斜面５２ｂは、水平面に対して傾斜している。第二上部傾斜面５２ｂは、－Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜している。
【0097】
第一上部傾斜面５２ａの水平面に対する傾斜方向と第二上部傾斜面５２ｂの水平面に対する傾斜方向とは、逆方向とされている。本実施形態では、第一上部傾斜面５２ａの水平面に対する傾斜角度と第二上部傾斜面５２ｂの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。
【0098】
【0099】
第一帯状部材６１ａは、下沓６の幅方向（Ｙ方向）の中央に配置されている。第一帯状部材６１ａは、Ｘ方向の＋Ｘ側に配置されている。
【0100】
第二帯状部材６１ｂは、第一帯状部材６１ａの幅方向（Ｙ方向）の両側に配置されている。第二帯状部材６１ｂは、Ｘ方向の－Ｘ側に配置されている。
【0101】
第一帯状部材６１ａと第二帯状部材６１ｂとの間には、下部ガイド溝６３としての僅かな隙間が形成されている。
【0102】
下沓６の上面には、下部傾斜面６２が形成されている。下部傾斜面６２は、Ｙ方向から見てＶ字状をなしている。下部傾斜面６２は、後述する摺動子８と摺動する摺動面とされている。
【0103】
下部傾斜面６２は、第一下部傾斜面６２ａと、第二下部傾斜面６２ｂと、を有している。
【0104】
第一下部傾斜面６２ａは、第一帯状部材６１ａの上面に形成されている。第一下部傾斜面６２ａは、水平面に対して傾斜している。第一下部傾斜面６２ａは、＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜している。
【0105】
第二下部傾斜面６２ｂは、第二帯状部材６１ｂの上面に形成されている。第二下部傾斜面６２ｂは、水平面に対して傾斜している。第二下部傾斜面６２ｂは、－Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜している。
【0106】
第一下部傾斜面６２ａの水平面に対する傾斜方向と第二下部傾斜面６２ｂの水平面に対する傾斜方向とは、逆方向とされている。本実施形態では、第一下部傾斜面６２ａの水平面に対する傾斜角度と第二下部傾斜面６２ｂの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。
【0107】
第一上部傾斜面５２ａの水平面に対する傾斜角度と、第一下部傾斜面６２ａの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。第二上部傾斜面５２ｂの水平面に対する傾斜角度と第二下部傾斜面６２ｂの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。
【0108】
図６に示すように、ピストンロッド７は、Ｘ方向に延びる棒状部材である。ピストンロッド７の－Ｘ方向の端部には、取付部７１が設けられている。取付部７１には、鉛直方向に貫通する取付孔７１ｈが形成されている。取付部７１の取付孔７１ｈに取り付けられた連結部材（不図示）を介して、ピストンロッド７は上部固定部Ａ１１に接続されている。換言すると、ピストンロッド７は、上部固定部Ａ１１を介して免震上部構造体（上部構造体及び下部構造体の一方）Ａ１に接続されている。
【0109】
摺動子８は、ピストンロッド７の＋Ｘ方向の端部に設けられている。摺動子８は、上沓５と下沓６との間に介装されている。摺動子８は、上沓５及び下沓６に対してＸ方向に摺動可能とされている。摺動子８は、略直方体状をなしている。
【0110】
図８に示すように、摺動子８の上面には、上部傾斜面８１が形成されている。上部傾斜面８１には、不図示の摩擦材が設けられている。上部傾斜面８１は、上沓５と摺動する摺動面とされている。
【0111】
上部傾斜面８１は、第一上部傾斜面８１ａと、第二上部傾斜面８１ｂと、を有している。
【0112】
第一上部傾斜面８１ａは、摺動子８の幅方向（Ｙ方向）の中央に形成されている。第一上部傾斜面８１ａは、水平面に対して傾斜している。第一上部傾斜面８１ａは、＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜している。
【0113】
第二上部傾斜面８１ｂは、第一上部傾斜面８１ａの幅方向（Ｙ方向）の両側に形成されている。第二上部傾斜面８１ｂは、水平面に対して傾斜している。第二上部傾斜面８１ｂは、－Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜している。
【0114】
第一上部傾斜面８１ａの水平面に対する傾斜方向と第二上部傾斜面８１ｂの水平面に対する傾斜方向とは、逆方向とされている。本実施形態では、第一上部傾斜面８１ａの水平面に対する傾斜角度と第二上部傾斜面８１ｂの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。
【0115】
第一上部傾斜面８１ａの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度と上沓５の第一上部傾斜面５２ａの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度とは、略同一とされている。第一上部傾斜面８１ａは、第一上部傾斜面５２ａと密着可能とされている。
【0116】
第二上部傾斜面８１ｂの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度と上沓５の第二上部傾斜面５２ｂの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度とは、略同一とされている。第二上部傾斜面８１ｂは、第二上部傾斜面５２ｂと密着可能とされている。
【0117】
第一上部傾斜面８１ａと第二上部傾斜面８１ｂとの間には、上方に突出する上部ガイド部８２が設けられている。上部ガイド部８２は、上沓５の上部ガイド溝５３に係合されている。これによって、摺動子８は上沓５に対してＸ方向への摺動が案内され、他の方向への変位が拘束されている。
【0118】
摺動子８の下面には、下部傾斜面８６が形成されている。下部傾斜面８６には、不図示の摩擦材が設けられている。下部傾斜面８６は、下沓６と摺動する摺動面とされている。
【0119】
下部傾斜面８６は、第一下部傾斜面８６ａと、第二下部傾斜面８６ｂと、を有している。
【0120】
第一下部傾斜面８６ａは、摺動子８の幅方向（Ｙ方向）の中央に形成されている。第一下部傾斜面８６ａは、水平面に対して傾斜している。第一下部傾斜面８６ａは、＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜している。
【0121】
第二下部傾斜面８６ｂは、第一下部傾斜面８６ａの幅方向（Ｙ方向）の両側に形成されている。第二下部傾斜面８６ｂは、水平面に対して傾斜している。第二下部傾斜面８６ｂは、－Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜している。
【0122】
第一下部傾斜面８６ａの水平面に対する傾斜方向と第二下部傾斜面８６ｂの水平面に対する傾斜方向とは、逆方向とされている。本実施形態では、第一下部傾斜面８６ａの水平面に対する傾斜角度と第二下部傾斜面８６ｂの水平面に対する傾斜角度とは、略同一とされている。
【0123】
第一下部傾斜面８６ａの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度と下沓６の第一下部傾斜面６２ａの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度とは、略同一とされている。第一下部傾斜面８６ａは、第一下部傾斜面６２ａと密着している。
【0124】
第二下部傾斜面８６ｂの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度と下沓６の第二下部傾斜面６２ｂの水平面に対する傾斜方向及び傾斜角度とは、略同一とされている。第二下部傾斜面８６ｂは、第二下部傾斜面６２ｂと密着している。
【0125】
第一下部傾斜面８６ａと第二下部傾斜面８６ｂとの間には、下方に突出する下部ガイド部８７が設けられている。下部ガイド部８７は、下沓６の下部ガイド溝６３に係合されている。これによって、摺動子８は下沓６に対してＸ方向への摺動が案内され、他の方向への変位が拘束されている。
【0126】
次に、摩擦ダンパー機構１００Ａの動作を説明する。
図９は、摩擦ダンパー機構１００Ａの作動図であり、（ａ）はピストンロッド７が外筒３から飛び出る方向に力が作用した場合を示し、（ｂ）はピストンロッド７が外筒３の内部に入り込む方向に力が作用した場合を示す。なお、図９（ａ），（ｂ）は、摺動子８が上沓５及び下沓６と摺動する箇所の断面となっている。
常時は、図６に示すように、摺動子８は、上沓５及び下沓６に対してＸ方向の中心位置に配置されている。摺動子８の上部傾斜面８１全体（第一上部傾斜面８１ａ及び第二上部傾斜面８１ｂ）が、上沓５の上部傾斜面５２全体（第一上部傾斜面５２ａ及び第二上部傾斜面５２ｂ）に密着している。摺動子８の下部傾斜面８６全体（第一下部傾斜面８６ａ及び第二下部傾斜面８６ｂ）が、下沓６の下部傾斜面６２全体（第一下部傾斜面６２ａ及び第二下部傾斜面６２ｂ）に密着している。上部バネ４６は上沓５を摺動子８側に付勢し、下部バネ４７は下沓６を摺動子８側に付勢している。
図９は、摩擦ダンパー機構１００Ａの作動図であり、（ａ）はピストンロッド７が外筒３から飛び出る方向に力が作用した場合を示し、（ｂ）はピストンロッド７が外筒３の内部に入り込む方向に力が作用した場合を示す。なお、図９（ａ），（ｂ）は、摺動子８が上沓５及び下沓６と摺動する箇所の断面となっている。
常時は、図６に示すように、摺動子８は、上沓５及び下沓６に対してＸ方向の中心位置に配置されている。摺動子８の上部傾斜面８１全体（第一上部傾斜面８１ａ及び第二上部傾斜面８１ｂ）が、上沓５の上部傾斜面５２全体（第一上部傾斜面５２ａ及び第二上部傾斜面５２ｂ）に密着している。摺動子８の下部傾斜面８６全体（第一下部傾斜面８６ａ及び第二下部傾斜面８６ｂ）が、下沓６の下部傾斜面６２全体（第一下部傾斜面６２ａ及び第二下部傾斜面６２ｂ）に密着している。上部バネ４６は上沓５を摺動子８側に付勢し、下部バネ４７は下沓６を摺動子８側に付勢している。
【0127】
この状態から、地震時に、図９（ａ）に示すように、摩擦ダンパー機構１００Ａに、上部固定部Ａ１１と下部固定部Ａ２１との間に引張力が作用した場合には、ピストンロッドに７に－Ｘ方向の力（外筒３から離間する方向の力）が作用する。これによって、ピストンロッド７に設けられた摺動子８が－Ｘ方向に引っ張られて、摺動子８の第二上部傾斜面８１ｂと上沓５の第二上部傾斜面５２ｂとの間で摺動が生じるとともに、摺動子８の第二下部傾斜面８６ｂと下沓６の第二下部傾斜面６２ｂとの間で摺動が生じる。その一方で、摺動子８の第一上部傾斜面８１ａと上沓５の第一上部傾斜面５２ａとの間にはわずかに隙間が生じるとともに、摺動子８の第一下部傾斜面８６ａと下沓６の第一下部傾斜面６２ａとの間にはわずかに隙間が生じる。
【0128】
ピストンロッド７の－Ｘ方向の変位量が大きくなるにしたがって、上部バネ４６及び下部バネ４７はより大きく押し込まれ、上部バネ４６及び下部バネ４７からの反発力が大きくなり、摩擦抵抗力も増加する。
【0129】
一方、地震時に、図９（ｂ）に示すように、摩擦ダンパー機構１００Ａに、上部固定部Ａ１１と下部固定部Ａ２１との間に圧縮力が作用した場合には、ピストンロッド７に＋Ｘ方向の力（外筒３に近接する方向の力）が作用する。これによって、ピストンロッド７に設けられた摺動子８が＋Ｘ方向に押し込まれ、摺動子８の第一上部傾斜面８１ａと上沓５の第一上部傾斜面５２ａとの間で摺動が生じるとともに、摺動子８の第一下部傾斜面８６ａと下沓６の第一下部傾斜面６２ａとの間で摺動が生じる。その一方で、摺動子８の第二上部傾斜面８１ｂと上沓５の第二上部傾斜面５２ｂとの間にはわずかに隙間が生じるとともに、摺動子８の第二下部傾斜面８６ｂと下沓６の第二下部傾斜面６２ｂとの間にはわずかに隙間が生じる。
【0130】
ピストンロッド７の＋Ｘ方向の変位量が大きくなるにしたがって、上部バネ４６及び下部バネ４７はより大きく押し込まれ、上部バネ４６及び下部バネ４７からの反発力が大きくなり、摩擦抵抗力も増加する。
【0131】
このように構成された摩擦ダンパー機構１００Ａでは、地震時に、引張力が作用した場合には、摺動子８の第二上部傾斜面８１ｂと上沓５の第二上部傾斜面５２ｂとの間で摺動が生じるとともに、摺動子８の第二下部傾斜面８６ｂと下沓６の第二下部傾斜面６２ｂとの間で摺動が生じる。地震時に、圧縮力が作用した場合には、摺動子８の第一上部傾斜面８１ａと上沓５の第一上部傾斜面５２ａとの間で摺動が生じるとともに、摺動子８の第一下部傾斜面８６ａと下沓６の第一下部傾斜面６２ａとの間で摺動が生じる。引張力及び圧縮力が生じたいずれの場合も、変位量が大きくなるにしたがって摩擦抵抗力も増加するため、ダンパーの軸変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力が生じ、ダンパーの軸変位が大きい大地震時には大きな摩擦力を生じさせることができる。
【0132】
次に、上記に示す実施形態に係る摩擦ダンパー機構の効果について、解析する。
図１０は、解析モデルを示す図である。
図１０に示すように、解析モデルは、上部構造体（質量Ｗ）と下部構造体との間に、ダンパー及び天然ゴム支承（水平剛性ｋ、減衰定数ｈ）を設置したものである。ダンパーは、上記に示す実施形態に係る摩擦ダンパー機構（変位依存型摩擦ダンパー）と、従来の履歴ダンパー（従来型の摩擦ダンパー）とで比較検証した。
なお、上部構造体の質量Ｗを、４２４０×１０３ｋｇとする。天然ゴム支承の水平剛性ｋを５．８×１０３ｋＮ／ｍとし、減衰定数ｈを２％とする。
図１０は、解析モデルを示す図である。
図１０に示すように、解析モデルは、上部構造体（質量Ｗ）と下部構造体との間に、ダンパー及び天然ゴム支承（水平剛性ｋ、減衰定数ｈ）を設置したものである。ダンパーは、上記に示す実施形態に係る摩擦ダンパー機構（変位依存型摩擦ダンパー）と、従来の履歴ダンパー（従来型の摩擦ダンパー）とで比較検証した。
なお、上部構造体の質量Ｗを、４２４０×１０３ｋｇとする。天然ゴム支承の水平剛性ｋを５．８×１０３ｋＮ／ｍとし、減衰定数ｈを２％とする。
【0133】
計算用の地震波は、表１に示す。
【0134】
【表1】
【0135】
表１に示すＬ２(レベル２地震)は、極めて稀に発生する地震動を指す。Ｌ１（レベル１地震）は、中規模の地震で、その構造物の耐用年数中に一度以上は受ける可能性が高い地震動を指す。地震波は、図１１に示す通りである。
【0136】
変位依存型摩擦ダンパーの復元力は、図１２（ａ）に示す通りである。変位が大きくなるにともなって、摩擦力も大きくなる。ここでは、５０ｃｍにおける摩擦力Ｆ５０＝Ｒ５０×Ｗ×ｇとし、Ｒ５０＝３％，４％，５％，６％，７％とする。また、初期摩擦力Ｆｉ＝Ｆ５０の２５％，５０％，７５％とする。
【0137】
比較対象の従来型の摩擦ダンパーの復元力は、図１２（ｂ）に示す通りである。摩擦力は変位に関係なく一定である。ここでは、変位依存型摩擦ダンパーと比較するために、最大摩擦力Ｆｍａｘを変位依存型摩擦ダンパーの摩擦力Ｆ５０とする。Ｆ５０＝Ｒ５０×Ｗ×ｇとし、Ｒ５０＝３％，４％，５％，６％，７％とする。
【0138】
各地震波における最大応答加速度とＲ５０との関係及び最大応答変位とＲ５０との関係を、図１３～図１８に示す。図１３～図１８の凡例では、変２５％，変５０％，変７０％は、それぞれ変位依存型摩擦ダンパーで、初期摩擦力Ｆｉ＝Ｆ５０の２５％，５０％，７０％である。従来は、従来型の摩擦ダンパーの結果を示す。
【0139】
図１３～図１８より、以下のことが分かる。
・いずれの地震波においても、Ｌ１，Ｌ２レベルに関わらず、従来型の摩擦ダンパー及び変位依存型摩擦ダンパーともに、Ｒ５０（＝摩擦力Ｆ５０／重力Ｗｇ）が大きくなるほど、最大応答加速度が大きくなる。Ｒ５０が大きくなるほど、最大応答変位が小さくなる。
・最大応答加速度は、Ｌ２レベルよりもＬ１レベルの方が、従来型の摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーとの差が大きい。初期摩擦力が小さい方が、最大応答加速度が低減される。Ｌ１レベルの中小地震では、最大応答加速度は、変位依存型摩擦ダンパーの方が従来型の摩擦ダンパーより小さく、初期摩擦力が小さいほど低減率が増す。
・最大応答変位は、Ｌ２レベルよりもＬ１レベルの方が、従来型の摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーとの差が小さい。
・いずれの地震波においても、Ｌ１，Ｌ２レベルに関わらず、従来型の摩擦ダンパー及び変位依存型摩擦ダンパーともに、Ｒ５０（＝摩擦力Ｆ５０／重力Ｗｇ）が大きくなるほど、最大応答加速度が大きくなる。Ｒ５０が大きくなるほど、最大応答変位が小さくなる。
・最大応答加速度は、Ｌ２レベルよりもＬ１レベルの方が、従来型の摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーとの差が大きい。初期摩擦力が小さい方が、最大応答加速度が低減される。Ｌ１レベルの中小地震では、最大応答加速度は、変位依存型摩擦ダンパーの方が従来型の摩擦ダンパーより小さく、初期摩擦力が小さいほど低減率が増す。
・最大応答変位は、Ｌ２レベルよりもＬ１レベルの方が、従来型の摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーとの差が小さい。
【0140】
よって、変位依存型摩擦ダンパーは、従来型摩擦ダンパーよりも、最大応答加速度を低減できることが分かる。また、変位依存型摩擦ダンパーは、従来型摩擦ダンパーよりも、Ｌ２レベルの大地震よりもＬ１レベルの中小地震の方が、加速度低減効果が高いことが分かる。また、変位依存型摩擦ダンパーは、従来型摩擦ダンパーよりも、初期摩擦力が小さいほど、最大応答加速度の低減率が多いことが分かる。
【0141】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0142】
例えば、上記に示す第二実施形態では、摩擦ダンパー機構１００Ａのピストンロッド７が上部固定部Ａ１１に接続され、外筒３の取付部３２が下部固定部Ａ２１に接続されているが、本発明はこれに限られない。ピストンロッドが下部構造体に接続され、筐体部が上部構造体に接続されていてもよい。
【0143】
また、第二実施形態の変形例として、上沓の第一上部傾斜面が＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜し、上沓の第二上部傾斜面が－Ｘ側に向かうにしたがって次第に上方に向かうように傾斜し、下沓の第一下部傾斜面が＋Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜し、下沓の第二下部傾斜面が－Ｘ側に向かうにしたがって次第に下方に向かうように傾斜していて、摺動子の摺動面が上沓及び下沓の摺動面と対応するように傾斜していてもよい。
【符号の説明】
【0144】
１ 第一摩擦ダンパー装置
２ 第二摩擦ダンパー装置
３ 外筒（筐体部）
４ ハウジング
５ 上沓（上側部材）
６ 下沓（下側部材）
７ ピストンロッド
８ 摺動子
１１ 第一上部接続板材
１２ 第一下部接続板材
１３ 第一上側板材
１４ 第一下側板材
１５ 第一上側摩擦板材（第一摩擦板材）
１６ 第一下側摩擦板材（第一摩擦板材）
１７ 第一支圧部
１８ 第一せん断ボルト（第一移動拘束部）
２１ 第二上部接続板材
２２ 第二下部接続板材
２３ 第二上側板材
２４ 第二下側板材
２５ 第二上側摩擦板材（第二摩擦板材）
２６ 第二下側摩擦板材（第二摩擦板材）
２７ 第二支圧部
２８ 第二せん断ボルト（第二移動拘束部）
４６ 上部バネ（上側付勢部）
４７ 下部バネ（下側付勢部）
５２ 上部傾斜面
５２ａ 第一上部傾斜面
５２ｂ 第二上部傾斜面
６２ 下部傾斜面
６２ａ 第一下部傾斜面
６２ｂ 第二下部傾斜面
８１ 上部傾斜面
８１ａ 第一上部傾斜面
８１ｂ 第二上部傾斜面
８６ 下部傾斜面
８６ａ 第一下部傾斜面
８６ｂ 第二下部傾斜面
１００ 摩擦ダンパー機構
１００Ａ 摩擦ダンパー機構
２ 第二摩擦ダンパー装置
３ 外筒（筐体部）
４ ハウジング
５ 上沓（上側部材）
６ 下沓（下側部材）
７ ピストンロッド
８ 摺動子
１１ 第一上部接続板材
１２ 第一下部接続板材
１３ 第一上側板材
１４ 第一下側板材
１５ 第一上側摩擦板材（第一摩擦板材）
１６ 第一下側摩擦板材（第一摩擦板材）
１７ 第一支圧部
１８ 第一せん断ボルト（第一移動拘束部）
２１ 第二上部接続板材
２２ 第二下部接続板材
２３ 第二上側板材
２４ 第二下側板材
２５ 第二上側摩擦板材（第二摩擦板材）
２６ 第二下側摩擦板材（第二摩擦板材）
２７ 第二支圧部
２８ 第二せん断ボルト（第二移動拘束部）
４６ 上部バネ（上側付勢部）
４７ 下部バネ（下側付勢部）
５２ 上部傾斜面
５２ａ 第一上部傾斜面
５２ｂ 第二上部傾斜面
６２ 下部傾斜面
６２ａ 第一下部傾斜面
６２ｂ 第二下部傾斜面
８１ 上部傾斜面
８１ａ 第一上部傾斜面
８１ｂ 第二上部傾斜面
８６ 下部傾斜面
８６ａ 第一下部傾斜面
８６ｂ 第二下部傾斜面
１００ 摩擦ダンパー機構
１００Ａ 摩擦ダンパー機構
【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】
【図18】
【図19】
【図20】