JP2005248989A

JP2005248989A - 制振用ダンパ

Info

Publication number: JP2005248989A
Application number: JP2004056966A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Minowa; 昌啓箕輪; Tetsuro Rogo; 哲朗老後; Kimiki Kobayashi; 公樹小林; Kazuhisa Ishikawa; 和久石川
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】簡便な構造で充分な減衰性能を発揮させ、小さな振動から大きな振動まで対応できると共に、周囲の温度変化に対しても減衰性能の変化が少ない制振用ダンパを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの中摺動部材１８と、中摺動部材１８の両側にそれぞれ重ね合わされてそれぞれ摺動自在に配置された２つ以上の外摺動部材１６、１７と、中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７を重ね合わせた状態でばね材２５を介して相対移動可能に係止する締付部材２４とを備えている。中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７の各接触面に、摺動方向に傾斜する傾斜面２８、２９を設けた。傾斜面２８、２９は、中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７のいずれか一方または両方に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物に生じる地震や風、交通車両による振動あるいは機械類から発生する振動など種々の振動を制御するための制振用ダンパに関する。

車両や建築物の床、機械等の振動を防止する目的や、音響設備の防音等に対して、従来より多種類の制振装置が開発されている。
建築物においては風に対する揺れの低減や耐震補強を目的として、高減衰ゴム組成物を使用した粘弾性ダンパや制振壁が制振装置として利用されている（特許文献１参照）。また、オイル等の流動抵抗を利用したオイルダンパや摩擦力を利用したフリクションダンパも用いられている（特許文献２、特許文献３参照）。

例えば、図５に示すように軸受け等に用いられる樹脂製の摺動部材３を、金属製の２つの構造部材１、２の間に挿入するように配置し、複数の締付ボルト５により皿ばね６を介して一体的に係止してなるフリクションダンパがある。このようなフリクションダンパは、締付ボルト５に介在された皿ばね５により構造部材１、２が摺動部材３に鉛直方向（両部材１、２および３の対向面と直交する方向）に荷重を加え、構造部材１、２と摺動部材３の対向面の摩擦力により図６に実線７で示すような移動量に対する減衰性を発現するダンパである。なお、図５中、符号１Ａ、２Ａ、３Ａは、フリクションダンパを建築物等に取り付けるときに用いられる連結部材を示している。
特開平７−１９７９６９号公報特開平６−１７４００２号公報特開平７−３５１８３号公報

ところで、これらのダンパはその減衰力発現の機構や構造上の制約により、以下のような解決すべき課題があった。すなわち、

（１）粘弾性ダンパ、制振壁
高減衰ゴム組成物の減衰性能が低いと、数多くの粘弾性ダンパや制振壁を設置する必要性があり、設置スペースの確保が困難な場合がある。
一般に高減衰ゴムにおいては減衰力を高めるほど温度による特性変化が大きくなる傾向があり、使用温度範囲内において安定した性能を得ることが困難になる場合がある。

（２）オイルダンパ
減衰力を調節するためにオリフィスやバルブを用いており、ダンパとしては部品点数が多く構造が複雑になるため製造コストが高くなる。
流体をシリンダ内に密閉するため、厳しい使用条件においてはオイル漏れの問題が生じる。
流体を密閉するためシリンダとピストン部の寸法精度が高く要求され、コスト高となる。

（３）フリクションダンパ
上記（１）、（２）のダンパの欠点を解消し簡便な構造で、温度変化に対しても減衰性能の変化が小さい制振装置として、フリクションダンパが挙げられる。しかし、図６に示されるように、構造部材１、２と摺動部材３の接触面間の摩擦係数とボルト５に介在された皿ばね６による鉛直荷重により、外力がある一定以上の値にならないとダンパが作動しない。例えば、耐震用に大きな減衰力を発生するように設定した場合、交通振動のような比較的小さな振動に対してはダンパが作動しないので制振効果が得られないという欠点がある。また、耐震用途のみを考慮した場合でも、地震動の大きさは非常に広範囲になることから、比較的小さな地震から大きな地震までを従来のフリクションダンパで対応させるのは困難であった。

本発明は、上記の点に着目してなされたもので、簡便な構造で充分な減衰性能を発揮させ、小さな振動から大きな振動まで対応できると共に、周囲の温度変化に対しても減衰性能の変化が少ない制振用ダンパを提供するものである。

本発明は、次の構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
少なくとも１つの中摺動部材と、上記中摺動部材の両側にそれぞれ重ね合わされてそれぞれ摺動自在に配置された２つ以上の外摺動部材と、上記中摺動部材および上記外摺動部材を重ね合わせた状態でばね材を介して相対移動可能に係止する締付部材とを備え、上記中摺動部材および上記外摺動部材の各接触面に、摺動方向に傾斜する傾斜面を設けたことを特徴とする制振用ダンパ。

中摺動部材を少なくとも１つとしたのは、中摺動部材が２つ以上ある場合を含むからである。
中摺動部材と外摺動部材とは、摺動方向に相対的に移動可能であるが、さらに鉛直方向（摺動方向と直交する方向）にも移動可能にされている。すなわち、中摺動部材と外摺動部材のいずれか一方が固定され、他方のみが移動するものでもよい。また、ばね材の伸縮量も、中摺動部材と外摺動部材の最大移動量に対応できるようにされている。
構成１は、中摺動部材および外摺動部材の相対移動に依存して鉛直方向の荷重（ばね力）が増加し、摩擦力による減衰力が大きくなる移動依存型のダンパである。構成１を建築物の制振部に適用した場合、交通振動や小地震のような小さな振動の入力に対しては減衰力の小さい微小変形領域でダンパが作動し、さらに、大地震のような大きな振動の入力に対しても、移動に依存して減衰力が大きくなることから、外力に応じてダンパが作動して適切な減衰力を得ることが可能となる。

〈構成２〉
構成１に記載の制振用ダンパにおいて、上記傾斜面は、上記中摺動部材および外摺動部材の双方に設けられていることを特徴とする制振用ダンパ。

〈構成３〉
構成１に記載の制振用ダンパにおいて、上記傾斜面が湾曲した面であることを特徴とする制振用ダンパ。

〈構成４〉
構成１ないし３のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、上記締付部材として中摺動部材および外摺動部材の摺動面に直交して横断する締付ボルトが使用され、上記締付ボルトの端部と上記外摺動部材との間に上記ばね材を介在させたことを特徴とする制振用ダンパ。

ばね材としてはコイルばねや皿ばねが使用される。また、ばね材の伸縮量は中摺動部材と外摺動部材の最大移動量に対応できるようにされている。

〈構成５〉
構成４に記載の制振用ダンパにおいて、上記内摺動部材に設けられた、上記締付ボルトを挿入させるボルト挿入孔が、摺動方向に延びる長孔であることを特徴とする制振用ダンパ。

長孔は、中摺動部材および外摺動部材の相対移動を許容すると共に、相対移動時に、中摺動部材および外摺動部材どうしがずれないようにするガイドの役割もある。

〈構成６〉
構成１ないし５のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、上記中摺動部材の両側に上記外摺動部材をそれぞれ配置してなるものを一ユニットとし、このユニットを複数個重ね合わせた状態で、上記締付部材によりばね材を介して相対移動可能に係止したことを特徴とする制振用ダンパ。

〈構成７〉
構成１ないし６のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、上記中摺動部材を合成樹脂により形成し、上記外摺動部材を、上記中摺動部材より硬質の剛性材料により形成したことを特徴とする制振用ダンパ。

中摺動部材として例えばポリアセタール、フッ素樹脂等が使用できる。外摺動部材として例えば鋼材等の金属を板状にしたものが使用できる。

以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。

図１、図２は、実施例１の制振用ダンパ１５の構造を示す図である。
これらの図に示すように、制振用ダンパ１５は、１つの中摺動部材１８と、この中摺動部材１８の両側に重ね合わされてそれぞれ摺動自在に配置された外摺動部材１６、１７と、中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７を重ね合わせた状態でコイルばね２５を介して相対移動可能に係止する締付ボルト２４とを備えている。

中摺動部材１８、外摺動部材１６、１７の各接触面には、相互に合致し、かつ矢印３０の方向、すなわち摺動方向に傾斜する傾斜面２８、２９がそれぞれ設けられている。中摺動部材１８における傾斜面２８、２９は、中央部が最も凹んでおり、摺動方向の両端部に向って肉厚になるように形成されている。外摺動部材１６、１７における傾斜面２８、２９は、その凹みに合致するように形成されている。

中摺動部材１８は例えばポリアセタール、フッ素樹脂等の合成樹脂により形成され、外摺動部材１６、１７は、中摺動部材１８より硬質の剛性材料、例えば鋼材等の金属により形成されることが長期にわたる形状安定性や減衰特性を考慮すると好ましいが、本発明はこれに限定されない。中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７とも、設置目的に応じて、同じ材料、すなわち、両方とも合成樹脂製であったり金属製でもよい。

図３は建築物の上下の梁間に制振用ダンパを取り付けた例を示している。図３に示すように、建築物の柱１２、１３と、上下の梁１０、１１との間に、補強棒１４が斜に設けられている。制振用ダンパ１５は、例えば、この補強棒１４の中間部Ａにおいて分離された２つの端部１４Ａ、１４Ｂ間に取り付けられるが、中摺動部材１８と外摺動部材１６、１７が摺動して減衰力が生じるように建築物の構造に合わせて適宜取り付けられる。

制振用ダンパ１５を図３に示すように取り付けた建築物等に振動等が加わって補強棒１４の２つの端部１４Ａ、１４Ｂ間が伸縮すると、それに伴ない外摺動部材１６、１７と内摺動部材１８とは摺動方向に相対移動する。このとき、両摺動部材にそれぞれ傾斜面２８、２９があることにより、コイルばね２５のばね力により移動量に比例して鉛直荷重が大きくなり、摩擦力が増大する。このような動作が往復して行なわれ、図４に実線２７で示されるように、逓増する摩擦力が移動量に比例して大きくなり、それが減衰力として作用する。図４に斜線で示される領域３１は、交通振動や小地震のような小さな振動の入力に対する減衰力の小さい微小変形領域であるが、この領域でも減衰作用をする。

上記実施例では、傾斜面２８、２９は中摺動部材１８および外摺動部材１６、１７の双方に設けられるものを示したが、両部材のいずれか一方のみに設けられてもよい。また、ダンパ設置状況に応じて、傾斜面２８、２９が湾曲した面であってもよい。

本発明の制振用ダンパは、中摺動部材が複数存在する構成でもよい。
例えば、図１に示したように１つの中摺動部材の両側に、外摺動部材をそれぞれ配置してなるものを一ユニットとする。そして、このユニットの複数個を重ね合わせた状態で、締付ボルト等の締付部材により、コイルばね等のばね材を介して摺動方向およびそれと直交する方向に相対移動可能に係止したものである。

実施例１の制振用ダンパの構造を示す正面図。同平面図。制振用ダンパの取付け状況を示す説明図。実施例１の制振用ダンパの減衰特性を表した線図。従来の制振用ダンパの構造を示す正面図。従来の制振用ダンパの減衰特性を表した線図。

符号の説明

１５制振用ダンパ
１６、１７外摺動部材
１８中摺動部材
２４締付ボルト
２５コイルばね
２８、２９傾斜面

Claims

少なくとも１つの中摺動部材と、
前記中摺動部材の両側にそれぞれ重ね合わされてそれぞれ摺動自在に配置された２つ以上の外摺動部材と、
前記中摺動部材および前記外摺動部材を重ね合わせた状態でばね材を介して相対移動可能に係止する締付部材とを備え、
前記中摺動部材および前記外摺動部材の各接触面に、摺動方向に傾斜する傾斜面を設けたことを特徴とする制振用ダンパ。
請求項１に記載の制振用ダンパにおいて、
前記傾斜面は、前記中摺動部材および外摺動部材の双方に設けられていることを特徴とする制振用ダンパ。
請求項１に記載の制振用ダンパにおいて、
前記傾斜面が湾曲した面であることを特徴とする制振用ダンパ。
請求項１ないし３のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、
前記締付部材として中摺動部材および外摺動部材の摺動面に直交して横断する締付ボルトが使用され、前記締付ボルトの端部と前記外摺動部材との間に前記ばね材を介在させたことを特徴とする制振用ダンパ。
請求項４に記載の制振用ダンパにおいて、
前記内摺動部材に設けられた、前記締付ボルトを挿入させるボルト挿入孔が、摺動方向に延びる長孔であることを特徴とする制振用ダンパ。
請求項１ないし５のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、
前記中摺動部材の両側に前記外摺動部材をそれぞれ配置してなるものを一ユニットとし、このユニットを複数個重ね合わせた状態で、前記締付部材によりばね材を介して相対移動可能に係止したことを特徴とする制振用ダンパ。
請求項１ないし６のいずれかに記載の制振用ダンパにおいて、
前記中摺動部材を合成樹脂により形成し、前記外摺動部材を、前記中摺動部材より硬質の剛性材料により形成したことを特徴とする制振用ダンパ。