JP2006077877A - 摩擦型ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】組立時において摩擦荷重の付与が容易であるとともに作用する荷重の測定が容易であり、さらには据付け状態のままで締付荷重の検定や調整が容易に行える摩擦型ダンパーを提供すること。
【解決手段】ロッド１２を中心軸としてシリンダ１１内に設置された摺動部材１３と、摺動部材１３の両側にそれぞれ設置され、摺動部材に拡開力を与える一対のリング状の楔１４と、一方側の楔１４に接する状態でロッド１２の先端に設けられた固定具１５と、ロッド１２が貫通する状態で他方側の楔１４の後側に設置され、シリンダ１１の外側にまで延びる長さの加力管１６と、加力管１６の後側に配置された座金１７と、ロッド１２のねじ部と螺合する状態で座金１７の後側に設けられた調整ナット１８とを備え、調整ナット１８を回すことにより加力管１６をロッド１２に対して移動させるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木、建築或いは機械分野において免震装置や制振装置として用いられる摩擦型ダンパーに関する。

従来より、各種の構造物や機械などに生じる振動を抑制するために各種のダンパーが用いられているが、その一つとして、皿ばねの力で楔を圧入することで摺動部材をシリンダの内面に圧着することにより、摺動部材とシリンダ内面の間に摩擦力を発生させる機構を持つ摩擦型ダンパーが知られている。

摩擦型ダンパーは、その組立時において、ピストン状の摺動部材がシリンダ内に設置された後、シリンダ内面に圧着される。この場合、摺動部材とシリンダ内面の間には、圧縮力を生じさせる必要がある。例えば、摺動部材の摩擦係数は通常１０〜４０％前後であるので、３００ｋＮの降伏荷重を持つダンパーの場合、シリンダと摺動部材の間には７５０〜３０００ｋＮの圧縮力が働くことが必要となる。したがって、摺動部材をシリンダ内に設置した後に楔を挿入し、その楔に連続して設置したナットを回転することにより、シリンダと摺動部材の間に圧縮力を発生させる方法が一般的に採用されている。
「免震部材ＪＳＳＩ規格−２０００−」，社団法人日本免震構造協会，２０００年６月１５日，改訂第１刷，Ｄ−２１，ｐ．１−７

従来の摩擦型ダンパーは、上記したように、摺動部材をシリンダ内に設置した後に楔を挿入し、その楔に連続して設置したナットを回転することにより、楔を介して摺動部材とシリンダの間に圧縮力を生じさせている。このため、摺動距離が短いタイプでは、これら一連の作業をシリンダの外部より比較的容易に行えるが、摺動距離が長いタイプの場合には、締付の位置がシリンダの中央部になるため、締付作業が困難なものとなる。したがって、摺動部材をシリンダ端部にて組み立てた後、中央部の所定位置に移動させる等の必要が生じ、製作工程が複雑なものになっている。

また、摩擦型ダンパーは、組立時に締付荷重を正確に確認できることが、組立作業の効率を上げるために必要である。すなわち、締付荷重を確認することにより、シリンダに対する圧縮力が算定でき、この圧縮力に摺動部材の摩擦係数を乗じてダンパーの摩擦力を推定することができるからである。ところが、従来の摩擦型ダンパーにおいては、組立時に締付荷重を確認できず、摩擦荷重の測定が可能な試験機等により製品毎に締付荷重を調整しているため、生産性に欠けるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組立時において摩擦荷重の付与が容易であるとともに作用する荷重の測定が容易であり、さらには据付け状態のままで締付荷重の検定や調整が容易に行える摩擦型ダンパーを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の摩擦型ダンパーは、一方の端部に連結部を有するシリンダと、シリンダの連結部とは反対の側からシリンダ内に挿入され、その挿入される側とは反対の側に連結部を有するロッドと、ロッドを中心軸としてシリンダ内に設置された分割状態の摺動部材と、ロッドが貫通する状態で摺動部材の両側にそれぞれ設置され、お互いの間隔が狭くなる方向に力が作用することによって摺動部材に拡開力を与える一対のリング状の楔と、一方側の楔に接する状態でロッドの先端に設けられた固定具と、ロッドが貫通する状態で他方側の楔の後側に設置され、シリンダの外側にまで延びる長さの加力管と、ロッドに対して摺動可能な状態で加力管の後側に配置された座金と、ロッドのねじ部と螺合する状態で座金の後側に設けられた調整ナットとを備え、調整ナットを回すことにより加力管をロッドに対して移動させるようにしたことを特徴としている。

そして、上記構成の摩擦型ダンパーにおいて、ロッドが貫通する状態のばねを楔に隣接して設置するようにしてもよいし、或いは、ロッドが貫通する状態のばねを加力管と座金の間に設置するようにしてもよい。

本発明の摩擦型ダンパーは、シリンダの外部にある調整ナットを回すことにより、シリンダの内部に設置されている楔に対して荷重がかかり、それによって摺動部材がシリンダ内面に圧着させられるので、組立時においては摩擦荷重の付与を容易に行うことができる。また、加力管に歪ゲージ等を取り付けておくことができ、これによってダンパーにかかる荷重を測定することができる。そして、調整ナットがシリンダの外部にあるため、制振対象物に設置した状態のままで、ダンパーを解体することなく、締付荷重の調整やダンパーにかかる荷重の測定を行うことができる。また、加力管はロッドの補強材として働き、ロッドの座屈を抑制するので、耐力が向上したダンパーを得ることができる。

そして、ロッドが貫通する状態のばねを楔に隣接して設置することにより、ばねの弾性で製作誤差による影響などを吸収できるため、摺動部材の動きを滑らかにすることができ、ダンパーとしての性能を安定させることができる。また、調整ナットの回転量を測定する等の手段によりばねの伸縮量を算定でき、この伸縮量にばねの弾性係数を乗ずることによって、ばね及び加力管に作用している軸力を検知することができる。

また、ロッドが貫通する状態のばねを座金と加力管の間に設置することにより、上記した効果を奏するのに加え、ばねの伸縮量を直接測定できることから、ばね及び加力管に作用している軸力を高精度で測定できる。しかも、ばねがシリンダ外部に位置するため、シリンダ内部に設置する場合に比べて、より大径のばねを使用することが可能となり、皿ばねを用いる場合は枚数を少なくすることができる。

図１は本発明に係る摩擦型ダンパーの一例を示す断面図、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、図２（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。

この摩擦型ダンパー１０は、全体的に棒状の外観を呈しており、図示のように、一方の端部に連結部１１ａを有するシリンダ１１と、シリンダ１１の連結部１１ａとは反対の側からシリンダ内に挿入され、その挿入される側とは反対の側に連結部１２ａを有するロッド１２と、ロッド１２を中心軸としてシリンダ内に設置された分割状態の摺動部材１３と、ロッド１２が貫通する状態で摺動部材１３の両側にそれぞれ設置され、お互いの間隔が狭くなる方向に力が作用することによって摺動部材１３に拡開力を与える一対のリング状の楔１４と、一方側（図の右側）の楔１４に接する状態でロッド１２の先端に設けられた固定具１５と、ロッド１２が貫通する状態で他方側（図の左側）の楔１４の後側に設置され、シリンダ１１の外側にまで延びる長さの加力管１６と、ロッド１２に対して摺動可能な状態で加力管１６の後側に配置された座金１７と、ロッド１２のねじ部ａと螺合する状態で座金１７の後側に設けられた調整ナット１８とを備えており、図１に示す如く、調整ナット１８はシリンダ１１の外部に位置している。

摺動部材１３は、３分割状態のピストン状をしており、図示はしないが周囲には摩擦部材が適宜設けられている。そして、両側からそれぞれ楔１４で押され、図２（Ａ）に示すように、中心のロッド１２との間に隙間を生じるとともに、３片が互いに離れた状態でシリンダ１１内に収納されている。固定具１５にはナットが用いられ、ロッド１２の先端に切られたねじ部ｂに螺合している。また、シリンダ１１の連結部１１ａは、溶接によりシリンダ１１の端部に取り付けられ、ロッド１２の連結部１２ａは、螺合によりロッド１２のねじ部ａに取り付けられている。

調整ナット１７は、ロッド１２に対してねじ込む向きに回転すると、加力管１６を押すこととなり、その結果、加力管１６をロッド１２に対して相対的に移動させ、他方側の楔１４を押圧することになる。この時、一方側の楔１４は固定具１５により動きを拘束されているので、両方の楔１４に挟まれた摺動部材１３は楔作用によりシリンダ１１の内面に圧着されることになる。

この摩擦型ダンパー１０は、シリンダ１１の連結部１１ａとロッド１２の連結部１２ａにより制振対象物に取り付けられる。そして、取付け状態の摩擦型ダンパー１０に力が作用し、シリンダ１１とロッド１２に相対的変位を生ずると、摺動部材１３がシリンダ１１の内面を摺動して摩擦力を発生することで緩衝作用が行われる。この時、摩擦型ダンパー１０は、振動エネルギーを摩擦熱として発散する。この取付け状態において、調整ナット１７を回転することにより、摺動部材１３のシリンダ１１に対する締付荷重の調整を行うことができる。

図３は本発明に係る摩擦型ダンパーの別の例を示す断面図、図４は図３のＤ−Ｄ断面図である。この摩擦型ダンパーは図１に示す摩擦型ダンパーの変形であるので、図１と同じ部位には同じ符号を付してある。また、図３のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図はそれぞれ図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と同じである。

この摩擦型ダンパー１０は、先に説明した図１の摩擦型ダンパーと類似しているが、次の点で構造が異なっている。すなわち、図３の摩擦型ダンパー１０では、摺動部材１３がロッド１２を中心軸として直列に２組設けているとともに、楔１４も各摺動部材１３に対してそれぞれ両側に設けてあり、全体的なサイズは図１のものよりも長くなっている。そして、両方の摺動部材１３における真中の向かい合った楔１４の間には、ロッド１２が貫通する状態のばね１９が筒状のブッシュ２０を介して設置されている。

図３の摩擦型ダンパー１０は、図１の摩擦型ダンパーと同様に、摺動部材１３とシリンダ１１の内面との摩擦力により緩衝作用を行うものである。そして、楔１４に隣接してばね１９を設置したことにより、ばね１９の弾性で製作誤差による影響なとを吸収でき、また摺動部材１３の動きを滑らかにすることができる。また、調整ナット１８の回転量を測定することでばね１９の伸縮量を算定し、この伸縮量にばね１９の弾性係数を乗ずることによって、ばね１９及び加力管１６に作用している軸力を検知することができる。

なお、ばね１９の設置場所は、２組の摺動部材１３の真中の２つの楔１４の間に限るものではなく、図１において加力管１６とそれに隣接する楔１４の間でもよいし、固定具１５とそれに隣接する楔１４の間でもよい。また、ばね１９としては皿ばねが好適であるが、その他にコイルばね等でもよい。

図５は本発明に係る摩擦型ダンパーのさらに別の例を示す断面図、図６は図５のＥ−Ｅ断面図である。この摩擦型ダンパーは図１に示す摩擦型ダンパーの変形であるので、図１と同じ部位には同じ符号を付してある。また、図５のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図はそれぞれ図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と同じである。

この摩擦型ダンパー１０は、先に説明した図１の摩擦型ダンパーと類似しているが、次の点で構造が異なっている。すなわち、図５の摩擦型ダンパー１０では、加力管１６と座金１７の間に、ロッド１２を貫通する状態のばね１９が筒状で段付きのブッシュ２１を介して設置されている。

図５の摩擦型ダンパー１０は、図１の摩擦型ダンパーと同様に、摺動部材１３とシリンダ１１の内面との摩擦力により緩衝作用を行うものである。そして、加力管１６と座金１７の間にばね１９を設置したことにより、図３の摩擦型ダンパー１０と同様の効果を奏するのに加え、ばね１９の伸縮量を直接測定できることから、ばね１９及び加力管１６に作用している軸力を高精度で測定できる。また、ばね１９がシリンダ１１の外部に位置するため、シリンダ１１の内部に設置する場合に比べて、より大径のばね１９を使用することが可能となり、皿ばねを用いる場合は枚数を少なくすることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による摩擦型ダンパーは、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る摩擦型ダンパーの一例を示す断面図である。 （Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る摩擦型ダンパーの別の例を示す断面図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 本発明に係る摩擦型ダンパーのさらに別の例を示す断面図である。 図５のＥ−Ｅ断面図である。

符号の説明

１０ 摩擦型ダンパー
１１ シリンダ
１１ａ 連結部
１２ ロッド
１２ａ 連結部
１３ 摺動部材
１４ 楔
１５ 固定具
１６ 加力管
１７ 座金
１８ 調整ナット
１９ ばね
２０ ブッシュ
２１ ブッシュ

Claims (3)

1. 一方の端部に連結部を有するシリンダと、シリンダの連結部とは反対の側からシリンダ内に挿入され、その挿入される側とは反対の側に連結部を有するロッドと、ロッドを中心軸としてシリンダ内に設置された分割状態の摺動部材と、ロッドが貫通する状態で摺動部材の両側にそれぞれ設置され、お互いの間隔が狭くなる方向に力が作用することによって摺動部材に拡開力を与える一対のリング状の楔と、一方側の楔に接する状態でロッドの先端に設けられた固定具と、ロッドが貫通する状態で他方側の楔の後側に設置され、シリンダの外側にまで延びる長さの加力管と、ロッドに対して摺動可能な状態で加力管の後側に配置された座金と、ロッドのねじ部と螺合する状態で座金の後側に設けられた調整ナットとを備え、調整ナットを回すことにより加力管をロッドに対して移動させるようにしたことを特徴とする摩擦型ダンパー。
2. ロッドが貫通する状態のばねを楔に隣接して設置したことを特徴とする請求項１に記載の摩擦型ダンパー。
3. ロッドが貫通する状態のばねを加力管と座金の間に設置したことを特徴とする請求項１に記載の摩擦型ダンパー。
   

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