JPH05187470A - 塑性エネルギー吸収装置 - Google Patents
塑性エネルギー吸収装置Info
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- JPH05187470A JPH05187470A JP3185817A JP18581791A JPH05187470A JP H05187470 A JPH05187470 A JP H05187470A JP 3185817 A JP3185817 A JP 3185817A JP 18581791 A JP18581791 A JP 18581791A JP H05187470 A JPH05187470 A JP H05187470A
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- alloy
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- plastic deformation
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】塑性材料のせん断変形によるエネルギー吸収装
置において、作動室における凸状部での鉛の塑性化を防
止するとともに鉛の純せん断変形を実現化し、エネルギ
ー吸収特性を安定化させ、かつ、小振幅域でのエネルギ
ー吸収能の発揮できるようにすること。 【構成】相対変位する構造物間に介装され、それぞれの
構造物に連結される第1・第2の作動体と、これらの両
作動体間に介在し、超塑性材料からなる塑性変形部材と
からなり、一方の作動体と塑性変形部材との間には、該
塑性変形部材よりも塑性降伏応力が大きく、かつ該塑性
変形部材との結合力が該塑性変形部材の塑性降伏応力よ
りも大きな結合層が形成されてなること。
置において、作動室における凸状部での鉛の塑性化を防
止するとともに鉛の純せん断変形を実現化し、エネルギ
ー吸収特性を安定化させ、かつ、小振幅域でのエネルギ
ー吸収能の発揮できるようにすること。 【構成】相対変位する構造物間に介装され、それぞれの
構造物に連結される第1・第2の作動体と、これらの両
作動体間に介在し、超塑性材料からなる塑性変形部材と
からなり、一方の作動体と塑性変形部材との間には、該
塑性変形部材よりも塑性降伏応力が大きく、かつ該塑性
変形部材との結合力が該塑性変形部材の塑性降伏応力よ
りも大きな結合層が形成されてなること。
Description
【0001】イ. 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 この発明は、超塑性材料の塑性変形を利用して構造物系
に生じる振動エネルギーを吸収する塑性エネルギー吸収
装置に関する。
に生じる振動エネルギーを吸収する塑性エネルギー吸収
装置に関する。
【0002】(2) 従来の技術 超塑性材料の塑性変形を利用した塑性エネルギー吸収装
置は、例えば特公昭58−30470号(特開昭48−
72941号)公報及び特開平2−26332号公報な
どにより公知である。前者の公知技術によれば、シリン
ダと、このシリンダ内の軸心方向に沿って貫通状に挿通
されたロッドと、該シリンダとロッドとの空所に封入さ
れた鉛とからなり、シリンダとロッドとの相対移動によ
り空所部に形成された凸状部すなわち断面縮小部を通過
することによって鉛が塑性変形され、このときのエネル
ギー消費によって周期エネルギーを吸収するものであ
る。
置は、例えば特公昭58−30470号(特開昭48−
72941号)公報及び特開平2−26332号公報な
どにより公知である。前者の公知技術によれば、シリン
ダと、このシリンダ内の軸心方向に沿って貫通状に挿通
されたロッドと、該シリンダとロッドとの空所に封入さ
れた鉛とからなり、シリンダとロッドとの相対移動によ
り空所部に形成された凸状部すなわち断面縮小部を通過
することによって鉛が塑性変形され、このときのエネル
ギー消費によって周期エネルギーを吸収するものであ
る。
【0003】また、後者の公知技術によれば、鉛が封入
されるとともに該封入された鉛の回り止め手段を具備す
る作動室を有する密閉容器と、この密封容器を貫通して
前記作動室に延設されているとともに該作動室内におい
て凸状部すなわち抵抗翼が形成されてなる抵抗翼軸とか
らなり、前記密封容器と抵抗翼軸とは、それぞれ相対変
位する構造物に連動し、該構造物間の相対変位を回転変
位に変換するリンク機構を介して前記抵抗翼軸回りに相
対的に回転可能とされてなるものである。しかして、こ
れら公知のいずれの構造においても、相対変位する構造
物に連動する凸状部の移動に伴う鉛の塑性変形によるエ
ネルギー吸収を期待するものである。
されるとともに該封入された鉛の回り止め手段を具備す
る作動室を有する密閉容器と、この密封容器を貫通して
前記作動室に延設されているとともに該作動室内におい
て凸状部すなわち抵抗翼が形成されてなる抵抗翼軸とか
らなり、前記密封容器と抵抗翼軸とは、それぞれ相対変
位する構造物に連動し、該構造物間の相対変位を回転変
位に変換するリンク機構を介して前記抵抗翼軸回りに相
対的に回転可能とされてなるものである。しかして、こ
れら公知のいずれの構造においても、相対変位する構造
物に連動する凸状部の移動に伴う鉛の塑性変形によるエ
ネルギー吸収を期待するものである。
【0004】しかしながら、上記従来のエネルギー吸収
装置の特性を検討するに、該エネルギー吸収装置は鉛の
塑性変形によりエネルギーを吸収する構成を採るため、
前者においてはロッドに作用する軸力が、また、後者に
おいては抵抗翼軸の回転トルクが所期の値より増加する
傾向にあるばかりでなく、軸力あるいは回転トルクが変
動し、かつ、小振幅でのエネルギー吸収性能が著しく低
下する傾向にあることが判明した。すなわち、これらの
公知の構造においては、凸状部が鉛を塑性変形させる
際、凸状部の進行方向前方に鉛の盛り上がりが生じて回
転トルクを増加させ、また、凸状部の進行方向後方に鉛
の空隙が生じてこの空隙が不感領域となり、エネルギー
吸収特性の不安定化に関与しているとの知見が得られ
た。
装置の特性を検討するに、該エネルギー吸収装置は鉛の
塑性変形によりエネルギーを吸収する構成を採るため、
前者においてはロッドに作用する軸力が、また、後者に
おいては抵抗翼軸の回転トルクが所期の値より増加する
傾向にあるばかりでなく、軸力あるいは回転トルクが変
動し、かつ、小振幅でのエネルギー吸収性能が著しく低
下する傾向にあることが判明した。すなわち、これらの
公知の構造においては、凸状部が鉛を塑性変形させる
際、凸状部の進行方向前方に鉛の盛り上がりが生じて回
転トルクを増加させ、また、凸状部の進行方向後方に鉛
の空隙が生じてこの空隙が不感領域となり、エネルギー
吸収特性の不安定化に関与しているとの知見が得られ
た。
【0005】(3) 発明が解決しようとする問題点 本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、この
種の超塑性材料のせん断変形によるエネルギー吸収装置
において、凸状部での鉛の塑性化を防止すること、換言
すればエネルギー吸収特性の変動要因を除去することに
より、鉛の純せん断変形を実現化し、これによってエネ
ルギー吸収特性を安定化させ、かつ、小振幅域でのエネ
ルギー吸収能の発揮できる塑性エネルギー吸収装置を提
供することを目的とする。
種の超塑性材料のせん断変形によるエネルギー吸収装置
において、凸状部での鉛の塑性化を防止すること、換言
すればエネルギー吸収特性の変動要因を除去することに
より、鉛の純せん断変形を実現化し、これによってエネ
ルギー吸収特性を安定化させ、かつ、小振幅域でのエネ
ルギー吸収能の発揮できる塑性エネルギー吸収装置を提
供することを目的とする。
【0006】ロ. 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明の塑性エネルギー吸収装置は上述した目的を達成
するため、次の構成を採る。すなわち、相対変位する構
造物間に介装され、一方の構造物に連結される第1の作
動体と;他方の構造物に連結される第2の作動体と;こ
れらの両作動体間に介在し、該作動体の相対変位によっ
て塑性変形する超塑性材料よりなる塑性変形部材と;か
らなるエネルギー吸収装置であって、前記両作動体のう
ちの少なくとも一方の作動体と前記塑性変形部材との間
には、該塑性変形部材よりも塑性降伏応力が大きく、か
つ該塑性変形部材との結合力が該塑性変形部材の塑性降
伏応力よりも大きな結合層が形成されてなることを特徴
とする。
するため、次の構成を採る。すなわち、相対変位する構
造物間に介装され、一方の構造物に連結される第1の作
動体と;他方の構造物に連結される第2の作動体と;こ
れらの両作動体間に介在し、該作動体の相対変位によっ
て塑性変形する超塑性材料よりなる塑性変形部材と;か
らなるエネルギー吸収装置であって、前記両作動体のう
ちの少なくとも一方の作動体と前記塑性変形部材との間
には、該塑性変形部材よりも塑性降伏応力が大きく、か
つ該塑性変形部材との結合力が該塑性変形部材の塑性降
伏応力よりも大きな結合層が形成されてなることを特徴
とする。
【0007】本発明の超塑性材料としては例えば鉛、鉛
合金、銀合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、銅合金、
マグネシウム合金、すず合金等が挙げられる。本発明の
結合層は、前記超塑性材料よりも塑性降伏応力が大き
く、かつ該超塑性材料との結合力が該超塑性材料の塑性
降伏応力よりも大きな金属材料が使用される。前記超塑
性材料に対する結合層の材料としては、例えば、超塑性
材料として鉛が使用された場合は、鉛合金が好ましく用
いられ、超塑性材料としてアルミニウム合金が用いられ
た場合は、該アルミニウム合金よりも塑性降伏応力の大
きなアルミニウム合金が好ましく用いられる。
合金、銀合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、銅合金、
マグネシウム合金、すず合金等が挙げられる。本発明の
結合層は、前記超塑性材料よりも塑性降伏応力が大き
く、かつ該超塑性材料との結合力が該超塑性材料の塑性
降伏応力よりも大きな金属材料が使用される。前記超塑
性材料に対する結合層の材料としては、例えば、超塑性
材料として鉛が使用された場合は、鉛合金が好ましく用
いられ、超塑性材料としてアルミニウム合金が用いられ
た場合は、該アルミニウム合金よりも塑性降伏応力の大
きなアルミニウム合金が好ましく用いられる。
【0008】(2) 作用 構造物の相対変位により第1の作動体と第2の作動体と
の間に相対変位が生じると、該相対変位は結合層を介し
て塑性変形部材に伝達される。結合層は塑性変形部材よ
りも塑性降伏応力が大きく、かつ結合層と塑性変形部材
との結合力は、塑性変形部材の塑性降伏応力よりも大き
いので、結合層における盛り上がり・空隙が生じること
がなく、前記相対変位はそのまま塑性変形部材へと伝達
され、塑性変形部材は純せん断塑性変形をなす。そし
て、この塑性変形部材の純せん断塑性変形に伴うエネル
ギー消費により構造物間の相対変位は速やかに減衰され
る。
の間に相対変位が生じると、該相対変位は結合層を介し
て塑性変形部材に伝達される。結合層は塑性変形部材よ
りも塑性降伏応力が大きく、かつ結合層と塑性変形部材
との結合力は、塑性変形部材の塑性降伏応力よりも大き
いので、結合層における盛り上がり・空隙が生じること
がなく、前記相対変位はそのまま塑性変形部材へと伝達
され、塑性変形部材は純せん断塑性変形をなす。そし
て、この塑性変形部材の純せん断塑性変形に伴うエネル
ギー消費により構造物間の相対変位は速やかに減衰され
る。
【0009】(3) 実施例 本発明の塑性エネルギー吸収装置の実施例を図面に基づ
いて説明する。 (第1実施例)図1〜図4はその一実施例の塑性エネル
ギー吸収装置(以下、単に「エネルギー吸収装置」とい
う)を示す。すなわち、図1及び図2はその外形構造を
示し、図3及び図4はその内部構造を示す。本実施例の
エネルギー吸収装置Sは、第1の取付け部材1と;第2
の取付け部材2と;これらの取付け部材1,2間に介装
され、本体部3と腕部4とからなる回転体5(第1の作
動体)と;を含む。
いて説明する。 (第1実施例)図1〜図4はその一実施例の塑性エネル
ギー吸収装置(以下、単に「エネルギー吸収装置」とい
う)を示す。すなわち、図1及び図2はその外形構造を
示し、図3及び図4はその内部構造を示す。本実施例の
エネルギー吸収装置Sは、第1の取付け部材1と;第2
の取付け部材2と;これらの取付け部材1,2間に介装
され、本体部3と腕部4とからなる回転体5(第1の作
動体)と;を含む。
【0010】以下、各部の細部構造を説明する。第1の
取付け部材1は、基部10と、該基部10に一体的に立
設され所定間隔を存して相対する一対の支持部11とか
らなり、該支持部11の上部には軸孔12が穿設され、
該軸孔12に作動軸13が挿通される。軸孔12と作動
軸13との固定は強固になされ、両者間にキー14が装
入され、作動軸13と軸孔12との相対回転が阻止され
る。なお、基部10は本エネルギー吸収装置Sの組立て
の関係上10aにおいて分割されているが、所定の組立
てがなされれば該10aは溶着等によって一体化され
る。第2の取付け部材2は、平板状をなし、両端部にそ
れぞれ軸孔16,17が穿設され、軸孔17内には連結
軸18が軸受ブッシュ19を介して回転自在に挿通され
る。回転体5は全体的に内部に鉛を封入した密封容器を
なし、本体部3には作動軸13が挿通され、腕部4には
連結軸18が挿通され、第1・第2取付け部材1,2間
に回転可能に装着される。
取付け部材1は、基部10と、該基部10に一体的に立
設され所定間隔を存して相対する一対の支持部11とか
らなり、該支持部11の上部には軸孔12が穿設され、
該軸孔12に作動軸13が挿通される。軸孔12と作動
軸13との固定は強固になされ、両者間にキー14が装
入され、作動軸13と軸孔12との相対回転が阻止され
る。なお、基部10は本エネルギー吸収装置Sの組立て
の関係上10aにおいて分割されているが、所定の組立
てがなされれば該10aは溶着等によって一体化され
る。第2の取付け部材2は、平板状をなし、両端部にそ
れぞれ軸孔16,17が穿設され、軸孔17内には連結
軸18が軸受ブッシュ19を介して回転自在に挿通され
る。回転体5は全体的に内部に鉛を封入した密封容器を
なし、本体部3には作動軸13が挿通され、腕部4には
連結軸18が挿通され、第1・第2取付け部材1,2間
に回転可能に装着される。
【0011】もっと詳しくは、該回転体5はその全体が
作動軸13の軸心に垂直な面(回転面)に沿って2分割
(5A,5B)されてなり、本体部3において作動軸1
3を受け入れる軸孔20が、また、腕部4には連結軸1
8を受け入れる軸孔21が、互いに距離Lをもって相隔
てて開設されている。該軸孔20,21にはそれぞれ軸
受けブシュ22,23を介して作動軸13と連結軸18
とが嵌挿される。回転体5の分割体5A,5Bは本体部
3においてそれぞれ、軸孔20の中心と一致して、相対
接する面内に、かつその内周壁面に***部25が突設状
に形成され、実質的に円形状をなす鍋状凹部26が凹設
され、これらの相対面する2つの鍋状凹部26により作
動室27が形成される。従って、該作動室27は円筒状
の密閉された空間となる。この作動室27内において、
作動室13回りには、四方に向けて作動突起29が放射
状に突設された作動部材30が固定的に取り付けられ
る。本実施例では作動部材30はキー31を介して作動
軸13に固定されるが、他の固定手段を採用することは
自由である。また、該作動突起29並びに作動部材30
の幅は作動室27の幅と実質的に一致し、隙間を形成し
ない。本実施例における作動軸13、作動突起29並び
に作動部材30が第2の作動体を構成する。
作動軸13の軸心に垂直な面(回転面)に沿って2分割
(5A,5B)されてなり、本体部3において作動軸1
3を受け入れる軸孔20が、また、腕部4には連結軸1
8を受け入れる軸孔21が、互いに距離Lをもって相隔
てて開設されている。該軸孔20,21にはそれぞれ軸
受けブシュ22,23を介して作動軸13と連結軸18
とが嵌挿される。回転体5の分割体5A,5Bは本体部
3においてそれぞれ、軸孔20の中心と一致して、相対
接する面内に、かつその内周壁面に***部25が突設状
に形成され、実質的に円形状をなす鍋状凹部26が凹設
され、これらの相対面する2つの鍋状凹部26により作
動室27が形成される。従って、該作動室27は円筒状
の密閉された空間となる。この作動室27内において、
作動室13回りには、四方に向けて作動突起29が放射
状に突設された作動部材30が固定的に取り付けられ
る。本実施例では作動部材30はキー31を介して作動
軸13に固定されるが、他の固定手段を採用することは
自由である。また、該作動突起29並びに作動部材30
の幅は作動室27の幅と実質的に一致し、隙間を形成し
ない。本実施例における作動軸13、作動突起29並び
に作動部材30が第2の作動体を構成する。
【0012】しかして、この作動部材30の周りには、
所定の厚さでPb−Sn合金よりなる結合層33が形成
され、その外周には鉛よりなる塑性変形部材34が作動
室27内に密に封入され、該作動室27の内周面に形成
された***部25に係合する。Pb−Sn合金よりなる
結合層33は、塑性変形部材34である鉛よりも塑性降
伏応力が大きく、かつ、鉛とは極めて強力な結合力を有
する。その結合力は鉛の塑性降伏応力より大きい。この
ような特性を有するPb−Sn合金としては、Snの割
合が30%以上のものが好ましく、特に、Pb−60S
n合金が好適なものとして用いられる。また、Pb−S
n合金の塑性降伏応力は鉛のそれに比べて2倍以上のも
のが好ましいものとして用いられる。
所定の厚さでPb−Sn合金よりなる結合層33が形成
され、その外周には鉛よりなる塑性変形部材34が作動
室27内に密に封入され、該作動室27の内周面に形成
された***部25に係合する。Pb−Sn合金よりなる
結合層33は、塑性変形部材34である鉛よりも塑性降
伏応力が大きく、かつ、鉛とは極めて強力な結合力を有
する。その結合力は鉛の塑性降伏応力より大きい。この
ような特性を有するPb−Sn合金としては、Snの割
合が30%以上のものが好ましく、特に、Pb−60S
n合金が好適なものとして用いられる。また、Pb−S
n合金の塑性降伏応力は鉛のそれに比べて2倍以上のも
のが好ましいものとして用いられる。
【0013】以上、塑性変形部材34を鉛、結合層33
をPb−Sn合金にて形成した例を示したが、塑性変形
部材34と結合層33の組合わせは、例えばAl−33
Cu−7Mg合金とAl−4Cu−0.5Mg合金、C
u−15Ni−37.5Zn合金とCu−8Sn−0.
03P合金等でもよい。結合層33は作動突起29の頂
部を覆う厚さとされる。換言すれば、作動突起29の頂
部を同一半径で結ぶ包絡線(第4図二点鎖線表示)の外
方にまで充填される。しかして、結合層33と塑性変形
部材34とは境界面35をもって結合されることにな
り、その結合力は前記した特性を示す。
をPb−Sn合金にて形成した例を示したが、塑性変形
部材34と結合層33の組合わせは、例えばAl−33
Cu−7Mg合金とAl−4Cu−0.5Mg合金、C
u−15Ni−37.5Zn合金とCu−8Sn−0.
03P合金等でもよい。結合層33は作動突起29の頂
部を覆う厚さとされる。換言すれば、作動突起29の頂
部を同一半径で結ぶ包絡線(第4図二点鎖線表示)の外
方にまで充填される。しかして、結合層33と塑性変形
部材34とは境界面35をもって結合されることにな
り、その結合力は前記した特性を示す。
【0014】このように構成された本エネルギー吸収装
置Sは、相対変位する構造物間に、その第1及び第2取
付け部材1,2を介して設置される。すなわち、第1取
付け部材1は一方の構造物に静止態様で取り付けられ、
第2取付け部材2は他方の構造物に可動態様で取り付け
られる。これにより、第2取付け部材2は構造物から該
取付け部材2の長手方向に変位を受け、回転体5に回転
力を与える。
置Sは、相対変位する構造物間に、その第1及び第2取
付け部材1,2を介して設置される。すなわち、第1取
付け部材1は一方の構造物に静止態様で取り付けられ、
第2取付け部材2は他方の構造物に可動態様で取り付け
られる。これにより、第2取付け部材2は構造物から該
取付け部材2の長手方向に変位を受け、回転体5に回転
力を与える。
【0015】次に、本実施例のエネルギー吸収装置Sの
作用について説明する。構造物に地震動等の周期的強制
振動力が作用すると、第2取付け部材2が該取付け部材
2の長手方向に変位を受け、該第2取付け部材2・連結
軸18・回転体5の腕部4により構成されるリンク機構
により回転体5は作動軸13回りに回転することにな
る。この回転により、回転体5の作動室27内の塑性変
形部材34の外周部は該作動室27の内周面に形成され
た***部25によって滑りが阻止され、一体となって共
に回転する。一方、作動部材30並びに結合層33は静
止されたものであるので、作動室27において塑性変形
部材34と結合層33との間に相対的移動が起こり、塑
性変形部材34は純せん断塑性変形する。
作用について説明する。構造物に地震動等の周期的強制
振動力が作用すると、第2取付け部材2が該取付け部材
2の長手方向に変位を受け、該第2取付け部材2・連結
軸18・回転体5の腕部4により構成されるリンク機構
により回転体5は作動軸13回りに回転することにな
る。この回転により、回転体5の作動室27内の塑性変
形部材34の外周部は該作動室27の内周面に形成され
た***部25によって滑りが阻止され、一体となって共
に回転する。一方、作動部材30並びに結合層33は静
止されたものであるので、作動室27において塑性変形
部材34と結合層33との間に相対的移動が起こり、塑
性変形部材34は純せん断塑性変形する。
【0016】ところで、作動室27の***部25の頂部
を同一半径で結ぶ包絡線に働くせん断応力は、結合層3
3と塑性変形部材34との境界面35に働くせん断応力
に比べて小さいため、***部25には鉛の盛り上がりや
空隙が生じることがなく、安定したエネルギー吸収特性
を示す。これは、***部25の包絡線の半径が結合層3
3と塑性変形部材34との境界面の半径に比べて大きい
ことに起因する。従って、本実施例において、該***部
25の包絡線の半径と、結合層33と塑性変形部材34
との境界面35の半径との比率が僅かで、***部25に
鉛の盛り上がりや空隙が生じるおそれがある場合には、
本発明思想に照らし、該***部25と塑性変形部材34
との間に結合層が適宜設けられうる。
を同一半径で結ぶ包絡線に働くせん断応力は、結合層3
3と塑性変形部材34との境界面35に働くせん断応力
に比べて小さいため、***部25には鉛の盛り上がりや
空隙が生じることがなく、安定したエネルギー吸収特性
を示す。これは、***部25の包絡線の半径が結合層3
3と塑性変形部材34との境界面の半径に比べて大きい
ことに起因する。従って、本実施例において、該***部
25の包絡線の半径と、結合層33と塑性変形部材34
との境界面35の半径との比率が僅かで、***部25に
鉛の盛り上がりや空隙が生じるおそれがある場合には、
本発明思想に照らし、該***部25と塑性変形部材34
との間に結合層が適宜設けられうる。
【0017】しかして、この塑性変形部材34における
鉛の純せん断塑性変形に伴うエネルギー消費により回転
体5の回転動は減衰され、ひいては構造物間の相対変位
が減衰される。上記の変位は周期的なものであり、従っ
て、回転体5は周期的回転運動となるが、上述の鉛の純
せん断塑性変形に伴うエネルギー消費により、この周期
的回転運動は速やかに減衰される。
鉛の純せん断塑性変形に伴うエネルギー消費により回転
体5の回転動は減衰され、ひいては構造物間の相対変位
が減衰される。上記の変位は周期的なものであり、従っ
て、回転体5は周期的回転運動となるが、上述の鉛の純
せん断塑性変形に伴うエネルギー消費により、この周期
的回転運動は速やかに減衰される。
【0018】本実施例装置Sにおいては、結合層33を
介することにより作動突起29周辺の不感領域が生じる
ことはなく、かつ、塑性変形部材34において純せん断
変形が実現されるので、安定したエネルギー吸収持性を
発揮することができる。また、境界面35は塑性変形部
材34に対して変形応力を確実に伝達するので、小振幅
でのエネルギー吸収性能が向上する。また、作動軸13
と連結軸18間のアーム長Lを適宜に変えることにより
偶力の大きさを調整することができ、鉛をせん断変形さ
せるに足る所要の回転モーメントを得ることができる。
なお、本実施例装置Sにおいて、結合層33の厚さを作
動突起29を覆う厚さとしたが、作動突起29の頂部と
一致させるまで小さくすることができる。また、作動室
27は円筒状空間をなし、内周壁に***部25を形成し
たが、塑性変形部材34と作動室27の内周壁との間に
滑りが生じないような措置、例えば作動室27の内周壁
を角筒状にするなどの別途の係合手段を講じ、***部2
5を省略することも可能である。
介することにより作動突起29周辺の不感領域が生じる
ことはなく、かつ、塑性変形部材34において純せん断
変形が実現されるので、安定したエネルギー吸収持性を
発揮することができる。また、境界面35は塑性変形部
材34に対して変形応力を確実に伝達するので、小振幅
でのエネルギー吸収性能が向上する。また、作動軸13
と連結軸18間のアーム長Lを適宜に変えることにより
偶力の大きさを調整することができ、鉛をせん断変形さ
せるに足る所要の回転モーメントを得ることができる。
なお、本実施例装置Sにおいて、結合層33の厚さを作
動突起29を覆う厚さとしたが、作動突起29の頂部と
一致させるまで小さくすることができる。また、作動室
27は円筒状空間をなし、内周壁に***部25を形成し
たが、塑性変形部材34と作動室27の内周壁との間に
滑りが生じないような措置、例えば作動室27の内周壁
を角筒状にするなどの別途の係合手段を講じ、***部2
5を省略することも可能である。
【0019】(第2実施例)図5〜図7は本発明の他の
実施例(第2実施例)を示す。このエネルギー吸収装置
Tは、2つの相対向する回転体40と;該回転体40の
回転中心を保持する回転中心ピン41と;該回転体40
相互間に形成された作動室42内に結合層43を介して
封入される塑性変形部材44(45は結合層43と塑性
変形部材44間の境界面)並びにゴム弾性体46と;を
主要構成要素として含むとともに、更には、回転体40
相互を互いに逆回転駆動するリンク機構47、及び回転
体40の外側に嵌合保持される連結リング48を含む。
本実施例においては2つの回転体40がそれぞれ第1・
第2作動体を構成する。
実施例(第2実施例)を示す。このエネルギー吸収装置
Tは、2つの相対向する回転体40と;該回転体40の
回転中心を保持する回転中心ピン41と;該回転体40
相互間に形成された作動室42内に結合層43を介して
封入される塑性変形部材44(45は結合層43と塑性
変形部材44間の境界面)並びにゴム弾性体46と;を
主要構成要素として含むとともに、更には、回転体40
相互を互いに逆回転駆動するリンク機構47、及び回転
体40の外側に嵌合保持される連結リング48を含む。
本実施例においては2つの回転体40がそれぞれ第1・
第2作動体を構成する。
【0020】以下、各部の細部構造について説明する。
回転体40は円板状をなし、中心部に中心孔50が開設
され、この中心孔50の中心軸を一致させて相対向して
配される。回転体40の相対向する内面側には、この中
心孔50に連通するとともに、中心孔50を中心とする
円筒状の鍋状凹部51が凹設される。この鍋状凹部51
の底面51aには中心孔50の中心から外周に向かって
放射状に延びる凸部52が突設されている。凸部52の
高さは鍋状凹部51の深さよりも小さい。凸部52は外
径方向に至るにつれ幅が漸増するが、この態様に限定さ
れない。そして、鍋状凹部51は相対向して作動室42
を構成する。
回転体40は円板状をなし、中心部に中心孔50が開設
され、この中心孔50の中心軸を一致させて相対向して
配される。回転体40の相対向する内面側には、この中
心孔50に連通するとともに、中心孔50を中心とする
円筒状の鍋状凹部51が凹設される。この鍋状凹部51
の底面51aには中心孔50の中心から外周に向かって
放射状に延びる凸部52が突設されている。凸部52の
高さは鍋状凹部51の深さよりも小さい。凸部52は外
径方向に至るにつれ幅が漸増するが、この態様に限定さ
れない。そして、鍋状凹部51は相対向して作動室42
を構成する。
【0021】回転体40の外縁部にはフランジ53が連
続状に張設され、このフランジ53に連結リング48が
嵌合されるが、該連結リング48は回転体40相互が互
いに逆回転するのを摺動案内するとともに、回転体40
相互の間隔を拘束する役目を果たす。該連結リング48
は円周方向に多分割(本実施例で2分割)され、周端部
において接合部材54をもって着脱可能とされる。
続状に張設され、このフランジ53に連結リング48が
嵌合されるが、該連結リング48は回転体40相互が互
いに逆回転するのを摺動案内するとともに、回転体40
相互の間隔を拘束する役目を果たす。該連結リング48
は円周方向に多分割(本実施例で2分割)され、周端部
において接合部材54をもって着脱可能とされる。
【0022】回転体40の中心孔50にはスリーブ56
を介して回転中心ピン41が挿通される。該回転中心ピ
ン41はボルト57・ナット58よりなり、ボルト57
の杆部をスリーブ56に挿通し、ナット58により固定
保持している。
を介して回転中心ピン41が挿通される。該回転中心ピ
ン41はボルト57・ナット58よりなり、ボルト57
の杆部をスリーブ56に挿通し、ナット58により固定
保持している。
【0023】作動室42内には、結合層43、塑性変形
部材44及びゴム弾性体46が封入される。もっと詳し
くは、環状体をなすゴム弾性体46は、相対向する回転
体40の鍋状凹部51の周壁部に沿って配されるととも
に、このゴム弾性体46とスリーブ56との空隙に結合
層43と塑性変形部材44が封入される。なお、ゴム弾
性体46は回転体40に接着剤をもって強固に固着さ
れ、その弾性復元力による初期位置への復帰作用も兼ね
る。作動室42内においてゴム弾性体46内に、Pb−
Su合金よりなる結合層43と鉛よりなる塑性変形部材
44とが境界面45をもって区画されて充填される。す
なわち、結合層43は相対向する鍋状凹部51の底面5
1a側に凸部52を十分に埋める厚さを存して充填さ
れ、これらの結合層43間に塑性変形部材44が介装さ
れてなる構成を採る。
部材44及びゴム弾性体46が封入される。もっと詳し
くは、環状体をなすゴム弾性体46は、相対向する回転
体40の鍋状凹部51の周壁部に沿って配されるととも
に、このゴム弾性体46とスリーブ56との空隙に結合
層43と塑性変形部材44が封入される。なお、ゴム弾
性体46は回転体40に接着剤をもって強固に固着さ
れ、その弾性復元力による初期位置への復帰作用も兼ね
る。作動室42内においてゴム弾性体46内に、Pb−
Su合金よりなる結合層43と鉛よりなる塑性変形部材
44とが境界面45をもって区画されて充填される。す
なわち、結合層43は相対向する鍋状凹部51の底面5
1a側に凸部52を十分に埋める厚さを存して充填さ
れ、これらの結合層43間に塑性変形部材44が介装さ
れてなる構成を採る。
【0024】リンク機構47については、一方の回転体
40の外面に、2つのリンクバー60,61が、回転中
心ピン41を挟んで径方向の対称位置に、かつ両端近傍
部に回転ピン62,63を介して回転可能に枢着され
る。また、他方の回転体40の外面には、同じく2つの
リンクバー65,66が、回転中心ピン41を挟んで、
前記リンク60,61と直交するように径方向の両端近
傍部に回転ピン67,68を介して回転可能に枢着され
る。これらの回転ピン62,63,67,68は回転体
40に埋込み固着される。そして、これらのリンクバー
60,61,65,66の相互は枢着ピン70,71,
72,73によって互いに枢着される。すなわち、リン
クバー60と65とは枢着ピン70で、リンクバー60
と66とは枢着ピン71で、リンクバー61と65とは
枢着ピン72で、そして、リンクバー61と66とは枢
着ピン73で、それぞれ枢着されている。以上によっ
て、4本のリンクバー60,61,65,66は四節連
鎖を構成する。これらの枢着ピン70〜73の回りには
スリーブ75が回転自在に外嵌され、該スリーブ75に
構造物の斜材との結合を図る介装部材77が固設され
る。
40の外面に、2つのリンクバー60,61が、回転中
心ピン41を挟んで径方向の対称位置に、かつ両端近傍
部に回転ピン62,63を介して回転可能に枢着され
る。また、他方の回転体40の外面には、同じく2つの
リンクバー65,66が、回転中心ピン41を挟んで、
前記リンク60,61と直交するように径方向の両端近
傍部に回転ピン67,68を介して回転可能に枢着され
る。これらの回転ピン62,63,67,68は回転体
40に埋込み固着される。そして、これらのリンクバー
60,61,65,66の相互は枢着ピン70,71,
72,73によって互いに枢着される。すなわち、リン
クバー60と65とは枢着ピン70で、リンクバー60
と66とは枢着ピン71で、リンクバー61と65とは
枢着ピン72で、そして、リンクバー61と66とは枢
着ピン73で、それぞれ枢着されている。以上によっ
て、4本のリンクバー60,61,65,66は四節連
鎖を構成する。これらの枢着ピン70〜73の回りには
スリーブ75が回転自在に外嵌され、該スリーブ75に
構造物の斜材との結合を図る介装部材77が固設され
る。
【0025】このように構成された本実施例のエネルギ
ー吸収装置Tの作用は次のようである。相対向する介装
部材77A,77Bが互いに圧縮・引張りを交番的に受
けると4本のリンクバー60,61,65,66よりな
る四節連鎖を変形させ、2つの回転板40を互いに逆方
向に回転させる。回転板40相互の逆回転変位は、鍋状
凹部51の底面凸部52により一体回転可能に連結され
た結合層43を介して塑性変形部材44に伝達され、該
塑性変形部材44において純せん断変形を引き起こす。
この塑性変形に伴うエネルギー消費により回転体40の
回転動は吸収され、この装置Tに連動する構造物の周期
運動が減衰されることは先の実施例と同様である。この
エネルギー吸収装置Tにおいては、純塑性変形層44が
両側面から塑性変形力を受けるので、大きなエネルギー
吸収能を発揮することができ、更にまた、塑性変形部材
44において純せん断変形を実現するので、安定したエ
ネルギー吸収特性を得ることとなる。
ー吸収装置Tの作用は次のようである。相対向する介装
部材77A,77Bが互いに圧縮・引張りを交番的に受
けると4本のリンクバー60,61,65,66よりな
る四節連鎖を変形させ、2つの回転板40を互いに逆方
向に回転させる。回転板40相互の逆回転変位は、鍋状
凹部51の底面凸部52により一体回転可能に連結され
た結合層43を介して塑性変形部材44に伝達され、該
塑性変形部材44において純せん断変形を引き起こす。
この塑性変形に伴うエネルギー消費により回転体40の
回転動は吸収され、この装置Tに連動する構造物の周期
運動が減衰されることは先の実施例と同様である。この
エネルギー吸収装置Tにおいては、純塑性変形層44が
両側面から塑性変形力を受けるので、大きなエネルギー
吸収能を発揮することができ、更にまた、塑性変形部材
44において純せん断変形を実現するので、安定したエ
ネルギー吸収特性を得ることとなる。
【0026】(第3実施例)図8は本発明の更に他の実
施例(第3実施例)を示す。このエネルギー吸収装置U
は、直円筒状のハウジングすなわちシリンダ80と;該
シリンダ80内の中心軸に沿って一端を突出して配され
る円柱状のロッド81と;シリンダ80とロッド81と
の環状空間をなす作動室82内に結合層83を介して封
入される塑性変形部材84(85は結合層83と塑性変
形部材84間の境界面)と;を含み、また、ロッド81
の突出部にはブラケット87が、シリンダ80にはブラ
ケット88がそれぞれ取り付けられてなる。本実施例に
おいては、シリンダ80が第1の作動体、ロッド81が
第2の作動体となる。
施例(第3実施例)を示す。このエネルギー吸収装置U
は、直円筒状のハウジングすなわちシリンダ80と;該
シリンダ80内の中心軸に沿って一端を突出して配され
る円柱状のロッド81と;シリンダ80とロッド81と
の環状空間をなす作動室82内に結合層83を介して封
入される塑性変形部材84(85は結合層83と塑性変
形部材84間の境界面)と;を含み、また、ロッド81
の突出部にはブラケット87が、シリンダ80にはブラ
ケット88がそれぞれ取り付けられてなる。本実施例に
おいては、シリンダ80が第1の作動体、ロッド81が
第2の作動体となる。
【0027】もっと詳しくは、シリンダ80はその内面
において、軸方向に所定間隔を存して凹溝90が形成さ
れ、連続した凹凸形状面とされ、一方、ロッド81にも
軸方向に所定間隔を存して凹溝91が形成されて連続し
た凹凸形状面とされる。作動室82内には、シリンダ8
0側に配されるPb−Sn合金よりなる結合層83Aと
ロッド81側に配される結合層83Bとの間に、境界面
85を介して、鉛よりなる塑性変形部材84が充填され
る。ブラケット87,88にはそれぞれ取付け孔87
a,88aが開設され、該取付け孔87a,88aをも
って相対変位する構造物に取り付けられる。
において、軸方向に所定間隔を存して凹溝90が形成さ
れ、連続した凹凸形状面とされ、一方、ロッド81にも
軸方向に所定間隔を存して凹溝91が形成されて連続し
た凹凸形状面とされる。作動室82内には、シリンダ8
0側に配されるPb−Sn合金よりなる結合層83Aと
ロッド81側に配される結合層83Bとの間に、境界面
85を介して、鉛よりなる塑性変形部材84が充填され
る。ブラケット87,88にはそれぞれ取付け孔87
a,88aが開設され、該取付け孔87a,88aをも
って相対変位する構造物に取り付けられる。
【0028】構造物が変位すると、本エネルギー吸収装
置Uにおいてシリンダ80とロッド81との軸方向の相
対変位にとなってあらわれ、該相対変位はシリンダ80
の凹溝90とロッド81の凹溝91に結合された結合層
83A,83Bを介して塑性変形部材84に伝達され、
該塑性変形部材84は純せん断塑性変形を起こす。この
せん断変形に伴うエネルギー消費によりシリンダ80と
ロッド81との相対変位は吸収され、この装置Uに連動
する構造物の周期運動が減衰されることは先の2つの実
施例と同様である。このエネルギー吸収装置Uにおいて
は、塑性変形部材84において純せん断塑性変形が起こ
るので、常に安定してエネルギー吸収特性を得ることが
でき、更には、円筒面をなす境界面85間に塑性変形部
材84を介装させるので、大きな容量の純せん断塑性変
形域を確保でき、装置の小型化を達成することができ
る。
置Uにおいてシリンダ80とロッド81との軸方向の相
対変位にとなってあらわれ、該相対変位はシリンダ80
の凹溝90とロッド81の凹溝91に結合された結合層
83A,83Bを介して塑性変形部材84に伝達され、
該塑性変形部材84は純せん断塑性変形を起こす。この
せん断変形に伴うエネルギー消費によりシリンダ80と
ロッド81との相対変位は吸収され、この装置Uに連動
する構造物の周期運動が減衰されることは先の2つの実
施例と同様である。このエネルギー吸収装置Uにおいて
は、塑性変形部材84において純せん断塑性変形が起こ
るので、常に安定してエネルギー吸収特性を得ることが
でき、更には、円筒面をなす境界面85間に塑性変形部
材84を介装させるので、大きな容量の純せん断塑性変
形域を確保でき、装置の小型化を達成することができ
る。
【0029】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更
が可能である。
なく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更
が可能である。
【0030】ハ. 発明の効果 本発明の塑性エネルギー吸収装置によれば、作動体と塑
性変形部材とを、該塑性変形部材よりも塑性降伏応力が
大きく、かつ塑性変形部材との結合力が塑性変形部材の
塑性降伏応力よりも大きい結合層を介して結合すること
により、塑性変形に伴う変動要因が除去され、塑性変形
部材において純せん断塑性断変形の実現が達成され、こ
れにより、常に安定したエネルギー吸収持性を発揮する
ことができるとともに、小振幅でのエネルギー吸収性能
も格段に向上する。
性変形部材とを、該塑性変形部材よりも塑性降伏応力が
大きく、かつ塑性変形部材との結合力が塑性変形部材の
塑性降伏応力よりも大きい結合層を介して結合すること
により、塑性変形に伴う変動要因が除去され、塑性変形
部材において純せん断塑性断変形の実現が達成され、こ
れにより、常に安定したエネルギー吸収持性を発揮する
ことができるとともに、小振幅でのエネルギー吸収性能
も格段に向上する。
【図1】本発明の鉛塑性エネルギー吸収装置の一実施例
(第1実施例)の全体を示す正面図。
(第1実施例)の全体を示す正面図。
【図2】図1の側面図(図1のII線矢視図)。
【図3】図1の III−III 線拡大断面図。
【図4】図3のIV−IV線断面図。
【図5】本発明の他の実施例(第2実施例)の正面図。
【図6】図5のVI−VI線断面図。
【図7】図6のVII −VII 線断面図。
【図8】本発明の更に他の実施例(第3実施例)の構造
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
S,T,U…鉛塑性エネルギー吸収装置、5,30,4
0,80,81…作動体、33,43,83…結合層、
34,44,84…塑性変形部材
0,80,81…作動体、33,43,83…結合層、
34,44,84…塑性変形部材
Claims (5)
- 【請求項1】相対変位する構造物間に介装され、一方の
構造物に連結される第1の作動体と;他方の構造物に連
結される第2の作動体と;これらの両作動体間に介在
し、該作動体の相対変位によって塑性変形する超塑性材
料よりなる塑性変形部材と;からなるエネルギー吸収装
置であって、 前記両作動体のうちの少なくとも一方の作動体と前記塑
性変形部材との間には、該塑性変形部材よりも塑性降伏
応力が大きく、かつ該塑性変形部材との結合力が該塑性
変形部材の塑性降伏応力よりも大きな結合層が形成され
てなる、ことを特徴とする塑性エネルギー吸収装置。 - 【請求項2】作動体は突起部を有し、結合層は該作動体
の突起部の少なくとも頂上部を覆う厚さに形成されてな
る請求項1に記載の塑性エネルギー吸収装置。 - 【請求項3】超塑性材料は鉛であり、結合層は鉛合金で
ある請求項1または請求項2に記載の塑性エネルギー装
置。 - 【請求項4】結合層を形成する鉛合金は、鉛−すず合金
である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の塑性
エネルギー吸収装置。 - 【請求項5】超塑性材料は鉛合金、銀合金、アルミニウ
ム合金、亜鉛合金、銅合金、マグネシウム合金、すず合
金であり、結合層は該超塑性材料と同種の金属もしくは
同種の合金である請求項1または請求項2に記載の塑性
エネルギー吸収装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3185817A JP2895268B2 (ja) | 1990-08-13 | 1991-07-01 | 塑性エネルギー吸収装置 |
US07/734,467 US5161655A (en) | 1990-08-13 | 1991-07-23 | Vibration energy absorbing apparatus |
FR9110236A FR2665736B1 (fr) | 1990-08-13 | 1991-08-12 | Appareil absorbant l'energie vibratoire. |
DE4126616A DE4126616C2 (de) | 1990-08-13 | 1991-08-12 | Vorrichtung zum Absorbieren von Energie, insbesondere Schwingungsenergie |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21405790 | 1990-08-13 | ||
JP2-214057 | 1990-08-13 | ||
JP3185817A JP2895268B2 (ja) | 1990-08-13 | 1991-07-01 | 塑性エネルギー吸収装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05187470A true JPH05187470A (ja) | 1993-07-27 |
JP2895268B2 JP2895268B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=26503349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3185817A Expired - Fee Related JP2895268B2 (ja) | 1990-08-13 | 1991-07-01 | 塑性エネルギー吸収装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5161655A (ja) |
JP (1) | JP2895268B2 (ja) |
DE (1) | DE4126616C2 (ja) |
FR (1) | FR2665736B1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006009878A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制振装置 |
CN103603441A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-02-26 | 辽宁工业大学 | 半环形背对式弯矩阻尼器 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5507477A (en) * | 1994-07-28 | 1996-04-16 | Trw Inc. | Composite damping structures and related method |
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