(57)【要約】【課題】  長周期地震などの変位量の大きな揺れにも、効率良く減衰力を発揮することが可能な減衰機構及びこれを用いた免震構造を提供する。【解決手段】  回転体の回転軸１９は、ベース７に固定されるため、回転体等の位置は、変化しない。免震床５がベース７に対して相対的に移動すると、アーム部材１１ａ、１１ｂの交差角度が変動する。この際、それぞれの減衰機構３において、回転軸１３と回転軸１９との距離が変化するため、回転体は、アーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に移動する。回転体とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な移動に伴い、回転体に配置された回転ダンパが回転する。この際、回転ダンパによって減衰力が発生する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に変位可能な一対の構造体に用いられる減衰機構であって、
一方の構造体に回動可能に接続される一対のアーム部材と、
他方の構造体に配置され、略同一軸上で回転可能な一対の回転体と、
前記回転体に配置される回転ダンパと、
を具備し、
一対の前記アーム部材は、一方の構造体とのそれぞれの接続部の間隔を一定として、互いの交差角度が変化可能であり、
前記回転体は、一対の前記アーム部材の交差部近傍に配置され、一対の前記アーム部材の角度の変化に応じて、前記アーム部材に沿って相対的に移動可能であり、
前記回転体と前記アーム部材との相対的な線状の移動を、回転変換機構によって、前記回転体の回転に変換し、前記回転体の回転時に、前記回転ダンパによって減衰力を発揮することを特徴とする減衰機構。
【請求項２】
前記回転変換機構は、前記アーム部材に設けられるラックと、前記回転体に設けられるピニオンであることを特徴とする請求項１記載の減衰機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の減衰機構を用いた免震構造であって、
ベースと、
前記ベースに対して移動可能な免震床と、
前記免震床に接続されるばね部材と、
前記免震床に接続される前記減衰機構と、
を具備し、
前記免震床又は前記ベースの一方に対して、前記アーム部材が回動可能に接続され、
前記免震床又は前記ベースの他方に対して、前記回転体の回転軸が配置されることを特徴とする免震構造。
【請求項４】
前記減衰機構が、前記免震床の互いに対向する向きに、少なくとも一対配置されることを特徴とする請求項３に記載の免震構造。
【請求項５】
前記減衰機構が、前記免震床の互いに直交する向きに、少なくとも一対配置されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率よく揺れを減衰させることが可能な減衰機構及びこれを用いた免震構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造体の地震等に対する対策として、構造体を剛構造とする方法や、高層建築物に代表されるように、地震の揺れに対して構造物が共振しないように設計する方法がある。このような方法は、地震の揺れによって、構造体自体が破壊しないことを目的とするものである。
【０００３】
一方、地盤と構造体とを絶縁する免震構造が注目されている。免震構造によれば、構造体自体が地盤の揺れから絶縁されており、構造体への振動の伝達を抑制することができる。
【０００４】
また、免震構造では、地盤とともに揺れる部位と、免震対象部とが絶縁されているため、地震発生時には、これらには相対的な変位が生じる。すなわち、地震時には、免震対象部と周囲との間には相対的な往復動作が生じることとなる。したがって、この往復動作を減衰する必要がある。
【０００５】
このような免震構造の減衰機構としては、例えば、シリンダに対してピストンが移動する際に減衰力を発揮する油圧ダンパ等が用いられる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１１４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
油圧ダンパは、大きな減衰力を発揮することができるとともに、減衰力の調整が容易であるため、免震構造や制震構造として広く使用されている。しかし、免震床のあらゆる方向に対して所定の減衰力を発揮するために、一般的な油圧ダンパを適用しようとすると、大きな設置スペースが必要となる。例えば、免震床の周囲に、大型の油圧ダンパを数多く配置する必要があり、デッドスペースも大きくなる。
【０００８】
また、現在想定されている巨大地震対策に対しては、長周期地震動対策が必要である。しかし、このような長周期地震は、相対変位が極めて大きいため、油圧ダンパの設計が困難である。また、大きな変位量を有する油圧ダンパは、それ自体が大型になるため、設置のレイアウトの自由度が低い。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、長周期地震などの変位量の大きな揺れにも、効率良く減衰力を発揮することが可能な減衰機構及びこれを用いた免震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するための第１の発明は、相対的に変位可能な一対の構造体に用いられる減衰機構であって、一方の構造体に回動可能に接続される一対のアーム部材と、他方の構造体に配置され、略同一軸上で回転可能な一対の回転体と、前記回転体に配置される回転ダンパと、を具備し、一対の前記アーム部材は、一方の構造体とのそれぞれの接続部の間隔を一定として、互いの交差角度が変化可能であり、前記回転体は、一対の前記アーム部材の交差部近傍に配置され、一対の前記アーム部材の角度の変化に応じて、前記アーム部材に沿って相対的に移動可能であり、前記回転体と前記アーム部材との相対的な線状の移動を、回転変換機構によって、前記回転体の回転に変換し、前記回転体の回転時に、前記回転ダンパによって減衰力を発揮することを特徴とする減衰機構である。
【００１１】
前記回転変換機構は、前記アーム部材に設けられるラックと、前記回転体に設けられるピニオンであってもよい。
【００１２】
第１の発明によれば、回転変換機構によって、アーム部材と回転体との相対的な直線状の移動を回転体の回転に変換して、回転体の回転を回転ダンパで減衰させるため、変位量の大きなあらゆる方向の揺れに対しても減衰力を発揮することができる。この際、大型の油圧ダンパを複数配置する必要がないため、レイアウトの自由度も高い。
【００１３】
また、回転変換機構がラック・ピニオン機構であれば、構造が簡易であり、確実に、部材同士の直線運動を回転運動に変換することができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明にかかる減衰機構を用いた免震構造であって、ベースと、前記ベースに対して移動可能な免震床と、前記免震床に接続されるばね部材と、前記免震床に接続される前記減衰機構と、を具備し、前記免震床又は前記ベースの一方に対して、前記アーム部材が回動可能に接続され、前記免震床又は前記ベースの他方に対して、前記回転体の回転軸が配置されることを特徴とする免震構造である。
【００１５】
前記減衰機構が、前記免震床の互いに対向する向きに、少なくとも一対配置されてもよい。
【００１６】
前記減衰機構が、前記免震床の互いに直交する向きに、少なくとも一対配置されてもよい。
【００１７】
第２の発明によれば、簡易な構造で確実に免震構造を得ることができる。この際、免震床の大きさや必要な減衰力に応じて、減衰機構を複数配置すれば、所望の減衰力を確保することができる。
【００１８】
また、例えば、免震床の変位方向による減衰機構の減衰力の方向依存性がある場合において、減衰機構を所定の向きに対向するように配置することで、所定の方向の減衰力を高めることもできる。また、減衰機構を互いに直交するように配置することで、各方向に略均等に減衰力を発揮させることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、長周期地震などの変位量の大きな揺れにも、効率良く減衰力を発揮することが可能な減衰機構及びこれを用いた免震構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】免震構造１を示す平面概念図。
【図２】（ａ）は、免震構造１を示す側面概念図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。
【図３】図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図において、回転体２５とアーム部材１１ａとの相対的な移動を示す図。
【図４】基準状態と、基準状態から免震床５が一方に移動した状態を示す図。
【図５】基準状態から免震床５が他の方向に移動した状態を示す図。
【図６】基準状態から免震床５がさらに他の方向に移動した状態を示す図。
【図７】免震構造１ａを示す平面概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる免震構造１を示す平面概念図であり、図２（ａ）は、免震構造１を示す側面概念図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部拡大図である。免震構造１は、主に、減衰機構３、免震床５、ばね部材９等から構成される。
【００２２】
免震床５は、ビルや基礎などの構造体であるベース７上に設置され、支持部６上に配置される。支持部６は、ベース７に対して水平方向に移動可能な摺動部材やボールベアリング等で構成される。すなわち、免震床５は、縁切り対象部であるベース７に対して水平方向に相対移動可能な構造体である。また、免震床５は、ベース７に対して、減衰機構３およびばね部材９で接続される。
【００２３】
ばね部材９は、免震床５に対して、複数の方向に配置され、基準位置において互いに釣り合う。すなわち、ばね部材９は、免震床５がベース７の基準位置からずれた際に、免震床５へ、基準位置に戻す方向の力を付与するための部材である。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、減衰機構３は、免震床５とベース７との間に用いられ、免震床５の相対移動の際に減衰力を発揮する部材である。減衰機構３は、主に、アーム部材１１ａ、１１ｂ、回転体２５及び回転ダンパ等から構成される。図示した例では、減衰機構３は、免震床５の互いに対向する向きに少なくとも一対配置される。
【００２５】
図１に示すように、一対のアーム部材１１ａ、１１ｂのそれぞれの一端側は、免震床５の回転軸１３において接続される。すなわち、アーム部材１１ａ、１１ｂは、免震床５に対してそれぞれ回動可能に接続される。一対のアーム部材１１ａ、１１ｂは、免震床５とのそれぞれの接続部（回転軸１３）の間隔を一定として、互いの交差角度が変化可能である。
【００２６】
ベース７には、回転軸１９が固定され、一対の回転体２５が、同一の回転軸１９に配置される。すなわち、一対の回転体２５は、略同一軸上でそれぞれ独立して回転可能である。回転体２５は、一対のアーム部材１１ａ、１１ｂの交差部近傍に配置される。
【００２７】
図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図３（ａ）は、アーム部材１１ａについて図示するが、アーム部材１１ｂも同様である。回転体２５には回転ダンパ２６が配置される。回転ダンパ２６は、回転体２５とともに回転軸１９を軸に回転可能であり、回転する際に、回転抵抗によって減衰力を発生させる。
【００２８】
ここで、アーム部材１１ａ、１１ｂは、回転軸１３以外の部位において、内側に中空部１７が形成された枠形状であり、長手方向に沿って、内面側にラック１５が形成される。また、回転体２５の外周には、ピニオン２７が設けられる。ラック１５とピニオン２７とは互いに噛み合う。すなわち、アーム部材１１ａのラックと、一方の回転体２５のピニオン２７が噛み合い、アーム部材１１ｂのラックと、他方の回転体２５のピニオン２７が噛み合う。
【００２９】
前述したように、一対のアーム部材１１ａ、１１ｂは、それぞれ免震床５に対して回動可能である。免震床５がベース７に対して移動すると、アーム部材１１ａ、１１ｂの交差角度が変化する。図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態から、回転体２５に対するアーム部材１１ａの角度が変わった状態を示す図である。図３（ｂ）に示すように、回転体２５に対するアーム部材１１ａの角度が変わると（図中矢印Ｃ）、それに伴い、アーム部材１１ａと回転体２５の相対的な位置が変化する。例えば、回転体２５に対して、アーム部材１１ａが矢印Ｅ方向に相対移動すると、回転体２５は、ラック１５とピニオン２７との噛み合いによって、矢印Ｆ方向へ回転する。
【００３０】
このように、免震床５がベース７に対して移動すると、アーム部材１１ａ、１１ｂに沿って回転体２５は相対的に移動可能である。すなわち、回転体２５は、アーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に線状に移動する。一方、アーム部材１１ａ、１１ｂのラック１５と回転体２５のピニオン２７とが噛み合うため、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な移動は、回転体２５の回転に変換される。すなわち、アーム部材１１ａ、１１ｂのラック１５と回転体２５のピニオン２７は、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な線状の移動を、回転体２５の回転に変換する回転変換機構として機能する。
【００３１】
なお、図２（ｂ）に示すように、回転体２５の上下には、回転体２５とは独立して回転可能なガイド盤２１が配置され、ガイド盤２１の間には、複数のガイドローラ２３が配置される。図３（ａ）に示すように、ガイドローラ２３は、アーム部材１１ａ、１１ｂの外面や、中空部１７の内面に接触する。図３（ｂ）に示すように、アーム部材１１ａ、１１ｂの角度が変化すると、ガイド盤２１もアーム部材１１ａ、１１ｂの回転に追従する（図中矢印Ｄ）。したがって、ガイドローラ２３は、常にアーム部材１１ａ、１１ｂの一部と接触する。これにより、アーム部材１１ａ、１１ｂと回転体２５との相対移動がスムーズになり、ラック１５とピニオン２７とを確実に噛み合わせることができる。
【００３２】
次に、免震構造１の動作について説明する。図４の左図は、ベース７に対して基準位置に免震床５が位置している状態を示す図である。なお、以下の図において、ばね部材９の図示を省略する。基準位置では、各方向からのばね部材９の力が釣り合っている。
【００３３】
図４の右図は、基準位置から免震床５が図中上方（図中矢印Ｈ方向）に移動した状態を示す図である。前述したように、回転体２５（図３参照）の回転軸１９は、ベース７に固定されるため、回転体２５等の位置は、変化しない（図中上下方向の基準位置Ｇとする）。免震床５がベース７に対して相対的に移動すると、アーム部材１１ａ、１１ｂの交差角度が変動する。
【００３４】
例えば、図中上方の減衰機構３においては、アーム部材１１ａ、１１ｂは、互いの交差角度が大きくなるように回動し、図中下方の減衰機構３においては、アーム部材１１ａ、１１ｂは、互いの交差角度が小さくなるように回動する。この際、それぞれの減衰機構３において、回転軸１３と回転軸１９との距離が変化するため、回転体２５は、アーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に移動する。
【００３５】
前述したように、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な移動に伴い、回転体２５に配置された回転ダンパ２６（図３参照）が回転する。この際、回転ダンパ２６によって減衰力が発生する。また、図４の右図の状態から、ばね部材９によって、基準位置（図４の左図）に戻そうとする力が付与される。免震床５が基準位置に戻る際にも、回転体２５はアーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に移動し、回転体２５に配置された回転ダンパ２６（図３参照）が回転する。この際、回転ダンパ２６によって減衰力が発生する。
【００３６】
このように、免震床５が基準位置から移動すると、移動する際と元の位置に戻る際に減衰機構３は減衰力を発生させることができる。
【００３７】
なお、免震床５の移動方向は特に限定されない。例えば、図５に示す例は、基準位置（図中Ｉ）から、右方向（図中矢印Ｊ方向）へ免震床５が移動した状態を示す図である。すなわち、図４の移動方向に対して、垂直な方向に免震床５が移動した状態を示す図である。
【００３８】
この場合でも、それぞれの減衰機構３において、アーム部材１１ａ、１１ｂの互いの交差角度が変化し、回転軸１３と回転軸１９との距離が変化するため、回転体２５は、アーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に移動する。また、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な移動に伴い、回転体２５に配置された回転ダンパ２６が回転する。この際、回転ダンパ２６によって減衰力を発生させることができる。
【００３９】
同様に、図６に示す例は、基準位置（図中Ｉ）から、斜め方向（図中矢印Ｋ方向）へ免震床５が移動した状態を示す図である。すなわち、図４の移動方向に対して、所定の角度θ（０＜θ＜９０）で免震床５が移動した状態を示す図である。
【００４０】
この場合でも、それぞれの減衰機構３において、アーム部材１１ａ、１１ｂの互いの交差角度が変化し、回転軸１３と回転軸１９との距離が変化するため、回転体２５は、アーム部材１１ａ、１１ｂに対して相対的に移動する。また、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な移動に伴い、回転体２５に配置された回転ダンパ２６が回転する。この際、回転ダンパ２６によって減衰力を発生させることができる。
【００４１】
以上、本実施の形態によれば、免震床５に対して減衰機構３が設置されるため、ベース７に対して免震床５が相対移動した際に、減衰力を発生させることができる。
【００４２】
この際、減衰機構３は、アーム部材１１ａ、１１ｂと回転体２５との相対的な移動によって減衰力を発揮するため、油圧ダンパと比較して、簡易な構造で、より大きな変位の揺れに対応させることができる。このため、低速度領域での振動となる長周期地震に対しても十分な減衰力を発揮させることができる。
【００４３】
なお、詳細は省略するが、実際に図１に示すような免震構造１を作成して、減衰力を測定したところ、全ての方向（図４に示す移動方向を０度とし、図５に示す移動方向を９０度とした際に、０度、３０度、４５度及び９０度で測定）において、十分な減衰力を発揮させることができた。また、振幅又は周波数が大きくなるほど、減衰力は大きくなった。なお、最も大きな減衰力を発揮する方向は、移動方向が０度の場合であった。
【００４４】
なお、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な線状の移動を、回転体２５の回転に変換する回転変換機構としては、ラック１５とピニオン２７とには限られない。例えば、チェーンとスプロケットなど、回転体２５とアーム部材１１ａ、１１ｂとの相対的な線状の移動に伴い、回転体２５が回転する機構であれば、特に限定されない。
【００４５】
また、減衰機構３は、免震床５に対して１つ配置されてもよく、３つ以上配置されてもよい。また、減衰機構３を複数個所に配置する際には、互いに対向する向きのみではなく、直交する向きに配置してもよい。
【００４６】
図７は、免震構造１ａを示す平面概念図である。免震構造１ａでは、減衰機構３が、免震床５に対して、互いに直交する向きにも一対配置される。このように、減衰機構３を免震床５に対して複数配置する場合には、免震床５の互いに対向する向きに少なくとも一対配置してもよく、免震床５の互いに直交する向きに少なくとも一対配置してもよい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、アーム部材１１ａ、１１ｂを免震床５に接続し、ベース７に回転体２５の回転軸１９を固定したが、これには限られない。例えば、アーム部材１１ａ、１１ｂをベース７に接続し、免震床５に回転体２５の回転軸１９を固定してもよい。
【００４８】
また、減衰機構３は、免震構造以外に適用することもできる。すなわち、相対的に変位可能な一対の構造体に対して、一方の構造体にアーム部材１１ａ、１１ｂを接続し、他方の構造体に回転体２５を配置することで、一対の構造体同士の変位に伴い、減衰力を発生させることができる。
【００４９】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ………免震構造
３………減衰機構
５………免震床
６………支持部
７………ベース
９………ばね部材
１１ａ、１１ｂ………アーム部材
１３………回転軸
１５………ラック
１７………中空部
１９………回転軸
２１………ガイド盤
２３………ガイドローラ
２５………回転体
２６………回転ダンパ
２７………ピニオン
【図１】
2020159398.tif 000003
【図２】
2020159398.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020159398.tif 000007
【図６】
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【図７】
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