(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、軸方向と平行になるように形成された環状の外周面及び内周面を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面において、その内周側に軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有していると共にその外周側に軸方向に対して直交する外周側の直交側面部を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面において、その外周側に他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有していると共にその内周側に軸方向に対して直交すると共にプレッシャーリングからの圧力を受ける内周側の直交側面部を有しており、環状の内周面は、シールリングがその全体の軸方向高さが低くなるように内周側の直交側面部を介してプレッシャーリングに押し付けられて変形されて当該内周面の径が縮径されるとロッドの外周面を締め付けるようになっているエネルギ吸収装置。
【請求項２】
両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、軸方向と平行になるように形成された環状の外周面及び内周面を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面において、その外周側に軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有していると共にその内周側に軸方向に対して直交する内周側の直交側面部を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面において、その内周側に他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有していると共にその外周側に軸方向に対して直交すると共にプレッシャーリングからの圧力を受ける外周側の直交側面部を有しており、環状の外周面は、シールリングがその全体の軸方向高さが低くなるように外周側の直交側面部を介してプレッシャーリングに押し付けられて変形されて当該外周面の径が拡径されるとシリンダの円筒部の内周面を押し付けるようになっているエネルギ吸収装置。
【請求項３】
抵抗力発生部が膨出部又は凹所である請求項１又は２に記載のエネルギ吸収装置。
【請求項４】
両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面に、軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有しており、抵抗力発生部は凹所であるエネルギ吸収装置。
【請求項５】
シールリングは、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面にも、他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有している請求項４に記載のエネルギ吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は地震、風等の自然現象又は人工的な地殻変動によって建物に伝達される振動エネルギを吸収するエネルギ吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエネルギ吸収装置としては、特公昭５８−３０４７０号公報に記載されているようなものが知られており、ここに記載のエネルギ吸収装置は、鉛を収容したシリンダと、このシリンダ内に配される膨大部を有したロッドとを具備し、ロッドのシリンダに対する相対的な移動の際、ロッドの膨大部とシリンダの内周面とで規定される環状通路を通って鉛が塑性流動し、このとき環状通路の大きさにより決定されるシリンダ内圧がシリンダの一端閉塞面に作用してロッドのシリンダに対する相対的な移動の抵抗力として現れるようになっており、塑性流動における鉛の変形によりエネルギを吸収するようになっている。
そしてこの種のエネルギ吸収装置には、シリンダ内圧の上昇にともなってシリンダとロッドとの間の隙間から鉛が漏出しないように、最近では、５乃至６回程度巻かれたスパイラル状の銅合金製のリングからなる密封装置が用いられており、このリングは、そのスプリング力によって隙間に押し出されようとする鉛を受け止めてそれを阻止し、これにより鉛の漏出を防止するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記のようなスパイラル状のリングからなる密封装置は、そのスプリング力によって隙間に押し出されようとする鉛を受け止めるだけのものであり、ロッドの外周面への押圧力は極めて小さく、ロッドの移動と共にロッドの外周面に引き摺られて展延する鉛の隙間からの漏出を防止し難く、したがって鉛がシリンダ内から徐々に漏出する虞があり、長期の使用でエネルギ吸収特性が劣化してしまうことがある。
【０００４】
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロッドの外周面又はシリンダの内周面に展延する鉛がシリンダ外へ漏出するのを効果的に阻止し得て、而して長期の使用でのエネルギ吸収特性の劣化をなくし得るエネルギ吸収装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、ここで、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、軸方向と平行になるように形成された環状の外周面及び内周面を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面において、その内周側に軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有していると共にその外周側に軸方向に対して直交する外周側の直交側面部を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面において、その外周側に他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有していると共にその内周側に軸方向に対して直交すると共にプレッシャーリングからの圧力を受ける内周側の直交側面部を有しており、環状の内周面は、シールリングがその全体の軸方向高さが低くなるように内周側の直交側面部を介してプレッシャーリングに押し付けられて変形されて当該内周面の径が縮径されるとロッドの外周面を締め付けるようになっているエネルギ吸収装置によって達成される。
【０００６】
本発明によれば前記目的はまた、両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、ここで、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、軸方向と平行になるように形成された環状の外周面及び内周面を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面において、その外周側に軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有していると共にその内周側に軸方向に対して直交する内周側の直交側面部を有しており、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面において、その内周側に他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有していると共にその外周側に軸方向に対して直交すると共にプレッシャーリングからの圧力を受ける外周側の直交側面部を有しており、環状の外周面は、シールリングがその全体の軸方向高さが低くなるように外周側の直交側面部を介してプレッシャーリングに押し付けられて変形されて当該外周面の径が拡径されるとシリンダの円筒部の内周面を押し付けるようになっているエネルギ吸収装置によっても達成される。
上記のいずれの発明においても、抵抗力発生部は膨出部であってもよく、またはそれが凹所であってもよい。
【０００７】
本発明によれば前記目的は更にまた、両端部が閉塞された円筒部を有するシリンダと、このシリンダの円筒部内にシリンダの軸方向に移動自在に配されたロッドと、シリンダ内に収容された鉛と、シリンダ内に設けられており、シリンダの円筒部に対するロッドの軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛との関係でロッドに発生させる抵抗力発生部と、シリンダの隙間に配されたシール手段とを具備しており、シール手段は、鉛からの圧力を直接受けるプレッシャーリングと、プレッシャーリングからの圧力を受けるシールリングとを具備しており、シールリングは、プレッシャーリングからの圧力を受ける側の側面に対向する他方の側面に、軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有しており、抵抗力発生部は凹所であるエネルギ吸収装置によっても達成される。
斯かる発明において、シールリングの一つの好ましい例は、内圧を受ける側の側面にも、他方の側面の傾斜側面部の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部を有している。
【０００８】
シールリングの形成材料としては、潤滑性とスプリング性とを有しているものが好ましく、その例として、一般の板ばね材又は高張力黄銅若しくはりん青銅等、更には芳香族ポリアミド樹脂を提示することができる。プレッシャーリングは、シールリングの形成材料と同一のもので形成してもよいが、鉄系の材料でもって形成してもよい。
【０００９】
【作用】
本発明のエネルギ吸収装置用のシールリングでは、他方の側面が軸方向に対して傾斜している傾斜側面部を有している結果、一方の側面に内圧を受けると、その全体の軸方向高さが低くなるように変形される。この変形において内周側又は外周側が縮径又は拡径されるためシールリングはその内周側でロッドをしっかりと締めつけるようになり、又はその外周側でシリンダの内周面を押し付けるようになり、この締め付け又は押し付けによりロッドの外周面又はシリンダの内周面に展延する鉛のそれ以上の移動を阻止する。
【００１０】
次に本発明を、図に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら具体例に何等限定されないのである。
【００１１】
【具体例】
図１から図４において、本例のエネルギ吸収装置１は、両端部２及び３が閉塞された円筒部２５を有するシリンダ４と、シリンダ４の円筒部２５内にシリンダ４の軸方向Ａに移動自在に配されたロッド５と、シリンダ４内に収容された鉛６と、シリンダ４内に設けられており、シリンダ４の円筒部２５に対するロッド５の軸方向相対移動に抗する抵抗力を鉛６との関係でロッド５に発生させる抵抗力発生部７と、シリンダ４の環状の隙間８に配されたシール手段９とを具備しており、本例のシール手段９は、鉛６からの圧力を直接受けるプレッシャーリング１５と、プレッシャーリング１５からの圧力を受けるシールリング１６とを具備しており、シールリング１６は、プレッシャーリング１５からの圧力を受ける側の環状側面１７に対向する他方の環状側面１８に、軸方向Ａに対して傾斜している環状の傾斜側面部１９を有している。
【００１２】
鉄系の材料で形成されたシリンダ４は、円筒部２５と円筒部２５にボルト等により固着された蓋部２６及び２７とからなり、ロッド５は蓋部２６及び２７の孔２８（蓋部２７側は図示せず）を貫通して配されている。孔２８において蓋部２６に円筒状のベアリング２９が固着されており、ベアリング２９によりロッド５はシリンダ４に軸方向Ａに移動自在に支持されている。
【００１３】
ロッド５は例えば高張力鋼から形成されており、抵抗力発生部７は、本例ではシリンダ４内のロッド５に形成された膨出部３５からなる。
【００１４】
シールリング１６は、プレッシャーリング１５からの圧力を受ける側の環状側面１７において、その外周側には、他方の環状側面１８の傾斜側面部１９の傾斜方向と同方向に傾斜している傾斜側面部４１を、その内周側には、軸方向Ａに対して直交すると共にプレッシャーリング１５からの圧力を受ける直交側面部４２をそれぞれ有しており、内周側に傾斜側面部１９を有している他方の環状側面１８において、その外周側には、軸方向Ａに対して直交する直交側面部４３を有して、皿ばね状に形成されている。シールリング１６の環状の外周面４４及び内周面４５はそれぞれ軸方向Ａと平行になるように形成されている。傾斜側面部１９及び４１の軸方向Ａに対する傾斜角は４５度程度が好ましい。
【００１５】
プレッシャーリング１５は、本例では、軸方向Ａと平行になるように形成された環状の外周面５１及び内周面５２と、軸方向Ａに対して直交する直交側面５３及び５４とを有して鉄系の材料から形成されている。
【００１６】
以上のようなベアリング２９及びシール手段９は、図示しないが蓋部２７側にも設けられており、また本例ではプレッシャーリング１５及びシールリング１６と同等のプレッシャーリング６１及びシールリング６２からなるシール手段６３が円筒部２５と蓋部２６及び２７との間の隙間６４（蓋部２７側は図示せず）にも装着されている。なお、シール手段６３においてはシールリング６２はシール手段９のシールリング１６と比較して逆に向きに装着されている。
【００１７】
このように形成されたエネルギ吸収装置１は、例えばシリンダ４の円筒部２５が地殻に固定され、ロッド５が建物に連結されて用いられる。そして地震などで建物が振動すると、ロッド５は円筒部２５に対してＡ方向に移動する。このロッド５の円筒部２５に対する相対的なＡ方向の移動の際、ロッド５の膨出部３５とシリンダ４の内周面７１とで規定される環状通路７２を通って鉛６が塑性流動し、このとき環状通路７２の大きさにより決定されるシリンダ４内圧がシリンダ４の両端閉塞部、すなわち蓋部２６及び２７に交互に作用してロッド５の円筒部２５に対する相対的なＡ方向の移動の抵抗力として現れるようになり、塑性流動における鉛６の変形により振動エネルギが吸収される。
【００１８】
ところでエネルギ吸収装置１では、シリンダ４内圧が上昇して、鉛６によりプレッシャーリング１５がＢ方向に押し付けられると、プレッシャーリング１５に隣接したシールリング１６はその全体の軸方向高さが低くなるようにプレッシャーリング１５に押し付けられて変形される。この変形において環状内周面４５の径が縮径されるためシールリング１６はその環状内周面４５でロッド５をしっかりと締めつけるようになり、この締め付けによりロッド５の外周面７５に引き摺られて展延する鉛６のロッド５との隙間への侵入を阻止し、而して鉛６の漏出を防止する。すなわち本例のシール手段９のシールリング１６はセルフシール機能を有しているといえる。
【００１９】
シール手段６２もまた同様に動作し、シリンダ４内圧の上昇でプレッシャーリング６１に隣接したシールリング６２はその全体の軸方向高さが低くなるようにプレッシャーリング６１に押し付けられて変形され、この変形において環状外周面の径が拡径されるためシールリング６１の環状外周面はしっかりと円筒部２５の内周面７１に押し付けられ、この押し付けにより鉛６の隙間６４からの漏出を防止する。
【００２０】
ところで前記例では、抵抗力発生部７を膨出部３５で具体化したが、これに代えて図５に示すように抵抗力発生部７をロッド５に形成された環状の凹所８１で具体化してもよい。抵抗力発生部７が凹所８１で具体化された図５に示すエネルギ吸収装置１００は、地震等により構造物が振動されるに伴い、円筒部２５に対してロッド５はその軸方向Ａに移動され、こうしてロッド５が移動されると、シリンダ４内に配された鉛６が凹所８１にも延在されているため、凹所８１の環状開口面８２において鉛６に対する仮想剪断面が形成され、この仮想剪断面において鉛６に剪断変形が生じ、鉛６の剪断変形でロッド５の軸方向Ａの移動のエネルギは吸収され、吸収されたエネルギの一部は直ちに熱として放出され、残りは剪断変形された鉛６に蓄えられてそれの回復、再結晶に寄与し、また仮想剪断面における鉛６からの剪断抵抗力が、ロッド５の軸方向Ａの移動に抗する抵抗力として主として現れることとなる。そしてエネルギ吸収装置１００では、鉛６によりプレッシャーリング１５がＢ方向に押し付けられると、プレッシャーリング１５に隣接したシールリング１６はその全体の軸方向高さが低くなるようにプレッシャーリング１５に押し付けられて変形される。この変形において環状内周面４５の径が縮径されるためシールリング１６はその環状内周面４５でロッド５をしっかりと締めつけるようになり、この締め付けによりロッド５の外周面７５に引き摺られて展延する鉛６のそれ以上の移動を阻止し、而して鉛６の漏出を防止する。
【００２１】
また図１の例ではシリンダ４を、円筒部２５と円筒部２５に固着された蓋部２６及び２７とから構成し、ロッド５に膨出部３５からなる抵抗力発生部７を設けてエネルギ吸収装置１を形成したが、これに代えて図６に示すように、シリンダ４の蓋部２６及び２７をねじ部８５及び８６によりロッド５に連結し、蓋部２６及び２７をシリンダ４の円筒部２５の内周面７１に軸方向Ａに摺動自在に嵌装し、円筒部２５の内周面７１に絞り加工により抵抗力発生部としての環状の膨出部８７を設けてエネルギ吸収装置１１０を形成し、このエネルギ吸収装置１１０において、プレッシャーリング６１及びシールリング６２からなるシール手段６３を円筒部２５と蓋部２６及び２７との間の隙間８８及び８９に装着してもよい。エネルギ吸収装置１１０では、ロッド５の円筒部２５に対する相対的なＡ方向の移動の際、蓋部２６及び２７も同様にＡ方向に移動される結果、鉛６もまたＡ方向に移動され、而してロッド５の外周面７５と円筒部２５の膨出部８７とで規定される環状通路９１を通って鉛６が円筒部２５に対して相対的に塑性流動されることとなり、このとき環状通路９１の大きさにより決定されるシリンダ４内圧がシリンダ４の両端閉塞部、すなわち蓋部２６及び２７に交互に作用してロッド５の円筒部２５に対する相対的なＡ方向の移動の抵抗力として現れるようになり、塑性流動における鉛６の変形によりエネルギが吸収され、そしてシリンダ４内圧の上昇で、シールリング６２はその全体の軸方向高さが低くなるように直交側面部４３を介してプレッシャーリング６１に押し付けられて変形され、この変形において環状外周面４４の径が拡径されるためシールリング６２はその環状外周面４４で円筒部２５の内周面７１をしっかりと押し付けるようになり、この押し付けにより円筒部２５の内周面７１に引き摺られて展延する鉛６をここで阻止し、鉛６の漏出を防止する。
【００２２】
また図５の例では蓋部２６及び２７を円筒部２５に固着し、抵抗力発生部としての凹所８１をロッド５に設けたが、これに代えて図７に示すように、シリンダ４の蓋部２６及び２７をねじ部９５及び９６によりロッド５に連結し、蓋部２６及び２７を円筒部２５の内周面７１に軸方向Ａに摺動自在に嵌装し、円筒部２５の内周面７１に抵抗力発生部としての環状の凹所９７を設けてエネルギ吸収装置１２０を形成し、このエネルギ吸収装置１２０において、プレッシャーリング６１及びシールリング６２からなるシール手段６３を円筒部２５と蓋部２６及び２７との間の隙間８８及び８９に装着してもよい。エネルギ吸収装置１２０では、ロッド５が移動されると蓋部２６及び２７に加えて鉛６もまた軸方向Ａに移動され、この鉛６の円筒部２５に対する相対的な軸方向Ａの移動で、凹所９７の環状開口面９８において鉛６に対する仮想剪断面が形成され、この仮想剪断面において鉛６に剪断変形が生じ、鉛６の剪断変形でロッド５の軸方向Ａの移動のエネルギは吸収される。そして仮想剪断面における鉛６からの剪断抵抗力が、ロッド５の軸方向Ａの移動に抗する抵抗力として主として現れ、また鉛６によりプレッシャーリング６１がＢ方向に押し付けられると、シールリング６２はその全体の軸方向高さが低くなるようにプレッシャーリング６１に押し付けられて変形され、この変形において環状外周面４４の径が拡径されるためシールリング６２はその環状外周面４４で円筒部２５の内周面７１をしっかりと押し付けるようになり、この押し付けにより円筒部２５の内周面７１に展延する鉛６をここで阻止し、鉛６の漏出を防止する。なお、エネルギ吸収装置１２０では、円筒部２５は、鍔部１３１及び１３２付きの一対の円筒体１３３及び１３４がその鍔部１３１及び１３２で突き合わされてボルト１３５及びナット１３６により互いに連結されて一体化されて形成されている。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ロッドの外周面又はシリンダの内周面に展延する鉛のシリンダ外への漏出を効果的に阻止し得て、而して長期の使用でのエネルギ吸収特性の劣化をなくし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい一具体例の断面図である。
【図２】図１に示す具体例の一部詳細断面図である。
【図３】図１に示す具体例に用いられたプレッシャーリングの詳細図である。
【図４】図１に示す具体例に用いられたシールリングの詳細図である。
【図５】本発明の好ましい他の具体例の断面図である。
【図６】本発明の好ましい更に他の具体例の断面図である。
【図７】本発明の好ましい第４の具体例の断面図である。
【符号の説明】
１  エネルギ吸収装置
４  シリンダ
５  ロッド
６  鉛
７  抵抗力発生部
９  シール手段
１５  プレッシャーリング
１６  シールリング
１７  環状側面
１９  傾斜側面部
【図１】
0003551442.tif 000002
【図２】
0003551442.tif 000003
【図３】
0003551442.tif 000004
【図４】
0003551442.tif 000005
【図５】
0003551442.tif 000006
【図６】
0003551442.tif 000007
【図７】
0003551442.tif 000008