(57)【要約】【課題】  一つの弾塑性材料製の環状部材でも、水平方向ほぼ３６０°の全ての方向に対応することができる減衰ダンパーを提供すること。【解決手段】  弾塑性材料からなる環状部材１の一端部２が一方の構造物５に、他端部２が他方の構造物６にそれぞれピン接合により回転可能に取付けられて、環状部材１全体がその変形する方向に合わせて自動的に回動可能に構成されていることを特徴とする減衰ダンパー。また、前記の環状部材１の一端部のピン接合部３から他端部のピン接合部４までの環状部材周りの円周角が３６０°よりもわずかに小さく設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾塑性材料からなる環状部材の一端部が一方の構造物に、他端部が他方の構造物にそれぞれピン接合により回転可能に取付けられて、環状部材全体がその変形する方向に合わせて自動的に姿勢制御可能に構成されていることを特徴とする減衰ダンパー。
【請求項２】
環状部材の一端部のピン接合部から他端部のピン接合部までの環状部材周りの円周角が３６０°よりもわずかに小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の減衰ダンパー。
【請求項３】
環状部材の端部または構造物側のいずれか一方に支軸からなるピンが設けられ、他方に前記支軸からなるピンに回転可能に嵌合する嵌合孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部構造物と下部構造物との間に介在され、地盤から上部構造に伝わる地震エネルギーを減少させる減衰ダンパーに関し、例えば、上部構造物の鉛直荷重を支承する免震支承装置等の支承装置と共に使用される減衰ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上部構造物と下部構造物が地震動によって水平方向に相対運動した場合、免震装置における減衰ダンパーを弾塑性変形させてエネルギーを吸収するようにした形式の減衰ダンパーを有する免震装置が知られている。また、前記の弾塑性変形可能な減衰材料を構成する部材として、鋼棒等の弾塑性材料からなる複数の環状部材の両端部を固定する形態（例えば特許文献１、２、３等）が知られている。
【特許文献１】特公平４−６８３５号公報
【特許文献２】特公平２−５９２６２号公報
【特許文献３】特公平４−８０１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の場合には、弾塑性材料製の環状部材の両端部をボルト等により強固に固定する形態であるので、例えば、環状部材を一つ設ける場合には環状部材の弾塑性変形の応力に対する歪みの特性に方向性があることになる。そのため、特定の方向性があるという方向性の特性をできるだけ解消するために、多数の環状部材を周方向に等角度間隔を設けて、できるだけ方向性を解消しようとしているが、環状部材を多数（例えば、Ｎ個）設けたとしても、３６０°／Ｎの間隔で方向特性が存在するという問題点がある。また、このように多数の環状部材を設けると装置が大掛かりとなり設置スペースの増大とコストの上昇をまねくことになる。
【０００４】
本発明は、弾塑性材料製の環状部材の両端部を固定した場合は、方向特性が生じることになる点に着目し、前記環状部材の両端部を固定しない場合の環状部材の挙動について種々検討した結果、環状部材の両端部を回転自由なピン接合とした場合には、環状部材自身が姿勢制御するように旋回回動することを見出し、本発明を完成させた。
【０００５】
本発明は、一つの弾塑性材料製の環状部材でも、弾塑性材料製の環状部材の両端部を回転自由に取付けることにより、水平方向ほぼ３６０°の全ての方向に対応することができる減衰ダンパーを提供することを目的とする。
本発明において環状部材とは、平面視で、全体としてほぼ環状とされている部材であればよく、環状部材の中間部に小径の螺旋環状部を有する中間螺旋環状部付きの環状部材を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の減衰ダンパーでは、弾塑性材料からなる環状部材の一端部が一方の構造物に、他端部が他方の構造物にそれぞれピン接合により回転可能に取付けられて、環状部材全体がその変形する方向に合わせて自動的に姿勢制御可能に構成されていることを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の減衰ダンパーにおいて、環状部材の一端部のピン接合部から他端部のピン接合部までの環状部材周りの円周角が３６０°よりもわずかに小さく設定されていることを特徴とする。
また、第３発明では、第１発明または第２発明の減衰ダンパーにおいて、環状部材の端部または構造物側のいずれか一方に支軸からなるピンが設けられ、他方に前記支軸からなるピンに回転可能に嵌合する嵌合孔が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１発明によると、弾塑性材料からなる環状部材の両端部が、それぞれピン接合により回転可能に構成されているので、地震時等において、一方の構造物と他方の構造物との間に、各ピン接合部が平面的に相対的に接近または離反するような動きが生じた場合には、弾塑性材料からなる環状部材が変形しながらエネルギーを吸収して減衰させることができるばかりでなく、本発明の場合は特に、環状部材の両端部が回転可能にピン接合されているので、平面的に両端部のピン接合部が接近または離反するように変位を生じた場合、これに追従して環状部材全体が、その変形する方向に合わせて自動的に回動して姿勢制御可能になり、一本の環状部材を広範囲の水平方向力に対応させることが可能な減衰ダンパーとすることができる。
【０００８】
したがって、従来技術では避けられなかった減衰ダンパーの歪み特性の方向性を解消することができ、理想的な性能の減衰ダンパーを提供することができる。また、１本の環状部材でもよいので、減衰ダンパーの構造が簡単で、組立設置が容易である。
【０００９】
第２発明によると、環状部材の一端部のピン接合部から他端部のピン接合部までの環状部材周りの円周角が３６０°よりもわずかに小さく設定されているので、第１発明の効果にさらに、一本の環状部材を水平方向全方向に対応させることが可能な理想的な性能の減衰ダンパーとすることができる。
【００１０】
第３発明によると、環状部材の端部または構造物側のいずれか一方に支軸からなるピンを設け、環状部材の端部または構造物側のいずれか他方に支軸からなるピンに回転可能に嵌合する嵌合孔を設けるだけで、環状部材の端部を回転可能に構造物側に取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施形態を示すものであって、図１（ａ）に示すように側面視で、ほぼＵ字状で上下対称な螺旋環状の環状部材１とされ、その環状部材１の開放側端部２に、環状部材１の横中心線Ｃ１に直角な縦向きのピン挿通孔２が設けられている。前記の環状部材１は、鋼棒あるいは帯状鋼板等の弾塑性材料を螺旋環状等の環状に曲成させたもので、開放側の端部２は平行になるように形成されている。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、環状部材は平面視で、前後左右の各中心線Ｃ２，Ｃ３に関してほぼ前後左右対称な螺旋円環状の環状部材１の両端部に、前記のピン挿通孔２が設けられている。
【００１３】
環状部材１の一端部（上端部）のピン接合部３中心から他端部（下端部）のピン接合部４中心までの環状部材周りの円周角αが３６０°よりもわずかに小さく設定されている。
【００１４】
前記の環状部材１の各端部を構造物４，５側に回転可能に取付けるため、上下の各構造物５，６には、縦向きの支軸７，８からなるピンを有する取付け台座９，１０がボルト等の固定手段により各構造物４，５に固定されている。
【００１５】
下部構造物５側に設置される支軸８からなるピンは、段付き支軸とされ、環状部材１の下端部２が大径軸部によって形成される段部１１に支持されて、環状部材１が上下方向所定の位置に設置されている。なお、段部１１には環状部材１の回動を容易にするため摩擦が小さくなるように底摩擦となる鋼製等の金属材料または四フッ化エチレン板等の合成樹脂材料を介して支持しておくのが望ましい。上部構造物５側に設置される支軸７にも段部を設けた支軸として環状部材１の上方への移動を防止する構造としてもよい。
【００１６】
環状部材１の上下各端部のピン挿通孔２ａが支軸７，８からなるピンに回転可能に嵌合されたピン接合とされ、環状部材１の端部２から離れた位置で前記各支軸７，８の端部に設けられた雄ねじ部にナット１２がねじ込まれて、環状部材１の端部２が支軸７，８から抜け出すのを防止している。環状部材１の各端部２が支軸７，８からなるピンに対して容易に回転するように、ピン挿通孔２ａに摩擦を低減する潤滑油を設けたり平軸受を嵌合固定するようにしてもよい。
【００１７】
この実施形態では、前記環状部材１の端部２が、構造物５，６側に固定された支軸７，８に回転可能に嵌合されている。このように、環状部材１の端部２にそれぞれピン挿通孔２ａからなる嵌合孔を設け、構造物５，６に支軸７，８からなるピンを設置するだけで、環状部材１の端部２を回転可能にピン接合することができ、環状部材１の端部２を回転可能に取付ける簡単な構造の減衰ダンパー１３を構成することができる。なお、一方を支軸７（８）とし他方をピン挿通孔２ａとすればよいから、環状部材１の端部２または構造物５，６側のいずれか一方に支軸７（８）からなるピンを設け、他方に前記支軸７（８）からなるピンに回転可能に嵌合するピン挿通孔２ａが設けられている構成でもよい。したがって、本発明を実施する場合、図示を省略するが、環状部材１の端部２に縦軸からなるピンを取付け、その縦軸を構造物５，６側に設けたピン挿通孔に回転可能に嵌合するようにしてもよい。
【００１８】
前記のように環状部材１の両端部２を回転可能にピン接合すると、後記するようにピン接合部３，４が相対的に変位を生じた場合に、環状部材１全体があたかも旋回回動する動きを伴う弾塑性変形をするため、上部構造物５と下部構造物６との間に環状部材１の回動空間１４を確保しておくことが必要である。
【００１９】
このように構成された減衰ダンパー１３では、地震時等に水平力が作用して、一方の構造物５（６）が横方向に変位を生じ、環状部材１の端部２が変位した場合、環状部材１全体がその変形する方向に合わせて自動的に回動して姿勢制御可能に構成されている減衰ダンパー１３となる。その理由を図３および図４を参照して以下に詳細に説明する。
【００２０】
図３は、本発明の環状部材１の両端部２を上部構造物５および下部構造物６にそれぞれ回転可能に取付けた減衰ダンパー１３における環状部材１の回動動作の説明図である。すなわち、環状部材１の一端部２を上部構造物５と下部構造物６のいずれか一方の構造物５に回転可能にピン接合支点Ｘにより支持させ、かつ、環状部材１の他端部２を上部構造物５と下部構造物６のいずれか他方の構造物６に回転可能にピン接合支点Ｙにより支持させた場合に、水平力Ｐが作用した場合における環状部材全体の挙動の説明図である。
【００２１】
ピン接合支点Ｘ、Ｙを結ぶ直線Ｌと水平力等による力の方向Ｐとのなす角をθとおくと、θの角度により、下記（Ａ）〜（Ｄ）のような挙動を示す。
（Ａ）０≦θ≦９０°の範囲では、反時計回りに環状部材１全体が回転しつつ、単調に環状部材が広がる。
（Ｂ）−９０°≦θ≦０°の範囲では、時計回りに環状部材１全体が回転しつつ、単調に環状部材が広がる。
（Ｃ）９０°≦θ≦１８０°の範囲では、反時計回りに環状部材１全体が回転しつつ、始めのうち、環状部材１の両端部２が閉じる方向に変形した後、環状部材１が広がる。
（Ｄ）−１８０°≦θ≦−９０°の範囲では、時計回りに環状部材１全体が回転しつつ、始めのうち、環状部材１の両端部２が閉じる方向に変形した後、環状部材１が広がる。
【００２２】
前記の（Ａ）〜（Ｄ）の場合について個々に、図４および図５を参照して説明すると、前記（Ａ）の場合では、すなわち図４（ａ）に示すように、環状部材１の一端部２のピン接合支点Ｘに対して、他端部ピン接合支点Ｙに矢印Ｐで示す力が作用した場合には、矢印Ｐで示す方向に他端部ピン接合支点Ｙが移動するため、環状部材１は、両端部のピン接合支点Ｘ、Ｙの支点を結ぶ線分Ｌ中央の直角２等分線上に、環状部材１の中心線Ｃ３がほぼ位置し、環状部材１の両端部２のピン接合支点Ｘ、Ｙが広がるように変形していく。なお、図４（ｂ）および図５では、ピン接合支点Ｘ、Ｙの支点を結ぶ線分Ｌは初期の位置の場合だけ示されている。
【００２３】
また、前記（Ｂ）の場合では、すなわち図４（ｂ）に示すように、環状部材１の一端部２のピン接合支点Ｘに対して、他端部ピン接合支点Ｙに矢印Ｐで示す力が作用した場合には、矢印Ｐで示す方向に他端部ピン接合支点Ｙが移動するため、環状部材１は、両端部ピン接合支点Ｘ、Ｙを結ぶ線分Ｌ中央の直角２等分線上に、環状部材１の中心線Ｃ３がほぼ位置するように、環状部材１の両端部２が広がるように変形していく。
【００２４】
また、前記（Ｃ）の場合では、すなわち図５（ａ）に示すように、環状部材１の一端部のピン接合支点Ｘに対して、他端部ピン接合支点Ｙに矢印Ｐで示す力が作用した場合には、矢印Ｐで示す方向に他端部ピン接合支点Ｙが、始めのうちはピン接合支点Ｘに接近するように移動するため環状部材１の環が閉じる方向に変形した後、環状部材１の両端部が広がるように変形する。平面視で、環状部材１の両端部２が接近して環が閉じる方向に変形する場合あるいは環状部材１の両端部２が広がるように変形する場合のいずれの場合でも、環状部材１は、両端部ピン接合支点Ｘ、Ｙを結ぶ線分Ｌ中央の直角２等分線上に、環状部材１の中心線Ｃ３がほぼ位置するように変形する。
【００２５】
また、前記（Ｄ）の場合では、すなわち図５（ｂ）に示すように、環状部材１の一端部のピン接合支点Ｘに対して、他端部ピン接合支点Ｙに矢印Ｐで示す力が作用した場合には、矢印Ｐで示す方向に他端部ピン接合支点Ｙが、始めのうちはピン接合支点Ｘに接近するように移動するため環状部材１の環が閉じる方向に変形した後、他端部ピン接合支点Ｙがピン接合支点Ｘに離反するにしたがい、環状部材１の両端部２が広がるように変形する。平面視で、環状部材１の両端部２が接近して環が閉じる方向に変形する場合あるいは環状部材１の両端部２が広がるように変形する場合のいずれの場合でも、環状部材１は、両端部２のピン接合支点Ｘ、Ｙを結ぶ線分Ｌ中央の直角２等分線上に、環状部材１の中心線Ｃ３がほぼ位置するように変形する。
【００２６】
前記のように、本発明の減衰ダンパー１３では、地震時等に減衰ダンパー１３のピン接合部３，４に水平力Ｐが作用して、一方の構造物５，６が横方向に変位を生じ環状部材１の端部２が変位した場合、ピン接合支点Ｘとピン接合支点Ｙを結ぶ線分上を通る水平力Ｐの場合を除けば、ほぼ３６０°あらゆる方向の力Ｐに対して環状部材１がピン接合支点Ｘ（またはピン接合支点Ｙ）を中心として回動しつつほぼ環状部材１がほぼ広がる方向に変形し、また、環状部材１は、両端部のピン接合支点Ｘ、Ｙを結ぶ線分Ｌ中央の直角２等分線上に、環状部材１の中心線Ｃ３が位置するように変形し、環状部材全体がその変形する方向に合わせて自動的に各ピン接合支点Ｘ，Ｙを中心として回動して姿勢制御可能に構成されている減衰ダンパー１３となる。
【００２７】
なお、前記実施形態では、環状部材１の一端部のピン接合部３から他端部のピン接合部４までの環状部材周りの円周角が３６０°よりもわずかに小さく初期形状を設定することにより、環状部材１の変形挙動を、環状部材１の一端部２のピン接合部３（４）から他端部のピン接合部４（３）までの環状部材周りの円周角が３６０°とした場合より常に広がる変形挙動をすることが確実な変形挙動とさせることができる。環状部材１の一端部のピン接合部から他端部のピン接合部までの環状部材周りの円周角が３６０°とした場合、すなわち環状部材１の両端部のピン接合部は同一縦中心線上となる場合には、ピン接合部３，４の水平変位が生じた場合、平面的にみて一方のピン接合支点Ｘに対して他方のピン接合支点Ｙが手前を通るか、後ろ側を通るか明確ではなく、換言すると、力の方向Ｐに対して、変形挙動が、図４（ａ）（ｂ）のいずれになるのか、あるいは図５（ａ）（ｂ）のいずれになるのか、すなわち、広がる変形をするか、あるいは閉じる変形をするかが明確でなく、挙動が２通りとなってしまうため、前記円周角を３６０°よりわずかに小さくして前記の点を解消している。
【００２８】
本発明を実施する場合、図６に示すように、複数の環状部材１をピン接合部３，４を共通とするように側面視でほぼ同心状に配置し、各環状部材１の一端部２を同じ一方の支軸７に回転可能に取付け、また、各環状部材１の他端部２を同じ他方の支軸８に回転可能に取付けてもよい。このように複数の環状部材１を側面視で同心状に配置すると、減衰性能の高い減衰ダンパーを構成することができる。側面視で同心状に環状部材１を配置すると、複数の環状部材１を並列配置したことになる。各環状部材１を同様な剛性のある弾塑性材料とするか異なる剛性の弾塑性材料とするかは設計により適宜設定する。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００２９】
また、本発明を実施する場合、図７に示すように、中間部に螺旋環状部１５を有する環状部材１としてもよい。このように一本の環状部材１の中間部に螺旋環状部１５を設けると、環状部材１の剛性を低減することができ、したがって、減衰性能の小さい減衰ダンパー１３を構成することができる。一本の環状部材１の中間部に螺旋環状部１５を設ける構成とすると、複数の環状部材１を直列配置したことによる効果を奏する。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００３０】
さらに、本発明を実施する場合、環状部材１の断面形状は円形、楕円形、矩形等あるいは多角形形状その他の断面形状でもよい。また、環状部材１の平面形状は図示の円環状以外に、楕円環状、矩形環状、多角形環状その他の環状形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の減衰ダンパーを示すものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１（ａ）の一部拡大縦断側面図である。
【図３】実施形態の説明図である。
【図４】実施形態の説明図である。
【図５】実施形態の説明図である。
【図６】他の実施形態の減衰ダンパーを示すものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】さらに他の実施形態の減衰ダンパーを示すものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    環状部材
２    端部
３    ピン接合部
４    ピン接合部
５    構造物（上部）
６    構造物（下部）
７    支軸（ピン）
８    支軸（ピン）
９    台座
１０  台座
１１  段部
１２  ナット
１３  減衰ダンパー
１４  回動空間
１５  螺旋環状部
Ｃ１  横中心線
Ｃ２  中心線
Ｃ３  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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