(57)【要約】【課題】摩擦ダンパーの減衰力を段階的に変化させることのできる技術を提供する。【解決手段】相対変位可能な第１部材および第２部材の間に介装される回転摩擦ダンパーであって、第１部材に設置された減衰部と、第２部材と減衰部との間に介在する伝達部を備える。減衰部は、互いに異なる直径を有すると共に直径の大きさの順に上下方向に積層された複数の回転摩擦板と、複数の回転摩擦板を同軸かつ回転摺動自在に連結すると共に複数の回転摩擦板を積層方向に挟圧する連結部を含み、伝達部を介して第２部材の振動が最小回転摩擦板に伝達された際に、複数の回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面を第１部材および第２部材の相対移動量の大きさに応じて、順次、摩擦面積の大きな回転摺動面に切り替える。【選択図】図３
2019210978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対変位可能な第１部材および第２部材の間に介装される回転摩擦ダンパーであって、
前記第１部材に設置された減衰部と、前記第２部材と前記減衰部との間に介在すると共に前記第１部材と前記第２部材とが相対変位する力を前記減衰部に伝達する伝達部と、を備え、
前記減衰部は、
互いに異なる直径を有すると共に直径の大きさの順に上下方向に積層された複数の回転摩擦板と、
前記第１部材に設けられ、前記複数の回転摩擦板を同軸かつ相対的に回転摺動自在に連結すると共に、前記複数の回転摩擦板を積層方向に挟圧することで各回転摩擦板に回転摺動に対する摩擦力を付与する連結部と、
を含み、
前記複数の回転摩擦板のうちで最大径を有している最大回転摩擦板が前記第１部材と回転摺動自在に配置されており、最小径を有している最小回転摩擦板が前記伝達部に接続されており、
前記伝達部を介して前記第２部材の振動が前記最小回転摩擦板に伝達された際に、前記複数の回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面を、前記第１部材および第２部材の相対移動量の大きさに応じて、順次、摩擦面積の大きな回転摺動面に切り替える回転摺動面切り替え機構を、更に備える、
回転摩擦ダンパー。
【請求項２】
上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において、互いに対向する一対の対向面のうち少なくとも一方に摩擦材が設けられている、
請求項１に記載の回転摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記回転摺動面切り替え機構は、上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において互いに対向する一対の対向面の一方に凸設された連結用凸部と、他方に凹設されると共に前記連結用凸部を格納する格納凹部と、を含み、
前記任意の一組の回転摩擦板同士の回転摺動に伴って前記格納凹部内を相対回転変位する連結用凸部が当該格納凹部の側面に当接することを契機に当該一組の回転摩擦板同士の回転摺動が規制されることで、前記回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面が、当該回転摺動が規制された回転摺動面から摩擦面積が一段階大きい回転摺動面に切り替えられる、
請求項１又は２に記載の回転摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記最大回転摩擦板と前記第１部材との間に摩擦材が介在している、請求項１から３の何れか一項に記載の回転摩擦ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を減衰するための回転摩擦ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
マンションやビル等の建物に対する地震等による地盤振動の影響を低減するための免震構造が知られている。免震構造は、建物の免震対象となる上部構造物と、基礎等の下部構造物との間に積層ゴム支承、すべり支承等といったアイソレータを配置している。アイソレータは、地震によって下部構造物が振動した際に上部構造物への振動の伝達を低減する装置である。しかしながら、アイソレータは、上部構造物の固有周期を長期化するものなので、揺れの周期が長い（振幅が大きい）長周期地震が起こった際には免震層の水平変位が大きくなり、例えば建物（上部構造物）が擁壁などに衝突する懸念がある。そこで、一般的な免震構造においては、上部構造物と下部構造物との間に、ダンパーをアイソレータと共に配置する。ダンパーは、地震のエネルギーを吸収し、上部構造物に伝達された振動を減衰させる減衰装置である。
【０００３】
この種のダンパーとして摩擦ダンパーが知られている。従来の摩擦ダンパーは、例えば、上部構造物と下部構造物の層間において互いに相対移動する一方の部材に設けられる摩擦材と、他方の部材に設けられるすべり材とを有する構成が挙げられる。これら摩擦材とすべり材は、互いに所定の圧接力で圧接されており、摺動時には、上部構造物と下部構造物の層間変位の振幅によらず一定の摩擦力を発生させ、この摩擦力を減衰力としてエネルギーを吸収して建物（上部構造物）の揺れを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９１９７０号公報
【特許文献２】特許第３０３８３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、大地震時には、振動の減衰性（制震性）を高めるために大きな減衰力を生じさせる必要があるが、そのためには例えば摩擦面積を増加させる等して大きな摩擦力を発生させる必要がある。しかし、このように摩擦ダンパーの摩擦力を大きく設定した場合には、上部構造物と下部構造物の固定度が大きくなる。この場合、周期が短い地震時においては、免震能力が小さくなり、免震の効果が十分に得られなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、摩擦ダンパーの減衰力を段階的に変化させることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、相対変位可能な第１部材および第２部材の間に介装される回転摩擦ダンパーであって、前記第１部材に設置された減衰部と、前記第２部材と前記減衰部との間に介在すると共に前記第１部材と前記第２部材とが相対変位する力を前記減衰部に伝達する伝達部と、を備え、前記減衰部は、互いに異なる直径を有すると共に直径の大きさの順に上下方向に積層された複数の回転摩擦板と、前記第１部材に設けられ、前記複数の回転摩擦板を同軸かつ相対的に回転摺動自在に連結すると共に、前記複数の回転摩擦板を積層方向に挟圧することで各回転摩擦板に回転摺動に対する摩擦力を付与する連結部と、を含み、前記複数の回転摩擦板のうちで最大径を有している最大回転摩擦板が前記第１部材と回転摺
動自在に配置されており、最小径を有している最小回転摩擦板が前記伝達部に接続されており、前記伝達部を介して前記第２部材の振動が前記最小回転摩擦板に伝達された際に、前記複数の回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面を、前記第１部材および第２部材の相対移動量の大きさに応じて、順次、摩擦面積の大きな回転摺動面に切り替える回転摺動面切り替え機構を、更に備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る回転摩擦ダンパーは、上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において、互いに対向する一対の対向面のうち少なくとも一方に摩擦材が設けられていてもよい。
【０００９】
また、本発明において、前記回転摺動面切り替え機構は、上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において互いに対向する一対の対向面の一方に凸設された連結用凸部と、他方に凹設されると共に前記連結用凸部を格納する格納凹部と、を含み、前記任意の一組の回転摩擦板同士の回転摺動に伴って前記格納凹部内を相対回転変位する連結用凸部が当該格納凹部の側面に当接することを契機に当該一組の回転摩擦板同士の回転摺動が規制されることで、前記回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面が、当該回転摺動が規制された回転摺動面から摩擦面積が一段階大きい回転摺動面に切り替えられるように構成されていてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る回転摩擦ダンパーは、前記最大回転摩擦板と前記第１部材との間に摩擦材が介在していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、摩擦ダンパーの減衰力を段階的に変化させることのできる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１に係る免震建物を示す立面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る積層ゴム支承を示す立断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーの概略構造を示す図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける伝達部の詳細構造を説明する図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける伝達部の詳細構造を説明する図である。
【図６】図６は、免震基礎の振動が減衰部の上段回転摩擦板を回転させる回転トルクとして作用する状況を説明する図である。
【図７】図７は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーの回転摩擦板の分解斜視図である。
【図８】図８は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーの回転摩擦板の下面を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（１）。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（２）。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（３）。
【図９Ｄ】図９Ｄは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（４）。
【図９Ｅ】図９Ｅは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（５）。
【図９Ｆ】図９Ｆは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（６）。
【図９Ｇ】図９Ｇは、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーにおける減衰部の動作を説明する図である（７）。
【図１０】図１０は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパーを制振建物のＴＭＤに適用する適用例を示す図である。
【図１１】図１１は、ＴＭＤに適用される回転摩擦ダンパーの設置態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る免震建物１００を示す立面図である。この図に示すように、免震建物１００は、鉄骨造、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造等の上部構造物１１０と、基礎や地下又は地上の躯体等の下部構造物１２０と、これらの間に設けられた免震層１０を備えている。免震層１０には、アイソレータとしての積層ゴム支承２０と、回転摩擦ダンパー３０を含む免震装置６０が備えられており、積層ゴム支承２０および回転摩擦ダンパー３０が上部構造物１１０に適したバランスで配置されている。
【００１５】
図２は、実施形態１に係る積層ゴム支承２０を示す立断面図である。この図に示すように、積層ゴム支承２０は、上ベースプレート２０Ａと、下ベースプレート２０Ｂと、積層ゴム２０Ｃを含んで構成されている。上ベースプレート２０Ａは、上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａにベースプレート１５を介してアンカーボルト１７により固定されている。下ベースプレート２２Ｂは、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａにベースプレート１６を介してアンカーボルト１８により固定されている。積層ゴム２０Ｃは、上ベースプレート２０Ａおよび下ベースプレート２０Ｂの間に配置されている。積層ゴム２０Ｃは、上面が上ベースプレート２０Ａに固定されると共に、下面が下ベースプレート２０Ｂに固定されており、円板状のゴムと円板状の鋼材が交互に積層されている。積層ゴム支承２０は、アイソレータとして機能し、地震によって下部構造物１２０が振動した際に、当該振動を長周期化させることにより、上部構造物１１０への振動の伝達を低減する。なお、上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａと下部構造物１２０の免震層床１２０Ａは平行である。
【００１６】
上記のように、積層ゴム支承２０は、上部構造物１１０の固有周期を長期化するため、本実施形態では免震層１０に回転摩擦ダンパー３０を積層ゴム支承２０と併設することで、揺れの周期が長い（振幅が大きい）長周期地震が起こった際に免震層１０の水平変位が過度に大きくなることを抑制するようにしている。本実施形態における回転摩擦ダンパー３０は、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａ（第１部材）と上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａ（第２部材）との間に介装され、地震の震動レベルに応じて、回転摩擦ダンパー３０の減衰力を可変とする可変減衰力摩擦ダンパーとして構成されている。以下、回転摩擦ダンパー３０の詳細について説明する。
【００１７】
図３は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０の概略構造を示す図である。図３は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０の立断面図である。回転摩擦ダンパー３０は、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに設置される減衰部４０と、上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａ側に設置される伝達部５０を備えている。
【００１８】
まず、回転摩擦ダンパー３０の減衰部４０について説明する。減衰部４０は、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａ（第１部材）に設置される。減衰部４０は、上下方向に積層された円板形状を有する複数の回転摩擦板４１を備えている。本実施形態では、複数の回
転摩擦板４１は、互いに異なる直径を有すると共に直径の大きさの順に上下方向に積層された上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２，下段回転摩擦板４１３を含んで構成されている。ここで、複数の回転摩擦板４１のうち、上段回転摩擦板４１１が最小径を有し、下段回転摩擦板４１３が最大径を有している。また、中段回転摩擦板４１２は、上段回転摩擦板４１１よりも大きく、下段回転摩擦板４１３よりも小さな直径を有している。本実施形態においては、上段回転摩擦板４１１が最小回転摩擦板に相当し、下段回転摩擦板４１３が最大回転摩擦板に相当する。
【００１９】
図３に示すように、回転摩擦ダンパー３０の減衰部４０は、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに設けられたベースプレート１１上に設置されている。具体的には、減衰部４０において、最大径を有する下段回転摩擦板４１３が最下層に位置し、下段回転摩擦板４１３の上に、中段回転摩擦板４１２、上段回転摩擦板４１１がこれらの順に積層されることで、上段回転摩擦板４１１が最上層に配置されている。また、ベースプレート１１の上面１１Ｂには、最下層の下段回転摩擦板４１３が載置されている。ベースプレート１１は、アンカーボルト１２によって、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに固定されている。
【００２０】
減衰部４０は、複数の回転摩擦板４１（上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３）を相対的に回転摺動自在に連結する連結部４２を有している。連結部４２は、アンカーボルト４２１、スリーブ４２２、座金板４２３、定着板４２４、皿ばね４２５等を備えている。アンカーボルト４２１の一端側には、定着板４２４が取り付けられている。定着板４２４が取り付けられているアンカーボルト４２１の一端側は、免震層床１２０Ａのコンクリート内部に埋め込まれている。アンカーボルト４２１は、プレストレスが導入されるアンボンドアンカーボルトであり、金属製のパイプによって形成されるスリーブ４２２の内側に挿通されている。
【００２１】
ここで、ベースプレート１１、複数の回転摩擦板４１（上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３）、および座金板４２３には、アンカーボルト４２１およびスリーブ４２２を挿通可能な貫通孔１１Ａ，４１１Ａ，４１２Ａ，４１３Ａ，４２３Ａがそれぞれ板厚方向に貫通して設けられている。なお、貫通孔４１１Ａ，４１２Ａ，４１３Ａは、それぞれ上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３の平面中心に設けられている。
【００２２】
図３に示すように、上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３は、串刺し状にアンカーボルト４２１およびスリーブ４２２が挿通されている。そして、スリーブ４２２の先端は、座金板４２３の貫通孔４２３Ａに挿通して、当該貫通孔４２３Ａの内部に位置付けられている。一方、アンカーボルト４２１は座金板４２３よりも上方まで延びており、アンカーボルト４２１の先端部４２１Ａ近傍にはナット４２６が螺着されており、これらアンカーボルト４２１とナット４２６によって、複数の回転摩擦板４１（上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３）は、ベースプレート１１および座金板４２３に挟まれた状態で締結され、これにより、挟み込みのための圧接力が各回転摩擦板４１の板厚方向に付与されている。また、図３に示すように、ナット４２６と座金板４２３の間には、皿ばね４２５が介装されており、皿ばね４２５の弾発力が付与されることで上記摩擦力の大きさの安定化が図られている。以上のように、本実施形態における連結部４２は、複数の回転摩擦板４１（上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３）を同軸且つ相対的に回転摺動自在に連結すると共に、複数の回転摩擦板４１を積層方向に挟圧することで複数の回転摩擦板４１（上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、下段回転摩擦板４１３）間に回転摺動に対する摩擦力を付与している。
【００２３】
ここで、減衰部４０は、上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において、互いに対向する一対の対向面のうち少なくとも一方に摩擦材が設けられている。図３に示す例では、上段回転摩擦板４１１の下面、中段回転摩擦板４１２の下面、下段回転摩擦板４１３の下面に、第１摩擦材４１１１、第２摩擦材４１２１、第３摩擦材４１３１が設けられている。ナット４２６による圧接力によって、上段回転摩擦板４１１の第１摩擦材４１１１、中段回転摩擦板４１２の第２摩擦材４１２１、下段回転摩擦板４１３の第３摩擦材４１３１は、それぞれ対向する中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂ、下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂ、ベースプレート１１の上面１１Ｂに当接され、回転摺動時には上記圧接力に応じた摩擦力を生じ、この摩擦力が上部構造物１１０の振動を減衰させる減衰力となる。なお、中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに対する第１摩擦材４１１１の当接面を「第１回転摺動面Ｐ１」、下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂに対する第２摩擦材４１２１の当接面を「第２回転摺動面Ｐ２」、ベースプレート１１に対する第３摩擦材４１３１の当接面を「第３回転摺動面Ｐ３」と呼ぶと、上段回転摩擦板４１１から下段回転摩擦板４１３に亘り、各回転摺動面Ｐ１〜Ｐ３の摩擦面積が段階的に増加するように構成されている。なお、符号４１１Ｂは、上段回転摩擦板４１１の上面である。
【００２４】
ここで、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０は、図３に示す伝達部５０を備えている。伝達部５０は、免震基礎１１０Ａ（第２部材）と減衰部４０の上段回転摩擦板４１１との間に介在しており、免震基礎１１０Ａの振動を減衰部４０の上段回転摩擦板４１１に伝達する機構となっている。つまり、伝達部５０は、免震層床１２０Ａと免震基礎１１０Ａとが相対変位する力を減衰部４０の上段回転摩擦板４１１に伝達するように構成されている。伝達部５０は、伝達用線材５１、ガイド部材５２、ダンパーフレーム５３等を有している。ガイド部材５２は、伝達用線材５１を保持するレールを有し、上段回転摩擦板４１１の側面に伝達用線材５１を巻き付けた状態で中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに摺動自在に載置されている。伝達用線材５１は、例えば鋼製のチェーン、ワイヤー、ベルト部材等であっても良い。また、ダンパーフレーム５３は、ベースプレート５３Ａおよび伝達用フレーム５３Ｂを有している。ベースプレート５３Ａは、免震基礎１１０Ａにベースプレート１３を介してアンカーボルト１４によって固定されている。また、伝達用フレーム５３Ｂは、ベースプレート１３およびガイド部材５２を剛接合する鋼製部材である。
【００２５】
図４および図５は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０における伝達部５０の詳細構造を説明する図である。図４は、伝達部５０の側面図を示す。図５は、伝達部５０の平面図を示す。図４および図５において、連結部４２、ベースプレート１１等の図示を省略している。本実施形態において、ガイド部材５２は長尺の剛性部材であり、長手軸方向に延びる側面の一つが、上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに面するガイド面５２１として形成されている。ガイド部材５２におけるガイド面５２１のうち、長手軸方向の両端付近には、伝達用線材５１の各端部を掛かり止める固定部５２２Ａ，５２２Ｂが設けられている。図４に示す例では、固定部５２２Ａがガイド面５２１の上縁近傍に設けられ、固定部５２２Ｂがガイド面５２１の下縁近傍に設けられているが、各固定部５２２Ａ，５２２Ｂの位置は適宜変更することができる。
【００２６】
また、上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃには、伝達用線材５１を巻き付けるためのレール溝４１１Ｄが設けられており、レール溝４１１Ｄに沿って伝達用線材５１が巻き回されている。なお、伝達用線材５１は、上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに形成されたレール溝４１１Ｄに巻き回された状態で、両端が緊張された状態で固定部５２２Ａ，５２２Ｂに固定されている。そのため、ガイド部材５２は、伝達用線材５１によって上段回転摩擦板４１１に一体に取り付けられると共に、ガイド部材５２のガイド面５２１は上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに対して摺動自在となっている。更に、ガイド部材５２は、その底面５２３を中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに対して摺動自在に中
段回転摩擦板４１２上に載置されている。
【００２７】
以上のように構成される伝達部５０のガイド部材５２は、免震層１０において、上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａと下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに平行な水平面Ｈ（図１を参照）に沿って配置されている。また、伝達部５０を介して、回転摩擦ダンパー３０の減衰部４０と免震基礎１１０Ａ（第２部材）が連結されており、免震基礎１１０Ａの振動が伝達部５０のダンパーフレーム５３（ベースプレート５３Ａ、伝達用フレーム５３Ｂ）、ガイド部材５２、伝達用線材５１を介して、減衰部４０の上段回転摩擦板４１１に伝達される。そして、ガイド部材５２は、ガイド面５２１が上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに対して摺動自在となっているため、ガイド部材５２は免震基礎１１０Ａの振動（免震層床１２０Ａに対する免震基礎１１０Ａの相対変位）に追従して、複数の回転摩擦板４１の中心軸（アンカーボルト４２１の中心軸）に対して任意の方向に相対移動することが許容される。
【００２８】
図６は、地震時における免震基礎１１０Ａの振動（変位）に追従するガイド部材５２を介して、免震基礎１１０Ａの振動（変位）が減衰部４０の上段回転摩擦板４１１を回転させる回転トルクとして作用する状況を説明する図である。例えば、免震基礎１１０Ａの振動がダンパーフレーム５３を介してガイド部材５２に伝達され、図６（ａ）に示す状態から矢印Ａの方向に外力が作用した場合、ガイド部材５２はガイド面５２１を上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに対して摺動させ、且つ、底面５２３を中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに対して摺動させながら、図６（ｂ）に示す状態に変位する。その際、ガイド部材５２の各固定部５２２Ａ，５２２Ｂ間に架設された伝達用線材５１が上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに形成されたレール溝４１１Ｄに沿って緊張した状態で巻き回されているため、上段回転摩擦板４１１ｂと伝達用線材５１との間の摩擦力によって回転トルクが発生し、図６（ｂ）の矢印Ｘ方向へ上段回転摩擦板４１１が回転する。
【００２９】
次に、図６（ａ）に示す矢印Ａ方向とは逆のＢ方向に、図６（ｂ）に示す状態からダンパーフレーム５３に外力が作用すると、ガイド部材５２はガイド面５２１を上段回転摩擦板４１１の側周面４１１Ｃに対して摺動させ、且つ、底面５２３を中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに対して摺動させながら、図６（ｃ）に示す状態に変位する。その結果、上段回転摩擦板４１１ｂと伝達用線材５１との間の摩擦力によって回転トルクが発生し、図６（ｃ）の矢印Ｙ方向へ上段回転摩擦板４１１が回転する。
【００３０】
次に、図７および図８を参照して、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０の減衰部４０における回転摺動面切り替え機構ＳＷを説明する。図７および図８は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０における複数の回転摩擦板４１の分解図である。図７には複数の回転摩擦板４１の分解斜視図を示し、図８には、複数の回転摩擦板４１の下面を示している。
【００３１】
減衰部４０の回転摺動面切り替え機構ＳＷは、伝達部５０を介して上段回転摩擦板４１１に免震基礎１１０Ａの振動が伝達された際に、回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面を、上部構造物１１０における免震基礎１１０Ａおよび下部構造物１２０における免震層床１２０Ａの相対移動量の大きさに応じて、順次、摩擦面積の大きな回転摺動面に切り替えるための機構である。本実施形態においては、減衰部４０が設置される下部構造物１２０における免震層床１２０Ａが本発明の「第１部材」に相当し、伝達部５０が接続される上部構造物１１０における免震基礎１１０Ａが本発明の「第２部材」に相当する。
【００３２】
本実施形態における減衰部４０の回転摺動面切り替え機構ＳＷは、上下に積層される任意の一組の回転摩擦板において互いに対向する一対の対向面の一方に凸設された連結用凸部と、他方に凹設されると共に前記連結用凸部を格納する格納凹部を含んでいる。そして
、回転摺動面切り替え機構は、任意の一組の回転摩擦板同士の回転摺動に伴って格納凹部内を相対回転変位する連結用凸部が当該格納凹部の縁部に当接することを契機に当該一組の回転摩擦板同士の回転摺動が規制されることで、回転摩擦板同士が回転摺動する回転摺動面が、当該回転摺動が規制された回転摺動面から摩擦面積が一段階大きい回転摺動面に切り替えられるように構成されている。
【００３３】
具体的には、図７および図８に示すように、減衰部４０における上段回転摩擦板４１１の下面および中段回転摩擦板４１２の下面には、それぞれ第１連結用凸部４１１３、第２連結用凸部４１２３が凸設されている。一方、減衰部４０における中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂおよび下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂには、それぞれ第１連結用凸部４１１３および第２連結用凸部４１２３を格納するための第１格納凹部４１２２および第２格納凹部４１３２が凹設されている。なお、図７において、中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに示したハッチング領域は、上段回転摩擦板４１１の第１摩擦材４１１１が回転摺動する際の第１回転摺動面Ｐ１を示している。同様に、図７において、下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂに示したハッチング領域は、中段回転摩擦板４１２の第２摩擦材４１２１が回転摺動する際の第２回転摺動面Ｐ２を示している。本実施形態において、第１連結用凸部４１１３および第２連結用凸部４１２３は、直方体形状を有しているが、その形状は特に限定されない。
【００３４】
ここで、中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに凹設された第１格納凹部４１２２は、中段回転摩擦板４１２を板厚方向に貫通しない非貫通の凹部として形成されていると共に、第１格納凹部４１２２の深さは、第１連結用凸部４１１３の高さ寸法（板厚）よりも大きな寸法に設定されることで、第１連結用凸部４１１３を格納可能となっている。また、下段回転摩擦板４１３の上面に凹設された第２格納凹部４１３２は、下段回転摩擦板４１３を板厚方向に貫通しない非貫通の凹部として形成されていると共に、第２格納凹部４１３２の深さは、第２連結用凸部４１２３の高さ寸法（板厚）よりも大きな寸法に設定されることで、第２連結用凸部４１２３を格納可能となっている。なお、図８における符号４１１３ａは第１連結用凸部４１１３の第１側面を示し、符号４１１３ｂは第１連結用凸部４１１３の第２側面を示す。また、符号４１２３ａは第２連結用凸部４１２３の第１側面を示し、符号４１１３ｂは第２連結用凸部４１２３の第２側面を示す。また、図８における符号４１２２ａは、第１格納凹部４１２２の第１側面を示し、符号４１２２ｂは第１格納凹部４１２２の第２側面を示す。また、符号４１３２ａは、第２格納凹部４１３２の第１側面を示し、符号４１３２ｂは、第２格納凹部４１３２の第２側面を示す。
【００３５】
また、図７および図８に示すように、中段回転摩擦板４１２に凹設された第１格納凹部４１２２は、概略扇形の平面形状を有しており、径方向に延びる第１側面４１２２Ａおよび第２側面４１２２Ｂを有する。同様に、下段回転摩擦板４１３に凹設された第２格納凹部４１３２も概略扇形の平面形状を有しており、径方向に延びる第１側面４１３２Ａおよび第２側面４１３２Ｂを有する。
【００３６】
以上のように構成される減衰部４０は、上段回転摩擦板４１１の下面に凸設された第１連結用凸部４１１３が中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに凹設された第１格納凹部４１２２に格納され、中段回転摩擦板４１２の下面に凸設された第２連結用凸部４１２３が下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂに凹設された第２格納凹部４１３２に格納された状態で組み上げられ、複数の回転摩擦板４１がアンカーボルト４２１を中心軸として相対回転摺動自在に連結されている。なお、中段回転摩擦板４１２の第１格納凹部４１２２は、上段回転摩擦板４１１における第１摩擦材４１１１と中段回転摩擦板４１２との相対回転摺動、すなわち第１回転摺動面Ｐ１における相対回転摺動が許容される範囲を規定しており、第１格納凹部４１２２に格納されている第１連結用凸部４１１３の第１側面４１１３ａ又は第２側面４１１３ｂが第１格納凹部４１２２の第１側面４１２２ａ又は第２側面４
１２２ｂに当接（衝突）した時点で、それ以上の相対回転摺動が規制されるようになっている。同様に、下段回転摩擦板４１３の第２格納凹部４１３２は、中段回転摩擦板４１２における第２摩擦材４１２１と下段回転摩擦板４１３との相対回転摺動、すなわち第２回転摺動面Ｐ２における相対回転摺動が許容される範囲を規定しており、第２格納凹部４１３２に格納されている第２連結用凸部４１２３の第１側面４１２３ａ又は第２側面４１２３ｂが第２格納凹部４１３２の第１側面４１３２ａ又は第２側面４１３２ｂに当接（衝突）した時点で、それ以上の相対回転摺動が規制されるようになっている。
【００３７】
次に、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０の動作内容について説明する。図９Ａ〜図９Ｇは、回転摩擦ダンパー３０における減衰部４０の動作を説明する図である。図９Ａ〜図９Ｇは、減衰部４０における複数の回転摩擦板４１を上方から眺めたときの平面的な相対位置関係を示している。図９Ａは、減衰部４０の初期状態を示したものである。地震時において上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａと、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａが水平方向に相対移動を開始すると、伝達部５０を介して免震基礎１１０Ａの振動が回転力として減衰部４０の上段回転摩擦板４１１に伝達される。
【００３８】
ここで、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの第１方向への相対移動が開始されると、図９Ａ中に示すＸ方向への回転力が伝達部５０を介して上段回転摩擦板４１１に伝達される。その際、減衰部４０における第１回転摺動面Ｐ１、第２回転摺動面Ｐ２、第３回転摺動面Ｐ３のうち、最も摺動面積が小さい第１回転摺動面Ｐ１の位置、すなわち上段回転摩擦板４１１における第１摩擦材４１１１と中段回転摩擦板４１２における上面４１２Ｂの境界面において回転摺動が開始される。
【００３９】
中段回転摩擦板４１２に対してＸ方向に上段回転摩擦板４１１が回転摺動すると、中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂと第１摩擦材４１１１との間の摩擦力によって振動エネルギーが熱エネルギーに変換されることにより、上部構造物１１０（免震基礎１１０Ａ）の振動が減衰される。なお、中段回転摩擦板４１２の上面４１２Ｂに対して上段回転摩擦板４１１の第１回転摺動面Ｐ１（第１摩擦材４１１１）が相対的に回転摺動しているときは、第１回転摺動面Ｐ１よりも摩擦面積が相対的に大きい第２回転摺動面Ｐ２および第３回転摺動面Ｐ３での回転摺動は起こらない。
【００４０】
ここで、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１の回転摺動に伴い、中段回転摩擦板４１２の第１格納凹部４１２２に格納されている第１連結用凸部４１１３も第１格納凹部４１２２内を相対移動する。図９Ｂは、第１格納凹部４１２２内を相対移動する第１連結用凸部４１１３の第１側面４１１３ａが、第１格納凹部４１２２の第１側面４１２２ａに当接（衝突）した状態を示している。図９Ａから図９Ｂに示す状態に移行した時点で、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１のＸ方向への回転摺動が規制（制限）される。
【００４１】
図９Ｂに示す状態において、下段回転摩擦板４１３の第２格納凹部４１３２に格納されている中段回転摩擦板４１２の第２連結用凸部４１２３は、第２格納凹部４１３２の第１側面４１３２ａに当接していないため、下段回転摩擦板４１３に対する中段回転摩擦板４１２のＸ方向への回転摺動は規制されていない。従って、図９Ａに示す状態から図９Ｂに示す状態に至り、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１のＸ方向への回転摺動が規制（制限）されることを契機として、減衰部４０における回転摺動面が第１回転摺動面Ｐ１から、第２回転摺動面Ｐ２に切り替わる。従って、図９Ｂに示す状態から図９Ｃに示す状態にかけては、上段回転摩擦板４１１および中段回転摩擦板４１２が一体となった状態で、下段回転摩擦板４１３に対して中段回転摩擦板４１２の第２回転摺動面Ｐ２（第２摩擦材４１２１）が相対的に回転摺動することになる。なお、下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂに対して中段回転摩擦板４１２の第２回転摺動面Ｐ２（第２摩擦材４１
２１）が相対的に回転摺動しているときは、第２回転摺動面Ｐ２よりも相対的に摩擦面積が大きい第３回転摺動面Ｐ３での回転摺動は起こらない。
【００４２】
そして、図９Ｃに示すように、下段回転摩擦板４１３の第２格納凹部４１３２内を相対移動する第２連結用凸部４１２３の第１側面４１２３ａが、第２格納凹部４１３２の第１側面４１３２ａに当接（衝突）する状態に至ると、下段回転摩擦板４１３に対する中段回転摩擦板４１２のＸ方向へのそれ以上の相対回転摺動が規制（制限）される。その結果、減衰部４０における上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、および下段回転摩擦板４１３が一体となった状態で、ベースプレート１１の上面１１Ｂに対して下段回転摩擦板４１３における第３回転摺動面Ｐ３（第３摩擦材４１３１）がＸ方向に回転摺動することになる。
【００４３】
図９Ｄは、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの第１方向への相対移動量が最大となった時点の状態を示している。免震層床１２０Ａに対する免震基礎１１０Ａの第１方向への相対移動量が最大変位量に到達すると、第１方向とは反対方向の第２方向に向かって免震基礎１１０Ａが相対移動を開始する。そして、上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの第２方向への相対移動が伝達部５０によって減衰部４０の上段回転摩擦板４１１に伝達されると、上段回転摩擦板４１１を上述のＸ方向とは反対のＹ方向に回転させる回転力として作用する。その結果、減衰部４０における第１回転摺動面Ｐ１、第２回転摺動面Ｐ２、第３回転摺動面Ｐ３のうち、最も摺動面積が小さい第１回転摺動面Ｐ１の位置、すなわち上段回転摩擦板４１１における第１摩擦材４１１１と中段回転摩擦板４１２における上面４１２Ｂの境界面において回転摺動が開始され、中段回転摩擦板４１２に対して上段回転摩擦板４１１がＹ方向に相対回転摺動する。なお、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１のＹ方向への相対回転摺動時においては、第１回転摺動面Ｐ１よりも摩擦面積が相対的に大きい第２回転摺動面Ｐ２および第３回転摺動面Ｐ３での回転摺動は起こらない。
【００４４】
そして、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１のＹ方向への回転摺動に伴い、図９Ｅに示すように、第１格納凹部４１２２内を相対移動する第１連結用凸部４１１３の第２側面４１１３ｂが、第１格納凹部４１２２の第２側面４１２２ｂに当接（衝突）すると、中段回転摩擦板４１２に対する上段回転摩擦板４１１のＹ方向へのそれ以上の回転摺動が規制（制限）される。その際、図９Ｅに示す状態では、下段回転摩擦板４１３の第２格納凹部４１３２に格納されている中段回転摩擦板４１２の第２連結用凸部４１２３は、第２格納凹部４１３２の第２側面４１３２ｂに当接していないため、下段回転摩擦板４１３に対する中段回転摩擦板４１２のＹ方向への回転摺動は規制されていない。よって、図９Ｄに示す状態から図９Ｅに示す状態に移行したことを契機に、減衰部４０における回転摺動面が第１回転摺動面Ｐ１から、第２回転摺動面Ｐ２に切り替わる。つまり、上段回転摩擦板４１１および中段回転摩擦板４１２が一体となった状態で、下段回転摩擦板４１３に対して中段回転摩擦板４１２の第２回転摺動面Ｐ２（第２摩擦材４１２１）が相対的に回転摺動することになる。なお、下段回転摩擦板４１３の上面４１３Ｂに対して中段回転摩擦板４１２の第２回転摺動面Ｐ２（第２摩擦材４１２１）が相対的に回転摺動しているときは、第２回転摺動面Ｐ２よりも相対的に摩擦面積が大きい第３回転摺動面Ｐ３での回転摺動は起こらない。
【００４５】
そして、図９Ｅに示す状態から、図９Ｆに示すように、下段回転摩擦板４１３の第２格納凹部４１３２内を相対移動する第２連結用凸部４１２３の第２側面４１２３ｂが、第２格納凹部４１３２の第２側面４１３２ｂに当接（衝突）すると、下段回転摩擦板４１３に対する中段回転摩擦板４１２のＹ方向へのそれ以上の相対回転摺動が規制（制限）される。その結果、減衰部４０における上段回転摩擦板４１１、中段回転摩擦板４１２、および下段回転摩擦板４１３が一体となった状態で、ベースプレート１１の上面１１Ｂに対して
下段回転摩擦板４１３における第３回転摺動面Ｐ３（第３摩擦材４１３１）がＹ方向に回転摺動することになる。
【００４６】
図９Ｇは、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの第２方向への相対移動量が最大となった時点の状態を示している。免震層床１２０Ａに対する免震基礎１１０Ａの第２方向への相対移動量が最大変位量に到達すると、上述した第１方向に向かって免震基礎１１０Ａが相対移動を開始し、免震基礎１１０Ａの振動が減衰部４０の上段回転摩擦板４１１を上述したＸ方向に回転させる回転力として伝達部５０を介して上段回転摩擦板４１１に伝達される。
【００４７】
以上のように、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０は、地震時における下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの水平方向の相対移動量に応じて、より具体的には、当該相対移動量が大きくなるに従って、回転摺動面切り替え機構ＳＷが回転摺動面を摩擦面積の大きな回転摺動面へと段階的に（順次）切り替える構造を採用している。これによれば、地震時における上部構造物１１０の振動、すなわち下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの相対移動量が小さいときには摩擦面積が最も小さい第１回転摺動面Ｐ１を用いて小さな摩擦力を発生させ、小さな外力による振動を、それに対応する大きさの小さな摩擦力によって効果的に減衰することができる。また、下部構造物１２０の免震層床１２０Ａに対する上部構造物１１０の免震基礎１１０Ａの相対移動量が大きくなるに従って、第１回転摺動面Ｐ１に比べて段階的に摩擦面積が大きい第２回転摺動面Ｐ２、第３回転摺動面Ｐ３に切り替えることができるため、上部構造物１１０の振動の大きさに応じて、減衰部４０における減衰力を段階的に切り替えることができる。つまり、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０によれば、地震の大きさ（免震層床１２０Ａと免震基礎１１０Ａとの相対変位量の大きさ）に応じて、振動の減衰力を適切な大きさに切り替えることができる。
【００４８】
なお、上述までの実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上記実施形態においては、回転摩擦ダンパー３０を免震建物１００の免震層１０に設置する場合を例に説明したがこれには限定されない。例えば、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０は、橋梁等の土木構造物の免震装置として適用しても良い。
【００４９】
また、図１０は、実施形態１に係る回転摩擦ダンパー３０を制振建物１００ＡのＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー）に適用する適用例を示す図である。制振建物１００Ａの屋上スラブ１５０に、制振装置であるＴＭＤ２００が設置されている。ＴＭＤ２００は、錘体２１０を有し、例えば制振建物１００Ａの振動に同調して揺れる錘体２１０のバネ反力を利用して、制振建物１００Ａの揺れを減少させる制振装置である。ＴＭＤ２００は、屋上スラブ１５０と錘体２１０との間に、上述した積層ゴム支承２０および回転摩擦ダンパー３０が設けられている。積層ゴム支承２０および回転摩擦ダンパー３０の数、設置場所は特に限定されない。
【００５０】
図１１は、ＴＭＤ２００に適用される回転摩擦ダンパー３０の設置態様を示す図である。積層ゴム支承２０および回転摩擦ダンパー３０の構造については、上述した通りである。図１１に示す通り、積層ゴム支承２０が屋上スラブ１５０と錘体２１０との間に介在することで、積層ゴム支承２０が錘体２１０を支持している。また、回転摩擦ダンパー３０の減衰部４０は、屋上スラブ１５０（第１部材）に設置されている。また、回転摩擦ダンパー３０の伝達部５０はＴＭＤ２００の錘体２１０（第２部材）に連結されており、錘体２１０と減衰部４０の間に介在するように設けられることで、屋上スラブ１５０（第１部材）に対して錘体２１０（第２部材）が相対変位する力を減衰部４０の上段回転摩擦板４
１１に伝達するように構成されている。
【００５１】
回転摩擦ダンパー３０は、減衰部４０における各回転摩擦板４１同士の回転摩擦によって振動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、錘体２１０の振動を減衰させることができる。また、本実施形態における回転摩擦ダンパー３０は回転摺動面切り替え機構ＳＷを備えているため、屋上スラブ１５０（第１部材）に対する錘体２１０（第２部材）の相対変位量（相対移動量）の大きさに応じて、順次、摩擦面積の大きな回転摺動面に切り替えることができる。つまり、屋上スラブ１５０（第１部材）に対する錘体２１０（第２部材）の相対変位量（相対移動量）の大きさに応じて、減衰部４０が振動を減衰する際の減衰力の大きさを切り替えることができるため、錘体２１０の振動エネルギーを回転摩擦ダンパー３０によって好適に消散させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
２０・・・積層ゴム支承
３０・・・回転摩擦ダンパー
４０・・・減衰部
４１・・・回転摩擦板
４２・・・連結部
５０・・・伝達部
１１０・・・上部構造物
１１０Ａ・・・免震基礎
１２０・・・下部構造物
１２０Ａ・・・免震層床
４１１・・・上段回転摩擦板
４１２・・・中段回転摩擦板
４１３・・・下段回転摩擦板
Ｐ１・・・第１回転摺動面
Ｐ２・・・第２回転摺動面
Ｐ３・・・第３回転摺動面
【図１】
2019210978.tif 000003
【図２】
2019210978.tif 000004
【図３】
2019210978.tif 000005
【図４】
2019210978.tif 000006
【図５】
2019210978.tif 000007
【図６】
2019210978.tif 000008
【図７】
2019210978.tif 000009
【図８】
2019210978.tif 000010
【図９Ａ】
2019210978.tif 000011
【図９Ｂ】
2019210978.tif 000012
【図９Ｃ】
2019210978.tif 000013
【図９Ｄ】
2019210978.tif 000014
【図９Ｅ】
2019210978.tif 000015
【図９Ｆ】
2019210978.tif 000016
【図９Ｇ】
2019210978.tif 000017
【図１０】
2019210978.tif 000018
【図１１】
2019210978.tif 000019