(57)【要約】【課題】接合部を緊密に嵌め合いできるとともに、摺動性に優れた接合構造を提供する。【解決手段】相対変位可能な部材間を連結する連結部材の接合構造であって、連結部材の端部５ｂまたはダンパー端部６ｂとが接合孔７に嵌合されたピン８により接合され、ピン８の外周面と接合孔７の内周面とが樹脂１０の滑り面を介して接合されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対変位可能な部材間を連結する連結部材の接合構造であって、
前記相対変位可能な部材と前記連結部材との接合、または前記連結部材同士の接合が前記連結部材の端部に穿孔された接合孔に嵌合するピンを用いて接合され、前記ピンと前記接合孔とが樹脂のすべり面を介して接合されることを特徴とする接合構造。
【請求項２】
前記ピンは前記接合孔に緩嵌するシャフトと、このシャフト外周に嵌合されるスリーブとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
【請求項３】
前記シャフトは軸方向中央部の径が両端部の径より大径にテーパーが付けられ、前記スリーブは軸方向に切り割りを有するとともに内周面が前記テーパーに嵌合する形状を有する２個のテーパースリーブとからなり、シャフトのテーパー部にテーパースリーブをそれぞれ嵌合させてなることを特徴とする請求項２記載の接合構造。
【請求項４】
前記テーパースリーブの外周面、ならびに前記シャフトの外周面および前記テーパースリーブの内周面の少なくとも一つの面に樹脂被膜が形成されてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の接合構造。
【請求項５】
相対変位可能な部材間を連結する連結部材を用いて構造物を制振する制振装置の接合構造であって、
前記相対変位可能な部材と前記連結部材との接合、または前記前記連結部材同士の接合が請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の接合構造であることを特徴とする制振装置の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は相対変位可能な部材間の接合構造に関する。特に構造物の制振装置に用いられる接合を簡易にでき、かつ低摩擦で摺動できる接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震などの振動を吸収するための制振装置は、構造物の相対変位可能な部材間をダンパーなどが組み合わされた連結部材で連結されている。連結部は自在に摺動できる接合構造が求められている一方、例えば制振装置のように微小振動でも作動できるように、接合部の隙間は、殆んどないことが求められている。
従来の接合構造を図５に示す。図５は接合構造の断面図である。ダンパー６と連結部材５との接合部１４における連結は金属製のストレートピン９によって接合されている。ストレートピン９を介してダンパー６と連結部材５とが密接される一方自在に摺動できる構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、連結部材の腕やダンパーなど各連結部材はストレートピンによって接合されているため、嵌め合い部の隙間を大きくすると制振装置の作動が困難となるため制振性能が得られず、また、高精度に加工すると組み立てが難しいという問題がある。
また、地震や強風等の衝撃負荷がかかった際は大きな角度で摺動するため、接合部は低摩擦が求められているが、金属製のストレートピンでは低摩擦性能が得られないという問題がある。
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、接合部を緊密に嵌め合いできるとともに、摺動性に優れた構接合構造の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る接合構造は、相対変位可能な部材間を連結する連結部材の接合構造であって、上記相対変位可能な部材と上記連結部材との接合、または上記連結部材同士の接合は上記連結部材の端部に穿孔された接合孔に嵌合するピンを用いて接合され、上記ピンと上記接合孔とが樹脂のすべり面を介して接合してなることを特徴とする。
また、上記ピンは前記接合孔に緩嵌するシャフトと、このシャフト外周に嵌合されるスリーブとを備えてなることを特徴とする。
上記シャフトは軸方向中央部の径が両端部の径より大径にテーパーが付けられ、上記スリーブは軸方向に切り割りを有するとともに内周面が上記テーパーに嵌合する形状を有する２個のテーパースリーブとからなり、シャフトのテーパー部にテーパースリーブをそれぞれ嵌合させてなることを特徴とする。
上記テーパースリーブの外周面、ならびに上記シャフトの外周面および上記テーパースリーブの内周面の少なくとも一つの面に樹脂被膜が形成されてなることを特徴とする。この樹脂被膜は、樹脂テープを貼着することで、または、樹脂塗装することで形成してもよい。
本発明に係る制振装置の接合構造は、相対変位可能な部材間を連結する連結部材を用いて構造物を制振する制振装置の接合構造であって、上記相対変位可能な部材と上記連結部材との接合、または上記前記連結部材同士の接合が上述した接合構造であることを特徴とする。
【０００５】
構造物を制振する制振装置の接合構造において接合するためのピンの外周面と接合孔内周面とを樹脂層を介して接合することにより、接合部の嵌め合い時に、樹脂被膜層が弾性変形する。その結果、接合部での緊密な嵌め合いが可能になる。また、樹脂被膜層のため摺動性に優れる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
制振構造を構成する相対変位可能な部材間の接合構造は、連結部材の端部同士、連結部材の端部とダンパー端部、連結部材の端部またはダンパー端部と制振される建築物、橋梁などの構造物の梁や柱などの接合が挙げられる。ここで、連結部材およびダンパーで制振装置を構成し、ダンパーは連結部材の１種を構成する。
制振装置の接合構造の一例を図１により説明する。図１は接合構造の断面図である。
図１において、接合構造は、連結部材の端部５ｂまたはダンパー端部６ｂとが接合孔７に嵌合されたピン８により接合され、ピン８の外周面と接合孔７の内周面とが樹脂１０の滑り面を介して接合されている。
接合部を樹脂１０の滑り面で形成することにより、地震または強風時の衝撃負荷がかかった際における接合部の摺動が滑らかとなり連結部材の変形を妨げない。その結果、地震または強風時の衝撃負荷を効率良く緩和できる。
樹脂１０の滑り面は、ピン８の外周面および接合孔７のいずれか一方に樹脂被膜を貼着、塗装等により、あるいはピン８を樹脂で成形する、または樹脂成形体を接合孔７に嵌め込み等により形成することができる。
【０００７】
制振装置の接合構造に好適に用いることができるピン８の一例を図２により説明する。図２（ａ）、（ｂ）はピン８の組み立て斜視図である。
ピン８はシャフト１と、このシャフト１の外周に嵌合されるスリーブ２と、スリーブ２の軸方向の位置決めを行なうロックナット３と、スリーブ２とロックナット３との間に配されて、ロックナット３の緩み止め防止および緩衝材の役割を果たす座金４とから構成される。
シャフト１の外径は、連結部材またはダンパーの端部に設けられた接合孔７に緩く嵌合できるように、接合孔７の径よりも小さい径を有している。また、好ましくは軸方向中央部１ａの径が両端部１ｂの径より大径となるテーパー部１ｃが設けられている。シャフト１の両端部１ｄにはロックナット３を螺合するための雄螺子が加工されている。
【０００８】
シャフト１の外周には、このシャフト１に嵌合できるスリーブ２を備えている。スリーブ２は、軸方向に切り割り部２ａを有するとともに内径部２ｂがシャフト１のテーパー部１ｃに嵌合できる相似形状を有している。すなわち、スリーブ２の内周面はシャフト１に嵌合させた場合、その端部２ｃ側で小径に中央部側２ｄで大径に内部がテーパー部になっている。シャフト１に２個のテーパースリーブ２を大径の内周面側を向かい合わせて嵌合することによりピン８が組み立てられる。ピンは直円柱形状になり、ピンは図１に示す接合孔７に該孔の軸方向に平行に嵌挿できる。
なお、スリーブ２は、軸方向に複数の切り割り部２ａがある縦割り分割型であってもよい。
【０００９】
テーパースリーブ２の軸方向長さは、２個のテーパースリーブをシャフト１に嵌合したとき、軸方向中央部１ａに空隙を残して組み立てできる長さを有する。軸方向中央部１ａに空隙を残すことにより接合孔７に緊密に嵌め込むことができる。テーパースリーブ２の外径は接合孔７に嵌め込み可能な径とする。
テーパースリーブ２は金属で形成することが機械的強度を満足できるため好ましいが、繊維状またはメッシュ状の補強材で補強した合成樹脂で成形してもよい。合成樹脂テーパースリーブ２であれば後述する樹脂被膜が不要となる。
【００１０】
シャフト１は金属製であり、その外周に樹脂被膜を形成することが好ましい。樹脂被膜は樹脂テープを貼着することで、または、樹脂塗装、例えば粉体塗装することで形成できる。
樹脂被膜は、シャフト１の外周面とともにあるいは独立に、スリーブ２の外周面、スリーブ２の内周面、または、スリーブ２の外周面および内周面に設けることができる。
地震または強風により制振装置の接合構造は摺動部が摺動するが、そのときの摺動部における面圧は高い面圧となる。例えばピン８の径がφ１００ｍｍ程度の場合１５０ＭＰａになる場合がある。樹脂被膜はこのような高面圧に耐える材料で形成することが好ましい。高面圧に耐える樹脂被膜の例としてはポリイミド樹脂のコーティング膜が挙げられる。
【００１１】
以下に粉体塗装によるポリイミド樹脂被膜の形成方法を説明する。金属製テーパースリーブ２の表面を石油ベンジン等で脱脂したあと、１８０〜２３０℃に加熱してポリイミド樹脂と固体潤滑剤からなる造粒粉末が浮遊する粉体槽内に浸漬投下する。ポリイミド樹脂粉の粉体槽内に加熱したテーパースリーブを浸漬することでその表面に固体潤滑剤を含むポリイミド樹脂が軟化流動し塗膜が形成される。なお、上記造粒粉末に電界を印加して粉体塗装を行なう静電粉体塗装法を用いてもよい。表面にポリイミド樹脂膜が形成されたテーパースリーブを、さらに２００〜２４０℃で焼成する。焼成することによってポリイミド樹脂の環化反応や架橋反応が生じ塗膜が強固に付着した金属製テーパースリーブ２を得ることができる。このように粉体塗装法で形成したポリイミド樹脂膜を有するテーパースリーブやシャフトは、ポリイミド樹脂の耐高面圧性と固体潤滑剤の低摩擦性によって１５０ＭＰａという高面圧においても連結部材を隙間なく密接させた状態で円滑な回転摺動を付与することができる。
【００１２】
高面圧に耐える他の樹脂被膜の例として内部に銅合金等のメッシュが仕込まれた四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略称する）テープが挙げられる。内部に銅合金等のメッシュが仕込まれたＰＴＦＥテープは、サンドイッチ状に内部に網（メッシュ）の層を保持して形成する。網層としては、網目状であっても、摺動方向に配列したストライプ状であってもよい。網層を設けることにより、樹脂被膜の耐クリープ性が向上して高面圧下での摺動性に優れる。なお、網の材質としては、ＰＴＦＥの素材の成形時に形状が保持できる材料であるとともに、圧縮強度および引張強度の高い材料が採用できる。例えば銅または銅合金などの金属網、アラミド繊維、カーボン繊維、セラミック繊維等を用いた非金属網が例示できる。これらの中で、機械的強度と低摩擦特性が優れる銅または銅合金が好ましい。特に青銅製の網が好ましい。メッシュが仕込まれたＰＴＦＥテープは、網目にＰＴＦＥを付着させた状態で加圧および加熱することで製造できる。このような内部にメッシュが仕込まれたＰＴＦＥテープをテーパースリーブやシャフトの表面に形成すれば、該ＰＴＦＥテープの耐高面圧性と低摩擦性によって１５０ＭＰａという高面圧においても本連結部材を隙間なく密接させた状態で円滑な回転摺動を付与することができる。
なお、面圧が高くない場合は０．１〜０．５ｍｍ程度のテープを貼着することができる。
【００１３】
シャフト１を軸芯として組み立てられたピン８を接合孔７に嵌合した状態を図３に示す。
連結部材またはダンパーの端部に設けられた接合孔７にシャフト１とテーパースリーブ２とを嵌合組み付けて挿入し、座金４を介してロックナット３をねじ込むことにより、ピン８と接合孔７とが隙間なく接合できる。
また、連結部材端部の接合孔とダンパー端部の接合孔との内径寸法が僅かに異なる場合であっても、テーパースリーブ２の外周面樹脂層のクリープや変形現象により、ピン８と接合孔７との隙間をなくすことができる。摺動面は樹脂滑り面を介しているので低摩擦で摺動できる。
【００１４】
本発明に係る接合構造は、構造物の制振装置に好適に用いることができる。例えば、建物の層間変形を増幅してダンパーに伝え、地震エネルギーを効率よく吸収するトグル制振装置の接合部、構造物の部材間をオイルダンパー、粘性ダンパー等で直接連結する制振装置の接合部が挙げられる。
一例として、上記トグル制振装置の一例を図４に示す。図４はトグル機構の例を示す図である。
上部梁１１と下部梁１２とを２本の柱１３で連結した構造物に、連結部材５同士が回転支承で連結され接合部１４を構成し、この接合部１４にダンパー６が連結されている。本発明に係る接合構造は、変位量が大きい連結部材５とダンパー６とを連結する接合構造として好適である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係る接合構造は、連結部材等に穿孔された接合孔に嵌合されるピンと接合孔とが樹脂滑り面を介して接合してなるので、地震または強風時の衝撃負荷がかかった際における接合部の摺動が滑らかとなり連結部材の変形を妨げない。その結果、地震または強風時の衝撃負荷を効率よく緩和できる。
また、ピンが連結部材等に穿孔された接合孔に緩嵌するシャフトと、このシャフト外周に嵌合されるスリーブとを備え、特に上記シャフトが軸方向中央部の径を大径にしてテーパーが付けられ、上記スリーブが軸方向に切り割りを有するとともに内周面がシャフトのテーパーに嵌合する形状を有する２個のテーパースリーブとからなり、シャフトのテーパー部にテーパースリーブをそれぞれ嵌合させてなるので、ピンと接合孔との隙間調整が容易である。そのため、接合孔寸法の公差を拡大できるため、安価な加工ができる。
また、テーパースリーブの外周面、ならびにシャフトの外周面およびテーパースリーブの内周面の少なくとも一つの面に樹脂被膜が形成されてなるので、摺動性に優れる。
以上の結果、本発明に係る接合構造は、建物の層間変形を増幅してダンパーに伝え、地震エネルギーを効率よく吸収するトグル機構を用いた制振装置等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】接合構造の断面図である。
【図２】ピンの組み立て斜視図である。
【図３】シャフトが嵌合された状態を示す図である。
【図４】トグル機構の例を示す図である。
【図５】従来の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　シャフト
２　スリーブ
３　ロックナット
４　座金
５　連結部材
６　ダンパー
７　接合孔
８　ピン
９　ストレートピン
１０　樹脂
【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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