(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動エネルギーによる相対的な往復運動をネジ機構部を介して回転運動に変換するとともに、当該回転運動によって回転される内筒とその外側を囲繞して前記内筒を回転自在に支持する外筒との間に充填された粘性体の抵抗によりエネルギーを減衰させ、前記ネジ機構部には外力によって直線運動するネジ軸に螺合して同軸にして回転せしめられるスクリューナットが設けられる制震ダンパーにおいて、
固定されている外筒側部材と回転する内筒側部材との間に、前記外筒側部材に対する前記内筒側部材の制震ダンパー軸心を中心にした回転角度を記憶する角度記憶手段を設けたこと、
を特徴とする制震ダンパー。
【請求項２】
振動エネルギーによる相対的な往復運動をネジ機構部を介して回転運動に変換するとともに、当該回転運動によって回転される内筒とその外側を囲繞して前記内筒を回転自在に支持する外筒との間に充填された粘性体の抵抗によりエネルギーを減衰させ、前記ネジ機構部には外力によって直線運動するネジ軸に螺合して同軸芯にして回転せしめられるスクリューナットが設けられる制震ダンパーにおいて、
固定されている外筒側部材と直線運動するネジ軸との間に、制震ダンパー軸心に沿った方向の最大変位と現在変位とを記憶する変位記憶手段を設けたこと、
を特徴とする制震ダンパー。
【請求項３】
スクリューナットが内筒の前部に固定された内筒ヘッドの内側にフランジ部を介して固定され、このスクリューナットのフランジ部と該スクリューナットの前部に固定される推力受け部材との間に当該スクリューナット用のスラスト軸受部材が設けられていること、
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制震ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的な直線運動を回転運動に変換させて地震等の振動エネルギーを吸収する制振ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、制振ダンパーとして、直線運動を回転運動に変換し、回転する円筒と固定円筒との間に充填された液体の粘性抵抗やネジ機構の摩擦抵抗の相乗効果により、振動エネルギーを吸収して制振させるものが知られている（特許文献１参照）。例えば、従来の制振ダンパー３５の構造は、図５に示すように、外周に雄ネジ３６を刻設したネジ軸３７及び軸ヘッド３７ａと、この雄ネジ３６に螺合する雌ネジ３８を有したスクリューナット３９と、該スクリューナット３９をスラストベアリング４０を介して押さえ外筒ヘッド４１にボルトで固定されるヘッドカバー４２と、前記スクリューナット３９を回転自在に支持する筒状の外筒ヘッド４１，４３及びヘッドカバー４２と、前記スクリューナッ３９に爪を介して回転力が伝達される内筒ヘッド４４と、前記外筒ヘッド４３と外筒テール４５とを両端に溶接して固定する外筒チューブ４６と、前記内筒ヘッド４４と共に回転される内筒チューブ４７及び内筒テール４８と、前記外筒テール４４に固定して蓋されるテールプレート４９と、前記外筒チューブ４６と内筒チューブ４７との間の間隙に充填される液体５４とで、概ね構成されている。
【特許文献１】特開２０００−２７４４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の制震ダンパー３５では、直線運動を回転運動に変換するネジ機構において、スラスト軸受構造は、その要部を拡大した図６に示すように、スクリューナット３９の筒部本体の外表面から突出するフランジ部３９ａの前後にスラストベアリング４０が配置されている。その結果、当該スクリューナット３９用スラスト軸受け部材を、外筒ヘッド４１，４３及びヘッドカバー４２等の外筒側部材で挟装して支持する構造になっている。
【０００４】
前記スクリューナット３９は、滑りを考慮した材料が使用されていて、その熱膨張は前記スラスト軸受を支える外筒ヘッド４１，４３及びヘッドカバー４２に比べて大きい。従って、地震等の振動により、ネジ軸３７の雄ネジ３６との間の摩擦熱でスクリューナット３９が温度上昇した場合に、当該スクリューナット３９及びフランジ部３９ａが前後方向に大きく伸びるのに対して外筒ヘッド側の部材がそれほど伸びないので、当該外筒側部材で挟装された前記スラスト軸受部分が締め付けられて、スクリューナット３９に対する回転抵抗が増加する場合がある。
【０００５】
また、前記スラスト軸受部分の前後方向のクリアランスを予め大きく設定すると、振幅の小さな振動に対してはネジ軸３７の直線運動が回転運動に変換されにくくなり、そのような不感帯が制震ダンパー３５の性能上の欠陥となる場合がある。
【０００６】
更に、前記制震ダンパー３５のネジ機構と、粘性体で減衰力を発生する円筒部とがそれぞれ独立したモジュールを構成して、それぞれが前後に軸受けを持つ構造（ラジアルベアリング５０，５１と、同５２，５３）にしているので、構成部品が多くなり、制震ダンパー３５の全長が長くなってその重量も増すことになる。よって、この制震ダンパー３５の設置上の制約が増えて施工上の課題となる。また、部品が増えることで熱伝達の上でも不利となる。
【０００７】
前記ネジ機構部での温度上昇を緩和させるために、スクリューナット３９の熱容量の増加が必要となる場合もあるが、そのためには当該スクリューナット３９の形状が大きくなって制震ダンパー３５の大型化を伴うことになり、コンパクトにすることができない。
更に、地震等で建物に加えられた外力の大きさを知る手がかりとして、ダンパーの原点復帰位置のズレ、最大ストロークの確認ができるようになれば、建物のダメージ調査に多大な時間を掛ける必要もなくなる。本発明に係る制震ダンパーは、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る制震ダンパーの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、振動エネルギーによる相対的な往復運動をネジ機構部を介して回転運動に変換するとともに、当該回転運動によって回転される内筒とその外側を囲繞して前記内筒を回転自在に支持する外筒との間に充填された粘性体の抵抗によりエネルギーを減衰させ、前記ネジ機構部には外力によって直線運動するネジ軸に螺合して同軸にして回転せしめられるスクリューナットが設けられる制震ダンパーにおいて、固定されている外筒側部材と回転する内筒側部材との間において、前記外筒側部材に対する前記内筒側部材の制震ダンパー軸心を中心にした回転角度を記憶する角度記憶手段を設けたことである。
【０００９】
また、振動エネルギーによる相対的な往復運動をネジ機構部を介して回転運動に変換するとともに、当該回転運動によって回転される内筒とその外側を囲繞して前記内筒を回転自在に支持する外筒との間に充填された粘性体の抵抗によりエネルギーを減衰させ、前記ネジ機構部には外力によって直線運動するネジ軸に螺合して同軸芯にして回転せしめられるスクリューナットが設けられる制震ダンパーにおいて、固定されている外筒側部材と直線運動するネジ軸との間において、制震ダンパー軸心に沿った方向の最大変位と現在変位とを記憶する変位記憶手段を設けたことである。
更に、前記制震ダンパーにおいて、スクリューナットが前記内筒の前部に固定された内筒ヘッドの内側にフランジ部を介して固定され、このスクリューナットのフランジ部と該スクリューナットの前部に固定される推力受け部材との間に当該スクリューナット用のスラスト軸受部材が設けられていることを含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の制震ダンパーによれば、ネジ軸の直線運動によってスクリューナットが強制的に回転され、その際に発生する摩擦熱で当該スクリューナットが熱膨張するが、このスクリューナットの前後方向の延びがあっても前部側の推力受け部材が前方に移動する。よって、スラスト軸受部材が前後方向において前記推力受け部材の後部にあるので、スクリューナットのフランジによって締め付けられることがない。こうしてスクリューナットの回転抵抗の増加が防止されるものである。前記従来例では、前記スラスト軸受け部材が、制震ダンパーの外筒側部材によって前後方向で挟装されていたので、制震ダンパーの内筒側部材のスクリューナットが熱膨張すると、前記スラスト軸受け部材が締め付けられる構造であったが、それが本発明により解消されたので、締め付けられることがないものである。
【００１１】
また、スラスト軸受部材が前後方向において締め付けられることがないので、取付け上の前後方向のクリアランスを小さくすることが可能となり、ネジ軸の小ストロークの直線運動に対してもスクリューナットが敏感に回転するようになり、不感帯が極小化され効率の良いエネルギー減衰特性となる。
【００１２】
前記推力受け部材が、外筒のヘッド部よりも更に制震ダンパー前方に位置して外部に露出されているので、当該推力受け部材とボルトで固定されているスクリューナットが摩擦熱で温度上昇すると、その熱がこの推力受け部材に熱伝達し、外部に放熱される。こうして、スクリューナットの熱容量が大きくなり、前記推力受け部材も外筒ヘッドに制約されることなく形状を大きくすることができるので、放熱効果が高まり効率的に冷却されるものである。
【００１３】
外筒ヘッドに回転自在に支持される内筒ヘッドにスクリューナットを、互いの軸心を同軸にして固定することで、当該スクリューナットが前記内筒ヘッドを介して外筒ヘッドにより回転自在に支持されるので、前記内筒とスクリューナットとを回転自在に支持するためのラジアル軸受数が半減する。即ち、従来例では、ネジ機構と、粘性体で減衰力を発生する円筒部とがそれぞれ独立したモジュールを構成して、それぞれが前後にラジアル軸受けを持つ構造であったが、本発明により、前記円筒部だけラジアル軸受けで回転自在に支持されるだけなので、ラジアル軸受けの部品点数が半減され、それによって装置全長が短くなり、また、装置のヘッド部の構造が簡易となり、装置全体の重量も軽量化されるものである。
【００１４】
更に、制震ダンパーにおいて、固定されている外筒側と、回転する内筒側との間に外力の大きさを測定するためのダンパー装置軸心周りの角度記憶手段や、外力の大きさを測定するためのダンパー装置軸心方向の最大変位と現在変位を示す変位記憶手段を設けることで、外部からダンパーの作動履歴を容易に確認することができる。また、建物等の損傷などを短時間に推測することができるとともに、復旧時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る制震ダンパー１について説明する。なお、従来例と同一のものには、従来例と同一の符号を付けて説明する。制震ダンパー１は、図１に示すように、振動エネルギーによる相対的な往復運動をネジ機構部を介して回転運動に変換するとともに、当該回転運動によって回転される内筒とその外側を囲繞して前記内筒を回転自在に支持する外筒との間に充填された粘性体の抵抗によりエネルギーを減衰させるものであり、このダンパー装置の軸心ａに沿って、外周に雄ネジ３６を刻設した棒状のネジ軸３７及び軸ヘッド３７ａがある。
【００１６】
前記ネジ軸３７が地震等の振動により、前後方向に沿って往復移動するものである。前記雄ネジ３６に螺合する雌ネジ３８を有したスクリューナット２と、該スクリューナット２は、筒状の内筒ヘッド３の筒状内部において、フランジ２ａの前端面で周方向に複数個配設されるボルト孔に挿着されるボルト５で当該内筒ヘッド３に固定される。このスクリューナット２と内筒ヘッド３とは、制震ダンパー１の軸心ａに沿って同軸にして固定される。
【００１７】
前記内筒ヘッド３は、内筒である内筒チューブ４７の前端部に固定される。この内筒チューブ４７の後部には、内筒テール４８が固定される。この内筒チューブ４７を囲繞するように、外筒である外筒チューブ４７があり、この外筒チューブ４７の両端部に外筒テール４５と外筒ヘッド４とが溶接して固定されている。外筒テール４５には、テールプレート４９がボルトで固定され閉蓋される。制震ダンパー１の後部側の構造は、従来例の場合とほぼ同じである。
【００１８】
前記外筒チューブ４６と内筒チューブ４７との間には所望の間隙があり、粘性の液体５４が充填される。また、前記内筒ヘッド３，内筒チューブ４７，内筒テール４８は、外筒テール４５と外筒ヘッド４との筒体内側に設けられたラジアル軸受用のラジアルベアリング５０，５１により、軸心ａと同軸にして回転自在に支持されている。よって、内筒チューブ４７と内筒テール４８と、内筒ヘッド３及びスクリューナット２とが、一体になって同方向に回転する。
【００１９】
前記スクリューナット２のフランジ２ａにおけるボルト５の前方に、スラスト軸受け用のスラストベアリング４０が配設される。そして、前記外筒ヘッド４の前端面に、中央部に前記スクリューナット挿通用孔が設けられたヘッドカバー６がボルト７で固定され、これにより、前記ラジアルベアリング５１とスラストベアリング４０とが、前方へ抜け出さないように押さえられる。
【００２０】
前記ヘッドカバー６の前部の前記スクリューナット挿通用孔の周囲に凹状の段部が設けられ、そこに、スクリューナット２用のスラストベアリング８が設けられる。そして、前記スクリューナット２の前端面に推力受け部材９がボルト１０によって固定される。
【００２１】
前記推力受け部材９が取り付けられて、前記スラストベアリング８が前後方向において抜け出さないようにされる。そのクリアランスは、極力小さくされる。こうして、図１に示すように、スクリューナット２のフランジ部２ａと該スクリューナット２の前部に固定される推力受け部材９との間に当該スクリューナット２用のスラスト軸受部材（４０，８）が設けられる。
【００２２】
また、前記推力受け部材９は、外筒のヘッド部における外筒ヘッド６よりも更に制震ダンパー前方に位置して外部に露出されていて、放熱作用が促進するように構成されている。
【００２３】
以上のようにして、本発明に係る制震ダンパー１は、前記スクリューナット２が内筒ヘッド３に直接固定されて、内筒側と一体になり、外筒側のラジアルベアリング５０，５１の一組によって回転自在に支持されるようになる。また、スクリューナット２用のスラストベアリング４０，８を、フランジ２ａと推力受け部材９とにより、外筒側ではなく内筒側で挟装させたので、ネジ機構部において摩擦熱でスクリューナット２が熱膨張しても、前後方向において前記スラストベアリング４０，８が締め付けられることがないものである。
【００２４】
前記制震ダンパー１を建物等に取り付けて使用する方法を説明する。例えば、地震があると、建物側に固定されている軸ヘッド３７ａ及びネジ軸３７が前後方向に往復移動する。すると、このネジ軸３７と螺合しているスクリューナット２が軸心ａの周りに回転する。ネジ軸３７の直線運動に対して、スクリューナット２用のスラスト軸受部材のクリアランスがきわめて小さいので、小ストロークの振動にも敏感に反応してスクリューナット２が正・逆回転する。
【００２５】
このとき、ネジ軸３７が後方に移動する場合には、スクリューナット２及び推力受け部材９が後方に押しつけられるので、スラストベアリング８がこの軸力を受ける。また、逆に、ネジ軸３７が前方に移動すると、前記スクリューナット２が前方に押され、フランジ２ａによりスラストベアリング４０がヘッドカバー６に支持されてこの軸力を受ける。
【００２６】
前記スクリューナット２の回転により内筒ヘッド３及び内筒チューブ４７，内筒テール４８が同方向に回転する。外筒チューブ４６との間隙の液体５の粘性抵抗により、回転エネルギーが減衰される。また、前記ネジ軸３７の雄ネジ３６とスクリューナット２の雌ネジ３８との摩擦により、地震エネルギーが減衰されると共に摩擦熱が生じて、それが推力受け部材９に熱伝達して外部空間に放熱され、且つ、スクリューナット２が前後方向に熱膨張する。
【００２７】
前記スクリューナット２の熱膨張により、推力受け部材９も前方に移動し、スラストベアリング８とのクリアランスが広くなる。よって、スクリューナット２の回転抵抗が増大することがない。また、この制震ダンパー１の前部の長さＬ1が、従来例の長さＬ２（図５参照）に比較して著しく短くなり、全体が小型化すると共に、軽量化されている。
【００２８】
本発明の他の実施例は、図２（Ａ）に示すように、制震ダンパー１ａにおいて、固定されている外筒側と、回転する内筒側との間において、外力の大きさを測定するため、制震ダンパーの軸心ａを中心にした内筒側部材の角度記憶手段Ａを設け、外筒側と直線運動するネジ軸との間において、外力の大きさを測定するため、制震ダンパーの軸心ａ方向（前後方向）の最大変位と現在変位を示す変位記憶手段Ｂを設けたものである。
【００２９】
前記角度記憶手段Ａの具体的な構成は、推力受け部材９ａの外周面に、角度目盛り１１を設ける。そして、ヘッドカバー６の所定箇所にボルト７によって全体Ｌ字型の目盛り針１２を共締めする。
【００３０】
これにより、図２（Ｂ）に示すように、目盛り針１２が原点からどの程度回転したのかが、角度目盛り１１を差す位置により判るものである。かかる角度は、内筒チューブ４７，スクリューナット２及び内筒ヘッド９ａが、外筒側に対して相対的に回転した角度が判るのであるが、地震終了後の残存位置を示すものであって、最大値が判らない。そこで、地震中の最大の角度変位を知る機構を提供する。
【００３１】
それには、図３乃至図４に示すように、外筒側のヘッドカバー６にボルト７で記憶シフトアーム１２ａを共締めする。内筒側には、推力受け部材９ｂに、角度目盛り１１を外周部表面に設けると共に、周方向で蟻溝付きの凹溝を設け、そこに左右にシフトする角度記憶片１３，１４をスライド自在に設ける。
【００３２】
前記角度記憶片１３，１４には、移動した後に移動させる力が消滅するとその位置で留まるように、押付バネ１５と摩擦片１６とを内側に設ける。これにより、地震時にスクリューナット２及び推力受け部材９ｂが、周方向で左右に回転したときに、前記記憶シフトアーム１２によって押されて移動し、最大移動地点で前記角度記憶片１３，１４が停止して留まっている。よって、その位置での角度目盛り１１を読むことで、地震時の内筒側部材の最大回転角度が判るものである。
【００３３】
前記軸心ａ方向の変位記憶手段Ｂの具体的な構成は、図２に示すように、軸ヘッド３７ｂの外周の１カ所に突出部３７ｃを設ける。この突出部３７ｃの後部から変位測定バー１７を後方に突設する。この変位測定バー１７には、目盛り１７ａが刻設されるとともに、前後方向の変位を記録する振幅記録保持片１７ｂ，１７ｃがスライド自在に設けられている。
【００３４】
また、外筒ヘッド４ｂの外周面から前記変位測定バー１７に向けて指針突起４ｃを設ける。この指針突起４ｃの上部が、前記振幅記録保持片１７ｂ，１７ｃの側面に当接して前後方向に移動させるようになっている。よって、地震時に、指針突起４ｃに対して相対的に軸ヘッド３７ｃ及び変位測定バー１７が前後方向に移動し、原点位置にあった振幅記録保持片１７ｂ，１７ｃを振幅に応じて移動させる。当該振幅記録保持片１７ｂ，１７ｃは、移動後の位置に留まっているので、前記目盛り１７ａにより振幅幅を読み取る。こうして、その地震における前後方向の最大振幅が判り、地震終了後に、前記指針突起４ｃの位置により目盛り１７ａを読み取り、残存変位が判る。
【００３５】
前記回転角度や振幅量が判り、残存変位なども判ることで、地震後におけるダメージ調査の期間が短縮されて、早期復旧に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る制震ダンパー１の縦断面図である。
【図２】同本発明の他の実施例にかかる制震ダンパー１ａの縦断面図（Ａ）と、その一部詳細拡大図（Ｂ）である。
【図３】同制震ダンパーにおける最大回転角度変位を知ることのできる機構の縦断面図である。
【図４】同最大回転角度変位を知ることのできる機構の平面図である。
【図５】従来例にかかる制震ダンパー３５の縦断面図である。
【図６】同従来例にかかる制震ダンパー３５の前部の拡大半断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１          制震ダンパー、
２          スクリューナット、            ２ａ          フランジ、
３          内筒ヘッド、
４          外筒ヘッド、                  ４ｂ          外筒ヘッド、
４ｃ        指針突起、
５          ボルト、              
６          ヘッドカバー、        
７          ボルト、              
８          スラストベアリング、
９，９ａ，９ｂ                      推力受け部材、
１０        ボルト、
１１        角度目盛り、
１２        目盛り針、                    １２ａ        記憶シフトアーム、
１３        角度記憶片、
１４        角度記憶片、
１５        押付バネ、
１６        摩擦片、
１７        変位測定バー、                １７ａ        目盛り、
１７ｂ，１７ｃ    振幅記録保持片、
３５        制震ダンパー、
３６        雄ネジ、
３７        ネジ軸、                      ３７ａ        軸ヘッド、
３８        雌ネジ、
３９        スクリューナット、            ３９ａ        フランジ部、
４０        スラストベアリング、
４１        外筒ヘッド、
４２        ヘッドカバー、
４３        外筒ヘッド、
４４        内筒ヘッド、
４５        外筒テール、
４６        外筒チューブ、
４７        内筒チューブ、
４８        内筒テール、
４９        テールプレート、
５０，５１，５２，５３                    ラジアルベアリング、
５４        液体。
【図１】
0004772531.tif 000002
【図２】
0004772531.tif 000003
【図３】
0004772531.tif 000004
【図４】
0004772531.tif 000005
【図５】
0004772531.tif 000006
【図６】
0004772531.tif 000007