(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外挿体とこれに摺動可能に内挿される内挿体とが備えられ、前記外挿体の内側あるいは前記内挿体の外側に、油収容部を有し、該油収容部の油圧力によって該油収容部の壁体が外挿体あるいは内挿体の壁面を押圧することによりこれら外挿体と内挿体との間の摩擦力を高める摩擦発生手段が設けられ、前記外挿体あるいは内挿体と前記油収容部の壁体との間の摺動面に、潤滑材が塗布されてなり、
前記外挿体あるいは内挿体の壁面に接する摩擦発生手段の油収容部は、変形し易いようスリットが形成されたスリット管からなる壁体と、該壁体の内側に設けられて、油収容部内の液密性を保持するための伸縮性を有する膜と、前記内挿体の外面あるいは前記外挿体の内面とを備えて構成されていることを特徴とするダンパー。
【請求項２】
前記摩擦発生手段は、油収容部とこれに充填された油と油収容部内の油圧を調整する油圧調整バルブとを有してなり、外挿体あるいは内挿体の壁面に接する油収容部の壁体が、油圧力により膨出可能に形成されてなることを特徴とする請求項１記載のダンパー。
【請求項３】
前記潤滑材がモリブデンの粉末からなることを特徴とする請求項１又２記載のダンパー。
【請求項４】
外挿体を有したブレース材と内挿体を有したブレース材とからなるブレースであって、
前記外挿体の内側あるいは前記内挿体の外側に、油収容部を有し、該油収容部の油圧力によって該油収容部の壁体が外挿体あるいは内挿体の壁面を押圧することによりこれら外挿体と内挿体との間の摩擦力を高める摩擦発生手段が設けられ、前記外挿体あるいは内挿体と前記油収容部の壁体との間の摺動面に、潤滑材が塗布されてなり、
前記外挿体あるいは内挿体の壁面に接する摩擦発生手段の油収容部は、変形し易いようスリットが形成されたスリット管からなる壁体と、該壁体の内側に設けられて、油収容部内の液密性を保持するための伸縮性を有する膜と、前記内挿体の外面あるいは前記外挿体の内面とを備えて構成されていることを特徴とするブレース。
【請求項５】
外挿体を有した柱材と内挿体を有した柱材とからなる柱であって、
前記外挿体の内側あるいは前記内挿体の外側に、油収容部を有し、該油収容部の油圧力によって該油収容部の壁体が外挿体あるいは内挿体の壁面を押圧することによりこれら外挿体と内挿体との間の摩擦力を高める摩擦発生手段が設けられ、前記外挿体あるいは内挿体と前記油収容部の壁体との間の摺動面に、潤滑材が塗布されてなり、
前記外挿体あるいは内挿体の壁面に接する摩擦発生手段の油収容部は、変形し易いようスリットが形成されたスリット管からなる壁体と、該壁体の内側に設けられて、油収容部内の液密性を保持するための伸縮性を有する膜と、前記内挿体の外面あるいは前記外挿体の内面とを備えて構成されていることを特徴とする柱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧を用いてなる高性能のダンパー、およびこのダンパーを用いたブレースと柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダンパーは、過度振動、自由振動の減衰、共振振幅の減少、自励振動の抑制のために用いられており、その減衰力発生のためには、内部粘性、固体摩擦、流体の粘性抵抗、流体の乱流抵抗などが利用されている。
このようなダンパーとしては、例えば安価なものとして粘性または粘弾性ダンパーがあり、また高出力のものとしてオリフィスによる調整が可能なオイルダンパーがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のダンパーにあっては、粘性または粘弾性ダンパーとして実用化されているものでは素材自体の粘性があまり高くないことから高出力が得られず、また、オイルダンパーでは高出力は得られるものの高価であるといった不満があった。
【０００４】
ところで、阪神大震災では、高層ビルの鉄骨柱に引張り破断が生じた例が見られた。これは、地震時における建物の転倒モーメントにより柱に過大な軸力が生じたことで起きたと考えられており、特に、建物の柱の軸方向についての減衰性能が少ないことに起因したと考えられている。
【０００５】
しかして、このように鉄骨柱に引張り破断が生じたことの原因はわかっているものの、それを解消するような手段、すなわち柱の軸方向についての減衰性能（高出力）を向上させる手段は未だ提供されていない。
柱は、常時には軸力を負担する部材として挙動し、地震等の異常時には減衰性能を発揮することが要求されるが、このような減衰性能を有する柱は現状では存在していないのである。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安価でかつ高出力であり、しかも柱の軸伸縮などにも対応可能なダンパーとこれを用いたブレースおよび柱を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のダンパーでは、外挿体とこれに摺動可能に内挿される内挿体とが備えられ、前記外挿体の内側あるいは前記内挿体の外側に、油収容部を有し、該油収容部の油圧力によって該油収容部の壁体が外挿体あるいは内挿体の壁面を押圧することによりこれら外挿体と内挿体との間の摩擦力を高める摩擦発生手段が設けられ、前記外挿体あるいは内挿体と前記油収容部の壁体との間の摺動面に、潤滑材が塗布されてなることを前記課題の解決手段とした。
【０００８】
このダンパーによれば、外挿体あるいは内挿体に油収容部を有した摩擦発生手段が設けられているので、この摩擦発生手段の油収容部の壁体により外挿体あるいは内挿体の壁面が押圧されてこれらの間の摺動面の摩擦力が高められ、これにより外挿体と内挿体との間の挿通が起こりにくくなる。したがって、平常時には外挿体と内挿体との間で挿通が起こらないように摩擦発生手段の油圧力を調整するとともに、外挿体と内挿体との間にこれらが互いに挿通する方向に一定以上の力が加わったとき、これらが相対的に挿通するように調整しておけば、異常発生により一定以上の力が加わったとき挿通が起こることにより、この加わった力が減衰するようになる。
【０００９】
また、本発明のブレース、および柱では、いずれも前記ダンパーを用いた構成としていることを前記課題の解決手段とした。
これらブレース、および柱では、その長さ方向に伸縮させる力が加わったとき、前記ダンパーの機構によってこれを減衰させることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１(ａ）〜（ｄ）は本発明のダンパーをブレースに適用した場合の一例を示す図であり、図１(ａ）〜（ｄ）中符号１は本発明のダンパーとなるダンパー部、２はブレースである。
ブレース２は、図１（ａ）に示すように鋼管製の外挿ブレース材３と同じく鋼管製の内挿ブレース材４とを備えてなるもので、内挿ブレース材４の一端側（先端側）が外挿ブレース材３の一端側に摺動可能に挿通せしめられてなるものである。
【００１１】
内挿ブレース材４の外部には、図１（ｂ）、（ｄ）に示すように摩擦発生部（摩擦発生手段）５が設けられている。この摩擦発生部５は、油収容部６と、これに充填された油７と、油収容部６内の油圧を調整する油圧調整バルブ８とを有してなるものである。油収容部６は、内挿ブレース材４の先端部（一端側）に配設されたもので、内挿ブレース材４の外周面にその周方向に沿って設けられたものである。すなわち、この油収容部６は、内挿ブレース材４の外周面に設けられた円筒状の側管６ａ、６ａと、この側管６ａ、６ａの外面、およびこれら側管６ａ、６ａ間を覆った状態に貼接された膜９と、この膜９を覆った状態に形成されたスリット鋼管１０とからなるものである。
【００１２】
側管６ａは、幅の狭い鋼管等からなるもので、内挿ブレース材４の外周面に溶接等によって液密に固定されたものである。膜９は、合成ゴム等の伸縮性のある材質からなるものである。このような構成により、内挿ブレース材４の外周面と側管６ａ、６ａと膜９とによって囲まれた空間は、後述するように油を液密に収容する空間となっている。また、膜９が伸縮性を有していることから、後述するように油圧によって容易に膨出し、油収容部６の壁体を押圧するようになっている。
【００１３】
また、スリット鋼管１０は、油収容部６の壁体を構成するもので、図１（ｃ）に示すようにその長さ方向に沿って多数のスリット１１…を所定間隔ごとに並列した状態で形成したものである。このような構成のもとにスリット鋼管１０は、スリット１１…が形成されたことにより各スリット１１、１１間に形成された細板部１２…が、それぞれ内挿ブレース材４内の摩擦発生部５によって加圧されることにより、図１（ｄ）に示した平らな状態から図１（ｂ）に示したように外側、すなわち外挿ブレース材３の内面側に向けて変形し易くなっている。なお、油収容部６においてスリット１１…が形成された箇所は、後述するように外挿ブレース材３との摺動部となっている。
【００１４】
このような油収容部６に収容され封入される油７としては、シリコンオイルなど従来の油圧ダンパー等に用いられる粘性体（油）がそのまま用いられる。
油圧調整バルブ８は、油収容部６内から内挿ブレース材４の内側に引き出され、さらにこの内挿ブレース材４を通った後、再度内挿ブレース材４を貫通してその外に引き出されたパイプ１３に取り付けられたもので、油収容部６内に充填された油による圧（油圧）を所定圧に設定しさらにこれを保持するよう制御するためのものである。この油圧調整バルブ８としては、従来公知の種々のもの、例えばオリフィスタイプや比例弁タイプ、組合わせタイプなどが使用可能である。
【００１５】
なお、この油圧調整バルブ８が取り付けられた位置は、内挿ブレース材４の先端より十分遠い位置（内側に入った位置）となっており、これにより内挿ブレース材４と外挿ブレース材３との間の挿通に干渉しないようになっている。
また、油圧調整バルブ８は内挿ブレース材４の外側に設けられていることから、この油圧調整バルブ８により油収容部６内の油圧を容易に調整することができるようになっている。
【００１６】
摩擦発生部５の油収容部６のスリット鋼管１０上には、スリット１１…が形成された箇所、すなわち外挿ブレース材３との間の摺動部では、摺動面となる細板部１２…上に潤滑材１４が塗布されている。この潤滑材１４は、外挿ブレース材３と内挿ブレース材４とが挿通して外挿ブレース材３の内面と油収容部６の壁体、すなわちスリット鋼管１０とが摺動する際の、静止摩擦力を小さくするために設けられたもので、従来公知の潤滑材が使用可能であるが、本例ではモリブデンの粉末を可塑材中に分散させたモリブデンペーストが用いられている。
【００１７】
なお、内挿ブレース材４の先端には、その開口を塞ぐ蓋板４ａが設けられており、これによって内挿ブレース材４は、その先端部に力が加わった際、これが内側に屈曲するのが抑えられるようになっている。
このような構成のブレース２において、外挿ブレース材３の先端部（内挿ブレース材４側の端部）と内挿ブレース材４の先端部、さらに摩擦発生部５と内挿ブレース材４に塗布された潤滑材１３とから、本発明のダンパーの一例となるダンパー部１が構成されている。
【００１８】
なお、本発明のダンパーは、図１に示したように内挿ブレース材４の外部に摩擦発生部５を設けた構造に限定されることなく、図２に示すように外挿ブレース材３の内部に摩擦発生部５を設けてもよい。このように摩擦発生部５を設けても、図１に示したダンパー構造と同様に、その油収容部６の油圧力によって該油収容部６の壁体、すなわちスリット鋼管１０が内挿ブレース材４の壁面を押圧することにより、これらスリット鋼管１０と内挿ブレース材４の内面との間の摩擦力を高めることができる。
この例においては、油収容部６から外挿ブレース材３の外側に直接引き出された状態で油圧調整バルブ８が設けられており、したがって加工上有利になっている。
【００１９】
このようなブレース２は、例えば図３（ａ）に示すように杭１５と梁１６とからなる構造体に斜めに取り付けられて用いられるが、これに先立ち、あるいは取り付け後、油圧調整バルブ８を調整することによって摩擦発生部５による摩擦力が調整される。摩擦力の調整は、油圧調整バルブ８を調整することによって油収容部６内の油圧を十分に高め、図１（ｂ）に示したように膜９を内挿ブレース材４内面側に膨出させ、これにより内挿ブレース材４の細板部１２…を押圧してこれも外側に膨出させることで行う。
このようにして摩擦力が調整されて配設されたブレース２は、平常時、杭１５と梁１６とからなる構造体において特に斜めにかかる荷重（力）が所定値以下の場合に、これに対して従来の一本の鋼管からなるブレースと同様に抗力を発揮する。
【００２０】
また、図３（ｂ）に示すように、地震等によって斜めに働く力が所定値を越えてかかった場合には、この力を受けることにより外挿ブレース材３内を摩擦発生部５のスリット鋼管１０の細板部１２…が摺動し、これによりブレース２は伸縮して受けた力を減衰する。
このとき、細板部１２…上には潤滑材１４が塗布されているので、摺動面における静止摩擦力が小さくなっており、したがって油圧調整バルブ８で調整され設定された所定値を越えて力が加わった際には、ただちに摺動が起きて加えられた力が減衰するようになっている。
また、地震中にダンパーが作動し、地震終了後にダンパーが初期の位置に戻らず、建物に残留変形を生じさせる可能性もある。この場合には、油圧調整バルブ８を介して油圧を低下させることにより、摩擦力が低下して自動的に初期の位置に戻った後、再度油圧調整バルブ８を介して所定の油圧に戻せばよい。
【００２１】
ここで、摩擦による減衰機構を説明すると、摩擦力には、図４に示すように滑り出す寸前に生じる静止摩擦力Ａと、滑っているときに生じる動摩擦力Ｂとがあるが、動摩擦力Ｂは静止摩擦力Ａに比べ小さい。そのため、本例においては、摩擦面となる摺動面に潤滑材１３を塗布しておくことにより、動摩擦力Ｂと静止摩擦力Ａとの差を小さくし、所定値を超えて力がかかった際には速やかに摺動を起こさせ、静止摩擦力Ａ、さらには動摩擦力Ｂによってこれを減衰させるようにしている。
【００２２】
このようなブレース２にあっては、ダンパー部１を備えたことにより、油圧調整バルブ８によって設定した所定値を超えて力がかかると、外挿ブレース材３内を内挿ブレース材４が挿通し、そのときに生じる摩擦力によってかかった力を減衰することができる。一方、平常時においてはスリット鋼管１０上の摺動面に生じている摩擦力によって摺動が起こらず、従来のブレースと同様に構造体にかかる所定値以下の力に対し、効力を発揮するようになる。
【００２３】
また、このようなブレース２に用いられるダンパー部１は、例えば内挿ブレース材４を形成する鋼管の直径を３００ｍｍとし、油圧を５０ｋｇ／ｃｍ2 程度、スリット１１の長さを１ｍ程度、スリット鋼管１０上の摺動面における摩擦係数を０．２５程度とすれば、摩擦力が約１２０ｔｏｎの高出力のダンパーとなる。したがって、本例のダンパー部１は、油圧調整バルブ８によって油圧を変更することにより摺動面の摩擦力を容易に設定・調整することができるので、用途に応じてその減衰性能を容易に変更することができ、これにより各種の用途に適用可能な汎用性の高いダンパーとなる。
【００２４】
なお、前記例のダンパー部１では、一旦油圧調整バルブ８で油圧（すなわちこの油圧による摩擦力）を調整した後は、そのままの状態で使うようにしているが、例えばこれのメンテナンスを行う必要がある場合には、油収容部６内の油圧を示す油圧ゲージを摺動に干渉しない位置に設けておき、この油圧ゲージにて油圧を管理するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記例では、膜９を貼着することにより油収容部６内を液密にするとともにこの膜９を油圧力で膨出させてスリット鋼管１０をも膨出させ、摺動面での摩擦力を高めるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば膜９を用いずに油収容部６内に合成ゴム等の伸縮性のある材質からなる袋状の内容器を収納し、この内容器内に油７を充填するようにしてもよい。このように袋状の内容器を用いれば、油漏れによる油圧低下のおそれが軽減され、ダンパー機能の長期信頼性がより高くなる。
【００２６】
図５は、本発明の柱の一例を示す図であり、図５中符号２０は柱、２１はダンパー部である。この柱２０も図１に示したブレース２と同様の構成からなるもので、鋼管製の外挿柱材２２と同じく鋼管製の内挿柱材２３とを備え、これら外挿柱材２２と内挿柱材２３との挿通部分を、図１に示したダンパー部１と同様の構成からなるダンパー部２１としている。
【００２７】
このような柱２０は、例えば図６(ａ）に示すように高層ビル２４の柱の一部を構成する部材として用いられ、平常時においては先の例と同様に、摩擦発生部５の摺動面に生じている摩擦力によって摺動が起こらず、したがって通常の柱と同様に軸力を負担するものとなる。一方、図６（ｂ）に示したように地震等により柱に過大な軸力が生じた場合には、この力を受けることにより外挿柱材２２内を内挿柱材２３が挿通し、これにより柱２０は伸縮して受けた力を減衰するようになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダンパーは、
外挿体あるいは内挿体に油収容部を有した摩擦発生手段が設け、この摩擦発生手段の油収容部の壁体により外挿体あるいは内挿体の壁面を押圧してこれらの間の摺動面の摩擦力を高めることができるようにしたものであるから、外挿体と内挿体との間の挿通を起こりにくくすることができる。したがって、平常時には外挿体と内挿体との間で挿通が起こらないように摩擦発生手段の油圧力を調整するとともに、外挿体と内挿体との間にこれらが互いに挿通する方向に一定以上の力が加わったとき、これらが相対的に挿通するように調整しておけば、異常発生により一定以上の力が加わったとき挿通が起こることにより、この加わった力を減衰することができる。
【００２９】
また、このダンパーにあっては、比較的簡略な構成であることから安価なものとなり、しかも油圧を用いることにより簡単に大きな摩擦力を発生させることができることから、高出力のものとなる。
さらに、油圧調整バルブを設け、これで油圧を調整できるようにすれば、用途に応じて出力、すなわちその減衰性能を容易に変更することができ、これにより各種の用途に適用可能な汎用性の高いダンパーとなる。
【００３０】
また、本発明のブレース、および柱は、いずれも前記ダンパーを用いた構成としていることから、その長さ方向に伸縮させる力が加わったとき、前記ダンパーの機構によってこれを容易に減衰させることができ、これにより地震等の対策に極めて有用なものとなる。したがって、特に重要度の高い建築物や構造物の構造部材として有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のブレースの一例の概略構成を説明するための図であり、(ａ）は要部外観図、（ｂ）は油収容部に油圧力が導入されてスリット鋼管が膨出した状態にあるときの（ａ）の要部断面図、（ｃ）はスリット鋼管の外観図、（ｄ）は油収容部に油圧力が導入されず、スリット鋼管が膨出していない状態にあるときの（ａ）の要部断面図である。
【図２】  本発明のブレースの他の例の概略構成を説明するための図であり、油収容部に油圧力が導入されてスリット鋼管が膨出した状態にあるときの要部断面図である。
【図３】  （ａ）、（ｂ）は図１に示したブレースの使用例を説明するための図である。
【図４】  摩擦による減衰機構を説明するためのグラフである。
【図５】  本発明の柱の一例の概略構成を示す要部正面図である。
【図６】  （ａ）、（ｂ）は図５に示した柱の使用例を説明するための図である。
【符号の説明】
１、２１…ダンパー部、２…ブレース、３…外挿ブレース材、４…内挿ブレース材、５…摩擦発生部（摩擦発生手段）、６…油収容部、７…油、８…油圧調整バルブ、１１…スリット、１４…潤滑材、２０…柱、２２…外挿柱材、２３…内挿柱材
【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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