(57)【要約】【課題】簡単な構成で、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じ難く、高い摩擦力を安定して発生させ得る摩擦ダンパを提供する。【解決手段】筒箱２と、筒箱内に、軸方向に固定された円筒部材６と、円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受７と、金属からなり、すべり軸受の内周面に、軸方向に摺動可能に圧入された軸３とを備え、筒箱と軸とが軸方向に相対的に移動した際に、軸の外周面とすべり軸受の内周面とが互いに摩擦摺動し、振動エネルギを吸収する摩擦ダンパ１。建築構造物の構造部材の中間部分又は端部に、筒箱と軸とを軸方向に相対的に移動可能に装着すると、地震等により建築構造物の構造部材に引張、圧縮の繰返し力が作用した際に、円筒部材内に圧入したすべり軸受の内周面と、軸の外周面とが互いに摩擦摺動して振動エネルギを吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒箱と、
該筒箱内に、軸方向に固定された円筒部材と、
該円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受と、
金属からなり、前記すべり軸受の内周面に、軸方向に摺動可能に圧入された軸とを備え、
前記筒箱と前記軸とが軸方向に相対的に移動した際に、前記軸の外周面と前記すべり軸受の内周面とが互いに摩擦摺動し、振動エネルギを吸収することを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項２】
前記すべり軸受は、
外周面側の金属層と、
該金属層を被覆し、合成樹脂組成物からなる内周面側の被覆層と、
前記金属層と前記被覆層とを接合するための接合層とを一体化した複層材からなることを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパ。
【請求項３】
前記接合層は、多孔質青銅焼結層であることを特徴とする請求項２に記載の摩擦ダンパ。
【請求項４】
前記合成樹脂組成物は、充填材を含有した四フッ化エチレン樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の摩擦ダンパ。
【請求項５】
前記充填材は、耐熱樹脂、強化繊維、燐酸塩、固体潤滑剤から選択される１種類又は２種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の摩擦ダンパ。
【請求項６】
前記すべり軸受は、前記複層材を前記被覆層を内側にして捲き回して形成されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
【請求項７】
前記すべり軸受は、円筒状の軸受部の一端に鍔部を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
【請求項８】
前記円筒部材は、前記筒箱内において、前記軸方向に複数配置された状態で該軸方向に固定され、該円筒部材の各々の外周面と前記筒箱の内周面との間に隙間を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦ダンパに関し、特に、地震等により建築構造物の構造部材に引張、圧縮の繰返し力が作用した際に、相対的に変位する一対の構造部材間に取り付けられ、そのエネルギを吸収する摩擦ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物に地震等により生じる振動を迅速に減衰させるダンパとしては、鋼棒や鉛の塑性変形を利用したもの、粘性体の粘性剪断を利用したもの、摩擦を利用したものなどが存在する。【０００３】
鋼棒を利用したダンパでは、地震等により該鋼棒が大きく変形して塑性変形した際には、その都度鋼棒の交換を検討する必要があり、交換する場合においても鋼棒に作用している在留応力の除去方法に留意する必要があった。【０００４】
一方、鉛を利用したダンパでは環境汚染の虞があり、粘性体を利用する場合には、粘性体の充填作業に長時間を要する上に、漏出を確実に防止することができるシールを設ける必要もあった。【０００５】
また、摩擦力を利用したダンパは、上記のダンパに比較して構造が簡単で取り扱い易いという利点があり以下のようなものが知られている。【０００６】
例えば、特許文献１に記載の制震ダンパは、建築物の一方の部材に連結される連結部を有する筒体と、建築物の他方の部材に連結される連結部を有するロッドと、該ロッドに粘弾性部材を介して設けられた保持筒と、該保持筒の外周に一定の付勢力を付与する弾撥材を介して設けられ、該弾撥材によって外周方向に付勢された摺動部材とを備え、その摺動部材の外周に筒体内周に摺接する摩擦部材を備える。【０００７】
また、特許文献２には、軸方向に互いに摺動可能な内枠と外枠とからなる収容箱と、内枠又は外枠の一方の内側に固定されたダイスと、内枠又は外枠の他方に固定されダイスの穴を貫通して収容箱内の軸方向に延びる嵌入棒とからなり、ダイスの穴径が嵌入棒の外径より小さく設定され、嵌入棒は前記ダイスを通過させて予め加工硬化させた鋼棒であり、構造部材に一定以上の超過引張力、超過圧縮力の繰返し荷重が作用したときに、嵌入棒の前記ダイスを通過する部分が変形しつつエネルギを吸収する構造部材用エネルギ吸収装置が提案されている。【０００８】
さらに、特許文献３には、基体と、基体の長尺部材に固着されるとともに、貫通孔を有した支持体と、支持体の貫通孔を通って伸長しているとともに、支持体に対して軸方向に可動なロッドと、支持体の貫通孔において、支持体とロッドの本体部との間に介在された円筒部を有するとともに、基体に対するロッドの軸方向の相対的な移動に対して不動に固定された摩擦部材と、摩擦部材の円筒部をロッドの本体部に締め付けるように支持体に対して設けられた締め付け手段とを備える摩擦ダンパが開示されている。【０００９】
また、特許文献４には、自己潤滑性ゴムからなるゴム弾性体部が加硫成形により接着固定される内筒部と、その両端に取り付けられる腕部とを備え、外筒部内にゴム弾性体部が接着されて圧入される内筒金具と、低摩擦材であるステンレス製で筒状の外筒部と、その外周面に固定されて径方向に突出した支持棒とを備える外筒金具と、内外筒金具間を弾性的に連結する筒状のゴム弾性体部とを備えるすべり摩擦ダンパが記載されている。【００１０】
【特許文献１】日本実開昭６３−１１５６４２号公報
【特許文献２】日本国特許第３２９０９１２号公報
【特許文献３】日本特開２００３−２７８８２８号公報
【特許文献４】日本特開２００４−３５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、種々の摩擦力を利用したダンパが存在し、特許文献１に記載の制震ダンパは、筒体の内周面と、スプリングにより付勢させた摩擦部材外周面とで生じる摩擦抵抗により振動エネルギを減衰させるものであるが、付勢させる機構そのものが複雑であり、また大きな摩擦抵抗力を得るには大きな付勢力が必要となり、スプリングが過大になるという問題があった。【００１２】
また、特許文献２に記載の構造部材用エネルギ吸収装置は、予め加工硬化させた嵌入棒を、嵌入棒の径より小さいダイスの穴を通過させ、その際嵌入棒の通過する部分で生じる変形によりエネルギを吸収するが、嵌入棒そのものに特殊な加工処理が必要であり、さらに使用する上では、初動時の抵抗力と、摺動後の抵抗力との差が大きくなることに留意する必要があるため、必要に応じてダイスの内周面又は／及び嵌入棒の外周面に、グリス、潤滑油又は固体潤滑剤を予め塗布する必要があった。【００１３】
一方、特許文献３に記載の摩擦ダンパは、本出願人によるものであり、網状体の基材の網目を充填するとともに、該基材の一方の面に形成された合成樹脂製のすべり層とロッドとの摩擦によりエネルギを吸収するものであり、締め付け手段により最適な摩擦抵抗を得ることができ、さらに初動時の抵抗力と摺動後の抵抗力の差が少ない安定性の高い摩擦ダンパではある。【００１４】
しかし、さらに大きな抵抗力を得るため、網状体の基材の網目を充填するとともに、該基材の一方の面に形成された合成樹脂製のすべり層からなる摺動部材に対し、締め付け手段によって大きな圧力を与えると、該摺動部材が網状体の基材から構成されているために変形し、所望の圧力を与えることができないという問題があった。【００１５】
また、特許文献４に記載のすべり摩擦ダンパは、自己潤滑性を有するゴムを圧縮状態で金具と接するようにし、該自己潤滑性を有するゴムと金具との間に生じる摩擦により振動を減衰させるものであるが、自己潤滑性を有するゴムを使用しているため、得られる摩擦力は小さく設定され、一般構造物用としては不向きである。【００１６】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、また、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じにくく、その結果、高い摩擦力を安定して発生させることが可能な摩擦ダンパを提供することを目的とする。【００１７】
また、本発明は、複数の摩擦部材を連結して組み込んで構成された摩擦ダンパにおいても、複数の摩擦部材の各々の摩擦具合の差が極めて小さく、片当りなどが発生することのない摩擦ダンパを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、摩擦ダンパであって、筒箱と、該筒箱内に、軸方向に固定された円筒部材と、該円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受と、金属からなり、前記すべり軸受の内周面に、軸方向に摺動可能に圧入された軸とを備え、前記筒箱と前記軸とが軸方向に相対的に移動した際に、前記軸の外周面と前記すべり軸受の内周面とが互いに摩擦摺動し、振動エネルギを吸収することを特徴とする。【００１９】
そして、本発明にかかる摩擦ダンパを、建築構造物の構造部材の中間部分又は端部に、筒箱と軸とを軸方向に相対的に移動可能に装着すると、地震等により建築構造物の構造部材に引張、圧縮の繰返し力が作用した際に、円筒部材内に圧入したすべり軸受の内周面と、軸の外周面とが互いに摩擦摺動して振動エネルギを吸収するため、簡単な構成で、信頼性、安全性に優れた摩擦ダンパを提供することができる。【００２０】
前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受を、外周面側の金属層と、該金属層を被覆し、合成樹脂組成物からなる内周面側の被覆層と、前記金属層と前記被覆層とを接合するための接合層とを一体化した複層材によって形成することができる。金属からなる軸の外周面との摺動面が合成樹脂組成物であるため、材料間の凝着現象が生じにくく、初動時と摺動時の摩擦力の差を小さくすることができる。また、すべり軸受の内周面に、前記金属からなる軸が圧入されるような高い締め付け力が、摺動面である合成樹脂組成物の被覆層に作用しても、合成樹脂組成物は接合層により保持され、さらに、金属層の剛性によりすべり軸受全体に変形が生じにくいため、安定した摩擦摺動と、所望の高い摩擦力とを同時に得ることが可能となる。【００２１】
特に耐震補強工事に使用される場合においては、既存構造物に取り付ける定着部分の強度が明確とはいえない場合があり、設計で想定した抵抗力以上の力が生じ、取り付け定着部分を損傷してしまうような不測の事態が生じないように、ダンパの性能面における不安定要因は極力排除する必要がある。その点において、本発明の摩擦ダンパは、上述のように、摩擦面における凝着による摩擦抵抗力上昇の虞が少なく、初動時と摺動開始以降の摩擦特性の差が少ないため、信頼性、安全性に優れる。【００２２】
また、前記摩擦ダンパにおいて、接合層を、多孔質青銅焼結層とすることができる。これによって、被覆層としての合成樹脂組成物を頑強に保持することが可能となる。【００２３】
前記摩擦ダンパにおいて、前記合成樹脂組成物を、充填材を含有した四フッ化エチレン樹脂とすることができ、この充填材には、耐熱樹脂、強化繊維、燐酸塩、固体潤滑剤から選択される１種類又は２種類以上を用いることができる。【００２４】
前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受を、前記複層材を前記被覆層を内側にして捲き回して形成することができる。【００２５】
さらに、前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受は、円筒状の軸受部の一端に鍔部を備えることができる。鍔部を隣接する円筒部材の相対向する側面の間等に挿入することによって、軸方向の振動が加えられた際の前記すべり軸受の軸方向の移動を防止することができる。また、必要に応じて円筒部材よりすべり軸受を抜き去ることができ、容易に消耗部品の交換を行うことができ、摩擦ダンパの維持管理面においても好適である。【００２６】
前記摩擦ダンパにおいて、前記円筒部材は、前記筒箱内において、前記軸方向に複数配置された状態で該軸方向に固定され、該円筒部材の各々の外周面と前記筒箱の内周面との間に隙間を備えるようにすることができる。これにより、特に、本発明のように大きな摩擦力が求められる場合でも、円筒部材の外周面と筒箱の内周面との間に隙間が存在するため、複数個設けたすべり軸受の各々の中心と、圧入される一本の軸の中心を同一にすることができ、摩擦摺動面の片当り現象や圧入作業に支障を生じることがない。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じにくいため、高い摩擦力を安定して発生させることが可能な摩擦ダンパを提供することなどが可能となる。【００２８】
また、上記効果に加え、本発明によれば、複数の摩擦部材を連結して組み込んで構成された摩擦ダンパにおいても、複数の摩擦部材の各々の摩擦具合の差を極めて小さくし、片当りの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。【００３０】
図１は、本発明にかかる摩擦ダンパの一実施の形態を示し、この摩擦ダンパ１は、軸方向Ｘに相対的に移動可能なシリンダー（筒箱）２及びロッド（軸）３と、シリンダー２内において、支圧管４及び留管５によって軸方向に固定された３個のハウジング（円筒部材）６と、ハウジング６の各々の内周面に圧入された３個のすべり軸受（以下、「軸受」と略称する）７と、建築構造物の構造部材等への取付部８、９等で構成される。【００３１】
シリンダー２は、図１（ｂ）に示すように、右端部においてねじ結合により取付部９の左端部に一体化され、両者の接合部には、耐候性を向上させるため、コーキング剤が充填される。取付部９には、建築構造物に装着するためのボルト１０が螺設される。【００３２】
シリンダー２の内部には、取付部９の左側面に当接するように筒状の支圧管４が設けられる。この支圧管４と、シリンダー２の左端部にねじ結合された留管５との間に、３組のハウジング６と軸受７とが介装される。【００３３】
ハウジング６は、図２に示すように、円筒状に形成されており、該ハウジング６に圧入された軸受７の内径はロッド３の外径より若干小さく設定され、ロッド３を常に締め付けるように構成される。【００３４】
軸受７は、図３に示すように、円筒状の軸受部７ａに加え、軸受部７ａに一体に形成された鍔部７ｂを備え、軸受部７ａには、軸受７を捲き回しによって製作したことによる切れ目７ｆが存在する。この鍔部７ｂは、図１（ｃ）に示すように、隣接するハウジング６の相対向する側面間に挿入され、軸受７全体がシリンダー２に対するロッド３の軸方向Ｘの相対的な移動に対して不動に固定される。【００３５】
また、軸受７は、図４に示すように、銅メッキが施された金属（バックメタル）層７ｃと、金属層７ｃの片側表面に青銅粉を散布して焼結させて形成した、孔隙を有する多孔質青銅焼結層（接合層）７ｄと、多孔質青銅焼結層７ｄ内の孔隙、及び多孔質青銅焼結層７ｄの上に、充填材を含有する四フッ化エチレン樹脂材料を充填被覆した被覆層７ｅからなり、これら全体を焼成し、圧延ロールにより所定の厚みに圧延加工することによって複層材を生成し、複層材の被覆層７ｅ側の面を内径側に金属層７ｃ側の面を外径側にして捲き回し、さらに軸方向への抜け防止のための鍔部７ｂを付属させて製作される。【００３６】
尚、軸受７の被覆層に用いられる合成樹脂組成物は、充填材を含有した四フッ化エチレン樹脂の他に、ポリアミドイミド樹脂を主成分とする合成樹脂組成物であってもよい。【００３７】
また、軸受７の被覆層に用いられる充填材は、耐熱樹脂、強化繊維、燐酸塩、固体潤滑剤から選択される１種類又は２種類以上からなり、例えば、耐熱樹脂としてはポリイミド樹脂が、強化繊維としては炭素繊維が、燐酸塩としては燐酸カルシウムが、固体潤滑剤としては黒鉛が挙げられる。【００３８】
図１に示すように、ロッド３は、円柱状の本体部３ａの左端部に雄ねじ部３ｂを備え、この雄ねじ部３ｂは、取付部８の雌ねじ部８ａに螺合するとともに、抜け止め用のナット１１と螺合する。ナット１１の近傍のロッド３の外側には、カバー１２が装着され、このカバー１２の右端部は、ボルト１３によって留管５に固定され、カバー１２の左端部は、シール材１４を介して取付部８に固着される。また、取付部８の穴部８ｂには、摩擦ダンパ１を建築構造物に装着するためのピン１５が挿入される。【００３９】
次に、上記構成を有する摩擦ダンパ１の組立方法について、図１を参照しながら説明する。【００４０】
まず、図１（ｂ）に示すように、シリンダー２の右端部にねじ結合により取付部９を装着し、シリンダー２と取付部９との間にコーキング剤を充填する。次に、シリンダー２の左開口部より支圧管４をシリンダー２の内部に挿入し、支圧管４の右端部を取付部９の左端部に当接させる。【００４１】
内周面に軸受７を圧入した３つのハウジング６を、シリンダー２の左開口部よりシリンダー２の内部に挿入し、最も右側のハウジング６の右端部を支圧管４の左端部に当接させる。尚、この状態では、図１（ｃ）に示すように、ハウジング６の外周面６ａと、シリンダー２の内周面２ａとの間に隙間Ｓが存在する。また、この隙間Ｓは、ハウジング６の外周面６ａ及びシリンダー２の内周面の加工精度等により、ハウジング６の各々について大きさが異なる。次に、シリンダー２の左端部にねじ結合により留管５を装着する。【００４２】
一方、ロッド３の雄ねじ部３ｂにナット１１を螺合させた後、雄ねじ部３ｂに取付部８の雌ねじ部８ａを螺合させ、ナット１１の左端部が取付部８の右端部に当接するまでナット１１を締め付け、ロッド３と取付部８とを一体化させる。【００４３】
ロッド３の右端部をシリンダー２の左開口部よりシリンダー２の内部に挿入し、ロッド３の外周面を軸受７の内周面に摺動させながら右方向に移動させ、図１（ｂ）に示す状態とする。この際、軸受７及びハウジング６は、各々同一寸法で加工され、さらに同一条件で圧入が行われても、それら複数の軸受７の中心位置には差が生じる虞があり、ハウジング６の外周面を同一面にした状態で、ロッド３を複数の軸受７に圧入すると、ロッド３の中心と複数配した軸受７の各々の中心とに差が生じる結果、ロッド３と各々の軸受７との間で片当りを生じる可能性があり、ロッド３の圧入作業自体が困難になる虞もある。【００４４】
そこで、本発明では、図１（ｃ）に示すように、ハウジング６の外周面とシリンダー２の内周面との間に隙間Ｓを設けた状態でハウジング６をシリンダー２内に軸方向に固定しているため、ロッド３の圧入作業において、ロッド３の中心と、複数個配した軸受７の各々の中心が合致するように、軸線直交方向に対して、複数の軸受７を圧入したハウジング６の各々が移動可能な状態でロッド３の圧入を行うことができ、各々の軸受７と圧入されたロッド３とで摩擦面の状態に差を生じないように構成されている。【００４５】
次に、ロッド３の外側にカバー１２を装着し、カバー１２の右端部をボルト１３によって留管５に固定し、カバー１２の左端部をシール材１４を介して取付部８に固着する。最後に、取付部９にボルト１０を螺合させ、取付部８の穴部８ｂにピン１５を挿入して摩擦ダンパ１の組立てが完了する。【００４６】
尚、摩擦ダンパ１の組立方法については、上記方向の他に、以下のような方法を用いることもできる。【００４７】
図１において、シリンダー２の右端部にねじ結合により取付部９を装着し、シリンダー２と取付部９との間にコーキング剤を充填する。次に、シリンダー２の左開口部より支圧管４をシリンダー２の内部に挿入し、支圧管４の右端部を取付部９の左端部に当接させる。【００４８】
次に、ロッド３の雄ねじ部３ｂにナット１１を螺合させた後、雄ねじ部３ｂに取付部８の雌ねじ部８ａを螺合させ、ナット１１の左端部が取付部８の右端部に当接するまでナット１１を締め付け、ロッド３と取付部８とを一体化させる。【００４９】
次に、留管５をロッド３の右端より通した状態で、ロッド３の右端より、内周面に軸受７を圧入した３つのハウジング６の各々の軸受７の内周面に、ロッド３の外周面を摺動させながら挿入し、３つのハウジング６をロッド３上の所定の位置に配する。【００５０】
その後、取付部８と一体化したロッド３に留管５を通した状態で、ロッド上の所定位置に軸受７が圧入されたハウジング６各々を配したロッド３を、シリンダー２の左開口部からシリンダー２の内部に配された支圧管４の左端とハウジング６の右端が当接するまで挿入し、留管５をシリンダー２の左端内径側のねじ部に螺合させ、３つのハウジング６を軸方向に移動しないように固定する。【００５１】
次に、ロッド３の外側にカバー１２を装着し、カバー１２の右端部をボルト１３によって留管５に固定し、カバー１２の左端部をシール材１４を介して取付部８に固着する。最後に、取付部９にボルト１０を螺合させ、取付部８の穴部８ｂにピン１５を挿入して摩擦ダンパ１の組立てが完了する。【００５２】
このような組立方法でも、ロッド３と各々の軸受７との間で方当りを生じさせなくすることができ、各々の軸受７と圧入されたロッド３とで摩擦面の状態に差を生じさせないようにすることができる。【００５３】
次に、上記構成を有する摩擦ダンパ１の使用例及び動作について図面を参照しながら説明する。【００５４】
図５は、摩擦ダンパ１を建築構造物に用いた場合を示し、下側梁２１Ａと上側梁２１Ｂとの間に、摩擦ダンパ１（１Ａ〜１Ｄ）を、斜めに配した鋼管ブレース２２（２２Ａ、２２Ｂ）とブラケット２４等との間に配置する。例えば、摩擦ダンパ１（１Ａ）は、図１に示したピン１５を介してブラケット２４に連結され、ボルト１０を介して鋼管ブレース２２Ａに連結される。尚、例えば、取付部８をロッド３に対して回転可能に構成することにより、摩擦ダンパ１を容易にブラケット２４に取り付けることができる。【００５５】
同図に示した状態で、地震等により、下側梁２１Ａと上側梁２１Ｂとの間に相対的な経陰茎が生じると、摩擦ダンパ１（１Ａ）のシリンダー２とロッド３（図１参照）とが矢印Ｄ方向に相対的に移動して振動エネルギを吸収する。すなわち、図１（ｂ）において、シリンダー２とロッド３とが矢印Ｘ方向に相対的に移動する。【００５６】
ロッド３のシリンダー２に対する軸方向Ｘの相対的な移動において、軸受７の内周面とロッド３の外周面との間の摩擦により、構造物に生じる振動エネルギが吸収され、早期に構造物の振動が収まる。【００５７】
この摩擦ダンパ１によれば、上記ロッド３とシリンダー２との相対移動に際し、図１（ｃ）に示すように、軸受７の鍔部７ｂの各々が隣接するハウジング６の相対向する側面に挟持され、シリンダー２に対するロッド３の軸方向Ｘの相対的な移動に対して不動に固定されているため、軸受７の各々を強固に固定することができ、ハウジング６の各々に対する位置ずれを防止することができる。【００５８】
また、図４に示したように、摺動面としての軸受７の被覆層７ｅは、充填材入り四フッ化エチレン樹脂層であるため、無給油で使用することができ、寸法安定性、機械的強度及び熱伝導性に優れ、また、薄肉であるため、より軽量化又はコンパクト化を図ることが可能である。【００５９】
尚、上記実施の形態においては、軸受７の金属層７ｃと、この金属層７ｃの表面に一体に形成された接合層としての多孔質青銅焼結層７ｄと、多孔質青銅焼結層７ｄの孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂組成物の被覆層７ｅとを備えた複層材からなる軸受７を使用したが、金属層７ｃと被覆層７ｅとを接合する接合層を、多孔質青銅焼結層７ｄに代えて、高い締め付け力でも頑強に接合できる程度の強度を有していれば、金属層と合成樹脂組成物を接着で接合してもよく、また直接接合してもよい。【００６０】
また、上記実施の形態においては、ハウジング６及び軸受７を各々３つずつ、すなわち３組配置したが、両者を１組配置してもよく、２組又は４組以上設けるようにしてもよい。【００６１】
次に、上記摩擦ダンパ１の試験例について図６及び図７を参照しながら説明する。【００６２】
図１に示すような構成を有する摩擦ダンパ１のシリンダー２を固定し、ロッド３をシリンダー２に対して軸方向に移動させた際のロッド３の変位と抵抗力を測定した。ここで、軸受７には、金属層と、接合層としての多孔質青銅焼結層と、被服層としての四フッ化エチレン樹脂複層からなるバックメタル付四フッ化エチレン樹脂複層軸受を使用し、外径φ１９０．７ｍｍ、長さ１３５０ｍｍのロッド３を用い、３０００ｋＮまで加力能力を有する高速試験機を使用した。その結果を図６に示す。【００６３】
同図において、横軸は、ロッド３の軸方向の摺動変位（ｍｍ）、縦軸は、ロッド３を摺動させるために要した抵抗力（ｋＮ）を示し、ロッド３の摺動を１１サイクル繰り返した場合の履歴を示す。同グラフより、初動時の抵抗力と、摺動後の抵抗力との差がほとんどなく、摺動回数を重ねても、毎回同様の抵抗力が付加されていることが判る。【００６４】
図７は、上記試験における各サイクルの抵抗力の推移を示す。同グラフより、各サイクルでの抵抗力は、回数に係わらず略々同じ値であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明にかかる摩擦ダンパの一実施の形態を示す図であって、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図２】図１の摩擦ダンパのハウジングを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図３】図１の摩擦ダンパの軸受を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図３の摩擦ダンパの詳細断面図である。
【図５】図１の摩擦ダンパの使用例を示す概略図である。
【図６】本発明にかかる摩擦ダンパの履歴曲線である。
【図７】本発明にかかる摩擦ダンパの抵抗力−加振サイクル数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１（１Ａ〜１Ｄ）  摩擦ダンパ
２  シリンダー
２ａ  内周面
３  ロッド
３ａ  本体部
３ｂ  雄ねじ部
４  支圧管
５  留管
６  ハウジング
６ａ  外周面
７  軸受
７ａ  軸受部
７ｂ  鍔部
７ｃ  金属層
７ｄ  多孔質青銅焼結層
７ｅ  被覆層
７ｆ  切れ目
８  取付部
８ａ  雌ねじ部
８ｂ  穴部
９  取付部
１０  ボルト
１１  ナット
１２  カバー
１３  ボルト
１４  シール材
１５  ピン
２１Ａ  下側梁
２１Ｂ  上側梁
２２（２２Ａ、２２Ｂ）  鋼管ブレース
２４  ブラケット
２５  バルコニー
Ｓ  隙間
【図１】
2008001804.tif 000003
【図２】
2008001804.tif 000004
【図３】
2008001804.tif 000005
【図４】
2008001804.tif 000006
【図５】
2008001804.tif 000007
【図６】
2008001804.tif 000008
【図７】
2008001804.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒箱と、
該筒箱内において、前記軸方向に複数配置された状態で該軸方向に固定され、各々の外周面と前記筒箱の内周面との間に隙間を備える円筒部材と、
該円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受と、
金属からなり、前記すべり軸受の内周面に、軸方向に摺動可能に圧入された軸とを備え、
前記筒箱と前記軸とが軸方向に相対的に移動した際に、前記軸の外周面と前記すべり軸受の内周面とが互いに摩擦摺動し、振動エネルギを吸収することを特徴とする摩擦ダンパ。
【請求項２】
前記すべり軸受は、
外周面側の金属層と、
該金属層を被覆し、合成樹脂組成物からなる内周面側の被覆層と、
前記金属層と前記被覆層とを接合するための接合層とを一体化した複層材からなることを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパ。
【請求項３】
前記接合層は、多孔質青銅焼結層であることを特徴とする請求項２に記載の摩擦ダンパ。
【請求項４】
前記合成樹脂組成物は、充填材を含有した四フッ化エチレン樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の摩擦ダンパ。
【請求項５】
前記充填材は、耐熱樹脂、強化繊維、燐酸塩、固体潤滑剤から選択される１種類又は２種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の摩擦ダンパ。
【請求項６】
前記すべり軸受は、前記複層材を前記被覆層を内側にして捲き回して形成されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
【請求項７】
前記すべり軸受は、円筒状の軸受部の一端に鍔部を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
嵌入棒を、嵌入棒の径より小さいダイスの穴を通過させ、その際嵌入棒の通過する部分で生じる変形によりエネルギを吸収するが、嵌入棒そのものに特殊な加工処理が必要であり、さらに使用する上では、初動時の抵抗力と、摺動後の抵抗力との差が大きくなることに留意する必要があるため、必要に応じてダイスの内周面又は／及び嵌入棒の外周面に、グリス、潤滑油又は固体潤滑剤を予め塗布する必要があった。
［００１３］
一方、特許文献３に記載の摩擦ダンパは、本出願人によるものであり、網状体の基材の網目を充填するとともに、該基材の一方の面に形成された合成樹脂製のすべり層とロッドとの摩擦によりエネルギを吸収するものであり、締め付け手段により最適な摩擦抵抗を得ることができ、さらに初動時の抵抗力と摺動後の抵抗力の差が少ない安定性の高い摩擦ダンパではある。
［００１４］
しかし、さらに大きな抵抗力を得るため、網状体の基材の網目を充填するとともに、該基材の一方の面に形成された合成樹脂製のすべり層からなる摺動部材に対し、締め付け手段によって大きな圧力を与えると、該摺動部材が網状体の基材から構成されているために変形し、所望の圧力を与えることができないという問題があった。
［００１５］
また、特許文献４に記載のすべり摩擦ダンパは、自己潤滑性を有するゴムを圧縮状態で金具と接するようにし、該自己潤滑性を有するゴムと金具との間に生じる摩擦により振動を減衰させるものであるが、自己潤滑性を有するゴムを使用しているため、得られる摩擦力は小さく設定され、一般構造物用としては不向きである。
［００１６］
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、また、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じにくく、その結果、高い摩擦力を安定して発生させることが可能な摩擦ダンパを提供することを目的とする。
［００１７］
また、本発明は、複数の摩擦部材を連結して組み込んで構成された摩擦ダンパにおいても、複数の摩擦部材の各々の摩擦具合の差が極めて小さく、片当りなどが発生することのない摩擦ダンパを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１８］
上記目的を達成するため、本発明は、摩擦ダンパであって、筒箱と、該筒箱内において、前記軸方向に複数配置された状態で該軸方向に固定され、各々の外周面と前記筒箱の内周面との間に隙間を備える円筒部材と、該円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受と、金属からなり、前記すべり軸受の内周面に、軸方向に摺動可能に圧入された軸とを備え、前記筒箱と前記軸とが軸方向に相対的に移動した際に、前記軸の外周面と前記すべり軸受の内周面とが互いに摩擦摺動し、振動エネルギを吸収することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１９］
そして、本願発明にかかる摩擦ダンパを、建築構造物の構造部材の中間部分又は端部に、筒箱と軸とを軸方向に相対的に移動可能に装着すると、地震等により建築構造物の構造部材に引張、圧縮の繰返し力が作用した際に、円筒部材内に圧入したすべり軸受の内周面と、軸の外周面とが互いに摩擦摺動して振動エネルギを吸収するため、簡単な構成で、信頼性、安全性に優れるとともに、大きな摩擦力が求められる場合でも、円筒部材の外周面と筒箱の内周面との間に隙間が存在するため、複数個設けたすべり軸受の各々の中心と、圧入される一本の軸の中心を同一にすることができ、摩擦摺動面の片当り現象や圧入作業に支障を生じることがない摩擦ダンパを提供することができる。
［００２０］
前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受を、外周面側の金属層と、該金属層を被覆し、合成樹脂組成物からなる内周面側の被覆層と、前記金属層と前記被覆層とを接合するための接合層とを一体化した複層材によって形成することができる。金属からなる軸の外周面との摺動面が合成樹脂組成物であるため、材料間の凝着現象が生じにくく、初動時と摺動時の摩擦力の差を小さくすることができる。また、すべり軸受の内周面に、前記金属からなる軸が圧入されるような高い締め付け力が、摺動面である合成樹脂組成物の被覆層に作用しても、合成樹脂組成物は接合層により保持され、さらに、金属層の剛性によりすべり軸受全体に変形が生じにくいため、安定した摩擦摺動と、所望の高い摩擦力とを同時に得ることが可能となる。
［００２１］
特に耐震補強工事に使用される場合においては、既存構造物に取り付ける定着部分の強度が明確とはいえない場合があり、設計で想定した抵抗力以上の力が生じ、取り付け定着部分を損傷してしまうような不測の事態が生じないように、ダンパの性能面における不安定要因は極力排除する必要がある。その点において、本発明の摩擦ダンパは、上述のように、摩擦面における凝着による摩擦抵抗力上昇の虞が少なく、初動時と摺動開始以降の摩擦特性の差が少ないため、信頼性、安全性に優れる。
［００２２］
また、前記摩擦ダンパにおいて、接合層を、多孔質青銅焼結層とすることができる。これによって、被覆層としての合成樹脂組成物を頑強に保持することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２３］
前記摩擦ダンパにおいて、前記合成樹脂組成物を、充填材を含有した四フッ化エチレン樹脂とすることができ、この充填材には、耐熱樹脂、強化繊維、燐酸塩、固体潤滑剤から選択される１種類又は２種類以上を用いることができる。
［００２４］
前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受を、前記複層材を前記被覆層を内側にして捲き回して形成することができる。
［００２５］
さらに、前記摩擦ダンパにおいて、前記すべり軸受は、円筒状の軸受部の一端に鍔部を備えることができる。鍔部を隣接する円筒部材の相対向する側面の間等に挿入することによって、軸方向の振動が加えられた際の前記すべり軸受の軸方向の移動を防止することができる。また、必要に応じて円筒部材よりすべり軸受を抜き去ることができ、容易に消耗部品の交換を行うことができ、摩擦ダンパの維持管理面においても好適である。
［００２６］
発明の効果
［００２７］
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じにくいため、高い摩擦力を安定して発生させることが可能な摩擦ダンパを提供することなどが可能となる。
［００２８］
また、上記効果に加え、本発明によれば、複数の摩擦部材を連結して組み込んで構成された摩擦ダンパにおいても、複数の摩擦部材の各々の摩擦具合の差を極めて小さくし、片当りの発生を防止することができる。
発明を実施するための最良の形態
［００２９］
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
［００３０］
図１は、本発明にかかる摩擦ダンパの一実施の形態を示し、この摩擦ダンパ１は、
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［００５０］
その後、取付部８と一体化したロッド３に留管５を通した状態で、ロッド上の所定位置に軸受７が圧入されたハウジング６各々を配したロッド３を、シリンダー２の左開口部からシリンダー２の内部に配された支圧管４の左端とハウジング６の右端が当接するまで挿入し、留管５をシリンダー２の左端内径側のねじ部に螺合させ、３つのハウジング６を軸方向に移動しないように固定する。
［００５１］
次に、ロッド３の外側にカバー１２を装着し、カバー１２の右端部をボルト１３によって留管５に固定し、カバー１２の左端部をシール材１４を介して取付部８に固着する。最後に、取付部９にボルト１０を螺合させ、取付部８の穴部８ｂにピン１５を挿入して摩擦ダンパ１の組立てが完了する。
［００５２］
このような組立方法でも、ロッド３と各々の軸受７との間で方当りを生じさせなくすることができ、各々の軸受７と圧入されたロッド３とで摩擦面の状態に差を生じさせないようにすることができる。
［００５３］
次に、上記構成を有する摩擦ダンパ１の使用例及び動作について図面を参照しながら説明する。
［００５４］
図５は、摩擦ダンパ１を建築構造物に用いた場合を示し、下側梁２１Ａと上側梁２１Ｂとの間に、摩擦ダンパ１（１Ａ〜１Ｄ）を、斜めに配した鋼管ブレース２２（２２Ａ、２２Ｂ）とブラケット２４等との間に配置する。例えば、摩擦ダンパ１（１Ａ）は、図１に示したピン１５を介してブラケット２４に連結され、ボルト１０を介して鋼管ブレース２２Ａに連結される。尚、例えば、取付部８をロッド３に対して回転可能に構成することにより、摩擦ダンパ１を容易にブラケット２４に取り付けることができる。
［００５５］
同図に示した状態で、地震等により、下側梁２１Ａと上側梁２１Ｂとの間に相対的な変位が生じると、摩擦ダンパ１（１Ａ）のシリンダー２とロッド３（図１参照）とが矢印Ｄ方向に相対的に移動して振動エネルギを吸収する。すなわち、図１（ｂ）において、シリンダー２とロッド３とが矢印Ｘ方向に相対的に移動する。
［００５６］
ロッド３のシリンダー２に対する軸方向Ｘの相対的な移動において、軸受７の内周面とロッド３の外周面との間の摩擦により、構造物に生じる振動エネルギが吸収され、早期に構造物の振動が収まる。
［００５７］
この摩擦ダンパ１によれば、上記ロッド３とシリンダー２との相対移動に際し、図１（ｃ）
【国際調査報告】
2008001804.tif 000010
2008001804.tif 000011
2008001804.tif 000012