(57)【要約】【課題】  例えば地震発生時に建築物や土木構造物等に伝達される振動エネルギーを吸収する場合などに用いるダンパ等の振動エネルギー吸収用ダンパに係り、変形追従性および耐久性がよく、しかも剪断方向の振動を良好に吸収できるようにする。【解決手段】  中央部に断面略Ｕ字形の屈曲部１０を有し、その両端部に設けた取付部１１が、上記Ｕ字形屈曲部１０の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような剪断方向の振動を主として吸収するための振動エネルギー吸収用ダンパであって、上記両端部の取付部１１よりもＵ字形屈曲部１０の幅を狭く形成したことを特徴とする。【選択図】  図１
2007010076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に断面略Ｕ字形の屈曲部を有し、その両端部に設けた取付部が、上記Ｕ字形屈曲部の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような剪断方向の振動を主として吸収するための振動エネルギー吸収用ダンパであって、上記両端部の取付部よりもＵ字形屈曲部の幅を狭く形成したことを特徴とする振動エネルギー吸収用ダンパ。
【請求項２】
前記振動エネルギー吸収用ダンパの少なくともＵ字形屈曲部を、鉄、鉛、錫、銅、アルミニウムのいずれか又は上記いずれかの金属を主体とする合金で形成したことを特徴とする請求項１に記載の振動エネルギー吸収用ダンパ。
【請求項３】
前記振動エネルギー吸収用ダンパの少なくともＵ字形屈曲部を、プラスチックで形成したことを特徴とする請求項１に記載の振動エネルギー吸収用ダンパ。
【請求項４】
前記Ｕ字形屈曲部を、前記両取付部間に複数個設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の振動エネルギー吸収用ダンパ。
【請求項５】
前記Ｕ字形屈曲部と両取付部との間にＵ字形屈曲部よりも幅の狭いくびれ部を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の振動エネルギー吸収用ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地震発生時に建築物や土木構造物等に伝達される振動エネルギーを吸収する場合などに用いるダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような地震等の振動エネルギーを吸収するためのダンパは種々提案されており、その中で金属が塑性変形する際にエネルギー吸収する性質を利用した弾塑性ダンパとしては、例えば下記特許文献１のように、鋼製ブロックに水平に貫通する複数個の孔を形成してなる、いわゆるハニカムダンパが提案されている。
【０００３】
ところが、上記のようなハニカムダンパは形状が簡単であり、地震等で生じた剪断方向の振動が直に金属を塑性変形させるのでエネルギー吸収効率も比較的高いが、大きな変形に追従させるのが困難で、しかも変形により容易に破損してしまう等の不具合がある。実際、部材角（剪断変位量を両端取付部間の距離で除した値）１／４ｒａｄ程度の変形を１０回程度くり返すと破断してしまうため、その都度、交換や補修等のメンテナンスが必要であるだけでなく、くり返しの余震に対しては信頼性（耐久性）に欠ける嫌いがある。
【０００４】
これに対し、鋼板等の金属板や鋼棒等の金属棒を屈曲させてなるダンパは、比較的変形追従性がよく、変形による破損も少ない。例えば下記特許文献２の中に実施形態の１つとして記載されている金属板を略Ｕ字形もしくは略Ω字形に屈曲形成したいわゆるＵ字形ダンパは、比較的大きな変形に追従させるのが容易で、変形くり返しに対する耐久性も良好である等の利点がある。
【０００５】
しかしながら上記のＵ字形ダンパは、その両端取付部が、互いに接近もしくは離間する方向の振動を吸収するために用いられており、Ｕ字形部分のばね性や弾力性を利用して変形追従する機構であるためダンパの荷重や剛性が低く、エネルギー吸収効率が低くなる問題点がある。また上記の両端取付部が、Ｕ字形屈曲部の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような剪断方向の振動に対しての機構は考慮されていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１９０８８０号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、変形追従性および変形くり返しに対する耐久性がよく、しかも剪断方向の振動を良好に吸収することのできる振動エネルギー吸収用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】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明による振動エネルギー吸収用ダンパは、以下の構成としたものである。すなわち、中央部に断面略Ｕ字形の屈曲部を有し、その両端部に設けた取付部が、上記Ｕ字形屈曲部の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような剪断方向の振動を吸収するための振動エネルギー吸収用ダンパであって、上記両端部の取付部よりもＵ字形屈曲部の幅を狭く形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、両端部の取付部よりもＵ字形屈曲部の幅を狭く形成したことによって、取付部の応力集中を回避し、しかも屈曲部が集中的にねじれて塑性変形するので剪断方向の振動を効率よく吸収することが可能となる。また、地震等の振動吸収時の変形追従性および変形くり返しに対する耐久性がよく、さらに以下のような作用効果が得られる。
（１）相対往復移動する部材間に設置する軽量、コンパクト、かつ安価で、材料を曲げただけの簡易な構造のため故障する心配がなく、変形くり返しに対する耐久性が極めて高いダンパが得られる。
（２）また、屈曲部があるので変形追従性が高く、設置場所の施工精度に対する許容範囲が大きい。
（３）基本的に材料は何でも可であり製造が容易。また、粘性体、粘弾性体との組合せも可能であり応用範囲が広い。
（４）Ｕ字形屈曲部の曲率、材料の厚さ、幅を変えることで自由に荷重や剛性、変形くり返しに対する耐久性を設計できる。
（５）地震等の振動がくり返し作用しても破損することなく長期間に渡り安定した性能を維持することができる。そのため、交換やメンテナンス等が殆ど不要であるだけでなく、くり返しの余震に対する信頼性（耐久性）が高い。
（６）実際に設置する際には、例えば荷重や剛性を上げたい場合には、ダンパそのものを大きく設計するほかに、このダンパを複数個並べたり、複数個が１単位となったユニットを複合したりすることができる。
（７）耐久性を向上させたい場合には、Ｕ字形屈曲部の曲率を大きくしたり、高さを高くしたりすることで対応が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による振動エネルギー吸収用ダンパの一実施形態を示すもので、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｂ）におけるｄ−ｄ断面図である。
【００１１】
図示例の振動エネルギー吸収用ダンパ１は、中央部にやや幅の狭いＵ字形屈曲部１０を有し、その両端部に上記Ｕ字形屈曲部１０よりも幅の広い取付部１１を一体に設けた構成である。また上記両取付部１１・１１とＵ字形屈曲部１０との間には、Ｕ字形屈曲部１０よりも幅の狭いくびれ部１２が設けられている。図中、１１ａは取付ボルト等の挿通孔である。
【００１２】
上記ダンパ１の材質は適宜であるが、好ましくはダンパ全体もしくは少なくともＵ字形屈曲部１０は金属で形成するとよく、その金属としては例えば、鉄、鉛、錫、銅、アルミニウムのいずれか又は上記いずれかの金属を主体とする合金等を用いることができる。より具体的には、例えば炭素鋼やステンレス鋼等の鋼材を用いることができる。また場合によっては上記ダンパ１の少なくともＵ字形屈曲部１０もしくはダンパ全体をプラスチックで形成することもできる。
【００１３】
上記ダンパ１の各部の寸法は適宜であるが、材料の厚さをｔ、図１（ｂ）に示すＵ字形屈曲部１０と両取付部１１・１１との間の屈曲部１３およびＵ字形屈曲部１０の材料中心部における曲率半径をＲとして、そのＲは、あまり小さいと上記屈曲部１０，１３の可撓性が低下し、あまり大きいと捻れが生じにくくなるので、ｔ≦Ｒ≦３ｔの範囲内とするのが望ましい。また上記Ｕ字形屈曲部１０と屈曲部１３との曲率半径Ｒは必ずしも同一でなくてもよい。
【００１４】
また、上記Ｕ字形屈曲部１０と屈曲部１３との間の図１（ｂ）における直線部ａは場合によっては無くてもよいが、設ける場合にはあまり長いと剛性が低下するので、その直線部ａの長さは、０≦ａ≦５ｔの範囲内とするのが望ましい。また上記図１（ｂ）における左右の直線部ａの長さは必ずしも同一でなくてもよく、例えばダンパ取付位置の状況等に応じて適宜異ならせてもよい。その場合にも左右の各直線部ａの長さは上記の範囲内とするのが望ましい。
【００１５】
さらに図１（ｃ）に示すＵ字形屈曲部１０の幅をＷｔ、くびれ部１２の幅をＷｍ、Ｕ字形屈曲部１０の取付部近傍の幅をＷｂとして、上記Ｗｍはあまり狭いと、ダンパとしての機能が損なわれ、あまり広いと、変形くり返しに対する耐久性が低下するので、ｔ≦Ｗｍ≦５ｔの範囲内とするのが望ましい。また耐久性を損ねることなく、ダンパとしての機能を充分に発揮することができるようにするには、上記Ｗｔ、Ｗｍ、Ｗｂの関係は、１≦Ｗｔ／Ｗｍ≦２、および１≦Ｗｂ／Ｗｍ≦３を満たすようにするのが望ましい。
【００１６】
また特に、上記ダンパ１に掛かる荷重やダンパの剛性および耐久性に関してバランスが良く、性能等において良い結果が得られるようにするには、以下のような関係を満たすようにすればよい。
Ｒ＝２ｔ、Ｗｔ／Ｗｍ＝１．２、Ｗｍ＝１．５〜２．０ｔ、Ｗｂ／Ｗｍ＞１．５
【００１７】
上記のように構成された振動エネルギー吸収用ダンパ１によって、例えば建築物に作用する地震等の振動を吸収するに当たっては、上記両取付部１１・１１を建築物の躯体や構造体・帳壁等に前記取付ボルト等の挿通孔１１ａを用いて不図示のボルト等で取付けるもので、その際、上記両取付部１１・１１は振動吸収時に主として上記Ｕ字形屈曲部１０の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような変位が生じる場所に取付ける。
【００１８】
それによって、振動吸収時に上記両取付部１１・１１に、図１（ａ）に矢印で示すようなＵ字形屈曲部１０の母線方向と略平行な方向で且つ互いに反対方向にずれるような変位が生じた場合には、それに応じてＵ字形屈曲部１０が変形しながら振動を吸収するもので、そのとき、Ｕ字形屈曲部１０は取付部１１よりも幅が狭く形成されているので、取付部の応力集中を回避し、しかも屈曲部が集中的にねじれて塑性変形するので剪断方向の振動を効率よく吸収することが可能となる。また図示例のように上記両取付部１１・１１とＵ字形屈曲部１０との間にＵ字形屈曲部１０よりも幅の狭いくびれ部１２を形成することにより、上記のねじれ変形を更に集中させ、ダンパの荷重や剛性を調整することが可能となるものである。
【００１９】
なお上記実施形態は、上記両取付部１１・１１間にＵ字形屈曲部１０を１つ設けた構成であるが、複数個設けるようにしてもよい。図２はその一例を示すもので、幅広の両取付部１１・１１間にＵ字形屈曲部１０を３つ設けたものであるが、２つ若しくは４つ以上設けることもできる。上記のようにＵ字形屈曲部１０を複数個設けると、同Ｕ字形屈曲部を１つもつダンパより、より大きなエネルギーを吸収するとともに、施工効率も上がる等の利点がある。またＵ字形屈曲部１０等の構成を前記と同様に構成すると、同様の作用効果が得られる。
【００２０】
また必要に応じて上記のような取付部１１・１１間にＵ字形屈曲部１０を１つ又は複数個設けたダンパを、建築物の躯体や構造体などに複数個並べて設置することも可能であり、そのようにすれば、より大きなエネルギーを吸収するとともに、設置場所の制約を回避し、所定個数設置することが可能となる等の作用効果が得られる。
【００２１】
さらに図示例の振動エネルギー吸収用ダンパ１は、Ｕ字形屈曲部１０の対向片の端部に両取付部１１・１１を互いに反対方向に屈曲させて設けることによってダンパ全体を略Ω字状に形成したが、Ｕ字形屈曲部１０の対向片の延長線上に両取付部１１・１１を設けることによってダンパ全体をＵ字状に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように本発明による振動エネルギー吸収用ダンパは、極めて簡単な構成によって両端部の取付部がＵ字形屈曲部の母線方向と略平行な方向で互いに反対方向にずれるような剪断方向の振動を良好に吸収することが可能となるもので、この種の振動エネルギー吸収用ダンパの設計の自由度や産業上の利用可能性を大幅に増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は本発明による振動エネルギー吸収用ダンパの一実施形態を示す平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｂ）におけるｄ−ｄ断面図。
【図２】（ａ）は本発明による振動エネルギー吸収用ダンパの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１  ダンパ
１０  Ｕ字形屈曲部１０
１１  取付部
１１ａ  取付孔
１２  くびれ部
【図１】
2007010076.tif 000003
【図２】
2007010076.tif 000004