(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物や橋梁等の構造物に用いられる摩擦ダンパーにおいて、
中央部から両端部に向かってその外径が大径に変化する棒状部材を相対変位する一方の構造部側に配置し、
前記棒状部材に移動自在に嵌挿された摩擦部材を他方の構造部側に配置し、
前記摩擦部材は、管状の外枠内に円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と円周方向に複数に分割され前記棒状部材の外周面とスライド面を形成するすべり部材を、前記円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と前記円周方向に複数に分割されたすべり部材を加硫一体化して配したことを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記棒状部材の外径がテーパー部を介して段階的に変化する形状としたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記棒状部材の外径が連続的に変化する形状としたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパー。
【請求項４】
前記弾性部材の前記管状外枠の一端部に着脱可能な蓋を配し、前記管状外枠内の前記弾性部材及び前記すべり部材を交換可能としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、土木、建築の技術分野において免震装置や制振装置、変位制限装置として用いられる建築物や橋梁等の構造物の２つの構造部間に発生する相対変位を摩擦力により吸収する摩擦ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土木構造物や建築構造物に地震等により負荷される振動や水平力を抑制するための免震装置や制振装置、変位制限装置として各種のダンパーが用いられる。その１つはオイルダンパーであり、もう１つは摩擦ダンパーである。
【特許文献１】特開平９−３１０７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
免震装置や制振装置、変位制限装置として用いられるオイルダンパーは、防塵等のメンテナンスが不可欠であり、価格も高価であり、さらに、構造物の狭い空間に配置する作業が困難であるという問題を有する。また、摩擦ダンパーは、摺動部材をシリンダ内に設置し楔を介して圧縮力を生じさせるため、制作工程が複雑となり、摺動部材の摺動距離も制限されるという問題を有する。
【０００４】
本発明は、従来の技術が持つ課題を解決する、構造が簡単であって安価に製作することができ、メンテナンスの回数が少なく、設置も容易に行うことができる摩擦ダンパー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】
【０００５】
本発明の摩擦ダンパーは、前記課題を解決するために、建築物や橋梁等の構造物に用いられる摩擦ダンパーにおいて、中央部から両端部に向かってその外径が大径に変化する棒状部材を相対変位する一方の構造部側に配置し、前記棒状部材に移動自在に嵌挿された摩擦部材を他方の構造部側に配置し、前記摩擦部材は、管状の外枠内に円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と円周方向に複数に分割され前記棒状部材の外周面とスライド面を形成するすべり部材を、前記円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と前記円周方向に複数に分割されたすべり部材を加硫一体化して配したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の摩擦ダンパーは、前記棒状部材の外径がテーパー部を介して段階的に変化する形状としたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の摩擦ダンパーは、前記棒状部材の外径が連続的に変化する形状としたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の摩擦ダンパーは、前記弾性部材の前記管状外枠の一端部に着脱可能な蓋を配し、前記管状外枠内の前記弾性部材及び前記すべり部材を交換可能としたことを特徴とする
【発明の効果】
【００１０】
建築物や橋梁等の構造物に用いられる摩擦ダンパーにおいて、中央部から両端部に向かってその外径が大径に変化する棒状部材を相対変位する一方の構造部側に配置し、前記棒状部材に移動自在に嵌挿された摩擦部材を他方の構造部側に配置し、前記摩擦部材は、管状の外枠内に円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と円周方向に複数に分割され前記棒状部材の外周面とスライド面を形成するすべり部材を、前記円周方向に複数に分割されたゴムからなる弾性部材と前記円周方向に複数に分割されたすべり部材を加硫一体化して配したことで、地震等による構造部の相対変位に対して棒状部材に沿って移動する摩擦部材の摩擦力が、棒状部材の外径の変化により変化し、効率よくエネルギーを吸収できる。また、構造が簡単であるため低コストでメンテナンスにかかる時間と費用も少なくすることができ、設置も容易である。また、円周方向に複数に分割された弾性部材と円周方向に複数に分割されたすべり部材を加硫一体化して管状の外枠内に配したことで、摩擦部材の棒状部材に沿った移動の際、分割された弾性部材とすべり部材の位置関係を正確に維持できる。
棒状部材の外径がテーパー部を介して段階的に変化する形状とした構成により、温度変化等による通常の相対変位に対しては小さい摩擦力で移動可能とし、地震等の大きな変位に対しては、大きな摩擦力で移動することによりエネルギー吸収性を高めることができる。
棒状部材の外径が連続的に変化する形状とした構成により、地震のエネルギーを連続的に上昇する摩擦力により効率よく吸収できる。
弾性部材の管状外枠の一端部に着脱可能な蓋を配し、管状外枠内の弾性部材及びすべり部材を交換可能とした構成により、弾性率が異なる弾性部材と交換することで、摩擦によるエネルギー吸収力の異なる摩擦ダンパーとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の摩擦ダンパーの第１実施形態を示す横断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線の縦断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線縦断面図である。
【００１２】
摩擦ダンパー１は、建築物や橋梁等の相対変位する一方の構造部側に固定される棒状部材２を有する、この実施形態の棒状部材２は、断面円形でその中央部３は外径が小径とされている。棒状部材２の左右端部４、４は中央部３の外径より大きな外径を有する。中央部３と左右端部４、４はテーパー部５で連結されている。図１に示される左側の実施形態では、大径の両端部４は一段であるが、ず１の右側の実施形態ではテーパー部５を介して複数段の大径部４、４’を形成されている。棒状部材２は耐久性のある鋼等の金属製材料で形成するのが望ましい。
【００１３】
構造物の相対変位する他方の構造部側に固定される摩擦部材６は、棒状部材２に移動自在に嵌挿される。摩擦部材６は、断面円形の管状外枠７を有する。管状外枠７は鋼等の耐久性のある金属材料で形成する。管状外枠７内には、円周方向に複数分割されたゴム等の弾性部材８が外側に配置され、その内側に円周方向に複数に分割されたすべり部材９が配置される。ゴム等の弾性部材８は、例えば高減衰性ゴムで形成する。すべり部材９の内周面は断面円形の棒状部材２とすべり面を形成するのでそれに合致する曲面とする。すべり部材９は、棒状部材２の外周面に沿ってスライドするので、スライドをスムーズにするために低摩擦性の材料（例えば、ステンレス等）で形成するか、内周面に低摩擦性材料をコーティングする。
【００１４】
円周方向に複数に分割された弾性部材８と円周方向に複数に分割されたすべり部材９を予め加硫一体化しておくと、管状外枠７内への出し入れが容易であり、地震時に２つの構造部の相対変位による摩擦部材６の棒状部材２に沿った移動の際、分割された弾性部材８とすべり部材９が一緒に径方向に移動するので両者の位置関係を正確に維持できる。
【００１５】
管状外枠７の両端部には、棒状部材２の左右端部４の外径より若干大きな内径の中央穴１０を形成した蓋部１１が設置される。両端部の蓋部１１の少なくともいずれかは、管状外枠７に対してボルト止めあるいは螺着等の固定手段を介して着脱自在とする。蓋部１１を外し、内部に弾性部材８とすべり部材９を装着しない状態で摩擦部材６の管状外枠７を棒状部材２に嵌挿し、内部に弾性部材８とすべり部材９を装着して、蓋部１１をボルト止めあるいは螺着等の固定手段により管状外枠７の端部に固定する。
【００１６】
必要に応じて内部の弾性部材８を、弾性力が異なる弾性部材８と交換する際、棒状部材２、摩擦部材６をそれぞれの構造に固定した状態で蓋部１１のみを外すことにより簡単に交換が可能である。
【００１７】
図４は、地震等により２つの構造部の相対変位により摩擦部材６が棒状部材２の左端部４側に移動した状態を示す図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ線縦断面図である。
【００１８】
外径の大きな棒状部材２の左端部４側に移動したため、弾性部材８が径方向に圧縮され、その圧縮力により摩擦力が増加した状態となる。
【００１９】
第１実施形態の摩擦ダンパー１の作用について説明する。通常、摩擦部材６は、棒状部材２の中央部３に位置している。中央部３の外径は左右端部４の外径より小径とされている。２つの構造部は温度変化により若干相対的に変位する。このような通常の変位の場合、摩擦部材６は小径の中央部３に沿って移動するので小さい摩擦力で変位する。
【００２０】
地震等の大きな変位に対しては、摩擦部材６は、小径の中央部３から小さなテーパー部
５を超えて大径の左右端部４、４に移動する。小径な中央部３と大径の左右端部４とが小さなテーパー部５で連結されているので摩擦部材６は、中央部３から左右端部４に変位することができる。小さなテーパー部５を超える際、径変化により弾性部材８が圧縮され摩擦力の増大によりエネルギーを吸収する。大径の左右端部４、４に移動後は、大径の左右端部で弾性部材８が径方向に強く圧縮され、その圧縮力により摩擦部材６の移動には大きな摩擦力が作用し、変位エネルギーを吸収する。
【００２１】
図４の右側部に示したように、左右端部４の大径部を複数段形成することにより大きな地震エネルギーを吸収できる。また、摩擦部材６が変位する際の摩擦力の大きさを調整するため、管状外枠７内に収容される弾性部材８の弾性力を変えることができる。そのため、弾性力が異なる材料で形成された弾性部材８と交換して調整する。前記のように、管状外枠７内への弾性部材８の挿入、取り外しが簡単にできる。
【００２２】
図６は、本発明の摩擦ダンパー１の第２実施形態を示す図である。
【００２３】
この実施形態では、棒状部材２として中央部３が小径で左右端部４、４に向かって連続してその径が増加するテーパー状にしたものを使用する。摩擦部材６の構成は、第１実施形態と同様である。棒状部材２を中央部３から左右端部４に向かって径が連続的に変化する形状とすることにより、地震時のエネルギーを摩擦部材６の摩擦力の連続的変化により効率よく吸収できる。
【００２４】
以上のように、本発明の摩擦ダンパー１は、構造が簡単で、部材点数も少なく低コストでメンテナンスにかかる時間と費用も少なくすることができ、設置も容易である。地震等による構造部の相対変位に対して棒状部材に沿って移動する摩擦部材の摩擦力が、棒状部材の外径の変化により変化し、効率よくエネルギーを吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：摩擦ダンパー、２：棒状部材、３：中央部、４、４’：左右端部、５：テーパー部、６：摩擦部材、７：管状外枠、８：弾性部材、９：すべり部材、１０：中央穴、１１：蓋部、
【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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