(57)【要約】【課題】狭い空間にも取り付け可能なばね装置を提供する。【解決手段】係止部１１１を備えた開口部１１２を形成すると共に、連結部１１３を有する外筒１１と、係止部１２１を備えた開口部１２２を形成すると共に、連結部１２３を有する内筒１２と、係止部１３３と摺動部１３２を有するロッド１３と、摺動孔１５１を有する摺動部材１５と、両端が摺動部１３２と摺動部材１５とにより固定された弾性体１４とからなり、連結部１１３が構造物と連結されると共に、連結部１２３が固定端と連結され、内筒１２が開口部１２２から外筒１１内に出入され、ロッド１３が外筒１１及び内筒１２内に出入され、摺動部材１５は、係止部１１１により外筒１１内における軸方向の摺動が制限され、内筒１２とロッド１３は、係止部１２１と係止部１３３とが係止することにより軸方向の相対変位が制限されることを特徴とするばね装置。【選択図】図２
2009030651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の連結部材の間に連結され、ばね力を発生させるばね装置において、
一端部が第一の係止部を備えた開口部を形成すると共に、他端に一方の連結部材と連結可能な第一の連結部を有する中空の外筒と、
一端部が第二の係止部を備えた開口部を形成すると共に、他端に他方の連結部材と連結可能な第二の連結部を有し、上記外筒内を出入する中空の内筒と、
一端に第三の係止部を備えると共に、他端に上記外筒内を摺動可能な摺動部を有するロッドと、
上記ロッドが摺動可能な摺動孔を有すると共に、上記外筒内を摺動可能な摺動部材と、
一端が上記ロッドの摺動部に固定されると共に、他端が上記摺動部材に固定され、上記外筒及び上記内筒の軸方向に入力される振動に対して伸縮可能に変形する弾性体と、からなり、
上記第一の連結部は、所定の延長部材を任意に介在させて上記構造物と連結され、
上記第二の連結部は、所定の延長部材を任意に介在させて上記固定端と連結され、
上記内筒は、軸方向の変位に応じて開口部から上記外筒内に出入され、
上記ロッドは、上記外筒及び上記内筒の軸方向の変位に応じて、上記外筒及び上記内筒内に出入され、
上記摺動部材は、上記第一の係止部により、上記外筒内における軸方向の摺動が制限され、
上記内筒とロッドとは、上記第二の係止部と上記第三の係止部とが係止することにより、軸方向の相対変位が制限される、
ことを特徴とするばね装置。
【請求項２】
上記弾性体に対して予加重がかけられている、
請求項１記載のばね装置。
【請求項３】
上記弾性体は、コイルばねである、
請求項１又は２記載のばね装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械や構造物の両端をピン等にて取付け、両端の変位に対して、伸びもしくは縮みのばね力を与えるばね装置に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビル等の建築物や橋梁などの構造物に、地震や風等が作用した場合に、これにより発生する振動を減衰させて、構造物の安定させる装置やシステムが提案されている。
【０００３】
このような装置の一例として、外筒に対して伸縮自在の内筒の外周にスプリングを備え、このスプリングの両側を内筒に摺動自在の一対のスリーブのフランジ部で挟み込むとともに、これらのフランジ部をスリーブ外周に配置された一対の板状部材で挟み込み、これらの板状部材の間隔をタイロッドで固定し、かつ外筒に固定する一方、スリーブの端部を内筒端部の押さえ部材で押さえ込むようにし、また、バネ装置を、外筒のブラケットおよび内筒のブラケットにおいて、マスおよび構造物に固定することにより制振装置に適用する構造が知られている(特許文献１参照)
また、別な例として、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し且つ前記筒体内に他端側を内挿されて軸線方向に移動可能な可動体からなり、この可動体が、支持要素に間隔をおいて外嵌されて且つ同支持要素外周面と前記筒体内周面にそれぞれ圧接可能である複数枚の皿バネが重積状の摩擦バネ要素と、この摩擦バネ要素間における前記支持要素に外嵌されて、前記摩擦バネ要素を支持要素外周面と筒体内周面にそれぞれ圧接状に付勢する弾撥要素を有するものがある（特許文献２参照）。
【０００４】
従来技術の一例を図５〜図７に示す。
従来技術に係るばね装置５は、小径部21ｂと大径部21ａとからなると共に、中心方向に張り出した係止部２１１を備えた開口部２１２と、ワイヤ等を介在させて構造物と連結するための連結部２１３とを有する中空状の外筒２１、棒状の軸部２３１と連結部２３２とからなると共に、軸部２３１の一端と中央部にフランジ２３３、２３４を有するロッド２３、ロッド２３の外周に備えられたコイルスプリング２４、コイルスプリング２４の一端に取り付けられると共に、中心にロッド２３が摺動可能な摺動孔２５１を有し、外筒２１内を摺動する摺動部材２５、コイルスプリング２４の一端に取り付けられると共に、中心にロッド２３が摺動可能な摺動孔２６１を有し、外筒２１内を摺動する摺動部材２６より構成されている。
【０００５】
このばね装置５は、連結部２１３、２３２のどちらかに、任意にワイヤやばね装置５を介在させてビル等の構造物を連結し、他方の連結部２１３又は２３２に、任意にワイヤやばね装置５を介在させて地面等の固定端と連結する。
このばね装置５は、連結された構造物が風等の外力を受けず、これにより振動エネルギーを受けない場合には、図５に示す状態にある。この状態においては、圧縮ストロークＡ´が、ロッド２３の出入可能なスペースとして確保されている。また、コイルスプリング２４は、摺動部材２５、２６からの抗力を受けて僅かに圧縮した状態にある。
この状態から、構造物が外力を受け、これにより連結部２１３からばね装置１を押す向きの力が加わったときには、図６に示すように、外筒２１が連結部２３２方向へ移動することにより、コイルスプリング２４が、フランジ２３４により係止された摺動部材２６からの抗力と、小径部21ｂからの抗力を受けて圧縮し、ロッド２３の一部が圧縮ストロークＡ´に収まる。
他方、図５に示す状態から、構造物が外力を受け、これにより連結部２１３からばね装置１を引っ張る向きの力が加わったときには、図７に示すように、外筒２１が連結部２１３方向へ移動することにより、コイルスプリング２４が、係止部２１１により係止された摺動部材２５からの抗力と、フランジ２３３により係止された摺動部材２５からの抗力を受けて圧縮し、ロッドの一部が外筒２１外に出る。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２１８１８９
【特許文献２】特開平９−４２３４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようなばね装置５においては、圧縮ストロークＡ´を確保しなければならないため、ばね装置５の全長を短くするには限界があった。そのため、狭い空間にはばね装置５を取り付けることができないという問題があった。
そこで、本発明は、狭い空間にも取り付け可能なばね装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係るばね装置は、一対の連結部材の間に連結され、ばね力を発生させるばね装置において、一端部が第一の係止部を備えた開口部を形成すると共に、他端に一方の連結部材と連結可能な第一の連結部を有する中空の外筒と、一端部が第二の係止部を備えた開口部を形成すると共に、他端に他方の連結部材と連結可能な第二の連結部を有し、上記外筒内を出入する中空の内筒と、一端に第三の係止部を備えると共に、他端に上記外筒内を摺動可能な摺動部を有するロッドと、上記ロッドが摺動可能な摺動孔を有すると共に、上記外筒内を摺動可能な摺動部材と、一端が上記ロッドの摺動部に固定されると共に、他端が上記摺動部材に固定され、上記外筒及び上記内筒の軸方向に入力される振動に対して伸縮可能に変形する弾性体と、からなり、上記第一の連結部は、所定の延長部材を任意に介在させて上記構造物と連結され、上記第二の連結部は、所定の延長部材を任意に介在させて上記固定端と連結され、上記内筒は、軸方向の変位に応じて開口部から上記外筒内に出入され、上記ロッドは、上記外筒及び上記内筒の軸方向の変位に応じて、上記外筒及び上記内筒内に出入され、上記摺動部材は、上記第一の係止部により、上記外筒内における軸方向の摺動が制限され、上記内筒とロッドとは、上記第二の係止部と上記第三の係止部とが係止することにより、軸方向の相対変位が制限されることを特徴とする。
また、上記弾性体に対して予加重がかけられていてもよい。
また、上記弾性体は、コイルばねであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧縮時における装置の全長を短いものとすることができ、狭い空間等においても、制振のための機構を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本実施形態に係るばね装置について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るばね装置１の使用状態を示している。
この図１に示すように、構造物２の所定の箇所に設けられた連結部にワイヤ３の一端が連結されると共に、このワイヤ３の他端に、ばね装置１の一端が連結されている。更に、ばね装置１の他端にワイヤ３が連結されており、構造物２の振動エネルギーを吸収するのに必要な所定の数だけばね装置１とワイヤ３が繰り返し取り付けられている。そして、必要な分だけ繰り返し連結されたばね装置１とワイヤ３の末端は、地面に設置固定されたアンカー等の連結部材からなる固定端４と連結されている。このようにして、ばね装置１とワイヤ３により、構造物２が地上において支持されている。
なお、ばね装置１とワイヤ３は、構造物２の重量や構造等に応じて任意の数だけ取り付けることができ、また、ワイヤ３は、ばね装置１と構造物２との間、ないしはばね装置１間に連結しなくてもよい。
【００１１】
続いて、ばね装置１の機構について、図２〜４を参照して説明する。
ばね装置１は、図２に示すように、外筒１１、内筒１２、ロッド１３、コイルスプリング１４、摺動部材１５とからなる。
【００１２】
外筒１１は、一端部が開口した中空の筒状体からなる。
この外筒１１の開口部１１２には、中心方向に張り出た係止部１１１が設けられており、これにより、開口部１１２の円状の中空断面は、中空部の円状の中空断面の直径より僅かに小径となっている。
また、開口部１１２と逆の一端には、ワイヤ３、構造物２ないしは固定端４と連結するための連結部１１３が設けられている。
【００１３】
内筒１２は、一端部が開口した中空の筒状体からなる。
この内筒１２は、その円状の断面の直径が、外筒１１の開口端の円状の断面の直径よりも小径となっており、内筒１２の開口部１２２側から、外筒１１の開口部１１２を出入口として、外筒１１に出入するよう取り付けられる。
また、内筒１２の開口部１２２には、中心方向に張り出た係止部１２１が設けられており、これにより、この開口部１２２の円状の中空断面は、中空部の円状の中空断面の直径より僅かに小径となっている。
また、開口部１２２と逆の一端には、ワイヤ３や、構造物２ないしは固定端４と連結するための連結部１２３が設けられている。
【００１４】
ロッド１３は、棒状の軸部１３１と、軸部１３１の一端側に設けられた摺動部１３２、軸部１３１の別の一端側に設けられたフランジ１３３とかなり、外筒１１及び内筒１２の軸方向に平行して、外筒１１及び内筒１２に出入する。
軸部１３１は、外筒１１の軸方向の長さと略同じ長さからなる。
摺動部１３２は、外筒１１の中空部の直径と略同一の直径を有する円状の板体であり、外筒１１内を摺動する。この摺動部１３１は、中心部に軸部１３１の一端に一体的に取り付けられると共に、当該軸部１３１が取り付けられている面において、軸部１３１の外周上に備えられたコイルスプリング１４の一端が取り付けられている。
フランジ１３３は、摺動部１３１とは逆の一端に設けられている。このフランジ１３３部分のロッド１３の断面の直径は、内筒１２の中空部の円状の断面の直径より僅かに小さく、係止部１２１における内筒１２の中空断面の直径よりも大きい。これにより、フランジ１３２部分は内筒１２の中空部内を摺動し、ロッド１３が内筒１２の開口部１２２を介して内筒１２外へ導出された場合には、内筒１２とロッド１３が取り外し不能となるようにフランジ１３３が係止部１２１と係止されて、軸方向の変位が規制される。
【００１５】
コイルスプリング１４は、円柱状の伸縮可能なバネであって、一端が摺動部１３２に取り付けられ、他端が摺動部材１５に取り付けられている。
このコイルスプリング１４は、予め加重を掛け圧縮した予加重状態としておく。
【００１６】
摺動部材１５は、外筒１１の中空部の直径と略同一の直径を有する円状の板体であり、外筒１１内を摺動する。この摺動部材１５には、中心部に円状の摺動孔１５１が設けられており、この円状の摺動孔１５１の直径は、ロッド１３の軸部１３１の直径よりも僅かに大きく、この摺動孔１５１を介してロッド１３の軸部１３１が摺動する。また、摺動部材１５の直径は、係止部１１１における外筒１１の中空断面の直径よりも大きく、これにより、摺動部材１５が、外筒１１外へ取り出し不能となるように係止部１１１と係止されて、軸方向の変位が規制される。
また、摺動部材１５にはコイルスプリング１４の一端が取り付けられている。
【００１７】
以上の構成からなるばね装置１を使用する場合においては、連結部１１２、１２２のどちら側を構造物２側ないしは固定端４側と連結させてもよい。
【００１８】
次に、ばね装置１を制振装置として使用した場合の動作について説明する。なお、以下の説明においては、連結部１１２側に、ワイヤ３及びばね装置１を介して構造物２を連結し、構造物２にかかる振動エネルギーが連結部１１２側から伝播する場合を説明する。また、説明の簡単のため、ばね装置１の外筒１１から構造物２ないしは連結部１１３への軸方向をマイナス方向とし、内筒１２から固定端４ないしは連結部１２３への軸方向をプラス方向として方向を示す。
図２は、ばね装置１に外力が働かない自然な状態、即ち、構造物２が風等の外力により振動しておらず、連結部１１２を介して、振動エネルギーが伝播していない状態（以下、「平常状態」ということがある。）におけるばね装置１の構造を示している。
【００１９】
この図２に示すように、平常状態においては、コイルスプリング１４が外筒１１の中空部内で予加重を掛けられ、圧縮された状態にあり、ロッド１３の摺動部１３２が外筒１１の中空部の内壁に圧接すると共に、摺動部材１５が係止部１１１により係止されている。
また、内筒１２の開口部１１２が摺動部材１５に当接すると共に、ロッド１３が最大限、内筒１２外へ導出されて、フランジ１３３と係止部１２１とが互いに係止した状態となっている。
このように、定常状態においては、内筒１２内にロッド１３が導入可能な分だけ、ばね装置１が圧縮可能である（以下、定常状態において、内筒１２内にロッド１３を導入可能な長さを「圧縮ストロークＡ」という。）。
そして、この状態では、予加重が掛けられているため、わずかな揺れが発生し、ばね装置１にプラス方向又はマイナス方向の振動エネルギーが加わった場合であっても、予加重により吸収することができ、構造物自体に揺れ伝播することを防止できる。
【００２０】
図３は、ばね装置１を圧縮させる振動エネルギーが連結部１１３を介してばね装置１に伝播した場合、即ち、構造体２が風等の外力を受け、ばね装置１にプラス方向の振動エネルギーがもたらされた場合において、ばね装置１が最大限、圧縮された状態（以下、「圧縮状態」ということがある。）を示している。
【００２１】
定常状態から圧縮状態への移行は、外筒１２が連結部１１３を介してプラス方向への振動エネルギーを得てプラス方向に移動し始めると、摺動部１３２が、当接する外筒１１の内壁から抗力を受けると共に、摺動部材１５が、当接する内筒１２から抗力を受け、この結果、摺動部材１５が外筒１１内をマイナス方向に相対的に摺動してコイルスプリング１４が圧縮される。また、同時に、ロッド１３は、摺動孔１５１を介して、内筒１２内に摺動する。
最終的に、圧縮ストロークＡの分だけ、コイルスプリング１４が圧縮されると共に、内筒１２が外筒１１内へ導入され、ロッド１３の端部が内筒１２内の内壁に当接すると、これ以上圧縮不能となって圧縮状態となる。
【００２２】
また、逆に、圧縮状態から定常状態への移行は、外筒１２が連結部１１３を介してマイナス方向のへの振動エネルギーを得てマイナス方向に移動し始めると、コイルスプリング１４の付勢力によって、摺動部材１５が外筒１２内をプラス方向に相対的に摺動してコイルスプリング１４が伸長する。また、同時に、内筒１２がプラス方向に、ロッド１３がマイナス方向に相対的に移動することにより、ロッド１３が内筒１２外へ導出され、定常状態に至る。
【００２３】
図４は、ばね装置１を伸長させる振動エネルギーが連結部１１３を介してばね装置１に伝播した場合、即ち、構造体２が風等の外力を受け、ばね装置１にマイナス方向の振動エネルギーがもたらされた場合において、ばね装置１が最大限、伸長した状態（以下、「伸長状態」ということがある。）を示している。
【００２４】
定常状態から伸長状態への移行は、外筒１２が連結部１１３を介してマイナス方向への振動エネルギーを得てマイナス方向へ移動し始めると、摺動部材１５が、当接する外筒１２の係止部１１１から抗力を受けると共に、摺動部１３２が外筒１１内をプラス方向に相対的に摺動してコイルスプリング１４が圧縮される。
最終的に、定常状態からコイルスプリング１４が圧縮した長さの分だけ、ばね装置１は伸長し、コイルスプリング１４が限界まで圧縮されると伸長状態に至る。
【００２５】
また、逆に、伸長状態から定常状態への移行は、外筒１２が連結部１１３を介してプラス方向への振動エネルギーを得てプラス方向へ移動し始めると、コイルスプリング１４の付勢力によって、ロッド１３の摺動部１３２が外筒１２内をマイナス方向に相対的に摺動してコイルスプリング１４が伸長し、定常状態に至る。
【００２６】
以上のような本実施形態に係るばね装置１によれば、図４〜図６において示した従来技術に係るばね装置４において必要となる圧縮ストロークＡ´を確保する必要がない分、外筒１１を短くすることができ、ばね装置１の全長を短くできる。
この結果、狭い空間等においても、ばね装置１によって制振のための機構を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るばね装置を使用した状態を示した概略図である。
【図２】本実施形態に係るばね装置の機構を示した断面図である。
【図３】本実施形態に係るばね装置の圧縮状態における機構を示した断面図である。
【図４】本実施形態に係るばね装置の伸長状態における機構を示した断面図である。
【図５】従来技術に係るばね装置の機構を示した断面図である。
【図６】従来技術に係るばね装置の圧縮状態における機構を示した断面図である。
【図７】従来技術に係るばね装置の伸長状態における機構を示した断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１        ばね装置
２        構造物
３        ワイヤ
４        固定端
１１      外筒
１２      内筒
１３      ロッド
１４      コイルスプリング
１５      摺動部材
１１１    係止部
１１２    開口部
１１３    連結部
１２１    係止部
１２２    開口部
１２３    連結部
１３１    軸部
１３２    摺動部
１３３    フランジ
１５１    摺動孔
５        ばね装置
２１      外筒
２１ａ    小径部
２１ｂ    大径部
２１１    係止部
２１２    開口部
２１３    連結部
２３      ロッド
２３１    軸部
２３２    連結部
２３３    フランジ
２３４    フランジ
２４      コイルスプリング
２５      摺動部材
２５１    摺動孔
２６      摺動部材
２６１    摺動孔
【図１】
2009030651.tif 000003
【図２】
2009030651.tif 000004
【図３】
2009030651.tif 000005
【図４】
2009030651.tif 000006
【図５】
2009030651.tif 000007
【図６】
2009030651.tif 000008
【図７】
2009030651.tif 000009