(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対変位可能に互いに接続される第１および第２の連結部材からなり、この第１の連結部材は、少なくともその接続側に案内ねじ部が形成され、この案内ねじ部に係合すると共に案内ねじ部との相対変位に基づき案内ねじ部上を回転摺動するよう軸支される案内ナットと、前記案内ねじ部より大きな径を有すると共にこの径より充分大きな軸方向長さとを有し、前記案内ナットに一端部が固着され他端部が開放端である円筒形状の回転内筒とからなり、前記第２の連結部材は、前記回転内筒および案内ナットを収容する固定外筒からなり、少なくとも前記固定外筒の内壁と前記回転内筒との間隙に減衰用の粘性体が充填された減衰装置であり、
前記固定外筒の中心に前記回転内筒の中空部内径より小さな外径を有し、且つ、前記案内ナット回転時に案内ねじ部と間隔を有する位置まで軸方向に沿って延在する細長体を有すると共に、回転内筒の内壁と前記細長体との間隙に減衰用の粘性体を充填することを特徴とする減衰装置。
【請求項２】
前記細長体は円柱の棒または多角柱の棒で形成されることを特徴とする請求項１記載の減衰装置。
【請求項３】
前記細長体表面に、突起物を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰装置。
【請求項４】
建築構造物における構造枠体の対向角部間に圧縮または引張り可能に配設することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減衰装置。
【請求項５】
建築構造物における基礎とこの基礎上の建築構造物との間に圧縮または引張り可能に配設することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震構造物等に用いられ地震等のエネルギーを減衰させる減衰装置に関し、特に構造が簡単且つ小型で減衰効果の大きい減衰装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、減衰装置は、相対変位する２点（物体）間に装着され、一方の振動源側から他方の制振物体側へ伝達される振動エネルギーを熱エネルギーに変換消失することにより減衰効果を達成するよう構成されている。
【０００３】
前記、一般通常の減衰装置は、装置内に形成される粘性体チャンバ内に、振動に伴って発生される相対変位部分を収容することにより、その粘性摩擦抵抗を利用して減衰効果を達成するように構成されており、この場合、前記相対変位部分の相対変位量は実際の変位量（相対変位する２点間の変位量）より増幅手段を介して増幅されるよう構成されている。従って、減衰効果も増大させることができる。因みに、減衰効果は、相対変位（動作）する２部分の間の対向面積の１乗および相対速度のα乗に比例する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の減衰装置には、次に述べるような難点があった。すなわち、前記従来の減衰装置は、前述のように、相対変位部分を増幅する手段を有するのが一般であるが、この変位増幅手段は、通常ヒンジ・ジョイント機構で連結されるテコ手段から構成されていた。このようなテコ手段は、その増幅倍率（相対変位間の対向面積および相対速度の増大比率）が充分でなく、しかも構成が複雑で減衰装置を大型化すると共に作動精度を低下する難点を有していた。また、この種の減衰装置において、粘性体チャンバ内の粘性体の中心部分が利用されず減衰効果の小さいものもあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単小形な構成でしかも大きな増幅倍率を達成しえる変位増幅手段、すなわち簡単小形な構成でしかも大きな変位増幅倍率を得ることで、また中心部の粘性体を利用することにより、大きな減衰効果を発揮する減衰装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
先の目的を達成するために、本発明に係る減衰装置は、相対変位可能に互いに接続される第１および第２の連結部材からなり、この第１の連結部材は、少なくともその接続側に案内ねじ部が形成され、この案内ねじ部に係合すると共に案内ねじ部との相対変位に基づき案内ねじ部上を回転摺動するよう軸支される案内ナットと、前記案内ねじ部より大きな径を有すると共にこの径より充分大きな軸方向長さとを有し、前記案内ナットに一端部が固着され他端部が開放端である円筒形状の回転内筒とからなり、前記第２の連結部材は、前記回転内筒および案内ナットを収容する固定外筒からなり、少なくとも前記固定外筒の内壁と前記回転内筒との間隙に減衰用の粘性体が充填された減衰装置であり、前記固定外筒の中心に前記回転内筒の中空部内径より小さな外径を有し、且つ前記案内ナット回転時に案内ねじ部と間隔を有する位置まで軸方向に沿って延在する細長体を有すると共に、回転内筒の内壁と細長体との間隙に減衰用の粘性体を充填することを特徴とする。
【０００７】
この場合、細長体は円柱棒または多角柱棒に構成されるようにしてもよく、細長体表面に突起物を設けるように構成してもよい。前記した減衰装置を建築構造物における構造枠体の対向角部間に、あるいは建築構造物における基礎とこの基礎上の建築構造物との間に圧縮または引張り可能に配設するように構成してもよい。
【０００８】
本発明に係る減衰装置は、その変位増幅手段が、第１の連結部材の案内ねじ部に螺合する案内ナットで回転摺動される回転内筒から形成されている。従って、変位増幅手段の前述した相対速度増大比率Ｎは、下記式
Ｎ＝πＤ／р
但し、ｐは案内ねじ部のねじピッチ
Ｄは回転内筒の外径
において、ｐおよびＤを適宜の値に設定することにより適宜充分な大きさに選定することができる。仮に、ｐおよびＤを２および１０cmに設定するとＮは１５．７倍に増幅される。この場合、前記減衰装置を４５度方向のブレースとして使用すると前記Ｎは更に２２．２倍に増幅される。
【０００９】
また、同じく前述した相対変位する対向面積Ａも、回転内筒の前記外径Ｄおよび長さＬを適宜の値に設定することにより同じく適宜充分な大きさに選定されることができる。更に、回転内筒中空部と細長体とが有する対向面積により、更に大きな減衰効果を発揮することが可能となる。なお、これらによって達成される前記減衰装置の減衰効果は、後述する実施例において更に詳述される。しかも、この変位増幅手段は、ねじ−ナット機構であるため、簡単且つ小形に構成されることができる。すなわち、本発明に係る減衰装置は、その優れた特性から簡単且つ小形に構成することができると共に、充分大きな減衰効果を発揮することができる。
【００１０】
次に、本発明に係る減衰装置の一実施例を添付図面を参照して以下詳細に説明する。図１において、本発明に係る減衰装置５０は、相対変位する２点Ｌ1、Ｌ2間を連結するよう互いに接続される第１および第２の連結部材１０および２０からなり、これら両連結部材１０、２０は、それぞれの一端部を前記２点Ｌ1、Ｌ2の１つにそれぞれ固定される。第１の連結部材１０は、その接続側に案内ねじ部１０ａが形成され、このねじ部１０ａ上には、ボールベアリング１２を介して螺合される案内ナット１４と、案内ねじ部１０ａより大きな径を有すると共にこの径より充分大きな軸方向長さとを有し、案内ナット１４に一端部が固着され他端部が開放端である円筒形状の回転内筒１６とからなる。
【００１１】
第２の連結部材２０は、その接続側を回転内筒１６および案内ナット１４を収容するチャンバ２２を有する固定外筒２４からなり、固定外筒２４の中心に軸方向に沿って細長体６０を延在させ、チャンバ２２内には減衰用の粘性体２６を充填するよう構成する。細長体６０は回転内筒１６の中空部内径より小さな外径を有し、且つ、案内ナット１４が回転する時に案内ねじ部１０ａと間隔６１を有する位置まで延在する。減衰装置５０は前記したように概略円柱形をしており、減衰棒と称されることもある。
【００１２】
ここで、回転内筒１６は、一端部が案内ナット１４に固着され他端部が開放端であり、案内ナット１４は固定外筒２４の開放端に固定されるケーシング３２内に収納され、ケーシング３２の上下両対接面にそれぞれボールベアリング２８、３０を配設されている。このため、回転内筒１６は２点Ｌ1、Ｌ2間の相対変位から発生される圧縮および引張りの両荷重に対応して、案内ナット１４を介して案内ねじ部１０ａ上を回転且つ図示上下方向へ摺動するよう軸支されている。
【００１３】
以下、本発明の減衰装置の減衰効果について詳細に説明する。減衰装置５０を、建築構造物７２の２点Ｌ1、Ｌ2間に架設するよう配置した模式説明図（図２）、および概略切欠断面図（図３）において、
建築構造物の卓越（基本）振動数            ｎ（Hz）
減衰装置５０の軸方向変形（最大）          ｄ（cm）
案内ねじ部１０ａのねじピッチ              ｐ（cm）
片振幅時間Δｔ（＝１／２ｎ）内の回転数    ｍ＝ｄ／ｐ
回転内筒１６の回転数（１秒間）            ｆ＝２ｄｎ／ｐ
細長体６０の外径                          ＤH（cm）
回転内筒１６の内径                        ＤK（cm）
回転内筒１６と細長体６０の対向部長さ      Ｌ（cm）
回転内筒１６内表面の細長体６０との対向部の
表面積                                    Ａ＝πＤHＬ
とすると、回転内筒１６の内表面の角速度ω（rad／sec）は、下記式（１）
ω＝２πｆ＝４πｄｎ／ｐ        （１）
によって、また、回転内筒１６の内周速度ｖ（cm／sec）は、下記式（２）
ｖ＝２πｄｎＤK／ｐ              （２）
によって、それぞれ表される。
このような減衰装置において、その粘性体による減衰力Ｑd（kg）は一般に、下記式（３）
Ｑd＝ａ・μ・（ｄｖ／ｄｙ）α・Ａ        （３）
但し、ａ：係数
μ：粘性体の粘度（kg・sec/cm2)
ｄｖ：２面（回転内筒１６内面と細長体６０外面）間の速度差（cm/sec）
ｄｙ：２面（回転内筒１６内面と細長体６０外面）間の隙間（cm）
Ａ：２面（回転内筒１６内面と細長体６０外面）間の対向面積（cm2）
で与えられるので、単位隙間（１cm）当たりの減衰力は、上記式（３）に前記式（２）を代入して得られる下記式（４）
Ｑd＝ａ・μ・Ａ・（２πｄｎＤK／ｐ）α        （４）
から算定することができる。
【００１４】
ここで、実験結果として下記概算値
ａ：０．０８４３（μ30）−0.483  （但しμ30は温度３０℃の時の粘性体の粘度）
μ：７．１（μ30）0.88・ｅ−0.07t（但しｔは温度℃）
α：０．９４
が得られており、すなわち簡略化された関係式として下記式（５）
【数１】
0003818476.tif 000002
が得られている。前記（１），（２）から仮に
ｎ＝１（Hz）
ｄ＝５（cm）
ｐ＝０．５（cm）
ＤK＝１０（cm）
ＤH＝  ８（cm）
Ｌ＝１００（cm）
ｄｙ＝１（cm）
μ30＝１００poise＝１／（９．８×１０3）（kg・sec／cm2）
ｔ＝２０（℃）  とすると、すなわち
ｆ＝２ｄｎ／ｐ＝２０（rps）
Ａ＝πＤHＬ＝π×８×１００＝２５１３（cm2）
ｖ＝２πｄｎＤK／ｐ＝２×π×５×１×１０／０．５＝６２８（cm／sec）
の場合を想定すると、前記減衰力Ｑdは、上記式（５）から、下記の様に算定される。
【００１５】
【数２】
0003818476.tif 000003
すなわち、本発明の細長体６０を回転内筒１６の内側に軸方向に延在させる減衰装置によれば、直径８cmおよび対向部長さ１００cmの細長体を用いて約３．２ｔｏｎの大きな減衰力を得られることがわかる。従来の減衰装置においては、中心部の粘性体は静止しており、この減衰力を利用していなかった。
【００１６】
ここで、前記と同一諸条件下で、回転内筒１６外面と固定外筒２４内面の対向する面間に発生する減衰力を算定してみる。
回転内筒１６外面と固定外筒２４内面の対向部表面積を  Ａ′
回転内筒１６外面と固定外筒２４内面間の速度差を  ｖ′
回転内筒１６と固定外筒２４の対向部長さ  Ｌ′
回転内筒の外径を  Ｄ
として、  Ｌ′＝１００（cm）  Ｄ＝  １０（cm）とすると、前記算出式より
Ａ′＝πＤＬ′＝π×１０×１００＝３１４１（cm2）
ｖ′＝２πｄｎＤ／ｐ＝２×π×５×１×１０／０．５＝６２８（cm／sec）
ｄｙ′：２面（固定外筒２４内面と回転内筒１６外面）間の間隙とし、
ｄｙ′＝１（cm）とすると減衰力は（５）式より以下のように算出される。
【００１７】
【数３】
0003818476.tif 000004
となり、約４ｔｏｎの大きな減衰力を得られる。
【００１８】
このように、上記のような減衰装置において、回転内筒１６外面と固定外筒２４内面間の粘性体により、約４ｔｏｎの大きな減衰力が得られ、さらに、本発明の細長体６０を軸方向に延在させることで、合計約７．２ｔｏｎの減衰力を得られる。
【００１９】
このように、本発明に係る減衰装置によれば、ねじ部の直線変位を回転運動に変換する簡単且つ小形な構成で、従来のこの種の減衰装置に比較し極めて大きな減衰効果を容易に達成することができる。また、この減衰装置は、比較的構造物の大きさを選ばずに容易に適用されると共に、圧縮および引張りの両荷重に対して適用される利点を併せ有する。
【００２０】
なお、本発明の減衰装置５０の軸方向に延在する細長体は、種々に変更されることができ、以下にその変形例を示す。図４（ａ）に示す実施形態は、多角柱として６角柱の棒から形成された細長体６２の例を示している。図４（ｂ）に示す変形例は、図１に示す実施形態における回転内筒１６に被覆される細長体６０の表面に、突起物６６を形成された細長体６４である。なお、この２つの実施形態においても、先の実施形態と同様の作用、効果が発揮されることは明らかである。
【００２１】
また、本発明に係る減衰装置は、前述したように、比較的大きな構造物にも小さな組立物にも広く適用される。次に、本発明に係る減衰装置を建築構造物に適用した場合の実施例について以下説明する。
【００２２】
図５〜７の適用例において、減衰装置５０は建築構造物７２の構造枠体７４における対向角部の取付プレート７４ａ、７４ｂの間にそれぞれ連結部材１０、２０を介して圧縮および引張り可能に配設されている。従って、地震等で発生する構造枠体７４の歪み変位によって伸縮される減衰装置５０の減衰効果により構造枠体７４内の前記歪みエネルギーが吸収されて、建築構造物７２の振動が有効に制振され得る。このように、本発明に係る減衰装置によれば、前述したように、簡単且つ、小形に構成されると共に充分に大きな減衰効果を発揮することができる。
【００２３】
図８の適用例においては、減衰装置５０は基礎７６と、この基礎上７６上に免震パッド７８、７８を介して支持される建築構造物８０との間に、それぞれの支持柱７６ａおよび８０ａを介して圧縮および引張り可能に配設されている。従って地震等により発生される基礎７６と建築構造物８０との間の水平方向の相対変位によって、伸縮される減衰装置５０の減衰効果により、基礎７６と建築構造物８０との間の水平方向の相対変位エネルギーが吸収されて、建築構造物８０の振動が有効に減衰される。
【００２４】
以上、本発明を好適な一実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの改良変更が可能である。例えば、細長体は円柱棒の例を示したが、パイプ状の棒で構成してもよく、減衰装置内のボールベアリングは、適宜別の軸支手段に変更し得る。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る減衰装置は、相対変位可能に互いに接続される第１および第２の連結部材からなり、この第１の連結部材は、少なくともその接続側に案内ねじ部が形成され、この案内ねじ部に係合すると共に案内ねじ部との相対変位に基づき案内ねじ部上を回転摺動するよう軸支される案内ナットと、前記案内ねじ部より大きな径を有すると共にこの径より充分大きな軸方向長さを有し他端部が開放端であり、前記案内ナットに一端部が固着されこの案内ナットを介して回転摺動可能に挿着される回転内筒とからなり、前記第２の連結部材は、前記回転内筒および案内ナットを収容する固定外筒からなり、固定外筒内面には、回転内筒中空部に被覆され軸方向に沿って細長体が延在すると共に、少なくとも前記固定外筒の内壁と前記回転内筒、および回転内筒の内壁と細長体との間隙に、減衰用の粘性体を充填するよう構成した。すなわち、本発明の前記減衰装置は、その減衰機構が案内ねじ部の直線変位を回転内筒の回転摺動運動に変換するように構成されるので、その変位変換倍率（相対速度増大比率等）が、従来のこの種の装置に比較して大幅に増大される。従って、本発明の減衰装置によれば、簡単且つ小形な構成でしかも大きな減衰効果が容易に達成し得る。
【００２６】
本発明に係る減衰装置を、建築構造物における構造枠体の対向角部間に圧縮または引張り可能に配設すると、その減衰装置が前述したように簡単且つ小形に構成されると共に十分な減衰力を発揮することができるので、建築構造物の振動等を効率よく減衰させることができる。また、本発明に係る減衰装置を、建築構造物における基礎とこの基礎上の構造物との間に圧縮または引張り可能に配設すると、その減衰装置が前述したように簡単且つ小形に構成されると共に十分な減衰力を発揮することができるので、基礎と建築構造物との間の振動等を効率よく減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減衰装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る減衰装置を建築構造物の２位置間に架設するよう配置した模式的説明図である。
【図３】図２における一部切欠断面図である。
【図４】（ａ）は多角柱の棒で形成された細長体の実施形態の斜視図、（ｂ）は円柱の棒で形成された細長体に突起を設けた他の実施形態の斜視図である。
【図５】建築構造物における構造枠体の対向角部間に、本発明に係る減衰装置を適用する場合の概略正面図である。
【図６】図５におけるＡ部拡大図である。
【図７】図５におけるＢ部拡大図である。
【図８】建築構造物における基礎と建築構造物との間に、本発明に係る減衰装置を適用する場合の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  第１の連結部材
１０ａ  案内ねじ部
１２  ボールベアリング
１４  案内ナット
１６  回転内筒
２０  第２の連結部材
２２  チャンバ
２４  固定外筒
２６  粘性体
２８、３０  ボールベアリング
３２  ケーシング
５０  減衰装置
６０、６２、６４  細長体
６１  間隔
６６  突起物
７２  建築構造物
７４  構造枠体
７６  基礎
７８  免震パッド
８０  建築構造物
【図１】
0003818476.tif 000005
【図２】
0003818476.tif 000006
【図３】
0003818476.tif 000007
【図４】
0003818476.tif 000008
【図５】
0003818476.tif 000009
【図６】
0003818476.tif 000010
【図７】
0003818476.tif 000011
【図８】
0003818476.tif 000012