(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が入力されるベースと該ベース上方の免振対象物との間に設けられ、これらベースまたは免振対象物の一方から他方へ向かって突出される内側部材と、
上記ベースまたは上記免振対象物の他方から一方へ向かって突出され、上下方向および水平方向に適宜間隔を隔てて上記内側部材の外周を囲繞する中空筒体状の外側部材と、
これら外側部材の内周と内側部材の外周との水平方向隙間に垂れ下がるように折り返されて配置され、その内周部分を該内側部材外周に沿わせてその内側端部を当該内側部材に気密に取り付けるとともに、その外周部分を該外側部材内周に沿わせてその外側端部を当該外側部材に気密に取り付けて、上記ベースと上記免振対象物との上下相対変位に伴うこれら内側部材と外側部材との上下相対変位に応じて該水平方向隙間内で繰り上げ繰り下げ変位されるとともに、当該水平方向隙間から該外側部材と該内側部材との間にわたって気体封入空間を形成する可撓性筒状のローリングシート部材とを備え、
該ローリングシート部材には、上記外側部材および上記内側部材にその両端をそれぞれ取り付けて、該ローリングシート部材の輪郭に沿って紐状の補強部材を配設し、
上記外側部材の内周および上記内側部材の外周にはそれぞれ、上記水平方向隙間に向かって突出させて、上記補強部材を係脱自在に収納する凸状ガイドを配設し、かつ、前記外側部材の内周に配設した凸状ガイドを該内周に対する周方向にスライド自在に構成し、前記内側部材の外周に配設した凸状ガイドを該外周に対する周方向にスライド自在に構成するとともに、
上記ローリングシート部材の内周部分と外周部分の周長を等しくすべく上記凸状ガイドを含む上記内側部材の外周の周長と上記外側部材の内周の周長とを等しくするために、該内側部材の該凸状ガイドの突出量を、該外側部材の該凸状ガイドの突出量よりも大きく設定したことを特徴とする免振装置。
【請求項２】
上記内側部材の外周および上記外側部材の内周と、これらにそれぞれ配設される上記凸状ガイドとの間に、低摩擦材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の免振装置。
【請求項３】
上記ローリングシート部材の周囲に、上記紐状の補強部材と交差させて第２の紐状の補強部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の免振装置。
【請求項４】
上記第２の紐状の補強部材は、上記紐状の補強部材間にゆるみをもたせて設けられるとともに、上記内側部材の外周および上記外側部材の内周には、第２の紐状の補強部材の移動を案内する窪み面を形成したことを特徴とする請求項３に記載の免振装置。
【請求項５】
上記ローリングシート部材内に、上記紐状の補強部材の配設方向に沿って補強繊維材を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の免振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は免振装置にかかり、とりわけ空気ばねを用いて構造物の効果的な長周期化を可能とする三次元免振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
免振装置は、地盤や床などの振動が入力されるベースと、このベース上に設置される建物や精密機器、その他の振動を嫌う設備や装置、物品などの免振対象物との間に、いわゆる長周期化手段を設け、この長周期化手段によって免振対象物側の固有周期をベースに入力される振動の周期よりも長周期化して、ベースから免振対象物へと入力される振動を低減するようになっている。
【０００３】
長周期化手段としては、積層ゴムやコイルばね、更には空気ばねなどに代表される各種の弾性体が採用されている。特に空気ばねは空気の圧縮弾性を利用したばねであるため、他のばねに比べて柔らかく、免振対象物の長周期化に優れた特性を示す。このため、空気ばねを免振装置として用いることが好ましく、該空気ばねの上下ばね力と水平ばね力（横剛性）を利用することにより、これを三次元免振装置として用いることができる。
【０００４】
ところで、上記空気ばねとしては一般的にはベローズ型空気ばねが用いられ、その代表的な構造は、山および谷が周方向に形成されて蛇腹状となった筒状のゴムベローズと、その上下を覆う金属製の面板と、ゴムベローズの谷部分に嵌合される中間リングとを備えて構成される。そして、該空気ばねの上下ばねは、ゴムベローズ内に封入された空気が該ゴムベローズの伸縮を伴って圧縮されるときの弾性力によって得られる一方、水平ばねは、封入された空気圧に依存して発生する復元力とゴムベローズの剛性的性質とによって得られる。
【０００５】
ところで、上記ベローズ型空気ばねは大荷重の免振対象物の支持性を高めるためゴムベローズの高さ、つまり蛇腹の段数を少なくしたものを使用すると、空気室の容積が小さくなるため、ベースと免振対象物との間の相対的な上下振幅に対して空気圧が過剰に上昇し、ゴムベローズが許容量を超えて膨出するなどして耐久性に問題が生ずる。そこで、空気圧の過剰な上昇を抑えるために空気室の容積を増大しようとすると、ゴムベローズの段数を増やして空気ばねを高くすることになる。しかし、このように空気ばねを高くするとゴムベローズは座屈を起こし易くなり、大地震を対象とした大荷重や大振幅に対処させるのが困難になってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記ゴムベローズの座屈を回避する方法として、本発明者は上記ベローズ型空気ばねに代えてローリングシート型空気ばねを用いることを提案するもので、このローリングシート型空気ばねは、相互に適宜間隔を設けて同心配置される中実の内側部材および中空筒体状の外側部材と、これら内側部材の外周と外側部材の内周との水平方向隙間に垂れ下がるように折り返されて配置される可撓性筒状のローリングシート部材とを備えて構成される。ローリングシート部材はその中間部分を折り返し、その内周部分を内側部材外周に沿わせてその端部を該内側部材の上端部に気密に取り付けるとともに、外周部分を外側部材内周に沿わせてその端部を該外側部材の上端部に気密に取り付け、内側部材と外側部材との間に形成される空気室を密封する。
【０００７】
そして、振動入力により内側部材と外側部材とが上下方向に相対変位すると、ローリングシート部材は水平方向隙間で折り返し部分が繰り上げられたり、繰り下げられるようになっている。このとき、該空気室に作用する圧力はローリングシート部材に作用するのであるが、該ローリングシート部材の折り返し部分は内側部材と外側部材との水平方向隙間を閉塞する部分であり、この折り返し部分で空気室内圧を受け止めることになる。
【０００８】
そしてこのようなローリングシート型空気ばねを免振装置の長周期化手段として用いる場合、過大地震の大きな振動振幅に対応させるためには内側部材と外側部材との間に形成される空気室の容積を大きくすることが望ましい。この場合、空気ばねを高くすることなく空気室の容積を増大するためには、中実の内側部材と中空筒体状の外側部材との間の水平方向隙間を大きくすることになる。しかしながら、このように内側部材と外側部材との間の水平方向隙間が大きくなると、次のような各種問題が引き起こされてしまう。
【０００９】
即ち、水平方向隙間を大きくするために、内側部材の外周と外側部材の内周とに大きな径差を設定すると、それぞれに沿わされるローリングシート部材の内周部分と外周部分との周長が大きく異なることになる。これにより、上下振動の入力により内側部材の外周に沿う内周部分が外側部材の内周に引き寄せられる際、並びにこれとは逆に外側部材の内周に沿う外周部分が内側部材の外周に引き寄せられる際のローリングシート部材の挙動が滑らかに行われなくなってしまう。特に、ローリングシート部材の外周部分が大径の外側部材に沿っている状態から小径の内側部材に引き寄せられる際に、周長の相違のために当該外周部分の周方向に余る部分がシワとなってしまい、このシワの生成が繰り返されるうちにローリングシート部材に脆弱な部分が生じて破損の原因となってしまう。
【００１０】
また、内側部材と外側部材とに大きな径差を設定すると、これら内側部材と外側部材との水平方向隙間を閉塞しているローリングシート部材の折り返し部分の面積は大きくなる。このため、空気室内の圧力が大きな面積の当該折り返し部分に作用することになり、この折り返し部分で受け止めるべき圧力が大きくなってしまい、ひいては内側部材および外側部材とローリングシート部材両端部との取り付け部分に作用する荷重が増大することとなって、これもローリングシート部材の破損の要因となる。
【００１１】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、長周期化手段として用いるローリングシート型空気ばねの空気室の拡充化を図りつつ、ローリングシート部材の折り返し部分に作用する圧力を効果的に逃がし、もって、上下および水平の三次元免振を円滑に行うことができる免振装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の免振装置は、振動が入力されるベースと該ベース上方の免振対象物との間に設けられ、これらベースまたは免振対象物の一方から他方へ向かって突出される内側部材と、上記ベースまたは上記免振対象物の他方から一方へ向かって突出され、上下方向および水平方向に適宜間隔を隔てて上記内側部材の外周を囲繞する中空筒体状の外側部材と、これら外側部材の内周と内側部材の外周との水平方向隙間に垂れ下がるように折り返されて配置され、その内周部分を該内側部材外周に沿わせてその内側端部を当該内側部材に気密に取り付けるとともに、その外周部分を該外側部材内周に沿わせてその外側端部を当該外側部材に気密に取り付けて、上記ベースと上記免振対象物との上下相対変位に伴うこれら内側部材と外側部材との上下相対変位に応じて該水平方向隙間内で繰り上げ繰り下げ変位されるとともに、当該水平方向隙間から該外側部材と該内側部材との間にわたって気体封入空間を形成する可撓性筒状のローリングシート部材とを備え、該ローリングシート部材には、上記外側部材および上記内側部材にその両端をそれぞれ取り付けて、該ローリングシート部材の輪郭に沿って紐状の補強部材を配設し、上記外側部材の内周および上記内側部材の外周にはそれぞれ、上記水平方向隙間に向かって突出させて、上記補強部材を係脱自在に収納する凸状ガイドを配設し、かつ、前記外側部材の内周に配設した凸状ガイドを該内周に対する周方向にスライド自在に構成し、前記内側部材の外周に配設した凸状ガイドを該外周に対する周方向にスライド自在に構成するとともに、上記ローリングシート部材の内周部分と外周部分の周長を等しくすべく上記凸状ガイドを含む上記内側部材の外周の周長と上記外側部材の内周の周長とを等しくするために、該内側部材の該凸状ガイドの突出量を、該外側部材の該凸状ガイドの突出量よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ローリングシート部材は、当該部分に作用する気体封入空間内の圧力によって外方に膨出しようとするが、ローリングシート部材の輪郭に沿って紐状の補強部材が配置されているので、当該ローリングシート部材に作用する圧力の一部を紐状の補強部材によって受け止めさせることができる。このとき、該紐状の補強部材には入力された圧力により引張力が作用するが、この引張力は一端部を取り付けた内側部材側と他端部を取り付けた外側部材側とで受け持つことができ、上記ローリングシート部材に作用する圧力を、紐状の補強部材を介して逃がすことができる。従って、内側部材と外側部材との径差を大きくして水平方向隙間を拡大した場合にも、ローリングシート部材に作用する圧力を軽減しつつ気体封入空間内の生成圧力を高めることができる。そして、紐状の補強部材は凸状ガイドに係脱自在に収納されるため、ローリングシート部材の内周部分および外周部分を、内側部材の外周および外側部材の内周に滑らかに圧接させることができる。従って、上記紐状の補強部材が突起物となってローリングシート部材に局部的な変形を与えて応力が集中するのが防止され、該ローリングシート部材の耐久性が低下されるのを防止することができる。また、外側部材の内周に配設した凸状ガイドを該内周に対する周方向にスライド自在に構成し、内側部材の外周に配設した凸状ガイドを該外周に対する周方向にスライド自在に構成しているため、水平振動に対して凸状ガイドが移動して内側部材と外側部材との水平変位を許容することができ、水平免振機能を確保することができる。更に、内側部材に配置される凸状ガイドと外側部材に配置される凸状ガイドの突出量変化で、それぞれの凸状ガイドを含めた内側部材の外周長と外側部材の内周長とを略等しくすることができ、ローリングシート部材の内周部分と外周部分の周長を等しくすることができる。従って、上下振動の入力により内側部材の外周に沿う内周部分が外側部材の内周に引き寄せられる際、並びにこれとは逆に外側部材の内周に沿う外周部分が内側部材の外周に引き寄せられる際にローリングシート部材がよじれることを防いで、その挙動を円滑に生じさせることができる。また、ローリングシート部材の外周部分が外側部材に沿う状態から内側部材に引き寄せられる際にローリングシート部材にシワが寄るのを防止することができる。従って、この点からも内側部材と外側部材との径差を大きくして気体封入空間の拡大が可能となり、ベースと免振対象物との上下方向および水平方向の大きな相対変位に対応できるようになる。これにより、高さを高くすることなく、上下ばね力および水平ばね力を確実に得ることができ、免振対象物の支持安定性を確保しつつ三次元免振の機能を向上することができる。
【００１４】
また、上記内側部材の外周および上記外側部材の内周と、これらにそれぞれ配設される上記凸状ガイドとの間に、低摩擦材を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、内側部材と外側部材とが水平方向に相対変位する際に、これら内側部材および外側部材にそれぞれ設けた凸状ガイドが低摩擦材を介して容易に移動するため、内側部材と外側部材が容易に水平方向に相対変位して、水平振動に対する免振効果をさらに向上することができる。
【００１５】
また、上記ローリングシート部材の周囲に、上記紐状の補強部材と交差させて第２の紐状の補強部材を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、紐状の補強部材が受け止める圧力を第２の紐状の補強部材によっても支持させることができ、補強効果を高めてローリングシート部材の作動を安定化させることが可能になる。
【００１６】
さらに、上記第２の紐状の補強部材は、上記紐状の補強部材間にゆるみをもたせて設けられるとともに、上記内側部材の外周および上記外側部材の内周には、第２の紐状の補強部材の移動を案内する窪み面を形成したことを特徴とする。
この構成によれば、第２の紐状の補強部材にも引張力を導入してローリングシート部材に作用する圧力の支持を受け持たせる際に、補強構造としては、外側部材および内側部材に両端が取り付けられる紐状の補強部材を主体とし、ローリングシート部材の周囲に設けられる第２の紐状の補強部材がその助けとなるようにして、この第２の紐状の補強部材には過剰な引張力が作用することを防止するとともに、内側部材および外側部材に窪み面を形成することにより、ローリングシート部材の繰り上げ繰り下げに伴って、ゆるみをもたせた第２の紐状の補強部材が内側部材の外周や外側部材の内周と摩擦接触しつつ移動し、この移動によってローリングシート部材の表面が第２の紐状の補強部材に擦られて損傷を受けることを防止する。
【００１７】
また、上記ローリングシート部材内に、上記紐状の補強部材の配設方向に沿って補強繊維材を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、ローリングシート部材は外側部材および内側部材の間の水平方向隙間の周方向に沿う変形が可能となり、外側部材と内側部材の内・外周長に差があっても、これをローリングシート部材の当該変形によって吸収してシワの発生を防止することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は本発明の免振装置の一実施形態を示し、図１はローリングシート型空気ばねの縦断面図、図２は図１中のＡ部拡大断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線からの拡大断面図である。
【００１９】
本実施形態の免振装置１０は、空気ばね１１によって三次元免振を行わせるようになっており、特に本実施形態では該空気ばね１１をローリングシート型空気ばねとして構成したものが用いられる。基本的には、振動が入力されるベース１２とベース１２上方の免振対象物との間に設けられ、これらベース１２または免振対象物の一方から他方へ向かって突出される内側部材１３と、ベース１２または免振対象物の他方から一方へ向かって突出され、上下方向および水平方向に適宜間隔を隔てて内側部材１３の外周を囲繞する中空筒体状の外側部材１４と、これら外側部材１４の内周と内側部材１３の外周との水平方向隙間Ｓに垂れ下がるように折り返されて配置され、その内周部分１５ｂを内側部材１３外周に沿わせてその内側端部を当該内側部材１３に気密に取り付けるとともに、その外周部分１５ａを外側部材１４内周に沿わせてその外側端部を当該外側部材１４に気密に取り付けて、ベース１２と免振対象物との上下相対変位に伴うこれら内側部材１３と外側部材１４との上下相対変位に応じて水平方向隙間Ｓ内で繰り上げ繰り下げ変位されるとともに、当該水平方向隙間Ｓから外側部材１４と内側部材１３との間にわたって気体封入空間として空気室１６を形成する可撓性筒状のローリングシート部材１５とを備え、ローリングシート部材１５には、外側部材１４および内側部材１３にその両端をそれぞれ取り付けて、ローリングシート部材１５の輪郭に沿って紐状の補強部材としてケーブル２０を配設し、外側部材１４の内周および内側部材１３の外周にはそれぞれ、水平方向隙間Ｓに向かって突出させて、かつそれらの周方向にスライド自在に、ケーブル２０を係脱自在に収納する凸状ガイドとしてのケーブルガイド２１，２２を配設するとともに、ローリングシート部材１５の内周部分１５ｂと外周部分１５ａの周長を等しくすべくケーブルガイド２１，２２を含む内側部材１３の外周の周長と外側部材１４の内周の周長とを等しくするために、内側部材１３のケーブルガイド２１の突出量を、外側部材１４のケーブルガイド２２の突出量よりも大きく設定して構成され、また必要に応じて、内側部材１３の外周および外側部材１４の内周と、これらにそれぞれ配設されるケーブルガイド２１，２２との間には、低摩擦材２６，２７が設けられる。
【００２０】
即ち、図１に示すように本実施形態の免振装置１０は、図外の建物基礎と、この建物基礎の上方に所定間隔を設けて構築される図外の建物との間に介在されるローリングシート型空気ばね（以下、単に空気ばねと称する）１１を備え、この空気ばね１１は、地震などによる振動が建物基礎から入力されるベース１２と、免振対象物としての建物との間に設置され、該ベース１２から上方に突設される内側部材１３と、この内側部材１３の上方端部を適宜間隔をもって覆う外側部材１４と、これら内側部材１３と外側部材１４との間を両者の相対移動を許容しつつ密封するシート状物からなるローリングシート部材１５とを備えて構成される。
【００２１】
上記内側部材１３は、上記外側部材１４に対向する上端部が開口部１３ａをもって開放されるとともに、該開口部１３ａに連通する中空部１３ｂが形成されて中空円筒状に形成される。そして、該内側部材１３の下端部は上記ベース１２に一体に固定されて閉塞される。一方、上記外側部材１４は内側部材１３の上端に適宜間隔をもって対向される端板１４ａと、この端板１４ａの外周から環状に垂下される周壁１４ｂとによって断面逆Ｕ字状に形成され、周壁１４ｂが上記内側部材１３の上端部外周を同心円状に囲繞するようになっており、かつ端板１４ａが図外の建物の下面に固定される。
【００２２】
上記ローリングシート部材１５は補強繊維材で補強されたゴムを素材として自然状態で円筒状を成すように成形され、その中間部分を折り返して片側が裏返される状態で上記内側部材１３と上記外側部材１４とに跨って取り付けられる。即ち、上記ローリングシート部材１５は中間部分で折り返されることにより、裏返される側の一端部が外周部分１５ａとなり、その反対側の他端部が内周部分１５ｂとなる。そして、内周部分１５ｂが上記内側部材１３の上端部外周に沿わされるとともに、外周部分１５ａが上記外側部材１４の周壁１４ｂ内周に沿わされる。このとき、上記内周部分１５ｂおよび外周部分１５ａの各端部は、それぞれが内側部材１３および外側部材１４に気密に固定される。
【００２３】
この状態で上記ローリングシート部材１５は、その折り返し部分１５ｃが内側部材１３の外周と外側部材１４の内周との間に垂れ下がった状態でそれら両者間を密封し、これら内側部材１３と外側部材１４とローリングシート部材１５で囲まれた空間部が空気室１６として構成される。従って、このように構成された空気ばね１１は地震などの振動が入力されることにより、ベース１２と建物とが相対的に上下変位すると、これに伴って内側部材１３と外側部材１４が上下方向に相対変位して、これら両者間に形成される空気室１６内の容積変化を伴いつつ空気圧が変化される。このように空気室１６が容積変化される際、ローリングシート部材１５は内周部分１５ｂと外周部分１５ａが水平方向隙間Ｓで繰り上げられたり、繰り下げられることになる。
【００２４】
ここで、本実施形態は図２に示すように上記ローリングシート部材１５の輪郭に沿って、複数本のケーブル２０が配置され、これらケーブル２０によってローリングシート部材１５に作用する空気室１６内の圧力を受け止めるようになっている。各ケーブル２０は内側部材１３と外側部材１４との間でそれらの周方向に等間隔に配置され、折り返し部分１５ｃから上方に立ち上がるそれぞれの両端部は、ローリングシート部材１５の取り付け部位と略同位置で内側部材１３および外側部材１４にそれぞれ取り付けられる。
【００２５】
上記ケーブル２０は、内側部材１３と外側部材１４が上下方向に相対変位して、ローリングシート部材１５の内周部分１５ｂと外周部分１５ａが水平方向隙間Ｓ内で交互に繰り上げ下げされる際に、これと同期して繰り上げ繰り下げされるようになっている。
【００２６】
上記ケーブル２０はこれの両端部が内側部材１３の外周および外側部材１４の内周に沿って立ち上がるようになっており、これら両端部と内側部材１３および外側部材１４との間に、上記ケーブル２０に対応した数のケーブルガイド２１，２２がそれぞれ独立して介在される。これらケーブルガイド２１，２２は、可撓性を有するゴムを素材として図３に示すように断面が山形状に形成され、一方のケーブルガイド２１の底面２１ａが内側部材１３の外周に、かつ他方のケーブルガイド２２の底面２２ａが外側部材１４の内周にそれぞれスライド自在に配置される。このとき、上記ローリングシート部材１５の内周部分１５ｂおよび外周部分１５ａが、内側部材１３の外周および外側部材１４の内周に圧着される際に、それら両者間に上記ケーブルガイド２１，２２が介在されることになるが、ローリングシート部材１５はこれらケーブルガイド２１，２２の表面に滑らかな曲線をもって接するようになっている。
【００２７】
また、上記山形となった各ケーブルガイド２１，２２の頂部には、上記ケーブル２０を収納する溝部２３，２４が形成される。このとき、各溝部２３，２４の内側はゴム面でその滑りが悪いため、これら溝部２３，２４内にケーブル２５を滑らかに収納するために断面コ字状の金属ガイド２５が嵌着される。該金属ガイド２５には、図２に示したようにゴム製のケーブルガイド２１，２２に備わった可撓性を拘束しないように、幅方向に延びる多数のスリット２５ａが長さ方向に細かい間隔をもって形成されている。
【００２８】
更に、上記ケーブルガイド２１，２２と内側部材１３および外側部材１４との間には、これら内側部材１３の外周および外側部材１４の内側を取り巻くように、テフロンシートなどの低摩擦材２６，２７が取付けられ、上記ケーブルガイド２１，２２が該低摩擦材２６，２７によって滑らかに移動できるようになっている。
【００２９】
ここで、上記ケーブルガイド２１，２２は、図２に示したように内側部材１３に配置されるケーブルガイド２１の突出量Ｌ1を、外側部材１４に配置されるケーブルガイド２２の突出量Ｌ2より大きく設定し、それぞれのケーブルガイド２１，２２を含めた内側部材１３の外回りの長さと外側部材１４の内回りの長さとが略等しくなるように調整される。
【００３０】
以上の構成により本実施形態の免振装置１０にあっては、空気ばね１１は入力振動の上下振動成分により内側部材１３と外側部材１４とが上下方向に相対変位されると、これに伴って空気室１６内が圧力変化され、このときの空気の圧縮弾性により上下ばね機能が発揮されて、建物の上下方向の固有周期を長周期化して効果的な上下免振性能を発揮する。一方、上記入力振動の水平振動成分により内側部材１３と外側部材１４とが水平方向に相対変位されると、空気室１６に封入された空気圧に依存して発生する復元力とローリングシート部材１５の剛性的性質（本実施形態ではケーブル２０の剛性も含まれる）とによって水平ばね機能が発揮され、建物の水平方向の固有周期を長周期化して効果的な水平免振性能を発揮する。従って、上記空気ばね１１は上記上下免振と上記水平免振とによって効果的な三次元免振を達成することができる。
【００３１】
ところで、内側部材１３と外側部材１４とが上下相対変位して上記空気室１６が容積変化される際、ローリングシート部材１５は内周部分１５ｂと外周部分１５ａが水平方向隙間Ｓ内で交互に繰り上げ繰り下げされ、内周部分１５ｂと外周部分１５ａとの間の折り返し部分１５ｃには空気室１６内の圧力が作用する。このとき、当該部分に作用する空気圧によって折り返し部分１５ｃは外方に膨出しようとするが、この膨出は上記補強繊維材によって受け止められつつ、さらにケーブル２０によって当該部分に作用する空気圧が受け止められ、該ケーブル２０を介してこれが取り付けられた内側部材１３および外側部材１４に逃がすことができる。従って、内側部材１３と外側部材１４との径差を大きくして空気室１６を拡大した場合に、上記折り返し部分１５ｃの面積も増大されて空気圧の作用面積が広がるが、上記ケーブル２０によって折り返し部分１５ｃが過剰に膨出変形するのを防止して空気ばね１１の円滑な作動が可能となる。
【００３２】
また、上記ケーブル２０の両端部はケーブルガイド２１，２２の溝部２３，２４に収納されるため、該ケーブル２０が突起物となってローリングシート部材１５に局部的な応力が発生するのを防止して、その耐久性を高めることができる。
【００３３】
このとき、上記ケーブル２０は上記折り返し部分１５ｃに沿って折り返されて、その両端部が内側部材１３と外側部材１４とに跨って配設されており、そして、それぞれの端部が上記ケーブルガイド２１，２２の溝部２３，２４に収納されて係止されているため、これらケーブルガイド２１，２２を内側部材１３や外側部材１４に固定すると、該ケーブル２０の剛性が内側部材１３と外側部材１４との水平方向の相対変位に大きな抵抗を与えることになる。この抵抗は水平免振に悪影響を及ぼすが、本実施形態では上記ケーブルガイド２１，２２が内側部材１３および外側部材１４に対してそれらの周方向へスライド自在となっているため、水平振動に対してケーブルガイド２１，２２が容易に移動して上記ケーブル２０の剛性による影響を著しく低減することができる。特に、本実施形態では低摩擦材２６，２７を介してケーブルガイド２１，２２が容易に移動できるため、内側部材１３と外側部材１４の水平変位が十分に許容されることになり、水平振動に対する免振効果をさらに向上することができる。
【００３４】
更に、内側部材１３に配置したケーブルガイド２１と外側部材１４に配置したケーブルガイド２２のそれぞれの突出量Ｌ1，Ｌ2を異ならせて、それぞれのケーブルガイド２１，２２を含めた内側部材１３の外回りの長さと外側部材１４の内回りの長さとを略等しくしたので、ローリングシート部材１５の内周部分１５ｂの周囲の長さと外周部分１５ａの周囲の長さとを略等しくできる。このため、上下振動の入力により内側部材１３に沿う内周部分１５ｂが外側部材１４の内周に引き寄せられる際、およびこれとは逆に外側部材１４に沿う外周部分１５ａが内側部材１３の外周に引き寄せられる際に、その繰り上げ繰り下げの挙動を滑らかに行わせることができる。特に、上記外周部分１５ａが外側部材１４に沿っている状態から内側部材１３に引き寄せられる際に、ローリングシート部材１５にシワが寄るのを防止することができる。
【００３５】
従って、このように内側部材１３と外側部材１４との径差を大きくした場合にも、ローリングシート部材１５の繰り上げ下げの挙動の円滑性を保証できることから、空気室１６の拡大が可能となる。このように空気室１６の拡大によりベース１２と建物との上下方向および水平方向の大きな相対変位に対応できるようになる。また、このことは空気ばね１１を高くすることなく、上下ばね力および水平ばね力を確実に得ることができ、建物の支持安定性を確保しつつ三次元免振の機能を向上することができる。
【００３６】
図４から図６には、上記実施形態の変形例が示されている。上記実施形態にあっては、ローリングシート部材１５に作用する空気室１６内の圧力支持を主にケーブル２０のみによって行う場合を開示したが、当該ケーブル２０に加えて副ケーブル３０を採用するようにしてもよい。図示するように副ケーブル３０は、ローリングシート部材１５の周囲に、ケーブル２０の内側部材１３への取付端から外側部材１４への取付端との間に複数本、ケーブル２０と直交するように交差させて設けられる。すなわち、ケーブル２０は内側部材１３と外側部材１４との間でそれらの周方向に等間隔に配置されるのに対し、副ケーブル３０はローリングシート部材１５の折り返し方向に等間隔に配置され、これによりケーブル２０と副ケーブル３０とでネット状の補強構造が形成される。副ケーブル３０は、ケーブル２０とローリングシート部材１５との間に挟み込む配置で設けられ、ケーブル２０との交差部分で番線などにより、引張力の相互伝達が可能で、かつ両者の角度変位が自在な、いわゆるピン結合状態で互いに位置ずれしないように結合される。また副ケーブル３０は、ケーブル２０との結合部分間でゆるみをもたせて配設される。
【００３７】
内側部材１３の外周および外側部材１４の内周は、上記山形のケーブルガイド２１，２２によってケーブル２０間に窪み面３２が形成されていて、この窪み面３２は、ゆるみをもたせた副ケーブル３０がローリングシート部材１５の繰り上げ繰り下げに応じて移動されるのを案内できるようになっている。
【００３８】
このような構成によれば、ローリングシート部材１５に作用する空気室１６内の圧力はまず当該ローリングシート部材１５内の補強繊維材の引張力で受け止められ、この補強繊維材の引張力は副ケーブル３０の引張力で受け止められ、さらに副ケーブル３０の引張力が最終的にケーブル２０の引張力で受け止められることとなって、ローリングシート部材１５に対してきわめて強固な補強を施すことができ、ローリングシート部材１５の挙動を安定化することができる。
【００３９】
そしてこのように副ケーブル３０を設けるにあたり、これがローリングシート部材１５の繰り上げ繰り下げに伴って移動する経路となる外側部材１４および内側部材１３の内・外周に窪み部３２を設けたので、副ケーブル３０にゆるみをもたせてこれに過度な張力が作用するのを防止しながら、このゆるみをもたせた副ケーブル３０の移動でローリングシート部材１５が擦られて損傷されるのを防止できる。
【００４０】
さらに図示例にあっては副ケーブル３０を設けたことに応じて、ローリングシート部材１５内に埋め込まれる補強繊維材３４が、ケーブル２０の配設方向に沿ってのみ設けられている。このように構成することにより、ローリングシート部材１５の周方向の拘束を弱めることができて、ローリングシート部材１５は、外側部材１４と内側部材１３との間の水平方向隙間Ｓで周方向に沿う伸縮変形が可能となり、外側部材１４と内側部材１３の内・外周長に差があっても、これをローリングシート部材１５の当該伸縮変形によって吸収してシワが発生することを防止することができる。
【００４１】
図７および図８には上記実施形態の他の変形例が示されていて、上記実施形態では窪み面３２をケーブルガイド２１，２２によって形成したが、これに代えて内側部材１３の外周および外側部材１４の内周に直接形成するようにしてもよい。このような変形例にあっても上記実施形態と同様な作用・効果を奏することはもちろんである。
【００４２】
ところで、上記空気ばね１１は内側部材１３をベース１２側、外側部材１４を建物側に設けたが、これら内側部材１３と外側部材１４を逆にして配置しても同様の機能を得ることができる。
【００４３】
また、上記各実施形態にあっては、免振対象物を建物として説明したが、これに限ることなく精密機器およびその他の振動を嫌う設備や装置、物品を対象としてもよいことはもちろんである。
【００４４】
更に、上記実施形態にあっては、入力振動として地震を例示して説明したが、交通振動や日常振動であっても三次元免振できることはもちろんである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の免振装置は、ローリングシート型空気ばねを用いて三次元免振を行うようになっており、ローリングシート部材の輪郭に沿って配置した紐状の補強部材によって、ローリングシート部材の折り返し部分に作用する気体封入空間内の圧力を一部逃がすようにしたので、内側部材と外側部材との径差を大きくして気体封入空間を拡大した場合にも、ローリングシート部材の折り返し部分が過剰に膨出するのを防止して円滑な作動を保証することができる。また、上記紐状の補強部材の両端部は凸状ガイドに収納されるため、該紐状の補強部材が突起物となってローリングシート部材に局部的な応力が発生するのを防止することができる。更に、内側部材に配置される凸状ガイドの突出量を、外側部材に配置される凸状ガイドの突出量より大きく設定して、それぞれの凸状ガイドを含めた内側部材の外回りの長さと外側部材の内回りの長さとを略等しくしたので、ローリングシート部材の内周部分の周長と外周部分の周長とを等しくすることができ、これら内周部分および外周部分の繰り上げ繰り下げの挙動を滑らかに行わせることができるとともに、内側部材に引き寄せられる際にローリングシート部材にシワが寄るのを防止することができる。そして、外側部材の内周に配設した凸状ガイドを該内周に対する周方向にスライド自在に構成し、内側部材の外周に配設した凸状ガイドを該外周に対する周方向にスライド自在に構成したので、水平振動に対して凸状ガイドが移動して内側部材と外側部材との水平変位を許容することができ、これによって空気ばねによる水平免振機能を十分に確保することができる。
【００４６】
また、上記内側部材の外周および上記外側部材の内周と、それぞれに配置される上記凸状ガイドとの間に、該凸状ガイドの移動を容易にする低摩擦材を設けたので、水平振動に対する免振効果をさらに向上することができる。
【００４７】
また、上記ローリングシート部材の周囲に、上記紐状の補強部材と交差させて第２の紐状の補強部材を設けたので、紐状の補強部材が受け止める圧力を第２の紐状の補強部材によっても支持させることができ、補強効果を高めてローリングシート部材の作動を安定化させることができる。
【００４８】
さらに、上記第２の紐状の補強部材は、上記紐状の補強部材間にゆるみをもたせて設けられるとともに、上記内側部材の外周および上記外側部材の内周には、第２の紐状の補強部材の移動を案内する窪み面を形成したので、第２の紐状の補強部材にも引張力を導入してローリングシート部材に作用する圧力の支持を受け持たせる際に、補強構造としては、外側部材および内側部材に両端が取り付けられる紐状の補強部材を主体とし、ローリングシート部材の周囲に設けられる第２の紐状の補強部材がその助けとなるようにして、この第２の紐状の補強部材に過剰な引張力が作用することを防止できるとともに、内側部材および外側部材に窪み面を形成することにより、ローリングシート部材の繰り上げ繰り下げに伴って、ゆるみをもたせた第２の紐状の補強部材が内側部材の外周や外側部材の内周と摩擦接触しつつ移動し、この移動によってローリングシート部材の表面が第２の紐状の補強部材に擦られて損傷を受けることを防止することができる。
【００４９】
また、上記ローリングシート部材内に、上記紐状の補強部材の配設方向に沿って補強繊維材を設けたので、ローリングシート部材は外側部材および内側部材の間の水平方向隙間の周方向に沿う変形が可能となり、外側部材と内側部材の内・外周長に差があっても、これをローリングシート部材の当該変形によって吸収してシワの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す図１中のＡ部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す図１中のＢ−Ｂ線からの拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例を示す、図３に対応する拡大断面図である。
【図５】図４の変形例におけるローリングシート部材周辺の側断面図である。
【図６】図４の変形例におけるケーブル等の補強構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態の他の変形例を示す、図３に対応する拡大断面図である。
【図８】図７の変形例におけるケーブル等の配設状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  免振装置
１１  空気ばね
１２  ベース
１３  内側部材
１４  外側部材
１５  ローリングシート部材
１５ａ  外周部分
１５ｂ  内周部分
１５ｃ  折り返し部分
１６  空気室
２０  ケーブル
２１，２２  ケーブルガイド
２３，２４  溝部
２６，２７  低摩擦材
３０  副ケーブル
３２  窪み面
３４  補強繊維材
【図１】
0003861581.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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