JP2016061364A

JP2016061364A - 摩擦ダンパ

Info

Publication number: JP2016061364A
Application number: JP2014189497A
Authority: JP
Inventors: 知貴和氣; Tomotaka Wake
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】寸法精度に影響されないで、摩擦による振動エネルギの吸収を安定に得ることができ、しかも、更なる長尺化を図り得る摩擦ダンパを提供すること。
【解決手段】摩擦ダンパ１は、円柱状部材２と、円柱状部材２に対して相対的に軸方向Ａに可動に対峙されていると共に円柱状部材２が内部に配された中空体３と、内周面４で円柱状部材２の外周面５に軸方向Ａに摺動自在に接触する一方、中空体３に固定された摩擦部材６と、摩擦部材６の外周面７と中空体３の内周面８との間に設けられた密封空間９と、密封空間９に加圧充填された流体１０と、円筒状の内周面１１では摩擦部材６の円筒状の外周面７に接触する一方、円筒状の外周面１２では中空体３の内周面８と協働して密封空間９を形成すると共に中空部材３に取付けられており、且つ、摩擦部材６を囲繞した中空部材１３とを具備している。

【選択図】図１

Description

本発明は、互いに相対的に変位する一対の部材間に取付けられて当該部材間の変位エネルギを摩擦により吸収して当該変位を可及的速やかに減衰させる摩擦ダンパ、特に、事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋梁等の構造物に地震等で生じる振動エネルギを吸収して当該振動を可及的速やかに減衰させる摩擦ダンパに関する。

構造物に地震等で生じる横揺れ等の振動を早く減衰させるダンパとしては、粘性体の粘性抵抗を用いたもの、鉛、鋼棒等の塑性変形を用いたもの、滑り部材の摩擦を用いたもの等が知られている。

そして、特許文献１には、筒箱内において軸方向に固定され、外周面と筒箱の内周面との間に隙間を備える円筒部材と、円筒部材の内周面に圧入されたすべり軸受と、すべり軸受の内周面に軸方向に摺動可能に圧入された軸とを備えた摩擦ダンパが提案されている。

ＷＯ２００８／００１８０４号公報

ところで、特許文献１で提案されている摩擦ダンパでは、初動時と摺動時の摩擦力の差が小さく、また、大きな締め付け力を加えても摺動部材に変形が生じにくく、その結果、高い摩擦力を安定して発生させることが可能であるが、すべり軸受が円筒部材の内周面に、そして、軸がすべり軸受の内周面に夫々圧入されるようになっているために、円筒部材の内周面及び軸の外周面が寸法精度よく形成されていないと、すべり軸受の円筒部材の内周面への圧入及び軸のすべり軸受の内周面への圧入が困難となる上に、すべり軸受の円筒内周面と軸の外周面との間に隙間が生じて軸方向の摺動が所望に行われなくなり、摩擦による振動エネルギの吸収が安定に行われなくなる一方、これを回避するために、寸法精度よく作製された円筒部材及び軸を用いると、高価なものとなる。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、寸法精度に影響されないで、摩擦による振動エネルギの吸収を安定に得ることができ、しかも、更なる長尺化を図り得る摩擦ダンパを提供することにある。

本発明による摩擦ダンパは、互いに相対的に変位する一対の部材のうちの一方の部材に取付けることができるようになっている第一の長尺体と、この第一の長尺体に対して相対的に軸方向に可動に対峙されていると共に一対の部材のうちの他方の部材に取付けることができるようになっている第二の長尺体と、一方の面で第一の長尺体の面に軸方向に摺動自在に接触する一方、第二の長尺体に固定された摩擦部材と、この摩擦部材の他方の面と第二の長尺体の面との間に設けられた密封空間と、この密封空間に加圧充填された充填体とを具備している。

本摩擦ダンパによれば、摩擦部材の他方の面と他方の長尺体の面との間の密封空間に充填体が加圧充填されているために、充填体の加圧充填量を加減することにより、第一の長尺体の寸法変化に拘わらず、密封空間に充填された充填体を介して摩擦部材の一方の面を第一の長尺体の面に軸方向に摺動自在に確実に且つ所望の接触力をもって接触させることができ、しかも、第一の長尺体の寸法変化に影響されない結果、寸法変化が生じ易い長尺の第一の長尺体を用いることができ、而して、寸法精度に影響されないで、摩擦による振動エネルギの吸収を安定に得ることができ、しかも、更なる長尺化を図り得る。

本発明において、好ましくは、第一の長尺体は、円柱状部材を具備しており、第二の長尺体は、該円柱状部材が内部に配された中空体を具備しており、斯かる円柱状部材に代えて、第一の長尺体は、中空の部材、例えば、円筒部材であってもよく、また、第二の長尺体の中空体は、角筒状であってもよいが、好ましくは、円筒状である。

本発明の第二の長尺体は、密封空間と密封空間外とを連通すると共に圧力調整栓で閉塞された貫通孔を具備していてもよく、斯かる圧力調整栓を具備していると、密封空間に充填される充填体の初期充填圧力を最適値に設定でき、しかも、使用中において、密封空間に加圧充填された充填体の圧力を必要に応じて再調整することができ、特に、充填体に流体を用いる場合には、斯かる再調整を好ましく行い得る。

摩擦部材は、全体が合成樹脂からなるもの、薄鋼板（裏金）と、この薄鋼板の一方の面に滑り層として形成した合成樹脂製の滑り層とを具備したもの、薄鋼板と、この薄鋼板の一方の面に焼結された多孔質焼結層と、この多孔質焼結層に合成樹脂を含浸させると共にこの多孔質焼結層の一方の面に形成した合成樹脂製の滑り層とを具備したもの、更には、網状体の基材と、この基材の網目を充填すると共に当該基材の一方の面に形成された合成樹脂製の滑り層とを具備したもの等のいずれでもよく、この場合、滑り層の面を一方の面として、第一の長尺体の面に軸方向に摺動自在に接触させることになり、合成樹脂は、ポリイミド樹脂及び四ふっ化エチレン樹脂のうちの少なくとも一方を含んでいるとよく、網状体の基材は、多数のスリットが切り込まれた好ましくは燐青銅製の金属シートを切り込み方向と直交する方向に引き伸ばしてなるエキスパンドメタル又はオーステナイト系のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、フェライト系のＳＵＳ４３０等のステンレス鋼線、鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５３２）、亜鉛メッキ鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５４７）、銅−ニッケル合金（白銅）線、銅−ニッケル−亜鉛合金（洋白）線、黄銅線若しくはベリリウム銅線等からなる金属細線を１本又は２本以上使用して織ったり、編んだりして形成される金網からなっているとよい。

摩擦部材は、好ましい例では、軸方向の一端から他端まで伸びた少なくとも一つのスリットを有しており、斯かる摩擦部材は、円筒状に形成されているとよい。

本発明は、一方の面では摩擦部材の他方の面に接触する一方、他方の面では第二の長尺体と協働して密封空間を形成する密封空間形成体を更に具備していてもよく、斯かる密封空間形成体は、合成樹脂製又はＳＵＳ等のステンレス製、銅製若しくはアルミ製であってもよく、要は、密封空間に加圧充填された充填体の圧力を容易に摩擦部材に伝達できる塑性変形し易い合成樹脂製又は金属製であればよい。

密封空間形成体は、好ましい例では、軸方向に伸びた少なくとも一つの凹所を有しており、斯かる凹所を有していると、密封空間形成体は、密封空間に加圧充填された充填体の圧力をより容易に摩擦部材に伝達できることになる。

本発明の好ましい例では、密封空間形成体は、摩擦部材を囲繞した中空部材を具備している。中空部材としては、角筒部材であっても、円筒部材であってもよく、好ましい例では、円筒部材である。

本発明では、密封空間に加圧充填される充填体は、密封空間への充填の容易性の観点からは好ましくは流体であり、斯かる流体は、可圧縮性又は非圧縮性であり、可圧縮性であると、密封空間に充填される流体の圧力調整を容易に行い得、斯かる観点からは、流体は、可圧縮性を有しているのが好ましく、また、放熱性の観点からは、充填体は、大きな熱容量を有し、且つ、高い熱伝導性を有していることが好ましく、一方、充填体として流体を用いる場合には、密封空間への充填後において漏出の危険を回避する観点からは、その流体は、硬化性を有していることが好ましく、具体的には、油圧装置で動力伝達媒体として使用される作動油等が好ましいが、充鎮体としては、流体に代えて、熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹脂又はこれらに金属粉若しくは炭素繊維を混入したものであってもよい。

本発明によれば、寸法精度に影響されないで、摩擦による振動エネルギの吸収を安定に得ることができ、しかも、更なる長尺化を図り得る摩擦ダンパを提供し得る。

図１は、本発明の好ましい例における断面説明図である。図２は、図１に示す例のＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。図３は、図１に示す例の円筒部材の斜視説明図である。図４は、図１に示す例の摩擦部材の斜視説明図である。図５は、本発明の好ましい他の例の円筒部材及び摩擦部材の平面説明図である。図６は、図５に示す例のＶＩ−ＶＩ線矢視断面説明図である。図７は、図５に示す例のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面説明図である。図８は、図５に示す例のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面説明図である。図９は、本発明の好ましい更に他の例の円筒部材及び摩擦部材の断面説明図である。図１０は、図５に示す例の摩擦部材の斜視説明図である。図１１は、本発明の好ましい更に他の例の円筒部材及び摩擦部材の断面説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図４において、本例の摩擦ダンパ１は、互いに相対的に変位する一対の部材のうちの一方の部材、例えば建物の天井側の梁の一端に取付けることができるようになっている長尺体としての円柱状部材２と、円柱状部材２に対して相対的に軸方向Ａに可動に対峙されていると共に一対の部材のうちの他方の部材、例えば天井側の梁の一端と反対側の建物の床側の梁の一端に取付けることができるようになっており、且つ、円柱状部材２が内部に配された長尺体としての円筒状の中空体３と、一方の面である円筒状の内周面４で円柱状部材２の面である円筒状の外周面５に軸方向Ａに摺動自在に接触する一方、中空体３に固定された円筒状の摩擦部材６と、摩擦部材６の他方の面である円筒状の外周面７と中空体３の面である内周面８との間に設けられた密封空間９と、充填体として密封空間９に加圧充填された作動油等からなる流体１０と、一方の面である円筒状の内周面１１では摩擦部材６の円筒状の外周面７に接触する一方、他方の面である円筒状の外周面１２では中空体３の内周面８と協働して密封空間９を形成すると共に中空体３に取付けられており、且つ、摩擦部材６を囲繞した密封空間形成体としての円筒状の中空部材１３とを具備している。

中実の円柱状部材２の軸方向Ａの一端部２1には取付け具２２が溶接等により固着されており、円柱状部材２は、取付け具２２に設けられた貫通孔２３に挿入されたボルト等を介して建物の天井側の梁の一端に連結されて取付けられる。

中空体３は、円筒部材３１と、軸方向Ａの一端部３２で円筒部材３１の軸方向Ａの一端部３３に溶接等により固着されていると共に内周面８を有した他の円筒部材３４と、円筒部材３４の他端部３５での内周面８に螺入された後に溶接等により内周面８に気密に固着されていると共に円柱状部材２の外周面５との間で円環状隙間３６を形成した円環状部材３７と、円筒部材３１の中空内部３８を円筒部材３１外、即ち、摩擦ダンパ１の外部３９に連通させる空気抜き孔として円筒部材３１に形成された貫通孔４０と、外部３９から密封空間９に流体１０を供給するための流体供給孔として円筒部材３４に形成された貫通孔４１と、貫通孔４１において円筒部材３４に螺入されて封止剤等により円筒部材３４に気密に固着されている圧力調整栓４２と、密封空間９への流体１０の供給において密封空間９の不用気体を排出する排出孔としての貫通孔４３と、密封空間９からの不用気体の排出後に貫通孔４３を閉塞すべく当該貫通孔４３において円筒部材３４に嵌着されて封止剤等により円筒部材３４に気密に固着された封止栓４４とを具備しており、円筒部材３１の軸方向Ａの他端部５１には取付け具５２が溶接等により固着されており、中空体３は、取付け具５２に設けられた貫通孔５３に挿入されたボルト等を介して建物の床側の梁の一端に連結されて取付けられている。

圧力調整栓４２は、内部に流体供給路としての貫通孔５５が形成されていると共に貫通孔４１において円筒部材３４に螺入されて封止剤等により円筒部材３４に気密に固着されている栓本体５６と、貫通孔５５に配されている共に貫通孔５５を介する外部３９から密封空間９への流体１０の流通のみを許容する一方、その逆の流通を阻止する一方向弁５７とを具備しており、栓本体５６を回転させて貫通孔４１における円筒部材３４への栓本体５６の螺入量を変化させることにより、密封空間９への封入後の流体１０の圧力を調整することができるようになっている。

例えば、網状体の基材と、この基材の網目を充填すると共に当該基材の一方の面に形成された合成樹脂製の滑り層とを具備していると共に斯かる滑り層の面からなる内周面４で円柱状部材２の外周面５に軸方向Ａに相対的に摺動自在に接触している摩擦部材６は、その軸方向Ａの一端６１の端面６２からその軸方向Ａの他端６３の端面６４まで伸びたスリット６５を有しており、斯かるスリット６５により縮径及び拡径自在となっている摩擦部材６は、端面６２で円筒部材３１の一端部３３の円環状の端面６６に、端面６４で円環状部材３７の円環状の端面６７に夫々密に接触しており、こうして、端面６６及び６７に接触して軸方向Ａにおいて当該端面６６及び６７間に配された摩擦部材６は、軸方向Ａに関して中空体３に対して不動となる一方、スリット６５により縮径及び拡径自在となるように、中空体３に固定されている。

中空部材１３は、軸方向Ａの円環状の一端７１で円筒部材３１の一端部３３の円環状の端面６６において円筒部材３１の一端部３３に埋め込まれて当該一端部３３に溶接等により気密に固着されていると共に軸方向Ａの円環状の他端７２で円環状部材３７の円環状の端面６７において円環状部材３７に埋め込まれて当該円環状部材３７に溶接等により気密に固着されている。

円筒状の密封空間９は、円筒部材３４の内周面８、中空部材１３の外周面１２、円筒部材３１及び円環状部材３７の端面６６及び６７並びに圧力調整栓４２及び封止栓４４の端面で規定されて密閉されており、流体１０は、斯かる密封空間９に圧力調整栓４２を介して加圧充填されている。

以上の摩擦ダンパ１では、密封空間９に加圧充填された流体１０により中空部材１３の変形を介して摩擦部材６が縮径される結果、円柱状部材２の外周面５に対して摩擦部材６の内周面４が適宜な摩擦抵抗をもって押し付けられ、この適宜な摩擦抵抗でもって円柱状部材２に対する中空体３の軸方向Ａの相対的な移動（変位）が減衰されて、而して、地震等による建物の天井側の梁と建物の床側の梁との相対的な振動が早期に減衰される。

そして、摩擦ダンパ１によれば、摩擦部材６の外周面７と中空体３の内周面８との間の密封空間９に流体１０が加圧充填されているために、流体１０の加圧充填量を加減することにより、円柱状部材２の寸法変化に拘わらず、密封空間９に充填された流体１０を介して摩擦部材６の内周面４を円柱状部材２の外周面５に軸方向Ａに摺動自在に確実に且つ所望の接触力をもって接触させることができ、しかも、円柱状部材２の寸法変化に影響されない結果、寸法変化が生じ易い長尺の円柱状部材２を用いることができ、而して、寸法精度に影響されないで、摩擦による振動エネルギの吸収を安定に得ることができ、しかも、更なる長尺化を図り得る。

しかも、摩擦ダンパ１によれば、密封空間９と密封空間９外とを連通する貫通孔４１を閉塞する圧力調整栓４２が設けられているために、密封空間９に充填される流体１０の初期充填圧力を最適値に設定でき、しかも、使用中において、密封空間９に加圧充填された流体１０の圧力を栓本体５６を回転させることにより必要に応じて再調整することができる。

ところで、図１から図４に示す摩擦ダンパ１における中空部材１３が円筒状であるために、密封空間９に加圧充填される流体１０では、摩擦部材６の縮径及び拡径の起因となる中空部材１３の変形が生じ難いが、図５から図８に示すように、外周面１２側で軸方向Ａに伸びた凹所７５を有するようにスリット６５の位置に対応する位置で予め変形された中空部材１３を用いることにより、中空部材１３のより好ましい変形性（縮径性及び拡径性）を得ることができる結果、中空部材１３は、密封空間９に加圧充填された流体１０の圧力をより容易に摩擦部材６に伝達できる一方、円柱状部材２の寸法変化に対応して変形でき、而して、凹所７５を有した中空部材１３を具備した摩擦ダンパ１では、摩擦による振動エネルギの吸収をより安定に得ることができる。

図５から図８に示す中空部材１３及び摩擦部材６の夫々は、一個の凹所７５と一個のスリット６５とを有しているが、これに代えて、図９及び図１０に示すように、中空部材１３及び摩擦部材６の夫々は、二個の凹所７５と二個のスリット６５とを有していてもよく、本例の場合、中空部材１３の二個の凹所７５の夫々は、摩擦部材６の二個のスリット６５の夫々の位置に対応した位置であって周方向Ｒにおいて１８０°の等角度間隔に設けられており、摩擦部材６は、周方向Ｒにおいて二個のスリット６５で分断された二個の半円筒状部材８１の分割体からなっている。

図９及び図１０に示す中空部材１３及び摩擦部材６を具備した摩擦ダンパ１では、中空部材１３の変形性（縮径性及び拡径性）をより好ましく得ることができる結果、円柱状部材２の寸法変化により対応して変形でき、摩擦による振動エネルギの吸収を更により安定に得ることができる。

更に、図１１に示すように、中空部材１３及び摩擦部材６の夫々は、四個の凹所７５と四個のスリット６５とを有していてもよく、斯かる本例の場合には、中空部材１３の四個の凹所７５の夫々は、摩擦部材６の四個のスリット６５の夫々の位置に対応した位置であって周方向Ｒにおいて９０°の等角度間隔に設けられており、摩擦部材６は、周方向Ｒにおいて四個のスリット６５で分断された四個の半円筒状部材８２の分割体からなっており、図１１に示す中空部材１３及び摩擦部材６を具備した摩擦ダンパ１では、中空部材１３の変形性（縮径性及び拡径性）を更により好ましく得ることができる結果、円柱状部材２の寸法変化に更により対応して変形でき、摩擦による振動エネルギの吸収を更により安定に得ることができる。

上記の例では、スリット６５及び凹所７５を軸方向Ａと同方向に伸びるように形成したが、これに代えて、軸方向Ａに対して傾斜する方向に伸びるように、言い換えれば、螺旋状に伸びるように形成してもよく、更には、凹所７５を中空部材１３の軸方向Ａの一方の端面８５から他方の端面８６（図３、図５及び図６参照）まで伸びて形成してもよい。

１摩擦ダンパ
２円柱状部材
３中空体
４、８、１１内周面
５、７、１２外周面
６摩擦部材
９密封空間
１０流体
１３中空部材

Claims

互いに相対的に変位する一対の部材のうちの一方の部材に取付けることができるようになっている第一の長尺体と、この第一の長尺体に対して相対的に軸方向に可動に対峙されていると共に一対の部材のうちの他方の部材に取付けることができるようになっている第二の長尺体と、一方の面で第一の長尺体の面に軸方向に摺動自在に接触する一方、第二の長尺体に固定された摩擦部材と、この摩擦部材の他方の面と第二の長尺体の面との間に設けられた密封空間と、この密封空間に加圧充填された充填体とを具備した摩擦ダンパ。
第一の長尺体は、円柱状部材を具備しており、第二の長尺体は、該円柱状部材が内部に配された中空体を具備している請求項１に記載の摩擦ダンパ。
第二の長尺体は、密封空間と密封空間外とを連通すると共に圧力調整栓で閉塞された貫通孔を具備している請求項１又は２に記載の摩擦ダンパ。
摩擦部材は、軸方向の一端から他端まで伸びた少なくとも一つのスリットを有している請求項１から３のいずれか一項に記載の摩擦ダンパ。
一方の面では摩擦部材の他方の面に接触する一方、他方の面では第二の長尺体と協働して密封空間を形成すると共に第二の長尺体に取付けられた密封空間形成体を更に具備している請求項１から４のいずれか一項に記載の摩擦ダンパ。
密封空間形成体は、軸方向に伸びた少なくとも一つの凹所を有している請求項５に記載の摩擦ダンパ。
密封空間形成体は、摩擦部材を囲繞した中空部材を具備している請求項５又は６に記載の摩擦ダンパ。
充填体は、可圧縮性である請求項１から７のいずれか一項に記載の摩擦ダンパ。