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技術 ダンパ装置

出願人 株式会社ブリヂストン
発明者 森隆浩
出願日 2015年4月30日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2015-092911
公開日 2016年12月15日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2016-211602
状態 特許登録済
技術分野 防振装置 異常な外部の影響に耐えるための建築物 伝動装置
主要キーワード 回転変形 ピニオン歯 相対変位量 水平変位 粘弾性体 ダンパ装置 せん断変形 可動体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

振動減衰力を向上させることができるダンパ装置を提供する。

解決手段

下部材11に取り付けられる固定体21、並びに固定体21に水平方向で対向する可動体22と、固定体21と可動体22とを水平方向で連結し、水平方向に延びる軸線O周りの固定体21に対する可動体22の回転に伴い回転変形する粘弾性体23と、粘弾性体23において軸線Oから最も離れた部分の軸線O周りの回転変形量が、上部材12及び下部材11における水平方向の相対変位量よりも大きくなるように、上部材12及び下部材11の水平方向の相対変位を、固定体21に対する可動体22の軸線O周りの回転変位に変換する変換機構24と、を備えていることを特徴とする。

概要

背景

従来から、構造物の上部材及び下部材間に介在し、地震等による上部材及び下部材の水平方向の相対変位減衰させるダンパ装置が知られている。この種のダンパ装置として、例えば下記特許文献1には、上部材及び下部材間を接続する柱のうち上部材側に連結されたブレースと、上端部がブレースに回動可能に連結された梃子と、梃子及び柱間で回動可能に連結されたリンクと、梃子のうちリンクよりも下方に位置する部分及び柱間に連結されたダンパと、を備えた構成が開示されている。
この構成によれば、上部材側の変位がブレースを介して梃子に伝えられ、下部材側の変位がリンクを介して梃子に伝えられる。これにより、上部材及び下部材間の水平方向の相対変位が梃子で増幅された後、梃子を介してダンパに伝達されることで、振動を減衰できるとされている。

概要

振動の減衰力を向上させることができるダンパ装置を提供する。下部材11に取り付けられる固定体21、並びに固定体21に水平方向で対向する可動体22と、固定体21と可動体22とを水平方向で連結し、水平方向に延びる軸線O周りの固定体21に対する可動体22の回転に伴い回転変形する粘弾性体23と、粘弾性体23において軸線Oから最も離れた部分の軸線O周りの回転変形量が、上部材12及び下部材11における水平方向の相対変位量よりも大きくなるように、上部材12及び下部材11の水平方向の相対変位を、固定体21に対する可動体22の軸線O周りの回転変位に変換する変換機構24と、を備えていることを特徴とする。

目的

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、振動の減衰力を向上させることができるダンパ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

上部材及び下部材のうち何れか一方の部材に取り付けられる固定体、並びに前記固定体に水平方向で対向する可動体と、前記固定体と前記可動体とを水平方向で連結し、水平方向に延びる軸線周りの前記固定体に対する前記可動体の回転に伴い回転変形する粘弾性体と、前記粘弾性体において前記軸線から最も離れた部分の前記軸線周りの回転変形量が、前記上部材及び前記下部材における水平方向の相対変位量よりも大きくなるように、前記上部材及び前記下部材の水平方向の相対変位を、前記固定体に対する前記可動体の前記軸線周りの回転変位に変換する変換機構と、を備えていることを特徴とするダンパ装置

請求項2

前記変換機構は、前記可動体のうち前記粘弾性体が配設された表面とは反対側の裏面に取り付けられたピニオンと、前記上部材及び前記下部材に各別に取り付けられるとともに、前記ピニオンに噛合するラックと、を備えていることを特徴とする請求項1記載のダンパ装置。

技術分野

0001

本発明は、ダンパ装置に関するものである。

背景技術

0002

従来から、構造物の上部材及び下部材間に介在し、地震等による上部材及び下部材の水平方向の相対変位減衰させるダンパ装置が知られている。この種のダンパ装置として、例えば下記特許文献1には、上部材及び下部材間を接続する柱のうち上部材側に連結されたブレースと、上端部がブレースに回動可能に連結された梃子と、梃子及び柱間で回動可能に連結されたリンクと、梃子のうちリンクよりも下方に位置する部分及び柱間に連結されたダンパと、を備えた構成が開示されている。
この構成によれば、上部材側の変位がブレースを介して梃子に伝えられ、下部材側の変位がリンクを介して梃子に伝えられる。これにより、上部材及び下部材間の水平方向の相対変位が梃子で増幅された後、梃子を介してダンパに伝達されることで、振動を減衰できるとされている。

先行技術

0003

特開2001−82001号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述した特許文献1の構成にあっては、振動の減衰力を向上させる点で未だ改善の余地があった。

0005

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、振動の減衰力を向上させることができるダンパ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

0006

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のダンパ装置は、上部材及び下部材のうち何れか一方の部材に取り付けられる固定体、並びに前記固定体に水平方向で対向する可動体と、前記固定体と前記可動体とを水平方向で連結し、水平方向に延びる軸線周りの前記固定体に対する前記可動体の回転に伴い回転変形する粘弾性体と、前記粘弾性体において前記軸線から最も離れた部分の前記軸線周りの回転変形量が、前記上部材及び前記下部材における水平方向の相対変位量よりも大きくなるように、前記上部材及び前記下部材の水平方向の相対変位を、前記固定体に対する前記可動体の前記軸線周りの回転変位に変換する変換機構と、を備えていることを特徴とする。

0007

この構成によれば、上部材及び下部材への振動の入力により、上部材及び下部材が水平方向に相対変位すると、この相対変位が変換機構により固定体に対する可動体の軸線周りの回転変位に変換される。これにより、粘弾性体が軸線周りに回転変形して振動が減衰される。
ここで、変換機構は、粘弾性体において軸線から最も離れた部分(以下、最外周部という)の軸線周りの回転変形量が、上部材及び下部材における水平方向の相対変位量よりも大きくなるように、上部材及び下部材の水平方向の相対変位を、固定体に対する可動体の軸線周りの回転変位に変換する。すなわち、上部材及び下部材の水平方向の相対変位量が粘弾性体の回転変形量として増幅されるため、粘弾性体によって振動を効果的に減衰させることができる。この場合、例えば上部材及び下部材の水平方向への相対変位に伴い粘弾性体を水平方向に層間変形させる場合に比べて1つのダンパ装置当たりの減衰力を向上させることが可能になり、構造物に設置するダンパ装置の個数を削減することができ、構造物の低コスト化や、設計の自由度を向上させることができる。
特に、粘弾性体の厚さを増加させ、粘弾性体の最大回転変形量を増加させることで、粘弾性体の最外周部での回転変形量の増幅を大幅に許容でき、粘弾性体での更なる減衰力の向上を図ることができる。

0008

また、本発明のダンパ装置において、前記変換機構は、前記可動体のうち前記粘弾性体が配設された表面とは反対側の裏面に取り付けられたピニオンと、前記上部材及び前記下部材に各別に取り付けられるとともに、前記ピニオンに噛合するラックと、を備えていてもよい。
この場合、上部材及び下部材が水平方向に相対変位すると、各ラックが上部材及び下部材とともに水平方向に相対変位することで、各ラックの直進力がピニオンに伝達される。これにより、ピニオンが軸線周りに回転する。ピニオンが回転すると、可動体が固定体に対して軸線周りにピニオンとともに回転する。すると、粘弾性体が可動体とともに軸線周りに回転することで、粘弾性体が回転変形して振動が減衰される。このように、変換機構に、いわゆるラック・アンドピニオン機構を採用することで、下部材及び上部材の水平変位を簡素な構成で固定体に対する可動体の軸線周りの回転変位に変換できる。

発明の効果

0009

本発明によれば、振動の減衰力を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係る実施形態において、ダンパ装置の側面図である。
図1のII矢視図である。
図2に示す変換機構の拡大図である。

実施例

0011

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
図1図3に示すように、本実施形態のダンパ装置1は、構造物10において上下方向で対向する下部材(一方の部材)11及び上部材(他方の部材)12間に介在し、水平方向のうち一方向における下部材11及び上部材12の相対変位(振動)を減衰する。具体的に、ダンパ装置1は、下部材11に取り付けられた固定体21と、水平方向のうち一方向に直交する他方向で固定体21に対向する可動体22と、固定体21及び可動体22間を他方向で連結する粘弾性体23と、下部材11、上部材12及び可動体22間に接続される変換機構24と、を備えている。なお、図示の例において、下部材11及び上部材12のうち、上下方向で対向する部分は、水平方向に沿って延在している。

0012

固定体21は、他方向を厚さ方向とする鋼材等からなる板材であって、下部材11から上方に向けて立設されている。なお、他方向から見た正面視において、固定体21は、下半部が矩形状を呈し、上半部が上方に向けて突の半円形状を呈している。

0013

可動体22は、粘弾性体23を間に挟んで固定体21側とは反対側に配設され、固定体21に対して主に他方向に沿って延びる軸線O周りに回動可能に構成されている。具体的に、可動体22は、他方向を厚さ方向とする鋼材等からなる板材であって、粘弾性体23を介して固定体21に連結されている。なお、他方向から見た正面視において、可動体22は軸線Oを中心とする円形状とされ、固定体21の上半部と重なり合うように配置されている。

0014

粘弾性体23は、他方向から見た正面視において、可動体22と同等の外径を有する円板状とされ、固定体21及び可動体22間に挟持された状態で軸線Oと同軸上に配置されている。粘弾性体23は、他方向における固定体21側に位置する面が固定体21の表面に接合され、他方向における可動体22側に位置する面が可動体22の表面に接合されている。粘弾性体23は、固定体21に対する可動体22の軸線O周りの相対回転に伴い軸線O周りに回転変形(せん断変形)する。

0015

変換機構24は、いわゆるラック・アンド・ピニオン機構であって、下部材11及び上部材12の一方向の相対変位を固定体21に対する可動体22の軸線O周りの相対的な回転変位に変換する。具体的に、変換機構24は、可動体22の裏面(粘弾性体23が接合された表面とは反対側に位置する面)に固定されたピニオン31と、下部材11に配設された下ラック32と、上部材12に配設された上ラック33と、を備えている。

0016

ピニオン31は、外径が粘弾性体23よりも小さい円柱状とされ、その外周面ピニオン歯部31aが形成されている。ピニオン31は、可動体22の裏面から他方向に向けて突設されるとともに、可動体22と同軸上に配置されている。

0017

下ラック32は、下部材11から上方に向けて立設された平板状とされ、一方向に沿って延設されている。下ラック32の上面には、上述したピニオン歯部31aの一部に下方から噛合するラック歯部32aが形成されている。
上ラック33は、上部材12から下方に向けて延設された平板状とされ、上述したピニオン31を間に挟んで下ラック32と上下方向で対向している。上ラック33の下面には、上述したピニオン歯部31aの一部に上方から噛合するラック歯部33aが形成されている。なお、図示の例において、下ラック32及び上ラック33のラック歯部32a,33aのピッチは、それぞれ同等とされている。

0018

次に、上述したダンパ装置1の作用を説明する。以下の説明では、構造物10に対して一方向への振動が入力された場合について説明する。
構造物10に対して一方向への振動が入力されると、下部材11及び上部材12が一方向に相対変位する。すると、下ラック32及び上ラック33が下部材11及び上部材12とともに一方向に相対変位することで、各ラック32,33の直進力がラック歯部32a,33a及びピニオン歯部31aを介してピニオン31に伝達される。これにより、ピニオン31が軸線O周りに回転する。

0019

ピニオン31が回転すると、可動体22が固定体21に対して軸線O周りにピニオン31とともに回転する。すると、粘弾性体23が固定体21に接合された状態で、可動体22とともに軸線O周りに回転することで、粘弾性体23が回転変形して振動が減衰される。

0020

ここで、本実施形態において、粘弾性体23の回転変形量は、軸線Oから径方向に離れるに従い大きくなり、軸線Oから最も離れた部分(以下、最外周部という)で最大となる。本実施形態では、粘弾性体23の外径がピニオン31の外径よりも大きくなっているため、粘弾性体23の最外周部における回転変形量は、下部材11及び上部材12の一方向への相対変位量よりも大きくなる。すなわち、本実施形態の変換機構24は、粘弾性体23の最外周部の回転変形量が、下部材11及び上部材12における一方向の相対変位量よりも大きくなるように、下部材11及び上部材12における一方向の相対変位を、固定体21及び可動体22の軸線O周りの相対的な回転変位に変換する。
これにより、下部材11及び上部材12の相対変位量が粘弾性体23の回転変形量として増幅されるため、粘弾性体23によって振動を効果的に減衰させることができる。この場合、例えば下部材11及び上部材12の一方向への相対変位に伴い粘弾性体23を水平方向に層間変形させる場合に比べて1つのダンパ装置1当たりの減衰力を向上させることが可能になり、構造物10に設置するダンパ装置1の個数を削減することができ、構造物10の低コスト化や、設計の自由度を向上させることができる。

0021

特に、粘弾性体23の他方向における厚さを増加させ、粘弾性体23の最大回転変形量を増加させることで、粘弾性体23の最外周部での回転変形量の増幅を大幅に許容でき、粘弾性体23での更なる減衰力の向上を図ることができる。

0022

また、本実施形態では、変換機構24にラック・アンド・ピニオン機構を採用しているため、下部材11及び上部材12の水平変位を簡素な構成で固定体21に対する可動体22の軸線O周りの回転変位に変換できる。

0023

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、水平方向のうち主に一方向への振動が入力された場合を例にして説明したが、これに限らず、他方向への振動が入力された場合であっても、本発明を適用できる。
上述した実施形態では、変換機構24としてラック・アンド・ピニオン機構を採用した場合について説明したが、これに限られない。すなわち、変換機構24は、下部材11及び上部材12の水平方向の相対変位を、固定体21に対する可動体22の軸線O周りの相対的な回転変位に変換する構成であれば、適宜設計変更が可能である。

0024

上述した実施形態では、可動体22と粘弾性体23とを同等の外径に形成した場合について説明したが、これに限れない。
また、粘弾性体23の外径や厚さ、ピニオン31の外径、その他の各構成部材の寸法は、適宜設計変更が可能である。

0025

上述した実施形態では、下部材11に固定体21を取り付け、上部材12に可動体22を接続する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、上部材(一方の部材)12に固定体21を取り付け、下部材(他方の部材)11に可動体22を接続しても構わない。
上述した実施形態では、粘弾性体23が中実の場合について説明したが、これに限らず、中空であっても構わない。

0026

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

0027

1…ダンパ装置
11…下部材(一方の部材、他方の部材)
12…上部材(一方の部材、他方の部材)
21…固定体
22…可動体
23…粘弾性体
24…変換機構
31…ピニオン
32…下ラック(ラック)
33…上ラック(ラック)

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