三次元免震装置
【課題】液圧シリンダに対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る三次元免震装置を提供する。
【解決手段】一個の積層ゴム１に対し、その軸線Ｏを中心に対称となるよう複数の液圧シリンダ３を配設し、各液圧シリンダ３には、アキュムレータ２に接続される鉛直荷重支持用液室３ｃと、ピストン３ｄにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室３ｅ及び曲げ支持用下液室３ｆとを形成し、液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａにて接続すると共に、液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂにて接続することにより、各液圧シリンダ３を同位相で動作させるよう構成する。
【解決手段】一個の積層ゴム１に対し、その軸線Ｏを中心に対称となるよう複数の液圧シリンダ３を配設し、各液圧シリンダ３には、アキュムレータ２に接続される鉛直荷重支持用液室３ｃと、ピストン３ｄにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室３ｅ及び曲げ支持用下液室３ｆとを形成し、液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａにて接続すると共に、液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂにて接続することにより、各液圧シリンダ３を同位相で動作させるよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビルや重量建造物等の免震対象物を、地震の振動や衝撃から保護して支持するために、種々のバネを用いた三次元免震装置が提案されている。
【０００３】
図６は従来の三次元免震装置の一例を示す側断面図であって、該三次元免震装置は、水平方向の免震機能を有する積層ゴム１と、アキュムレータ２が接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねてなる免震ユニット５を、基礎Ｂと免震対象物Ｈとの間における複数所要箇所に配設してなる構成を有している。
【０００４】
前記液圧シリンダ３は、液圧シリンダ本体３ａと、該液圧シリンダ本体３ａの内部に鉛直方向へ摺動自在に嵌入され且つ上端部が液圧シリンダ本体３ａ外部へ張り出すピストンロッド３ｂとを有する一方、前記アキュムレータ２は、アキュムレータ本体２ａと、該アキュムレータ本体２ａの内部に鉛直方向へ摺動自在に嵌入されたピストン２ｂとを有し、該ピストン２ｂで仕切られたアキュムレータ本体２ａの下部空間２ｃと、前記液圧シリンダ本体３ａ内部のピストンロッド３ｂ下面側に形成される鉛直荷重支持用液室３ｃとを連通管６にて接続し、該連通管６にて接続されるアキュムレータ本体２ａの下部空間２ｃ及び液圧シリンダ本体３ａの鉛直荷重支持用液室３ｃ内に油等の液体を充填すると共に、前記ピストン２ｂで仕切られたアキュムレータ本体２ａの上部空間２ｄ内に窒素ガス等の不活性ガスを充填するようにしてある。
【０００５】
ここで、前述の如く、積層ゴム１と液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねて免震ユニット５を構成しているのは、液圧シリンダ３に対し、いわゆる「こじり力」（曲げモーメント）が作用しないようにするためである。
【０００６】
尚、積層ゴムと液圧シリンダとを備えた三次元免震装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２９１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記積層ゴム１は、それ単独で考えた場合、本来、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けることによって片端の回転が拘束されていない、いわゆる片端回転フリーとするのではなく、図７（ｂ）に示される如く両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用することが望ましい。
【０００９】
この理由は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合、該積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになるのに対し、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けて前記積層ゴム１を片端回転フリーとした場合、該積層ゴム１の安定限界水平変位は、図７（ｃ）中、実線で示されるようになり、例えば、鉛直荷重がＰ＝２０［ｔｏｎ］である場合、両端固定では安定限界水平変位がおよそ１２５０［ｍｍ］であるのに対し、片端回転フリーでは安定限界水平変位がおよそ１０００［ｍｍ］に低下してしまい、同じ鉛直荷重でも小さい水平変位で座屈が発生してしまうためである。
【００１０】
又、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合、該積層ゴム１の水平剛性（水平荷重をＦ、水平変位をδとすると、Ｆ／δ［ｔｏｎ／ｍ］）は、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになるのに対し、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けて前記積層ゴム１を片端回転フリーとした場合、該積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｄ）中、実線で示されるようになり、鉛直荷重が増加するに従って水平剛性が低下する割合が、両端固定より片端回転フリーの方が大きくなり、片端回転フリーの場合、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしやすくなることがわかる。
【００１１】
即ち、図８（ａ）に示される如く、前記積層ゴム１と液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねて免震ユニット５を構成すれば、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用しない反面、前記積層ゴム１に曲げモーメントが作用してしまい、該積層ゴム１が剪断座屈を起こしやすくなる不具合が生ずる一方、仮に、球面軸受４を介さずに、図８（ｂ）に示される如く、前記積層ゴム１と液圧シリンダ３とを直接接続すると、該積層ゴム１にとっては有利となる反面、前記液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなければならなくなって摺動抵抗が増し、免震性能が低下してしまう問題が発生することとなる。
【００１２】
本発明は、斯かる実情に鑑み、液圧シリンダに対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る三次元免震装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、水平方向の免震機能を有する積層ゴムと、アキュムレータが接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダとを球面軸受を介して上下に積み重ねてなる免震ユニットを備えた三次元免震装置において、
前記免震ユニットを構成する一個の積層ゴムに対し、該積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう複数の液圧シリンダを配設し、
前記各液圧シリンダには、前記アキュムレータに接続される鉛直荷重支持用液室と、ピストンにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室及び曲げ支持用下液室とを形成し、
前記液圧シリンダの曲げ支持用上液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、前記液圧シリンダの曲げ支持用下液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することにより、前記各液圧シリンダを同位相で動作させるよう構成したことを特徴とする三次元免震装置にかかるものである。
【００１４】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１５】
地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニットの液圧シリンダに伝わると、積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう配設された一方の液圧シリンダには上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダには下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダは連通路による接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生しない。
【００１６】
この結果、積層ゴムは、液圧シリンダとの間に球面軸受が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくなる。
【００１７】
又、前記積層ゴムと複数の液圧シリンダとは球面軸受を介して接続されており、該各液圧シリンダが曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。
【００１８】
前記三次元免震装置においては、前記積層ゴムの軸線を中心とする正方形以上の偶数正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、一方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することができる。
【００１９】
又、前記三次元免震装置においては、前記積層ゴムの軸線を中心とする正三形以上の正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、所望の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と一方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダの他方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用上液室と前記所望の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の三次元免震装置によれば、液圧シリンダに対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩａ−Ｉａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図２】本発明の第二実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図３】本発明の第三実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図４】本発明の第四実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＶａ−ＩＶａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図５】本発明の第五実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＶａ−Ｖａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図６】従来の三次元免震装置の一例を示す側断面図である。
【図７】従来の三次元免震装置の一例における積層ゴムの固定条件の相違（球面軸受の有無）による状態変化を示す図であって、（ａ）は片端回転フリーとした場合（球面軸受が有る場合）の積層ゴムの変形を示す概念図、（ｂ）は両端固定とした場合（球面軸受が無い場合）の積層ゴムの変形を示す概念図、（ｃ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの安定限界水平変位が両端固定とした場合より低下することを示す線図、（ｄ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの水平剛性が両端固定とした場合より低下することを示す線図である。
【図８】従来の三次元免震装置の一例における積層ゴムの固定条件の相違（球面軸受の有無）による状態変化を示す図であって、（ａ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの変形と該積層ゴムに作用する曲げモーメントとを示す概念図、（ｂ）は両端固定とした場合の積層ゴムの変形と液圧シリンダに作用する曲げモーメントとを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１（ａ），（ｂ）は本発明の第一実施例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図６に示す従来のものと同様であるが、本第一実施例の特徴とするところは、図１（ａ），（ｂ）に示す如く、免震ユニット５を構成する一個の積層ゴム１に対し、該積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう複数の液圧シリンダ３を配設し、各液圧シリンダ３には、アキュムレータ２に接続される鉛直荷重支持用液室３ｃと、ピストン３ｄにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室３ｅ及び曲げ支持用下液室３ｆとを形成し、前記液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、前記液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続することにより、前記各液圧シリンダ３を同位相で動作させるよう構成した点にある。
【００２４】
本第一実施例の場合、前記積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に四個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続するようにしてある。
【００２５】
尚、前記四個の液圧シリンダ３は、共通となる一個の液圧シリンダ本体３ａを利用し、該一個の液圧シリンダ本体３ａに四本のピストンロッド３ｂを配設するようにしてある。
【００２６】
又、前記四本のピストンロッド３ｂ下面側に形成される四個の鉛直荷重支持用液室３ｃは、連通路８によって連通させるようにしてある。
【００２７】
次に、上記第一実施例の作用を説明する。
【００２８】
地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生しない。
【００２９】
この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなる。因みに、第一実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第一実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３０】
又、前記積層ゴム１と複数（四個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。
【００３１】
こうして、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３２】
図２（ａ），（ｂ）は本発明の第二実施例であって、図中、図１（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１（ａ），（ｂ）に示す第一実施例と同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図２（ａ），（ｂ）に示す如く、前記積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続するようにした点にある。
【００３３】
上記第二実施例の如く、六個の液圧シリンダ３を配設しても、地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第二実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第二実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３４】
こうして、第二実施例においても、第一実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の第三実施例であって、図中、図２（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２（ａ），（ｂ）に示す第二実施例と同様であるが、本第三実施例の特徴とするところは、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に、球面軸受４を介して鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３を配置し、該鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に、六個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ｂによって接続するようにした点にある。
【００３６】
上記第三実施例の如く構成すると、鉛直方向荷重は主に、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に配置された鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３によって支持されており、この状態で、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３及び複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第三実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第三実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３７】
こうして、第三実施例においても、第二実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３８】
図４（ａ），（ｂ）は本発明の第四実施例であって、図中、図１（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１（ａ），（ｂ）に示す第一実施例と同様であるが、本第四実施例の特徴とするところは、図４（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に配設した四個の液圧シリンダ３それぞれにアキュムレータ２を連通管６を介して接続するようにした点にある。
【００３９】
上記第四実施例の如く構成すると、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は、連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と複数（四個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第四実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第四実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００４０】
更に又、前記アキュムレータ２は、その数が増加するものの、それぞれを小さくすることが可能となり、製作もしやすくなると共に、免震ユニット５の設置箇所周辺に別の配管や機器等が存在するような場合、それらとの干渉を避ける上でも有効となる。
【００４１】
こうして、第四実施例においても、第一実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００４２】
尚、上記第一実施例〜第四実施例の場合、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に四個の液圧シリンダ３を配設したり、或いは積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設する代わりに、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形以上の偶数正多角形（正八角形や正十角形、或いはそれ以上）の頂点となる位置に複数の液圧シリンダ３を配設することも可能である。
【００４３】
図５（ａ），（ｂ）は本発明の第五実施例であって、図中、図３（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３（ａ），（ｂ）に示す第三実施例と同様であるが、本第五実施例の特徴とするところは、図５（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に、球面軸受４を介して鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３を配置し、該鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に、六個の液圧シリンダ３を配設し、所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと一方の側（図５（ｂ）においては時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダ３の他方の側（図５（ｂ）においては反時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと前記所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって接続するようにした点にある。
【００４４】
上記第五実施例の如く構成すると、鉛直方向荷重は主に、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に配置された鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３によって支持されており、この状態で、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと一方の側（図５（ｂ）においては時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダ３の他方の側（図５（ｂ）においては反時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと前記所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって接続するようにしたことにより、鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に配設された六個の液圧シリンダ３は、同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３及び複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第五実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第五実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００４５】
尚、上記第五実施例の場合、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設する代わりに、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正三角形、或いはそれ以上の正多角形（正方形や正五角形、或いはそれ以上）の頂点となる位置に複数の液圧シリンダ３を配設することも可能である。
【００４６】
こうして、第五実施例においても、第三実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００４７】
尚、本発明の三次元免震装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 積層ゴム
２ アキュムレータ
３ 液圧シリンダ
３ｃ 鉛直荷重支持用液室
３ｄ ピストン
３ｅ 曲げ支持用上液室
３ｆ 曲げ支持用下液室
４ 球面軸受
５ 免震ユニット
７ 連通路
７ａ 連通路
７ｂ 連通路
Ｂ 基礎
Ｈ 免震対象物
Ｏ 軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビルや重量建造物等の免震対象物を、地震の振動や衝撃から保護して支持するために、種々のバネを用いた三次元免震装置が提案されている。
【０００３】
図６は従来の三次元免震装置の一例を示す側断面図であって、該三次元免震装置は、水平方向の免震機能を有する積層ゴム１と、アキュムレータ２が接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねてなる免震ユニット５を、基礎Ｂと免震対象物Ｈとの間における複数所要箇所に配設してなる構成を有している。
【０００４】
前記液圧シリンダ３は、液圧シリンダ本体３ａと、該液圧シリンダ本体３ａの内部に鉛直方向へ摺動自在に嵌入され且つ上端部が液圧シリンダ本体３ａ外部へ張り出すピストンロッド３ｂとを有する一方、前記アキュムレータ２は、アキュムレータ本体２ａと、該アキュムレータ本体２ａの内部に鉛直方向へ摺動自在に嵌入されたピストン２ｂとを有し、該ピストン２ｂで仕切られたアキュムレータ本体２ａの下部空間２ｃと、前記液圧シリンダ本体３ａ内部のピストンロッド３ｂ下面側に形成される鉛直荷重支持用液室３ｃとを連通管６にて接続し、該連通管６にて接続されるアキュムレータ本体２ａの下部空間２ｃ及び液圧シリンダ本体３ａの鉛直荷重支持用液室３ｃ内に油等の液体を充填すると共に、前記ピストン２ｂで仕切られたアキュムレータ本体２ａの上部空間２ｄ内に窒素ガス等の不活性ガスを充填するようにしてある。
【０００５】
ここで、前述の如く、積層ゴム１と液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねて免震ユニット５を構成しているのは、液圧シリンダ３に対し、いわゆる「こじり力」（曲げモーメント）が作用しないようにするためである。
【０００６】
尚、積層ゴムと液圧シリンダとを備えた三次元免震装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２９１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記積層ゴム１は、それ単独で考えた場合、本来、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けることによって片端の回転が拘束されていない、いわゆる片端回転フリーとするのではなく、図７（ｂ）に示される如く両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用することが望ましい。
【０００９】
この理由は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合、該積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになるのに対し、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けて前記積層ゴム１を片端回転フリーとした場合、該積層ゴム１の安定限界水平変位は、図７（ｃ）中、実線で示されるようになり、例えば、鉛直荷重がＰ＝２０［ｔｏｎ］である場合、両端固定では安定限界水平変位がおよそ１２５０［ｍｍ］であるのに対し、片端回転フリーでは安定限界水平変位がおよそ１０００［ｍｍ］に低下してしまい、同じ鉛直荷重でも小さい水平変位で座屈が発生してしまうためである。
【００１０】
又、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合、該積層ゴム１の水平剛性（水平荷重をＦ、水平変位をδとすると、Ｆ／δ［ｔｏｎ／ｍ］）は、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになるのに対し、図７（ａ）に示される如く球面軸受４を設けて前記積層ゴム１を片端回転フリーとした場合、該積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｄ）中、実線で示されるようになり、鉛直荷重が増加するに従って水平剛性が低下する割合が、両端固定より片端回転フリーの方が大きくなり、片端回転フリーの場合、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしやすくなることがわかる。
【００１１】
即ち、図８（ａ）に示される如く、前記積層ゴム１と液圧シリンダ３とを球面軸受４を介して上下に積み重ねて免震ユニット５を構成すれば、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用しない反面、前記積層ゴム１に曲げモーメントが作用してしまい、該積層ゴム１が剪断座屈を起こしやすくなる不具合が生ずる一方、仮に、球面軸受４を介さずに、図８（ｂ）に示される如く、前記積層ゴム１と液圧シリンダ３とを直接接続すると、該積層ゴム１にとっては有利となる反面、前記液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなければならなくなって摺動抵抗が増し、免震性能が低下してしまう問題が発生することとなる。
【００１２】
本発明は、斯かる実情に鑑み、液圧シリンダに対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る三次元免震装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、水平方向の免震機能を有する積層ゴムと、アキュムレータが接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダとを球面軸受を介して上下に積み重ねてなる免震ユニットを備えた三次元免震装置において、
前記免震ユニットを構成する一個の積層ゴムに対し、該積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう複数の液圧シリンダを配設し、
前記各液圧シリンダには、前記アキュムレータに接続される鉛直荷重支持用液室と、ピストンにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室及び曲げ支持用下液室とを形成し、
前記液圧シリンダの曲げ支持用上液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、前記液圧シリンダの曲げ支持用下液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することにより、前記各液圧シリンダを同位相で動作させるよう構成したことを特徴とする三次元免震装置にかかるものである。
【００１４】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１５】
地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニットの液圧シリンダに伝わると、積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう配設された一方の液圧シリンダには上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダには下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダは連通路による接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生しない。
【００１６】
この結果、積層ゴムは、液圧シリンダとの間に球面軸受が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくなる。
【００１７】
又、前記積層ゴムと複数の液圧シリンダとは球面軸受を介して接続されており、該各液圧シリンダが曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。
【００１８】
前記三次元免震装置においては、前記積層ゴムの軸線を中心とする正方形以上の偶数正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、一方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することができる。
【００１９】
又、前記三次元免震装置においては、前記積層ゴムの軸線を中心とする正三形以上の正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、所望の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と一方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダの他方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用上液室と前記所望の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の三次元免震装置によれば、液圧シリンダに対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴムが剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩａ−Ｉａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図２】本発明の第二実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図３】本発明の第三実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図４】本発明の第四実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＩＶａ−ＩＶａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図５】本発明の第五実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は側断面図（（ｂ）のＶａ−Ｖａ断面相当図）、（ｂ）は平断面図である。
【図６】従来の三次元免震装置の一例を示す側断面図である。
【図７】従来の三次元免震装置の一例における積層ゴムの固定条件の相違（球面軸受の有無）による状態変化を示す図であって、（ａ）は片端回転フリーとした場合（球面軸受が有る場合）の積層ゴムの変形を示す概念図、（ｂ）は両端固定とした場合（球面軸受が無い場合）の積層ゴムの変形を示す概念図、（ｃ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの安定限界水平変位が両端固定とした場合より低下することを示す線図、（ｄ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの水平剛性が両端固定とした場合より低下することを示す線図である。
【図８】従来の三次元免震装置の一例における積層ゴムの固定条件の相違（球面軸受の有無）による状態変化を示す図であって、（ａ）は片端回転フリーとした場合の積層ゴムの変形と該積層ゴムに作用する曲げモーメントとを示す概念図、（ｂ）は両端固定とした場合の積層ゴムの変形と液圧シリンダに作用する曲げモーメントとを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１（ａ），（ｂ）は本発明の第一実施例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図６に示す従来のものと同様であるが、本第一実施例の特徴とするところは、図１（ａ），（ｂ）に示す如く、免震ユニット５を構成する一個の積層ゴム１に対し、該積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう複数の液圧シリンダ３を配設し、各液圧シリンダ３には、アキュムレータ２に接続される鉛直荷重支持用液室３ｃと、ピストン３ｄにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室３ｅ及び曲げ支持用下液室３ｆとを形成し、前記液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、前記液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと、該液圧シリンダ３に対応する別の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続することにより、前記各液圧シリンダ３を同位相で動作させるよう構成した点にある。
【００２４】
本第一実施例の場合、前記積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に四個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続するようにしてある。
【００２５】
尚、前記四個の液圧シリンダ３は、共通となる一個の液圧シリンダ本体３ａを利用し、該一個の液圧シリンダ本体３ａに四本のピストンロッド３ｂを配設するようにしてある。
【００２６】
又、前記四本のピストンロッド３ｂ下面側に形成される四個の鉛直荷重支持用液室３ｃは、連通路８によって連通させるようにしてある。
【００２７】
次に、上記第一実施例の作用を説明する。
【００２８】
地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生しない。
【００２９】
この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなる。因みに、第一実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第一実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３０】
又、前記積層ゴム１と複数（四個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。
【００３１】
こうして、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３２】
図２（ａ），（ｂ）は本発明の第二実施例であって、図中、図１（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１（ａ），（ｂ）に示す第一実施例と同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図２（ａ），（ｂ）に示す如く、前記積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを連通路７ｂによって接続するようにした点にある。
【００３３】
上記第二実施例の如く、六個の液圧シリンダ３を配設しても、地震等の発生時に、曲げモーメントが免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第二実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第二実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３４】
こうして、第二実施例においても、第一実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の第三実施例であって、図中、図２（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２（ａ），（ｂ）に示す第二実施例と同様であるが、本第三実施例の特徴とするところは、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に、球面軸受４を介して鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３を配置し、該鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に、六個の液圧シリンダ３を配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ａによって接続すると共に、一方の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆと他方の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ｂによって接続するようにした点にある。
【００３６】
上記第三実施例の如く構成すると、鉛直方向荷重は主に、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に配置された鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３によって支持されており、この状態で、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３及び複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第三実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第三実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００３７】
こうして、第三実施例においても、第二実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００３８】
図４（ａ），（ｂ）は本発明の第四実施例であって、図中、図１（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１（ａ），（ｂ）に示す第一実施例と同様であるが、本第四実施例の特徴とするところは、図４（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に配設した四個の液圧シリンダ３それぞれにアキュムレータ２を連通管６を介して接続するようにした点にある。
【００３９】
上記第四実施例の如く構成すると、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、これらの液圧シリンダ３は、連通路７ａ，７ｂによる接続によって同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と複数（四個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第四実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第四実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００４０】
更に又、前記アキュムレータ２は、その数が増加するものの、それぞれを小さくすることが可能となり、製作もしやすくなると共に、免震ユニット５の設置箇所周辺に別の配管や機器等が存在するような場合、それらとの干渉を避ける上でも有効となる。
【００４１】
こうして、第四実施例においても、第一実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００４２】
尚、上記第一実施例〜第四実施例の場合、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形の頂点となる位置に四個の液圧シリンダ３を配設したり、或いは積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設する代わりに、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正方形以上の偶数正多角形（正八角形や正十角形、或いはそれ以上）の頂点となる位置に複数の液圧シリンダ３を配設することも可能である。
【００４３】
図５（ａ），（ｂ）は本発明の第五実施例であって、図中、図３（ａ），（ｂ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３（ａ），（ｂ）に示す第三実施例と同様であるが、本第五実施例の特徴とするところは、図５（ａ），（ｂ）に示す如く、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に、球面軸受４を介して鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３を配置し、該鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に、六個の液圧シリンダ３を配設し、所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと一方の側（図５（ｂ）においては時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダ３の他方の側（図５（ｂ）においては反時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと前記所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって接続するようにした点にある。
【００４４】
上記第五実施例の如く構成すると、鉛直方向荷重は主に、積層ゴム１の軸線Ｏ延長上における中心部分に配置された鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３によって支持されており、この状態で、地震等の発生時に、曲げモーメントが前記免震ユニット５の各液圧シリンダ３に伝わると、積層ゴム１の軸線Ｏを中心に対称となるよう互いに対角に配設された一方の液圧シリンダ３には上方への荷重が作用すると共に、対応する他方の液圧シリンダ３には下方への荷重が作用するが、所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと一方の側（図５（ｂ）においては時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダ３の他方の側（図５（ｂ）においては反時計回り方向の側）に隣接する液圧シリンダ３の曲げ支持用上液室３ｅと前記所望の液圧シリンダ３の曲げ支持用下液室３ｆとを、液圧シリンダ本体３ａの外側に設けられる配管で形成した連通路７によって接続するようにしたことにより、鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３の周囲に配設された六個の液圧シリンダ３は、同位相の動作しか許容されていないので、回転変形が発生せず、この結果、積層ゴム１は、液圧シリンダ３との間に球面軸受４が介在されているものの、あたかも両端固定として曲げ（回転）が拘束されているような状態で使用される形となり、前記積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくなり、又、前記積層ゴム１と鉛直方向荷重支持専用の液圧シリンダ３及び複数（六個）の液圧シリンダ３とは球面軸受４を介して接続されており、該各液圧シリンダ３が曲げモーメントを負担しなくて済むため、摺動抵抗が増す心配はなく、免震性能が低下してしまう問題が発生することもない。因みに、第五実施例における積層ゴム１の安定限界水平変位（座屈発生時水平変位）は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｃ）中、仮想線で示されるようになる一方、第五実施例における積層ゴム１の水平剛性は、図７（ｂ）に示される如く前記積層ゴム１を両端固定として曲げ（回転）が拘束された状態で使用した場合と同様に、図７（ｄ）中、仮想線で示されるようになる。
【００４５】
尚、上記第五実施例の場合、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正六角形の頂点となる位置に六個の液圧シリンダ３を配設する代わりに、積層ゴム１の軸線Ｏを中心とする正三角形、或いはそれ以上の正多角形（正方形や正五角形、或いはそれ以上）の頂点となる位置に複数の液圧シリンダ３を配設することも可能である。
【００４６】
こうして、第五実施例においても、第三実施例と同様、液圧シリンダ３に対し曲げモーメントが作用することを防止でき且つ積層ゴム１が剪断座屈を起こしにくくすることができ、免震性能向上を図り得る。
【００４７】
尚、本発明の三次元免震装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 積層ゴム
２ アキュムレータ
３ 液圧シリンダ
３ｃ 鉛直荷重支持用液室
３ｄ ピストン
３ｅ 曲げ支持用上液室
３ｆ 曲げ支持用下液室
４ 球面軸受
５ 免震ユニット
７ 連通路
７ａ 連通路
７ｂ 連通路
Ｂ 基礎
Ｈ 免震対象物
Ｏ 軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向の免震機能を有する積層ゴムと、アキュムレータが接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダとを球面軸受を介して上下に積み重ねてなる免震ユニットを備えた三次元免震装置において、
前記免震ユニットを構成する一個の積層ゴムに対し、該積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう複数の液圧シリンダを配設し、
前記各液圧シリンダには、前記アキュムレータに接続される鉛直荷重支持用液室と、ピストンにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室及び曲げ支持用下液室とを形成し、
前記液圧シリンダの曲げ支持用上液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、前記液圧シリンダの曲げ支持用下液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することにより、前記各液圧シリンダを同位相で動作させるよう構成したことを特徴とする三次元免震装置。
【請求項２】
前記積層ゴムの軸線を中心とする正方形以上の偶数正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、一方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続した請求項１記載の三次元免震装置。
【請求項３】
前記積層ゴムの軸線を中心とする正三形以上の正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、所望の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と一方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダの他方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用上液室と前記所望の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続した請求項１記載の三次元免震装置。
【請求項１】
水平方向の免震機能を有する積層ゴムと、アキュムレータが接続され鉛直方向の免震機能を有する液圧シリンダとを球面軸受を介して上下に積み重ねてなる免震ユニットを備えた三次元免震装置において、
前記免震ユニットを構成する一個の積層ゴムに対し、該積層ゴムの軸線を中心に対称となるよう複数の液圧シリンダを配設し、
前記各液圧シリンダには、前記アキュムレータに接続される鉛直荷重支持用液室と、ピストンにて上下に仕切られる曲げ支持用上液室及び曲げ支持用下液室とを形成し、
前記液圧シリンダの曲げ支持用上液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、前記液圧シリンダの曲げ支持用下液室と、該液圧シリンダに対応する別の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続することにより、前記各液圧シリンダを同位相で動作させるよう構成したことを特徴とする三次元免震装置。
【請求項２】
前記積層ゴムの軸線を中心とする正方形以上の偶数正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、互いに対角に位置する一方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続すると共に、一方の液圧シリンダの曲げ支持用下液室と他方の液圧シリンダの曲げ支持用上液室とを連通路によって接続した請求項１記載の三次元免震装置。
【請求項３】
前記積層ゴムの軸線を中心とする正三形以上の正多角形の頂点となる位置に液圧シリンダを配設し、所望の液圧シリンダの曲げ支持用上液室と一方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって順次接続し、最終的に前記所望の液圧シリンダの他方の側に隣接する液圧シリンダの曲げ支持用上液室と前記所望の液圧シリンダの曲げ支持用下液室とを連通路によって接続した請求項１記載の三次元免震装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２５５７６７（Ｐ２０１０−２５５７６７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７５４７（Ｐ２００９−１０７５４７）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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