免震装置
【課題】 経済性に優れかつ建物荷重による免震機能の阻害要因を取り除く。
【解決手段】本発明に係る免震装置１は、直動式の免震機構２，２を中間部材としての十字状部材３に取り付けてなる。十字状部材３は、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させて構成してあり、免震機構２，２は、それらの据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにＨ形鋼４ａのフランジ上面とＨ形鋼４ｂのフランジ下面にそれぞれボルトで取り付けてある。
【解決手段】本発明に係る免震装置１は、直動式の免震機構２，２を中間部材としての十字状部材３に取り付けてなる。十字状部材３は、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させて構成してあり、免震機構２，２は、それらの据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにＨ形鋼４ａのフランジ上面とＨ形鋼４ｂのフランジ下面にそれぞれボルトで取り付けてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅に採用される免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免震は、言うまでもなく入力地震動を低減する技術であり、免震化の対象は、コンピュータ等が載置された床（免震床）という小規模なものに始まり、今ではオフィスビルやマンションといった建物全体に拡がるとともに、重量が小さいために積層ゴムでは免震化が難しかった戸建て住宅にも免震技術が採用されるようになってきた。
【０００３】
戸建て住宅に採用される免震装置としては、通常の建物と同様、建物の固有周期を入力地震動の卓越周期から長周期側にシフトさせるものと、固有周期自体を建物に持たせないようにするものとに大別されるが、建物重量が小さい分、水平剛性を相対的に小さくしなければならないので、戸建て住宅の場合においては、凹面あるいは湾曲面を有する一対の支持板を上下に対向配置してそれらの間に球体を挟み込むことで建物の固有周期を長周期化させる免震装置や、滑り支承や単純な転がり支承で建物に固有周期を持たせない免震装置が適している。
【０００４】
ここで、戸建て住宅の固有周期を長周期化させる免震装置として、上記したもの以外に、溝の幅が両端で狭く中央で広くなる一対の転動体走行部材を該溝が対面するように配置し、それらの間に転動体を挟み込んでなる転動式の免震装置が知られている。
【０００５】
このような転動式の免震装置においては、転動体は、転動体走行部材の溝幅が最も広い位置、すなわち転動体走行部材の中央において安定し、その中央から各端方向に離れた離間位置においては、転動体走行部材の溝に沿って溝幅がより広い中央に向かって転動しようとする。すなわち、転動体は、転動体走行部材の中央が中立位置（原点）となり、その中立位置から離れた箇所で中立位置に戻ろうとする復元力を受ける。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８８３７
【特許文献２】特開平９−３２４５５５
【特許文献３】特開平１０−３７５２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、あらゆる方向の横揺れに対応するためには、上述した転動式の免震装置を所定角度で交差配置すればよく、例えば直交配置することで全方位的な免震が可能となる。
【０００８】
当然ながら、通常時においては、建物の鉛直荷重を地盤に伝達しなければならないところ、転動式の免震装置を十字状に重ねて交差配置すると、荷重伝達点が十字状の交差箇所のみとなる。また、免震装置自体に大きな曲げモーメントやせん断力が作用することにもなる。
【０００９】
かかる事態は、免震機能を阻害しかねず、このため免震装置の剛性を十分に高める必要が生じ、その結果、不経済な設計・製作とならざるを得ないという問題を生じていた。
【００１０】
ちなみに、特許文献３には、２つの円弧状のレールを直交配置するとともにこれらのレールを連結ブロックを介して連結してなる免震装置が開示されており、同文献でわかるように、建物の鉛直荷重を考慮すると、免震装置が複雑な構造となるのを余儀なくされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、経済性に優れなおかつ免震機能を阻害する懸念がない転動式の免震装置を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る転動式免震装置は請求項１に記載したように、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ前記免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように前記中間部材にそれぞれ取り付けたものである。
【００１３】
また、本発明に係る転動式免震装置は、前記中間部材を十字状部材で構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る転動式免震装置は請求項３に記載したように、前記免震機構を、溝がそれぞれ長手方向に沿って形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置して前記一対の転動体走行部材の間に前記転動体を挟み込むことで構成するとともに、前記溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、前記一対の転動体走行部材が前記溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ前記溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成したものである。
【００１５】
本発明に係る免震装置においては、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように中間部材にそれぞれ取り付けてある。
【００１６】
このようにすると、２つの免震機構を所定の中間部材の上下にそれぞれ取り付けてあり、この中間部材が免震機構にかかる外力を負担するため、免震機構自体の剛性や強度を必要以上に上げずとも、建物の鉛直荷重を中間部材を介して確実に地盤に伝達させることが可能となり、免震機構を簡素化できる。すなわち、中間部材を介さずに鉛直荷重が免震機構に負荷された場合には、剛性が十分でない免震機構では捻れや曲げなどが生じ、円滑な転動が妨げられるおそれがあるが、中間部材の存在により、それを未然に回避することができる。
【００１７】
また、各免震機構において転動体の走行をガイドする溝や突条が互いに非平行となるように配置してあるため、単体では一方向免震しかできない免震機構を２つ組み合わせることによって、全方位的な免震が可能となる。
【００１８】
転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構とは、該免震機構を据え付けた際、鉛直上方から見たときに転動体が直線的に転動するように構成された免震機構を意味するものとし、水平方向から見たときに転動体が直線的に転動する免震機構はもちろん、下方に凸となる円弧状に転動体が転動する免震機構も包摂される。
【００１９】
また、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するような構成については、上述したように、少なくとも鉛直上方から見たとき、転動体が直線的に転動するように構成されていれば足り、どのように構成するかは任意であるが、例えば、溝や突条を用いて転動体が直線的に転動するように構成することが考えられる。
【００２０】
転動体は、球体に限らず、転動機能を有するものであればどのようなものでもかまわない。また、転動体の走行をガイドするものが溝ではなく突条である場合には、中央が膨らんだ球体ではなく、両端部が膨らんだもの、例えばロッドの各端に円錐台状端部をその断面が外側にいくにつれて大きくなるように取り付けて構成すればよい。
【００２１】
また、走行をガイドする溝や突条は、転動体走行部材に複数配置してもかまわない。例えば、複数の溝を転動体のガイドとした場合、転動体は、鉄アレイ状、すなわちロッドの各端に球体を設けた形状にすればよい。
【００２２】
免震機構は、いわゆる直動式のものであればどのようなものでもかまわないが、溝形式の場合、例えば、溝がそれぞれ形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置するとともに一対の転動体走行部材の間に転動体を挟み込み、溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、一対の転動体走行部材が溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成することができる。
【００２３】
また、ガイドが突条形式の場合、突条がそれぞれ形成された一対の転動体走行部材を該突条が向かい合うように対向配置するとともに一対の転動体走行部材の間に転動体を挟み込み、突条をその幅が両端で広く中央で狭くなるように形成することで、一対の転動体走行部材が突条の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ突条の幅が最小となる中央位置を原点として原点復帰するように構成することができる。
【００２４】
なお、本発明に係る免震機構は、原点復帰型のものに限るわけではなく、原点復帰しない、換言すれば転動体に復元力が作用しない、単なる転がり支承を採用した免震機構も包摂される。この場合、ダンパー等で原点復帰機能を付与することができることは言うまでもない。
【００２５】
また、各免震機構は、それらの溝や突条が互いに非平行となるように配置してあれば、必ずしも直交させる必要はないし、中間部材は、所定の剛性を有し建物からの鉛直荷重を地盤に確実に伝達させることができるのであれば、その材質や形状は問わない。素材自体の強度や形状により適宜選定すればよい。例えば、中間部材を十字状部材で構成し、該十字状部材に２つの免震機構をそれぞれ取り付けるようにしたならば、各免震機構は、それらの溝や突条が互いに直交するように配置されることとなり、あらゆる方向の揺れに対して均等な免震効果を発揮させることが可能となる。加えて、格子状をなす建物の基礎に適した免震装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る免震装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図１及び図２は、本実施形態に係る免震装置を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る免震装置１は、直動式の免震機構２，２を中間部材としての十字状部材３に取り付けてなる。
【００２８】
十字状部材３は、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させて構成してあり、免震機構２，２は、それらの据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにＨ形鋼４ａのフランジ上面とＨ形鋼４ｂのフランジ下面にそれぞれボルトで取り付けてある。
【００２９】
免震機構２は図３に示すように、一対の転動体走行部材２１，２１とそれらに挟まれた転動体としての鋼球２２とから構成するとともに、転動体走行部材２１，２１に鋼球２２が走行する溝２３，２３をそれぞれ形成してなり、鋼球２２は、かかる溝２３に沿って転動するようになっている。
【００３０】
また、免震機構２は、一対の転動体走行部材２１，２１を溝２３，２３が上下に向かい合うように対向配置するとともに、一対の転動体走行部材２１，２１の間に鋼球２２を挟み込んで構成してあるが、図４に示すように、溝２３，２３を、その幅が両端で狭く（同図(a)のＷ1）、中央で広く（同図(b)のＷ2）なるように形成してあるとともに、鋼球２２を挟み込んでいる一対の転動体走行部材２１，２１が溝２３の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ溝２３の幅が最大（Ｗ2）となる中央位置Ｃ（同図(c)）を原点として原点復帰するように構成してある。
【００３１】
なお、免震機構２，２を十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるため、免震機構２，２の溝２３は、結果として互いに非平行となる。
【００３２】
なお、図４でわかるように、溝２３には、地震時において転動体走行部材２１，２１が相対移動する際に鋼球２２が外れることがないよう、テーパ面４１，４１を形成してあり、鋼球２２は、これらのテーパ面４１，４１に点接触している。
【００３３】
ここで、図示しない建物からの鉛直荷重は、十字状部材３を構成するＨ形鋼４ａの上面に設置された免震機構２に作用し、十字状部材３に伝達した後、Ｈ形鋼４ｂの下面に設置された免震機構２を介して、図示しない建物の基礎、地盤へと伝達される。
【００３４】
そのため、十字状部材３には、鉛直荷重を支持するだけの圧縮強度が必要であることはもちろん、免震機構２に曲げモーメントやせん断力が実質的に作用しないよう、十分な曲げ剛性、曲げ強度、せん断剛性及びせん断強度を持たせておく。
【００３５】
すなわち、十字状部材３を構成するＨ形鋼４ａ，４ｂは、建物の鉛直荷重による曲げモーメントやせん断力を考慮してその成（高さ）を決定する。
【００３６】
本実施形態においては、地震時、建物とその基礎との間に介在設置された免震装置１は、免震機構２，２を構成する転動体走行部材２１，２１が図５に示すように相対移動し、その結果、建物に入力する地震動は大幅に低減される。
【００３７】
なお、免震機構２，２は、上述したように原点復帰機能を持っているが、地盤に対する建物の相対変位を収斂させるため、必要に応じてダンパーを適宜配置する。
【００３８】
一方、通常時においては、免震機構２，２が有する原点復帰機能により、図１に示す状態が保持されるとともに、建物からの鉛直荷重は、免震機構２，２に実質的な曲げモーメントやせん断力を発生させることなく、十字状部材３を介して基礎から地盤へと確実に伝達される。
【００３９】
ここで、免震機構２に実質的な曲げモーメントやせん断力を発生させないとは、地震時の設計条件（地震時の相対変位や復元力など）に基づいて設計製作された免震機構２が本来的に保有する剛性や強度によって十分に変形を抑制しあるいは応力に耐える程度の小さな曲げモーメントやせん断力まで発生させないという意味ではない。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る免震装置１によれば、転動式の免震機構２，２を、該免震機構がその据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるとともに、各免震機構２，２をそれらの溝２３，２３が互いに非平行となるように配置したので、免震機構２自体の剛性や強度を上げずとも、建物の鉛直荷重を十字状部材３を介して確実に地盤に伝達させることが可能となり、中間部材が存在しない場合に鉛直荷重が免震機構２に及ぼす捻れや曲げなどの悪影響を未然に回避することができる。
【００４１】
したがって、免震機構２を設計製作する際、建物の鉛直荷重を過大に考慮する必要がなくなり、より簡易な構造とすることが可能となる。
【００４２】
また、各免震機構２，２をそれらの溝２３が互いに非平行となるように配置してあるため、単体では一方向免震しかできない免震機構２，２を２つ組み合わせることによって、全方位的な免震が可能となる。
【００４３】
本実施形態では、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させることで十字状部材３を構成し、さらに２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを段違いに差し込むように接合することで全高が低くなるように構成したが、本発明の十字状部材はかかる構成に限定されるものではなく、例えば図６(a)に示すように、Ｈ形鋼を単に重ねてもよいし、同図(b)に示すように角形鋼管を重ねてもよい。一方、十字状部材３のように２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを段違いに差し込むのではなく、それぞれのフランジ面が揃うように接合してもかまわない。
【００４４】
また、本実施形態では、十字状部材３で本発明の中間部材を構成したが、本発明に係る中間部材はかかる構成に限定されるものではなく、例えば図７(a)に示すように３本のＨ形鋼を用いてキ型（Ｈ型）に構成してもよいし、同図(b)に示すように４本のＨ形鋼を用いて井桁状に構成してもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、溝２３をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、一対の転動体走行部材２１，２１が溝２３の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ溝２３の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように免震機構２を構成した。
【００４６】
かかる構成においては、建物から受ける鉛直荷重によって、より広い方向に移動しようとする復元力が転動体である鋼球２２に作用する。
【００４７】
すなわち、原点から離間した位置においては、原点方向に溝２３の幅が拡がっているため、その位置でのテーパ面４１，４１は、溝２３の軸線に対して平行ではなく傾斜している。そのため、鋼球２２とテーパ面４１，４１との接点におけるテーパ面からの法線方向反力は、鉛直上向き分力、溝２３の軸線に直交する水平分力及び溝２３の軸線方向に沿った水平分力の３つに分解され、このうち、溝２３の方向に沿った水平分力が復元力となる。ちなみに、中央から離間するにつれてテーパ面４１，４１の間隔も狭くなり鋼球２２の接点間距離も短くなるため、鋼球２２は、原点で最も低い位置となり、原点から離間するにつれて高い位置となる。
【００４８】
しかしながら、本発明に係る免震機構は、このような原点復帰機能を有するものに限定されるものではなく、転動体に復元力が作用しない形式のもの、すなわち、単なる転がり支承のタイプでもかまわない。この場合、原点復帰機能を例えばダンパーで補う必要があるが、それは本発明の問題ではない。
【００４９】
また、本実施形態では、免震機構２を、一対の転動体走行部材２１，２１とそれらに挟まれた転動体としての鋼球２２とから構成するとともに、転動体走行部材２１，２１に鋼球２２が走行する溝２３，２３をそれぞれ形成して構成したが、このような溝型タイプに代えて突条タイプの免震機構を採用してもかまわない。
【００５０】
このような変形例に係る免震機構を図８に示す。この免震機構５２は、前記実施形態と同様に中間部材としての十字状部材３に取り付けるようになっており、一対の転動体走行部材５３，５３とそれらに挟まれた転動体としてのロッド５４とから構成するとともに、転動体走行部材５３，５３にロッド５４が走行する突条５５，５５をそれぞれ形成してなり、ロッド５４は、かかる突条５５，５５に沿って転動するようになっている。
【００５１】
また、免震機構５２は、一対の転動体走行部材５３，５３を突条５５，５５が向かい合うように対向配置するとともに、一対の転動体走行部材５３，５３の間にロッド５４を挟み込んで構成してあるが、突条５５，５５を、その幅が両端で広く、中央で狭くなるように形成してあるとともに、ロッド５４を挟み込んでいる一対の転動体走行部材５３，５３が突条５５の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ突条５５の幅が最小となる中央位置を原点として原点復帰するように構成してある。
【００５２】
ロッド５４は、ロッド本体５７の各端に円錐台状端部５６，５６をその断面が外側にいくにつれて大きくなるように取り付けて構成してある。
【００５３】
なお、免震機構５２，５２を十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるため、免震機構５２，５２の突条５５は、結果として互いに非平行となる。
【００５４】
かかる免震機構５２を採用した免震装置の作用効果については上述の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る免震装置の全体斜視図。
【図２】本実施形態に係る免震装置の分解斜視図。
【図３】本実施形態に係る免震機構の分解斜視図。
【図４】転動体走行部材の断面図であり、(a)は図３のＡ−Ａ線に沿う横断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う横断面図、(c)はＣ−Ｃ線に沿う縦断面図。
【図５】免震機構の作用を示した斜視図。
【図６】中間部材の変形例を示した斜視図。
【図７】同じく中間部材の変形例を示した斜視図。
【図８】免震機構の変形例を示した斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 免震装置
２，５２ 免震機構
３ 十字状部材（中間部材）
４ａ，４ｂ Ｈ形鋼
２１，５３ 転動体走行部材
２２ 鋼球（転動体）
２３ 溝
５４ ロッド（転動体）
５５ 突条
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅に採用される免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免震は、言うまでもなく入力地震動を低減する技術であり、免震化の対象は、コンピュータ等が載置された床（免震床）という小規模なものに始まり、今ではオフィスビルやマンションといった建物全体に拡がるとともに、重量が小さいために積層ゴムでは免震化が難しかった戸建て住宅にも免震技術が採用されるようになってきた。
【０００３】
戸建て住宅に採用される免震装置としては、通常の建物と同様、建物の固有周期を入力地震動の卓越周期から長周期側にシフトさせるものと、固有周期自体を建物に持たせないようにするものとに大別されるが、建物重量が小さい分、水平剛性を相対的に小さくしなければならないので、戸建て住宅の場合においては、凹面あるいは湾曲面を有する一対の支持板を上下に対向配置してそれらの間に球体を挟み込むことで建物の固有周期を長周期化させる免震装置や、滑り支承や単純な転がり支承で建物に固有周期を持たせない免震装置が適している。
【０００４】
ここで、戸建て住宅の固有周期を長周期化させる免震装置として、上記したもの以外に、溝の幅が両端で狭く中央で広くなる一対の転動体走行部材を該溝が対面するように配置し、それらの間に転動体を挟み込んでなる転動式の免震装置が知られている。
【０００５】
このような転動式の免震装置においては、転動体は、転動体走行部材の溝幅が最も広い位置、すなわち転動体走行部材の中央において安定し、その中央から各端方向に離れた離間位置においては、転動体走行部材の溝に沿って溝幅がより広い中央に向かって転動しようとする。すなわち、転動体は、転動体走行部材の中央が中立位置（原点）となり、その中立位置から離れた箇所で中立位置に戻ろうとする復元力を受ける。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８８３７
【特許文献２】特開平９−３２４５５５
【特許文献３】特開平１０−３７５２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、あらゆる方向の横揺れに対応するためには、上述した転動式の免震装置を所定角度で交差配置すればよく、例えば直交配置することで全方位的な免震が可能となる。
【０００８】
当然ながら、通常時においては、建物の鉛直荷重を地盤に伝達しなければならないところ、転動式の免震装置を十字状に重ねて交差配置すると、荷重伝達点が十字状の交差箇所のみとなる。また、免震装置自体に大きな曲げモーメントやせん断力が作用することにもなる。
【０００９】
かかる事態は、免震機能を阻害しかねず、このため免震装置の剛性を十分に高める必要が生じ、その結果、不経済な設計・製作とならざるを得ないという問題を生じていた。
【００１０】
ちなみに、特許文献３には、２つの円弧状のレールを直交配置するとともにこれらのレールを連結ブロックを介して連結してなる免震装置が開示されており、同文献でわかるように、建物の鉛直荷重を考慮すると、免震装置が複雑な構造となるのを余儀なくされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、経済性に優れなおかつ免震機能を阻害する懸念がない転動式の免震装置を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る転動式免震装置は請求項１に記載したように、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ前記免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように前記中間部材にそれぞれ取り付けたものである。
【００１３】
また、本発明に係る転動式免震装置は、前記中間部材を十字状部材で構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る転動式免震装置は請求項３に記載したように、前記免震機構を、溝がそれぞれ長手方向に沿って形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置して前記一対の転動体走行部材の間に前記転動体を挟み込むことで構成するとともに、前記溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、前記一対の転動体走行部材が前記溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ前記溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成したものである。
【００１５】
本発明に係る免震装置においては、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように中間部材にそれぞれ取り付けてある。
【００１６】
このようにすると、２つの免震機構を所定の中間部材の上下にそれぞれ取り付けてあり、この中間部材が免震機構にかかる外力を負担するため、免震機構自体の剛性や強度を必要以上に上げずとも、建物の鉛直荷重を中間部材を介して確実に地盤に伝達させることが可能となり、免震機構を簡素化できる。すなわち、中間部材を介さずに鉛直荷重が免震機構に負荷された場合には、剛性が十分でない免震機構では捻れや曲げなどが生じ、円滑な転動が妨げられるおそれがあるが、中間部材の存在により、それを未然に回避することができる。
【００１７】
また、各免震機構において転動体の走行をガイドする溝や突条が互いに非平行となるように配置してあるため、単体では一方向免震しかできない免震機構を２つ組み合わせることによって、全方位的な免震が可能となる。
【００１８】
転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構とは、該免震機構を据え付けた際、鉛直上方から見たときに転動体が直線的に転動するように構成された免震機構を意味するものとし、水平方向から見たときに転動体が直線的に転動する免震機構はもちろん、下方に凸となる円弧状に転動体が転動する免震機構も包摂される。
【００１９】
また、転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するような構成については、上述したように、少なくとも鉛直上方から見たとき、転動体が直線的に転動するように構成されていれば足り、どのように構成するかは任意であるが、例えば、溝や突条を用いて転動体が直線的に転動するように構成することが考えられる。
【００２０】
転動体は、球体に限らず、転動機能を有するものであればどのようなものでもかまわない。また、転動体の走行をガイドするものが溝ではなく突条である場合には、中央が膨らんだ球体ではなく、両端部が膨らんだもの、例えばロッドの各端に円錐台状端部をその断面が外側にいくにつれて大きくなるように取り付けて構成すればよい。
【００２１】
また、走行をガイドする溝や突条は、転動体走行部材に複数配置してもかまわない。例えば、複数の溝を転動体のガイドとした場合、転動体は、鉄アレイ状、すなわちロッドの各端に球体を設けた形状にすればよい。
【００２２】
免震機構は、いわゆる直動式のものであればどのようなものでもかまわないが、溝形式の場合、例えば、溝がそれぞれ形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置するとともに一対の転動体走行部材の間に転動体を挟み込み、溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、一対の転動体走行部材が溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成することができる。
【００２３】
また、ガイドが突条形式の場合、突条がそれぞれ形成された一対の転動体走行部材を該突条が向かい合うように対向配置するとともに一対の転動体走行部材の間に転動体を挟み込み、突条をその幅が両端で広く中央で狭くなるように形成することで、一対の転動体走行部材が突条の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ突条の幅が最小となる中央位置を原点として原点復帰するように構成することができる。
【００２４】
なお、本発明に係る免震機構は、原点復帰型のものに限るわけではなく、原点復帰しない、換言すれば転動体に復元力が作用しない、単なる転がり支承を採用した免震機構も包摂される。この場合、ダンパー等で原点復帰機能を付与することができることは言うまでもない。
【００２５】
また、各免震機構は、それらの溝や突条が互いに非平行となるように配置してあれば、必ずしも直交させる必要はないし、中間部材は、所定の剛性を有し建物からの鉛直荷重を地盤に確実に伝達させることができるのであれば、その材質や形状は問わない。素材自体の強度や形状により適宜選定すればよい。例えば、中間部材を十字状部材で構成し、該十字状部材に２つの免震機構をそれぞれ取り付けるようにしたならば、各免震機構は、それらの溝や突条が互いに直交するように配置されることとなり、あらゆる方向の揺れに対して均等な免震効果を発揮させることが可能となる。加えて、格子状をなす建物の基礎に適した免震装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る免震装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図１及び図２は、本実施形態に係る免震装置を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る免震装置１は、直動式の免震機構２，２を中間部材としての十字状部材３に取り付けてなる。
【００２８】
十字状部材３は、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させて構成してあり、免震機構２，２は、それらの据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにＨ形鋼４ａのフランジ上面とＨ形鋼４ｂのフランジ下面にそれぞれボルトで取り付けてある。
【００２９】
免震機構２は図３に示すように、一対の転動体走行部材２１，２１とそれらに挟まれた転動体としての鋼球２２とから構成するとともに、転動体走行部材２１，２１に鋼球２２が走行する溝２３，２３をそれぞれ形成してなり、鋼球２２は、かかる溝２３に沿って転動するようになっている。
【００３０】
また、免震機構２は、一対の転動体走行部材２１，２１を溝２３，２３が上下に向かい合うように対向配置するとともに、一対の転動体走行部材２１，２１の間に鋼球２２を挟み込んで構成してあるが、図４に示すように、溝２３，２３を、その幅が両端で狭く（同図(a)のＷ1）、中央で広く（同図(b)のＷ2）なるように形成してあるとともに、鋼球２２を挟み込んでいる一対の転動体走行部材２１，２１が溝２３の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ溝２３の幅が最大（Ｗ2）となる中央位置Ｃ（同図(c)）を原点として原点復帰するように構成してある。
【００３１】
なお、免震機構２，２を十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるため、免震機構２，２の溝２３は、結果として互いに非平行となる。
【００３２】
なお、図４でわかるように、溝２３には、地震時において転動体走行部材２１，２１が相対移動する際に鋼球２２が外れることがないよう、テーパ面４１，４１を形成してあり、鋼球２２は、これらのテーパ面４１，４１に点接触している。
【００３３】
ここで、図示しない建物からの鉛直荷重は、十字状部材３を構成するＨ形鋼４ａの上面に設置された免震機構２に作用し、十字状部材３に伝達した後、Ｈ形鋼４ｂの下面に設置された免震機構２を介して、図示しない建物の基礎、地盤へと伝達される。
【００３４】
そのため、十字状部材３には、鉛直荷重を支持するだけの圧縮強度が必要であることはもちろん、免震機構２に曲げモーメントやせん断力が実質的に作用しないよう、十分な曲げ剛性、曲げ強度、せん断剛性及びせん断強度を持たせておく。
【００３５】
すなわち、十字状部材３を構成するＨ形鋼４ａ，４ｂは、建物の鉛直荷重による曲げモーメントやせん断力を考慮してその成（高さ）を決定する。
【００３６】
本実施形態においては、地震時、建物とその基礎との間に介在設置された免震装置１は、免震機構２，２を構成する転動体走行部材２１，２１が図５に示すように相対移動し、その結果、建物に入力する地震動は大幅に低減される。
【００３７】
なお、免震機構２，２は、上述したように原点復帰機能を持っているが、地盤に対する建物の相対変位を収斂させるため、必要に応じてダンパーを適宜配置する。
【００３８】
一方、通常時においては、免震機構２，２が有する原点復帰機能により、図１に示す状態が保持されるとともに、建物からの鉛直荷重は、免震機構２，２に実質的な曲げモーメントやせん断力を発生させることなく、十字状部材３を介して基礎から地盤へと確実に伝達される。
【００３９】
ここで、免震機構２に実質的な曲げモーメントやせん断力を発生させないとは、地震時の設計条件（地震時の相対変位や復元力など）に基づいて設計製作された免震機構２が本来的に保有する剛性や強度によって十分に変形を抑制しあるいは応力に耐える程度の小さな曲げモーメントやせん断力まで発生させないという意味ではない。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る免震装置１によれば、転動式の免震機構２，２を、該免震機構がその据付け姿勢において十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるとともに、各免震機構２，２をそれらの溝２３，２３が互いに非平行となるように配置したので、免震機構２自体の剛性や強度を上げずとも、建物の鉛直荷重を十字状部材３を介して確実に地盤に伝達させることが可能となり、中間部材が存在しない場合に鉛直荷重が免震機構２に及ぼす捻れや曲げなどの悪影響を未然に回避することができる。
【００４１】
したがって、免震機構２を設計製作する際、建物の鉛直荷重を過大に考慮する必要がなくなり、より簡易な構造とすることが可能となる。
【００４２】
また、各免震機構２，２をそれらの溝２３が互いに非平行となるように配置してあるため、単体では一方向免震しかできない免震機構２，２を２つ組み合わせることによって、全方位的な免震が可能となる。
【００４３】
本実施形態では、２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを直交させることで十字状部材３を構成し、さらに２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを段違いに差し込むように接合することで全高が低くなるように構成したが、本発明の十字状部材はかかる構成に限定されるものではなく、例えば図６(a)に示すように、Ｈ形鋼を単に重ねてもよいし、同図(b)に示すように角形鋼管を重ねてもよい。一方、十字状部材３のように２本のＨ形鋼４ａ，４ｂを段違いに差し込むのではなく、それぞれのフランジ面が揃うように接合してもかまわない。
【００４４】
また、本実施形態では、十字状部材３で本発明の中間部材を構成したが、本発明に係る中間部材はかかる構成に限定されるものではなく、例えば図７(a)に示すように３本のＨ形鋼を用いてキ型（Ｈ型）に構成してもよいし、同図(b)に示すように４本のＨ形鋼を用いて井桁状に構成してもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、溝２３をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、一対の転動体走行部材２１，２１が溝２３の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ溝２３の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように免震機構２を構成した。
【００４６】
かかる構成においては、建物から受ける鉛直荷重によって、より広い方向に移動しようとする復元力が転動体である鋼球２２に作用する。
【００４７】
すなわち、原点から離間した位置においては、原点方向に溝２３の幅が拡がっているため、その位置でのテーパ面４１，４１は、溝２３の軸線に対して平行ではなく傾斜している。そのため、鋼球２２とテーパ面４１，４１との接点におけるテーパ面からの法線方向反力は、鉛直上向き分力、溝２３の軸線に直交する水平分力及び溝２３の軸線方向に沿った水平分力の３つに分解され、このうち、溝２３の方向に沿った水平分力が復元力となる。ちなみに、中央から離間するにつれてテーパ面４１，４１の間隔も狭くなり鋼球２２の接点間距離も短くなるため、鋼球２２は、原点で最も低い位置となり、原点から離間するにつれて高い位置となる。
【００４８】
しかしながら、本発明に係る免震機構は、このような原点復帰機能を有するものに限定されるものではなく、転動体に復元力が作用しない形式のもの、すなわち、単なる転がり支承のタイプでもかまわない。この場合、原点復帰機能を例えばダンパーで補う必要があるが、それは本発明の問題ではない。
【００４９】
また、本実施形態では、免震機構２を、一対の転動体走行部材２１，２１とそれらに挟まれた転動体としての鋼球２２とから構成するとともに、転動体走行部材２１，２１に鋼球２２が走行する溝２３，２３をそれぞれ形成して構成したが、このような溝型タイプに代えて突条タイプの免震機構を採用してもかまわない。
【００５０】
このような変形例に係る免震機構を図８に示す。この免震機構５２は、前記実施形態と同様に中間部材としての十字状部材３に取り付けるようになっており、一対の転動体走行部材５３，５３とそれらに挟まれた転動体としてのロッド５４とから構成するとともに、転動体走行部材５３，５３にロッド５４が走行する突条５５，５５をそれぞれ形成してなり、ロッド５４は、かかる突条５５，５５に沿って転動するようになっている。
【００５１】
また、免震機構５２は、一対の転動体走行部材５３，５３を突条５５，５５が向かい合うように対向配置するとともに、一対の転動体走行部材５３，５３の間にロッド５４を挟み込んで構成してあるが、突条５５，５５を、その幅が両端で広く、中央で狭くなるように形成してあるとともに、ロッド５４を挟み込んでいる一対の転動体走行部材５３，５３が突条５５の形成方向に沿って相対移動できるように、かつ突条５５の幅が最小となる中央位置を原点として原点復帰するように構成してある。
【００５２】
ロッド５４は、ロッド本体５７の各端に円錐台状端部５６，５６をその断面が外側にいくにつれて大きくなるように取り付けて構成してある。
【００５３】
なお、免震機構５２，５２を十字状部材３の上下に位置するようにそれぞれ取り付けてあるため、免震機構５２，５２の突条５５は、結果として互いに非平行となる。
【００５４】
かかる免震機構５２を採用した免震装置の作用効果については上述の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る免震装置の全体斜視図。
【図２】本実施形態に係る免震装置の分解斜視図。
【図３】本実施形態に係る免震機構の分解斜視図。
【図４】転動体走行部材の断面図であり、(a)は図３のＡ−Ａ線に沿う横断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う横断面図、(c)はＣ−Ｃ線に沿う縦断面図。
【図５】免震機構の作用を示した斜視図。
【図６】中間部材の変形例を示した斜視図。
【図７】同じく中間部材の変形例を示した斜視図。
【図８】免震機構の変形例を示した斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 免震装置
２，５２ 免震機構
３ 十字状部材（中間部材）
４ａ，４ｂ Ｈ形鋼
２１，５３ 転動体走行部材
２２ 鋼球（転動体）
２３ 溝
５４ ロッド（転動体）
５５ 突条
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ前記免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように前記中間部材にそれぞれ取り付けたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記中間部材を十字状部材で構成した請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記免震機構を、溝がそれぞれ長手方向に沿って形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置して前記一対の転動体走行部材の間に前記転動体を挟み込むことで構成するとともに、前記溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、前記一対の転動体走行部材が前記溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ前記溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成した請求項１又は請求項２記載の免震装置。
【請求項１】
転動体が少なくとも平面視において直線上を転動するように構成してなる免震機構を該免震機構がその据付け姿勢において所定の中間部材の上下に位置するようにかつ前記免震機構における転動体の転動方向が互いに非平行となるように前記中間部材にそれぞれ取り付けたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記中間部材を十字状部材で構成した請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記免震機構を、溝がそれぞれ長手方向に沿って形成された一対の転動体走行部材を該溝が向かい合うように上下に対向配置して前記一対の転動体走行部材の間に前記転動体を挟み込むことで構成するとともに、前記溝をその幅が両端で狭く中央で広くなるように形成することで、前記一対の転動体走行部材が前記溝の形成方向に沿って相対移動できるようにかつ前記溝の幅が最大となる中央位置を原点として原点復帰するように構成した請求項１又は請求項２記載の免震装置。
【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２００７−２３２０８８（Ｐ２００７−２３２０８８Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４５８７（Ｐ２００６−５４５８７）
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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