制振装置
【課題】摩擦ダンパーの制振性能を維持し、性能を発揮する方向も限定されない制震装置の提供
【解決手段】制振装置１００は、第１プレート１１０と、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向した第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とを備えている。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれた柱状の部材であり、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。
【解決手段】制振装置１００は、第１プレート１１０と、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向した第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とを備えている。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれた柱状の部材であり、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の揺れを低減することを目的として、履歴特性を生かして、建物に揺れを生じさせるエネルギを吸収する制振装置がある。かかる制振装置は、例えば、特開平１１−２６９９８４号公報に開示されている。同公報で開示されている制振装置は、摩擦ダンパーとも称されており、建物に揺れを生じさせるエネルギを摩擦力を利用して吸収する。
【０００３】
同公報で開示されている制振装置は、滑り板と、２枚の摩擦板と、付勢手段としての皿ばねと、ボルトナットとを備えている。滑り板は２枚の摩擦板で挟まれている。２枚の摩擦板および滑り板にはボルトが通されている。ここで滑り板には長穴が形成されており、ボルトは当該長穴に通されている。このため、滑り板は摩擦板に対して、長穴に沿って動き得る。ボルトには、摩擦板を付勢する皿ばねを通し、ナットで締め付ける。かかるボルトナットの締め付け力によって、摩擦板と滑り板との圧接力を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６９９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平１１−２６９９８４号公報では、ボルトナットの締め付け力によって、摩擦板と滑り板との圧接力を得ている。ボルトナットは、例えば、外部からの振動によって緩む場合があり、長期的に締め付け力を維持できない。このため、摩擦ダンパーの制振性能を維持できない。また、特開平１１−２６９９８４号公報では、摩擦ダンパーの可動域は、ボルトを装通させるべく、滑り板に長穴を加工している。この場合、滑り板は、長穴が加工された方向に沿って移動するので、摩擦ダンパーが効果的に制振性能を発揮する方向が限定的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る制振装置は、第１プレートと、第１プレートに少なくとも一部が対向した第２プレートと、摩擦部材と、粘弾性体とを備えている。摩擦部材は、第１プレートと第２プレートとが対向している部位において、第１プレートと第２プレートとの間に挟まれた柱状の部材であり、第１プレートと第２プレートとに面接触している。粘弾性体は、第１プレートと第２プレートとの間に配置され、第１プレートと第２プレートとに取り付けられている。
【０００７】
かかる制振装置では、摩擦部材の移動方向は制約されない。このため、効果的に制振性能を発揮する方向が限定されない。また、第１プレートと第２プレートとが摩擦部材を挟む圧接力は、振動が生じても緩むことがなく、制振性能がより安定して維持される。
【０００８】
ここで、粘弾性体は、第１プレートと第２プレートとが対向している部位において、摩擦部材の周りに複数配置されていてもよい。また、摩擦部材と粘弾性体との間に隙間が設けられていてもよい。また、第１プレートおよび第２プレートと、粘弾性体とは、加硫接着されていてもよい。また、粘弾性体の上端及び下端に、粘弾性体よりも幅の広いフランジが取り付けられており、第１プレートおよび第２プレートと粘弾性体との間に、当該フランジを介在させていてもよい。また、摩擦部材は、柱状の部材であり、第１プレートと第２プレートとに接して滑る端部の縁の角が取り除かれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振装置を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る制振装置の第１プレートを一部破断した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す正面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す断面図。
【図７】第１プレートと摩擦部材との間、および、第２プレートと摩擦部材との間に一定の摩擦力のみが作用する場合の履歴ループ。
【図８】粘弾性体の弾性反力のみが作用する場合の履歴ループ。
【図９】加振装置を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る制振装置の履歴ループ。
【図１１】制振装置の部材を示す図。
【図１２】制振装置の製造工程を示す図。
【図１３】制振装置の製造工程を示す図。
【図１４】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１５】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１６】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１７】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１８Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図１８Ｂ】図１８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１８Ｃ】図１８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１９Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図１９Ｂ】図１９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９Ｃ】図１９のＣ−Ｃ断面図である。
【図２０Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図２０Ｂ】図２０のＢ−Ｂ断面図である。
【図２０Ｃ】図２０のＣ−Ｃ断面図である。
【図２１Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図２１Ｂ】図２１のＢ−Ｂ断面図である。
【図２１Ｃ】図２１のＣ−Ｃ断面図である。
【図２２】制振対象となる対向した一対の部材の変形例を示す正面図。
【図２３】図２２のＢ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る制振装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材、部位には、適宜に同じ符号を付している。
【００１１】
≪制振装置１００≫
図１は、制振装置１００を示す斜視図である。制振装置１００は、図１に示すように、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とを備えている。図２は、当該制振装置１００において、仮想的に第１プレート１１０を部分的に破断した状態を示す図である。
【００１２】
≪第１プレート１１０、第２プレート１１２≫
この実施形態では、第１プレート１１０と第２プレート１１２は、それぞれ所要の強度を備えた長方形の鋼板部材である。第２プレート１１２は、図１に示すように、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向するように配置されている。この実施形態では、第１プレート１１０と第２プレート１１２は、平面視において十字に交差しており、それぞれ中間部が対向している。対向した中間部を除く、第１プレート１１０と第２プレート１１２の両側部に、それぞれ取付孔１３１〜１３４が形成されている。
【００１３】
≪摩擦部材１１４≫
摩擦部材１１４は、図３に示すように、柱状の部材であり、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれている。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。この実施形態では、摩擦部材１１４は、第１プレート１１０を支持し得る所要の機械強度を有した、柱状の部材（この実施形態では、概ね四角柱の部材）である。摩擦部材１１４は、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが平面視において概ね十字に交差した部位の中央部に、配置されている。
【００１４】
≪粘弾性体１２１〜１２４≫
粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。この実施形態では、粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、摩擦部材１１４の周りに複数（この実施形態では、４つ）配置されている。粘弾性体１２１〜１２４は、摩擦部材１１４の四方を囲むように配置されている。また、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間には、隙間が設けられている。
【００１５】
≪制振装置１００の使用例≫
図３は、制振装置１００の使用状態を示す断面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）である。ここで、制振装置１００は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０の間に配置されている。制振装置１００の第１プレート１１０は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０のうち上側の部材２１０に取り付けられている。制振装置１００の第２プレート１１２は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０のうち下側の部材２２０に取り付けられている。
【００１６】
第１プレート１１０と第２プレート１１２は、例えば、それぞれ取付孔１３１〜１３４を通したネジ（図示省略）によって、上下の部材２１０、２２０に固定するとよい。ここで、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０は、例えば、図４および図５に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間において、柱３１１、３１２の間に配置されている。一対の部材２１０、２２０のうち、一方の部材２１０は上側の梁３２１に取り付けられ、他方の部材２２０は下側の梁３２２に取り付けられた部材である。さらに、図示例では、図５に示すように、一方の部材２１０は、板状の部材であり、上側の梁３２１の底面の中央部から下方に延びている。他方の部材２２０は、２枚の板状の部材であり、下側の梁３２２の上面から、一方の部材２１０の両側面にそれぞれ対向するように上方に延びている。制振装置１００は、かかる一方の部材２１０の両側面において対向した一対の部材２１０、２２０の間に、それぞれ取り付けられている。
【００１７】
図６は、対向した一対の部材２１０、２２０が相対的にせん断方向に移動した状態を示す断面図である。図６に示すように、対向した一対の部材２１０、２２０が相対的にせん断方向に移動すると、この制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２は、それに応じて相対的にせん断方向に動く。第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２の少なくとも一方に対して滑る。
【００１８】
さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられた粘弾性体１２１〜１２４は、それぞれ引っ張られる。また、粘弾性体１２１〜１２４は引っ張られると弾性反力が作用する。かかる粘弾性体１２１〜１２４が引っ張られると、その弾性反力によって第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力（圧接力）が高くなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなると、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が高くなる。
【００１９】
≪制振装置１００の履歴ループ≫
ところで、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向の変位に対して、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に一定の摩擦力のみが作用する場合には、例えば、図７に示すような履歴ループを描く。また、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力のみが作用する場合には、図８に示すような履歴ループを描く。ここで、履歴ループを示す図中の「ｘ」はせん断変位を示し、「Ｆ」はせん断荷重を示している。
【００２０】
ここで履歴ループは、図９に示すように、せん断方向に相対的に振動する一対の取付部材４１０、４２０を有する加振装置４００によって検出される。かかる加振装置４００は、一対の取付部材４１０、４２０に変位を付与するアクチュエータ４３１と、せん断方向の変位量を測定する変位計４３２と、せん断方向の変位に伴う荷重を測定する荷重計４３３とを備えている。アクチュエータ４３１は、加振装置４００によって制御される。変位計４３２と、荷重計４３３の測定データは、加振装置４００に記憶される。測定対象となる制振装置１００は、一対の取付部材４１０、４２０の間に取り付けられる。
【００２１】
加振装置４００は、アクチュエータ４３１によって一対の取付部材４１０、４２０をせん断方向に変位させつつ、制振装置１００に付与したせん断方向の変位に伴って生じる荷重を測定する。これにより、制振装置１００の履歴ループを得る。かかる履歴ループで囲まれた面積は、制振装置１００がせん断変形によって吸収するエネルギに概ね相当する。なお、この実施形態では、一対の取付部材４１０、４２０の間に、２つの制振装置１００が線対称に配置されている。これにより、せん断変位に対する制振装置１００の抗力によって、一対の取付部材４１０、４２０に回転方向に力が作用するのを防止している。
【００２２】
上記制振装置１００では、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向の変位が大きくなるにつれて、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力が大きくなる。このため、一定の摩擦力のみが作用する場合における図７に示すような履歴ループと、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力のみが作用する場合における図８に示すような履歴ループとを、合成した場合よりも大きな履歴ループを形成し得る。
【００２３】
すなわち、上記制振装置１００では、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断方向の変位が大きくなるにつれて、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力が大きくなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなり、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が大きくなる。このため、制振装置１００は、図１０に示すような履歴ループＡを描く。すなわち、制振装置１００の履歴ループＡは、図１０に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とのせん断方向の変位の両端で摩擦力が高くなる。
【００２４】
このため、制振装置１００は、せん断変形のエネルギをより効果的に吸収することができる。また、制振対象となる上下の部材２１０、２２０（図３及び図６参照）の変位を、適切に抑えることができる。
【００２５】
≪制振装置１００の製造方法≫
以下、制振装置１００の製造法を説明する。制振装置１００の製造では、例えば、図１１に示すように、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とを用意する。
【００２６】
この実施形態では、第１プレート１１０、第２プレート１１２、摩擦部材１１４は、少なくとも互いに滑る面にショットブラスト、化学的処理などによって、所要の表面粗さを得ておくとよい。
【００２７】
また、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、加硫後に、粘弾性体１２１〜１２４（図１参照）になるブロック状の未加硫ゴムである。ここで、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａには、このような制振装置１００に要する機能を奏する機能性ゴムが用いられる。かかる機能を奏する機能性ゴムは、例えば、天然ゴム又は合成ゴムをバンバリー、ニーダーなどで混練りすることによって得られる。
【００２８】
スペーサ１４１〜１４４は、成型時に、制振装置１００（図１参照）における摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との隙間を埋める部材である。この実施形態では、スペーサ１４１〜１４４は、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間隔に応じた厚さを有する矩形のブロック状の部材である。摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａとは、概ね同じ高さである。
【００２９】
この実施形態では、まず、図１２に示すように、摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とを所定の位置に組み合わせ、摩擦部材１１４に対する未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａの位置を決める。スペーサ１４１〜１４４は、それぞれ摩擦部材１１４の側面に合わせる。この際、スペーサ１４１〜１４４うち、一のスペーサ（例えば、１４１）の一端が、他のスペーサ（例えば、１４４）の摩擦部材１１４の側面に合わせた側面に当たり、当該一のスペーサ（１４１）の他端（１４１ａ）が突出するように組み合わされている。これにより、摩擦部材１１４の上面、底面を除く４つの側面は、スペーサ１４１〜１４４によって囲まれている。
【００３０】
未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、摩擦部材１１４に対してスペーサ１４１〜１４４の外側に配置される。この実施形態では、スペーサ１４１〜１４４の外側において、摩擦部材１１４に対して所定位置に配置されている。この際、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、摩擦部材１１４に対するスペーサ１４１〜１４４の外側面と、スペーサ１４１〜１４４の突出した部分とに当てられている。
【００３１】
かかる摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とが組み合わされたブロック（図１２参照）を、図１３に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とによって挟む。この際、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、第１プレート１１０と第２プレート１１２に確実に接触させる。また、この際、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａとの間には接着剤を流し込む。スペーサ１４１〜１４４は、例えば、鉄やアルミニウムなどの金属または耐熱性を有する樹脂材料で構成するとよい。
【００３２】
図１３に示す状態で、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａを加硫すると、架橋反応が生じる。かかる架橋反応によって、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは粘弾性体１２１〜１２４（図１参照）になる。また、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、第１プレート１１０と第２プレート１１２に接着される。未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａを加硫後、スペーサ１４１〜１４４を抜く。この際、スペーサ１４１〜１４４は、それぞれ側面に露出した一端部１４１ａ〜１４４ａを摘んで引き抜くとよい。
【００３３】
これにより、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに、摩擦部材１１４を挟むことができる。さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに挟まれた摩擦部材１１４の周りにおいて、複数（図示例では、４つ）の粘弾性体１２１〜１２４を所定位置に配置することができるとともに、第１プレート１１０および第２プレート１１２に、粘弾性体１２１〜１２４を接着することができる。
【００３４】
≪制振装置１００の作用≫
以上、説明したように、制振装置１００は、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４を備えている。そして、第２プレート１１２は、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向している。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれている。さらに摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。
【００３５】
制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２は、図３に示すように、それぞれ制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０に取り付けられる。図６に示すように、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０がせん断方向に移動すると、これに応じて、制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２はせん断方向に動く。第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２の少なくとも一方に対して摩擦部材１１４が滑る。
【００３６】
さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられた粘弾性体１２１〜１２４は、それぞれ引っ張られる。また、粘弾性体１２１〜１２４は引っ張られると弾性反力の作用によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力（圧接力）が高くなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなると、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が高くなる。
【００３７】
このため、制振装置１００の履歴ループでは、図１０に示すように、せん断方向の変位の両端で荷重が高くなる。制振装置１００は、せん断変形のエネルギをより効果的に吸収することができる。また、せん断方向の変位の両端で荷重が高くなるので、制振対象となる上下の部材２１０、２２０（図３及び図６参照）の変位を、適切に抑えることができる。
【００３８】
また、粘弾性体１２１〜１２４は、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、摩擦部材１１４の周りに複数（４つ）配置されている。このため、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断変形の方向に影響を受けにくく、適切な荷重が生じる。さらに、この制振装置１００によれば、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間に隙間が設けられている。このため、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをせん断変位させることができる。
【００３９】
また、この制振装置１００では、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４とは加硫接着されている。このため第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との接着強度が強く、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをせん断変位させた場合でも、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との接着が剥がれ難い。
【００４０】
なお、図示は省略するが、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断変位が規制されるように、適当なストッパーを併設してもよい。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態に係る制振装置１００を説明したが、上記実施形態に限定されない。
【００４２】
例えば、第１プレート１１０、第２プレート１１２、摩擦部材１１４、および、粘弾性体１２１〜１２４の形状や材料の選択は、各部剤の機能を奏する上で支障のない範囲において、適宜に変更可能である。
【００４３】
例えば、摩擦部材１１４に対する粘弾性体１２１〜１２４の位置や、数、粘弾性体１２１〜１２４の形状などは、上述した実施形態に限定されない。
【００４４】
また、摩擦部材１１４は、概ね四角柱の部材であるが、四角柱の部材である必要はない。摩擦部材１１４は、円柱形状でもよいし、角柱形状でもよい。また、摩擦部材１１４は、柱状の部材であればよく、上側に対して下側が広くてもよいし、反対に、下側に対して上側が広くてもよい。
【００４５】
図１４および図１５は、変形例に係る制振装置１００Ａを示している。この制振装置１００Ａでは、摩擦部材１１４は、図１４に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに接して滑る上下の端部の縁１１４ａ、１１４ｂの角が取り除かれた柱状の部材でもよい。この場合、摩擦部材１１４は、上下の端部の縁１１４ａ、１１４ｂの角が取り除かれている（面取りされている）ので、図１５に示すように、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをより大きくせん断変位させることができる。
【００４６】
また、上述した制振装置１００では、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４とが、加硫接着されている。第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との結合は、必ずしも加硫接着によらない。例えば、図１６に示すように、粘弾性体１２１〜１２４の上下に、加硫接着によって、それぞれフランジ１５１、１５２を取り付けておく。そして、当該フランジは、例えば、鋼板製とし、ボルトナットや溶接によって、第１プレート１１０および第２プレート１１２に結合するとよい。これにより、当該フランジ１５１、１５２を介在させた状態で、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに、粘弾性体１２１〜１２４を取り付けることができる。
【００４７】
かかるフランジ１５１、１５２は、粘弾性体１２１〜１２４よりも幅が広く、摩擦部材１１４が滑りうる領域に突出しているとよい。かかるフランジ１５１、１５２によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに段差を設けることができる。そして、図１７に示すように、当該フランジ１５１、１５２の縁１５１ａ、１５２ａによって、摩擦部材１１４が滑りうる領域を規制することができる。また、この場合、当該フランジ１５１、１５２によって、摩擦部材１１４が粘弾性体１２１〜１２４に当たるのを防止することができる。これにより、粘弾性体１２１〜１２４の上端と下端が摩擦部材１１４によって押しつぶされるのをより確実に防止できる。
【００４８】
また、制振装置１００は、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが、干渉しても適切に機能し得る。かかる制振装置１００は、数十年あるいは数百年に１度の大地震に対して、建物に作用する地震のエネルギを適切に吸収できればよく、この際、地震後に交換することを前提として設置してもよい。
【００４９】
例えば、図１８Ａ〜図１８Ｃは、変形例に係る制振装置１００Ｂを示している。図１８Ａ〜図１８Ｃに示された例では、例えば、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部に孔１１０ａ、１１２ａを開け、当該１１０ａ、１１２ａに通したボルト（図示省略）によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部に摩擦部材１１４Ｂを拘束する。そして、摩擦部材１１４Ｂを拘束した状態で、摩擦部材１１４Ｂの周りに粘弾性体１２６Ｂになる未加硫ゴムを配置するとよい。そして、当該未加硫ゴムを、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに加硫接着させた後で、ボルトを取り除き、摩擦部材１１４Ｂの拘束を解くとよい。これにより、図１８Ａ〜図１８Ｃに示されたように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とで、摩擦部材１１４Ｂを挟むとともに、摩擦部材１１４Ｂを粘弾性体１２６Ｂで覆った制振装置１００Ｂを製造できる。
【００５０】
制振装置１００Ｂでは、このように、摩擦部材１１４Ｂを覆うように粘弾性体１２６Ｂが設けられている。この場合、大地震に対してせん断変形が生じた場合には、摩擦部材１１４Ｂと粘弾性体１２６Ｂとが干渉することがあるが、建物に作用する地震のエネルギを適切に吸収できる。そして、地震後に、制振装置１００Ｂの機能が低下している場合には、適宜に制振装置１００Ｂを取り替えるとよい。
【００５１】
なお、かかる制振装置１００Ｂでは、摩擦部材１１４Ｂは、略矩形のブロックであるが、この場合においても、摩擦部材１１４Ｂの形状は、種々変更することができる。例えば、図１９Ａ〜図１９Ｃ、図２０Ａ〜図２０Ｃ、図２１Ａ〜図２１Ｃは、制振装置の変形例を示している。
【００５２】
図１９Ａ〜図１９Ｃに示す制振装置１００Ｃでは、摩擦部材１１４Ｃは、円柱形状のブロックであり、摩擦部材１１４Ｃを覆うように粘弾性体１２６Ｃが設けられている。このため、せん断変形に対して異方性がほとんどなくなる。
さらに、図２０Ａ〜図２０Ｃに示す制振装置１００Ｄでは、摩擦部材１１４Ｄは略円柱形状であるが、中間部が括れている。粘弾性体１２６Ｄは、摩擦部材１１４Ｄの中間部の括れ形状に沿って、内側に盛り上がっている。この場合、摩擦部材１１４Ｄは、粘弾性体１２６Ｄによって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部により強く拘束される。また、第１プレート１１０と第２プレート１１２とのせん断変位に対して、摩擦部材１１４Ｄは転倒し難い。
さらに、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す制振装置１００Ｅでは、摩擦部材１１４Ｅは略円柱形状であるが、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに接して滑る端部の縁の角が取り除かれている（面取りされている）。この場合、摩擦部材１１４Ｅがせん断変位する場合に、摩擦部材１１４Ｅと粘弾性体１２６Ｅとの干渉を緩和することができる。このように摩擦部材の形状や大きさ、および、粘弾性体の形状や大きさは、種々変更することができる。
【００５３】
また、制振装置１００の配置例として、図４および図５に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間に設けられた間柱２１０、２２０（制振対象となる対向した一対の部材）の間に配置された例を挙げた。制振装置１００の配置例は、これに限定されない。制振装置１００は、例えば、図２２および図２３に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間において、斜めに取り付けられる一対のブレース材２１２、２２２（制振対象となる対向した一対の部材）の間に配置してもよい。図２２および図２３に示す例では、図２３に示すように、一方のブレース材２１２は、板状の部材である。他方のブレース材２２２は、２枚の板状の部材であり、一方の部材２１２の両側面にそれぞれ対向している。制振装置１００は、かかる一方の部材２１２の両側面において対向した一対の部材２１２、２２２の間に、それぞれ取り付けられている。
【００５４】
また、図示は省略するが、制振対象となる対向した一対の部材は、建物の基礎と、基礎に水平に対向して配置された建物の土台でもよい。この場合、制振装置１００は、建物の基礎と、基礎に水平に対向して配置された建物の土台との間に配置するとよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００、１００Ａ〜１００Ｆ 制振装置
１１０ 第１プレート
１１２ 第２プレート
１１４、１１４Ｂ〜１１４Ｅ 摩擦部材
１１４ａ、１１４ｂ 摩擦部材の上下の端部の縁
１２１〜１２４ 粘弾性体
１２１ａ〜１２４ａ 未加硫ゴム
１２６Ｂ〜１２６Ｅ 粘弾性体
１３１〜１３４ 取付孔
１４１〜１４４ スペーサ
１４１ａ〜１４４ａ スペーサの一端部
１５１、１５２ フランジ
１５１ａ、１５２ａ フランジの縁
２１０、２２０ 制振対象となる対向した一対の部材
２１２、２２２ ブレース材（制振対象となる対向した一対の部材）
３００ 建物
３１１、３１２ 柱
３２１、３２２ 梁
４００ 加振装置
４１０、４２０ 一対の取付部材
４３１ アクチュエータ
４３２ 変位計
４３３ 荷重計
【技術分野】
【０００１】
本発明は制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の揺れを低減することを目的として、履歴特性を生かして、建物に揺れを生じさせるエネルギを吸収する制振装置がある。かかる制振装置は、例えば、特開平１１−２６９９８４号公報に開示されている。同公報で開示されている制振装置は、摩擦ダンパーとも称されており、建物に揺れを生じさせるエネルギを摩擦力を利用して吸収する。
【０００３】
同公報で開示されている制振装置は、滑り板と、２枚の摩擦板と、付勢手段としての皿ばねと、ボルトナットとを備えている。滑り板は２枚の摩擦板で挟まれている。２枚の摩擦板および滑り板にはボルトが通されている。ここで滑り板には長穴が形成されており、ボルトは当該長穴に通されている。このため、滑り板は摩擦板に対して、長穴に沿って動き得る。ボルトには、摩擦板を付勢する皿ばねを通し、ナットで締め付ける。かかるボルトナットの締め付け力によって、摩擦板と滑り板との圧接力を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６９９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平１１−２６９９８４号公報では、ボルトナットの締め付け力によって、摩擦板と滑り板との圧接力を得ている。ボルトナットは、例えば、外部からの振動によって緩む場合があり、長期的に締め付け力を維持できない。このため、摩擦ダンパーの制振性能を維持できない。また、特開平１１−２６９９８４号公報では、摩擦ダンパーの可動域は、ボルトを装通させるべく、滑り板に長穴を加工している。この場合、滑り板は、長穴が加工された方向に沿って移動するので、摩擦ダンパーが効果的に制振性能を発揮する方向が限定的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る制振装置は、第１プレートと、第１プレートに少なくとも一部が対向した第２プレートと、摩擦部材と、粘弾性体とを備えている。摩擦部材は、第１プレートと第２プレートとが対向している部位において、第１プレートと第２プレートとの間に挟まれた柱状の部材であり、第１プレートと第２プレートとに面接触している。粘弾性体は、第１プレートと第２プレートとの間に配置され、第１プレートと第２プレートとに取り付けられている。
【０００７】
かかる制振装置では、摩擦部材の移動方向は制約されない。このため、効果的に制振性能を発揮する方向が限定されない。また、第１プレートと第２プレートとが摩擦部材を挟む圧接力は、振動が生じても緩むことがなく、制振性能がより安定して維持される。
【０００８】
ここで、粘弾性体は、第１プレートと第２プレートとが対向している部位において、摩擦部材の周りに複数配置されていてもよい。また、摩擦部材と粘弾性体との間に隙間が設けられていてもよい。また、第１プレートおよび第２プレートと、粘弾性体とは、加硫接着されていてもよい。また、粘弾性体の上端及び下端に、粘弾性体よりも幅の広いフランジが取り付けられており、第１プレートおよび第２プレートと粘弾性体との間に、当該フランジを介在させていてもよい。また、摩擦部材は、柱状の部材であり、第１プレートと第２プレートとに接して滑る端部の縁の角が取り除かれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振装置を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る制振装置の第１プレートを一部破断した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す正面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る制振装置の使用状態を示す断面図。
【図７】第１プレートと摩擦部材との間、および、第２プレートと摩擦部材との間に一定の摩擦力のみが作用する場合の履歴ループ。
【図８】粘弾性体の弾性反力のみが作用する場合の履歴ループ。
【図９】加振装置を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る制振装置の履歴ループ。
【図１１】制振装置の部材を示す図。
【図１２】制振装置の製造工程を示す図。
【図１３】制振装置の製造工程を示す図。
【図１４】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１５】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１６】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１７】制振装置の変形例を示す断面図。
【図１８Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図１８Ｂ】図１８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１８Ｃ】図１８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１９Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図１９Ｂ】図１９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９Ｃ】図１９のＣ−Ｃ断面図である。
【図２０Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図２０Ｂ】図２０のＢ−Ｂ断面図である。
【図２０Ｃ】図２０のＣ−Ｃ断面図である。
【図２１Ａ】制振装置の変形例を示す平面図。
【図２１Ｂ】図２１のＢ−Ｂ断面図である。
【図２１Ｃ】図２１のＣ−Ｃ断面図である。
【図２２】制振対象となる対向した一対の部材の変形例を示す正面図。
【図２３】図２２のＢ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る制振装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材、部位には、適宜に同じ符号を付している。
【００１１】
≪制振装置１００≫
図１は、制振装置１００を示す斜視図である。制振装置１００は、図１に示すように、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とを備えている。図２は、当該制振装置１００において、仮想的に第１プレート１１０を部分的に破断した状態を示す図である。
【００１２】
≪第１プレート１１０、第２プレート１１２≫
この実施形態では、第１プレート１１０と第２プレート１１２は、それぞれ所要の強度を備えた長方形の鋼板部材である。第２プレート１１２は、図１に示すように、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向するように配置されている。この実施形態では、第１プレート１１０と第２プレート１１２は、平面視において十字に交差しており、それぞれ中間部が対向している。対向した中間部を除く、第１プレート１１０と第２プレート１１２の両側部に、それぞれ取付孔１３１〜１３４が形成されている。
【００１３】
≪摩擦部材１１４≫
摩擦部材１１４は、図３に示すように、柱状の部材であり、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれている。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。この実施形態では、摩擦部材１１４は、第１プレート１１０を支持し得る所要の機械強度を有した、柱状の部材（この実施形態では、概ね四角柱の部材）である。摩擦部材１１４は、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが平面視において概ね十字に交差した部位の中央部に、配置されている。
【００１４】
≪粘弾性体１２１〜１２４≫
粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。この実施形態では、粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、摩擦部材１１４の周りに複数（この実施形態では、４つ）配置されている。粘弾性体１２１〜１２４は、摩擦部材１１４の四方を囲むように配置されている。また、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間には、隙間が設けられている。
【００１５】
≪制振装置１００の使用例≫
図３は、制振装置１００の使用状態を示す断面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）である。ここで、制振装置１００は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０の間に配置されている。制振装置１００の第１プレート１１０は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０のうち上側の部材２１０に取り付けられている。制振装置１００の第２プレート１１２は、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０のうち下側の部材２２０に取り付けられている。
【００１６】
第１プレート１１０と第２プレート１１２は、例えば、それぞれ取付孔１３１〜１３４を通したネジ（図示省略）によって、上下の部材２１０、２２０に固定するとよい。ここで、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０は、例えば、図４および図５に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間において、柱３１１、３１２の間に配置されている。一対の部材２１０、２２０のうち、一方の部材２１０は上側の梁３２１に取り付けられ、他方の部材２２０は下側の梁３２２に取り付けられた部材である。さらに、図示例では、図５に示すように、一方の部材２１０は、板状の部材であり、上側の梁３２１の底面の中央部から下方に延びている。他方の部材２２０は、２枚の板状の部材であり、下側の梁３２２の上面から、一方の部材２１０の両側面にそれぞれ対向するように上方に延びている。制振装置１００は、かかる一方の部材２１０の両側面において対向した一対の部材２１０、２２０の間に、それぞれ取り付けられている。
【００１７】
図６は、対向した一対の部材２１０、２２０が相対的にせん断方向に移動した状態を示す断面図である。図６に示すように、対向した一対の部材２１０、２２０が相対的にせん断方向に移動すると、この制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２は、それに応じて相対的にせん断方向に動く。第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２の少なくとも一方に対して滑る。
【００１８】
さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられた粘弾性体１２１〜１２４は、それぞれ引っ張られる。また、粘弾性体１２１〜１２４は引っ張られると弾性反力が作用する。かかる粘弾性体１２１〜１２４が引っ張られると、その弾性反力によって第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力（圧接力）が高くなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなると、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が高くなる。
【００１９】
≪制振装置１００の履歴ループ≫
ところで、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向の変位に対して、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に一定の摩擦力のみが作用する場合には、例えば、図７に示すような履歴ループを描く。また、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力のみが作用する場合には、図８に示すような履歴ループを描く。ここで、履歴ループを示す図中の「ｘ」はせん断変位を示し、「Ｆ」はせん断荷重を示している。
【００２０】
ここで履歴ループは、図９に示すように、せん断方向に相対的に振動する一対の取付部材４１０、４２０を有する加振装置４００によって検出される。かかる加振装置４００は、一対の取付部材４１０、４２０に変位を付与するアクチュエータ４３１と、せん断方向の変位量を測定する変位計４３２と、せん断方向の変位に伴う荷重を測定する荷重計４３３とを備えている。アクチュエータ４３１は、加振装置４００によって制御される。変位計４３２と、荷重計４３３の測定データは、加振装置４００に記憶される。測定対象となる制振装置１００は、一対の取付部材４１０、４２０の間に取り付けられる。
【００２１】
加振装置４００は、アクチュエータ４３１によって一対の取付部材４１０、４２０をせん断方向に変位させつつ、制振装置１００に付与したせん断方向の変位に伴って生じる荷重を測定する。これにより、制振装置１００の履歴ループを得る。かかる履歴ループで囲まれた面積は、制振装置１００がせん断変形によって吸収するエネルギに概ね相当する。なお、この実施形態では、一対の取付部材４１０、４２０の間に、２つの制振装置１００が線対称に配置されている。これにより、せん断変位に対する制振装置１００の抗力によって、一対の取付部材４１０、４２０に回転方向に力が作用するのを防止している。
【００２２】
上記制振装置１００では、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向の変位が大きくなるにつれて、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力が大きくなる。このため、一定の摩擦力のみが作用する場合における図７に示すような履歴ループと、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力のみが作用する場合における図８に示すような履歴ループとを、合成した場合よりも大きな履歴ループを形成し得る。
【００２３】
すなわち、上記制振装置１００では、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断方向の変位が大きくなるにつれて、粘弾性体１２１〜１２４の弾性反力が大きくなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなり、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が大きくなる。このため、制振装置１００は、図１０に示すような履歴ループＡを描く。すなわち、制振装置１００の履歴ループＡは、図１０に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とのせん断方向の変位の両端で摩擦力が高くなる。
【００２４】
このため、制振装置１００は、せん断変形のエネルギをより効果的に吸収することができる。また、制振対象となる上下の部材２１０、２２０（図３及び図６参照）の変位を、適切に抑えることができる。
【００２５】
≪制振装置１００の製造方法≫
以下、制振装置１００の製造法を説明する。制振装置１００の製造では、例えば、図１１に示すように、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とを用意する。
【００２６】
この実施形態では、第１プレート１１０、第２プレート１１２、摩擦部材１１４は、少なくとも互いに滑る面にショットブラスト、化学的処理などによって、所要の表面粗さを得ておくとよい。
【００２７】
また、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、加硫後に、粘弾性体１２１〜１２４（図１参照）になるブロック状の未加硫ゴムである。ここで、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａには、このような制振装置１００に要する機能を奏する機能性ゴムが用いられる。かかる機能を奏する機能性ゴムは、例えば、天然ゴム又は合成ゴムをバンバリー、ニーダーなどで混練りすることによって得られる。
【００２８】
スペーサ１４１〜１４４は、成型時に、制振装置１００（図１参照）における摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との隙間を埋める部材である。この実施形態では、スペーサ１４１〜１４４は、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間隔に応じた厚さを有する矩形のブロック状の部材である。摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａとは、概ね同じ高さである。
【００２９】
この実施形態では、まず、図１２に示すように、摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とを所定の位置に組み合わせ、摩擦部材１１４に対する未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａの位置を決める。スペーサ１４１〜１４４は、それぞれ摩擦部材１１４の側面に合わせる。この際、スペーサ１４１〜１４４うち、一のスペーサ（例えば、１４１）の一端が、他のスペーサ（例えば、１４４）の摩擦部材１１４の側面に合わせた側面に当たり、当該一のスペーサ（１４１）の他端（１４１ａ）が突出するように組み合わされている。これにより、摩擦部材１１４の上面、底面を除く４つの側面は、スペーサ１４１〜１４４によって囲まれている。
【００３０】
未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、摩擦部材１１４に対してスペーサ１４１〜１４４の外側に配置される。この実施形態では、スペーサ１４１〜１４４の外側において、摩擦部材１１４に対して所定位置に配置されている。この際、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、摩擦部材１１４に対するスペーサ１４１〜１４４の外側面と、スペーサ１４１〜１４４の突出した部分とに当てられている。
【００３１】
かかる摩擦部材１１４と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａと、スペーサ１４１〜１４４とが組み合わされたブロック（図１２参照）を、図１３に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とによって挟む。この際、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、第１プレート１１０と第２プレート１１２に確実に接触させる。また、この際、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａとの間には接着剤を流し込む。スペーサ１４１〜１４４は、例えば、鉄やアルミニウムなどの金属または耐熱性を有する樹脂材料で構成するとよい。
【００３２】
図１３に示す状態で、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａを加硫すると、架橋反応が生じる。かかる架橋反応によって、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは粘弾性体１２１〜１２４（図１参照）になる。また、未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａは、第１プレート１１０と第２プレート１１２に接着される。未加硫ゴム１２１ａ〜１２４ａを加硫後、スペーサ１４１〜１４４を抜く。この際、スペーサ１４１〜１４４は、それぞれ側面に露出した一端部１４１ａ〜１４４ａを摘んで引き抜くとよい。
【００３３】
これにより、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに、摩擦部材１１４を挟むことができる。さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに挟まれた摩擦部材１１４の周りにおいて、複数（図示例では、４つ）の粘弾性体１２１〜１２４を所定位置に配置することができるとともに、第１プレート１１０および第２プレート１１２に、粘弾性体１２１〜１２４を接着することができる。
【００３４】
≪制振装置１００の作用≫
以上、説明したように、制振装置１００は、第１プレート１１０と、第２プレート１１２と、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４を備えている。そして、第２プレート１１２は、第１プレート１１０に少なくとも一部が対向している。摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に挟まれている。さらに摩擦部材１１４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに面接触している。粘弾性体１２１〜１２４は、第１プレート１１０と第２プレート１１２との間に配置され、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられている。
【００３５】
制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２は、図３に示すように、それぞれ制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０に取り付けられる。図６に示すように、制振対象となる対向した一対の部材２１０、２２０がせん断方向に移動すると、これに応じて、制振装置１００の第１プレート１１０と第２プレート１１２はせん断方向に動く。第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２の少なくとも一方に対して摩擦部材１１４が滑る。
【００３６】
さらに、第１プレート１１０と第２プレート１１２がせん断方向に相対的に動くと、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに取り付けられた粘弾性体１２１〜１２４は、それぞれ引っ張られる。また、粘弾性体１２１〜１２４は引っ張られると弾性反力の作用によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力（圧接力）が高くなる。第１プレート１１０と第２プレート１１２とが摩擦部材１１４を挟む力が高くなると、第１プレート１１０と摩擦部材１１４との間、および、第２プレート１１２と摩擦部材１１４との間に作用する摩擦力が高くなる。
【００３７】
このため、制振装置１００の履歴ループでは、図１０に示すように、せん断方向の変位の両端で荷重が高くなる。制振装置１００は、せん断変形のエネルギをより効果的に吸収することができる。また、せん断方向の変位の両端で荷重が高くなるので、制振対象となる上下の部材２１０、２２０（図３及び図６参照）の変位を、適切に抑えることができる。
【００３８】
また、粘弾性体１２１〜１２４は、図１に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向している部位において、摩擦部材１１４の周りに複数（４つ）配置されている。このため、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断変形の方向に影響を受けにくく、適切な荷重が生じる。さらに、この制振装置１００によれば、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４との間に隙間が設けられている。このため、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをせん断変位させることができる。
【００３９】
また、この制振装置１００では、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４とは加硫接着されている。このため第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との接着強度が強く、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをせん断変位させた場合でも、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との接着が剥がれ難い。
【００４０】
なお、図示は省略するが、摩擦部材１１４と、粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２のせん断変位が規制されるように、適当なストッパーを併設してもよい。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態に係る制振装置１００を説明したが、上記実施形態に限定されない。
【００４２】
例えば、第１プレート１１０、第２プレート１１２、摩擦部材１１４、および、粘弾性体１２１〜１２４の形状や材料の選択は、各部剤の機能を奏する上で支障のない範囲において、適宜に変更可能である。
【００４３】
例えば、摩擦部材１１４に対する粘弾性体１２１〜１２４の位置や、数、粘弾性体１２１〜１２４の形状などは、上述した実施形態に限定されない。
【００４４】
また、摩擦部材１１４は、概ね四角柱の部材であるが、四角柱の部材である必要はない。摩擦部材１１４は、円柱形状でもよいし、角柱形状でもよい。また、摩擦部材１１４は、柱状の部材であればよく、上側に対して下側が広くてもよいし、反対に、下側に対して上側が広くてもよい。
【００４５】
図１４および図１５は、変形例に係る制振装置１００Ａを示している。この制振装置１００Ａでは、摩擦部材１１４は、図１４に示すように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに接して滑る上下の端部の縁１１４ａ、１１４ｂの角が取り除かれた柱状の部材でもよい。この場合、摩擦部材１１４は、上下の端部の縁１１４ａ、１１４ｂの角が取り除かれている（面取りされている）ので、図１５に示すように、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが干渉しない範囲において、第１プレート１１０と第２プレート１１２とをより大きくせん断変位させることができる。
【００４６】
また、上述した制振装置１００では、第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４とが、加硫接着されている。第１プレート１１０および第２プレート１１２と、粘弾性体１２１〜１２４との結合は、必ずしも加硫接着によらない。例えば、図１６に示すように、粘弾性体１２１〜１２４の上下に、加硫接着によって、それぞれフランジ１５１、１５２を取り付けておく。そして、当該フランジは、例えば、鋼板製とし、ボルトナットや溶接によって、第１プレート１１０および第２プレート１１２に結合するとよい。これにより、当該フランジ１５１、１５２を介在させた状態で、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに、粘弾性体１２１〜１２４を取り付けることができる。
【００４７】
かかるフランジ１５１、１５２は、粘弾性体１２１〜１２４よりも幅が広く、摩擦部材１１４が滑りうる領域に突出しているとよい。かかるフランジ１５１、１５２によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに段差を設けることができる。そして、図１７に示すように、当該フランジ１５１、１５２の縁１５１ａ、１５２ａによって、摩擦部材１１４が滑りうる領域を規制することができる。また、この場合、当該フランジ１５１、１５２によって、摩擦部材１１４が粘弾性体１２１〜１２４に当たるのを防止することができる。これにより、粘弾性体１２１〜１２４の上端と下端が摩擦部材１１４によって押しつぶされるのをより確実に防止できる。
【００４８】
また、制振装置１００は、摩擦部材１１４と粘弾性体１２１〜１２４とが、干渉しても適切に機能し得る。かかる制振装置１００は、数十年あるいは数百年に１度の大地震に対して、建物に作用する地震のエネルギを適切に吸収できればよく、この際、地震後に交換することを前提として設置してもよい。
【００４９】
例えば、図１８Ａ〜図１８Ｃは、変形例に係る制振装置１００Ｂを示している。図１８Ａ〜図１８Ｃに示された例では、例えば、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部に孔１１０ａ、１１２ａを開け、当該１１０ａ、１１２ａに通したボルト（図示省略）によって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部に摩擦部材１１４Ｂを拘束する。そして、摩擦部材１１４Ｂを拘束した状態で、摩擦部材１１４Ｂの周りに粘弾性体１２６Ｂになる未加硫ゴムを配置するとよい。そして、当該未加硫ゴムを、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに加硫接着させた後で、ボルトを取り除き、摩擦部材１１４Ｂの拘束を解くとよい。これにより、図１８Ａ〜図１８Ｃに示されたように、第１プレート１１０と第２プレート１１２とで、摩擦部材１１４Ｂを挟むとともに、摩擦部材１１４Ｂを粘弾性体１２６Ｂで覆った制振装置１００Ｂを製造できる。
【００５０】
制振装置１００Ｂでは、このように、摩擦部材１１４Ｂを覆うように粘弾性体１２６Ｂが設けられている。この場合、大地震に対してせん断変形が生じた場合には、摩擦部材１１４Ｂと粘弾性体１２６Ｂとが干渉することがあるが、建物に作用する地震のエネルギを適切に吸収できる。そして、地震後に、制振装置１００Ｂの機能が低下している場合には、適宜に制振装置１００Ｂを取り替えるとよい。
【００５１】
なお、かかる制振装置１００Ｂでは、摩擦部材１１４Ｂは、略矩形のブロックであるが、この場合においても、摩擦部材１１４Ｂの形状は、種々変更することができる。例えば、図１９Ａ〜図１９Ｃ、図２０Ａ〜図２０Ｃ、図２１Ａ〜図２１Ｃは、制振装置の変形例を示している。
【００５２】
図１９Ａ〜図１９Ｃに示す制振装置１００Ｃでは、摩擦部材１１４Ｃは、円柱形状のブロックであり、摩擦部材１１４Ｃを覆うように粘弾性体１２６Ｃが設けられている。このため、せん断変形に対して異方性がほとんどなくなる。
さらに、図２０Ａ〜図２０Ｃに示す制振装置１００Ｄでは、摩擦部材１１４Ｄは略円柱形状であるが、中間部が括れている。粘弾性体１２６Ｄは、摩擦部材１１４Ｄの中間部の括れ形状に沿って、内側に盛り上がっている。この場合、摩擦部材１１４Ｄは、粘弾性体１２６Ｄによって、第１プレート１１０と第２プレート１１２とが対向する領域の中央部により強く拘束される。また、第１プレート１１０と第２プレート１１２とのせん断変位に対して、摩擦部材１１４Ｄは転倒し難い。
さらに、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す制振装置１００Ｅでは、摩擦部材１１４Ｅは略円柱形状であるが、第１プレート１１０と第２プレート１１２とに接して滑る端部の縁の角が取り除かれている（面取りされている）。この場合、摩擦部材１１４Ｅがせん断変位する場合に、摩擦部材１１４Ｅと粘弾性体１２６Ｅとの干渉を緩和することができる。このように摩擦部材の形状や大きさ、および、粘弾性体の形状や大きさは、種々変更することができる。
【００５３】
また、制振装置１００の配置例として、図４および図５に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間に設けられた間柱２１０、２２０（制振対象となる対向した一対の部材）の間に配置された例を挙げた。制振装置１００の配置例は、これに限定されない。制振装置１００は、例えば、図２２および図２３に示すように、建物３００の柱３１１、３１２と上下の梁３２１、３２２とで囲まれた略矩形の空間において、斜めに取り付けられる一対のブレース材２１２、２２２（制振対象となる対向した一対の部材）の間に配置してもよい。図２２および図２３に示す例では、図２３に示すように、一方のブレース材２１２は、板状の部材である。他方のブレース材２２２は、２枚の板状の部材であり、一方の部材２１２の両側面にそれぞれ対向している。制振装置１００は、かかる一方の部材２１２の両側面において対向した一対の部材２１２、２２２の間に、それぞれ取り付けられている。
【００５４】
また、図示は省略するが、制振対象となる対向した一対の部材は、建物の基礎と、基礎に水平に対向して配置された建物の土台でもよい。この場合、制振装置１００は、建物の基礎と、基礎に水平に対向して配置された建物の土台との間に配置するとよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００、１００Ａ〜１００Ｆ 制振装置
１１０ 第１プレート
１１２ 第２プレート
１１４、１１４Ｂ〜１１４Ｅ 摩擦部材
１１４ａ、１１４ｂ 摩擦部材の上下の端部の縁
１２１〜１２４ 粘弾性体
１２１ａ〜１２４ａ 未加硫ゴム
１２６Ｂ〜１２６Ｅ 粘弾性体
１３１〜１３４ 取付孔
１４１〜１４４ スペーサ
１４１ａ〜１４４ａ スペーサの一端部
１５１、１５２ フランジ
１５１ａ、１５２ａ フランジの縁
２１０、２２０ 制振対象となる対向した一対の部材
２１２、２２２ ブレース材（制振対象となる対向した一対の部材）
３００ 建物
３１１、３１２ 柱
３２１、３２２ 梁
４００ 加振装置
４１０、４２０ 一対の取付部材
４３１ アクチュエータ
４３２ 変位計
４３３ 荷重計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プレートと、
前記第１プレートに少なくとも一部が対向した第２プレートと、
前記第１プレートと前記第２プレートとが対向している部位において、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に挟まれた柱状の部材であり、前記第１プレートと前記第２プレートとに面接触した摩擦部材と、
前記第１プレートと第２プレートとの間に配置され、前記第１プレートと前記第２プレートとに取り付けられた粘弾性体と
を備えた制振装置。
【請求項２】
前記粘弾性体は、前記第１プレートと前記第２プレートとが対向している部位において、前記摩擦部材の周りに複数配置されている、請求項１に記載された制振装置。
【請求項３】
前記摩擦部材と前記粘弾性体との間に隙間が設けられている、請求項１又は請求項２に記載された制振装置。
【請求項４】
前記第１プレートおよび第２プレートと、前記粘弾性体とは、加硫接着されている、請求項１から３までの何れか一項に記載された制振装置。
【請求項５】
前記粘弾性体の上端及び下端に、粘弾性体よりも幅の広いフランジが取り付けられており、前記第１プレートおよび第２プレートと前記粘弾性体との間に、当該フランジを介在させた、請求項１から３までの何れか一項に記載された制振装置。
【請求項６】
前記摩擦部材は、柱状の部材であり、前記第１プレートと前記第２プレートとに接して滑る端部の縁の角が取り除かれている、請求項１から５までの何れか一項に記載された制振装置。
【請求項１】
第１プレートと、
前記第１プレートに少なくとも一部が対向した第２プレートと、
前記第１プレートと前記第２プレートとが対向している部位において、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に挟まれた柱状の部材であり、前記第１プレートと前記第２プレートとに面接触した摩擦部材と、
前記第１プレートと第２プレートとの間に配置され、前記第１プレートと前記第２プレートとに取り付けられた粘弾性体と
を備えた制振装置。
【請求項２】
前記粘弾性体は、前記第１プレートと前記第２プレートとが対向している部位において、前記摩擦部材の周りに複数配置されている、請求項１に記載された制振装置。
【請求項３】
前記摩擦部材と前記粘弾性体との間に隙間が設けられている、請求項１又は請求項２に記載された制振装置。
【請求項４】
前記第１プレートおよび第２プレートと、前記粘弾性体とは、加硫接着されている、請求項１から３までの何れか一項に記載された制振装置。
【請求項５】
前記粘弾性体の上端及び下端に、粘弾性体よりも幅の広いフランジが取り付けられており、前記第１プレートおよび第２プレートと前記粘弾性体との間に、当該フランジを介在させた、請求項１から３までの何れか一項に記載された制振装置。
【請求項６】
前記摩擦部材は、柱状の部材であり、前記第１プレートと前記第２プレートとに接して滑る端部の縁の角が取り除かれている、請求項１から５までの何れか一項に記載された制振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２１９５７０（Ｐ２０１２−２１９５７０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８８４２（Ｐ２０１１−８８８４２）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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