摩擦ダンパー
【課題】制振対象の構造体が損傷することを有効に回避可能な摩擦ダンパーを提供する。
【解決手段】二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板１２、１４と、他方の部材に一体に設けられた第２圧接板１６と、弾発力が前記圧接力となる弾性部材３０と、相対移動量に応じて、板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材４０と、第１圧接板１２、１４、第２圧接板１６、弾性部材３０、及び高さ寸法変更部材４０を板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材６０と、を有する。高さ寸法変更部材４０は、所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構４１と、回転動作を高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構４２と、を有する。
【解決手段】二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板１２、１４と、他方の部材に一体に設けられた第２圧接板１６と、弾発力が前記圧接力となる弾性部材３０と、相対移動量に応じて、板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材４０と、第１圧接板１２、１４、第２圧接板１６、弾性部材３０、及び高さ寸法変更部材４０を板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材６０と、を有する。高さ寸法変更部材４０は、所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構４１と、回転動作を高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構４２と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物等の構造体の振動を減衰する摩擦ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の一例としての建物は、一般に、互いに隣り合う上下の階層において水平方向に相対変位し、これが、当該建物の大きな揺れの一因となる。そのため、建物の一部の階層には、相対変位等に対する補強部としてトラス構造部が設けられている。また、当該相対変位を更に低減すべく、建物によっては、トラス構造部の例えば下弦材の一部に摩擦ダンパーが設けられていることもある。
【０００３】
かかる摩擦ダンパーは、層間などにおいて、互いに相対移動する一方の部材に固設された滑動板と、他方の部材に固設された摩擦板とを有し、これら滑動板と摩擦板とは、互いに所定の圧接力で圧接されている。そして、上記２つの部材が相対移動して滑動板と摩擦板とが摺動する際に、建物の層間変位の振幅によらずほぼ一定の摩擦力を生じ、この摩擦力を減衰力として用いて建物の振動を減衰する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来型の摩擦ダンパーには、次のような問題がある。
大地震時等の最大層間変位時には、建物等の制振対象の構造体自身が大きく変形していることから、当該構造体には大きな内力が生じている。このような時に、更に大きな外力が変形方向と逆向きに付与されると、その分だけ、更に内力が拡大して構造体の破壊限界強度に至り易くなる。この点につき、上記摩擦ダンパーの減衰力も、変形方向と逆向きの外力として構造体に作用し、また、層間変位の大きさによらず常にほぼ一定の減衰力を発生する。つまり、上述の従来の摩擦ダンパーによれば、構造体は、最大層間変位時の厳しい内力下においても、大きな減衰力が加えられることになり、その場合には、構造体の破壊限界強度の大きさによっては、構造体は破損してしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、制振対象の構造体が損傷することを有効に回避可能な摩擦ダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
所定方向に相対移動する二部材間に介装されて、前記所定方向の相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力を減衰力として用いて前記相対移動に係る振動を抑制する摩擦ダンパーであって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、前記圧接板同士の間の圧接力が低下する摩擦ダンパーにおいて、
前記二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板と、
前記二部材のうちの他方の部材に一体に設けられた第２圧接板と、
弾発力が前記圧接力となる弾性部材と、
前記相対移動量に応じて、前記板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材と、
前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記弾性部材、及び前記高さ寸法変更部材を前記板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを前記板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材と、を有し、
前記高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えたときに、圧接力は低下する。よって、制振対象の構造体に大きな内力が生じ得る相対移動が大きい時には、摩擦力たる摩擦ダンパーの減衰力は低下することになる。そして、これにより、構造体において摩擦ダンパーの前記２つの部材が取り付けられている部位の内力状態が厳しい時に、外力として作用する上記減衰力を低下させることができて、その結果、当該２つの部材が取り付けられている構造体の損傷を有効に回避可能となる。
また、上記構成によれば、高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構とを有している。よって、相対移動に応じて高さ寸法を変化させることにより、弾性部材の弾発力の変化を通して、第１圧接板と第２圧接板との圧接力を変化させることができて、その結果、相対移動量が所定値を超えたときに、摩擦力を確実に低下させることができる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
前記相対移動量が前記所定値を超えると、前記高さ寸法変更部材の前記高さ寸法が縮小することにより、前記弾性部材の弾発力の低下を介して前記圧接力が低下することを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えると、重なり高さ規制部材により前記重なり高さが略一定に規制された状態の下で、高さ寸法変更部材の高さ寸法が縮小する。そして、この高さ寸法が小さくなることに基づき、弾性部材の圧縮変形が緩和され、その弾発力たる圧接力の低下を経て摩擦力が低下するが、ここで、この高さ寸法の縮小は、前述のように、相対移動量が所定値を超えたときに起こるように構成されている。よって、相対移動量が所定値を超えたときに、制振対象の構造体に外力として作用する上記摩擦力たる減衰力を確実に低下させ得て、その結果、構造体の損傷を有効に回避可能となる。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動面は、前記板厚方向に突出する突部を有し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値以下のときには、前記転動体は、前記突部を転動し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値を超えたときに、前記転動体は、前記突部よりも前記板厚方向にへこんだ凹部を転動することを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えたときに発生すべき減衰力たる摩擦力の大きさを、同相対移動量が所定値以下のときよりも確実に低下させることができる。詳しくは次の通りである。
先ず、第１圧接板と第２圧接板との相対移動量が所定値以下のときには、転動体は、回転円板の突部を転動しているので、高さ寸法変更部材の高さ寸法は大きい状態にある。そのため、重なり高さ規制部材の規制に基づいて、弾性部材は大きく圧縮された状態になっており、よって、当該弾性部材は、大きな圧接力でもって第１圧接板と第２圧接板とを圧接し、大きな摩擦力が発生される。
これに対して、第１圧接板と第２圧接板との相対移動量が所定値を超えたときには、転動体は、回転円板の凹部を転動するが、凹部は突部よりも板厚方向にへこんでいる。そのため、高さ寸法変更部材の高さ寸法は、上述の転動体が突部を転動する場合よりも小さくなる。そして、これに伴って、その分だけ、重なり高さ規制部材による弾性部材の圧縮変形も緩和されて圧接力が低下するので、小さな圧接力でもって第１圧接板と第２圧接板とを圧接することとなり、結果、小さな摩擦力が発生される。
【００１３】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板の前記凹部と前記突部との間には、前記凹部から前記突部に向かうに従って徐々に前記板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えると、転動体は突部を転動する状態から凹部を転動する状態へと移行するが、その移行過程では、上記傾斜部を転動体が転動する。よって、当該移行過程たる圧接力が低下する際の衝撃を抑制可能となる。
【００１５】
請求項５に示す発明は、請求項３又は４に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、その両方の板面にそれぞれ前記突部を有し、
前記両方の板面のうちの一方の板面の突部と、他方の板面の突部とは、互いの前記回転方向の位置を揃えて配置されており、
前記両方の板面には、それぞれ、前記板厚方向を法線方向とする平面を有した平面部材が対向して配置され、
前記転動体は、前記回転円板の板面と前記平板部材の平面とに挟圧されながらこれらを転動することを特徴とする。
【００１６】
上記請求項５に示す発明によれば、回転円板の両面に突部は形成されており、また、転動体は両面の各面に対して配置されているので、高さ寸法変更部材の高さ寸法をより大きく変更可能となる。その結果、圧接力の低下幅の拡大を通して摩擦力の低下幅を拡大することができる。
【００１７】
請求項６に示す発明は、請求項３乃至５の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、前記第１圧接板に対して前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に設けられ、
前記第１変換機構は、前記回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分と、前記第２圧接板とを連結するリンク部材であり、
前記リンク部材は、前記第１圧接板と前記回転円板との前記板厚方向の相対移動を許容しながら、前記第１圧接板と前記回転円板とを連結することを特徴とする。
【００１８】
上記請求項６に示す発明によれば、回転円板は、前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に第１圧接板に設けられ、また、リンク部材は、回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分を第２圧接板に連結している。よって、第１圧接板と第２圧接板との間の前記所定方向の相対移動に応じて、回転円板は速やかに回転されることになり、もって、リンク部材たる第１変換機構は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に速やかに変換することができる。
また、リンク部材は、回転円板と第２圧接板との間の前記板厚方向の相対移動を許容する。よって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、転動体の転動位置の変化を介して起こり得る回転円板の板厚方向の位置の変化を、リンク部材によって速やかに吸収可能であり、結果、圧接力の変更を円滑に行うことができる。
【００１９】
請求項７に示す発明は、請求項３乃至６の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記突部毎に設けられ、
前記転動体同士の互いの相対位置関係を一定に保つためのリテーナーを有していることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項７に示す発明によれば、転動体の相対位置関係を略一定に維持することができるので、転動体の転動動作の安定化を通じて、第１圧接板と第２圧接板との間の圧接力の安定化を図れ、結果、計画通りの摩擦力を、これら第１圧接板と第２圧接板との間に発生させることができる。
【００２１】
請求項８に示す発明は、請求項３乃至７の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記重なり高さ規制部材は、
前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に沿って貫通して設けられるボルトと、
前記ボルトに螺合するナットと、を有し、
前記ボルトの頭部と前記ナットとの両者で、前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に挟み込むことにより、前記ボルトに生じた軸力が、前記圧接力として作用し、
前記ボルトは、前記回転円板の前記軸芯の位置に設けられ、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記ボルトの周囲を囲いつつ、前記突部毎に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
上記請求項８に示す発明によれば、複数の転動体は、ボルトの周囲を囲っており、これら複数の転動体が、ボルトの周囲を転動面として移動する。よって、転動体は、ボルトの軸力に基づく圧接力を、ボルトの軸芯に関して偏りの無い略対称分布で、第１圧接板から第２圧接板へと伝達可能となる。よって、圧接力の安定化を通して、計画通りの摩擦力を、第１圧接板と第２圧接板との間に発生可能となる。
【００２３】
請求項９に示す発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動体は、該転動体の外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーであることを特徴とする。
【００２４】
上記請求項９に示す発明によれば、転動体は、その外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーである。よって、相対移動量が所定値を超えたときの前記高さ寸法変更部材に係る高さ寸法の縮小を、相対移動に伴う転動体の転動に基づいて実現することができる。その結果、回転円板の板形状の選定自由度を高めることができる。すなわち、回転円板の板面を平面にすることもできるし、前記板面に前記突部を設ける場合には、当該突部の突出量を小さくすることも可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、制振対象の構造体が、摩擦ダンパーの減衰力によって損傷することを回避可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の摩擦ダンパー２０を柱梁架構３のブレース１０に組み込んだ状態の概略正面図である。
【図２】図２Ａは、図１中のII−II矢視図であって、ブレース１０の分断端部１０ａ，１０ｂに介装された摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図３】第１実施形態の摩擦ダンパー２０の減衰力特性たる減衰力−変位（相対移動量）関係のグラフである。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂ中の要部拡大図である。
【図５】図５Ａは、回転円板４５の平面図であり、図５Ｂは、回転円板４５及び受圧板４８，４９の外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｄは、それぞれ、ジャッキ部材４０が回転方向Ｄｃの回転動作を板厚方向の高さ寸法Ｈ４０の拡縮動作に変換する様子を示す模式図である。
【図７】図７Ａ乃至図７Ｄは、図３の減衰力特性を有する摩擦ダンパー２０が、特に低強度構造体に有効な理由を説明するための図である。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｅは、それぞれ、第１実施形態の変形例の説明図である。
【図９】図９Ａは、リテーナー５５を具備した摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、図９Ｂは、図９Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１０】第１実施形態の変形例の説明図である。
【図１１】図１１Ａ乃至図１１Ｄは、第２実施形態の摩擦ダンパーのジャッキ部材４０の説明図であって、回転円板４５及び受圧板４８，４９の外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
【図１２】皿ばね積層体３０に用いられる皿ばね３１のばね特性図である。
【図１３】回転円板４５が突部４５ｃを複数有する場合に奏する作用効果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
第１実施形態の摩擦ダンパー２０は、例えば、鉄骨柱と鉄骨梁とを結合してなる柱梁架構３に係るブレース１０に取り付けて使用される。以下、これを例に説明するが、取り付け対象は何等これに限らない。
図１は、第１実施形態の摩擦ダンパー２０を柱梁架構３のブレース１０に組み込んだ状態の概略正面図である。図２Ａは、図１中のII−II矢視図であって、ブレース１０の分断端部１０ａ，１０ｂに介装された摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、また、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２８】
図１に示すように、ブレース１０は、柱梁架構３の対角方向を架け渡し方向として配置されている。また、ブレース１０は、その長手方向たる前記架け渡し方向の略中央の位置において分断されており、分断形成された各端部１０ａ，１０ｂ（以下、分断端部１０ａ，１０ｂという）同士の間の隙間Ｇに摩擦ダンパー２０が介装されている。
【００２９】
図２Ａに示すように、摩擦ダンパー２０は、一方の分断端部１０ａに相対移動不能に一体に固定される第１圧接板としての一対の外板１２，１４と、他方の分断端部１０ｂに相対移動不能に一体に固定される第２圧接板としての中板１６と、弾性部材としての皿ばね積層体３０と、外板１２，１４と中板１６との架け渡し方向の相対移動量に連動して自身の高さ寸法を拡縮変更する高さ寸法変更部材としてのジャッキ部材４０と、を有している。
【００３０】
そして、中板１６は、一対の外板１２，１４同士の間に介装され、これにより外板１２，１４と中板１６とは板厚方向に直列に重ねられているとともに、更に、外板１２，１４には、同板厚方向に直列に皿ばね積層体３０及びジャッキ部材４０の両者も重ね合わせられている。そして、かかる直列の重なり状態で、これらの全ての部材１２，１４，１６，３０，４０は、ひとまとまりに挟み込み部材６０によって板厚方向に挟み込まれており、これにより、皿ばね積層体３０の圧縮の弾発力に基づいてこれと同じ大きさの圧接力が、中板１６と外板１２，１４との間に生じるようになっている。よって、上述のブレース分断端部１０ａ，１０ｂ同士の相対移動時に、中板１６と外板１２，１４とが架け渡し方向に摺動すると、当該摺動により上記圧接力に基づき中板１６と外板１２，１４との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力を減衰力として柱梁架構３の振動が減衰される。
【００３１】
ここで、一対の外板１２，１４と中板１６と皿ばね積層体３０とジャッキ部材４０との全てを重ね合わせてなる重なり高さＨｋは、上記挟み込み部材６０（重なり高さ規制部材に相当）によって常に略一定寸法に維持されている。また、ジャッキ部材４０は、後述するリンク部材４１Ｌを介してジャッキ部材４０自身に入力される架け渡し方向の相対移動量に応じて、同自身の板厚方向の高さ寸法Ｈ４０を拡縮変更する。
すなわち、相対移動量が所定値α以内の場合には、上記高さ寸法Ｈ４０を略一定に維持するが、他方、相対移動量が所定値αを超えたら、上記高さ寸法Ｈ４０を縮小する。よって、所定値αを超えると、上記高さ寸法Ｈ４０の縮小分だけ皿ばね積層体３０の圧縮変形が緩和されて、弾発力が小さくなるので、中板１６と外板１２，１４との間の圧接力の低下を介して同摩擦力が低下する。
故に、この摩擦ダンパー２０によれば、図３のような減衰力特性を奏し得る。すなわち、同図３の減衰力−変位（相対移動量）関係のグラフに示すように、この摩擦ダンパー２０によれば、柱梁架構３における架け渡し方向の相対移動量が所定値α以下では、大きな摩擦力Ｆｆ１たる大きな減衰力Ｆを発生するが、所定値αを超えたときには、同グラフ中に線分ＡＢで示すように、摩擦力たる減衰力Ｆは低下し始め、そして更なる相対移動量の増加とともに減衰力Ｆは漸減するような特性を示す。このような減衰力特性の摩擦ダンパー２０は、特に制振対象が古い既存建物等の低強度構造体の場合に有効であり、これについては後述する。
【００３２】
以下、摩擦ダンパー２０の各構成１２，１４，１６，３０，４０，６０について説明する。なお、図２Ａを参照してわかるように、上記構成１２，１４，１６，３０，４０，６０のうちで、皿ばね積層体３０、ジャッキ部材４０、及び挟み込み部材６０については、それぞれ２つずつ設けられているが、同じ構造なので、以下では、それぞれ一つにつき説明する。
【００３３】
図２Ａに示すように、一対の外板１２，１４は、それぞれ所定厚みの平板部材を本体とし、また、中板１６も所定厚みの平板部材を本体とする。そして、これら一対の外板１２，１４と中板１６との間には、ステンレス製等の滑動板２３と、複合摩擦材料等でなる摩擦板２２とが摺動可能に重ね合わせられて配されている。ここで、滑動板２３及び摩擦板２２はどちらも薄板状をなしている。そして、図示例では、摩擦板２２が、ビス止めや接着（摩擦接合を含む）等の固定方法により、外板１２，１４に移動不能に固定され、滑動板２３が、同様の固定方法により、中板１６に移動不能に固定されている。よって、外板１２，１４と中板１６とが架け渡し方向に相対移動すると、これら摩擦板２２と滑動板２３との摺動に基づいて摩擦力を発し、この摩擦力が振動の減衰力Ｆとなる。なお、これら摩擦板２２及び滑動板２３の配置関係は逆でも良い。
【００３４】
また、一対の外板１２，１４及び中板１６には、それぞれ、板厚方向に貫通するボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈ，１６ｈが形成されている。これらボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈ，１６ｈは、前述した挟み込み部材６０としてのボルト６０ｂを挿通するためのものであり、つまり、ここでは、挟み込み部材６０の一部品としてボルト６０ｂが使用され、そして、このボルト６０ｂの先端部に螺合されたナット６０ｎとの締結によって、上述したように、一対の外板１２，１４と中板１６と皿ばね積層体３０とジャッキ部材４０との全てを一斉に挟み込むようになっている。
【００３５】
ここで、外板１２，１４のボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈの孔径は、ボルト６０ｂの外径と略同径に設定されており、よって、ボルト６０ｂと外板１２，１４とは架け渡し方向に略相対移動不能に係合している。しかし、中板１６のボルト挿通孔１６ｈは、架け渡し方向に沿って長い長孔状に形成され、もって、当該長孔状のボルト挿通孔１６ｈをボルト６０ｂは架け渡し方向に移動可能になっており、これにより、ボルト６０ｂと中板１６とは架け渡し方向に相対移動可能に係合している。そして、このボルト６０ｂと中板１６との架け渡し方向の相対移動可能な係合構造に基づいて、中板１６と一対の外板１２，１４との架け渡し方向の相対移動が許容されている。なお、この架け渡し方向が、請求項の「所定方向」に相当する。
【００３６】
皿ばね積層体３０は、複数の皿ばね３１，３１…が重ね合わされて構成される。そして、この皿ばね積層体３０は、一方の外板１４に板厚方向の外方から重ねられている。また、各皿ばね３１の中央には、板厚方向に沿った貫通孔３１ｈが形成されており、各貫通孔３１ｈに挟み込み部材６０としての上記ボルト６０ｂが挿通されている。そして、ボルト６０ｂの先端部は皿ばね積層体３０から突出し、同先端部には上述のナット６０ｎが螺合している。
【００３７】
一方、ジャッキ部材４０は、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈ側に設けられている。すなわち、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈと外板１２との間に、板厚方向に突っ張った状態で介装されている。また、このジャッキ部材４０は、前述したように自身の板厚方向の高さ寸法Ｈ４０を拡縮変更可能であり、更に、同ジャッキ部材４０は、当該高さ寸法Ｈ４０を、外板１２，１４と中板１６との相対移動に連動させて変更する。そして、当該相対移動に基づいて高さ寸法Ｈ４０が拡大すれば、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈと外板１２との間のジャッキ部材４０の突っ張り状態が更に助長されて、これによりボルト６０ｂの軸力Ｎの増大を通じて皿ばね積層体３０は更に圧縮され、その弾発力たる圧接力が大きくなる分だけ、摩擦板２２と滑動板２３との間の摩擦力が増大する。他方、これとは逆に、相対移動に基づいて高さ寸法Ｈ４０が縮小すれば、ジャッキ部材４０の突っ張り状態が緩和されて、これによりボルト６０ｂの軸力Ｎの減少を通じて皿ばね積層体３０の圧縮は緩和され、その弾発力たる圧接力が小さくなる分だけ上記摩擦力は減少する。
【００３８】
このような相対移動に応じた板厚方向の拡縮機能を実現すべく、ジャッキ部材４０は、架け渡し方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構４１と、前記回転動作を前記高さ寸法Ｈ４０の拡縮動作に変換する第２変換機構４２と、を有している。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、これら変換機構４１，４２を説明するための図２Ａ及び図２Ｂ中の要部拡大図である。
図２Ｂに示すように、第１変換機構４１は、中板１６を、後述する第２変換機構４２の回転円板４５に連結するリンク部材４１Ｌを本体とする。詳しくは、このリンク部材４１Ｌの一端部４１ａＬは、中板１６に（正確には中板１６側の部材１６ａに）回転可能にピン接合されており、また、同リンク部材４１Ｌの他端部４１Ｌｂは、回転円板４５において、その回転中心たる軸芯Ｃ４５から所定量だけ偏心した位置の孔部４５ｐに回転可能にピン接合されている。よって、回転円板４５を回転可能に支持する外板１２，１４に対して中板１６が架け渡し方向に相対移動すると、その相対移動動作が、リンク部材４１Ｌを介して、回転動作に変換されて回転円板４５に伝達され、もって、図４Ｂに二点鎖線で示すように、当該相対移動に応じて回転円板４５は軸芯Ｃ４５周りの回転動作をする。
【００４０】
ちなみに、図２Ａ及び図２Ｂの例では、ジャッキ部材４０，４０が架け渡し方向に並んで一対設けられているが、上述のリンク部材４１Ｌは、そのうちの一方のジャッキ部材４０たる同図中右側のジャッキ部材４０用のものである。そして、もう一方のジャッキ部材４０たる同図中左側のジャッキ部材４０用のリンク部材４１Ｌ’としては、ここでは、右側のジャッキ部材４０の回転円板４５の孔部４５ｐと、左側のジャッキ部材４０の回転円板４５の孔部４５ｐとをピン接合で繋ぐリンク部材４１Ｌ’が設けられている。つまり、左側のジャッキ部材４０の回転円板４５については、リンク部材４１Ｌ’及び右側のジャッキ部材４０の回転円板４５を介して、中板１６に連結されている。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２変換機構４２は、（１）ボルト６０ｂを通す貫通孔４５ｈが略平面中心に設けられ、同ボルト６０ｂを軸芯Ｃ４５として回転動作可能に同ボルト６０ｂに支持された上記の回転円板４５と、（２）回転円板４５を板厚方向の両方から挟みつつ平面４８ａ，４９ａを回転円板４５に対向して配された平面部材としての一対の略円形の受圧板４８，４９と、を有する。なお、一対の受圧板４８，４９の略平面中心にもボルト６０ｂを通す貫通孔４８ｈ，４９ｈが設けられており、これにより、一対の受圧板４８，４９の間に回転円板４５が介装された状態に維持される。また、図４Ａに示すように、一対の受圧板４８，４９のうちの板厚方向の外方の受圧板４８の片面４８ａには、ボルト６０ｂを通す上記貫通孔４８ｈが内周面となった円筒部４８ｐが他方の受圧板４９の方へ向けて一体に突出形成されている。よって、正確には、回転円板４５の貫通孔４５ｈ及び受圧板４９の貫通孔４９ｈは、この円筒部４８ｐを介してボルト６０ｂを挿通していることになる。ちなみに、この円筒部４８ｐは、無くても良い。
【００４２】
図５Ａは、回転円板４５の平面図であり、図５Ｂは、回転円板４５及び受圧板４８，４９の板厚方向の厚み変化がわかるように、これらの外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、回転円板４５における受圧板４８，４９との対向面４５ａ，４５ｂには、回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って所定ピッチＰ４５で複数（図示例では四つ）の突部４５ｃ，４５ｃ…が互いに同形に形成されている。詳しくは、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂには、それぞれ突部４５ｃ，４５ｃ…が設けられており、また同両面４５ａ，４５ｂにおいて互いに対応する突部４５ｃ，４５ｃ同士については、その回転方向Ｄｃの位置が互いに同じ位置に揃っている。また、回転方向Ｄｃに隣り合う突部４５ｃ，４５ｃ同士の間の部分は、突部４５ｃよりも板厚方向にへこんだ凹部４５ｄになっており、更に、凹部４５ｄと突部４５ｃとの間の部分は、凹部４５ｄから突部４５ｃへ向かうに従って徐々に板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部４５ｆになっている。なお、図５Ａ及び図５Ｂの例では、凹部４５ｄは平面を有さないノッチ状となっているが、平面を有していても良い。また、回転円板４５と各受圧板４８，４９との間には、転動体５０として複数の断面正円形状フラットローラー５０，５０…が、突部４５ｃの前記回転方向Ｄｃの形成ピッチＰ４５と同じピッチＰ５０で回転円板４５の全周に亘って介装されており、これらフラットローラー５０，５０…は、回転円板４５が回転動作をすると、回転円板４５と受圧板４８，４９とに挟まれた状態で、当該回転動作に応じて、回転円板４５の板面４５ａ，４５ｂ及び受圧板４８，４９の平坦な板面４８ａ，４９ａをそれぞれ転動面として回転方向Ｄｃに沿って転動する。
【００４３】
よって、例えば、図６Ａや図６Ｂに示すように、回転円板４５の回転動作により、フラットローラー５０が突部４５ｃを転動する状態になると、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態になり、他方、図６Ｃや図６Ｄに示すように、同回転動作により、フラットローラー５０が傾斜部４５ｆや凹部４５ｄを転動する状態になると、突部４５ｃと傾斜部４５ｆ又は凹部４５ｄとの板厚方向の寸法変化分だけ、高さ寸法Ｈ４０は小さくなり、このようにして、このジャッキ部材４０は、リンク部材４１Ｌにより伝達された回転動作を板厚方向の拡縮動作に変換する。
【００４４】
ここで、上述の各突部４５ｃの頂面４５ｅは、図５Ｂに示すように、板厚方向を法線方向とする略平面に形成され、また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、頂面４５ｅの回転方向Ｄｃの代表長さＬ４５ｅ（頂面４５ｅにおいて転動体５０の回転軸方向の中央位置Ｐ５０が当接すべき位置の回転方向Ｄｃでの長さＬ４５ｅ）は、上記所定値αだけ相対移動した際に、転動体５０が、頂面４５ｅの中央位置から、同面４５ｅと傾斜部４５ｆとの境界位置Ｂｆまで転動するように設計される。更に、相対移動量が零値の状態、つまり相対移動無しの状態では、図６Ａに示すように、転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅの中心に位置しており、これにより、高さ寸法Ｈ４０は最大になっていて、皿ばね積層体３０も最大に圧縮された高圧縮状態にある。
【００４５】
よって、柱梁架構３への小さな振動の入力により、外板１２，１４と中板１６とが所定値α以内で相対移動する場合には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回転円板４５の回転により転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅを転動しているので、上述の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態にあって、皿ばね積層体３０は上述の高圧縮状態に維持されて、圧接力も大きいままで変化ない。これにより、摩擦板２２と滑動板２３との摺動による前記摩擦力も大きな略一定値Ｆｆ１に維持されて、その結果として、図３に示すように、摩擦ダンパー２０は、相対移動量が所定値α以下の範囲では、大きな略一定値Ｆｆ１の減衰力Ｆを発生する。
【００４６】
これに対して、柱梁架構３への大きな振動の入力により、所定値αを超えて相対移動する場合には、図６Ｃに示すように、回転円板４５の回転により転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅを超えて傾斜部４５ｆを転動し、そして、更に相対移動量が大きくなると回転円板４５の更なる回転により、図６Ｄに示すように凹部４５ｄを転動することになる。そして、かかる傾斜部４５ｆや凹部４５ｄでの転動により、上述の高さ寸法Ｈ４０は漸減していき、これに伴って、皿ばね積層体３０の弾発力の漸減を通して圧接力の漸減を来たし、その結果として、図３に示すように、摩擦力たる減衰力Ｆも上記略一定値Ｆｆ１から漸次低下することになる。
このような減衰力特性を有する摩擦ダンパー２０は、特に制振対象の構造体が古い既存建物等の低強度構造体の場合に有効に利用される旨を前述したが、以下、これについて説明する。図７Ａ乃至図７Ｄは、その説明図である。なお、図７Ａは、柱梁架構３において従来の摩擦ダンパーにより減衰力Ｆが付与される力点部位（外力が付与される部位のこと）の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力との関係を示すグラフであり、図７Ｂは、従来の摩擦ダンパーの振動エネルギー吸収履歴特性のグラフである。また、図７Ｃは、第１実施形態の摩擦ダンパー２０の振動エネルギー吸収履歴特性のグラフであり、図７Ｄは、第１実施形態の摩擦ダンパー２０により減衰力Ｆが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力との関係を示すグラフである。なお、図７Ｃは、前述の図３と概ね同じグラフである。
【００４７】
図７Ａ中、一点鎖線で示すように、振動の最大変位時には、建物自身が大きく変形していることから、建物の各部位には大きな内力が生じている。このような状態にて、更に外力を変形方向と逆の方向に付与すると、外力が付与される部位たる力点部位では、その内力が、外力の付与分だけ更に拡大する。すなわち、前記力点部位の内力は、図７Ａ中一点鎖線で示す力点部位自身の変形による内力に、外力により生じる内力を足し合わせたものとなる。
【００４８】
ここで、通常、摩擦ダンパーの減衰力Ｆも、変形方向と逆向きの外力として作用する。また、従来の摩擦ダンパーの場合には、図７Ｂに示すように、その摩擦力たる減衰力Ｆの大きさは、振動の変位によらず略一定である。よって、従来の摩擦ダンパーでは、図７Ａに一点鎖線で示す内力に対して図７Ｂの減衰力Ｆにより生じる内力を加算してなる前記力点部位の実際の内力は、図７Ａの実線のようになる。つまり、従来の摩擦ダンパーの場合には、柱梁架構３の前記力点部位に対しては、振動の最大変位時の厳しい内力下においても、大きな減衰力Ｆによる大きな内力が更に追加で生じることになり、この場合には、内力が拡大して当該力点部位の破壊限界強度Ｚに至り易くなる。
【００４９】
これに対して、上記第１実施形態の摩擦ダンパー２０によれば、図７Ｃに示すように、相対移動によって水平変位が前記所定値αに相応する特定値α１を超えると、水平変位が大きくなるにつれて減衰力Ｆは低下する。よって、図７Ｄに一点鎖線で示す内力に対して図７Ｃの減衰力Ｆにより生じる内力を加算してなる実際の内力は、図７Ｄの実線のようになる。つまり、第１実施形態の摩擦ダンパー２０によれば、水平変位が、前記所定値αに相応する特定値α１を超えた場合には、振動の最大変位に近づくに従って減衰力Ｆが小さくなるので、減衰力Ｆの入力に伴う前記力点部位の内力の拡大を、特に厳しい内力状態の最大変位時において有効に抑制できる。よって、振動により建物が大きく相対変位した場合でも、力点部位の破壊限界強度Ｚに至ることを有効に回避し得て、その結果、当該摩擦ダンパー２０は、特に古い既存建物等の低強度構造体にその効力を発揮する。
【００５０】
ところで、上述の第１実施形態では、突部４５ｃを回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂに設けていたが、何等これに限るものではなく、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、突部４５ｃを両面４５ａ，４５ｂのうちの一方の面４５ｂ（４５ａ）のみに設け、他方の面４５ａ（４５ｂ）には突部４５ｃを設けなくても良い。すなわち、当該他方の面４５ａ（４５ｂ）は平面でも良い。
そして、当該構成によっても、一対の外板１２，１４と中板１６との架け渡し方向の相対移動に伴って、回転円板４５上における転動体５０の転動位置が、突部４５ｃから傾斜部４５ｆを経て凹部４５ｄへと移ることになって、この移る際には、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０が変化するので、上述と同様のメカニズムに基づいて、相対移動量が大きいときの摩擦力を低下させることができる。
【００５１】
また、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂのうちで、突部４５ｃを設けない方の面の転動体５０については、回転円板４５が対向する受圧板４８との間で円滑に回転方向Ｄｃの相対滑りが可能な場合に限り、図８Ｃに示すように省略しても良い。
【００５２】
また、図８Ｄに示すように、突部４５ｃを回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂのうちの一方の面４５ａのみに設け、他方の面４５ｂは平面とするとともに、突部４５ｃが設けられた上記面４５ａと対向する受圧板４８の面４８ａにも、同様の突部４８ｃ’、凹部４８ｄ’、及び傾斜部４８ｆ’を設けても良い。
【００５３】
更には、転動体５０としての上述のフラットローラー５０に代えて、真球等の球状部材を用いても良いし、更には、断面非正円形状のローラーを用いても良い。なお、後者の断面非正円形状のローラーというのは、当該ローラーの外周方向の位置に応じてその回転半径が変化したローラーのことであり、その一例としては、図８Ｅに示すような、断面形状が楕円形の円柱体様の楕円ローラー５２等が挙げられる。そして、このような断面非正円形状のローラー５２にあっては、同ローラー５２が転動することだけで、前記高さ寸法Ｈ４０を変化させることができる。よって、この場合には、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂの突部４５ｃを省略してこれらの各面４５ａ，４５ｂを、それぞれ図８Ｄに示すような平面にすることもできる。但し、上述の突部４５ｃを有した回転円板４５に対して、当該断面非正円形状のローラー５２を適用可能なのは言うまでもなく、その場合には、前記高さ寸法Ｈ４０をより大きく変化させることができて、その結果、圧接力の低下幅の拡大を通じて、摩擦力の低下幅を拡大することができる。
【００５４】
また、望ましくは、図９Ａ及び図９Ｂ（図９Ａ中のＢ−Ｂ矢視図）に示すように、複数の転動体５０，５０…に対してリテーナー５５を設けると良い。ここで、基本的には、転動体５０，５０…は、高い圧接力で回転円板４５及び受圧板４８の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに挟圧されているので、架け渡し方向の外板１２，１４と中板１６との相対移動に応じて当該回転円板４５が回転動作をする際に、転動体５０は、上記の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して相対滑りを概ね起こすことなく各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａを回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って転がる。つまり、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して転がり接触する。しかし、不測の事態により相対滑りを起こして離脱する虞もある。そのため、リテーナー５５により、複数の転動体５０，５０…の相対位置関係を一定に保つと良く、そうすれば、ある特定の転動体５０が相対滑りを起こして各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａから離脱しそうになった時に、リテーナー５５を介して他の転動体５０から、その離脱を阻止して留めようとする力が働くので、各転動体５０の離脱を速やかに抑えることができる。
かかるリテーナー５５の具体例としては、例えば、転動体５０の直径よりも薄い板厚の円板部材５５を本体として用い、この円板部材５５における各転動体５０に対応する位置に、転動体５０の収容孔５５ｈとして、転動体５０よりも若干大きい略相似形状の貫通孔５５ｈを形成したもの等が挙げられる。ちなみに、このリテーナー５５に係る円板部材５５の平面中心には、板厚方向にボルト６０ｂを挿通するためのボルト挿通孔５５ｂが形成されており、これにより、リテーナー５５自体もジャッキ部材４０から離脱不能に保持されている。
【００５５】
また、上述の第１実施形態では、回転円板４５の突部４５ｃと凹部４５ｄとの間に傾斜部４５ｆを設けていたが、場合によっては、傾斜部４５ｆは無くても良い。つまり、図１０に示すように、突部４５ｃと凹部４５ｄとの間に一段の段差４５ｊが形成されていても良いし、場合によっては、複数段の段差が階段状に形成されていても良い。
但し、この場合の各段差４５ｊの高さは、転動体５０の半径よりも小さいことが必要であり、この条件を満たしていれば、転動体５０は問題無く段差を乗り越えることができる。ただ、段差４５ｊを乗り越える際には衝撃が生じるので、望ましくは第１実施形態のように傾斜部４５ｆを設ける方が円滑に移行できるので、その方が良い。なお、上述の第１実施形態では、傾斜部４５ｆを平面で形成していたが、曲面で形成しても良い。
【００５６】
ところで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、リンク部材４１Ｌは、中板１６に対する回転円板４５の板厚方向の相対移動を許容する構造４１ｍを有している。これは、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０の変更時に、回転円板４５の位置が板厚方向に変化する虞があるためである。かかる板厚方向の相対移動の許容構造は、この図示例では、リンク部材４１Ｌにおける中板１６との連結部分４１Ｌｂの近傍に形成された薄厚部４１ｍであり、同図示例では、かかる薄厚部４１ｍが、複数箇所の一例として二箇所に設けられているが、一箇所でも良い。そして、かかる薄厚部４１ｍは、板厚方向の厚みが薄いことから、板厚方向に弾性屈曲変形自在となり、この屈曲により回転円板４５の板厚方向の移動を許容して、つまり板厚方向の相対移動については回転円板４５に伝達しない。但し、リンク部材４１Ｌは、架け渡し方向の中板１６との相対移動については回転円板４５に伝達することができる。この理由は、架け渡し方向の相対移動時には薄厚部４１ｍに架け渡し方向の引っ張り力や圧縮力が作用するが、これによる薄厚部４１ｍの伸び変形や圧縮変形は小さいからである。なお、許容構造は何等これに限るものではなく、これ以外の種々の方法を適用可能である。
【００５７】
また、上述の説明では、転動体５０は、図５Ａに示すように、回転円板４５の全周に亘って所定ピッチＰ５０で配置されている旨を述べたが、かかる状態を、ボルト６０ｂに着目して考えると、複数の転動体５０，５０…はボルト６０ｂの周囲を囲って配置されていると言うこともできる。そして、このように配置されていれば、転動体５０，５０…は、ボルト６０ｂの軸力Ｎに基づく圧接力を、ボルト６０ｂの軸芯に関して偏りの無い略対称分布で、外板１２，１４及び中板１６へ伝達可能となる。よって、圧接力の安定化を通して、計画通りの摩擦力を、摩擦板２２と滑動板２３との間で発生可能となる。
【００５８】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、第２実施形態の摩擦ダンパーのジャッキ部材４０の説明図であり、前述の図５Ｂと同様、回転円板４５及び受圧板４８，４９の板厚方向の厚み変化がわかるように、これらの外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
前述の第１実施形態との主な相違点は、転動体５０を無くす代わりに受圧板４８，４９に突部４８ｃ，４９ｃを形成している点にある。よって、主にこの相違点について説明し、これ以外の同一の構成については第１実施形態と同じ符号を付してその説明については省略する。
【００５９】
図１１Ａに示すように、受圧板４８，４９における回転円板４５と対向する面４８ａ，４９ａには、回転円板４５の突部４５ｃに対応させて回転方向Ｄｃに沿って同形の突部４８ｃ，４９ｃが設けられている。そして、回転円板４５と同様に、突部４８ｃ（４９ｃ）と突部４８ｃ（４９ｃ）との間には凹部４８ｄ（４９ｄ）が形成され、また、突部４８ｃ（４９ｃ）と凹部４８ｄ（４９ｄ）との間には、傾斜部４８ｆ（４９ｆ）が形成されている。また、受圧板４８，４９及び回転円板４５の突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃと凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄとに係り、各突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃが、対向する凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄに入り込み可能にする目的で、凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄの架け渡し方向の幅が、突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃの架け渡し方向の幅よりも広く設定されている。更には、突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃの頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅの回転方向Ｄｃの平均長さＬｅは、上記所定値αだけ相対移動した際の回転円板４５の回転動作によって、各頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅの中央位置同士が対向する状態から、頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅと傾斜部４８ｆ，４９ｆ，４５ｆとの境界位置同士が対向する状態になるように設計される。
【００６０】
そして、かかる摩擦ダンパーにあっても、図３のような減衰力特性を奏する。すなわち、相対移動量が所定値α以下では、大きな摩擦力Ｆｆ１たる大きな減衰力Ｆを発生するが、所定値αを超えたときには、摩擦力たる減衰力Ｆは低下し始め、そして更なる相対移動量の増加とともに減衰力Ｆは漸減するような特性を示す。
【００６１】
詳しく説明すると、先ず、相対移動量が零値の状態、つまり相対移動無しの状態においては、図１１Ａに示すように、回転円板４５と一方の受圧板４８とは、互いに当接する突部４５ｃと突部４８ｃとが、突部４５ｃ，４８ｃの中心同士で対向した状態となり、同様に、回転円板４５と他方の受圧板４９とは、互いに当接する突部４５ｃと突部４９ｃとが、突部４５ｃ，４９ｃの中心同士で対向した状態となるように初期設定されており、つまり、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態になっている。
【００６２】
そして、この初期状態から外板１２，１４と中板１６とが相対移動すると、リンク部材４１Ｌを介して当該相対移動動作が回転動作として回転円板４５に入力されて、当該回転円板４５は回転動作をし、これにより、受圧板４８，４９に対して相対的に回転円板４５が回転するが、ここで、相対移動量が所定値α以内の場合には、図１１Ａ及び図１１Ｂのように回転円板４５の突部４５ｃの頂面４５ｅと受圧板４８，４９の突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが、少なくともそれらの一部で対向当接している。よって、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は、上述の大きい状態のまま変化せず、これにより、摩擦板２２と滑動板２３との摺動による前記摩擦力も大きな略一定値Ｆｆ１に維持されて、その結果、図３に示すように、摩擦ダンパー２０は、相対移動量が所定値α以下の範囲では、大きな略一定値Ｆｆ１の減衰力Ｆを発生する。
【００６３】
これに対して、相対移動量が所定値αを超えると、先ず、図１１Ｃに示すように、突部４５ｃの頂面４５ｅと突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが、互いに一部も対向しない完全非対向状態となり、これに伴って、回転円板４５の傾斜部４５ｆと受圧板４８，４９の傾斜部４８ｆ，４９ｆとが互いに略平行な状態をもって対向して当接し始め、更に相対移動量が大きくなると、図１１Ｄに示すように、回転円板４５の突部４５ｃの頂面４５ｅと、受圧板４８，４９の凹部４８ｄ，４９ｄとが対向して当接する状態となる。ここで、幾何学的関係に基づけば、突部４５ｃの頂面４５ｅと突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが当接する状態（図１１Ａ、図１１Ｂ）よりも、傾斜部４５ｆと傾斜部４８ｆ，４９ｆとが当接する状態（図１１Ｃ）の方が、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は小さくなり、更に、突部４５ｃの頂面４５ｅと凹部４８ｄ，４９ｄとが当接する状態（図１１Ｄ）の方が更に高さ寸法Ｈ４０は小さくなる。よって、相対移動量が所定値αを超えると、相対移動量が増加するにつれて、高さ寸法Ｈ４０は漸減していくこととなり、これに伴って、皿ばね積層体３０の弾発力の漸減を通して圧接力の漸減を来たし、結果、図３に示すように、摩擦力たる減衰力Ｆも上記略一定値から漸次低下することになる。
【００６４】
但し、この第２実施形態よりも、前述の第１実施形態の方が、回転円板４５の回転動作に要する力を小さくできるので、望ましい。詳しくは次の通りである。摩擦ダンパーの設計の際の減衰力Ｆの算定には、外板１２，１４と中板１６との間に設けられた前述の滑動板２３と摩擦板２２との間で発生すべき摩擦力以外に、回転円板４５の回転動作抵抗を考慮する必要がある。この回転動作抵抗は、主に回転円板４５の回転時に回転円板４５と受圧板４８，４９との間で生じる摩擦力等であるが、この摩擦力等の回転動作抵抗については、回転円板４５と受圧板４８，４９との間に転動体５０，５０…を介装して転動させることにより、格段に縮小することができる。すなわち、上述の滑動板２３と摩擦板２２との間で発生すべき摩擦力との比較において、ほぼ無視できるレベルまで回転動作抵抗を小さくすることができる。よって、摩擦ダンパーの設計に係る減衰力の算定の際に、上述の回転動作抵抗を考慮しなくて済み、その結果、装置設計の容易化を図ることができる。
ちなみに、ここで言う「転動」とは、転動体たるフラットローラー５０と回転円板４５及び受圧板４８，４９の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａとが、概ね相対滑りをすることなく、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａ上をフラットローラー５０が回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って回転して移動することを意味し、つまり、フラットローラー５０が、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して概ね転がり接触することを意味する。但し、フラットローラー５０の転動経路が、回転円板４５の軸芯Ｃ４５周りの円弧軌道であることから、フラットローラー５０の内輪差、つまりフラットローラー５０の回転半径方向の内側と外側とで周回半径が異なることに基づいて、多少の相対滑りは生じることになる。そのため、この相対滑りが問題になる場合には、上記のフラットローラー５０に代えて、円錐コロを用いても良い。なお、円錐コロを用いた場合には、円錐コロが転動すべき回転円板４５及び受圧板４８，４９の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａは、円錐コロの円錐面に対応したテーパー面状に形成されることになる。
【００６５】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変形が可能である。例として以下に示すような実施形態が挙げられる。
【００６６】
上述の実施形態では、第１圧接板としての一対の外板１２，１４の間に第２圧接板としての一枚の中板１６が介装されている構成を例示したが、第１圧接板の枚数は一枚でも良いし、三枚以上でも良い。また、中板１６の枚数も二枚以上であっても良い。例えば、一枚の第１圧接板と一枚の第２圧接板とが相対移動可能に圧接されていても良いし、又は、第１圧接板と第２圧接板とがそれぞれ二枚以上交互に重ね合わせられていても良い。
【００６７】
上述の実施形態の説明では、摩擦板２２の素材について詳しく述べていなかったが、その素材としては、有機系摩擦材や無機系摩擦材等を使用し得る。有機系摩擦材は、熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維，ガラス繊維，ビニロン繊維，カーボンファイバーなどの繊維材料と、カシューダスト，鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成される。上記熱硬化型樹脂としては、フェノール樹脂，メラミン樹脂，フラン樹脂，ポリイミド樹脂，ＤＦＫ樹脂，グアナミン樹脂，エポキシ樹脂，キシレン樹脂，シリコーン樹脂，ジアリルフタレーン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂などがある。一方、滑動板２３は上述したステンレスやチタンなどの耐食性を有する材料によって形成される。
【００６８】
上述の実施形態では、弾性部材として、皿ばね積層体３０を例示したが、線形ばね特性を示す線形ばねであれば、何等これに限るものではなく、例えば、コイルスプリングや板ばね等を用いても良い。すなわち、上述した皿ばね積層体３０にあっては、そのばね特性が略線形となる範囲で使用される。詳しくは、図１２に示すように、一般に皿ばね３１のばね特性は、ボルト６０ｂの軸方向の皿ばね３１の変形量εに対して荷重たる弾発力σがほぼ変化しない非線形ばね領域Ｓを備えているが、上述の実施形態の摩擦ダンパー２０においては、ボルト６０ｂに所定の軸力Ｎを付加した状態の皿ばね３１の変形量εが、当該非線形領域Ｓ内に入るようには設定されておらず、荷重に対する変形量εが略線形に変化する略線形領域Ｒ内に入るように設定されている。そして、これにより、前述のジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０の変化に対して、皿ばね３１の弾発力がほぼ比例して変化するようになっている。
【００６９】
上述の第１実施形態では、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂに、それぞれ、複数の一例として四つの突部４５ｃ，４５ｃ…を設けていたが、各面４５ａ，４５ｂの突部４５ｃの数は、それぞれ１つであっても良い。
但し、上述の図５Ａ及び図５Ｂの第１実施形態のように、回転円板４５における少なくとも一方の面４５ａ（４５ｂ）に突部４５ｃを複数有していれば、図１３のような減衰力特性を奏することができて、結果、制振対象の構造体が想定外の相対変位をした場合に、当該相対変位を有効に抑制することができる。
詳説すると、例えば、前述の突部４５ｃの頂面４５ｅと傾斜部４５ｆと凹部４５ｄとの
回転方向Ｄｃの各代表長さ（頂面４５ｅ、傾斜部４５ｆ、及び凹部４５ｄのそれぞれにおいて転動体５０の回転軸方向の中央位置Ｐ５０（図５Ｂ）が当接すべき位置での回転方向Ｄｃの長さ）は、構造体が想定最大変位分だけ相対移動した際に、転動体５０が突部４５ｃの頂面４５ｅの中央位置から凹部４５ｄの位置まで転動するように設計される。そのため、基本的には、突部４５ｃを転動する転動体５０が、その隣の突部４５ｃを転動することは、あり得ない。しかしながら、万一この想定最大変位を超えるような振動が入力された場合には、上述のようなことが起こり得て、その場合、つまり転動体５０が上記隣の突部４５ｃまで達してこれを転動する場合には、これにより、相対移動により一旦小さくなった前記高さ寸法Ｈ４０が、反転して大きくなる。これに伴い、圧接力の反転漸増を来たし、摩擦力たる減衰力Ｆも反転漸増し、つまり、その減衰力特性は、図１３中に線分ＡＢ及び線分ＢＣで示すように、相対移動の増加とともに一旦漸減した減衰力Ｆが、反転漸増するカーブを描く。そして、この反転漸増した減衰力Ｆは、想定最大変位を超える変位を止める方向に有効に働くので、結果、構造体の想定外の相対変位を有効に抑制可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
３ 柱梁架構、１０ ブレース、１０ａ 分断端部、１０ｂ 分断端部、
１２ 外板（第１圧接板）、１２ｈ ボルト挿通孔、
１４ 外板（第１圧接板）、１４ｈ ボルト挿通孔、
１６ 中板（第２圧接板）、１６ｈ ボルト挿通孔、
１６ａ 部材、
２０ 摩擦ダンパー、 ２２ 摩擦板、２３ 滑動板、
３０ 皿ばね積層体（弾性部材）、３１ 皿ばね、３１ｈ 貫通孔、
４０ ジャッキ部材（高さ寸法変更部材）、
４１ 第１変換機構、
４１Ｌ リンク部材、４１ａＬ 一端部、４１Ｌｂ 他端部（連結部分）、
４１ｍ 薄厚部、
４２ 第２変換機構、４５ 回転円板、４５ａ 面、４５ｂ 面、
４５ｃ 突部、４５ｅ 頂面、４５ｄ 凹部、４５ｆ 傾斜部、
４５ｈ 貫通孔、４５ｊ 段差、４５ｐ 孔部、
４８ 受圧板（平面部材）、４８ａ 面、
４８ｃ 突部、４８ｅ 頂面、４８ｄ 凹部、４８ｆ 傾斜部、
４８ｈ 貫通孔、４８ｐ 円筒部、
４８ｃ’ 突部、４８ｄ’ 凹部、４８ｆ’ 傾斜部、
４９ 受圧板（平面部材）、４９ａ 面、４９ｃ 突部、
５０ フラットローラー（転動体）、
５２ 楕円ローラー（断面非正円形状のローラー、転動体）、
５５ リテーナー、
５５ｂ 挿通孔、５５ｈ 収容孔、
６０ 挟み込み部材（重なり高さ規制部材）、
６０ｂ ボルト、 ６０ｂｈ 頭部、６０ｎ ナット、
Ｇ 隙間、Ｎ 軸力、Ｒ 略線形領域、Ｓ 非線形領域、
Ｄｃ 回転方向、Ｃ４５ 軸芯、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物等の構造体の振動を減衰する摩擦ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の一例としての建物は、一般に、互いに隣り合う上下の階層において水平方向に相対変位し、これが、当該建物の大きな揺れの一因となる。そのため、建物の一部の階層には、相対変位等に対する補強部としてトラス構造部が設けられている。また、当該相対変位を更に低減すべく、建物によっては、トラス構造部の例えば下弦材の一部に摩擦ダンパーが設けられていることもある。
【０００３】
かかる摩擦ダンパーは、層間などにおいて、互いに相対移動する一方の部材に固設された滑動板と、他方の部材に固設された摩擦板とを有し、これら滑動板と摩擦板とは、互いに所定の圧接力で圧接されている。そして、上記２つの部材が相対移動して滑動板と摩擦板とが摺動する際に、建物の層間変位の振幅によらずほぼ一定の摩擦力を生じ、この摩擦力を減衰力として用いて建物の振動を減衰する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来型の摩擦ダンパーには、次のような問題がある。
大地震時等の最大層間変位時には、建物等の制振対象の構造体自身が大きく変形していることから、当該構造体には大きな内力が生じている。このような時に、更に大きな外力が変形方向と逆向きに付与されると、その分だけ、更に内力が拡大して構造体の破壊限界強度に至り易くなる。この点につき、上記摩擦ダンパーの減衰力も、変形方向と逆向きの外力として構造体に作用し、また、層間変位の大きさによらず常にほぼ一定の減衰力を発生する。つまり、上述の従来の摩擦ダンパーによれば、構造体は、最大層間変位時の厳しい内力下においても、大きな減衰力が加えられることになり、その場合には、構造体の破壊限界強度の大きさによっては、構造体は破損してしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、制振対象の構造体が損傷することを有効に回避可能な摩擦ダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
所定方向に相対移動する二部材間に介装されて、前記所定方向の相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力を減衰力として用いて前記相対移動に係る振動を抑制する摩擦ダンパーであって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、前記圧接板同士の間の圧接力が低下する摩擦ダンパーにおいて、
前記二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板と、
前記二部材のうちの他方の部材に一体に設けられた第２圧接板と、
弾発力が前記圧接力となる弾性部材と、
前記相対移動量に応じて、前記板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材と、
前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記弾性部材、及び前記高さ寸法変更部材を前記板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを前記板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材と、を有し、
前記高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えたときに、圧接力は低下する。よって、制振対象の構造体に大きな内力が生じ得る相対移動が大きい時には、摩擦力たる摩擦ダンパーの減衰力は低下することになる。そして、これにより、構造体において摩擦ダンパーの前記２つの部材が取り付けられている部位の内力状態が厳しい時に、外力として作用する上記減衰力を低下させることができて、その結果、当該２つの部材が取り付けられている構造体の損傷を有効に回避可能となる。
また、上記構成によれば、高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構とを有している。よって、相対移動に応じて高さ寸法を変化させることにより、弾性部材の弾発力の変化を通して、第１圧接板と第２圧接板との圧接力を変化させることができて、その結果、相対移動量が所定値を超えたときに、摩擦力を確実に低下させることができる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
前記相対移動量が前記所定値を超えると、前記高さ寸法変更部材の前記高さ寸法が縮小することにより、前記弾性部材の弾発力の低下を介して前記圧接力が低下することを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えると、重なり高さ規制部材により前記重なり高さが略一定に規制された状態の下で、高さ寸法変更部材の高さ寸法が縮小する。そして、この高さ寸法が小さくなることに基づき、弾性部材の圧縮変形が緩和され、その弾発力たる圧接力の低下を経て摩擦力が低下するが、ここで、この高さ寸法の縮小は、前述のように、相対移動量が所定値を超えたときに起こるように構成されている。よって、相対移動量が所定値を超えたときに、制振対象の構造体に外力として作用する上記摩擦力たる減衰力を確実に低下させ得て、その結果、構造体の損傷を有効に回避可能となる。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動面は、前記板厚方向に突出する突部を有し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値以下のときには、前記転動体は、前記突部を転動し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値を超えたときに、前記転動体は、前記突部よりも前記板厚方向にへこんだ凹部を転動することを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えたときに発生すべき減衰力たる摩擦力の大きさを、同相対移動量が所定値以下のときよりも確実に低下させることができる。詳しくは次の通りである。
先ず、第１圧接板と第２圧接板との相対移動量が所定値以下のときには、転動体は、回転円板の突部を転動しているので、高さ寸法変更部材の高さ寸法は大きい状態にある。そのため、重なり高さ規制部材の規制に基づいて、弾性部材は大きく圧縮された状態になっており、よって、当該弾性部材は、大きな圧接力でもって第１圧接板と第２圧接板とを圧接し、大きな摩擦力が発生される。
これに対して、第１圧接板と第２圧接板との相対移動量が所定値を超えたときには、転動体は、回転円板の凹部を転動するが、凹部は突部よりも板厚方向にへこんでいる。そのため、高さ寸法変更部材の高さ寸法は、上述の転動体が突部を転動する場合よりも小さくなる。そして、これに伴って、その分だけ、重なり高さ規制部材による弾性部材の圧縮変形も緩和されて圧接力が低下するので、小さな圧接力でもって第１圧接板と第２圧接板とを圧接することとなり、結果、小さな摩擦力が発生される。
【００１３】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板の前記凹部と前記突部との間には、前記凹部から前記突部に向かうに従って徐々に前記板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４に示す発明によれば、相対移動量が所定値を超えると、転動体は突部を転動する状態から凹部を転動する状態へと移行するが、その移行過程では、上記傾斜部を転動体が転動する。よって、当該移行過程たる圧接力が低下する際の衝撃を抑制可能となる。
【００１５】
請求項５に示す発明は、請求項３又は４に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、その両方の板面にそれぞれ前記突部を有し、
前記両方の板面のうちの一方の板面の突部と、他方の板面の突部とは、互いの前記回転方向の位置を揃えて配置されており、
前記両方の板面には、それぞれ、前記板厚方向を法線方向とする平面を有した平面部材が対向して配置され、
前記転動体は、前記回転円板の板面と前記平板部材の平面とに挟圧されながらこれらを転動することを特徴とする。
【００１６】
上記請求項５に示す発明によれば、回転円板の両面に突部は形成されており、また、転動体は両面の各面に対して配置されているので、高さ寸法変更部材の高さ寸法をより大きく変更可能となる。その結果、圧接力の低下幅の拡大を通して摩擦力の低下幅を拡大することができる。
【００１７】
請求項６に示す発明は、請求項３乃至５の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、前記第１圧接板に対して前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に設けられ、
前記第１変換機構は、前記回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分と、前記第２圧接板とを連結するリンク部材であり、
前記リンク部材は、前記第１圧接板と前記回転円板との前記板厚方向の相対移動を許容しながら、前記第１圧接板と前記回転円板とを連結することを特徴とする。
【００１８】
上記請求項６に示す発明によれば、回転円板は、前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に第１圧接板に設けられ、また、リンク部材は、回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分を第２圧接板に連結している。よって、第１圧接板と第２圧接板との間の前記所定方向の相対移動に応じて、回転円板は速やかに回転されることになり、もって、リンク部材たる第１変換機構は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に速やかに変換することができる。
また、リンク部材は、回転円板と第２圧接板との間の前記板厚方向の相対移動を許容する。よって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、転動体の転動位置の変化を介して起こり得る回転円板の板厚方向の位置の変化を、リンク部材によって速やかに吸収可能であり、結果、圧接力の変更を円滑に行うことができる。
【００１９】
請求項７に示す発明は、請求項３乃至６の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記突部毎に設けられ、
前記転動体同士の互いの相対位置関係を一定に保つためのリテーナーを有していることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項７に示す発明によれば、転動体の相対位置関係を略一定に維持することができるので、転動体の転動動作の安定化を通じて、第１圧接板と第２圧接板との間の圧接力の安定化を図れ、結果、計画通りの摩擦力を、これら第１圧接板と第２圧接板との間に発生させることができる。
【００２１】
請求項８に示す発明は、請求項３乃至７の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記重なり高さ規制部材は、
前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に沿って貫通して設けられるボルトと、
前記ボルトに螺合するナットと、を有し、
前記ボルトの頭部と前記ナットとの両者で、前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に挟み込むことにより、前記ボルトに生じた軸力が、前記圧接力として作用し、
前記ボルトは、前記回転円板の前記軸芯の位置に設けられ、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記ボルトの周囲を囲いつつ、前記突部毎に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
上記請求項８に示す発明によれば、複数の転動体は、ボルトの周囲を囲っており、これら複数の転動体が、ボルトの周囲を転動面として移動する。よって、転動体は、ボルトの軸力に基づく圧接力を、ボルトの軸芯に関して偏りの無い略対称分布で、第１圧接板から第２圧接板へと伝達可能となる。よって、圧接力の安定化を通して、計画通りの摩擦力を、第１圧接板と第２圧接板との間に発生可能となる。
【００２３】
請求項９に示す発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動体は、該転動体の外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーであることを特徴とする。
【００２４】
上記請求項９に示す発明によれば、転動体は、その外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーである。よって、相対移動量が所定値を超えたときの前記高さ寸法変更部材に係る高さ寸法の縮小を、相対移動に伴う転動体の転動に基づいて実現することができる。その結果、回転円板の板形状の選定自由度を高めることができる。すなわち、回転円板の板面を平面にすることもできるし、前記板面に前記突部を設ける場合には、当該突部の突出量を小さくすることも可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、制振対象の構造体が、摩擦ダンパーの減衰力によって損傷することを回避可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の摩擦ダンパー２０を柱梁架構３のブレース１０に組み込んだ状態の概略正面図である。
【図２】図２Ａは、図１中のII−II矢視図であって、ブレース１０の分断端部１０ａ，１０ｂに介装された摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図３】第１実施形態の摩擦ダンパー２０の減衰力特性たる減衰力−変位（相対移動量）関係のグラフである。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂ中の要部拡大図である。
【図５】図５Ａは、回転円板４５の平面図であり、図５Ｂは、回転円板４５及び受圧板４８，４９の外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｄは、それぞれ、ジャッキ部材４０が回転方向Ｄｃの回転動作を板厚方向の高さ寸法Ｈ４０の拡縮動作に変換する様子を示す模式図である。
【図７】図７Ａ乃至図７Ｄは、図３の減衰力特性を有する摩擦ダンパー２０が、特に低強度構造体に有効な理由を説明するための図である。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｅは、それぞれ、第１実施形態の変形例の説明図である。
【図９】図９Ａは、リテーナー５５を具備した摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、図９Ｂは、図９Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１０】第１実施形態の変形例の説明図である。
【図１１】図１１Ａ乃至図１１Ｄは、第２実施形態の摩擦ダンパーのジャッキ部材４０の説明図であって、回転円板４５及び受圧板４８，４９の外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
【図１２】皿ばね積層体３０に用いられる皿ばね３１のばね特性図である。
【図１３】回転円板４５が突部４５ｃを複数有する場合に奏する作用効果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
第１実施形態の摩擦ダンパー２０は、例えば、鉄骨柱と鉄骨梁とを結合してなる柱梁架構３に係るブレース１０に取り付けて使用される。以下、これを例に説明するが、取り付け対象は何等これに限らない。
図１は、第１実施形態の摩擦ダンパー２０を柱梁架構３のブレース１０に組み込んだ状態の概略正面図である。図２Ａは、図１中のII−II矢視図であって、ブレース１０の分断端部１０ａ，１０ｂに介装された摩擦ダンパー２０の概略中心断面図であり、また、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２８】
図１に示すように、ブレース１０は、柱梁架構３の対角方向を架け渡し方向として配置されている。また、ブレース１０は、その長手方向たる前記架け渡し方向の略中央の位置において分断されており、分断形成された各端部１０ａ，１０ｂ（以下、分断端部１０ａ，１０ｂという）同士の間の隙間Ｇに摩擦ダンパー２０が介装されている。
【００２９】
図２Ａに示すように、摩擦ダンパー２０は、一方の分断端部１０ａに相対移動不能に一体に固定される第１圧接板としての一対の外板１２，１４と、他方の分断端部１０ｂに相対移動不能に一体に固定される第２圧接板としての中板１６と、弾性部材としての皿ばね積層体３０と、外板１２，１４と中板１６との架け渡し方向の相対移動量に連動して自身の高さ寸法を拡縮変更する高さ寸法変更部材としてのジャッキ部材４０と、を有している。
【００３０】
そして、中板１６は、一対の外板１２，１４同士の間に介装され、これにより外板１２，１４と中板１６とは板厚方向に直列に重ねられているとともに、更に、外板１２，１４には、同板厚方向に直列に皿ばね積層体３０及びジャッキ部材４０の両者も重ね合わせられている。そして、かかる直列の重なり状態で、これらの全ての部材１２，１４，１６，３０，４０は、ひとまとまりに挟み込み部材６０によって板厚方向に挟み込まれており、これにより、皿ばね積層体３０の圧縮の弾発力に基づいてこれと同じ大きさの圧接力が、中板１６と外板１２，１４との間に生じるようになっている。よって、上述のブレース分断端部１０ａ，１０ｂ同士の相対移動時に、中板１６と外板１２，１４とが架け渡し方向に摺動すると、当該摺動により上記圧接力に基づき中板１６と外板１２，１４との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力を減衰力として柱梁架構３の振動が減衰される。
【００３１】
ここで、一対の外板１２，１４と中板１６と皿ばね積層体３０とジャッキ部材４０との全てを重ね合わせてなる重なり高さＨｋは、上記挟み込み部材６０（重なり高さ規制部材に相当）によって常に略一定寸法に維持されている。また、ジャッキ部材４０は、後述するリンク部材４１Ｌを介してジャッキ部材４０自身に入力される架け渡し方向の相対移動量に応じて、同自身の板厚方向の高さ寸法Ｈ４０を拡縮変更する。
すなわち、相対移動量が所定値α以内の場合には、上記高さ寸法Ｈ４０を略一定に維持するが、他方、相対移動量が所定値αを超えたら、上記高さ寸法Ｈ４０を縮小する。よって、所定値αを超えると、上記高さ寸法Ｈ４０の縮小分だけ皿ばね積層体３０の圧縮変形が緩和されて、弾発力が小さくなるので、中板１６と外板１２，１４との間の圧接力の低下を介して同摩擦力が低下する。
故に、この摩擦ダンパー２０によれば、図３のような減衰力特性を奏し得る。すなわち、同図３の減衰力−変位（相対移動量）関係のグラフに示すように、この摩擦ダンパー２０によれば、柱梁架構３における架け渡し方向の相対移動量が所定値α以下では、大きな摩擦力Ｆｆ１たる大きな減衰力Ｆを発生するが、所定値αを超えたときには、同グラフ中に線分ＡＢで示すように、摩擦力たる減衰力Ｆは低下し始め、そして更なる相対移動量の増加とともに減衰力Ｆは漸減するような特性を示す。このような減衰力特性の摩擦ダンパー２０は、特に制振対象が古い既存建物等の低強度構造体の場合に有効であり、これについては後述する。
【００３２】
以下、摩擦ダンパー２０の各構成１２，１４，１６，３０，４０，６０について説明する。なお、図２Ａを参照してわかるように、上記構成１２，１４，１６，３０，４０，６０のうちで、皿ばね積層体３０、ジャッキ部材４０、及び挟み込み部材６０については、それぞれ２つずつ設けられているが、同じ構造なので、以下では、それぞれ一つにつき説明する。
【００３３】
図２Ａに示すように、一対の外板１２，１４は、それぞれ所定厚みの平板部材を本体とし、また、中板１６も所定厚みの平板部材を本体とする。そして、これら一対の外板１２，１４と中板１６との間には、ステンレス製等の滑動板２３と、複合摩擦材料等でなる摩擦板２２とが摺動可能に重ね合わせられて配されている。ここで、滑動板２３及び摩擦板２２はどちらも薄板状をなしている。そして、図示例では、摩擦板２２が、ビス止めや接着（摩擦接合を含む）等の固定方法により、外板１２，１４に移動不能に固定され、滑動板２３が、同様の固定方法により、中板１６に移動不能に固定されている。よって、外板１２，１４と中板１６とが架け渡し方向に相対移動すると、これら摩擦板２２と滑動板２３との摺動に基づいて摩擦力を発し、この摩擦力が振動の減衰力Ｆとなる。なお、これら摩擦板２２及び滑動板２３の配置関係は逆でも良い。
【００３４】
また、一対の外板１２，１４及び中板１６には、それぞれ、板厚方向に貫通するボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈ，１６ｈが形成されている。これらボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈ，１６ｈは、前述した挟み込み部材６０としてのボルト６０ｂを挿通するためのものであり、つまり、ここでは、挟み込み部材６０の一部品としてボルト６０ｂが使用され、そして、このボルト６０ｂの先端部に螺合されたナット６０ｎとの締結によって、上述したように、一対の外板１２，１４と中板１６と皿ばね積層体３０とジャッキ部材４０との全てを一斉に挟み込むようになっている。
【００３５】
ここで、外板１２，１４のボルト挿通孔１２ｈ，１４ｈの孔径は、ボルト６０ｂの外径と略同径に設定されており、よって、ボルト６０ｂと外板１２，１４とは架け渡し方向に略相対移動不能に係合している。しかし、中板１６のボルト挿通孔１６ｈは、架け渡し方向に沿って長い長孔状に形成され、もって、当該長孔状のボルト挿通孔１６ｈをボルト６０ｂは架け渡し方向に移動可能になっており、これにより、ボルト６０ｂと中板１６とは架け渡し方向に相対移動可能に係合している。そして、このボルト６０ｂと中板１６との架け渡し方向の相対移動可能な係合構造に基づいて、中板１６と一対の外板１２，１４との架け渡し方向の相対移動が許容されている。なお、この架け渡し方向が、請求項の「所定方向」に相当する。
【００３６】
皿ばね積層体３０は、複数の皿ばね３１，３１…が重ね合わされて構成される。そして、この皿ばね積層体３０は、一方の外板１４に板厚方向の外方から重ねられている。また、各皿ばね３１の中央には、板厚方向に沿った貫通孔３１ｈが形成されており、各貫通孔３１ｈに挟み込み部材６０としての上記ボルト６０ｂが挿通されている。そして、ボルト６０ｂの先端部は皿ばね積層体３０から突出し、同先端部には上述のナット６０ｎが螺合している。
【００３７】
一方、ジャッキ部材４０は、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈ側に設けられている。すなわち、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈと外板１２との間に、板厚方向に突っ張った状態で介装されている。また、このジャッキ部材４０は、前述したように自身の板厚方向の高さ寸法Ｈ４０を拡縮変更可能であり、更に、同ジャッキ部材４０は、当該高さ寸法Ｈ４０を、外板１２，１４と中板１６との相対移動に連動させて変更する。そして、当該相対移動に基づいて高さ寸法Ｈ４０が拡大すれば、ボルト６０ｂの頭部６０ｂｈと外板１２との間のジャッキ部材４０の突っ張り状態が更に助長されて、これによりボルト６０ｂの軸力Ｎの増大を通じて皿ばね積層体３０は更に圧縮され、その弾発力たる圧接力が大きくなる分だけ、摩擦板２２と滑動板２３との間の摩擦力が増大する。他方、これとは逆に、相対移動に基づいて高さ寸法Ｈ４０が縮小すれば、ジャッキ部材４０の突っ張り状態が緩和されて、これによりボルト６０ｂの軸力Ｎの減少を通じて皿ばね積層体３０の圧縮は緩和され、その弾発力たる圧接力が小さくなる分だけ上記摩擦力は減少する。
【００３８】
このような相対移動に応じた板厚方向の拡縮機能を実現すべく、ジャッキ部材４０は、架け渡し方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構４１と、前記回転動作を前記高さ寸法Ｈ４０の拡縮動作に変換する第２変換機構４２と、を有している。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、これら変換機構４１，４２を説明するための図２Ａ及び図２Ｂ中の要部拡大図である。
図２Ｂに示すように、第１変換機構４１は、中板１６を、後述する第２変換機構４２の回転円板４５に連結するリンク部材４１Ｌを本体とする。詳しくは、このリンク部材４１Ｌの一端部４１ａＬは、中板１６に（正確には中板１６側の部材１６ａに）回転可能にピン接合されており、また、同リンク部材４１Ｌの他端部４１Ｌｂは、回転円板４５において、その回転中心たる軸芯Ｃ４５から所定量だけ偏心した位置の孔部４５ｐに回転可能にピン接合されている。よって、回転円板４５を回転可能に支持する外板１２，１４に対して中板１６が架け渡し方向に相対移動すると、その相対移動動作が、リンク部材４１Ｌを介して、回転動作に変換されて回転円板４５に伝達され、もって、図４Ｂに二点鎖線で示すように、当該相対移動に応じて回転円板４５は軸芯Ｃ４５周りの回転動作をする。
【００４０】
ちなみに、図２Ａ及び図２Ｂの例では、ジャッキ部材４０，４０が架け渡し方向に並んで一対設けられているが、上述のリンク部材４１Ｌは、そのうちの一方のジャッキ部材４０たる同図中右側のジャッキ部材４０用のものである。そして、もう一方のジャッキ部材４０たる同図中左側のジャッキ部材４０用のリンク部材４１Ｌ’としては、ここでは、右側のジャッキ部材４０の回転円板４５の孔部４５ｐと、左側のジャッキ部材４０の回転円板４５の孔部４５ｐとをピン接合で繋ぐリンク部材４１Ｌ’が設けられている。つまり、左側のジャッキ部材４０の回転円板４５については、リンク部材４１Ｌ’及び右側のジャッキ部材４０の回転円板４５を介して、中板１６に連結されている。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２変換機構４２は、（１）ボルト６０ｂを通す貫通孔４５ｈが略平面中心に設けられ、同ボルト６０ｂを軸芯Ｃ４５として回転動作可能に同ボルト６０ｂに支持された上記の回転円板４５と、（２）回転円板４５を板厚方向の両方から挟みつつ平面４８ａ，４９ａを回転円板４５に対向して配された平面部材としての一対の略円形の受圧板４８，４９と、を有する。なお、一対の受圧板４８，４９の略平面中心にもボルト６０ｂを通す貫通孔４８ｈ，４９ｈが設けられており、これにより、一対の受圧板４８，４９の間に回転円板４５が介装された状態に維持される。また、図４Ａに示すように、一対の受圧板４８，４９のうちの板厚方向の外方の受圧板４８の片面４８ａには、ボルト６０ｂを通す上記貫通孔４８ｈが内周面となった円筒部４８ｐが他方の受圧板４９の方へ向けて一体に突出形成されている。よって、正確には、回転円板４５の貫通孔４５ｈ及び受圧板４９の貫通孔４９ｈは、この円筒部４８ｐを介してボルト６０ｂを挿通していることになる。ちなみに、この円筒部４８ｐは、無くても良い。
【００４２】
図５Ａは、回転円板４５の平面図であり、図５Ｂは、回転円板４５及び受圧板４８，４９の板厚方向の厚み変化がわかるように、これらの外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、回転円板４５における受圧板４８，４９との対向面４５ａ，４５ｂには、回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って所定ピッチＰ４５で複数（図示例では四つ）の突部４５ｃ，４５ｃ…が互いに同形に形成されている。詳しくは、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂには、それぞれ突部４５ｃ，４５ｃ…が設けられており、また同両面４５ａ，４５ｂにおいて互いに対応する突部４５ｃ，４５ｃ同士については、その回転方向Ｄｃの位置が互いに同じ位置に揃っている。また、回転方向Ｄｃに隣り合う突部４５ｃ，４５ｃ同士の間の部分は、突部４５ｃよりも板厚方向にへこんだ凹部４５ｄになっており、更に、凹部４５ｄと突部４５ｃとの間の部分は、凹部４５ｄから突部４５ｃへ向かうに従って徐々に板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部４５ｆになっている。なお、図５Ａ及び図５Ｂの例では、凹部４５ｄは平面を有さないノッチ状となっているが、平面を有していても良い。また、回転円板４５と各受圧板４８，４９との間には、転動体５０として複数の断面正円形状フラットローラー５０，５０…が、突部４５ｃの前記回転方向Ｄｃの形成ピッチＰ４５と同じピッチＰ５０で回転円板４５の全周に亘って介装されており、これらフラットローラー５０，５０…は、回転円板４５が回転動作をすると、回転円板４５と受圧板４８，４９とに挟まれた状態で、当該回転動作に応じて、回転円板４５の板面４５ａ，４５ｂ及び受圧板４８，４９の平坦な板面４８ａ，４９ａをそれぞれ転動面として回転方向Ｄｃに沿って転動する。
【００４３】
よって、例えば、図６Ａや図６Ｂに示すように、回転円板４５の回転動作により、フラットローラー５０が突部４５ｃを転動する状態になると、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態になり、他方、図６Ｃや図６Ｄに示すように、同回転動作により、フラットローラー５０が傾斜部４５ｆや凹部４５ｄを転動する状態になると、突部４５ｃと傾斜部４５ｆ又は凹部４５ｄとの板厚方向の寸法変化分だけ、高さ寸法Ｈ４０は小さくなり、このようにして、このジャッキ部材４０は、リンク部材４１Ｌにより伝達された回転動作を板厚方向の拡縮動作に変換する。
【００４４】
ここで、上述の各突部４５ｃの頂面４５ｅは、図５Ｂに示すように、板厚方向を法線方向とする略平面に形成され、また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、頂面４５ｅの回転方向Ｄｃの代表長さＬ４５ｅ（頂面４５ｅにおいて転動体５０の回転軸方向の中央位置Ｐ５０が当接すべき位置の回転方向Ｄｃでの長さＬ４５ｅ）は、上記所定値αだけ相対移動した際に、転動体５０が、頂面４５ｅの中央位置から、同面４５ｅと傾斜部４５ｆとの境界位置Ｂｆまで転動するように設計される。更に、相対移動量が零値の状態、つまり相対移動無しの状態では、図６Ａに示すように、転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅの中心に位置しており、これにより、高さ寸法Ｈ４０は最大になっていて、皿ばね積層体３０も最大に圧縮された高圧縮状態にある。
【００４５】
よって、柱梁架構３への小さな振動の入力により、外板１２，１４と中板１６とが所定値α以内で相対移動する場合には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回転円板４５の回転により転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅを転動しているので、上述の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態にあって、皿ばね積層体３０は上述の高圧縮状態に維持されて、圧接力も大きいままで変化ない。これにより、摩擦板２２と滑動板２３との摺動による前記摩擦力も大きな略一定値Ｆｆ１に維持されて、その結果として、図３に示すように、摩擦ダンパー２０は、相対移動量が所定値α以下の範囲では、大きな略一定値Ｆｆ１の減衰力Ｆを発生する。
【００４６】
これに対して、柱梁架構３への大きな振動の入力により、所定値αを超えて相対移動する場合には、図６Ｃに示すように、回転円板４５の回転により転動体５０は突部４５ｃの頂面４５ｅを超えて傾斜部４５ｆを転動し、そして、更に相対移動量が大きくなると回転円板４５の更なる回転により、図６Ｄに示すように凹部４５ｄを転動することになる。そして、かかる傾斜部４５ｆや凹部４５ｄでの転動により、上述の高さ寸法Ｈ４０は漸減していき、これに伴って、皿ばね積層体３０の弾発力の漸減を通して圧接力の漸減を来たし、その結果として、図３に示すように、摩擦力たる減衰力Ｆも上記略一定値Ｆｆ１から漸次低下することになる。
このような減衰力特性を有する摩擦ダンパー２０は、特に制振対象の構造体が古い既存建物等の低強度構造体の場合に有効に利用される旨を前述したが、以下、これについて説明する。図７Ａ乃至図７Ｄは、その説明図である。なお、図７Ａは、柱梁架構３において従来の摩擦ダンパーにより減衰力Ｆが付与される力点部位（外力が付与される部位のこと）の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力との関係を示すグラフであり、図７Ｂは、従来の摩擦ダンパーの振動エネルギー吸収履歴特性のグラフである。また、図７Ｃは、第１実施形態の摩擦ダンパー２０の振動エネルギー吸収履歴特性のグラフであり、図７Ｄは、第１実施形態の摩擦ダンパー２０により減衰力Ｆが付与される力点部位の水平方向の変位と、力点部位に生じる内力との関係を示すグラフである。なお、図７Ｃは、前述の図３と概ね同じグラフである。
【００４７】
図７Ａ中、一点鎖線で示すように、振動の最大変位時には、建物自身が大きく変形していることから、建物の各部位には大きな内力が生じている。このような状態にて、更に外力を変形方向と逆の方向に付与すると、外力が付与される部位たる力点部位では、その内力が、外力の付与分だけ更に拡大する。すなわち、前記力点部位の内力は、図７Ａ中一点鎖線で示す力点部位自身の変形による内力に、外力により生じる内力を足し合わせたものとなる。
【００４８】
ここで、通常、摩擦ダンパーの減衰力Ｆも、変形方向と逆向きの外力として作用する。また、従来の摩擦ダンパーの場合には、図７Ｂに示すように、その摩擦力たる減衰力Ｆの大きさは、振動の変位によらず略一定である。よって、従来の摩擦ダンパーでは、図７Ａに一点鎖線で示す内力に対して図７Ｂの減衰力Ｆにより生じる内力を加算してなる前記力点部位の実際の内力は、図７Ａの実線のようになる。つまり、従来の摩擦ダンパーの場合には、柱梁架構３の前記力点部位に対しては、振動の最大変位時の厳しい内力下においても、大きな減衰力Ｆによる大きな内力が更に追加で生じることになり、この場合には、内力が拡大して当該力点部位の破壊限界強度Ｚに至り易くなる。
【００４９】
これに対して、上記第１実施形態の摩擦ダンパー２０によれば、図７Ｃに示すように、相対移動によって水平変位が前記所定値αに相応する特定値α１を超えると、水平変位が大きくなるにつれて減衰力Ｆは低下する。よって、図７Ｄに一点鎖線で示す内力に対して図７Ｃの減衰力Ｆにより生じる内力を加算してなる実際の内力は、図７Ｄの実線のようになる。つまり、第１実施形態の摩擦ダンパー２０によれば、水平変位が、前記所定値αに相応する特定値α１を超えた場合には、振動の最大変位に近づくに従って減衰力Ｆが小さくなるので、減衰力Ｆの入力に伴う前記力点部位の内力の拡大を、特に厳しい内力状態の最大変位時において有効に抑制できる。よって、振動により建物が大きく相対変位した場合でも、力点部位の破壊限界強度Ｚに至ることを有効に回避し得て、その結果、当該摩擦ダンパー２０は、特に古い既存建物等の低強度構造体にその効力を発揮する。
【００５０】
ところで、上述の第１実施形態では、突部４５ｃを回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂに設けていたが、何等これに限るものではなく、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、突部４５ｃを両面４５ａ，４５ｂのうちの一方の面４５ｂ（４５ａ）のみに設け、他方の面４５ａ（４５ｂ）には突部４５ｃを設けなくても良い。すなわち、当該他方の面４５ａ（４５ｂ）は平面でも良い。
そして、当該構成によっても、一対の外板１２，１４と中板１６との架け渡し方向の相対移動に伴って、回転円板４５上における転動体５０の転動位置が、突部４５ｃから傾斜部４５ｆを経て凹部４５ｄへと移ることになって、この移る際には、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０が変化するので、上述と同様のメカニズムに基づいて、相対移動量が大きいときの摩擦力を低下させることができる。
【００５１】
また、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂのうちで、突部４５ｃを設けない方の面の転動体５０については、回転円板４５が対向する受圧板４８との間で円滑に回転方向Ｄｃの相対滑りが可能な場合に限り、図８Ｃに示すように省略しても良い。
【００５２】
また、図８Ｄに示すように、突部４５ｃを回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂのうちの一方の面４５ａのみに設け、他方の面４５ｂは平面とするとともに、突部４５ｃが設けられた上記面４５ａと対向する受圧板４８の面４８ａにも、同様の突部４８ｃ’、凹部４８ｄ’、及び傾斜部４８ｆ’を設けても良い。
【００５３】
更には、転動体５０としての上述のフラットローラー５０に代えて、真球等の球状部材を用いても良いし、更には、断面非正円形状のローラーを用いても良い。なお、後者の断面非正円形状のローラーというのは、当該ローラーの外周方向の位置に応じてその回転半径が変化したローラーのことであり、その一例としては、図８Ｅに示すような、断面形状が楕円形の円柱体様の楕円ローラー５２等が挙げられる。そして、このような断面非正円形状のローラー５２にあっては、同ローラー５２が転動することだけで、前記高さ寸法Ｈ４０を変化させることができる。よって、この場合には、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂの突部４５ｃを省略してこれらの各面４５ａ，４５ｂを、それぞれ図８Ｄに示すような平面にすることもできる。但し、上述の突部４５ｃを有した回転円板４５に対して、当該断面非正円形状のローラー５２を適用可能なのは言うまでもなく、その場合には、前記高さ寸法Ｈ４０をより大きく変化させることができて、その結果、圧接力の低下幅の拡大を通じて、摩擦力の低下幅を拡大することができる。
【００５４】
また、望ましくは、図９Ａ及び図９Ｂ（図９Ａ中のＢ−Ｂ矢視図）に示すように、複数の転動体５０，５０…に対してリテーナー５５を設けると良い。ここで、基本的には、転動体５０，５０…は、高い圧接力で回転円板４５及び受圧板４８の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに挟圧されているので、架け渡し方向の外板１２，１４と中板１６との相対移動に応じて当該回転円板４５が回転動作をする際に、転動体５０は、上記の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して相対滑りを概ね起こすことなく各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａを回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って転がる。つまり、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して転がり接触する。しかし、不測の事態により相対滑りを起こして離脱する虞もある。そのため、リテーナー５５により、複数の転動体５０，５０…の相対位置関係を一定に保つと良く、そうすれば、ある特定の転動体５０が相対滑りを起こして各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａから離脱しそうになった時に、リテーナー５５を介して他の転動体５０から、その離脱を阻止して留めようとする力が働くので、各転動体５０の離脱を速やかに抑えることができる。
かかるリテーナー５５の具体例としては、例えば、転動体５０の直径よりも薄い板厚の円板部材５５を本体として用い、この円板部材５５における各転動体５０に対応する位置に、転動体５０の収容孔５５ｈとして、転動体５０よりも若干大きい略相似形状の貫通孔５５ｈを形成したもの等が挙げられる。ちなみに、このリテーナー５５に係る円板部材５５の平面中心には、板厚方向にボルト６０ｂを挿通するためのボルト挿通孔５５ｂが形成されており、これにより、リテーナー５５自体もジャッキ部材４０から離脱不能に保持されている。
【００５５】
また、上述の第１実施形態では、回転円板４５の突部４５ｃと凹部４５ｄとの間に傾斜部４５ｆを設けていたが、場合によっては、傾斜部４５ｆは無くても良い。つまり、図１０に示すように、突部４５ｃと凹部４５ｄとの間に一段の段差４５ｊが形成されていても良いし、場合によっては、複数段の段差が階段状に形成されていても良い。
但し、この場合の各段差４５ｊの高さは、転動体５０の半径よりも小さいことが必要であり、この条件を満たしていれば、転動体５０は問題無く段差を乗り越えることができる。ただ、段差４５ｊを乗り越える際には衝撃が生じるので、望ましくは第１実施形態のように傾斜部４５ｆを設ける方が円滑に移行できるので、その方が良い。なお、上述の第１実施形態では、傾斜部４５ｆを平面で形成していたが、曲面で形成しても良い。
【００５６】
ところで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、リンク部材４１Ｌは、中板１６に対する回転円板４５の板厚方向の相対移動を許容する構造４１ｍを有している。これは、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０の変更時に、回転円板４５の位置が板厚方向に変化する虞があるためである。かかる板厚方向の相対移動の許容構造は、この図示例では、リンク部材４１Ｌにおける中板１６との連結部分４１Ｌｂの近傍に形成された薄厚部４１ｍであり、同図示例では、かかる薄厚部４１ｍが、複数箇所の一例として二箇所に設けられているが、一箇所でも良い。そして、かかる薄厚部４１ｍは、板厚方向の厚みが薄いことから、板厚方向に弾性屈曲変形自在となり、この屈曲により回転円板４５の板厚方向の移動を許容して、つまり板厚方向の相対移動については回転円板４５に伝達しない。但し、リンク部材４１Ｌは、架け渡し方向の中板１６との相対移動については回転円板４５に伝達することができる。この理由は、架け渡し方向の相対移動時には薄厚部４１ｍに架け渡し方向の引っ張り力や圧縮力が作用するが、これによる薄厚部４１ｍの伸び変形や圧縮変形は小さいからである。なお、許容構造は何等これに限るものではなく、これ以外の種々の方法を適用可能である。
【００５７】
また、上述の説明では、転動体５０は、図５Ａに示すように、回転円板４５の全周に亘って所定ピッチＰ５０で配置されている旨を述べたが、かかる状態を、ボルト６０ｂに着目して考えると、複数の転動体５０，５０…はボルト６０ｂの周囲を囲って配置されていると言うこともできる。そして、このように配置されていれば、転動体５０，５０…は、ボルト６０ｂの軸力Ｎに基づく圧接力を、ボルト６０ｂの軸芯に関して偏りの無い略対称分布で、外板１２，１４及び中板１６へ伝達可能となる。よって、圧接力の安定化を通して、計画通りの摩擦力を、摩擦板２２と滑動板２３との間で発生可能となる。
【００５８】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、第２実施形態の摩擦ダンパーのジャッキ部材４０の説明図であり、前述の図５Ｂと同様、回転円板４５及び受圧板４８，４９の板厚方向の厚み変化がわかるように、これらの外周面をその全周に亘って平面上に展開して示した模式図である。
前述の第１実施形態との主な相違点は、転動体５０を無くす代わりに受圧板４８，４９に突部４８ｃ，４９ｃを形成している点にある。よって、主にこの相違点について説明し、これ以外の同一の構成については第１実施形態と同じ符号を付してその説明については省略する。
【００５９】
図１１Ａに示すように、受圧板４８，４９における回転円板４５と対向する面４８ａ，４９ａには、回転円板４５の突部４５ｃに対応させて回転方向Ｄｃに沿って同形の突部４８ｃ，４９ｃが設けられている。そして、回転円板４５と同様に、突部４８ｃ（４９ｃ）と突部４８ｃ（４９ｃ）との間には凹部４８ｄ（４９ｄ）が形成され、また、突部４８ｃ（４９ｃ）と凹部４８ｄ（４９ｄ）との間には、傾斜部４８ｆ（４９ｆ）が形成されている。また、受圧板４８，４９及び回転円板４５の突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃと凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄとに係り、各突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃが、対向する凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄに入り込み可能にする目的で、凹部４８ｄ，４９ｄ，４５ｄの架け渡し方向の幅が、突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃの架け渡し方向の幅よりも広く設定されている。更には、突部４８ｃ，４９ｃ，４５ｃの頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅの回転方向Ｄｃの平均長さＬｅは、上記所定値αだけ相対移動した際の回転円板４５の回転動作によって、各頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅの中央位置同士が対向する状態から、頂面４８ｅ，４９ｅ，４５ｅと傾斜部４８ｆ，４９ｆ，４５ｆとの境界位置同士が対向する状態になるように設計される。
【００６０】
そして、かかる摩擦ダンパーにあっても、図３のような減衰力特性を奏する。すなわち、相対移動量が所定値α以下では、大きな摩擦力Ｆｆ１たる大きな減衰力Ｆを発生するが、所定値αを超えたときには、摩擦力たる減衰力Ｆは低下し始め、そして更なる相対移動量の増加とともに減衰力Ｆは漸減するような特性を示す。
【００６１】
詳しく説明すると、先ず、相対移動量が零値の状態、つまり相対移動無しの状態においては、図１１Ａに示すように、回転円板４５と一方の受圧板４８とは、互いに当接する突部４５ｃと突部４８ｃとが、突部４５ｃ，４８ｃの中心同士で対向した状態となり、同様に、回転円板４５と他方の受圧板４９とは、互いに当接する突部４５ｃと突部４９ｃとが、突部４５ｃ，４９ｃの中心同士で対向した状態となるように初期設定されており、つまり、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は大きい状態になっている。
【００６２】
そして、この初期状態から外板１２，１４と中板１６とが相対移動すると、リンク部材４１Ｌを介して当該相対移動動作が回転動作として回転円板４５に入力されて、当該回転円板４５は回転動作をし、これにより、受圧板４８，４９に対して相対的に回転円板４５が回転するが、ここで、相対移動量が所定値α以内の場合には、図１１Ａ及び図１１Ｂのように回転円板４５の突部４５ｃの頂面４５ｅと受圧板４８，４９の突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが、少なくともそれらの一部で対向当接している。よって、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は、上述の大きい状態のまま変化せず、これにより、摩擦板２２と滑動板２３との摺動による前記摩擦力も大きな略一定値Ｆｆ１に維持されて、その結果、図３に示すように、摩擦ダンパー２０は、相対移動量が所定値α以下の範囲では、大きな略一定値Ｆｆ１の減衰力Ｆを発生する。
【００６３】
これに対して、相対移動量が所定値αを超えると、先ず、図１１Ｃに示すように、突部４５ｃの頂面４５ｅと突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが、互いに一部も対向しない完全非対向状態となり、これに伴って、回転円板４５の傾斜部４５ｆと受圧板４８，４９の傾斜部４８ｆ，４９ｆとが互いに略平行な状態をもって対向して当接し始め、更に相対移動量が大きくなると、図１１Ｄに示すように、回転円板４５の突部４５ｃの頂面４５ｅと、受圧板４８，４９の凹部４８ｄ，４９ｄとが対向して当接する状態となる。ここで、幾何学的関係に基づけば、突部４５ｃの頂面４５ｅと突部４８ｃ，４９ｃの頂面４８ｅ，４９ｅとが当接する状態（図１１Ａ、図１１Ｂ）よりも、傾斜部４５ｆと傾斜部４８ｆ，４９ｆとが当接する状態（図１１Ｃ）の方が、ジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０は小さくなり、更に、突部４５ｃの頂面４５ｅと凹部４８ｄ，４９ｄとが当接する状態（図１１Ｄ）の方が更に高さ寸法Ｈ４０は小さくなる。よって、相対移動量が所定値αを超えると、相対移動量が増加するにつれて、高さ寸法Ｈ４０は漸減していくこととなり、これに伴って、皿ばね積層体３０の弾発力の漸減を通して圧接力の漸減を来たし、結果、図３に示すように、摩擦力たる減衰力Ｆも上記略一定値から漸次低下することになる。
【００６４】
但し、この第２実施形態よりも、前述の第１実施形態の方が、回転円板４５の回転動作に要する力を小さくできるので、望ましい。詳しくは次の通りである。摩擦ダンパーの設計の際の減衰力Ｆの算定には、外板１２，１４と中板１６との間に設けられた前述の滑動板２３と摩擦板２２との間で発生すべき摩擦力以外に、回転円板４５の回転動作抵抗を考慮する必要がある。この回転動作抵抗は、主に回転円板４５の回転時に回転円板４５と受圧板４８，４９との間で生じる摩擦力等であるが、この摩擦力等の回転動作抵抗については、回転円板４５と受圧板４８，４９との間に転動体５０，５０…を介装して転動させることにより、格段に縮小することができる。すなわち、上述の滑動板２３と摩擦板２２との間で発生すべき摩擦力との比較において、ほぼ無視できるレベルまで回転動作抵抗を小さくすることができる。よって、摩擦ダンパーの設計に係る減衰力の算定の際に、上述の回転動作抵抗を考慮しなくて済み、その結果、装置設計の容易化を図ることができる。
ちなみに、ここで言う「転動」とは、転動体たるフラットローラー５０と回転円板４５及び受圧板４８，４９の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａとが、概ね相対滑りをすることなく、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａ上をフラットローラー５０が回転円板４５の回転方向Ｄｃに沿って回転して移動することを意味し、つまり、フラットローラー５０が、各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａに対して概ね転がり接触することを意味する。但し、フラットローラー５０の転動経路が、回転円板４５の軸芯Ｃ４５周りの円弧軌道であることから、フラットローラー５０の内輪差、つまりフラットローラー５０の回転半径方向の内側と外側とで周回半径が異なることに基づいて、多少の相対滑りは生じることになる。そのため、この相対滑りが問題になる場合には、上記のフラットローラー５０に代えて、円錐コロを用いても良い。なお、円錐コロを用いた場合には、円錐コロが転動すべき回転円板４５及び受圧板４８，４９の各面４５ａ，４５ｂ，４８ａ，４９ａは、円錐コロの円錐面に対応したテーパー面状に形成されることになる。
【００６５】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変形が可能である。例として以下に示すような実施形態が挙げられる。
【００６６】
上述の実施形態では、第１圧接板としての一対の外板１２，１４の間に第２圧接板としての一枚の中板１６が介装されている構成を例示したが、第１圧接板の枚数は一枚でも良いし、三枚以上でも良い。また、中板１６の枚数も二枚以上であっても良い。例えば、一枚の第１圧接板と一枚の第２圧接板とが相対移動可能に圧接されていても良いし、又は、第１圧接板と第２圧接板とがそれぞれ二枚以上交互に重ね合わせられていても良い。
【００６７】
上述の実施形態の説明では、摩擦板２２の素材について詳しく述べていなかったが、その素材としては、有機系摩擦材や無機系摩擦材等を使用し得る。有機系摩擦材は、熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維，ガラス繊維，ビニロン繊維，カーボンファイバーなどの繊維材料と、カシューダスト，鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成される。上記熱硬化型樹脂としては、フェノール樹脂，メラミン樹脂，フラン樹脂，ポリイミド樹脂，ＤＦＫ樹脂，グアナミン樹脂，エポキシ樹脂，キシレン樹脂，シリコーン樹脂，ジアリルフタレーン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂などがある。一方、滑動板２３は上述したステンレスやチタンなどの耐食性を有する材料によって形成される。
【００６８】
上述の実施形態では、弾性部材として、皿ばね積層体３０を例示したが、線形ばね特性を示す線形ばねであれば、何等これに限るものではなく、例えば、コイルスプリングや板ばね等を用いても良い。すなわち、上述した皿ばね積層体３０にあっては、そのばね特性が略線形となる範囲で使用される。詳しくは、図１２に示すように、一般に皿ばね３１のばね特性は、ボルト６０ｂの軸方向の皿ばね３１の変形量εに対して荷重たる弾発力σがほぼ変化しない非線形ばね領域Ｓを備えているが、上述の実施形態の摩擦ダンパー２０においては、ボルト６０ｂに所定の軸力Ｎを付加した状態の皿ばね３１の変形量εが、当該非線形領域Ｓ内に入るようには設定されておらず、荷重に対する変形量εが略線形に変化する略線形領域Ｒ内に入るように設定されている。そして、これにより、前述のジャッキ部材４０の高さ寸法Ｈ４０の変化に対して、皿ばね３１の弾発力がほぼ比例して変化するようになっている。
【００６９】
上述の第１実施形態では、回転円板４５の両面４５ａ，４５ｂに、それぞれ、複数の一例として四つの突部４５ｃ，４５ｃ…を設けていたが、各面４５ａ，４５ｂの突部４５ｃの数は、それぞれ１つであっても良い。
但し、上述の図５Ａ及び図５Ｂの第１実施形態のように、回転円板４５における少なくとも一方の面４５ａ（４５ｂ）に突部４５ｃを複数有していれば、図１３のような減衰力特性を奏することができて、結果、制振対象の構造体が想定外の相対変位をした場合に、当該相対変位を有効に抑制することができる。
詳説すると、例えば、前述の突部４５ｃの頂面４５ｅと傾斜部４５ｆと凹部４５ｄとの
回転方向Ｄｃの各代表長さ（頂面４５ｅ、傾斜部４５ｆ、及び凹部４５ｄのそれぞれにおいて転動体５０の回転軸方向の中央位置Ｐ５０（図５Ｂ）が当接すべき位置での回転方向Ｄｃの長さ）は、構造体が想定最大変位分だけ相対移動した際に、転動体５０が突部４５ｃの頂面４５ｅの中央位置から凹部４５ｄの位置まで転動するように設計される。そのため、基本的には、突部４５ｃを転動する転動体５０が、その隣の突部４５ｃを転動することは、あり得ない。しかしながら、万一この想定最大変位を超えるような振動が入力された場合には、上述のようなことが起こり得て、その場合、つまり転動体５０が上記隣の突部４５ｃまで達してこれを転動する場合には、これにより、相対移動により一旦小さくなった前記高さ寸法Ｈ４０が、反転して大きくなる。これに伴い、圧接力の反転漸増を来たし、摩擦力たる減衰力Ｆも反転漸増し、つまり、その減衰力特性は、図１３中に線分ＡＢ及び線分ＢＣで示すように、相対移動の増加とともに一旦漸減した減衰力Ｆが、反転漸増するカーブを描く。そして、この反転漸増した減衰力Ｆは、想定最大変位を超える変位を止める方向に有効に働くので、結果、構造体の想定外の相対変位を有効に抑制可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
３ 柱梁架構、１０ ブレース、１０ａ 分断端部、１０ｂ 分断端部、
１２ 外板（第１圧接板）、１２ｈ ボルト挿通孔、
１４ 外板（第１圧接板）、１４ｈ ボルト挿通孔、
１６ 中板（第２圧接板）、１６ｈ ボルト挿通孔、
１６ａ 部材、
２０ 摩擦ダンパー、 ２２ 摩擦板、２３ 滑動板、
３０ 皿ばね積層体（弾性部材）、３１ 皿ばね、３１ｈ 貫通孔、
４０ ジャッキ部材（高さ寸法変更部材）、
４１ 第１変換機構、
４１Ｌ リンク部材、４１ａＬ 一端部、４１Ｌｂ 他端部（連結部分）、
４１ｍ 薄厚部、
４２ 第２変換機構、４５ 回転円板、４５ａ 面、４５ｂ 面、
４５ｃ 突部、４５ｅ 頂面、４５ｄ 凹部、４５ｆ 傾斜部、
４５ｈ 貫通孔、４５ｊ 段差、４５ｐ 孔部、
４８ 受圧板（平面部材）、４８ａ 面、
４８ｃ 突部、４８ｅ 頂面、４８ｄ 凹部、４８ｆ 傾斜部、
４８ｈ 貫通孔、４８ｐ 円筒部、
４８ｃ’ 突部、４８ｄ’ 凹部、４８ｆ’ 傾斜部、
４９ 受圧板（平面部材）、４９ａ 面、４９ｃ 突部、
５０ フラットローラー（転動体）、
５２ 楕円ローラー（断面非正円形状のローラー、転動体）、
５５ リテーナー、
５５ｂ 挿通孔、５５ｈ 収容孔、
６０ 挟み込み部材（重なり高さ規制部材）、
６０ｂ ボルト、 ６０ｂｈ 頭部、６０ｎ ナット、
Ｇ 隙間、Ｎ 軸力、Ｒ 略線形領域、Ｓ 非線形領域、
Ｄｃ 回転方向、Ｃ４５ 軸芯、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に相対移動する二部材間に介装されて、前記所定方向の相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力を減衰力として用いて前記相対移動に係る振動を抑制する摩擦ダンパーであって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、前記圧接板同士の間の圧接力が低下する摩擦ダンパーにおいて、
前記二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板と、
前記二部材のうちの他方の部材に一体に設けられた第２圧接板と、
弾発力が前記圧接力となる弾性部材と、
前記相対移動量に応じて、前記板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材と、
前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記弾性部材、及び前記高さ寸法変更部材を前記板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを前記板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材と、を有し、
前記高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構と、を有することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
前記相対移動量が前記所定値を超えると、前記高さ寸法変更部材の前記高さ寸法が縮小することにより、前記弾性部材の弾発力の低下を介して前記圧接力が低下することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動面は、前記板厚方向に突出する突部を有し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値以下のときには、前記転動体は、前記突部を転動し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値を超えたときに、前記転動体は、前記突部よりも前記板厚方向にへこんだ凹部を転動することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項４】
請求項３に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板の前記凹部と前記突部との間には、前記凹部から前記突部に向かうに従って徐々に前記板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部が設けられていることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、その両方の板面にそれぞれ前記突部を有し、
前記両方の板面のうちの一方の板面の突部と、他方の板面の突部とは、互いの前記回転方向の位置を揃えて配置されており、
前記両方の板面には、それぞれ、前記板厚方向を法線方向とする平面を有した平面部材が対向して配置され、
前記転動体は、前記回転円板の板面と前記平板部材の平面とに挟圧されながらこれらを転動することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、前記第１圧接板に対して前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に設けられ、
前記第１変換機構は、前記回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分と、前記第２圧接板とを連結するリンク部材であり、
前記リンク部材は、前記第１圧接板と前記回転円板との前記板厚方向の相対移動を許容しながら、前記第１圧接板と前記回転円板とを連結することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記突部毎に設けられ、
前記転動体同士の互いの相対位置関係を一定に保つためのリテーナーを有していることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記重なり高さ規制部材は、
前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に沿って貫通して設けられるボルトと、
前記ボルトに螺合するナットと、を有し、
前記ボルトの頭部と前記ナットとの両者で、前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に挟み込むことにより、前記ボルトに生じた軸力が、前記圧接力として作用し、
前記ボルトは、前記回転円板の前記軸芯の位置に設けられ、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記ボルトの周囲を囲いつつ、前記突部毎に設けられていることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動体は、該転動体の外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーであることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項１】
所定方向に相対移動する二部材間に介装されて、前記所定方向の相対移動に伴って摺動する圧接板同士の摩擦力を減衰力として用いて前記相対移動に係る振動を抑制する摩擦ダンパーであって、前記所定方向の相対移動量が所定値を超えたときに、前記圧接板同士の間の圧接力が低下する摩擦ダンパーにおいて、
前記二部材のうちの一方の部材に一体に設けられた第１圧接板と、
前記二部材のうちの他方の部材に一体に設けられた第２圧接板と、
弾発力が前記圧接力となる弾性部材と、
前記相対移動量に応じて、前記板厚方向の高さ寸法を拡縮する高さ寸法変更部材と、
前記第１圧接板、前記第２圧接板、前記弾性部材、及び前記高さ寸法変更部材を前記板厚方向に重ねた状態で、これらの重なり高さが一定になるように規制すべく、これらを前記板厚方向に挟み込む重なり高さ規制部材と、を有し、
前記高さ寸法変更部材は、前記所定方向の相対移動動作を回転動作に変換する第１変換機構と、前記回転動作を前記高さ寸法の拡縮動作に変換する第２変換機構と、を有することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦ダンパーであって、
前記相対移動量が前記所定値を超えると、前記高さ寸法変更部材の前記高さ寸法が縮小することにより、前記弾性部材の弾発力の低下を介して前記圧接力が低下することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動面は、前記板厚方向に突出する突部を有し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値以下のときには、前記転動体は、前記突部を転動し、
前記第１圧接板と前記第２圧接板との前記相対移動量が前記所定値を超えたときに、前記転動体は、前記突部よりも前記板厚方向にへこんだ凹部を転動することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項４】
請求項３に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板の前記凹部と前記突部との間には、前記凹部から前記突部に向かうに従って徐々に前記板厚方向の突出量が大きくなった傾斜部が設けられていることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、その両方の板面にそれぞれ前記突部を有し、
前記両方の板面のうちの一方の板面の突部と、他方の板面の突部とは、互いの前記回転方向の位置を揃えて配置されており、
前記両方の板面には、それぞれ、前記板厚方向を法線方向とする平面を有した平面部材が対向して配置され、
前記転動体は、前記回転円板の板面と前記平板部材の平面とに挟圧されながらこれらを転動することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記回転円板は、前記第１圧接板に対して前記所定方向に相対移動不能且つ前記軸芯周りに回転可能に設けられ、
前記第１変換機構は、前記回転円板のうちで前記軸芯から偏心した部分と、前記第２圧接板とを連結するリンク部材であり、
前記リンク部材は、前記第１圧接板と前記回転円板との前記板厚方向の相対移動を許容しながら、前記第１圧接板と前記回転円板とを連結することを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記突部毎に設けられ、
前記転動体同士の互いの相対位置関係を一定に保つためのリテーナーを有していることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記重なり高さ規制部材は、
前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に沿って貫通して設けられるボルトと、
前記ボルトに螺合するナットと、を有し、
前記ボルトの頭部と前記ナットとの両者で、前記弾性部材、前記第１圧接板、前記第２圧接板、及び前記回転円板の全てを前記板厚方向に挟み込むことにより、前記ボルトに生じた軸力が、前記圧接力として作用し、
前記ボルトは、前記回転円板の前記軸芯の位置に設けられ、
前記突部は、前記回転円板の回転方向に所定間隔をあけながら複数設けられ、
前記転動体は、前記ボルトの周囲を囲いつつ、前記突部毎に設けられていることを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の摩擦ダンパーであって、
前記第２変換機構は、前記回転動作に基づいて前記板厚方向に沿った軸芯周りに回転する回転円板と、前記回転円板の板面を転動面として前記回転円板の回転方向に沿って転動する転動体と、を有し、
前記転動体は、該転動体の外周方向の位置に応じて回転半径が変化する断面非正円形状のローラーであることを特徴とする摩擦ダンパー。
【図１】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図９】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３２５２０（Ｐ２０１２−１３２５２０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６０５８（Ｐ２０１０−２８６０５８）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９６１１２５２７）大同精密工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９６１１２５２７）大同精密工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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