減衰力調整機能付皿ばねユニット
【課題】 積み重ねられた皿ばね同士間に働く相互の拘束力を抑えて、入力された荷重に対して応答性が良い弾性を備える減衰力調整機能付皿ばねユニットを提供する。
【解決手段】 ２つの構造体１２，１４間に介在され、同一方向に向けられて積み重ねられる複数の皿ばね２６ａによって減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する。上記皿ばね２６ａ同士の間には緩衝層２０を介在させる。また、皿ばね２６ａが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの皿ばね２６ａ同士の間に緩衝層を介在させる。上記緩衝部材を低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で構成する。また、上記緩衝部材を弾性材２０または粘弾性材で構成する。
【解決手段】 ２つの構造体１２，１４間に介在され、同一方向に向けられて積み重ねられる複数の皿ばね２６ａによって減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する。上記皿ばね２６ａ同士の間には緩衝層２０を介在させる。また、皿ばね２６ａが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの皿ばね２６ａ同士の間に緩衝層を介在させる。上記緩衝部材を低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で構成する。また、上記緩衝部材を弾性材２０または粘弾性材で構成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの構造体間に介在され、それら構造体間の振動伝播（伝達）を制御する皿ばねユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上方構造体と下方構造体との間に介在され、複数の同一形状をなす皿ばねがそれらの傾斜面同士を接触させて積み重ねられた皿ばね群、またはこれら皿ばね群を複数用いて交互になるように組み合わせた皿ばね組立体でなり、その皿ばね群の弾性力によって上方構造体を支持し、上下構造体間の振動伝播を抑制する上下免震装置を構成する皿ばねユニットが知られている。
【０００３】そして、この上下免震装置の皿ばねユニットにあっては、上記皿ばねユニットに上記上方構造体の重量が加えられて設置されている。そして、地震等によって下方構造体が上下方向に変位することによってその荷重が変化すると、上記皿ばねユニットの各皿ばねは上記荷重の変化に対応して、その傾斜角度が大きくなったり、小さくなったりするように弾性変形し、下方構造体の上方構造体に対する相対変位を吸収して上方構造体に伝達される振動を緩和する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の皿ばねユニットにあっては、それを構成する皿ばね群の各皿ばねは、それらの傾斜面同士が接触するように積み重ねられている。このため、各皿ばねが上記荷重の変化によって弾性変形する際には、皿ばねの一方の面が円周方向に圧縮、他方の面が引張となり、それらの接触面が相対的に移動し、このとき皿ばねの表面処理状態に応じた摩擦力（減衰力）が発生する。
【０００５】よって、荷重の変化による皿ばねを変形させる力が上記皿ばね間の最大摩擦力より小さい場合には、皿ばねの弾性変形は進まず、皿ばね本来の剛性より硬い状態にて上方構造体を支持している。
【０００６】即ち、上記上下免震構造では、荷重の変化による皿ばねを変形させる力が上記皿ばね間の最大摩擦力より小さい振動が下方構造体に入力されても、皿ばねが弾性変形しないため短周期成分の応答が励起し免震効果が得られない。
【０００７】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、積み重ねられた皿ばね同士間に働く相互の拘束力を抑えて、地震力に対して応答性良く弾性変形する減衰力調整機能付皿ばねユニットを提供すること目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットは、２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられるとともに、それら皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする。即ち、皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたので、各皿ばねはそれぞれ他の皿ばねに直接接触しない。即ち、各皿ばねが弾性変形する際にそれら皿ばね同士の間では、緩衝層によってそれらの間で相互に働く拘束力が緩和される。よって、各皿ばねは容易に弾性変形することができる。したがって、両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても、各皿ばねは互いに拘束されずに容易に弾性変形することができる。
【０００９】また、２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの各皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする。即ち、皿ばねだけで構成される皿ばね組立体と皿ばねおよびそれらの間に介在される緩衝層で構成される皿ばね組立体とを並設することにより、弾性変形しやすい皿ばね組立体と所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね組立体との減衰性能の相違を利用し、それらの割合によって皿ばねユニット全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００１０】また、上記緩衝層は上記皿ばね間で発生する摩擦力を抑えるべく、皿ばね同士の間に設けられた低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に介在される緩衝層は低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されるので、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間に働く最大摩擦力は小さい。よって、各皿ばねは、たとえ両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても容易に弾性変形することができる。また、振動等による荷重の変化に伴って皿ばねを変形させる力が大きくなっていく場合には、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間の最大摩擦力が小さいので、皿ばねを変形させる力が比較的小さい段階で皿ばねは弾性変形する。即ち、上記最大摩擦力が小さいので、各皿ばねが急激に弾性変形することはなく、両構造体間の短周期成分の応答の発生を抑えることができる。
【００１１】また、上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって弾性変形する弾性材でなることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に介在される弾性材によって、各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かない。よって、両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性が良い性状を備えて、両構造体間の振動伝播を制御することができる。また、弾性材の介設により皿ばね間の摩擦力の影響が小さく、また、皿ばねや弾性材の表面状態等に影響されないので減衰力調整機能付皿ばねユニットは安定した性状を備えることができる。
【００１２】また、上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって粘弾性変形する粘弾性材でなることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に粘弾性材が介在されているので、各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、両構造体間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形することができる。よって、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。また、振動等による各皿ばねの弾性変形にともなって粘弾性材が剪断変形し、この粘弾性材が備える粘性によっても振動エネルギーが吸収されるため、上記弾性材を介在させた場合の作用に加えて、粘性による減衰性能をも得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを適用した基本的な上下免震装置の第１実施形態を示す構造図である。
【００１４】この上下免震装置１０は、上方に位置する建物１２とその下方に位置する基礎１４との二つの構造体間に介在されている。上記上下免震装置１０は、複数の皿ばね２６ａが同一方向に向けられて積み重ねられるとともに、それら各皿ばね２６ａ間にそれぞれ、緩衝層をなす高分子化合物のゴムシート２０が介在され減衰力調整機能付皿ばねユニット１６をなす皿ばね積層体２６と、この皿ばね積層体２６を基礎１４上に支持する金属製の支持脚２８とで構成されている。
【００１５】上記皿ばね積層体２６を構成する皿ばね２６ａは一般に知られるように、中央部に開口部が形成されたドーナツ状を成し、その周面は傾斜面をなして全体として中央が開口された笠状に形成されている。
【００１６】そして、上記皿ばね２６ａとほぼ同型状のゴムシート２０を各皿ばね２６ａ間に介在させて、各皿ばね２６ａ同士が互いに接触しないように皿ばね２６ａとゴムシート２０とが交互に配置されて皿ばね積層体２６が形成され、基礎１４上に設置された支持脚２８の座部２８ａに載置されている。また、皿ばね２６ａとゴムシート２０との中央開口には、上記座部２８ａの中央に立設されている脚部２８ｂが挿通されて、皿ばね積層体２６の皿ばね２６ａおよびゴムシート２０の積層状態が維持されている。このとき、ゴムシート２０は皿ばね２６ａに接着しても、単に挟み込むだけでも構わない。
【００１７】そして、この皿ばね積層体２６は、建物１２と支持脚２８の座部２８ａとの間に介在された状態で、建物１２の重量によって所定の荷重が入力されるとともに、弾性変形可能に建物１２を支持している。即ち、この上下免震装置１０は、上下方向の振動が基礎１４に入力されると、皿ばね積層体２６の皿ばね２６ａに圧縮方向の力が加えられ、皿ばね２６ａはその笠状の傾斜面のなす角度が小さくなるように変形し、また、反発してその角度が大きくなるように変形する。この皿ばね２６ａの弾性変形によって、建物１２は上下方向の振動が免震される。
【００１８】このとき、これら皿ばね２６ａ間にはゴムシート２０が介在されているため、皿ばね２６ａの傾斜面同士が直接接触することはない。即ち、上下に位置する皿ばね２６ａの傾斜面はそれぞれゴムシート２０と接しており、皿ばね積層体２６が圧縮されて皿ばね２６ａが変形する場合には、その間に介在されているゴムシート２０も追随して弾性変形することによって、皿ばね２６ａの変形に伴う皿ばね２６ａ間の相対移動が摩擦力により拘束されず、皿ばね２６ａは滑らかに弾性変形することができ、建物１２の基礎１４に対する振動を制御することができる。したがって、基礎１４に入力された振動が小さい場合であっても、各皿ばね２６ａは弾性変形することができ、入力された振動に対して応答性が良い免震効果を得ることができる。
【００１９】また、各皿ばね２６ａ同士が接触していないため、皿ばね２６ａが弾性変形する際には各皿ばね２６ａ間に相互に作用する摩擦力が発生しない。よって、皿ばね２６ａの表面状態等に依存することなく安定した免震効果を得ることができる。
【００２０】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４との間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６は入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。
【００２１】本実施形態においては、皿ばね積層体２６の各皿ばね２６ａ間に緩衝層としてゴムシート２０および粘弾性材を介在させる形態を示したが、緩衝層をなすゴム等の形状はシート状に限るものではない。
【００２２】図２は第１実施形態の変形例を示す構造図である。ここで、本変形例の全体的な概略構成は前述の第１実施形態で示した図１の構成とほぼ同じであり、よって同一の部材には同一の符号を付して、その相違点についてのみ説明する。図２に示すように、基本的に本変形例は、上下免震装置の皿ばね間に介在する緩衝層が低摩擦部材でなる点で前記第１実施形態と相違する。
【００２３】この実施形態では、緩衝層として皿ばね２６ａとは異なる板材に摩擦係数が低いテフロン（登録商標）をコーティングしたテフロン板２０ａを介在させている。この構成の上下免震装置１０では、皿ばね２６ａ同士の間にはテフロン板２０ａが介在されているので、各皿ばね２６ａとテフロン板２０ａとの間に働く最大摩擦力は小さい。よって、各皿ばね２６ａは、たとえ小さな振動が基礎１４に入力された場合であっても容易に弾性変形し、建物１２を免震することができるすることができる。
【００２４】また、振動による荷重の変化に伴って皿ばね２６ａを変形させる力が大きくなっていく場合にも、各皿ばねとテフロン板２０ａとの間の最大摩擦力が小さいので、皿ばね２６ａを変形させる力が比較的小さい段階で皿ばね２６ａは弾性変形する。即ち、上記最大摩擦力が小さいので、各皿ばね２６ａが急激に弾性変形することはなく、建物１２への短周期成分の振動の発生を抑えることができる。
【００２５】上記実施形態において、低摩擦部材をテフロン板２０ａとしたが、これに限ることなく皿ばねに直接低摩擦材をなすテフロンを吹き付け塗装したコーティング仕様の皿ばねを用いても構わない。
【００２６】また、図３は上記第１実施形態の他の変形例を示す構造図である。この変形例は第１実施形態で用いた皿ばね積層体２６、即ち各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね積層体２６と、単に皿ばねを重ね合わせた皿ばね群３０とをそれらの上下方向の向きが交互になるように重ね合わせて建物１２と基礎１４との間に介在させてもよい。このとき、例えば２つの皿ばね積層体２６と２つの皿ばね群３０とを用い、皿ばね積層体２６と皿ばね群３０とは交互に配置するとともに、それらの笠状の上端部同士を当接させて直列に配置して減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を形成する。
【００２７】この構成の上下免震装置１０では、単に皿ばね２６ａを重ね合わせた皿ばね群３０と各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね積層体２６とを組み合わせることにより、弾性変形しやすい皿ばね積層体２６と所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね群３０との減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００２８】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。
【００２９】このとき、皿ばね間に介在させる緩衝層は、ゴムシート２０や粘弾性材に限るものではなく上記テフロン板２０ａ等でも構わない。また、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する皿ばね積層体２６と皿ばね群３０との数やそれらを組み合わせる割合はこれに限るものではなく、各皿ばね積層体２６に介在させる緩衝層の種類も１種類に限らない。したがって、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する皿ばね積層体２６と皿ばね群３０との数や割合、および介在させる緩衝層やその種類を組み替えることによって容易に所望の減衰力に設定することができる。
【００３０】図４は本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を上下免震装置に適用した第２実施形態を示す構造図である。図４に示すように、上記単に皿ばね２６ａを重ね合わせた複数の皿ばね群３０をそれらの上下方向の向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体３２を建物１２と基礎１４との間に並設させ、それら皿ばね組立体３２のうち少なくとも１つの皿ばね組立体３２ａの各皿ばね２６ａ間には、ゴムシート２０を介在させた形態を示している。
【００３１】即ち、各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね組立体３２ａは、上記複数の皿ばね積層体２６をその向きを交互に配置して形成したものであり各皿ばね２６ａが弾性変形し易く、皿ばね２６ａ間にゴムシートが介在されていない皿ばね組立体３２は、所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない。即ち、これらの皿ばね組立体３２，３２ａを建物１２と基礎１４との間に並設することによって、並設された全皿ばね組立体３２，３２ａ全体がひとつの皿ばねユニット１６として作用する。よって、弾性変形しやすい皿ばね組立体３２ａと所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね組立体３２との減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００３２】例えば、建物と基礎との間に６つの皿ばね組立体を並設する場合には、そのうち２つの皿ばね組立体にだけそれらの全皿ばね間に緩衝層を介在させると、緩衝層が介在されていない皿ばね組立体を６つ並設させた場合に対して、その減衰力を約２／３程度に低減させることができる。
【００３３】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。このとき、皿ばね間に介在させる緩衝層は、ゴムシート２０や粘弾性材に限るものではなく上記テフロン板２０ａ等でも構わない。
【００３４】また、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する緩衝層が介在された皿ばね組立体と緩衝層が介在されていない皿ばね組立体との数やそれらを組み合わせる割合はこれに限るものではなく、介在させる緩衝層の種類も１種類に限らない。したがって、皿ばねユニットを構成する緩衝層が介在された皿ばね組立体と緩衝層が介在されていない皿ばね組立体との数や割合、および介在させる緩衝層やその種類を組み替えることによって容易に所望の減衰力に設定することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットにあっては、皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたので、各皿ばね間で相互に働く拘束力が緩和され、入力される荷重が小さい場合であっても、各皿ばねは互いに拘束されずに弾性変形し、両構造体間の振動を制御することができる。
【００３６】また、皿ばねだけで構成される皿ばね組立体と皿ばねおよびそれらの間に介在される緩衝層で構成される皿ばね組立体とを並設することにより、各皿ばね組立体の減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニットを全体として所望の減衰力に設定することができる。
【００３７】また、各皿ばね間に介在される緩衝層を低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成すると、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間に働く最大摩擦力が小さいので、介在される両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても容易に弾性変形することができ、入力された荷重に対して応答性が良い性状を備えることができる。
【００３８】また、各皿ばね間に介在される緩衝部材が弾性材の場合には、その弾性によって、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性が良い性状を備え、両構造体間の振動伝播を制御することができる。
【００３９】また、各皿ばね間に介在される緩衝層により、いかなる皿ばねの表面状態等においても、皿ばね間の減衰力（摩擦力）を無くすることができる。
【００４０】また、各皿ばね間に粘弾性部材を介在すると、粘性よる減衰効果をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを上下免震装置に適用した第１実施形態を示す構造図である。
【図２】図１の変形例を示す構造図である。
【図３】図１の他の変形例を示す構造図である。
【図４】本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを上下免震装置に適用した第２実施形態を示す構造図である。
【符号の説明】
１２ 建物（構造体）
１４ 基礎（構造体）
１６，２６ 減衰力調整機能付皿ばねユニット
２０ ゴムシート（弾性材、緩衝層）
２６ａ 皿ばね
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの構造体間に介在され、それら構造体間の振動伝播（伝達）を制御する皿ばねユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上方構造体と下方構造体との間に介在され、複数の同一形状をなす皿ばねがそれらの傾斜面同士を接触させて積み重ねられた皿ばね群、またはこれら皿ばね群を複数用いて交互になるように組み合わせた皿ばね組立体でなり、その皿ばね群の弾性力によって上方構造体を支持し、上下構造体間の振動伝播を抑制する上下免震装置を構成する皿ばねユニットが知られている。
【０００３】そして、この上下免震装置の皿ばねユニットにあっては、上記皿ばねユニットに上記上方構造体の重量が加えられて設置されている。そして、地震等によって下方構造体が上下方向に変位することによってその荷重が変化すると、上記皿ばねユニットの各皿ばねは上記荷重の変化に対応して、その傾斜角度が大きくなったり、小さくなったりするように弾性変形し、下方構造体の上方構造体に対する相対変位を吸収して上方構造体に伝達される振動を緩和する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の皿ばねユニットにあっては、それを構成する皿ばね群の各皿ばねは、それらの傾斜面同士が接触するように積み重ねられている。このため、各皿ばねが上記荷重の変化によって弾性変形する際には、皿ばねの一方の面が円周方向に圧縮、他方の面が引張となり、それらの接触面が相対的に移動し、このとき皿ばねの表面処理状態に応じた摩擦力（減衰力）が発生する。
【０００５】よって、荷重の変化による皿ばねを変形させる力が上記皿ばね間の最大摩擦力より小さい場合には、皿ばねの弾性変形は進まず、皿ばね本来の剛性より硬い状態にて上方構造体を支持している。
【０００６】即ち、上記上下免震構造では、荷重の変化による皿ばねを変形させる力が上記皿ばね間の最大摩擦力より小さい振動が下方構造体に入力されても、皿ばねが弾性変形しないため短周期成分の応答が励起し免震効果が得られない。
【０００７】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、積み重ねられた皿ばね同士間に働く相互の拘束力を抑えて、地震力に対して応答性良く弾性変形する減衰力調整機能付皿ばねユニットを提供すること目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットは、２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられるとともに、それら皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする。即ち、皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたので、各皿ばねはそれぞれ他の皿ばねに直接接触しない。即ち、各皿ばねが弾性変形する際にそれら皿ばね同士の間では、緩衝層によってそれらの間で相互に働く拘束力が緩和される。よって、各皿ばねは容易に弾性変形することができる。したがって、両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても、各皿ばねは互いに拘束されずに容易に弾性変形することができる。
【０００９】また、２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの各皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする。即ち、皿ばねだけで構成される皿ばね組立体と皿ばねおよびそれらの間に介在される緩衝層で構成される皿ばね組立体とを並設することにより、弾性変形しやすい皿ばね組立体と所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね組立体との減衰性能の相違を利用し、それらの割合によって皿ばねユニット全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００１０】また、上記緩衝層は上記皿ばね間で発生する摩擦力を抑えるべく、皿ばね同士の間に設けられた低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に介在される緩衝層は低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されるので、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間に働く最大摩擦力は小さい。よって、各皿ばねは、たとえ両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても容易に弾性変形することができる。また、振動等による荷重の変化に伴って皿ばねを変形させる力が大きくなっていく場合には、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間の最大摩擦力が小さいので、皿ばねを変形させる力が比較的小さい段階で皿ばねは弾性変形する。即ち、上記最大摩擦力が小さいので、各皿ばねが急激に弾性変形することはなく、両構造体間の短周期成分の応答の発生を抑えることができる。
【００１１】また、上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって弾性変形する弾性材でなることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に介在される弾性材によって、各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かない。よって、両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性が良い性状を備えて、両構造体間の振動伝播を制御することができる。また、弾性材の介設により皿ばね間の摩擦力の影響が小さく、また、皿ばねや弾性材の表面状態等に影響されないので減衰力調整機能付皿ばねユニットは安定した性状を備えることができる。
【００１２】また、上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって粘弾性変形する粘弾性材でなることを特徴とする。即ち、各皿ばね間に粘弾性材が介在されているので、各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、両構造体間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形することができる。よって、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。また、振動等による各皿ばねの弾性変形にともなって粘弾性材が剪断変形し、この粘弾性材が備える粘性によっても振動エネルギーが吸収されるため、上記弾性材を介在させた場合の作用に加えて、粘性による減衰性能をも得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを適用した基本的な上下免震装置の第１実施形態を示す構造図である。
【００１４】この上下免震装置１０は、上方に位置する建物１２とその下方に位置する基礎１４との二つの構造体間に介在されている。上記上下免震装置１０は、複数の皿ばね２６ａが同一方向に向けられて積み重ねられるとともに、それら各皿ばね２６ａ間にそれぞれ、緩衝層をなす高分子化合物のゴムシート２０が介在され減衰力調整機能付皿ばねユニット１６をなす皿ばね積層体２６と、この皿ばね積層体２６を基礎１４上に支持する金属製の支持脚２８とで構成されている。
【００１５】上記皿ばね積層体２６を構成する皿ばね２６ａは一般に知られるように、中央部に開口部が形成されたドーナツ状を成し、その周面は傾斜面をなして全体として中央が開口された笠状に形成されている。
【００１６】そして、上記皿ばね２６ａとほぼ同型状のゴムシート２０を各皿ばね２６ａ間に介在させて、各皿ばね２６ａ同士が互いに接触しないように皿ばね２６ａとゴムシート２０とが交互に配置されて皿ばね積層体２６が形成され、基礎１４上に設置された支持脚２８の座部２８ａに載置されている。また、皿ばね２６ａとゴムシート２０との中央開口には、上記座部２８ａの中央に立設されている脚部２８ｂが挿通されて、皿ばね積層体２６の皿ばね２６ａおよびゴムシート２０の積層状態が維持されている。このとき、ゴムシート２０は皿ばね２６ａに接着しても、単に挟み込むだけでも構わない。
【００１７】そして、この皿ばね積層体２６は、建物１２と支持脚２８の座部２８ａとの間に介在された状態で、建物１２の重量によって所定の荷重が入力されるとともに、弾性変形可能に建物１２を支持している。即ち、この上下免震装置１０は、上下方向の振動が基礎１４に入力されると、皿ばね積層体２６の皿ばね２６ａに圧縮方向の力が加えられ、皿ばね２６ａはその笠状の傾斜面のなす角度が小さくなるように変形し、また、反発してその角度が大きくなるように変形する。この皿ばね２６ａの弾性変形によって、建物１２は上下方向の振動が免震される。
【００１８】このとき、これら皿ばね２６ａ間にはゴムシート２０が介在されているため、皿ばね２６ａの傾斜面同士が直接接触することはない。即ち、上下に位置する皿ばね２６ａの傾斜面はそれぞれゴムシート２０と接しており、皿ばね積層体２６が圧縮されて皿ばね２６ａが変形する場合には、その間に介在されているゴムシート２０も追随して弾性変形することによって、皿ばね２６ａの変形に伴う皿ばね２６ａ間の相対移動が摩擦力により拘束されず、皿ばね２６ａは滑らかに弾性変形することができ、建物１２の基礎１４に対する振動を制御することができる。したがって、基礎１４に入力された振動が小さい場合であっても、各皿ばね２６ａは弾性変形することができ、入力された振動に対して応答性が良い免震効果を得ることができる。
【００１９】また、各皿ばね２６ａ同士が接触していないため、皿ばね２６ａが弾性変形する際には各皿ばね２６ａ間に相互に作用する摩擦力が発生しない。よって、皿ばね２６ａの表面状態等に依存することなく安定した免震効果を得ることができる。
【００２０】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４との間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６は入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。
【００２１】本実施形態においては、皿ばね積層体２６の各皿ばね２６ａ間に緩衝層としてゴムシート２０および粘弾性材を介在させる形態を示したが、緩衝層をなすゴム等の形状はシート状に限るものではない。
【００２２】図２は第１実施形態の変形例を示す構造図である。ここで、本変形例の全体的な概略構成は前述の第１実施形態で示した図１の構成とほぼ同じであり、よって同一の部材には同一の符号を付して、その相違点についてのみ説明する。図２に示すように、基本的に本変形例は、上下免震装置の皿ばね間に介在する緩衝層が低摩擦部材でなる点で前記第１実施形態と相違する。
【００２３】この実施形態では、緩衝層として皿ばね２６ａとは異なる板材に摩擦係数が低いテフロン（登録商標）をコーティングしたテフロン板２０ａを介在させている。この構成の上下免震装置１０では、皿ばね２６ａ同士の間にはテフロン板２０ａが介在されているので、各皿ばね２６ａとテフロン板２０ａとの間に働く最大摩擦力は小さい。よって、各皿ばね２６ａは、たとえ小さな振動が基礎１４に入力された場合であっても容易に弾性変形し、建物１２を免震することができるすることができる。
【００２４】また、振動による荷重の変化に伴って皿ばね２６ａを変形させる力が大きくなっていく場合にも、各皿ばねとテフロン板２０ａとの間の最大摩擦力が小さいので、皿ばね２６ａを変形させる力が比較的小さい段階で皿ばね２６ａは弾性変形する。即ち、上記最大摩擦力が小さいので、各皿ばね２６ａが急激に弾性変形することはなく、建物１２への短周期成分の振動の発生を抑えることができる。
【００２５】上記実施形態において、低摩擦部材をテフロン板２０ａとしたが、これに限ることなく皿ばねに直接低摩擦材をなすテフロンを吹き付け塗装したコーティング仕様の皿ばねを用いても構わない。
【００２６】また、図３は上記第１実施形態の他の変形例を示す構造図である。この変形例は第１実施形態で用いた皿ばね積層体２６、即ち各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね積層体２６と、単に皿ばねを重ね合わせた皿ばね群３０とをそれらの上下方向の向きが交互になるように重ね合わせて建物１２と基礎１４との間に介在させてもよい。このとき、例えば２つの皿ばね積層体２６と２つの皿ばね群３０とを用い、皿ばね積層体２６と皿ばね群３０とは交互に配置するとともに、それらの笠状の上端部同士を当接させて直列に配置して減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を形成する。
【００２７】この構成の上下免震装置１０では、単に皿ばね２６ａを重ね合わせた皿ばね群３０と各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね積層体２６とを組み合わせることにより、弾性変形しやすい皿ばね積層体２６と所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね群３０との減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００２８】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。
【００２９】このとき、皿ばね間に介在させる緩衝層は、ゴムシート２０や粘弾性材に限るものではなく上記テフロン板２０ａ等でも構わない。また、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する皿ばね積層体２６と皿ばね群３０との数やそれらを組み合わせる割合はこれに限るものではなく、各皿ばね積層体２６に介在させる緩衝層の種類も１種類に限らない。したがって、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する皿ばね積層体２６と皿ばね群３０との数や割合、および介在させる緩衝層やその種類を組み替えることによって容易に所望の減衰力に設定することができる。
【００３０】図４は本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を上下免震装置に適用した第２実施形態を示す構造図である。図４に示すように、上記単に皿ばね２６ａを重ね合わせた複数の皿ばね群３０をそれらの上下方向の向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体３２を建物１２と基礎１４との間に並設させ、それら皿ばね組立体３２のうち少なくとも１つの皿ばね組立体３２ａの各皿ばね２６ａ間には、ゴムシート２０を介在させた形態を示している。
【００３１】即ち、各皿ばね２６ａ間にゴムシート２０を介在させた皿ばね組立体３２ａは、上記複数の皿ばね積層体２６をその向きを交互に配置して形成したものであり各皿ばね２６ａが弾性変形し易く、皿ばね２６ａ間にゴムシートが介在されていない皿ばね組立体３２は、所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない。即ち、これらの皿ばね組立体３２，３２ａを建物１２と基礎１４との間に並設することによって、並設された全皿ばね組立体３２，３２ａ全体がひとつの皿ばねユニット１６として作用する。よって、弾性変形しやすい皿ばね組立体３２ａと所定の荷重が入力されるまで弾性変形しない皿ばね組立体３２との減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を全体として作用する減衰力を所望の値に設定することができる。
【００３２】例えば、建物と基礎との間に６つの皿ばね組立体を並設する場合には、そのうち２つの皿ばね組立体にだけそれらの全皿ばね間に緩衝層を介在させると、緩衝層が介在されていない皿ばね組立体を６つ並設させた場合に対して、その減衰力を約２／３程度に低減させることができる。
【００３３】また、上記ゴムシート２０に代えて各皿ばね２６ａ間にシート状をなす粘弾性材を介在させた場合にも、その粘弾性材が備える弾性によって各皿ばね間ではそれら相互の拘束力が働かず、建物１２と基礎１４間に小さな荷重が入力されても各皿ばねは弾性変形し、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性良く両構造体間の振動伝播を制御することができる。さらに加えて、各皿ばね２６ａの弾性変形にともなって粘弾性が剪断変形すると、この粘弾性材が備える粘性によって振動エネルギーが吸収されるため、粘性による減衰効果をも得ることができる。このとき、皿ばね間に介在させる緩衝層は、ゴムシート２０や粘弾性材に限るものではなく上記テフロン板２０ａ等でも構わない。
【００３４】また、減衰力調整機能付皿ばねユニット１６を構成する緩衝層が介在された皿ばね組立体と緩衝層が介在されていない皿ばね組立体との数やそれらを組み合わせる割合はこれに限るものではなく、介在させる緩衝層の種類も１種類に限らない。したがって、皿ばねユニットを構成する緩衝層が介在された皿ばね組立体と緩衝層が介在されていない皿ばね組立体との数や割合、および介在させる緩衝層やその種類を組み替えることによって容易に所望の減衰力に設定することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットにあっては、皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたので、各皿ばね間で相互に働く拘束力が緩和され、入力される荷重が小さい場合であっても、各皿ばねは互いに拘束されずに弾性変形し、両構造体間の振動を制御することができる。
【００３６】また、皿ばねだけで構成される皿ばね組立体と皿ばねおよびそれらの間に介在される緩衝層で構成される皿ばね組立体とを並設することにより、各皿ばね組立体の減衰性能の相違を利用して、減衰力調整機能付皿ばねユニットを全体として所望の減衰力に設定することができる。
【００３７】また、各皿ばね間に介在される緩衝層を低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成すると、各皿ばねと低摩擦部材若しくは低摩擦材との間に働く最大摩擦力が小さいので、介在される両構造体間に入力される荷重が小さい場合であっても容易に弾性変形することができ、入力された荷重に対して応答性が良い性状を備えることができる。
【００３８】また、各皿ばね間に介在される緩衝部材が弾性材の場合には、その弾性によって、減衰力調整機能付皿ばねユニットは入力された荷重（地震力）に対して応答性が良い性状を備え、両構造体間の振動伝播を制御することができる。
【００３９】また、各皿ばね間に介在される緩衝層により、いかなる皿ばねの表面状態等においても、皿ばね間の減衰力（摩擦力）を無くすることができる。
【００４０】また、各皿ばね間に粘弾性部材を介在すると、粘性よる減衰効果をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを上下免震装置に適用した第１実施形態を示す構造図である。
【図２】図１の変形例を示す構造図である。
【図３】図１の他の変形例を示す構造図である。
【図４】本発明の減衰力調整機能付皿ばねユニットを上下免震装置に適用した第２実施形態を示す構造図である。
【符号の説明】
１２ 建物（構造体）
１４ 基礎（構造体）
１６，２６ 減衰力調整機能付皿ばねユニット
２０ ゴムシート（弾性材、緩衝層）
２６ａ 皿ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられるとともに、それら皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項２】 ２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの各皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項３】 上記緩衝層は上記皿ばね間で発生する摩擦力を抑えるべく、皿ばね同士の間に設けられた低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項４】 上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって弾性変形する弾性材でなることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項５】 上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって粘弾性変形する粘弾性材でなることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項１】 ２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられるとともに、それら皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項２】 ２つの構造体間に介在され、重ね合わされる複数の皿ばねにて構成する皿ばねユニットにおいて、上記皿ばねが同一方向に向けられて群をなす複数の皿ばね群を、それらの向きが交互になるように重ね合わせた複数の皿ばね組立体を並設し、それら皿ばね組立体の少なくとも１つの各皿ばね同士の間に緩衝層を介在させたことを特徴とする減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項３】 上記緩衝層は上記皿ばね間で発生する摩擦力を抑えるべく、皿ばね同士の間に設けられた低摩擦部材若しくは皿ばねに表面処理された低摩擦材で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項４】 上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって弾性変形する弾性材でなることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【請求項５】 上記緩衝層が上記皿ばねの変形によって粘弾性変形する粘弾性材でなることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰力調整機能付皿ばねユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００２−３９２４４（Ｐ２００２−３９２４４Ａ）
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２００８８３（Ｐ２０００−２００８８３）
【出願日】平成１２年７月３日（２０００．７．３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年７月３日（２０００．７．３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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