JP2003090013A - 構造物の支承装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数個の摺動部材が取付けられるため、製作
が煩雑であるのみならず、摺動部材を冷嵌めによつて圧
入させるため、取付け作業性に劣る。加えて、摺動部材
は、面圧が高くなり、早期に摩滅するので耐久性に劣
る。 【解決手段】 上支持部材２の凹球面を有する受入面２
ａと下支持部材３の凹球面を有する受入面３ａとを対向
させて上下に配置し、上下の支持面４ａ，４ｂがそれぞ
れ凸球面を有して偏平状をなす回転体４を両受入面２
ａ，３ａの間に介装させる構造物の支承装置において、
支持面４ａ，４ｂ及び受入面２ａ，３ａのいずれか一方
のほぼ全面に球体の一部をなす形状の凹所４ｄが形成さ
れ、かつ、滑材２３が、凹所４ｄに嵌合する状態で接着
剤２４によつて固着させて設けられ、支持面４ａ，４ｂ
及び受入面２ａ，３ａの他方に摩擦係数０．００５〜
０．４で面接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の支承装
置、特に寒冷地において橋梁、建物、その他の構造物に
安定した免震作用を発揮する構造物の支承装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来の構造物の支承装置と
して、例えば実用新案登録第２５８６７９４号、特開平
９−８８０１２号及び特開平９−２１０１２９号公報に
記載されるものが知られている。これらは、いずれも上
支持部材の凹球面を有する受入面と下支持部材の凹球面
を有する受入面とを対向させて上下に配置し、上下の支
持面がそれぞれ凸球面を有して偏平状をなす回転体を両
受入面の間に介装させる構造物の支承装置であり、回転
体を回転させながら、上支持部材と下支持部材との相対
移動が行われる。これらの支承装置は、ゴムを主構成要
素としていないため、ばね剛性の温度依存性が無く、使
用環境での温度の年較差が大きい場合にも安定した免震
作用を得ることができるという特徴を有している。

【０００３】そして、特開平９−２１０１２９号公報に
記載される構造物の支承装置にあつては、上支持部材の
受入面及び下支持部材の受入面のそれぞれに、複数個の
摺動部材が一部を埋め込んで配置され、回転体の上下の
支持面がそれぞれ摺動部材に摺接する。他方、回転体の
上下の支持面は、上仕上げして形成され、必要に応じて
ステンレス又は硬質クロムメッキを施すようにしてい
る。

【０００４】この上支持部材の受入面及び下支持部材の
受入面は、図１１〜図１６に示すように形成される。す
なわち、図１１に示すように上支持部材５０の受入面５
０ａ及び下支持部材５１の受入面５１ａを旋盤によつて
それぞれ球面に一次機械加工すると共に、図１２に示す
ように埋め込み用の穴部５０ｂ，５１ｂを多数穿設す
る。一方、図１４に示すようなＰＴＦＥ製の丸棒５２を
所定長さに切断し、外形を仕上げ加工して図１５に示す
短筒ブロック状の摺動部材５３を形成すると共に、図１
６に拡大して示す空気抜き用のスリット５３ａを各摺動
部材５３に加工する。

【０００５】次いで、両受入面５０ａ，５１ａの各穴部
５０ｂ，５１ｂに摺動部材５３を冷嵌めによつて圧着さ
せる。その後、各受入面５０ａ，５１ａの多数の摺動部
材５３の内面がそれぞれ１つの球面を形成するように二
次機械加工を施し、図１３に示す上支持部材５０及び下
支持部材５１を得る。

【０００６】しかしながら、このような従来の構造物の
支承装置にあつては、複数個の摺動部材５３が上記工程
を経て取付けられるため、製作が煩雑であるのみなら
ず、摺動部材５３を冷嵌めによつて圧入させるため、取
付け作業性に劣る。加えて、摺動部材５３は、その安定
的な保持及び取付け作業性の確保のために両受入面５０
ａ，５１ａの４０〜５０％程度の面積にしか配設するこ
とができず、構造物の支承時の面圧が高くなり、早期に
摩滅するので耐久性に劣るという技術的課題を有してい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、
次の通りである。請求項１の発明は、上支持部材２の凹
球面を有する受入面２ａと下支持部材３の凹球面を有す
る受入面３ａとを対向させて上下に配置し、上下の支持
面４ａ，４ｂがそれぞれ凸球面を有して偏平状をなす回
転体４を両受入面２ａ，３ａの間に介装させ、回転体４
を摺動回転させながら、上支持部材２と下支持部材３と
の相対移動が行われる構造物の支承装置において、前記
支持面４ａ，４ｂ及び受入面２ａ，３ａのいずれか一方
の摺動面の全面に中空球体の一部をなす形状の単一の凹
所４ｄが形成され、かつ、滑材２３が、該凹所４ｄに嵌
合する状態で接着剤２４によつて固着させて設けられ、
前記支持面４ａ，４ｂ及び受入面２ａ，３ａの他方に所
定の摩擦係数で面接触することを特徴とする構造物の支
承装置である。請求項２の発明は、上支持部材２の凹球
面を有する受入面２ａと下支持部材３の凹球面を有する
受入面３ａとを対向させて上下に配置し、上下の支持面
４ａ，４ｂがそれぞれ凸球面を有して偏平状をなす回転
体４を両受入面２ａ，３ａの間に介装させ、回転体４を
摺動回転させながら、上支持部材２と下支持部材３との
相対移動が行われる構造物の支承装置において、前記支
持面４ａ，４ｂ及び受入面２ａ，３ａのいずれか一方の
摺動面に中空球体の一部をなす形状の凹所４ｄが形成さ
れ、かつ、滑材２３が、該凹所４ｄに嵌合する状態で接
着剤２４によつて固着させて設けられ、前記支持面４
ａ，４ｂ及び受入面２ａ，３ａの他方に所定の摩擦係数
で面接触すると共に、前記滑材２３が、ＰＴＦＥ板３３
を材料として、中空球体の一部をなす形状に金型３４，
３５を用いて成形されていることを特徴とする構造物の
支承装置である。請求項３の発明は、前記支持面４ａ，
４ｂ及び受入面２ａ，３ａのいずれか他方の摺動面が、
ステンレス板４１を溶接して形成され、前記滑材２３
が、該ステンレス板４１に摺接することを特徴とする請
求項１又は２の構造物の支承装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１〜図１０は、本発明に
係る構造物の支承装置の１実施の形態を示す。図中にお
いて符号１は免震要素を示し、免震要素１は、図１に示
すように上支持部材２、下支持部材３及び所定角度範囲
で回転しながら摺動する回転体４を有している。上支持
部材２は、剛性体（例えば金属（鋼））によつて製作さ
れ、半径Ｒの凹球面の一部をなす受入面２ａが円形に形
成され、下支持部材３は、剛性体（例えば金属（鋼））
によつて製作され、半径Ｒの凹球面の一部をなす受入面
３ａが円形に形成され、受入面２ａ，３ａ同士を対向さ
せて上下に配置される。

【０００９】また、回転体４は、基本的には剛性体によ
つて形成され、上下面がそれぞれ半径Ｒの凸球面の一部
をなす支持面４ａ，４ｂを形成して偏平状をなし、各支
持面４ａ，４ｂが、滑材２３によつて形成されている。
すなわち、回転体４は、剛性体（例えば金属（鋼））製
の本体４ｃと、本体４ｃの上下凸球面に設けられ、本体
４ｃよりも摩擦係数値の小さい滑材２３とを有し、滑材
２３によつて各摺動面を形成している。

【００１０】具体的には、図３，図４及び図７に示すよ
うに、回転体４の本体４ｃの上下の支持面４ａ，４ｂの
それぞれに、外形が円形をなす凹所４ｄを一次機械加工
して形成する。各凹所４ｄは、外形が円形をなす本体４
ｃの外周縁部を除いて形成され中空球体の一部をなす単
一の形状を有している。従つて、凹所４ｄの外周部に
は、図３，図４に示すように段面４ｅが所定高さで環状
に形成されている。

【００１１】一方、滑材２３は、図５に示す円形かつ所
定厚さ（５ｍｍ程度）のＰＴＦＥ板３３（ポリテトラフ
ルオロエチレン板）を材料とし、このＰＴＦＥ板３３を
図６に示すように上・下の金型３４，３５を使用して成
形する。下金型３５は、凸球面の一部をなす型面を有
し、上金型３４は、凹球面の一部をなす型面を有してい
る。ＰＴＦＥ板３３を、この下金型３５と上金型３４と
の間に挟み、加温しながら加圧し、外形が円形の中空球
体の一部をなす形状に成形させ、滑材２３とする。この
滑材２３は、回転体４の凹所４ｄと適合する形状を有す
ると共に、凹所４ｄへの受入れを確実にするために、回
転体４の凹所４ｄと同径又は凹所４ｄより若干小径の直
径Ｄ（差し渡し径）としてある。

【００１２】次いで、本体４ｃ及び一対の滑材２３を図
７に示す位置として、本体４ｃの各凹所４ｄ及び滑材２
３の少なくとも一方にエポキシ樹脂等の接着剤２４を塗
布し、各凹所４ｄに単一の滑材２３を嵌合させて接着さ
せる。このとき、図８に示すように接着治具４０を使用
して加圧させ、固着させる。接着治具４０は、上記上金
型３４の一対で構成することができる。

【００１３】また、上支持部材２の受入面２ａ及び下支
持部材３の受入面３ａには、図３に示すように必要に応
じてステンレス板４１を溶接・固着させ、摺動面を形成
させる。このステンレス板４１により、凹球面をなす受
入面２ａ，３ａを形成させ、摺動面の発錆を防止すると
共に摩擦係数を適当に減ずる。上・下支持部材２，３の
受入面２ａ，３ａ（ステンレス板４１）からなる摺動面
と回転体４の支持面４ａ，４ｂ（滑材２３）からなる摺
動面との間の球面接触による摩擦係数は、０．００５〜
０．４の範囲であることが望ましい。

【００１４】各凹所４ｄの外周部に形成される環状の段
面４ｅは、滑材２３の厚さ以下に設定し、本体４ｃが受
入面２ａ，３ａつまりステンレス板４１に直接接触する
ことを防止する。また、滑材２３の外形は、回転体４の
凹所４ｄと同径又は凹所４ｄより若干小径の差し渡し径
とすることにより、各凹所４ｄの外周部の段面４ｅ付近
から空気が流出するので、各凹所４ｄとの間に空気を介
在させることなく、図４に示すように接着剤２４の層を
介して本体４ｃに固着される。勿論、滑材２３の適当箇
所に表裏を連通させる空気抜き用の孔を加工することも
可能である。この接着剤２４の層は、緩衝材としても機
能する。各凹所４ｄの外周部の段面４ｅと滑材２３との
間の僅かの接着剤２４の層も同様に緩衝材としても機能
する。

【００１５】次いで、本体４ｃに接着剤２４を介して固
着された滑材２３の表層に機械加工を施し、球面に仕上
げる。このように、各凹所４ｄには、接着剤２４を介し
て滑材２３が固着されるので、各凹所４ｄの表面が若干
の粗面を形成していても、構造物１１を支承する上で実
用上の問題は生じない。

【００１６】このような免震要素１は、図１に示すよう
に基礎等の基盤１０と橋梁、建物等の構造物１１との間
に介装して使用される。すなわち、下支持部材３は、受
入面３ａが上向きをなすように基盤１０上に基礎ボルト
４４を用いて固設し、構造物１１の下面には、受入面２
ａが下向きをなすように上支持部材２を固設し、上支持
部材２の受入面２ａと下支持部材３の受入面３ａとを対
向させて上下に配置する。そして、両受入面２ａ，３ａ
に各支持面４ａ，４ｂを受入れて回転体４を密接に介装
させる。５４は、ストッパであり、ボルト２５によつて
下支持部材３の上端部に固設され、上支持部材２の側面
と所定の間隙を有して臨んでいる。

【００１７】構造物１１は、複数個（前後左右の４個以
上）の免震要素１によつて支持される。各免震要素１の
上・下支持部材２，３は、回転体４の介在によつて所定
間隔を有している。

【００１８】次に、作用について説明する。地震のない
通常時には、図９に示すように構造物１１の荷重による
鉛直力Ｖのみが作用して、上支持部材２が下降した安定
状態を採る。構造物１１の荷重は、回転体４を介して下
支持部材３側に支持されている。

【００１９】この状態において、地震による水平方向力
Ｈ’が、基盤１０を介して下支持部材３に図上にて左向
きに作用すると、図１０に示すように水平方向力Ｈが上
支持部材２に右向きに作用することになり、上支持部材
２が下支持部材３に対する右方への相対移動を開始す
る。この上支持部材２の相対移動は、回転体４の反時計
回り方向の所定角度範囲の回転を伴いながら連続的に行
われる。このとき、上支持部材２の水平移動に伴い、上
支持部材２は元の安定位置から若干上昇する。回転体４
の回転は、ストッパ２４が上支持部材２の側面と当接す
るまで可能である。

【００２０】このようにして、鉛直力Ｖが作用する上支
持部材２が構造物１１と共に若干上昇移動しながら、地
震によつて上支持部材２に作用する水平方向力Ｈ、つま
り振動が吸収される。かくして、構造物１１と基盤１０
との間に複数個の免震要素１を介在させて構造物の支承
装置を構成することにより、構造物１１の固有周期を長
くして、共振を防ぎ、地震に伴つて構造物１１に伝達し
てくるエネルギ（衝撃力）を抑えることができる。

【００２１】このような回転体４の摺動回転に際し、各
受入面２ａ，３ａと各支持面４ａ，４ｂとの間に存在す
る摩擦力が、回転体４の回転に対する抵抗として作用す
る。この摩擦力により、上支持部材２が上昇しながらエ
ネルギが吸収されると共に、上支持部材２の自重による
下降移動に際する回転体４の時計回り方向の摺動回転も
抑制され、回転体４の運動が次第に減衰されることにな
る。

【００２２】特に、上・下支持部材２，３の両受入面２
ａ，３ａと回転体４の支持面４ａ，４ｂとの間の摺動
は、ＰＴＦＥ板３３を材料とする滑材２３と上・下支持
部材２，３の受入面２ａ，３ａとの球面接触による摺動
になるので、摩擦係数が低減されており、構造物１１の
基盤１０に対する相対移動を円滑に与えながら、地震に
よる振動を減衰させることができる。上・下支持部材
２，３の受入面２ａ，３ａをステンレス板４１によつて
形成させれば、滑材２３との間の球面接触による摩擦係
数を０．００５〜０．４の範囲に確実に低減させること
ができる。

【００２３】ところで、上記１実施の形態にあつては、
回転体４の支持面４ａ，４ｂに滑材２３を設けたが、上
・下支持部材２，３の両受入面２ａ，３ａにそれぞれ滑
材２３を設けて摺動面とすることも可能である。滑材２
３は、上・下支持部材２，３の材料よりも摩擦係数値が
小さいものとする。また、上・下支持部材２，３の両受
入面２ａ，３ａにステンレス板４１を溶接・固着させた
が、回転体４の各支持面４ａ，４ｂにステンレス板４１
を溶接・固着させて摺動面を形成させることも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明によれば、ゴムを使用するものと比較して温度依
存性を有しないので、特に寒冷地に適する構造物の支承
装置として優れている。

【００２５】そして、請求項１の発明によれば、回転体
の支持面又は上・下支持部材の受入面の摺動面の全面を
滑材によつて覆うことになり、回転体と上・下支持部材
との面接触を所定の摩擦係数で与えることができので、
地震時に上支持部材の円滑な摺動移動が維持される。ま
た、滑材により、回転体の支持面又は上・下支持部材の
受入面からなる摺接面の全面を覆うようになるので、大
きな滑材の使用になり、滑材に作用する面圧が均一かつ
低減され、上・下支持部材と回転体との相対摺動が円滑
に維持される。その結果、免震装置としての機能が良好
に得られるのみならず、滑材の耐久性が向上する。

【００２６】滑材は、回転体又は上・下支持部材に設け
た凹所に嵌合させ、接着剤により固着させて設けるの
で、取付け作業を容易にしながら、滑材を堅固に取付け
ることができる。特に、滑材を回転体側に設ければ、１
個の回転体の上下の支持面の凹所に滑材を取り付る作業
になるので、取付け作業のみならず部品管理が容易にな
る。

【００２７】請求項２に係る発明によれば、請求項１の
発明とほぼ同様の効果を奏することができることに加
え、滑材が、ＰＴＦＥ板を材料として、中空球体の一部
をなす形状に金型を用いて成形されている。これによ
り、回転体と上・下支持部材との面接触に所定の摩擦係
数を与える滑材の製作が容易になる。

【００２８】請求項３に係る発明によれば、支持面及び
受入面のいずれか他方の摺動面の全面が、ステンレス板
を溶接して形成され、滑材がステンレス板に摺接する。
これにより、防錆を図りながら、所定の摩擦係数０．０
０５〜０．４による面接触を良好に確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態に係る免震要素を半部
断面で示す正面図。

【図２】 同じく免震要素を半部断面で示す側面図。

【図３】 同じく免震要素の要部を拡大して示す断面
図。

【図４】 同じく回転体の要部を拡大して示す断面図。

【図５】 同じくＰＴＦＥ板を示す斜視図。

【図６】 同じくＰＴＦＥ板の成形工程を示す断面図。

【図７】 同じく回転体の製作工程を示す半部断面図。

【図８】 同じく回転体の製作工程を示す半部断面図。

【図９】 同じく免震要素の作用説明図。

【図１０】 同じく免震要素の作用説明図。

【図１１】 従来の免震要素の上・下支持部材の受入面
の製作工程を示す断面図。

【図１２】 同じく上・下支持部材の受入面の製作工程
を示す断面図。

【図１３】 同じく上・下支持部材の受入面の製作工程
を示す断面図。

【図１４】 同じく摺動部材の製作工程を示す図。

【図１５】 同じく摺動部材の製作工程を示す斜視図。

【図１６】 同じく摺動部材の製作工程を拡大して示す
斜視図。

【符号の説明】

１：免震要素、２：上支持部材、２ａ：受入面、３：下
支持部材、３ａ：受入面、４：回転体、４ａ，４ｂ：支
持面、４ｃ：本体、４ｄ：凹所、４ｅ：段面、１０：基
盤、１１：構造物、２３：滑材、２４：接着剤、３３：
ＰＴＦＥ板、３４，３５：金型、４１：ステンレス板、
Ｈ：水平方向力、Ｖ：鉛直力。

フロントページの続き (72)発明者 樋口 正弘 東京都府中市日新町１−１−５ 三協オイ ルレス工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 AA38 GG02 GG05 3J048 AA07 BG01 DA01 EA38

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上支持部材（２）の凹球面を有する受入
   面（２ａ）と下支持部材（３）の凹球面を有する受入面
   （３ａ）とを対向させて上下に配置し、上下の支持面
   （４ａ，４ｂ）がそれぞれ凸球面を有して偏平状をなす
   回転体（４）を両受入面（２ａ，３ａ）の間に介装さ
   せ、回転体（４）を摺動回転させながら、上支持部材
   （２）と下支持部材（３）との相対移動が行われる構造
   物の支承装置において、前記支持面（４ａ，４ｂ）及び
   受入面（２ａ，３ａ）のいずれか一方の摺動面の全面に
   中空球体の一部をなす形状の単一の凹所（４ｄ）が形成
   され、かつ、滑材（２３）が、該凹所（４ｄ）に嵌合す
   る状態で接着剤（２４）によつて固着させて設けられ、
   前記支持面（４ａ，４ｂ）及び受入面（２ａ，３ａ）の
   他方に所定の摩擦係数で面接触することを特徴とする構
   造物の支承装置。
2. 【請求項２】 上支持部材（２）の凹球面を有する受入
   面（２ａ）と下支持部材（３）の凹球面を有する受入面
   （３ａ）とを対向させて上下に配置し、上下の支持面
   （４ａ，４ｂ）がそれぞれ凸球面を有して偏平状をなす
   回転体（４）を両受入面（２ａ，３ａ）の間に介装さ
   せ、回転体（４）を摺動回転させながら、上支持部材
   （２）と下支持部材（３）との相対移動が行われる構造
   物の支承装置において、前記支持面（４ａ，４ｂ）及び
   受入面（２ａ，３ａ）のいずれか一方の摺動面に中空球
   体の一部をなす形状の凹所（４ｄ）が形成され、かつ、
   滑材（２３）が、該凹所（４ｄ）に嵌合する状態で接着
   剤（２４）によつて固着させて設けられ、前記支持面
   （４ａ，４ｂ）及び受入面（２ａ，３ａ）の他方に所定
   の摩擦係数で面接触すると共に、前記滑材（２３）が、
   ＰＴＦＥ板（３３）を材料として、中空球体の一部をな
   す形状に金型（３４，３５）を用いて成形されているこ
   とを特徴とする構造物の支承装置。
3. 【請求項３】 前記支持面（４ａ，４ｂ）及び受入面
   （２ａ，３ａ）のいずれか他方の摺動面が、ステンレス
   板（４１）を溶接して形成され、前記滑材（２３）が、
   該ステンレス板（４１）に摺接することを特徴とする請
   求項１又は２の構造物の支承装置。