(57)【要約】【課題】積層ゴム本体の大きなせん断変形に対する拘束部材の追従性能及び鉛芯材拘束性能の維持能力を高めて、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性を長期に亘って安定よく発揮させることができるようにする。【解決手段】複数の弾性ゴム層１と薄肉剛性板２が交互に積層され、積層方向両端に厚肉剛性板４が接着配置されている積層ゴム本体３の中央部の貫通孔７に円柱状鉛芯材８が挿入され、この鉛芯材８の外周には筒形拘束部材１０が介在されている積層ゴム支承装置２０において、筒形拘束部材１０の両端部１０ａを、厚肉剛性板４に深く形成した凹入部１６に嵌合させ、この嵌合部に未加硫ゴムシート１７を介在させて積層ゴム本体３と拘束部材１０を一体に加硫接着することで、拘束部材１０の両端部１０ａを厚肉剛性板４に接着固定している。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の弾性ゴム層と薄肉剛性板とを交互に積層し、その積層方向の両端に厚肉剛性板を接着配置してなる積層ゴム本体の中央部またはその周辺部に、厚肉剛性板を含めて積層方向に貫通する孔が形成され、この貫通孔に柱状の鉛芯材が挿入されているとともに、この柱状鉛芯材の外周面と貫通孔の内周面との間の環状空間部には、螺旋状に巻き付けた補強線材の内外周面にゴム層を加硫接着により一体成形してなり、積層ゴム本体のせん断変形時に鉛芯材を拘束する筒形拘束部材が介在されている鉛芯材入り積層ゴム支承装置であって、
上記積層ゴム本体における積層方向両端の厚肉剛性板には、その弾性ゴム層との接着界面から外面側に向けて、上記筒形拘束部材の外面寸法に等しいまたはほぼ等しい内面寸法を有し、かつ、各厚肉剛性板の厚みの（２／５）〜（４／５）の深さを持つ凹入部が座ぐり形成され、これら凹入部の内周面には接着材が塗布されている一方、
上記筒形拘束部材の両端部には、外面ゴム層に代えて該外面ゴム層の厚みと等しいまたはほぼ等しい厚みの未加硫ゴムシートが巻き付けられており、
この未加硫ゴムシートを巻き付けた筒形拘束部材の両端部を両厚肉剛性板の凹入部に嵌合させたうえ、この筒形拘束部材全体を積層ゴム本体と一体に加硫接着することにより、筒形拘束部材の両端部を両厚肉剛性板に接着固定していることを特徴とする鉛芯材入り積層ゴム支承装置。
【請求項２】
上記厚肉剛性板への凹入部の座ぐり形成により残存する剛性板部分の厚みは、積層ゴム本体の水平変形時における柱状鉛芯材の流動に対して筒形拘束部材の端部が露出しないだけの値に設定されている請求項１に記載の鉛芯材入り積層ゴム支承装置。
【請求項３】
上記筒形拘束部材を構成する螺旋状の補強線材は、スチールコードである請求項１または２に記載の鉛芯材入り積層ゴム支承装置。
【請求項４】
上記螺旋状スチールコードには、ゴムがトッピングされている請求項３に記載の鉛芯材入り積層ゴム支承装置。
【請求項５】
上記螺旋状スチールコードは、積層ゴム本体の内外方向に一列または積層ゴム本体の内外方向で互いに密接させて同一方向に平行に二列もしくは三列配置されている請求項３または４に記載の鉛芯材入り積層ゴム支承装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種建築物の免震構造体あるいは橋梁等の土木構築物の支承体として用いられる鉛芯材入り積層ゴム支承装置に関する。詳しくは、地震等によって加わる振動エネルギーを、弾性ゴム層のせん断変形特性及び鉛の減衰特性を利用して吸収し減衰するように、複数の弾性ゴム層と薄肉剛性板とを交互に積層し、その積層方向の両端に厚肉剛性板を接着配置してなる積層ゴム本体の中央部またはその周辺部に、厚肉剛性板を含めて積層方向に貫通する孔を形成し、この貫通孔に柱状の鉛芯材を挿入して構成される鉛芯材入り積層ゴム支承装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の鉛芯材入り積層ゴム支承装置においては、地震等によって積層ゴム本体が繰り返して水平変形したとき、この積層ゴム本体を構成する鋼板等の薄肉剛性板が鉛芯材に食い込んで鉛芯材や薄肉剛性板が局部変形したり、鉛芯材が積層ゴム本体の弾性ゴム層に食い込んで弾性ゴム層を損傷したりすることがあり、その結果、せん断変形特性あるいは減衰特性が損なわれて長期に亘って所期の振動エネルギー吸収・減衰性能を保持することができないという問題がある。
【０００３】
かかる問題を解消する手段、すなわち、積層ゴム本体のせん断変形に伴って塑性せん断変形する鉛芯材が弾性ゴム層に食い込んだり、薄肉剛性板が鉛芯材に食い込んだりすることを防止する手段として、従来、円筒状のゴム層内に螺旋状に巻き付けた補強線材、例えばコイルスプリングを埋め込んでなる筒形拘束部材を柱状鉛芯材の外周面とその鉛芯材が挿通されるように積層ゴム本体に形成された貫通孔の内周面との間の環状空間部内に介在させ、この筒形拘束部材を積層ゴム本体に加硫接着により一体化したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１７６３０８号公報（図１〜図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成の従来の鉛芯材入り積層ゴム支承装置によれば、積層ゴム本体のせん断変形時に、それに追従して筒形拘束部材も水平変形して鉛芯材を常時拘束維持し、鉛芯材の弾性ゴム層への食い込みや薄肉剛性板の鉛芯材への食い込みなど所期の振動エネルギー吸収・減衰性能の低下要因となる不良事態の発生を防止することが可能である。
【０００６】
ところで、上記のごとき筒形拘束部材を備えた従来の鉛芯材入り積層ゴム支承装置においては、積層ゴム本体における積層方向両端の厚肉剛性板の弾性ゴム層との接着界面から外面側に向けて深さの浅い（約１０ｍｍ程度）凹入部を形成し、これら凹入部の内周面に接着剤を塗布する一方、筒形拘束部材の両端部を凹入部に嵌合し接着したうえ、積層ゴム本体と筒形拘束部材のゴム層とを一体に加硫接着していたが、この場合は、筒形拘束部材の両端部の嵌合深さが浅いために、拘束部材の両端部と積層ゴム本体両端の厚肉剛性板との接着強度は小さい。したがって、積層ゴム本体が水平方向に大きくせん断変形した場合、拘束部材の両端部が厚肉剛性板の凹入部から抜け出て外れやすく、その結果、筒形拘束部材本来の機能、つまり、せん断変形に対する水平変形追従性能及び鉛芯材の拘束性能の維持能力が十分に確保されず、鉛芯材の弾性ゴム層への食い込みに伴う弾性ゴム層の損傷や破損、薄肉剛性板の鉛芯材への食い込みに伴う鉛芯材や薄肉剛性板の変形等が早期のうちに発生するという耐久面での問題が残されていた。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、積層ゴム本体の大きなせん断変形に拘束部材を良好に追従させて鉛芯材の拘束性能の維持能力を確保し、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性を長期に亘って安定よく発揮させることができる鉛芯材入り積層ゴム支承装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置は、複数の弾性ゴム層と薄肉剛性板とを交互に積層し、その積層方向の両端に厚肉剛性板を接着配置してなる積層ゴム本体の中央部またはその周辺部に、厚肉剛性板を含めて積層方向に貫通する孔が形成され、この貫通孔に柱状の鉛芯材が挿入されているとともに、この柱状鉛芯材の外周面と貫通孔の内周面との間の環状空間部には、螺旋状に巻き付けた補強線材の内外周面にゴム層を加硫接着により一体成形してなり、積層ゴム本体のせん断変形時に鉛芯材を拘束する筒形拘束部材が介在されている鉛芯材入り積層ゴム支承装置であって、上記積層ゴム本体における積層方向両端の厚肉剛性板には、その弾性ゴム層との接着界面から外面側に向けて、上記筒形拘束部材の外径に等しいもしくはほぼ等しい内径を有し、かつ、各厚肉剛性板の厚みの（２／５）〜（４／５）の深さを持つ凹入部が座ぐり形成され、これら凹入部の内周面には接着材が塗布されている一方、上記筒形拘束部材の両端部には、外面ゴム層に代えて該外面ゴム層の厚みと等しいもしくはほぼ等しい厚みの未加硫ゴムシートが巻き付けられており、この未加硫ゴムシートを巻き付けた筒形拘束部材の両端部を両厚肉剛性板の凹入部に嵌合させたうえ、この筒形拘束部材全体を積層ゴム本体と一体に加硫接着することにより、筒形拘束部材の両端部を両厚肉剛性板に接着固定していることを特徴とするものである。
【０００９】
上記のごとき構成を有する本発明によれば、筒形拘束部材を積層ゴム本体と一体に加硫接着することにより、筒形拘束部材をその外面ゴム層部分で積層ゴム本体に接着するだけでなく、両厚肉剛性板の凹入部に深く嵌合された両端部においても該両端部に巻き付けた未加硫ゴムシートの加硫接着により積層ゴム本体の厚肉剛性板に強固に接着固定されるために、積層ゴム本体が水平方向に大きくせん断変形した場合でも、拘束部材の両端部が厚肉剛性板の凹入部から抜け出ることがなく、該拘束部材をせん断変形に対して良好に追従して水平変形させることが可能であり、これによって、筒形拘束部材本来の機能、つまり、せん断変形に対する水平変形追従性能及び鉛芯材の拘束性能の維持能力を適正に確保して、鉛芯材の弾性ゴム層への食い込みに伴う弾性ゴム層の損傷や破損、薄肉剛性板の鉛芯材への食い込みに伴う鉛芯材や薄肉剛性板の変形等の発生を確実に防ぎ、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性を長期に亘って安定よく発揮させることが可能である。
【００１０】
本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置において、上記厚肉剛性板への凹入部の座ぐり形成により残存する剛性板部分の厚みは、積層ゴム本体の水平変形時における柱状鉛芯材の流動に対して筒形拘束部材の端部が露出しないだけの値に設定される。具体的には、１５ｍｍ程度を上限として鉛芯材の大きさや形状に合わせてできるだけ凹入部の深さが大きくなるように設定されていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置において、筒形拘束部材を構成する螺旋状の補強線材としては、コイルスプリングのような鋼線等の硬質材料製線材を用いてもよいが、特に、請求項３に記載のようなスチールコードを用いることが望ましい。このような螺旋状スチールコードは、鉛芯材を拘束するに十分な強度を有しながら柔軟性にも優れているので、良好な履歴復元力特性を維持しつつ大きな水平変形性能、つまり、積層ゴム本体の大きなせん断変形に対する追従性能を高め、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性の長期安定維持能力の一層の向上を図ることができる。
【００１２】
特に、螺旋状スチールコードとして、請求項４に記載のように、ゴムがトッピングされたスチールコードを用いることが一層好ましい。
【００１３】
さらに、螺旋状スチールコードは、請求項５に記載のように、積層ゴム本体の内外方向に一列のみ配置されたもの、あるいは、積層ゴム本体の内外方向で互いに密接させて同一方向に平行に二列もしくは三列配置されたもの、のいずれであってもよいが、履歴復元力特性を低下しないで、水平変形性能を大きく確保する点からみて、二列配置の構成が最も好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置の第１実施例を示す全体縦断面図、図２は図１の要部の拡大縦断面図であり、この第１実施例の鉛芯材入り積層ゴム支承装置２０は、複数の弾性ゴム層１…と薄鋼板からなる複数枚の薄肉剛性板２…及び上下の厚肉剛性板（フランジ）４，４とを上下交互に配置して積層し、かつ、それら積層物（弾性ゴム層１…、薄肉剛性板２…及び厚肉剛性板４，４）の全外周に被覆ゴム１Ａを配置し、これらを加硫接着により一体化してなる積層ゴム本体３の上下厚肉剛性板４，４の外面に、上部構造物Ａ及び下部構造物ＢにアンカーＣ，Ｃ等を介して固定支持可能な取付板５，５がせん断キー６，６により固定接合されて構成されている。
【００１５】
上記積層ゴム本体３の中央部には、上下の厚肉剛性板４，４を含めて積層方向に貫通する貫通孔７が形成されており、この貫通孔７内の全域に円柱状の鉛芯材８が挿入されているとともに、この円柱状鉛芯材８の外周面と貫通孔７の内周面との間の環状空間部には、積層ゴム本体３が地震等により水平力を受けてせん断変形したとき、上記鉛芯材８を拘束して、該鉛芯材８が弾性ゴム層１…に食い込んだり、薄肉剛性板２…が鉛芯材８に食い込んだりすることを防止するための筒形拘束部材１０が介在されている。
【００１６】
この筒形拘束部材１０としては、図４に明示するように、ゴム１１でトッピングされた二束の撚線１２，１２を単位構成幅２Ｗとするスチールコード１３を積層ゴム本体３の内外方向で互いに密接させて二列に配置（二プライ）した上、内外二列のスチールコード１３ｉ，１３ｏのそれぞれを、図３に示すように、互いに隙間なく密に隣接させて螺旋状に巻き付け、そのうち内側列の螺旋状スチールコード１３ｉの内周面に、鉛芯材８の外径と等しい内径を有する内面ゴム層１４を、かつ、外側列の螺旋状スチールコード１３ｏの外周面に、貫通孔７の内径と等しい外径を有する外面ゴム層１５をそれぞれ配置するとともに、これら内面ゴム層１４及び外面ゴム層１５を螺旋状スチールコード１３ｉ，１３ｏのトッピングゴム１１に加硫接着することにより、それら内，外面ゴム層１４，１５と螺旋状スチールコード１３ｉ，１３ｏとを一体化して作製されている。なお、各螺旋状スチールコード１３（１３ｉ，１３ｏ）の単位構成となる撚線１２は、直径が約０．１５ｍｍ程度の数十本の金属細線１２ａ…を撚ったものである。
【００１７】
上記積層ゴム本体３における積層方向両端、すなわち、上下厚肉剛性板４，４の中央部で貫通孔７の周辺には、図２に明示するように、上下両端の弾性ゴム層１，１との接着界面から外面側に向けて筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａが嵌合する凹入部１６，１６が座ぐり加工によって形成されている。これら凹入部１６，１６は、上記筒形拘束部材１０の外面寸法、すなわち、外径ｄに等しい内径ｄ１を有し、かつ、各厚肉剛性板４，４の厚みｔの（２／５）〜（４／５）の深さｈを有する。具体的には、厚みｔが２５ｍｍのときｈが１０ｍｍ、厚みｔが４５ｍｍのときｈが３０ｍｍで、凹入部１６，１６の形成により残存する剛性板部分４ａ，４ａの厚みｔ１が１５ｍｍ程度を上限となるように設定されている。この残存剛性板部分４ａ，４ａの厚みｔ１（＝１５ｍｍ）は、積層ゴム本体３の水平せん断変形時における鉛芯材８の流動に対し筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ．１０ａが露出しないだけの安全代を見込んだ厚みである。
【００１８】
一方、筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａには、該当部分の外面ゴム層１５を研磨して削除した上、その外面ゴム層１５の厚みと等しいまたはほぼ等しい厚みの未加硫ゴムシート１７，１７がゴム糊を介して巻き付け接着されており、上記凹入部１６，１６の内周面に接着剤を塗布した状態で、その未加硫ゴムシート１７，１７を巻き付けた筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａが凹入部１６，１６に嵌合されるように組み込んだうえ、筒形拘束部材１０の全体を積層ゴム本体３と一体に加硫接着させることにより、筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａが上下両厚肉剛性板４，４に接着固定されている。
【００１９】
上記のように構成された鉛芯材入り積層ゴム支承装置２０は、図１に示すように、上部構造物Ａと下部構造物Ｂの間に介在された状態で設置使用され、この実設置使用状態で、地震の発生等によって下部構造体Ｂに振動力が入力されると、上部構造体Ａが相対的に水平方向に変位し、これに伴って、積層ゴム本体３が弾性せん断変形することで振動エネルギーを吸収して上部構造物Ａに伝達するといったような免震作用を発揮する。一方、積層ゴム本体３のせん断変形に伴って鉛芯材８もせん断塑性変形し、その塑性変形によって振動エネルギーが減衰されることになる。
【００２０】
このような振動エネルギー吸収・減衰機能を発揮する鉛芯材入り積層ゴム支承装置２０において、筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａが上下両厚肉剛性板４，４に形成の凹入部１６，１６に深く嵌合され、かつ、未加硫ゴムシート１７，１７の積層ゴム本体３との一体加硫接着により両厚肉剛性板４，４に強固に接着固定されることになるために、積層ゴム本体３が水平方向に大きくせん断変形した場合、筒形拘束部材１０の両端部１０ａ，１０ａが凹入部１６，１６から抜け出ることを防ぎつつ、該拘束部材１０を、螺旋状スチールコード１３ｉ，１３ｏによる鉛芯材８の拘束性を維持したままで水平方向に大きく追従変形させることが可能であり、これによって、筒形拘束部材１０本来の機能、つまり、積層ゴム本体３のせん断変形に対する水平変形追従性能及び鉛芯材８の拘束性能の維持能力を適正に確保して、鉛芯材８の弾性ゴム層１への食い込みに伴う弾性ゴム層１の損傷や破損、薄肉剛性板２の鉛芯材８への食い込みに伴う鉛芯材８や薄肉剛性板２の変形等の発生を確実に防ぎ、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び螺旋状スチールコード１３自体が有する履歴復元力特性を長期に亘って安定よく発揮させることができ、鉛芯材入り積層ゴム支承装置２０全体としての耐久性の著しい向上を達成することができる。
【００２１】
なお、上記第１実施例では、筒形拘束部材１０として、積層ゴム本体３の内外方向で互いに密接させて二列に配置した内外のスチールコード１３ｉ，１３ｏをそれぞれ互いに隙間なく密に隣接させて螺旋状に巻き付けてなる二プライ構成のものを用いたが、図５に示すように、ゴム１１でトッピングされた二束の撚線１２，１２を単位構成幅２Ｗとする一列のスチールコード１３のみを互いに隙間なく密に隣接させて螺旋状に巻き付け、この螺旋状スチールコード１３の内外周面に内，外面ゴム層１４，１５を加硫接着してなる一プライ構成のものを用いてもよい。この一プライ構成の筒形拘束部材１０を用いる場合でも、例えばコイルスプリングのように、ＳＵＳ鋼線等の硬質材料製補強線材を使用する場合に比べて、履歴復元力特性を低下させないで水平方向の変形追従性能を確保して所定の振動エネルギー吸収・減衰性能を発揮させることができる。
【００２２】
また、上記第１実施例では、円柱状の鉛芯材８を挿入するための貫通孔７が積層ゴム本体３の中央部に形成されたもので説明したが、図６及び図７に示す第２実施例のように、積層ゴム本体３の全体を四角柱形状とし、この積層ゴム本体３の中央部の周辺に円周方向に等間隔で複数（当該実施例では４つで示すが、３つでも、５つ以上であってもよい）の貫通孔７を形成し、これら貫通孔７内にそれぞれ鉛芯材８を挿入するとともに、各鉛芯材８の外周面と各貫通孔７の内周面との間の環状空間部にそれぞれ上記第１実施例で示したと同様な構成の筒形拘束部材１０を介在させたものであってもよい。この場合、各筒形拘束部材１０の上下両端部１０ａ，１０ａの接着固定構造として、図２に示すと同様な構造を採用するのは当然のことである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、柱状鉛芯材を拘束する筒形拘束部材をその外面ゴム層部分で積層ゴム本体に接着するだけでなく、その両端部において積層ゴム本体の厚肉剛性板に強固に接着固定する構成としているために、積層ゴム本体が水平方向に大きくせん断変形した場合に拘束部材の両端部が厚肉剛性板の凹入部から抜け出ることがなくなり、積層ゴム本体のせん断変形に対する水平変形追従性能及び鉛芯材の拘束性能の維持能力を適正かつ十分に発現させることができる。したがって、積層ゴム支承装置が繰り返して大きく変形する条件下での使用に際しても、鉛芯材の弾性ゴム層への食い込みに伴う弾性ゴム層の損傷や破損、あるいは、薄肉剛性板の鉛芯材への食い込みに伴う鉛芯材や薄肉剛性板の変形等といった筒形拘束部材による不良自体発生防止性能を確実に発揮させて、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性を長期に亘って安定よく維持し、装置全体の耐久性の著しい向上を達成することができるという効果を奏する。
【００２４】
特に、請求項３，４に記載のような構成を併用することによって、螺旋状スチールコードが有する水平方向への大きな変形能力により履歴復元特性を良好に維持しつつ、大きなせん断変形に対する追従性能を高め、所期の振動エネルギー吸収・減衰性能及び復元力特性の長期安定維持能力の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置の第１実施例を示す全体縦断面図である。
【図２】図１の要部の拡大縦断面図である。
【図３】同上第１実施例の鉛芯材入り積層ゴム支承装置の主要部である筒形拘束部材の拡大縦断面図である。
【図４】同上筒形拘束部材を構成するスチールコード単位体の拡大断面図である。
【図５】同上筒形拘束部材の変形例を示す拡大縦断面図である。
【図６】本発明に係る鉛芯材入り積層ゴム支承装置の第２実施例を示す全体縦断面図である。
【図７】同上第２実施例の鉛芯材入り積層ゴム支承装置で、図６のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
【符号の説明】
１  弾性ゴム層
２  薄肉剛性板
３  積層ゴム本体
４  厚肉剛性板
４ａ  残存剛性板部分
７  貫通孔
８  円柱状鉛芯材
１０  筒形拘束部材
１０ａ  拘束部材の上下端部
１１  トッピングゴム
１３，１３ｉ，１３ｏ  螺旋状スチールコード
１４  内面ゴム層
１５  外面ゴム層
１６  凹入部
１７  未加硫ゴムシート
２０  鉛芯材入り積層ゴム支承装置
【図１】
2004251000.tif 000003
【図２】
2004251000.tif 000004
【図３】
2004251000.tif 000005
【図４】
2004251000.tif 000006
【図５】
2004251000.tif 000007
【図６】
2004251000.tif 000008
【図７】
2004251000.tif 000009