(57)【要約】  免震装置に使用するためにとくに適したローラベアリングを提供する。  ローラベアリングは、ボールの層に載って転がるように意図された実質的に円形の底面を有しているスライド板と、前記底面を囲む実質的なリング状であって、内側のナイフ状エッジを有している前記ボールの層の境界要素と、前記底面に向かって開いているボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間と、を備えている。
2010511848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボールからなるボール層に載って転がるように意図された実質的に円形の底面を有しているスライド板と、
前記底面を囲む実質的なリング状であって、内側のナイフ状エッジを有している前記ボール層ための境界要素と、
前記底面に向かって開いているボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間と
を備えていることを特徴とするローラベアリング。
【請求項２】
所定の数のボールを前記すき間空間へと挿入するための所定の数の通路を、前記底面に対して実質的に反対側である位置に配置してさらに備えている、請求項１に記載のベアリング。
【請求項３】
前記スライド板が、実質的に円錐台形の傾いた側面を備えている、請求項１または２に記載のベアリング。
【請求項４】
前記スライド板に組み合わせられ、前記すき間空間を定めるように前記側面からの所定の離間の関係に配置されたカバーキャップをさらに備えている、請求項３に記載のベアリング。
【請求項５】
前記境界要素が、前記キャップに対して回転方向に拘束され、前記キャップに対して軸方向に可動である、請求項４に記載のベアリング。
【請求項６】
当該ベアリングを所定の物体に係合させるための収容座をさらに備えており、該収容座が、前記底面に対して反対側である端部において前記スライド板に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のベアリング。
【請求項７】
前記側面と前記底面との間に、面取りされた縁が定められている、請求項３〜６のいずれか一項に記載のベアリング。
【請求項８】
前記すき間空間が、環状の溝によって画定された端部を有している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のベアリング。
【請求項９】
前記底面が、平面または球面キャップ状である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のベアリング。
【請求項１０】
スライド摩擦から転がり摩擦ならびに転がり摩擦からスライド摩擦への制御された切り換わりのための搬送アセンブリであって、
所定の荷重Ｆｃを支えるように構成され、高い粘着係数を有しているアイドルサポートと、
前記アイドルサポートの内側に収容され、所定の限られた長さセクションにわたって前記アイドルサポートの内側で垂直方向に実質的に自由にスライドできる転がり要素と、
前記荷重を前記アイドルサポートから前記転がり要素へと移し、さらには前記転がり要素から前記アイドルサポートへと移すように構成された切り換え装置と、
を備えている搬送アセンブリ。
【請求項１１】
前記切り換え装置が、
前記転がり要素に対して作用させることができるスラスト手段と、
前記荷重Ｆｃに実質的に一致する力Ｆ１であって、前記荷重を前記アイドルサポートから前記転がり要素へと移している所定の時間期間にわたって前記スラスト手段に作用する力Ｆ１を生成するように構成された推進手段と、
前記推進手段を制御するためのアクティベート手段と、
を備えている請求項１０に記載の搬送アセンブリ。
【請求項１２】
前記スラスト手段が、前記転がり要素へと作用する機械的な手段である、請求項１１に記載の搬送アセンブリ。
【請求項１３】
前記スラスト手段が、前記転がり要素へと作用する油圧手段である、請求項１１に記載の搬送アセンブリ。
【請求項１４】
前記転がり要素が、ローラベアリングからなっており、
前記ローラベアリングは、
複数のボールからなるボール層に載っている実質的に円形の底面を有しているスライド板と、
前記底面を囲む実質的なリング状であって、内側のナイフ状エッジを有している前記ボール層のための境界要素と、
前記底面に向かって開いているボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間とを備える、請求項１０〜１３に記載の搬送アセンブリ。
【請求項１５】
地震の事象の際に上部構造を当該上部構造が位置している地面の運動から絶縁するための免震装置であって、
地面と一体のスライドベースと、
高い摩擦係数を有しており、前記スライドベースの上方に配置され、前記上部構造に依存する所定の荷重Ｆｃを支えるように構成されたアイドルサポートと、
前記スライドベース上に配置された複数のボールからなるボール層に載っている実質的に円形の底面を有しているスライド板と、前記底面を囲む実質的なリング状であって、内側のナイフ状エッジを有している前記ボール層のための境界要素と、前記底面に向かって開いているボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間と、を備えているローラベアリングと、
前記荷重を前記アイドルサポートから前記ローラベアリングへと移し、さらには前記ローラベアリングから前記アイドルサポートへと移すように構成された切り換え装置と、
を備えている免震装置。
【請求項１６】
前記上部構造と一体の固定ヘッダをさらに備えている、請求項１５に記載の免震装置。
【請求項１７】
前記スライドベースが、平面または球凹面のキャップ状である、請求項１５または１６に記載の免震装置。
【請求項１８】
前記スライドベースと一体であって前記スライドベースを覆っている所定の金属または金属合金のシートをさらに備えている、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項１９】
ボールジョイントを介して前記固定ヘッダの直下に連結されたブリッジ要素をさらに備えている、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項２０】
前記切り換え装置が、
前記ローラベアリングに対して作用させられるスラスト手段と、
前記荷重Ｆｃに実質的に一致する力Ｆ１であって、前記荷重を前記アイドルサポートから前記ローラベアリングへと移している所定の期間にわたって前記スラスト手段に作用する力Ｆ１を生成するように構成された推進手段と、
を備えている、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項２１】
前記切り換え装置が、前記推進手段を制御するためのアクティベート手段を備えており、地面の所定の水平加速度の値に達したときに、前記地面の運動による慣性によって前記推進手段を動作させることができる、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項２２】
前記スラスト手段が、油圧のもとで膨張可能であって互いに流体連絡している第１のチャンバおよび第２のチャンバを備えている、請求項２０または２１に記載の免震装置。
【請求項２３】
前記第１の膨張可能なチャンバが、前記アイドルサポートの内部に定められ、前記膨張可能な第２のチャンバが、前記アイドルサポートと前記ローラベアリングとの間に構成されている、請求項２２に記載の免震装置。
【請求項２４】
前記第１のチャンバの前記油圧の上昇が、前記第２のチャンバの前記油圧の上昇よりも早く生じる、請求項２３に記載の免震装置。
【請求項２５】
前記切り換え装置が、前記推進手段を自律したエネルギーで制御するためのオン／オフ手段を備えている、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項２６】
前記オン／オフ手段が、現場および／または遠方のセンサを備えている、請求項２５に記載の免震装置。
【請求項２７】
前記スラスト手段が、上述の推進手段によって供給される所定のガスまたは気体混合物のスラストによって作動する、請求項２５または２６に記載の免震装置。
【請求項２８】
前記所定のガスが、二酸化炭素である、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項２９】
前記二酸化炭素が液体である、請求項２８に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その最も広い態様において、２つの物体の間の摩擦を低減および制御する要素の技術分野に関し、詳しくは、いわゆるボールベアリングよびローラベアリングの分野に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、とくには摩擦の切り換え制御を備える重量物用の搬送アセンブリおよび運動式の免震装置（ただし、これらに限られるわけではない）において使用するために適したローラベアリングに関する。
【０００３】
したがって、以下では、例示を目的として、本発明によるローラベアリングを地震の予防の分野、とくには免震装置の分野に関して説明するが、本発明がこれらに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００４】
周知のとおり、建物および広くは建設の分野において、地震（とくには、波打つような地震）などの激しい自然現象にきわめてよく耐え、そのような自然現象を損傷を生じることなく克服することができる構造を提供することが、殊に必要とされている。
【０００５】
そのようなニーズに応えるために、先行技術は、いわゆる免震装置を使用する建設方法を提供している。
【０００６】
免震装置は、震動事象すなわち地震の際に、上部構造（ビルディング、アパート、家屋、および同様の建造物などといった住宅建築や、産業プラントおよび種々のインフラストラクチャといった形式の構造物）を、そのような上部構造が位置する地面の運動から絶縁することができる特殊な装置である。
【０００７】
さまざまな種類の免震装置のなかでも、弾塑性ダンパおよび構造式エネルギー除去システムとして最も具体的に知られる免震装置は、有利な点があるが、いくつかの欠点を呈している。
【０００８】
実際のところ、上述の免震装置は、地震の発生時に例えば建物の倒壊を防止することができるが、おそらくは地震の際にそのような建物に存在する人々について、適切な保護を保証することができない。
【０００９】
先行技術が提供している別の技術的解決策は、いわゆる運動式の免震装置を使用することからなり、運動式の免震装置は、実質的には、上部構造を地面から絶縁するための絶縁要素として、ボールまたはボールベアリングあるいはローラベアリングが、スライド面と称される表面（転がり面または滑り面と定義されることもある）上を移動できるという事実を特徴とする。
【００１０】
実際には、そのような免震装置は、地面と上部構造との間に介装されて、上部構造が地面と一体の転がり面上を低摩擦で移動できるようにする或る種のスライダとして機能する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような種類の免震装置も、主として上部構造へと伝達される相対加速度の水平成分を転がりの摩擦の係数に相当する値へと低減することからなる高い絶縁能力を提供する点が有利であるが、いくつかの欠点を呈している。
【００１２】
詳しくは、ボールで作られた絶縁要素の転がりを平坦面または球面の間に制約しつつ備えている免震装置は、ラブ波およびレイリー波が同じ周波数に同時に存在し、すなわち回転並進運動が存在すると、地震の事象が終わったときに、最終的なボールの相対位置が、震動の発生前の初期位置にもはや一致しないという欠点を抱えている。
【００１３】
この場合、場合によっては、ボールがボールのために用意された座から外れる可能性があり、上部構造の完全性に悪影響を及ぼす。
【００１４】
上述の欠点は、運動学的不一致と称され、一般に、キャップ面（一方の面が、地面と一体である上述のスライド面に相当し、他方が、同じベアリングの転がり面に相当する）の間を転がるボールを使用する先行技術のすべての免震装置が、運動学的不一致の問題を抱える。
【００１５】
複合ワンウェイ再循環ベアリングまたはボール免震装置など、複合直線スライド免震装置は、運動学的不一致を防止することがこの技術分野において知られているが、ラブ波によって生じる垂直なねじりからの絶縁が不可能である。
【００１６】
さらには、転がり面に関して、そのような転がり面が平坦または球状である場合に、当該免震装置が、以下のとおり決定的に風の影響を受けることに気が付かなければならない。すなわち、強風の存在下で安定であるために、そのような免震装置に補助的なセンタリングおよび減衰の要素を設ける必要があり、これは、追加の伝達要素が設けられることを意味し、不可避的に、ボール上での転がりの高い絶縁能力という利点を無効にすることにつながる。
【００１７】
とくには、種々の程度の弾性を有するよう設けることができるセンタリング要素は、地震の強いスペクトルの範囲内に位置する共振周波数を不可避的に有する。
【００１８】
結果として、減衰要素が必要となるが、そのような減衰要素は、上部構造がきわめて高い周波数からは絶縁されるが、一体となってかなり低い周波数の振動を受けるという特徴を有している。
【００１９】
さらに、上述の形式の複数の免震装置を備えるシステムにおいては、そのようなシステムの地面との相互作用のスラストの中心が、上部構造の重心の垂直軸に常に位置するわけではないという事実ゆえ、力学に関連する問題が存在する。すなわち、伝達される力の合力が、上部構造そのものの重心に対してゼロでない垂直モーメントを有する。
【００２０】
なお、円錐形のスライド面を有する免震装置は、風に起因する上述の欠点にさらされることがないが、地震の際にボールまたは転がり要素が円錐面の中心を通過するときに生じうる垂直インパルスのピークに関連して、さらにより深刻な欠点を抱える。
【００２１】
この場合、反作用の衝撃（リバウンド）が、地震の事象そのものによって引き起こされるよりもさらに大きい垂直および水平の瞬時の加速度を伴って、上部構造に生じ、結果として、転がり面に不可避の損傷が生じうる。
【００２２】
したがって、実際のところ、上述の形式の転がり面は、実用的でないと考えられる。
【００２３】
さらに、先行技術が提供しているボール式のすべての免震装置が、絶縁要素とスライド面との間の接触の表面積が限られており、そのような限られた接触の表面積に長い時間期間にわたって大きな圧力が加わり、すなわち高い荷重値にさらされるがゆえに、いわゆる冷間圧接というさらなる深刻な欠点を抱えている。
【００２４】
換言すると、上述のように、地震波に対する上部構造の耐性は、今までのところ、先行技術が未だ不適切な技術的解決策しか提供していない建設分野における実質的に未解決の問題を呈している。
【００２５】
したがって、先行技術の上述の欠点を克服できる運動式の免震装置であって、とくには上述の形式の免震装置であり、とくには波打つ種類の地震の事象において摩擦に関して上部構造の地面からのほぼ完全な絶縁を保証できると同時に、地震の事象が存在しないときに風の影響を実質的に受けることがない絶縁要素を備えている免震装置の提供が望まれていると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、２つの物体の間の摩擦を低減および制御するためのローラベアリング形式の絶縁手段であって、上述の欠点を克服することができ、第２の物体に対して移動する第１の物体のほぼ完全な絶縁を提供することができる絶縁手段を提供する。
【００２７】
したがって、いくつかの実施形態の範囲において、本発明は、
ボールの層に載って転がるように意図された実質的に円形の平面または球面キャップ状の底面を有しているスライド板、
前記底面を囲む実質的なリング状であって、内側のナイフ状エッジを有している前記ボールの層の境界要素、および
前記底面に向かって開いているボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間
を備えていることを特徴とするローラベアリングに関する。
【００２８】
別の実施形態の範囲において、本発明は、スライド摩擦から転がり摩擦ならびに転がり摩擦からスライド摩擦へと摩擦を切り換えるための搬送アセンブリであって、荷重（たとえ重たい荷重であっても）を動かすためにとくに適しており、好ましくは上述の形式のローラベアリングを備えている搬送アセンブリに関する。
【００２９】
また別の実施形態の範囲において、本発明は、運動式の免震装置であって、スライド摩擦から転がり摩擦ならびに転がり摩擦からスライド摩擦へと摩擦を切り換えるための搬送アセンブリを備えており、そのような搬送アセンブリが上述の形式のローラベアリングを備えている免震装置に関する。
【００３０】
本発明のさらなる特徴および利点が、添付の図面を参照しつつ以下で提示される詳細な説明（あくまでも例示であって、本発明を限定する目的ではない）から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるローラベアリングの一部を切断している斜視図。
【図２】図１のベアリングの分解図。
【図３】図１のベアリングの断面のより小さな概略図。
【図４】図１のベアリングのボールの流れの平面図のより小さな図。
【図５】本発明に従って荷重を切り換えるための搬送アセンブリを備えている本発明による垂直軸対称の免震装置の概略的断面および立面図。
【図６】上部構造と地面との間に介装された本発明による複数の免震装置からなる組を示す概略図。
【図７】上部構造と地面との間に介装された本発明による複数の免震装置からなる組を示す概略図。
【図８】本発明による免震装置の切断力／相対変位の図。
【図９】地面によって本発明の免震装置を介して上部構造へと伝達される力Ｆｔおよび本発明によるボールベアリングへと垂直方向に作用する力Ｆ１の典型的な時間図。
【図１０】地震の事象の典型的な図。
【図１１】地震の事象によって本発明による免震装置を介して上部構造へと伝えられる加速度および変位の相対図。
【図１２】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１３】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１４】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１５】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１６】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１７】動作のいくつかの段階にある本発明による慣性自動動作式の免震装置の概略図。
【図１８】動作のいくつかの段階にある本発明による外部制御動作の免震装置の概略図。
【図１９】動作のいくつかの段階にある本発明による外部制御動作の免震装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１〜３を参照すると、本発明の第１の態様によれば、２つの物体の間の摩擦を低減および制御するための要素（以下では、ローラベアリングまたは単純にベアリングと称する）の全体が、１で示されている。
【００３３】
ベアリング１は、ボールとの組み合わせにおいて使用される形式であり、２つの物体の間に相対移動が生じるときに、それら２つの物体の間の摩擦を低減または除去するために、それら２つの物体の間に介装されるように意図されており、本発明によれば、以下でさらに詳しく説明されるとおり、免震装置において使用するために特に適している。
【００３４】
本発明によれば、ベアリング１は、基本的には、
・実質的に円形の平面または球面のキャップ状の底面３を、ボール４の密集層または実質的な密集層（転がり層）に載って転がるように有しているスライド板２と、
・底面３を囲んで実質的にリング状であって、内側にナイフ状のエッジ６を有しているボール４の層の境界要素５と、
・底面３に向かって開き、底面３に連絡しておりボールの収容および再循環のための円錐台形のリング状のすき間空間７と、
を備えている。
【００３５】
詳しくは、上述のボールの層のボール４は、実質的に同じ大きさであり、さらに詳しく後述されるとおり、摩擦の低減が意図される２つの物体のうちの一方（上述の図には示されていないが、第１の物体と称される）のスライド面に配置され、あるいはそのような第１の物体に一体化されたスライド面に配置される。
【００３６】
そのようなスライド面は、平面または球面のキャップ状であってよく、後者の場合には、ベアリング１のスライド板２の球面のキャップ状の底面３と同心である。
【００３７】
さらに、ベアリング１は、さらに詳しく後述されるとおり、円錐台形のリング状のすき間空間へとボール４を導入するための適切な所定の寸法の所定の数の通路９ｃを備えており、そのような通路９ｃは、円錐台形のリング状のすき間空間７に対して実質的に軸方向に延び、ベアリング１の底面３に対して実質的に反対の位置に配置されている。
【００３８】
上述の図に示されているように、図２の例をとくに参照すると、本発明の実施形態によれば、上述のスライド板２は、斜めの実質的に円錐台形の側面８を備えている基本的に円錐台形の物体である。
【００３９】
側面８は、上述の底面３と反対側の円筒形のリング状部分９との間を延びており、有利な点として、側面８と底面３との間には、面取りされた縁９ｂが形成される。
【００４０】
さらに、ベアリング１は、スライド板２のカバーキャップ１０を、上述のすき間空間を定めるように、側面８から所定の間隔の関係に配置して有している。
【００４１】
なお、キャップ１０が、例えばねじ９ｄなどの公知の種類の固定手段によって、上述の円筒形のリング状部分９において、一体となって実質的に剛なシステムを形成するような態様でスライド板２に組み合わせられる。
【００４２】
有利な点として、円形のリング状部分９において、すなわち上述の側面８の該当の端部の付近において、スライド板２およびキャップ１０が、すき間空間７の上部を画定する環状の溝９ａを定めている。すき間空間７は、上述の通路９ｃ（図の例では、キャップ１０に設けられた２つの貫通穴によって表されている）によって外部空間に連絡している。
【００４３】
対照的に、上述のように、すき間空間７の他端部は、完全に開いて、スライド板２の底面３に連絡しており、したがってボール４で形成される上述の転がり層に連絡している。
【００４４】
なお、上述したボール４の層の境界要素５は、キャップ１０に対して、好ましくは回転について拘束され、軸方向に変位可能である。
【００４５】
したがって、本発明によるベアリングの上述の実施形態において、上述の円錐台形のリング状のすき間空間７は、スライド板２の側面８とキャップ１０との間で横方向に画定されて構成され、さらに詳しく後述されるとおり、ボール４を収容して再循環させるための実際のチャンバを形成している。
【００４６】
好ましくは、ベアリング１は、スライド板２の底面３とは反対側の端部に、収容座１１を備えている。収容座１１は、本明細書においてさらに詳しく後述されるように、上述の相対運動の際の摩擦の低減が意図される２つの物体のうちの他方（図には示されていないが、第２の物体と称される）と係合するように意図されており、あるいはそのような第２の物体に一体化された別の物体と係合するように意図されており、さらにはベアリングの実質的な垂直移動のための所定のスラスト手段を収容するように意図されている。
【００４７】
図の例に示されているように、このベアリングにおいて上述の収容座１１がスライド板２に設けられる場合、キャップ１０には、そのような収容座へのアクセスのために、実質的に類似の幅の関連の通路９ｅが設けられる。
【００４８】
実際には、本発明によるベアリングは、動作時に、上述のボールの層に載るように配置され、そのようなボールの層は、第１の物体のスライド面に実質的に当接して位置する境界要素によって外周において閉じられる一方で、適切な数の他のボールが、上述のすき間空間に収容されている。
【００４９】
なお、ボール４からなる転がり層が、図では常に密集して示されているが、この密集状態がこのベアリングの使用時に実際に自動的に形成される。なぜならば、境界要素が、実質的にリング状の要素であって、ベアリングの底部を「開いた」ままに残しているからである。
【００５０】
上述の第１および第２の物体の間に相対移動が生じ、あるいは上述の第１および第２の物体へと一体化された他の物体の間に相対移動が生じると、実際のところ第２の物体へと一体化されている本発明によるベアリングにおいて、さらに詳しく後述されるとおり、ボールの実質的な再循環および閉じた流れの移動が、スライド全方向に生じる可能性がある。
【００５１】
例えば、第２の物体が速度Ｕｃで第１の物体に対して平行移動する場合、これに対応して、上述のボールの層（転がり層）のボールの速度Ｕｓ１＝１／２Ｕｃでの相対移動が存在する。
【００５２】
詳しくは、ボールが、境界要素に達するまで、第１の物体の転がり面とベアリングのスライド板の底面との間を移動する。
【００５３】
境界要素は、上述の内側のナイフ状のエッジによって、第１の物体の転がり面（すなわち、転がり層）から出るボールをすき間空間に運び、すなわち第２の物体（ベアリング）の移動に対する反対方向に運ぶ。
【００５４】
さらに、境界要素のナイフ状のエッジは、すき間空間（再循環チャンバ）から来る他のボールについて、第１の物体の転がり面（すなわち、転がり層）へのアクセスを助けるようにも機能する。これらのボールが、移動するボールの層の実質的に反対側の部分において上述のようにすき間空間へと運ばれるボールを置き換え、上述の閉じた流れの再循環を形成する。
【００５５】
以上の簡単な説明が、図４の例に図示されている。図４においては、第２の物体の荷重を受けているボール（転がり層のボール）の流れの線（Ａによって示されている）、および速度Ｕｓ２＝３／２Ｕｃを有するすき間空間のボールの流れの線（Ｂによって示されている）が、平面図にて概略的に示されている。
【００５６】
基本的には、ベアリングが使用されているとき、本発明によるベアリングのすき間空間は、たとえ運動（転がり）が存在していなくてもすでに所定の適切な数のボールの組によって部分的に占められており、すき間空間がボールの寸法に対して適切に寸法付けられることで、第１の物体の転がり面とスライドするベアリングの底部との間のボールの層（転がり層）が、上述の運動の最中も事実上密集した状態に保たれる。
【００５７】
実際のところ、第１の物体の転がり面を出るボールのスラストのもとですき間空間内を自由に転がることに起因するボール間の弾性衝突ゆえ、ボールが先に接触することが生じそうになく、したがって２つの隣接するボールの間のスライド摩擦が、生じそうにない。
【００５８】
ベアリングの形状は、いかなるボールもスライド板の底面および境界要素とベアリング・キャップとの間の一方に同時に接触することができないような形状でなくてはならない。
【００５９】
ベアリングの静的および動的な転がり摩擦係数の値は、全体として、第１の物体の転がり面（転がり層）のボールおよびすき間空間の自由なボールの両者に起因する。
【００６０】
すき間空間のボールの摩擦への寄与は、すき間空間においてボールを持ち上げる際の搬送エネルギーの流れに起因し、これが衝突ゆえに熱へと変換される。
【００６１】
本発明の保護の範囲をいかなる理論へも限定するものではないが、実際のところ、このベアリングの動作は、下記に要約されるとおり、相対運動する２つの表面の間で回転に制約された同一の（あるいはほぼ同一の）ボールの組の特性を利用している。
【００６２】
ボールの層の荷重容量および荷重のもとでの相対収縮は、ボールの半径に依存するのではなく、中心における総断面に依存する。また、静的および動的な転がり摩擦係数も、ボールの半径とは実質的に無関係であり、したがってこのベアリングは、基本的には、大きな荷重容量を有しており、きわめて低い転がり摩擦係数を保証する。
【００６３】
ボールの中心間距離は一定であり、平行移動および回転によって変化することはなく、したがってボールの中心の集まりは、密集した様相で移動する。
【００６４】
有利なことに、ボールの半径の下限が、基本的には、ボールそのものの再現性の公差の程度によって決定される。
【００６５】
さらに有利には、本発明のベアリングが、先行技術によってもたらされる二重転がり面のボールベアリングに悪影響を及ぼしている運動学的不一致として上述した欠点を抱えることがない。
【００６６】
あらかじめ観察されるとおり、そのようなベアリングにおいては、ボールが平面または球面の間を転がり、相対の平行および回転楕円運動の（回転並進運動）の重なり合いの場合に、ボールの最終的な相対位置が初期の位置に一致せず、上部構造の保護に関して望ましくない影響をもたらす。これが、すでに述べたように、本発明のベアリングが運動式の免震装置に使用される場合には生じない。
【００６７】
本発明の第２の態様によれば、荷物の移動のための摩擦切り換え式の搬送アセンブリが、図５の例に概略的に示されているとおり提供され、図５の例では、そのような搬送アセンブリが、上部構造を当該上部構造が位置する地面の相対運動から絶縁するために使用する免震装置に採用されている。
【００６８】
実際には、スライド摩擦から転がり摩擦への制御された切り換えおよびこの反対の切り換えを有している搬送アセンブリ（その全体が、１００で示されている）が設けられており、そのような搬送アセンブリは、上述の地面／上部構造の絶縁が必要とされる場合に生じるように、荷物（たとえ重い荷物であっても）の搬送または移動にとくに適している。
【００６９】
本発明によれば、上述の制御された摩擦切り換え式の搬送アセンブリ１００が、アイドル状態（静止状態）の重たい荷物を含む所定の荷重（Ｆｃ）を支えることができる高い粘着係数（スライド摩擦）を有しているアイドルサポート１０１と、アイドルサポート（１０１）の内側に収容された転がり要素１０２とを備えている。上述の荷重は、転がり要素１０２へと、転がり摩擦へと切り換わるアイドルサポート１０１と転がり要素１０２との間の相対のスラスト（Ｆ１＝ＦＣ）を生じさせることができる装置または機構によって放出される。
【００７０】
したがって、転がり要素１０２は、約１ｍｍの限られた所定の長さのセクションにわたってアイドルサポート１０１の内側を実質的に垂直な様相で自由に動くことができなくてはならない。
【００７１】
本発明によれば、摩擦切り換え式の搬送アセンブリ１００が、荷重切り換え装置１００ａ（または、摩擦切り換え装置）によって完全に機能するようになる。荷重切り換え装置１００ａは、基本的には、アイドルサポート１０１上に位置し、荷重Ｆｃのための実際の支持部として機能するブリッジ要素１０３と、転がり要素１０２へと作用するスラスト手段１０５と、所定の時間期間にわたって上述のスラスト手段へと力Ｆ１＝Ｆｃを生み出すことができる推進手段１０６とを備えている。
【００７２】
この切り換え装置は、有利な点として、専用のオン／オフ手段１０７によって制御される。
【００７３】
実際には、ブリッジ要素１０３が、上述の荷重Ｆｃのための支持部として機能し、この荷重そのものを、ブリッジ要素１０３を実質的に載せているアイドルサポート１０１へと伝達する。
【００７４】
対照的に、推進手段１０６によって生成される上述の力は、上述のスラスト手段１０５によって転がり要素１０２へと伝えられる。
【００７５】
上述の交換、すなわち荷重Ｆｃに一致する転がり要素へのスラスト（Ｆ１）を、機械式または油圧式の手段によって得ることができ、好ましくは油圧の手段によって得られる。
【００７６】
好ましくは、上述の転がり要素１０２は、すでに概説した説明によるローラベアリングであり、すなわち転がるボールの層上に置かれたボール再循環式全方向ベアリングであるが、公知の種類のベアリングを設ける可能性を排除するものではない。
【００７７】
実際には、負荷の切り換わり、すなわちスライドから転がりへの摩擦の切り換わり、および反対の切り換わりが、アイドルサポートと転がり要素との間（および、この反対）において、速やかに生じることが重要である。
【００７８】
上述の摩擦切り換え式の搬送アセンブリ１００のさらなる特徴を、本発明のさらなる態様を呈する運動式の免震装置における使用をとくに参照して以下で説明する。そのような免震装置の全体が、図６および７の例において、２００によって示されている。
【００７９】
用語「免震装置」は、本明細書においては、地震の事象または地震の際に上部構造５００を当該上部構造を載せている地面６００の運動から絶縁することができる、すでに述べたとおりの特別な装置を指して使用される。
【００８０】
上述の図６および７に、保守を可能にするために適切な高さのそれぞれの柱礎の下方の支柱に配置された複数の免震装置の設置方法を示している。
【００８１】
とくには、図６の例では、複数の免震装置が、地面に平行なスライドベース２０１ａ上に配置され、矢印が、生じうる地面の回転の存在において免震装置の位置の間の高さの差に起因して上部構造に加わる変形の形態のみを示している。
【００８２】
図示の配置構成は、水平の角度の加速度成分および垂直の加速度成分を通過させ、水平の加速度および垂直の角度の加速度の伝達を阻止することを可能にする。
【００８３】
対照的に、図７の例では、複数の免震装置が、スライドベース９００上に同心に配置されている。免震装置は、垂直の直線加速度のみを通過させ、３つのすべての角度加速度成分の低減を可能にする。
【００８４】
いずれの場合も、回転の中心Ｃ（同心ベースの中心）を、はるかに高く、いずれの場合も上部構造５００の重心の上方に位置させることも可能であり、したがってキャップ状のスライドベースが、実際には平坦な表面によって置き換え可能であり、おそらくは上部構造に垂直軸の回転の安定性をもたらすために、わずかに楕円形であってよい。
【００８５】
免震装置２００は、基本的には、上述の形式のスライドベース２０１と、上述の荷重切り換え搬送アセンブリ１００とを備えている。荷重切り換え搬送アセンブリ１００は、スライドベース２０１との摩擦係数が大きく、スライドベース２０１へと付着しているアイドルサポート１０１と、アイドルサポート１０１の内側に収容され、アイドルサポート１０１の内側で垂直方向に変位可能であり、ボール４の層上に位置している全方向のローラベアリング１０２と、全体が１００ａで指し示され、上部構造５００の荷重をアイドルサポート１０１からベアリング１０２へと伝達し、さらにはその反対に伝達する上述の荷重切り換え装置とを備えている。さらに、免震装置２００は、図５〜７の例に示されているとおり、上部構造５００への固定ヘッダ２０６を備えている。
【００８６】
なお、スライド摩擦から転がり摩擦への切り換わりによって、風に関する問題が実質的に除去され、そのため免震装置において適切な所定の力を有するセンタリング要素を使用する必要がなくなる。
【００８７】
なお、上述のスライドベースに関して、そのようなスライドベースが、通常は補強入りのコンクリートで製作され、好ましくは大きな曲率半径を有するキャップ状である。
【００８８】
有利な点として、大きな曲率半径（Ｒｃ）の場合に、本発明の免震装置の共振周期がきわめて長くなる。
【００８９】
スライドベース２０１は、地面６００と一体に製作され、有利な点として、厚さが好ましくはベアリング１０２に使用されるボール４の寸法であって、図の例では２０５によって示されている鋼製シートまたは他の適切な金属または金属合金で覆われる。このような技術的解決策は、ボールおよびコンクリートそのものの間の接触時に強い点圧力によって引き起こされうるコンクリートの崩壊を避けるという目的で、好ましく採用される。
【００９０】
なお、比較的小さなボールを使用することで、スライドベース２０１を覆うべく設けられた場合に実際のスライド面となるシート２０５の厚さを小さくすることができ、したがって免震装置全体の重量およびコストを小さくすることができる。
【００９１】
すでに述べたように全方向の形式であって、低摩擦のアイドルサポート１０１内で垂直方向にスライドするベアリング１０２は、上述のような運動学的不一致を被ることがない。
【００９２】
実際のところ、地震の事象の終わりにおいて転がり面（スライドベースを覆っている鋼製シートおよびベアリングの底面）の間に見つけることができるボールは、部分的または完全に、地震の前に上述のすき間空間（ベアリングの再循環チャンバである）に収容されていたボールであることができる。
【００９３】
アイドルサポート１０１からの荷重をベアリング１０２へと伝え、さらには反対に伝え、したがって摩擦係数をアイドルサポート１０１のスライドベース２０１（金属シートを備えても、備えなくてもよい）への粘着の摩擦係数からスライドベース２０１上でのベアリング１０２の転がり摩擦へと変換する荷重切り換え装置１００ａに関しては、本発明によれば、地震の事象そのものから動作エネルギーを得ることができるいわゆる慣性自動動作形式のものであってよく、あるいは自律的なエネルギー源を備える外部制御動作形式のものであってよい。
【００９４】
慣性自動動作式の免震装置（ＩＡ）の場合には、この形式の免震装置を複数備える複合システムのすべての免震装置についてほぼ同じである第１の脱離の係数と呼ばれる係数を、すべての免震装置が同期して一斉に動作するようにしつつ、非地震のスラストのすべての影響を取り除くような態様で、前もって設定することが必要である。これを達成できる態様は、後述される。
【００９５】
さらに、慣性自動動作式の免震装置の特徴的かつ有利な特徴は、上部構造を静止させたまま免震装置を動かすことで、垂直軸回転の自由度が存在し、これが保守の段階において、内部に位置する転がり面の長期にわたる圧力および塑性変形に起因する冷間圧接を避けるためにきわめて有用である点にある。対照的に、外部制御動作の免震装置の実施形態は、第１の脱離の係数の設定を必要とせず、内部の転がり面を有さず、上述の自立したエネルギー源と同時に、地震波の到着前の動作を可能にできる様相で、現場または遠方の加速度センサを備えている。
【００９６】
上述の２種類の動作の組み合わせから得られる切り換え装置の組み合わせ動作も可能である。
【００９７】
主たる状態は、自動動作の場合に、複数の免震装置を備えるシステムのすべての免震装置についてほぼ同一である上述の特定のしきい値特性が、本発明によれば、切り換えおよび時間ヒステリシス動作ならびに切り換え時間の両者に関して生じることである。
【００９８】
いずれにせよ、上述の上部構造５００への固定ヘッダ２０６と一緒に、本発明による免震装置は、ヘッダ２０６が載せられるボールジョイント２０７付きのサブヘッダをさらに備えており、サブヘッダは、実際には、上述のブリッジ要素１０３の上部に一致する。
【００９９】
上述の構成、すなわちサブヘッダ（ブリッジ要素１０３）のジョイントまたはボールジョイント２０７によって得られるヘッダ２０６の「関節離断」が、転がりベースの球面の場合に生じる運動の際の傾きのばらつきを補償し、このブリッジ要素１０３およびベアリング１０２へのねじりモーメントを防止する。
【０１００】
したがって、ヘッダ２０６とボールジョイント２０７を有するサブヘッダとの間の支持面は、好ましくは、わずかに異なる半径を有し、同じ接触面を増加させるために可能な限り大きい球面キャップの形状にて製作される。
【０１０１】
すでに示したとおり、上述の荷重切り換え装置１００ａは、基本的には、ブリッジ要素１０３、ベアリング１０２へと作用するスラスト手段１０５、および適切な時間期間にわたって荷重Ｆｃに等しい力Ｆ１を生成することができる推進手段１０６を備えており、上述のように慣性自動動作式の摩擦切り換え装置を備えている本発明による免震装置および外部制御駆動式の摩擦切り換え装置を備えている本発明による免震装置をそれぞれ示している図１２〜１７ならびに図１８および１９の例を参照して、さらに詳しく後述される。
【０１０２】
自動動作式の場合には、本発明の免震装置は、リングを形成するように配置されたピストン（換言すると、好ましくは４つ以上の慣性動作ピストン３０１が、この特定の場合においてはベース２０１を覆う金属シート２０５に対して付着するベル３０２を備えているアイドルサポート１０１にリングを形成するように配置されている）と、円筒対称ケーシング３０３内に特定される要素とを備えている油圧式の荷重切り換え装置を有しており、円筒対称ケーシング３０３は、実際にはケーシング要素３０３へと挿入されるベル３０２上に、垂直軸を上方に位置させ、外周の環状の表面を介して位置している。
【０１０３】
ケーシング３０３とベル３０２との間には、このケーシングとベルとの間の中央部における接触を回避して、荷重Ｆｃをこのベル３０２へと環状の態様で集中させる（したがって、荷重のもとでのケーシングの上部の弾性変形を吸収し、直下に位置する要素（とくには、小さなボール３０８の層）へと荷重そのものを一様に分布させる）ために適した厚さの中央すき間空間３０３ａが定められ、さらに詳しく後述されるとおり、該当の第１のパイプ３０６を介して上述のピストン３０１に連絡する外周の環状すき間空間（ここでは、第１のチャンバ３０４とも称される）が定められている。
【０１０４】
なお、この特定の場合において、ベアリング１０２が、アイドルサポート１０１のベル３０２の内側に収容されている。
【０１０５】
詳しくは、ベル３０２の内側のベアリング１０２が、すでに述べたようにスライドベース２０１（とくには、シート２０５）上に配置されたボール４の層（転がり層）上に位置する一方で、ベアリング１０２の（上述の形式の）収容座１１に、ベル３０２のピストン部３０２ａが係合し、収容座１１とピストン部３０２ａとの間に、第２のチャンバ３０５と称される相対のすき間空間が定められる。
【０１０６】
第２のチャンバ３０５は、図１２〜１７の例に示されているように、相対の第２のパイプ３０７によって第１のチャンバ３０４に連絡している。
【０１０７】
なお、上述のピストンに関して、それらがアイドルサポート１０１のベル部３０２に環状の態様で収容される一方で、ケーシング３０３が、上述のブリッジ要素１０３の直下に収容され、ブリッジ要素１０３が、ブリッジ要素そのものに一体化された対応する専用のブラケット要素１０３ａ（ピストン駆動要素として機能する）を介して上述のピストン３０１に接触する。
【０１０８】
ケーシング３０３とブリッジ要素１０３（サブヘッダ）との間には、ブリッジ要素１０３が、ケーシング３０３上で、大いに摩擦のない運動によって、免震装置を設計するときに用意される第１の脱離の加速度（第１の脱離の係数）および時間ヒステリシスに依存する最大幅δのセクションにわたって、全方向に自由にスライドできるような態様で、上述の小さいボール３０８（すなわち、小径のボール）の層が配置されている。
【０１０９】
したがって、上述の切り換え装置に、油圧「回路」が設けられる。油圧「回路」は、共通のタンク３２０（全体としての上述の推進手段）によって供給される上述の油ピストン３０１によって摩擦の切り換えを可能にし、詳しくは、膨張可能であって、第１のパイプ３０６を介してピストン３０１に連絡している上述の第１のチャンバ３０４と、やはり膨張可能であって、第２のパイプ３０７を介して第１のチャンバ３０４に連絡している上述の第２のチャンバ３０５とによって定められる。
【０１１０】
上述の油圧回路は、油で満たされ、気泡を有さず、漏れがなく、換言すると水密であり、したがって、油圧系統および回路の当業者の経験に従って必要とされる場所に特別なガスケットを設けることができる。
【０１１１】
第１のチャンバの上流、すなわちピストン３０１と第１のチャンバ３０４との間には、第１のチャンバに向かってピストン３０１によって送られる油の速やかな流れを可能にするバルブ３１０が配置され、さらに詳しく後述されるきわめて低速な流出が、スライド摩擦状態における本発明の免震装置の戻り時間を決定する。
【０１１２】
第１および第２のチャンバを接続する上述の第２のパイプ３０７は、実質的に第１のチャンバへの入り口に、わずかに異なる高さに配置された第１のチャネル３１１および第２のチャネル３１２を決定する分岐を有している。
【０１１３】
図１２〜１７の例の拡大詳細に見て取ることができるように、第２のチャネル３１２よりも低く配置され、限られた断面である第１のチャネル３１１が、第１および第２のチャンバの間の恒常的な流体の連絡を保証する一方ではるかに大きな断面であって、より高く配置されている第２のチャネルは、常に第１のチャンバ３０４に連絡しているわけではない。
【０１１４】
実際には、アイドルまたは静止（地震の活動が存在しない）の状態において、上部構造５００の荷重（Ｆｃ）がアイドルサポート１０１に加わり、より詳しくはケーシング３０３に加わり、ケーシング３０３が、この荷重をベル３０２へと放出し、おそらくは鋼製シートによって覆われているスライドベース２０１へと放出する。
【０１１５】
そのような最大荷重の状態（スライド摩擦）のもとで、上述の第１の環状チャンバ３０４の厚さは、互いに実質的に接触したベル３０２およびケーシング３０３のそれぞれの部位によって定められる第１のチャンバの壁の間に潤滑油のみが存在しうる点で、最小であり、あるいは存在しない。
【０１１６】
第１のチャンバの底部領域が、Ｓ１によって示されている。
【０１１７】
対照的に、第２のチャンバ３０５の厚さは、ケーシング３０３の壁とベル３０２の壁とが互いに直接接触をせず、この第２のチャンバ（底部領域が、Ｓ２によって示されている）を満たすべく或る量の油が供給されている。
【０１１８】
なお、いずれの場合も、上述のような油圧回路の全体が、気泡のない油によって満たされ、実質的に圧力がない。
【０１１９】
そのような状況において、図１２の例に示されているように、スイッチ装置の中心と定められる位置が存在する。スイッチ装置は、各駆動ピストン３０１がｃｒｐ＞δによって示される厚さの充てんに相当する量の油を有し、相対の駆動ピン１０３ｂを介してそれぞれのブラケット要素１０３ａ（したがって、ブリッジ要素１０３）に接触している
【０１２０】
なお、ピストン３０１の数がＮである場合、相対のブラケット要素１０３ａのスラストによって移動するピストンの数がＮ／２であり、これらのピストンのそれぞれが、ｃｏｓ（α）に比例して変位し、ここでαは、地面の加速の方向ａｓとピストンの自身の軸の方向との間の角度である。したがって、移動するピストンの総数は、行程ｃｒｐおよび断面Ｓｐ＝（Ｎ／４）＊ｓｐのただ１つのピストンに相当し、ｓｐはそれぞれのピストンの断面を表わしている。
【０１２１】
上述の地面の加速ａｓが始まるとき、すなわち地震の事象および地震波の伝搬時に、相対の力Ｆｓが、厚さｃｒｐ＝δおよび断面Ｓｐを有する対応する移動ピストン３０１に作用し、Ｆｓ≧（Ｆｃ／Ｓ１）Ｓｐであるとき、移動ピストンの油の圧縮が始まり、油が第１のパイプのバルブ３１０を通過して第１のチャンバ（この瞬間に膨張できる唯一のチャンバである）に進み、結果としてケーシング３０３を持ち上げる。
【０１２２】
この段階において、ベル３０２は、依然として第２のチャンバの圧力下の油を通じて荷重Ｆｃを支えており、したがって摩擦は、依然としてスライド形式の摩擦である。
【０１２３】
第１の脱離の値（図１３）に未だ到達していないときは、２つのチャンバの間の上述の第１の接続チャネル３１１の狭さが、第１のチャンバから第２のチャンバへの油の直接かつ迅速な流れを妨げ、したがって第２のチャンバの油の圧力は、第１のチャンバの圧力の上昇に比べてきわめてゆっくりと上昇し、したがって第１のチャンバが、第１のチャンバの上面が第１のチャネル３１１に比べて顕著に大きい断面を有している第２のチャネル３１２の高さに達するまで膨張する。
【０１２４】
この段階において、第２のチャンバの厚さは、実質的に不変のままであり、油が、第２のチャンバ３０５に向かって適切な断面の第２のチャネル３１２へと自由に流れる。
【０１２５】
実際には、第１の脱離の値に達する前に、第１のチャンバが、第１のチャネルに比べてより高い高さにある第２のチャネル３１２の開口に達するまで膨張し、その結果、第２のチャネル３１２から、油がより高い速度で第２のチャンバへと流入できる。
【０１２６】
第２のチャンバ３０５の油の体積が、荷重の切り換えに必要な値に達するや否や、上述の脱離および転がりが開始する。
【０１２７】
高い圧力にさらされる材料の弾性特性ゆえに、有限であるが無限小ではない量の油が、定められた圧力差の値に達するまでに必要とされる点を、考慮すべきである。
【０１２８】
ピストン３０１の数および直径、ならびにブラケット要素の行程が、第１のパイプ、したがって第１および第２のチャンバに供給される油の最大量を決定する。
【０１２９】
なお、移動ピストン３０１が、適切な位置に配置されて、慣性圧縮の際に移動ピストンによって動かされる油の総体積Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｓｐ＊ｃｒｐ）と同等の有効体積を有している上述の共通タンク３２０へと接続された環状のパイプ３１０ｂによって油圧的に並列である。
【０１３０】
タンク３２０には、油を例えば飽和蒸気圧下の液体プロパンなどの適切な手段から隔てる可動隔膜３２０ｂを備えられているこれにより、小さなボール３０８の層の運動学的不一致の現象を避けるために、転がりの際にピストンを初期位置へと戻し、したがってブリッジ要素１０３を中央位置に戻すための充分な圧力のもとに、油を保つことができるようにしている。
【０１３１】
とくには、上述の可動隔膜は、切り換え段階の開始の際にタンクそのものの中の油のさらなる増加を防止するような態様で、共通タンクの最終行程に可能な限り近く配置されるべきである。
【０１３２】
代わって、図１４の例が、ブラケット要素の最大変位の状態を示しており、最大荷重状態Ｆｃにおける第１の脱離がこれに対応する。
【０１３３】
Ｍｃが、ケーシング３０３上に位置する質量を示し、ｇが、重力加速度である場合、下記の数式１および数式２が得られる。
【０１３４】
【数１】
2010511848.tif 000003
【０１３５】
【数２】
2010511848.tif 000004
【０１３６】
したがって、第１の脱離の状態は、Ｆｓがベルのスライドの寄与およびベアリングの転がりの寄与に起因する全体としての摩擦力の値に到達して超えるときに生じ、この２者は、下記の数式３および数式４によってそれぞれもたらされる。
【０１３７】
【数３】
2010511848.tif 000005
【０１３８】
【数４】
2010511848.tif 000006
【０１３９】
ここで、ＣｒａｄおよびＣｖｏｌは、それぞれスライドおよび転がりの摩擦係数であり、Ｐ２は、第２のチャンバの油圧に対応する。
【０１４０】
したがって、第１の脱離の加速度（ａｓ）ｐｄは、下記の数式５であり、下記の数式６から得られる。
【０１４１】
【数５】
2010511848.tif 000007
【０１４２】
【数６】
2010511848.tif 000008
【０１４３】
本発明によれば、それぞれの桁数を考えると、（ａｓ）ｐｄ≒Ｓｐ／Ｓ２であり、これは、きわめて不確かである摩擦係数にも、負荷質量ＭｃしたがってＦｃにも依存せず、免震装置の構成の特徴にのみ依存し、すなわち免震装置の特定の内部形状にのみ依存することが観察される。
【０１４４】
この態様で、同じ形状を有する免震装置上に位置する上部構造の完全な安定が、動的な観点からも、地震の事象の際に保証される。
【０１４５】
ひとたび第１の脱離の加速度を超えると、転がり層上で転がりが始まり、移動ピストン３０１への圧力が取り消され、力Ｆｃが実質的に無効にされ、上述のバルブ３１０が、ピストン３０１への油の急激な戻りを防止する。したがってひとたび脱離が生じると、Ｆｃが加えられたままであり、第１および第２のチャンバに存在する油によって支持される。
【０１４６】
なお、ベル３０２が、第１のチャンバ内の油の圧力に起因する下向きのスラストおよび第２のチャンバの油に起因する上向きのスラストを受ける。
【０１４７】
第１のチャンバ３０４の水平断面を第２のチャンバ３０５の水平断面よりもわずかに小さく寸法付けると、荷重が実質的に同じ（ベルの比重を除く）であり、第１のチャンバ３０４の圧力Ｐ１が第２のチャンバ３０５の圧力Ｐ２よりも大きくなる。したがって、転がりの際の第２のパイプ３１１を介する第１のチャンバから第２のチャンバへの油の流れが、ピストンのスラストが停止した後も続く。その結果、摩擦係数が、約０．１〜０．２に相当する第１の脱離の値から、純粋な転がりの０．００２〜０．００５に相当する値へと通過することを保証する。
【０１４８】
これが、切り換えが完全な様相で生じることを保証するために必要なヒステリシスをもたらす。
【０１４９】
実際には、２つのチャンバの断面の間の相違ΔＳがきわめて小さい場合、ベルそのものの重量が、ベルが下記の数式７に相当する摩擦力を決定するスライドベース上をスライドする点で、流量調整弁として機能する。
【０１５０】
【数７】
2010511848.tif 000009
【０１５１】
なお、上述の関係の第２のメンバーが負である場合、すなわちベルの重量が無視できる場合に、ベルの上昇が生じる。しかしながら、いかなるスライドも、桁数（ベルの重量）／Ｆｃを考慮すると、ベアリングの転がり摩擦の程度の摩擦力を生成し、したがって影響しない。
【０１５２】
さらに、転がり段階におけるバルブ３１０の閉鎖が、ブリッジ要素１０３をケーシング３０３に対して自由に動けるままにし、移動ピストン３０１の心出し力を欠く。
【０１５３】
小さなボールの層に起因してそこから生じうる運動学的不一致が、飽和したプロパンの圧力ゆえに残余の転がり摩擦力に対抗する充分な力で移動ピストン３０１を再び中央に位置させることができる上述のタンクの存在によって、防止される。
【０１５４】
さらに、純粋な転がり段階において、強い圧力のもとで、油が完璧には水密でない第１のパイプに位置する上述のバルブを通ってゆっくりと流出する。これにより、免震装置が初期構成へと復帰して、実際には補償チャンバとして機能するタンクの油の量の回復を可能にする。
【０１５５】
したがって、本発明によれば、上述の２つのチャンバの組み合わせが、上述を可能にすると理解することができる。第２のチャンバへの油の直接的な送達が、第１の脱離の加速度に達するときに、免震装置が常に第１の脱離の係数と同等の摩擦係数を有するスライドベース上でのベルのスライドによって常に制動されることにつながると考えられるからである。
【０１５６】
なお、対照的に、本発明によれば、上述のような荷重切り換え装置１００ａの２つのチャンバの組み合わせが、ベル３０２から全方向のベアリング１０２への荷重Ｆｃの完全な通過を可能にする。また、免震装置がリラックスするために必要とする期間間隔を超える期間間隔を有する地震の事象の場合に、上述のサイクルのようなさらなるサイクルが、荷重Ｆｃがベルへと部分的に放出され始めるや否や引き起こされる。
【０１５７】
要約すると、上述の荷重切り換え装置は、推進手段のおかげで実行されるブリッジ要素のアイドルサポートに対する水平の相対移動のスラスト手段の下向きの垂直移動への変換を可能にし、結果として荷重をアイドルサポートからベアリングへと移し、スライドから転がりへの摩擦の変換を実行する。
【０１５８】
例えば、図８には、本発明による自動動作の免震装置のＦ−ｘ図が示されており、ここでＦは、方向Ｘに向かう相対運動にある免震装置によって伝達される力であり、ｘは、可能な最大偏位のための相対の地面／土台の移動である。
【０１５９】
傾き角αが、スライドベースの曲率半径Ｒｃによって決定され、Ｆｃに比例する。
【０１６０】
なお、転がるベースの直径Ｄの大きさの選択の自由度ゆえに、最大偏位Ｄ−ｄ（ここで、ｄはベアリングの直径である）が実質的に任意である。
【０１６１】
いずれも場合も、免震装置ＩＡにおいて、第１の脱離の衝撃から生じる漂流を阻止するために適したスライドベースの中央と縁との間の高さの差を得るために、Ｄが曲率半径Ｒｃに一致していなければならない。
【０１６２】
地震の事象の場合に、地震の事象の力Ｆが、ゼロから上述の相対移動δのときのあらかじめ設定された第１の脱離値（Ｆｐｄ）へと立ち上がり、その後に荷重の切り換わりによって決定される値へと急激に低下する。
【０１６３】
図９の例が、本発明による自動動作式の免震装置の全体的な動的傾向を示す時間図を示している。
【０１６４】
加速度ａｓを有する地震の事象が生じると、切断力Ｆｔは、Ｆｔが第１の脱離値Ｆｐｄに達するときの瞬間ｔ１まで、加速度ａｓに比例したままである。
【０１６５】
瞬間ｔ１およびｔ２の間は、図Ｆ１に従って全荷重Ｆｃがベアリングへと移り、時間期間ｔｒにわたってそこにとどまり、その後に荷重がアイドルサポートへと戻り、Ｆ１がなくなる。
【０１６６】
地面と上部構造との間の相対運動が続く場合には、このプロセスが、時間期間ｔｃの後に再び引き起こされる。
【０１６７】
図１０の例が地震の事象の際の変位／加速度の図を示しており、自動動作式の免震装置を備える上部構造の相対応答が図１１の例に示されている。図１１の例では、そのような地震の事象について、スライドの摩擦係数が０．２に相当し、転がりの摩擦係数が０．００３に相当する。
【０１６８】
地面のピーク加速度は、２．７ｇであり、振幅は４０ｃｍであって、空間ドリフトは２ｍである。
【０１６９】
上部構造は、第１の脱離において約０．３ｍ／ｓ２に相当するピーク加速度を受け、合計の相対空間変位は、約１ｃｍである。
【０１７０】
代わって、図１８および１９の例は、本発明による外部制御動作式の免震装置（ＥＣＡ）の構造および機能を示している。
【０１７１】
上述の自動動作機構が設けられていないので、このような免震装置は、上述のケーシングも、ブリッジ要素が駆動ピストンの駆動に直接作用することも必要としない。この結果、免震装置ＩＡについて先に示したような推進手段を自動動作させるためにブリッジ要素へと組み合わせられたブラケット要素を必要としない。
【０１７２】
したがって、免震装置ＥＣＡは、基本的には、この場合には上述の自動動作装置に比べて構造的にはるかに簡潔である相対荷重切り換え装置ゆえに、ＩＡから相違している。
【０１７３】
しかしながら、免震装置ＥＣＡは、上述した本発明の全体的特徴を保っており、それらは、免震装置ＩＡについて先に使用した同じ参照番号で指し示される。
【０１７４】
とくには、そのような場合には、荷重切り換え装置が、基本的には、以下を備えている。
アイドルサポート１０１ａの上部を形成するブラケットなしのブリッジ要素１０３ｃと、７００および７０１によって示されており、第１のものが第１のチャンバ３０４ａを形成する該当の第１の座においてスライドし、第２のものが第２のチャンバ３０５ａに油圧の様相で連通する該当の第２の座においてスライドする１対の移動ピストン（上述のスラスト手段）
第１の移動ピストン７００の上面へと作用するあらかじめ定められたガスを当該切り換え装置へと供給するための推進手段
外部から制御されるオン／オフ手段
オン／オフ手段は、有利には、切り換えを生じさせることができる加速度計と、好ましくは光学式のタキメータとを備えており、地震の事象の終わりにおいて地面と上部構造との間の相対速度が安定に無くなったときにスライド摩擦への復帰を行う。
【０１７５】
上述の第１および第２のピストンが、ベアリング１０２の収容座１１へと挿入されたアイドルサポート１０１ａのピストン部３０２ａに設けられた収容座においてスライドする接続要素７０２によって、互いに接続されて、スライド運動において一体にされている。
【０１７６】
なお、推進手段に関しては、免震装置ＥＣＡに、好ましくは、適切な量の所定の飽和ガス（好ましくは、液体二酸化炭素）を含むタンク８００が設けられ、第１のパイプ３０６ａによって上述の第１のチャンバ３０４ａ（地震の事象が存在しないとき、第１の移動ピストン７００を上部に位置させている）へと接続されている。
【０１７７】
第１のパイプ３０６ａの上流でかつタンク８００と第１のパイプとの間に、実質的に以下の２つの位置をとることができる誘導ソレノイドバルブ３１０ａが設けられている。
【０１７８】
２つの位置は、タンク８００を第１のパイプ３０６ａへと接続し、したがって第１のピストン７００にも接続する動作位置、および第１のパイプが外部環境に連絡するベント８０１に連絡する非動作位置またはアイドル位置（このバルブにおいて第１のチャンバの上流に位置する）である。
【０１７９】
このソレノイドバルブを制御するために、本発明による免震装置ＥＣＡは、制御ユニット８０２をさらに備えており、制御ユニットが、専用のセンサによってもたらされる大きな地震の信号に応答してソレノイドバルブを動作位置へと指令し、タンク８００内の二酸化炭素ガスが上述の第１のチャンバ３０４ａに到達して、切り換え圧力を加えるべく第１のピストンを押すことができるようにする。
【０１８０】
なお、地震の事象が存在しないとき、第２のピストンも、第１のピストンに一体に接続されて該当の座の頭部に位置する。
【０１８１】
第２のピストンのスライド座は、油で満たされ、すでに述べたように、地震の事象が存在しないときに上述の２つのピストンに圧力が存在しないことに鑑みて最小厚さの構成を有している第２のチャンバに連絡しており、上部構造５００の荷重がすべてアイドルサポート１０１ａに位置している。
【０１８２】
したがって、ベアリング１０２には荷重が作用しておらず、図１８の例に示されているようにスライド摩擦の状態を呈する。
【０１８３】
この場合に、厳密に油圧式であると考えられる「回路」が、第２のピストンのスライド座および第２のチャンバによってもたらされる一方で、第１のチャンバおよび第１のパイプには、免震装置の作動時に、油の代わりに上述の推進ガスが存在する。
【０１８４】
上述のセンサ（図には示されていない）が地震波を検出すると、ソレノイドバルブが、非動作位置から動作位置へと指令され、上述のベントがバイパスされてタンクが第１のパイプを介して第１のチャンバに連絡し、二酸化炭素が第１のピストンへと圧力を加えることができる。
【０１８５】
下方へと押されるピストンが、上述の接続要素を介して第２のピストンをも動かし、第２のピストンが油をスライド座から第２のチャンバへと押す。
【０１８６】
その結果、アイドルサポートのピストン部が持ち上げられ、この（セクションεの）アイドルサポートおよび上部構造の荷重がベアリングへと移され、転がり摩擦へと移行する。
【０１８７】
油へと加えられる圧力は、二酸化炭素ガスの圧力に（第１のチャンバの直径／第２のチャンバの直径）２を掛けたものに相当する。
【０１８８】
ソレノイドバルブ３１０ａが非動作位置へと戻ることで、二酸化炭素ガスが上述のベント８０１を通って外部の環境へと放出される。これにより、第１のチャンバが第２のチャンバも圧力がない状態して、それに続いて第１および第２のピストンが上昇し、スライド摩擦の位置に戻る。
【０１８９】
なお、液体二酸化炭素の膨張および気化を得るために必要な熱の量が、二酸化炭素の同じタンクによって大きな温度変化を伴うことなく提供されることを実現するためには、充分に低い。
【０１９０】
実際のところ、例えば、荷重Ｆｃ＝１００トンを０．５ｍｍだけ持ち上げることを考えると、必要とされる切り換えのエネルギーＥｃは、約５００Ｊになる。
【０１９１】
−２０℃という状況が最悪の状況であると仮定すると、相対蒸気圧Ｐｖ＝２ＭＰａおよび気化エンタルピー変化ΔＨ＝２８０ｋＪ／ｋｇをもたらす二酸化炭素の熱力学テーブルにより、必要とされる二酸化炭素の質量が、Ｍｃｏ２＝Ｅｃ／ΔＨ＝１．７５ｇｒに相当することが観察される。
【０１９２】
変換における比エントロピー変化は、ΔＳ＝１．２ｋＪ／Ｋｇ＊Ｋであり、したがって、必要とされる熱は、Ｑ＝ΔＳ（２７３−２０）ＫＭｃｏ２＝１２７ｃａｌである。
【０１９３】
したがって、１５０ｃｍ３という鋼の体積が、摂氏１度よりも低い温度低下にて、必要とされる熱を供給できる。
【０１９４】
大きな濡れ表面を有するアルミニウム構造をタンクへと挿入することが、プロセスの高速化に有用である。
【０１９５】
最大の油圧がｐｏｌ＝３０Ｍｐａであると仮定すると、第１および第２のピストン（または、相対のスライド座）の直径の比は、少なくとも下記の数式８でなくてはならない。
【０１９６】
【数８】
2010511848.tif 000010
【０１９７】
ここで、ｐｏｌおよびｐｖは、それぞれ、油に必要とされる最大の圧力およびその場にもたらされる最低の温度条件における飽和蒸気圧である。
【０１９８】
上述の２つのピストンの行程が、免震装置の全体としての弾性につながり、第１のピストンによって与えられる行程によって定められる。
【０１９９】
有利なことには、タンク８００とソレノイドバルブ３１０ａとの間に、圧力低減装置を加えることができる。圧力低減装置は、スラスト手段および行程の終わりの部品への望ましくない過剰な圧力を避けるために、ソレノイドバルブへと流入する推進ガスの最小環境温度圧力に保つ。
【０２００】
要約すると、本発明による免震装置は、地震の際に、地面から上部構造への垂直軸回転および水平の張力の伝達を防止し、影響を人工の地震によって引き起こされる影響よりも小さくする。
【０２０１】
さらに、本発明の免震装置の特に有利な実施形態によれば、残りの２つの水平軸モーメントの伝達も回避され、結果として、スライドベースにおける垂直応力のみが上部構造へと伝達される。
【０２０２】
本発明の利点は、上記の説明に照らしてすでに明らかであるが、主として、ボールの全方向の流れおよび再循環を備えており、２つの物体の間の摩擦に関して、それら２つの物体の間に相対の水平運動の状態が生じたときに、ほぼ完全な絶縁を保証することができるベアリングが提供されることにある。このベアリングは、重たい荷物などの荷物を動かすための摩擦切り換え搬送アセンブリおよび運動式の免震装置において使用するのに特に有利である。
【０２０３】
とくには、そのような摩擦切り換え搬送アセンブリを備えている本発明の対象の免震装置においては、望ましくない風の影響を除くためのセンタリングおよび減衰の要素を使用する必要がない。
【０２０４】
さらに、スライドベース上でのドリフト速度が、慣性自動動作式の免震装置の場合にはきわめて低く、制御動作の免震装置の場合には実質的にゼロである。
【０２０５】
有利な点として、本発明の免震装置は、スライドベースの曲率によって定められるきわめて長い共振周期を備えている。
【０２０６】
有利な点として、地面の許される最大偏位は、きわめて大きく、スライドベースの直径について選択されるサイズによって定められる。
【０２０７】
有利な点として、第１の脱離の加速度が、スライドベースとアイドルサポートとの間の粘着係数から実質的に独立であり、自動動作の免震装置においては、実際のところ、免震装置そのものの幾何学的構成およびその構成の特徴のみに依存する。
【０２０８】
免震装置ＥＣＡに関しては、センサに依存して任意の作動加速度を設定することが可能であり、使用における広い柔軟性を有している。
【０２０９】
さらには、有利な点として、本願の免震装置では、上部構造へと伝達される相対の加速度が、作動の段階における転がりベース上でのベアリングが有している転がり摩擦の値の係数へと低減される。この低減は、免震装置ＩＡの場合には第１の脱離のそれよりも大きな絶対値を有している加速度値について得られ、免震装置ＥＣＡの場合には設定されたしきい値よりも高い絶対値を有している任意の加速度値について得られる。
【０２１０】
有利な点として、本発明による複数の免震装置を備えているシステムの地面との相互作用のスラストの中心が、常に上部構造の重心の垂直線にあり、したがって上部構造が地震の際にきわめて安定である。
【０２１１】
有利な点として、上述のような運動学的不一致が存在しない一方で、上部構造の垂直軸の並進および回転の絶縁が保証される。
【０２１２】
有利な点として、冷間圧接に関する問題が、転がり層のボールが地震の際にのみ上部構造の重量を支えるという事実ゆえ、取り除かれる。
【０２１３】
さらに、地震の事象後の正確かつ容易なセンタリングを得ることができる。
【０２１４】
さらには、本発明による免震装置は、スライド面を製作するために使用される重たい材料（鋼）のマスをあまり使用せずに製造でき、したがって製造コストが低く、公知の免震装置に比べて設置および維持がより容易である。
【０２１５】
図示および説明した実施形態によるボールベアリング、摩擦切り換え搬送アセンブリ、および免震装置に、当業者であれば必要とされる特定のニーズに合致させるという目的でさまざまな変更を加えることができ、それらはすべて、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の保護の範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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