(57)【要約】【課題】  環境問題に配慮した材料を用いて、積層方向の荷重能力の低下を抑制可能な積層支持体を提供する。【解決手段】  積層弾性体１６の中央部には、積層弾性体１６をＸ方向に貫通する弾性体中空部２８が形成されている。弾性体中空部２８には、素線２９をコイル状に巻き回したエネルギー吸収部材３０が、巻き回し方向とＸ方向とが一致する方向で、積層弾性体１６の内側に密着するように挿入されている。弾性体中空部２８には、充填部材３６が充填されている。【選択図】        図１
2005221046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性を有する硬質板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成され、前記積層方向に弾性体中空の形成された積層弾性体と、
前記弾性体中空に前記積層弾性体に密着されて配置され、降伏荷重を調整可能な、降伏調整中空及びこの降伏調整中空から連続して積層弾性体に達する降伏調整間隙、が形成された、エネルギー吸収部材と、
前記弾性体中空に充填され、前記弾性板の前記降伏調整間隙への進入に抗することの可能な充填部材と、
を備えた積層支持体。
【請求項２】
前記エネルギー吸収部材は制振合金を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層支持体。
【請求項３】
前記エネルギー吸収部材は弾塑性材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層支持体。
【請求項４】
前記エネルギー吸収部材は、軸方向が前記積層方向に沿って配置されたコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層支持体。
【請求項５】
硬質板と弾性板とを相互に積層して構成され、前記コイルの中心にこのコイルの内側に密着するように配置された積層体、をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の積層支持体。
【請求項６】
前記充填部材は、ゴム又は樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の積層支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ゴムなどの軟質板と金属などの硬質板とを交互に積層した積層支持体が、免震装置の支承として使用されている。そして、図８に示すように、積層体１００の中心に孔１０２を構成し、この孔１０２にコイル形状の振動エネルギー吸収部材１０４を埋設して構成された、積層ゴム支承が開示されている（特許文献１）。この構成であれば、振動エネルギー吸収部材として、廃棄処理等の困難な鉛に代えて、降伏点は高いが廃棄処理等の容易な材料を用いることができる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、積層体１００に荷重がかけられると、積層体１００の弾性材料層１００Ａが、振動エネルギー吸収部材１０４の隙間から孔１０２の中心部へ向かって進入してくるため、弾性材料層１００Ａの積層方向の荷重能力が低下してしまう。
【特許文献１】特開平１１−２７０６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、環境問題に配慮した材料を用いて、積層方向の荷重能力の低下を抑制可能な積層支持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の積層支持体は、剛性を有する硬質板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成され、前記積層方向に弾性体中空の形成された積層弾性体と、前記弾性体中空に前記積層弾性体と密着されて配置され、降伏荷重を調整可能な降伏調整中空及びこの降伏調整中空から連続して積層弾性体に達する降伏調整間隙が形成された、エネルギー吸収部材と、前記弾性体中空に充填され、前記弾性板の前記降伏調整間隙への進入に抗することの可能な充填部材と、を含んで構成されている。
【０００６】
上記構成の積層支持体では、積層弾性体は、剛性を有する硬質板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成されている。そして、積層弾性体には、中空の弾性体中空が形成されている。この弾性体中空には、エネルギー吸収部材が積層弾性体に密着されて配置されている。エネルギー吸収部材には、降伏荷重を調整可能な、降伏調整中空及びこの中空と積層弾性体とを貫通する降伏調整間隙が形成されている。エネルギー吸収部材としては、弾塑性材料、制振合金などを用いることができる。
【０００７】
ここで、降伏荷重とは、エネルギー吸収部材が降伏を開始する荷重であり、エネルギー吸収部材の材料、形状等に起因する。本発明での降伏荷重は、エネルギー吸収部材に降伏調整中空、及び、降伏調整中空から連続して積層弾性体に達する降伏調整間隙を形成することにより調整されている。
【０００８】
ところで、一般的に、降伏調整間隙が形成されていると、積層弾性体を構成する弾性板が積層方向の荷重により降伏調整間隙へ進入し、積層方向の荷重能力が低下してしまう。そこで、本実施形態では、弾性体中空へ、弾性板の降伏調整間隙への進入に抗することの可能な充填部材を充填する。これにより、積層弾性体の積層方向の荷重能力の低下を抑制することができる。
【０００９】
なお、本発明の積層支持体のエネルギー吸収部材は、請求項２に記載のように、制振合金を含んで構成することができる。
【００１０】
制振合金であれば、それ自体が振動減衰能を有し、より効率よくエネルギー吸収を行うことができる。制振合金としては、双晶型（Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｃｕ系、Ｔｉ−Ｎｉ系など）、転位型（Ｍｇ系）、強磁性型（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏなど）、のいずれの型の制振合金でも有効である。
【００１１】
また、本発明の積層支持体のエネルギー吸収部材は、請求項３に記載のように、弾塑性材料を含んで構成することもできる。
【００１２】
弾塑性材料であれば、上記のようにして降伏荷重を調整することにより、適切なエネルギー吸収を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の積層支持体のエネルギー吸収部材は、請求項４に記載のように、軸方向が前記積層方向に沿って配置されたコイルであることを特徴とすることもできる。
【００１４】
エネルギー吸収部材をコイルとすることにより、積層弾性体の挙動に追従してせん断型の変形挙動を起こさせることができるため、より適切にエネルギー吸収を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の積層支持体は、請求項５に記載のように、硬質板と弾性板とを相互に積層して構成され、前記コイルの中心にこのコイルの内側に密着するように配置された積層体、をさらに備えたことを特徴とすることもできる。
【００１６】
このような積層体をコイルの内側に配置することにより、コイルの形状維持機能を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の積層支持体の充填部材は、請求項６に記載のように、ゴム又は樹脂を主成分とすることを特徴とする。
【００１８】
充填部材には、１．積層弾性体とエネルギー吸収部材の変形に追従可能であること、２．荷重支持性能を確保できるとともにエネルギー吸収部材の形状保持にも寄与すること、３．エネルギー吸収部材の特性に大きな影響を及ぼさないこと、４．長期的に物性が安定していること、が求められる。そこで、充填部材は、ゴム、又は樹脂を主成分するのが好適である。
【００１９】
また、充填部材のせん断弾性係数は、０．１〜１０ＭＰａ程度であれば、上記２．３の要求に対応することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の積層支持体は上記構成としたので、廃棄処理等の容易な材料を用いて、積層方向の荷重能力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の積層支持体１２は、図１に示すように、複数枚の円盤状の金属板１８と、同じく複数枚の円盤状のゴム２０とを厚み方向に交互に積層した（以下この積層方向を「Ｘ方向」という）積層弾性体１６を備える。積層弾性体１６の中央部には、積層弾性体１６をＸ方向に貫通する弾性体中空部２８が形成されている。弾性体中空部２８は、円柱状の空間とされている。
【００２２】
弾性体中空部２８には、図２に示すように、素線２９をコイル状に巻き回したエネルギー吸収部材３０が、図１に示すように、コイルの軸方向とＸ方向とが一致する方向で、積層弾性体１６の内側に密着するように挿入されている。エネルギー吸収部材３０の中心部には、Ｘ方向に沿った降伏調整中空３２が形成されている。また、エネルギー吸収部材３０の、巻き回された素線２９の間は離間されており、離間された位置には、降伏調整中空３２と積層弾性体１６とを貫通させる降伏調整間隙３４が形成されている。すなわち、弾性体中空部２８の中でエネルギー吸収部材３０で占められる部分以外は、降伏調整中空３２及び降伏調整間隙３４で構成されている。コイル状のエネルギー吸収部材３０の径、離間されているループ同士の間隔等は、所定の降伏荷重でエネルギー吸収部材３０が降伏を開始するように調整されている。
【００２３】
なお、エネルギー吸収部材３０としては、弾塑性材料、制振合金、形状記憶合金等を用いることができる。弾塑性材料としては、鉄、アルミ、銅、錫、亜鉛合金、などを用いることができる。また、制振合金としては、双晶型（Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｃｕ系、Ｔｉ−Ｎｉ系など）、転位型（Ｍｇ系）、強磁性型（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏなど）のいずれの型の制振合金を用いることもできる。
【００２４】
弾性体中空部２８には、充填部材３６が充填されている。すなわち、充填部材３６は、降伏調整中空３２及び降伏調整間隙３４に充填されている。充填部材３６により、積層弾性体１６のゴム２０の降伏調整間隙３４への進入が防止されている。充填部材３６としては、弾性率が低く伸びの得られる材料、例えばゴム、樹脂を用いることが好ましい。
【００２５】
積層弾性体１６の側面には被覆ゴム４０が設けられている。この被覆ゴム４０によって金属板１８が覆われており、金属板１８の劣化が防止されている。
【００２６】
積層弾性体１６のＸ方向の両端には、円盤状でその径が積層弾性体１６の径よりも大きい取付プレート４２、４４が固着されている。取付プレート４２、４４は、中心軸が積層弾性体１６の中心軸と一致され、積層弾性体１６の端面から外縁部が張り出した状態で積層弾性体１６に固着されている。取付プレート４２、４４の中央部分には、円形で段差のつけられた孔４６が形成されている。孔４６の積層弾性体１６と離れた側（以下「大径部４６Ａ」という）の径は弾性体中空部２８の径よりも大きく、積層弾性体１６に接する側（以下「小径部４６Ｂ」という）の径は弾性体中空部２８の径よりも小さくなっている。
【００２７】
孔４６の大径部４６Ａには、蓋４８が嵌合され、大径部４６Ａと小径部４６Ｂとの間の段差部分に当接されている。
【００２８】
上記構成の積層支持体１２は、図１に示すように、取付プレート４２、４４をそれぞれ、地盤５２び建物５０に固定することにより、取り付けられる。
【００２９】
この状態で、図３に示すように、地盤５２と建物５０とが水平方向に相対移動すると、積層弾性体１６は同方向にせん断変形する。このせん断変形により、地盤５２と建物５０との相対移動のエネルギーが吸収される。また、エネルギー吸収部材３０も積層弾性体１６の挙動に追従して変形する。そして、エネルギー吸収部材３０に所定の降伏荷重を超えた荷重がかかると、図４に示すように、ヒステリシス特性を示して振動エネルギーを吸収する。図４の（Ａ）に示すヒステリシスループは、本実施形態のように、エネルギー吸収部材３０をコイル形状としたものである。一方、図４の（Ｂ）に示すヒステリシスループは、エネルギー吸収部材３０を円筒状としたものである。コイル形状とした場合の方が、ループの面積が小さく、エネルギーロスが小さいため、効率的に振動を減衰させることができることがわかる。
【００３０】
本実施形態によれば、エネルギー吸収部材３０をコイル形状としたので、降伏点は高いが廃棄処理等の容易な材料を用いる場合でも、容易に降伏荷重を調整することができ、適度なエネルギー吸収を行うことの可能な積層支持体１２を、容易に製造することができる。そして、本実施形態のエネルギー吸収部材３０はコイル状であるため、降伏調整中空３２及び降伏調整間隙３４が形成されるが、これらには充填部材３６が充填されているので、積層弾性体１６のゴム２０の進入を防止することができ、積層支持体１２の鉛直荷重能力の低下を防止することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、降伏調整中空３２に充填部材３６を充填した例について説明したが、降伏調整中空３２には、図５に示すように、複数枚の円盤状の金属板６０と、同じく複数枚の円盤状のゴム６２とをＸ方向に交互に積層した積層円柱体６４を圧入してもよい。積層円柱体６４を圧入させることにより、エネルギー吸収部材３０の形状保持機能を高めることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、エネルギー吸収部材３０をコイル状としたが、コイル状に限定されるものではなく、例えば、図６及び図７に示すように、Ｘ方向に複数本（図７では８本）配置された棒部材７０と、棒部材７０の内側に溶接された環状部材７２とで、エネルギー吸収部材７４を構成することもできる。この構成のエネルギー吸収部材７４では、中央部に降伏調整中空が形成され、環状部材７２と棒部材７０との間の隙間で降伏調整間隙が形成される。この場合でも、降伏調整間隙から積層弾性体１６のゴム２０が進入するのを防止することができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の積層支持体の断面図である。
【図２】本実施形態の積層支持体のエネルギー吸収部材を示す図である。
【図３】本実施形態の積層支持体がせん断変形した状態を示す図である。
【図４】本実施形態のエネルギー吸収部材の荷重と変位の関係を示す図である。
【図５】本実施形態の積層支持体の変形例を示す断面図である。
【図６】本実施形態の積層支持体のエネルギー吸収部材の変形例を示す図である。
【図７】本実施形態の積層支持体の変形例を示す断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１２  積層支持体
１６  積層弾性体
１８  金属板
２０  ゴム
２８  弾性体中空部
３０  エネルギー吸収部材
３２  降伏調整中空
３４  降伏調整間隙
３６  充填部材
６４  積層円柱体（積層体）
７４  エネルギー吸収部材
【図１】
2005221046.tif 000003
【図２】
2005221046.tif 000004
【図３】
2005221046.tif 000005
【図４】
2005221046.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005221046.tif 000008
【図７】
2005221046.tif 000009
【図８】
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