(57)【要約】本発明は、上下支承座と、該各支承座間の摺動負荷担持部材とを有する支持集成体である。摺動部材は、弾性的なセルフセンタリング手段を備える。作動時に集成体は上下支承座間の相対的な水平移動を制動し、セルフセンタリング手段は摺動部材を静止した中心位置へと復帰させる。典型的に所定構造は上支承座に着座して該上支承座に対して固着され、かつ、下支承座は基盤上に着座しまたは基盤に対して固定される。相対的な水平移動は、地震、風力荷重などにより引き起こされ得る。
2006519969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動部材が前記上下支承座の一方もしくは他方に固定されたとき、前記上支承座もしくは下支承座と協働可能で弾性的なセルフセンタリング手段であって、前記摺動部材が固定されない方の前記支承座を付勢することで該支承座を、前記摺動部材と、該摺動部材が固定された方の前記支承座とに対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る支持集成体。
【請求項２】
前記弾性的なセルフセンタリング手段は前記上下支承座の外周縁を囲繞する弾性スリーブである、請求項１に記載の集成体。
【請求項３】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動手段と協働し、かつ、前記上下支承座の一方もしくは他方または双方と協働することにより、前記摺動手段を付勢することで該摺動手段を中心位置に復帰させもしくは留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る支持集成体。
【請求項４】
前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されない、請求項３に記載の集成体。
【請求項５】
前記弾性的なセルフセンタリング手段はダイヤフラムを備え、前記摺動部材は前記ダイヤフラムの中央箇所にもしくはその近傍に配置され、または、該中央箇所に対して結合され、前記ダイヤフラムの周縁部は、前記上下支承座の一方もしくは双方の周縁部に結合されまたは該周縁部の近傍とされる、請求項３または請求項４に記載の集成体。
【請求項６】
前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されず前記セルフセンタリング手段は前記ダイヤフラムを２つ備える、請求項３から請求項５の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項７】
前記弾性的なセルフセンタリング手段は、前記上下支承座の外周縁上の前記スリーブと、１つもしくは２つの前記ダイヤフラムとの双方を有する、請求項３から請求項６の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項８】
前記１つのダイヤフラムもしくは前記２つのダイヤフラムは加硫ゴムから成る、請求項５から請求項７の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項９】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記上下支承座の外周縁の全体にわたるスリーブであって、該上下支承座と協働して該各支承座を前記摺動部材に対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせ得るスリーブと、前記摺動体から外周方向に延在することで前記スリーブと協働して該摺動体を前記上下支承座間に中心合わせする剛性部材とを備える弾性的なセルフセンタリング手段を備えて成る支持集成体。
【請求項１０】
前記剛性部材は前記弾性スリーブに固着されて前記摺動部材に当接する、請求項９に記載の集成体。
【請求項１１】
前記剛性部材はディスクである、請求項９または請求項１０に記載の集成体。
【請求項１２】
前記剛性部材は、ハブおよび複数本のスポークである、請求項９または請求項１０に記載の集成体。
【請求項１３】
前記摺動部材は実質的に円筒形状であり、かつ、前記下支承座および前記上支承座の担持表面は実質的に平坦である、請求項９から請求項１２の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１４】
前記摺動部材は横断面が通常的な幾何学形状である、請求項９から請求項１２の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１５】
前記上下支承座の各担持表面の一方もしくは他方は湾曲され、かつ、それと協働するために、前記摺動部材の対応担持表面は湾曲される、請求項９から請求項１４の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１６】
前記スリーブは加硫ゴムまたは他の適切な弾性材料製である請求項２、請求項７および請求項９から請求項１５の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１７】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と、該摺動部材が固定されていない前記上支承座もしくは下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は前記上支承座もしくは下支承座と協働して該各支承座を付勢することで該各支承座を、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座の他方とに対する中心位置に復帰させもしくは留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る支持集成体。
【請求項１８】
前記弾性的なセルフセンタリング手段は、前記摺動部材の外周方向にて前記上支承座と前記下支承座との間に配設された複数個の弾性材料製ブロックを備えて成り、前記各ブロックは前記上下支承座の各々と接触してそれらに対して結合される、請求項１７に記載の集成体。
【請求項１９】
前記各ブロックはゴム製である、請求項１８に記載の集成体。
【請求項２０】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記摺動部材に対して取付けられて該摺動部材から外周方向に延在する中実プレート部材と、前記摺動部材の外周方向において前記上支承座と前記中実プレート部材との間および前記下支承座と前記中実プレート部材との間に配設された複数個の弾性材料製ブロックであって、該ブロックは前記上下支承座の各々と前記プレート部材とに接触してそれらに結合されている複数個の弾性材料製ブロックと、を備えた弾性的なセルフセンタリング手段を備えて成る支持集成体。
【請求項２１】
前記各ブロックはゴム製である、請求項２０に記載の集成体。
【請求項２２】
請求項１から請求項２１の何れか一つの請求項に記載の支持集成体を所定構造と基盤との間に設置する段階を備えて成る所定構造の免震を行う方法。
【請求項２３】
前記基盤は別の構造である、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摺動式支持装置に関する。より詳細には本発明は、弾性的なセルフセンタリングを行う摺動式支持装置(sliding bearing)に関する。好適実施形態において本発明に係る摺動式支持装置は免震(seismic isolation)に使用され得るが、ひとつの構造体と、該構造体を支持する別の構造体または地盤(ground)との間における相対移動を制動すべく他の用途においても使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
免震の分野において摺動式支持装置の使用は良く知られている。ひとつの知られている形式の摺動式支持装置は、上下支承座と、これらの支承座の間にて双方の支承座に対してスライド可能な負荷担持摺動部材とを有する支持集成体である。斯かる支持集成体の例は、米国特許第４３２０５４９号、米国特許第５５９７２３９号、米国特許第６０２１９９２号および米国特許第６１２６１３６号に見られる。
【０００３】
別の形式の摺動式支持装置において、摺動部材は上下支承座の一方もしくは他方に対して固定される。斯かる実施形態において摺動部材は、それ自身が固着された支承座から突出する支柱とされ得る。通常、摺動部材に対して移動可能であるのは上支承座である。この形式の摺動式支持装置の例は、米国特許第４６４４７１４号、米国特許第５８６７９５１号、米国特許第６２８９６４０号、米国特許第６０２１９９２号における図４から図６の各々に示す実施形態、および、米国特許第６１２６１３６号の図４および図５に示す実施形態に見られる。
【０００４】
上述の摺動式支持装置の内の幾つかは、湾曲した支承座表面と、摺動要素上の対応湾曲表面とを有することで、前記摺動要素および各支承座の受動的なセルフセンタリングの形態が提供される。上述の摺動式支持装置のいずれの形式も、弾性的なセルフセンタリングを行わない。
【０００５】
本明細書において「セルフセンタリング(self-centering)」とは、水平面に対して直交して上下支承座ならびに摺動要素を通過する長手の中心軸に関し、実質的な対称な位置関係に留まらせまたは斯かる対称位置関係へと復帰させるべく該摺動要素ならびに上下支承座を付勢することである。
【０００６】
弾性的なセルフセンタリングの利点は、支持装置の弾性剪断剛性(elastic shear stiffness)を制御することで免震の有効性を増進するために支持集成体が制動を行うべく設計された処の地震事象または他の水平力の周期を超える固有周期を隔離構造が有するのを確実にする手段が提供されることである。
【０００７】
特に摺動部材が上下支承座の双方に関して移動可能であるときの別の利点は、支持集成体が、弾性的なセルフセンタリングを行わない支持集成体と比較して少ない断面積で構成され得ることである。図２、図３、図７および図９における摺動部材は、上下支承座の間の中点にて静止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、これらの要望の達成を何らか助力しまたは少なくとも有用な選択肢を一般に対して提供することに在る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って本発明は、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動部材が前記上下支承座の一方もしくは他方に固定されたとき、前記上支承座もしくは下支承座と協働可能で弾性的なセルフセンタリング手段であって、前記摺動部材が固定されない方の前記支承座を付勢することで該支承座を、前記摺動部材と、該摺動部材が固定された方の前記支承座とに対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る、支持集成体に在ると広範囲に表現され得る。
【００１０】
好適には、前記弾性的なセルフセンタリング手段は前記上下支承座の外周縁を囲繞する弾性スリーブである。
【００１１】
他の実施形態において本発明は、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動手段と協働し、かつ、前記上下支承座の一方もしくは他方または双方と協働することにより、前記摺動手段を付勢することで該摺動手段を中心位置に復帰させもしくは留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る、支持集成体に在ると広範囲に表現され得る。
【００１２】
一実施形態において、前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されない。
【００１３】
好適には、前記弾性的なセルフセンタリング手段はダイヤフラムを備え、前記摺動部材は前記ダイヤフラムの中央箇所にもしくはその近傍に配置され、または、該中央箇所に対して結合され、前記ダイヤフラムの周縁部は、前記上下支承座の一方もしくは双方の周縁部に結合されまたは該周縁部の近傍とされる。
【００１４】
他の実施形態において、前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されず、前記セルフセンタリング手段は前記ダイヤフラムを２つ備える。
【００１５】
他の実施形態において、前記弾性的なセルフセンタリング手段は、前記上下支承座の外周縁上の前記スリーブと、１つもしくは２つの前記ダイヤフラムとの双方を有する。
【００１６】
本発明は、また、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記上下支承座の外周縁の全体にわたるスリーブであって、該上下支承座と協働して該各支承座を前記摺動部材に対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせ得るスリーブと、前記摺動体から外周方向に延在することで前記スリーブと協働して該摺動体を前記上下支承座間に中心合わせする剛性部材とを備える弾性的なセルフセンタリング手段を備えて成る支持集成体にも在る。
【００１７】
ひとつの代替形態において、前記剛性部材は前記弾性スリーブに固着されて前記摺動部材に当接する。
【００１８】
一実施形態において、前記剛性部材はディスクである。
【００１９】
他の実施形態において、前記剛性部材はハブおよび複数本のスポークである。
【００２０】
代替的に、前記摺動部材は実質的に円筒形状であり、かつ、前記下支承座および前記上支承座の担持表面は実質的に平坦である。
【００２１】
好適には、前記摺動部材は横断面が通常的な幾何学形状である。
【００２２】
代替的に、前記上下支承座の各担持表面の一方もしくは他方は湾曲され、かつ、それと協働するために、前記摺動部材の対応担持表面は湾曲される。
【００２３】
好適には、前記ダイヤフラムは加硫ゴム製である。
【００２４】
好適には、前記スリーブは加硫ゴムまたは他の適切な弾性材料製である。
【００２５】
更なる実施形態において本発明は、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と、該摺動部材が固定されていない前記上支承座もしくは下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記上支承座もしくは下支承座と協働して該各支承座を付勢することで該各支承座を、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座の他方とに対する中心位置に復帰させもしくは留まらせる弾性的なセルフセンタリング手段を更に備えて成る、支持集成体に在ると広範囲に表現され得る。
【００２６】
好適には、前記弾性的なセルフセンタリング手段は、前記摺動部材の外周方向にて前記上支承座と前記下支承座との間に配設された複数個の弾性材料製ブロックを備えて成り、前記各ブロックは前記上下支承座の各々と接触してそれらに対して結合される。
【００２７】
好適には、前記各ブロックはゴム製である。
【００２８】
他の実施形態において本発明は、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記摺動部材に対して取付けられて該摺動部材から外周方向に延在する中実プレート部材と、前記摺動部材の外周方向において前記上支承座と前記中実プレート部材との間および前記下支承座と前記中実プレート部材との間に配設された複数個の弾性材料製ブロックであって、該ブロックは前記上下支承座の各々と前記プレート部材とに接触してそれらに結合されている複数個の弾性材料製ブロックと、を備えた弾性的なセルフセンタリング手段、を備えて成る、支持集成体に在る。
【００２９】
好適には、前記各ブロックはゴム製である。
【００３０】
本発明は、また、本明細書中で定義された支持集成体を所定構造と基盤との間に設置する段階を備えて成る、所定構造の免震を行う方法に在るとも広範囲に表現され得る。
【００３１】
ひとつの代替形態において、前記基盤は別の構造である。
【００３２】
本発明は、また、本出願の明細書において個別的もしくは集合的に言及されもしくは示された部材、要素および特徴、ならびに、斯かる部材、要素または特徴の任意の２つ以上に関する任意のまたは全ての組み合わせに在ると広範囲に表現可能であり、かつ、本発明が関連する分野において知られている均等物を有する特定の完全体が本明細書中で言及された場合、斯かる知られている均等物は個別に示すように本明細書中に援用されたものと見做される。
【００３３】
本発明は、添付図面を参照することで更に十分に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
第１実施形態の構成
図１には、本発明の第１実施形態に係る支持集成体が示される。この実施形態は、好適にはステンレス鋼製の下支承座１２を有し、該支承座からは摺動部材１４が突出する。摺動部材１４の負荷担持上側面上には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくは他の適切な摺動材料の層１５が在る。
【００３５】
上支承座１０もまたステンレス鋼製である。その面は実質的に平坦であると共に、摺動部材１４のＰＴＦＥ層１５上に着座する。
【００３６】
支承座１０、１２は横断面が任意の通常的な幾何学形状とされ得る。一好適実施形態においてそれらは横断面が円形である。
【００３７】
上支承座１０および下支承座１２の外周縁を、好適には加硫ゴム製のスリーブ１８が囲繞する。
【００３８】
加硫ゴム製のダイヤフラム１６も配備される。図示された実施形態においてダイヤフラム１６は、摺動部材１４上を摺動して所定位置に留まり得るべく、摺動部材１４の直径よりも僅かに小さな直径の中央孔を有する。ダイヤフラム１６の外周縁はスリーブ１８により、支承座１０の外側面上の凹所１７に嵌合される。しかしそれは、金属リングもしくは当業者に知られている他の手段により所定位置に挟持され得る。
【００３９】
図１および図１ａに示す実施形態において弾性的なセルフセンタリング力は、スリーブ１８およびダイヤフラム１６の組み合わせにより提供される。但しセルフセンタリングは、スリーブのみまたはダイヤフラムのみによっても達成され得る。図１ｂに示す実施形態において、セルフセンタリング手段はダイヤフラム１６である。図１ｃにおいてそれはスリーブ１８である。これらは、図２、図６および図７に示す実施形態に対する代替例でもある。
【００４０】
スリーブ１８は、該スリーブのゴムに埋設された強化材料製の環状補強リングを包含し得る。該リングは、更に大きな変位を更に等しく分散させることで、該変位の間においてスリーブを安定化させる役割を果たす。
【００４１】
第２実施形態の構成
図２には、本発明の第２実施形態の構成が示される。図２に示す実施形態において上下支承座１０、１２は図１の各支承座と同様の構成である。相違は、下支承座１２が連続的で平坦な負荷担持表面を有することである。各支承座間には、摺動部材２０が在る。好適実施形態においてこの摺動部材２０はＰＴＦＥ製の円筒体である。それは、上支承座１０および下支承座１２の双方に対して水平に移動し得る。
【００４２】
この実施形態においては、各々が中央孔を有する一対のゴム製ダイヤフラム１６、２２が在り、該中央孔を通して摺動部材２０が緊密嵌装式に嵌合される。ダイヤフラム１６、２２の周縁部は夫々、図１に示す実施形態と同様に、ゴム製スリーブ１８により支承座１０、１２の外周縁における凹所に保持される。
【００４３】
第３実施形態の構成
図３には、第３実施形態が示される。この実施形態において摺動部材は、好適にはステンレス鋼製の中央薄寸部２６を有する環状体２４である。図５に詳細に示される如く、薄寸部２６の上下に夫々画成された各凹所３１内には、層状構成が在る。これは、環状体２４の内側で薄寸部２６に固着されたゴム層２８から成る。ゴム層２８に対しては、下面に凹所を備えて好適にはステンレス鋼から成る第２層３０が固着される。下支承座接触表面は、ディスク状ＰＴＦＥインサート３２である。薄寸部２６の上側には、同一の層状構造が配備される。従って上支承座１０および下支承座１２の夫々の面に接触する図３の実施形態における摺動要素の負荷担持表面は、各々がＰＴＦＥ製である。
【００４４】
また、図３の集成体の摺動要素から外方に突出するディスク３４も配備される。ディスク３４の外周縁は上支承座１０および下支承座１２の外周縁を越えて外方に延在する。ゴム製スリーブ１８は、ディスク３４の周縁部まで及ぶと共に上支承座１０および下支承座１２の周縁部の回りに延在する。
【００４５】
第４実施形態の構成
図４に示す実施形態は、ディスク３４の外周縁が上支承座１０および下支承座１２の外周縁に対して実質的に垂直整列して位置することを除き、図３の実施形態と実質的に同一である。これは、支承座１０、１２の周縁部を越えて周縁方向に延在する図３の実施形態におけるディスク３４と対照的である。
【００４６】
ディスク３４は、スリーブ１８と前記摺動部材との間の堅固な接続部の役割を果たす。本発明は、他の機械的な均等物を企図する。中実のディスク３４の代わりに、有孔ディスクが使用され得る。環状体２４から外方に延在するスポークも利用し得る。ディスク３４が前記摺動体に対して取付けられるのではなくスリーブ１８の内側面に対して取付けられ得ることも等しく企図される。斯かる実施形態においては、有孔ディスク、または、内側および外側の環状リムを備えた複数本のスポークもまた、同一目的で採用され得る。
【００４７】
第５実施形態の構成
図６に示す実施形態は、図１に示す実施形態と実質的に同一である。それは下支承座３６を備え、該支承座からは、上端部にＰＴＦＥ製の負荷担持表面３９を有する摺動部材４０が突出する。図６の集成体において上支承座３８の担持面は平坦ではなく球状である。摺動部材４０の負荷担持表面３９は、上支承座３８の負荷担持表面の凹球状湾曲に対応する凸球状湾曲を有する。
【００４８】
ダイヤフラム１６およびスリーブ１８は、図１に示す実施形態にて記述されたのと同一の材料および構成である。
【００４９】
第６実施形態の構成
図７に示す実施形態は、図２に示す実施形態と同様の構成である。但し図６における実施形態と同様に、上支承座３８の負荷担持表面は球状であり、下支承座４４の負荷担持表面も同様である。摺動部材４２は、上下支承座３８および４４の内側面に対応する形状を有する半球状の負荷担持端面４３を有する。
【００５０】
図７に示すダイヤフラム１６、２２ならびにスリーブ１８は、図２に関して記述された対応ダイヤフラムおよびスリーブと同一の材料および構成である。
【００５１】
第７実施形態の構成
図８に示す支持集成体において上下支承座１０、１２はステンレス鋼プレートである。摺動部材４６は実質的に円筒形状であると共に、上支承座１０の延長部に対して固定されるかまたは該延長部を形成する。摺動部材４６の下面上には、ＰＴＦＥ層４８が配備される。
【００５２】
下支承座１２は同様にステンレス鋼のプレートである。
【００５３】
上下支承座１０、１２の間には、複数個のゴム・ブロック５０が配設される。各ブロック５０は好適には円筒形状であり、かつ、カラー５１および５２により支承座１０、１２の内側面に固着される。示された実施形態においては、前記各支承座の周縁部の近傍にて対称的に配設された４個のブロックが配備される。簡素化のために、図８において摺動部材４６の手前側のブロック５０は示されない。
【００５４】
ブロック５０の各々の横断面形状は、丸形、長方形もしくは正方形、または、他の標準的な幾何学形状とされ得る。示されない実施形態においては、単一の環状体の形状であるゴム製ブロックが配備され得る。前記各ブロックは好適には、セルフセンタリング力を更に良好に提供するために対称的に配設される。
【００５５】
前記ゴムは、ゴム支持装置業界にて知られている種類の天然もしくは人造ゴムとされ得る。
【００５６】
示されない別の代替形態において前記ブロックは、ゴムと、鋼鉄もしくは他の固体材料との交互的な層を有する層状体の形態とされ得る。
【００５７】
第８実施形態の構成
図９に示す実施形態においては、図３および図４に示す実施形態においてディスク３４により提供されたのと同様の機能を提供する中間的中実ディスク５４が在る。摺動部材は、図９に示すようにディスク５４を貫通する単一のステンレス鋼円筒体または一対の円筒体５６および５８とされ得る。上下支承座１０、１２の夫々の内側面に対し、摺動部材５６、５８の摺動表面を提供するＰＴＦＥ層５７および５９が在る。各ゴム・ブロック５０は図８に示すものと同一であり、かつ、殆ど同一様式で対称的に配設される。それらは各端部にてカラー５１および５２により、上支承座１０、ディスク５４の上側面、ディスク５４の下側面および支承座１２の上側に固着されると共に、所定位置に保持される。
【００５８】
第９実施形態の構成
図１０に示す実施形態の各構成要素は、上下支承座１０、１２の担持面が湾曲されていることを除き、図９に示すのと同一である。ＰＴＦＥ層５７および５９は、支承座１０、１２に接触する対応湾曲面を有する。
【００５９】
第１０実施形態の構成
図１１および図１２に示す実施形態において支持装置は、所定構造が着座する上側プレート６０と、基盤(foundation)もしくは更なる構造上に着座し得る下側プレート６２とを有する。プレート６０、６２の内面６１および６３はステンレス鋼により被覆される。
【００６０】
摺動部材６４は、図３から図５に示す環状体と類似した、対向する一対の環状体半体７０から成る。先の構成と同様に、各環状体半体における凹所内には、外方に向けて順次に３つの層が挿入される。最内側層７２はゴム製である。次の層７４は鋼鉄であり、かつ、外側面７６はＰＴＦＥ製である。
【００６１】
この支持装置に対するセルフセンタリングは、図２におけるダイヤフラム１６、２２と殆ど同一の様式にて摺動部材６４上に嵌装された上側ダイヤフラム６６および下側ダイヤフラム６８により提供される。
【００６２】
上側ダイヤフラム６６の外周縁８２は、リム８０上に嵌装される。図１１に示すように、ダイヤフラム縁部８２をリム８０に対し、かつ、リム８０を上側プレート６０に対して固着する一群の４本のボルト７８が配備される。同様に、一群の４本のボルト７８は、ダイヤフラム縁部８４をリム８６に対し、かつ、リム８６を下側プレート６２に対して固着する。
【００６３】
所定構造を他方のプレート６０に対して固着すると共に下側プレート６２を基盤または更なる構造に対して固着するために、プレート６０、６２における孔を貫通して（不図示の）ボルトがナット８８、８９内へと螺着され得る。
【００６４】
第１実施形態の作用
図１における実施形態は、図１ａにおいて作動状態で示される。地震などの外部力は、下支承座１２を図示された位置へと移動させている。上支承座１０と下支承座１２との間の相対的な水平移動は、摺動部材１４の上側表面１５と支承座１０の内側面との間の摩擦により制動される。
【００６５】
スリーブ１８が支持集成体の右側および左側の両方で延伸されていることが理解される。スリーブ１８における弾性によれば上支承座１０は、図１に示す静止位置に復帰すべく付勢される。同様に、ダイヤフラム１６の左側部分は延伸される一方、右側部分は弛緩している。上下支承座間の相対移動が摺動要素１４と上支承座１０との間の摩擦により制動される一方、スリーブ１８およびダイヤフラム１６の双方は、摺動部材１４および上側バルブ支承座１０を図１に示す中心位置へと付勢する。
【００６６】
図１に示す前記実施形態はダイヤフラム１６およびスリーブ１８の双方を有するが、本発明の有効範囲内である他の実施形態は、ダイヤフラム１６のみを有する集成体および弾性スリーブ１８のみを有する別の集成体を包含し得る。
【００６７】
第２実施形態の作用
図２ａに示す実施形態において、弾性スリーブ１８および一対のダイヤフラム１６、２２の両方からの弾性的なセルフセンタリング力は、摺動部材２０ならびに支承座１０、１２を中心位置へと付勢する。図２ａにおいてダイヤフラム２２の左側は弛緩しており、右側は延伸されている。ダイヤフラム１６は、図１ａに示すのと同一様式で延伸され、かつ、弛緩している。
【００６８】
第３および第４実施形態の作用
図４ａを参照すると、地震の力は下支承座１２を右側へと変位させている。摺動部材２４の双方の負荷担持面と支承座１０、１２の夫々の負荷担持面との間の摩擦力は、各支承座間の相対移動を制動する。弾性スリーブ１８は、上下支承座とディスク３４の双方を中心位置へと付勢する。
【００６９】
第５および第６実施形態の作用
図６および図７に示す実施形態において各支承座の湾曲表面は、ダイヤフラム１６、２２ならびにスリーブ１８により提供された弾性的なセルフセンタリングに対し、付加的で受動的な調心力を付加する。
【００７０】
第７実施形態の作用
地震事象において、地震力は図８ａに示すように下支承座１２を移動させる。摺動部材４６と支承座１２との間の摩擦は、その力を制動する。ゴム・ブロック５０は、支持集成体を中心位置に復帰させる役割を果たす。
【００７１】
第８実施形態の作用
同様に、図９ａに示すように、地震力は下支承座１２を示された如く移動させている。該動作は、ＰＴＦＥ層５７と支承座１０との間、および、ＰＴＦＥ層５９と支承座１２との間の制動摩擦により制動される。各対のゴム・ブロック５０はディスク５４と協働し、図９に示す位置へと集成体を調心する役割を果たす。
【００７２】
第９実施形態の作用
図１０に示す実施形態において支承座１０、１２の湾曲表面は、各ゴム・ブロック５０およびディスク５４により提供される弾性的なセルフセンタリングに対し、補足的な受動的調心力を付加する。
【００７３】
第１０実施形態の作用
図１１および図１２に示す実施形態は、図２および図２ａに示す第２実施形態の様式で動作する。
【００７４】
利点
地震用の摺動式支持装置の弾性的なセルフセンタリングにより提供されるひとつの利点は、それによれば、隔離構造の周期が地震の周期を超える様に該隔離構造の周期を制御する手段が提供されることである。免震においてこれは、周期シフト（ｐｅｒｉｏｄ  ｓｈｉｆｔ）として知られている。この概念は、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社(John Wiley & Sons)のスキナ等(Skinner et al.)による「免震への手引き(Introduction to Seismic Isolation)」(1993)の第４〜７頁に更に十分に記述されている。
【００７５】
別の利点は、それが、支持集成体により占有される横断面を最小化することである。図２、図４、図７、図９および図１０に示す支持集成体の利点は、それらが二重作用を行うことである。すなわち、頂部および底部支承座１０、１２は摺動部材に対して夫々が逆方向に移動することから、各支承座の摺動表面の必要サイズは１／２まで減少される。
【００７６】
支持集成体を作動させるために必要な全体的水平力Ｆ（水平）は、摩擦を克服する力Ｆ（μ）、ゴム製ダイヤフラムを変形させる力Ｆ（ｍ）、および、ゴム製スリーブを変形させるために必要な力Ｆ（ｗ）の合計により与えられる。ゴムを変形させる力は、概略的に弾性的な性質である。
【００７７】
従って、
Ｆ（水平）＝Ｆ（μ）＋Ｆ（ｍ）＋Ｆ（ｗ）
上記式中、
Ｆ（μ）＝μ・Ｆ（垂直）
Ｆ（ｍ）≒［（ゴム）・ｔ（ｍ）］ｘ
Ｆ（ｗ）≒［α・Ｅ（ゴム）＋β・Ｇ（ゴム）］・［Ａ（ｗ）／ｈ（ｗ）］ｘ
であり、
上記式中、
μ＝２つの摺動表面間の摩擦係数
Ｆ（垂直）＝（全体質量）・ｇ
ｔ（ｍ）＝ダイヤフラムの厚み（図１参照）
ｘ＝底部支承座に対する頂部支承座の水平変位であり、
各支承座が調心されたときにｘ＝０である。
α＝ダイヤフラムに対する幾何学項
β＝スリーブに対する幾何学項
Ｅ（ゴム）＝ゴム製ダイヤフラムに対するヤング率
Ｇ（ゴム）＝ゴム製スリーブの剪断弾性率
Ａ（ｗ）＝スリーブの断面積
ｈ（ｗ）＝スリーブの高さ（図１参照）
である。
【００７８】
支持集成体の用途のひとつは、免震のための支持体としてである。免震とは、構造の揺動の固有周期が、制動の最適値と共に、地震の主要周期の値を超える値まで増大されるという技術である。これらの２つの要因の最適値に依れば、前記構造に対して伝達される加速度が少なくとも１／２まで減少され得る。
【００７９】
本発明の支持集成体は、免震の有効性を最大化すべく設計され得るコンパクトな自己完結式ユニットである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】摺動要素は下支承座に固定され、かつ、弾性的なセルフセンタリングがダイヤフラムおよびスリーブの双方により提供されるようにした本発明の一実施形態の断面図である。
【図１ａ】地震の間において変位された図１の実施形態を示す図である。
【図１ｂ】弾性的なセルフセンタリングを提供するダイヤフラムのみが在るという図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図１ｃ】弾性的なセルフセンタリングを提供するスリーブのみが在るという図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図２】摺動要素は上下支承座の双方に対して移動可能であり、かつ、２つのダイヤフラムおよび１つの周縁スリーブが弾性的なセルフセンタリング手段を提供するという本発明の他の実施形態の断面図である。
【図２ａ】摺動要素は上下支承座の双方に対して運動可能であり、かつ、２枚のダイヤフラムおよび１個の周縁スリーブが弾性的なセルフセンタリング手段を提供するという本発明の他の実施形態の断面図である。
【図３】弾性的なセルフセンタリング手段が、周縁スリーブと、ゴム製スリーブに至るまで上下支承座の周縁部を越えて延在する堅固な周縁突出部を備えた摺動部材とにより提供されるという本発明の更なる実施形態の断面図である。
【図４】摺動部材からの堅固な突出部は上下支承座の周縁部を越えては延在しないという図３における実施形態の代替例の断面図である。
【図４ａ】下支承座が上支承座に対して水平に移動したという使用中における図４の実施形態を示す図である。
【図５】図３および図４の各々における円Ｖ内に示す詳細である。
【図６】図１に示す実施形態と類似するが上支承座の担持面が湾曲されているという本発明の実施形態の断面図である。
【図７】図２に示す実施形態と類似するが上下支承座の担持表面が湾曲されているという支持集成体の断面図である。
【図８】ゴム製ブロックが弾性的なセルフセンタリングを提供するという本発明の更なる実施形態の側面図である。
【図８ａ】地震の間に生ずる様式で変位された図８の実施形態を示す図である。
【図９】摺動部材は上下支承座に対して摺動可能であり、かつ、弾性的なセルフセンタリングはゴム製ブロックに対して外周方向に延在する中実ディスクにより提供されるという更に別の実施形態の側面図である。
【図９ａ】使用中に下支承座が変位された図９の実施形態を示す図である。
【図１０】上下支承座の担持表面および摺動要素の担持表面が湾曲されているという図９の実施形態の代替形態の部分的に断面とされた側面図である。
【図１１】本発明に係る支持装置の更なる実施形態の平面図である。
【図１２】図１１における矢視線ＸＩＩ−ＸＩＩにより示される側断面図である。
【図１】
2006519969.tif 000003
【図２】
2006519969.tif 000004
【図３】
2006519969.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006519969.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006519969.tif 000009
【図１０】
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【図８】
2006519969.tif 000011
【図９】
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【図１１】
2006519969.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月20日(2004.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動部材が前記上下支承座の一方もしくは他方に固定されたとき、前記上下支承座の外周縁を囲繞して該上支承座もしくは下支承座と協働可能な弾性スリーブであって、前記摺動部材が固定されない方の前記支承座を付勢することで該支承座を、前記摺動部材と、該摺動部材が固定された方の前記支承座とに対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせる弾性スリーブを更に備えて成る支持集成体。
【請求項２】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体はダイヤフラムを更に備え、前記摺動部材は前記ダイヤフラムの中央箇所にもしくはその近傍に配置され、または、該中央箇所に対して結合され、前記ダイヤフラムの周縁部は、前記摺動手段と協働可能な前記上下支承座の一方もしくは双方と、前記摺動手段と協働可能な前記上下支承座の一方もしくは他方もしくは双方と、前記上下支承座の一方もしくは他方もしくは双方と、の周縁部に結合されまたは該周縁部の近傍とされて、前記摺動手段を付勢することで該摺動手段を中心位置に復帰させもしくは留まらせる支持集成体。
【請求項３】
前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されない、請求項２に記載の集成体。
【請求項４】
前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されず、前記セルフセンタリング手段は前記ダイヤフラムを２つ備える、請求項２または請求項３に記載の集成体。
【請求項５】
前記上下支承座の外周縁上の前記スリーブと、１つもしくは２つの前記ダイヤフラムとの双方を有する、請求項２から請求項４の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項６】
前記１つのダイヤフラムもしくは前記２つのダイヤフラムは加硫ゴムから成る、請求項２から請求項５の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項７】
上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記上下支承座の外周縁の全体にわたるスリーブであって、該上下支承座と協働して該各支承座を前記摺動部材に対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせるスリーブと、前記摺動体から外周方向に延在することで前記スリーブと協働して該摺動体を前記上下支承座間に中心合わせする剛性部材とを備える弾性的なセルフセンタリング手段を備えて成る支持集成体。
【請求項８】
前記剛性部材は前記弾性スリーブに固着されて前記摺動部材に当接する、請求項７に記載の集成体。
【請求項９】
前記剛性部材はディスクである、請求項７または請求項８に記載の集成体。
【請求項１０】
前記剛性部材はハブおよび複数本のスポークである、請求項７または請求項８に記載の集成体。
【請求項１１】
前記摺動部材は実質的に円筒形状であり、かつ、前記下支承座および前記上支承座の担持表面は実質的に平坦である、請求項７から請求項１０の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１２】
前記摺動部材は横断面が通常的な幾何学形状である、請求項７から請求項１０の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１３】
前記上下支承座の各担持表面の一方もしくは他方は湾曲され、かつ、それと協働するために、前記摺動部材の対応担持表面は湾曲される、請求項７から請求項１２の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【請求項１４】
前記スリーブは加硫ゴムまたは他の適切な弾性材料製である、請求項１、請求項６および請求項７から請求項１３の何れか一つの請求項に記載の集成体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摺動式支持装置に関する。より詳細には本発明は、弾性的なセルフセンタリングを行う摺動式支持装置に関する。好適実施形態において、本発明に係る摺動式支持装置は免震(seismic isolation)に使用され得るが、ひとつの構造と、該構造を支持する別の構造もしくは地盤(ground)との間における相対移動を制動すべく他の用途においても使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
免震の分野において摺動式支持装置の使用はよく知られているである。ひとつの知られている形式の摺動式支持装置は、上下支承座と、これらの支承座の間にて該両支承座に関して摺動し得る負荷担持摺動部材とを有する支持集成体である。斯かる支持集成体の例は、米国特許第４３２０５４９号、米国特許第５５９７２３９号、米国特許第６０２１９９２号および米国特許第６１２６１３６号に見られる。
【０００３】
別の形式の摺動式支持装置において、摺動部材は上下支承座の一方もしくは他方に対して固定される。斯かる実施形態において、摺動部材は、自身が固着された支承座から突出する支柱とされ得る。通常、摺動部材に対して移動可能であるのは上支承座である。この形式の摺動式支持装置の例は、米国特許第４６４４７１４号、米国特許第５８６７９５１号、米国特許第６２８９６４０号、米国特許第６０２１９９２号における図４から図６の各々に示す実施形態、および、米国特許第６１２６１３６号の図４および図５に示す実施形態に見られる。
【０００４】
上述の摺動式支持装置の内の幾つかは、湾曲した支承座表面と、摺動要素上の対応湾曲表面とを有することで、前記摺動要素および各支承座の受動的なセルフセンタリングの形態が提供される。上述の摺動式支持装置のいずれの形式も、弾性的なセルフセンタリングを行わない。
【０００５】
本明細書において「セルフセンタリング(self-centering)」とは、水平面に対して直交して上下支承座ならびに摺動要素を通過する長手の中心軸に関し、実質的な対称位置関係に留まらせまたは斯かる対称位置関係へと復帰させるべく該摺動要素ならびに上下支承座を付勢することである。
【０００６】
弾性的なセルフセンタリングの利点は、支持装置の弾性剪断剛性(elastic shear stiffness)を制御することで免震の有効性を増進するために支持集成体が制動を行うべく設計された処の地震事象または他の水平力の周期を超える固有周期を隔離構造が有するのを確実にする手段が提供されることである。
【０００７】
特に摺動部材が上下支承座の双方に関して移動可能であるときの別の利点は、支持集成体が、弾性的なセルフセンタリングを行わない支持集成体と比較して少ない断面積で構成され得ることである。図２、図３および図７における摺動部材は、上下支承座の間の中点にて静止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、これらの要望の達成を何らか助力しまたは少なくとも有用な選択肢を一般に対して提供するに在る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って本発明は、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は、前記摺動部材が前記上下支承座の一方もしくは他方に固定されたとき前記上下支承座の外周縁を囲繞して該上支承座もしくは下支承座と協働可能な弾性スリーブであって、前記摺動部材が固定されない方の前記支承座を付勢することで該支承座を、前記摺動部材と、該摺動部材が固定された方の前記支承座とに対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせる弾性スリーブを更に備えて成る支持集成体に在ると広範囲に表現され得る。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は選択的に前記上下支承座の一方もしくは他方に固定され、前記摺動部材と前記上支承座もしくは下支承座との間、または、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体はダイヤフラムを更に備え、前記摺動部材は前記ダイヤフラムの中央箇所にもしくはその近傍に配置され、または、該中央箇所に対して結合され、前記ダイヤフラムの周縁部は、前記摺動手段と協働可能な前記上下支承座の一方もしくは双方と、前記上下支承座の一方もしくは他方もしくは双方と、の周縁部に結合されまたは該周縁部の近傍とされて前記摺動手段を付勢することで該摺動手段を中心位置に復帰させもしくは留まらせる支持集成体に在ると広範囲に表現され得る。
【００１１】
一実施形態において、前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されない。
【００１２】
他の実施形態において、前記摺動部材は前記上下支承座のいずれにも固定されず前記セルフセンタリング手段は前記ダイヤフラムを２つ備える。
【００１３】
他の実施形態において、前記弾性的なセルフセンタリング手段は、前記上下支承座の外周縁上の前記スリーブと、１つもしくは２つの前記ダイヤフラムとの双方を有する。
【００１４】
好適には、前記１つのダイヤフラムもしくは前記２つのダイヤフラムは加硫ゴムから成る。
【００１５】
本発明は、また、上支承座と、下支承座と、それらの間の摺動負荷担持部材とを備え、前記摺動部材は前記上下支承座の各々に対して摺動可能であり、前記摺動部材と前記上下支承座との間の摩擦は、使用に際し、前記上支承座と前記下支承座との間の相対的な水平移動を制動する支持集成体であって、
該集成体は更に、前記上下支承座の外周縁の全体にわたるスリーブであって、該上下支承座と協働して該各支承座を前記摺動部材に対する中心位置に復帰させもしくは該中心位置に留まらせ得るスリーブと、前記摺動体から外周方向に延在することで前記スリーブと協働して該摺動体を前記上下支承座間に中心合わせする剛性部材とを備える弾性的なセルフセンタリング手段を備えて成る支持集成体にも在る。
【００１６】
ひとつの代替形態において、前記剛性部材は前記弾性スリーブに固着されて前記摺動部材に当接する。
【００１７】
一実施形態において、前記剛性部材はディスクである。
【００１８】
他の実施形態において、前記剛性部材はハブおよび複数本のスポークである。
【００１９】
代替的に、前記摺動部材は実質的に円筒形状であり、かつ、前記下支承座および上支承座の担持表面は実質的に平坦である。
【００２０】
好適には、前記摺動部材は横断面が通常的な幾何学形状である。
【００２１】
代替的に、前記上下支承座の各担持表面の一方もしくは他方は湾曲され、かつ、それと協働するために、前記摺動部材の対応担持表面は湾曲される。
【００２２】
好適には、前記ダイヤフラムは加硫ゴム製である。
【００２３】
好適には、前記スリーブは加硫ゴムまたは他の適切な弾性材料製である。
【００２４】
本発明は、また、本明細書中で定義された支持集成体を所定構造と基盤との間に設置する段階を備えて成る、所定構造の免震を行う方法に在るとも広範囲に表現され得る。
【００２５】
ひとつの代替例において、前記基盤は別の構造である。
【００２６】
本発明は、また、本出願の明細書において、個別的もしくは集合的に言及されもしくは示された部材、要素および特徴、ならびに、斯かる部材、要素または特徴の任意の２つ以上に関する任意のまたは全ての組み合わせに在ると広範囲に表現可能であり、かつ、本発明が関連する分野において知られている均等物を有する特定の完全体が本明細書中で言及された場合、斯かる知られている均等物は個別に示すように本明細書中に援用されたものとみなされる。
【００２７】
本発明は、添付図面を参照することで更に十分に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
第１実施形態の構成
図１には、本発明の第１実施形態に係る支持集成体が示される。この実施形態は、好適にはステンレス鋼製の下支承座１２を有し、該支承座からは摺動部材１４が突出する。摺動部材１４の負荷担持上側面上には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくは他の適切な摺動材料の層１５が在る。
【００２９】
上支承座１０もまたステンレス鋼製である。その面は実質的に平坦であると共に、摺動部材１４のＰＴＦＥ層１５上に着座する。
【００３０】
支承座１０、１２は横断面が任意の通常的な幾何学形状とされ得る。一好適実施形態において、それらは横断面が円形である。
【００３１】
上支承座１０および下支承座１２の外周縁を、好適には加硫ゴム製のスリーブ１８が囲繞する。
【００３２】
加硫ゴム製のダイヤフラム１６も配備される。図示された実施形態において、ダイヤフラム１６は、摺動部材１４上を摺動して所定位置に留まり得るべく、摺動部材１４の直径よりも僅かに小さな直径の中央孔を有する。ダイヤフラム１６の外周縁はスリーブ１８により、支承座１０の外側面上の凹所１７に嵌合される。しかしそれは、金属リングもしくは当業者に知られている他の手段により所定位置に挟持され得る。
【００３３】
図１および図１ａに示す実施形態において、弾性的なセルフセンタリング力は、スリーブ１８およびダイヤフラム１６の組み合わせにより提供される。但しセルフセンタリングは、スリーブのみまたはダイヤフラムのみによっても達成され得る。図１ｂに示す実施形態において、セルフセンタリング手段はダイヤフラム１６である。図１ｃにおいて、それはスリーブ１８である。これらは、図２、図６および図７に示す実施形態に対する代替例でもある。
【００３４】
スリーブ１８は、該スリーブのゴムに埋設された強化材料製の環状補強リングを包含し得る。該リングは、更に大きな変位を更に等しく分散させることで、該変位の間においてスリーブを安定化させる役割を果たす。
【００３５】
第２実施形態の構成
図２には、本発明の第２実施形態の構成が示される。図２に示す実施形態において、上下支承座１０、１２は図１の各支承座と同様の構成である。相違は、下支承座１２が連続的で平坦な負荷担持表面を有することである。各支承座間には、摺動部材２０が在る。好適実施形態において、この摺動部材２０はＰＴＦＥ製の円筒体である。それは、上支承座１０および下支承座１２の双方に対して水平に移動し得る。
【００３６】
この実施形態では、各々が中央孔を有する一対のゴム製ダイヤフラム１６、２２が在り、該中央孔を通して摺動部材２０が緊密嵌装式に嵌合される。ダイヤフラム１６、２２の周縁部は夫々、図１に示す実施形態と同様に、ゴム製スリーブ１８により支承座１０、１２の外周縁における凹所に保持される。
【００３７】
第３実施形態の構成
図３には、第３実施形態が示される。この実施形態において、摺動部材は、好適にはステンレス鋼製の中央薄寸部２６を有する環状体２４である。図５に詳細に示される如く、薄寸部２６の上下に夫々画成された各凹所３１内には、層状構成が在る。これは、環状体２４の内側で薄寸部２６に固着されたゴム層２８から成る。ゴム層２８に対しては、下面に凹所を備えて好適にはステンレス鋼から成る第２層３０が固着される。下支承座接触表面は、ディスク状ＰＴＦＥインサート３２である。薄寸部２６の上側には、同一の層状構造が配備される。従って上支承座１０および下支承座１２の夫々の面に接触する図３の実施形態における摺動要素の負荷担持表面は、各々がＰＴＦＥ製である。
【００３８】
また、図３の集成体の摺動要素から外方に突出するディスク３４も配備される。ディスク３４の外周縁は上支承座１０および下支承座１２の外周縁を越えて外方に延在する。ゴム製スリーブ１８は、ディスク３４の周縁部まで及ぶと共に上支承座１０および下支承座１２の周縁部の回りに延在する。
【００３９】
第４実施形態の構成
図４に示す実施形態は、ディスク３４の外周縁が上支承座１０および下支承座１２の外周縁に対して実質的に垂直整列して位置することを除き、図３の実施形態と実質的に同一である。これは、支承座１０、１２の周縁部を越えて周縁方向に延在するという図３の実施形態におけるディスク３４と対照的である。
【００４０】
ディスク３４は、スリーブ１８と摺動部材との間の堅固な接続部の役割を果たす。本発明は、他の機械的な均等物を企図する。中実のディスク３４の代わりに、有孔ディスクが使用され得る。環状体２４から外方に延在するスポークも利用し得る。ディスク３４が摺動体に対して取付けられるのではなくスリーブ１８の内側面に対して取付けられ得ることも等しく企図される。斯かる実施形態では、有孔ディスク、または、内側および外側の環状リムを備えた複数本のスポークもまた、同一目的で採用され得る。
【００４１】
第５実施形態の構成
図６に示す実施形態は、図１に示す実施形態と実質的に同一である。それは下支承座３６を備え、該支承座からは、上端部にＰＴＦＥ製の負荷担持表面３９を有する摺動部材４０が突出する。図６の集成体において、上支承座３８の担持面は平坦ではなく球状である。摺動部材４０の負荷担持表面３９は、上支承座３８の負荷担持表面の凹球状湾曲に対応する凸球状湾曲を有する。
【００４２】
ダイヤフラム１６およびスリーブ１８は、図１に示す実施形態にて記述されたのと同一の材料および構成である。
【００４３】
第６実施形態の構成
図７に示す実施形態は、図２に示す実施形態と同様の構成である。但し図６における実施形態と同様に、上支承座３８の負荷担持表面は球状であり、下支承座４４の負荷担持表面も同様である。摺動部材４２は、上下支承座３８および４４の内側面に対応する形状を有する半球状の負荷担持端面４３を有する。
【００４４】
図７に示すダイヤフラム１６、２２ならびにスリーブ１８は、図２に関して記述された対応ダイヤフラムおよびスリーブと同一の材料および構成である。
【００４５】
第７実施形態の構成
図８および図９に示す実施形態において、支持装置は、所定構造が着座する上側プレート６０と、基盤(foundation)もしくは更なる構造上に着座し得る下側プレート６２とを有する。プレート６０、６２の内面６１および６３はステンレス鋼により被覆される。
【００４６】
摺動部材６４は、図３から図５に示す環状体と類似した、対向する一対の環状体半体７０から成る。先の構成と同様に、各環状体半体における凹所内には、外方に向けて順次に３つの層が挿入される。最内側層７２はゴム製である。次の層７４は鋼鉄であり、かつ、外側面７６はＰＴＦＥ製である。
【００４７】
この支持装置に対するセルフセンタリングは、図２におけるダイヤフラム１６、２２と殆ど同一の様式にて摺動部材６４上に嵌装された上側ダイヤフラム６６および下側ダイヤフラム６８により提供される。
【００４８】
上側ダイヤフラム６６の外周縁８２は、リム８０上に嵌装される。図１１に示すように、ダイヤフラム縁部８２をリム８０に対し、かつ、リム８０を上側プレート６０に対して固着する一群の４本のボルト７８が配備される。同様に、一群の４本のボルト７８は、ダイヤフラム縁部８４をリム８６に対し、かつ、リム８６を下側プレート６２に対して固着する。
【００４９】
所定構造を他方のプレート６０に対して固着すると共に下側プレート６２を基盤または更なる構造に対して固着するために、プレート６０、６２における孔を貫通して（不図示の）ボルトがナット８８、８９内へと螺着され得る。
【００５０】
第１実施形態の作用
図１における実施形態は、図１ａにおいて作動状態で示される。地震などの外部力は、下支承座１２を図示された位置へと移動させている。上支承座１０と下支承座１２との間の相対的な水平移動は、摺動部材１４の上側表面１５と支承座１０の内側面との間の摩擦により制動される。
【００５１】
スリーブ１８が支持集成体の右側および左側の両方で延伸されていることが理解される。スリーブ１８における弾性によれば上支承座１０は、図１に示す静止位置に復帰すべく付勢される。同様に、ダイヤフラム１６の左側部分は延伸される一方、右側部分は弛緩している。上下支承座間の相対移動が摺動要素１４と上支承座１０との間の摩擦により制動される一方、スリーブ１８およびダイヤフラム１６の双方は摺動部材１４および上側バルブ支承座１０を図１に示す中心位置へと付勢する。
【００５２】
図１に示す実施形態は、ダイヤフラム１６およびスリーブ１８の双方を有するが、本発明の有効範囲内である他の実施形態は、ダイヤフラム１６のみを有する集成体および弾性スリーブ１８のみを有する別の集成体を包含し得る。
【００５３】
第２実施形態の作用
図２ａに示す実施形態において、弾性スリーブ１８および一対のダイヤフラム１６、２２の両方からの弾性的なセルフセンタリング力は、摺動部材２０ならびに支承座１０、１２を中心位置へと付勢する。図２ａにおいて、ダイヤフラム２２の左側は弛緩しており、右側は延伸されている。ダイヤフラム１６は、図１ａに示すのと同一様式で延伸され、かつ、弛緩している。
【００５４】
第３および第４実施形態の作用
図４ａを参照すると、地震の力は下支承座１２を右側へと変位させている。摺動部材２４の双方の負荷担持面と支承座１０、１２の夫々の負荷担持面との間の摩擦力は、各支承座間の相対移動を制動する。弾性スリーブ１８は、上下支承座およびディスク３４の双方を中心位置へと付勢する。
【００５５】
第５および第６実施形態の作用
図６および図７に示す実施形態において各支承座の湾曲表面は、ダイヤフラム１６、２２ならびにスリーブ１８により提供された弾性的なセルフセンタリングに対し、付加的で受動的な調心力を付加する。
【００５６】
第７実施形態の作用
図８および図９に示す実施形態は、図２および図２ａに示す第２実施形態の様式で動作する。
【００５７】
利点
地震用の摺動式支持装置の弾性的なセルフセンタリングにより提供されるひとつの利点は、それによれば、隔離構造の周期が地震の周期を超える様に該隔離構造の周期を制御する手段が提供されることである。免震においてこれは、周期シフト(period shift)として知られている。この概念は、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社(John Wiley & Sons)のスキナ等(Skinner et al.)による「免震への手引き(Introduction to Seismic Isolation)」(1993)の第４〜７頁に更に十分に記述されている。
【００５８】
別の利点は、それが、支持集成体により占有される横断面を最小化することである。図２、図４および図７に示す支持集成体の利点は、それらが二重作用を行うことである。すなわち、頂部および底部支承座１０、１２は摺動部材に対して夫々が逆方向に移動することから、各支承座の摺動表面の必要サイズは１／２まで減少される。
【００５９】
支持集成体を作動させるために必要な全体的水平力Ｆ（水平）は、摩擦を克服する力Ｆ（μ）、ゴム製ダイヤフラムを変形させる力Ｆ（ｍ）、および、ゴム製スリーブを変形させるために必要な力Ｆ（ｗ）の合計により与えられる。ゴムを変形させる力は、概略的に弾性的な性質である。
【００６０】
従って、
Ｆ（水平）＝Ｆ（μ）＋Ｆ（ｍ）＋Ｆ（ｗ）
上記式中、
Ｆ（μ）＝μ・Ｆ（垂直）
Ｆ（ｍ）≒［α・Ｅ（ゴム）・ｔ（ｍ）］ｘ
Ｆ（ｗ）≒［α・Ｅ（ゴム）＋β・Ｇ（ゴム）］・［Ａ（ｗ）／ｈ（ｗ）］ｘ
であり、
上記式中、
μ＝２つの摺動表面間の摩擦係数
Ｆ（垂直）＝（全体質量）・ｇ
ｔ（ｍ）＝ダイヤフラムの厚み（図１参照）
ｘ＝底部支承座に対する頂部支承座の水平変位であり、
各支承座が調心されたときにｘ＝０である。
α＝ダイヤフラムに対する幾何学項
β＝スリーブに対する幾何学項
Ｅ（ゴム）＝ゴム製ダイヤフラムに対するヤング率
Ｇ（ゴム）＝ゴム製スリーブの剪断弾性率
Ａ（ｗ）＝スリーブの断面積
ｈ（ｗ）＝スリーブの高さ（図１参照）
である。
【００６１】
前記支持集成体の用途のひとつは、免震のための支持体としてである。免震とは、構造の揺動の固有周期が、制動の最適値と共に、地震の主要周期の値を超える値まで増大されるという技術である。これらの２つの要因の最適値に依れば、構造に対して伝達される加速度が少なくとも１／２まで減少され得る。
【００６２】
本発明の支持集成体は、免震の有効性を最大化すべく設計され得るコンパクトな自己完結式ユニットである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】摺動要素は下支承座に固定され、かつ、弾性的なセルフセンタリングが、ダイヤフラムおよびスリーブの双方により提供されるようにした本発明の一実施形態の断面図である。
【図１ａ】地震の間において変位された図１の実施形態を示す図である。
【図１ｂ】弾性的なセルフセンタリングを提供するダイヤフラムのみが在るという図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図１ｃ】弾性的なセルフセンタリングを提供するスリーブのみが在るという図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図２】摺動要素は上下支承座の双方に対して移動可能であり、かつ、２つのダイヤフラムおよび１つの周縁スリーブが弾性的なセルフセンタリング手段を提供する本発明の他の実施形態の断面図である。
【図２ａ】摺動要素は上下支承座の双方に対して移動可能であり、かつ、２つのダイヤフラムおよび１つの周縁スリーブが弾性的なセルフセンタリング手段を提供するという本発明の他の実施形態の断面図である。
【図３】弾性的なセルフセンタリング手段が、周縁スリーブと、ゴム製スリーブに至るまで上下支承座の周縁部を越えて延在するという堅固な周縁突出部を備えた摺動部材とにより提供されるという本発明の更なる実施形態の断面図である。
【図４】摺動部材からの堅固な突出部は上下支承座の周縁部を越えては延在しないという図３における実施形態の代替例の断面図である。
【図４ａ】下支承座が上支承座に対して水平に移動したという使用中における図４の実施形態を示す図である。
【図５】図３および図４の各々における円Ｖ内に示す詳細である。
【図６】図１に示す実施形態と類似するが上支承座の担持面が湾曲されているという本発明の実施形態の断面図である。
【図７】図２に示す実施形態と類似するが上下支承座の担持表面が湾曲されているという支持集成体の断面図である。
【図８】本発明に係る支持装置の更なる実施形態の平面図である。
【図９】図８における断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにより示される側断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
2006519969.tif 000023
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006519969.tif 000027
【図９】
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【国際調査報告】
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