JP2006266436A - 支承体及び免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦特性の領域を幅広く設定でき、信頼性が高く、かつコストを低減することできる支承体及び免震装置を提供する。
【解決手段】 免震装置５０は、直列に配列した２個の第１の支承体２８Ａを上プレート５１と中間プレート５２との間に並行に矢印Ｙ方向に配置し、直列に配列した２個の第２の支承体２８Ｂを中間プレート５２と下プレート５３との間に矢印Ｘ方向に配置すると共に、支承体２８Ａ及び支承体２８Ｂが互いに略直交する状態に配置されている。上プレート５１には、支承体２８Ａと同方向に案内棒５４の２個が該支承体２８Ａに沿って装着されている。案内棒５４は該案内棒５４を囲繞するブラケット５５が中間プレート５２装着されている。中間プレート５２には、案内棒５４と略直交して案内棒５６の個が支承体２８Ｂに沿って装着されており、案内棒５４を囲繞するブラケット５５が中間プレート５２に装着されている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、地震等の振動を減衰する支承体及び免震装置する。

従来、この種の免震装置は、上下のレール１、２及びローラ３間の対面中心に、前記上下のロール１、２及び前記ローラ３が当接しない非当接部を設け、上下のレール１、２及びローラ３間で差動すべりを発生させる作動すべり部を傾斜させて前記非当接部の両側に対称的に配置して摩擦力を発生させて振動を減衰させている。この場合、特別なダンパ機構が不要になり、該ダンパ機構を設けた免震装置よりもコストが低減できるという利点がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１７０８３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、ころがり接触部が非当接部と差動すべり部との境界にわずかに存在するだけで、ローラとレールとはほとんどすべり接触するため免震装置の摩擦特性は自ずとすべり接触領域に限定されるという問題があった。
また、すべり接触部の最もすべり速度の大きい領域では、ローラやレールの加工精度、組立の誤差及び装置のわずかな傾き等により、角があたりその部分でカジリも発生して装置の特性が変化したり、寿命が短くなるという問題があった。
さらに、上レールと下レールとの垂直方向相対変位に対して、ローラが脱落することに対する防止について、何ら説明も示唆もされていない。
また、ローラやレールの形状が複雑で、加工や組立のコストが高くなるという問題もあった。

本発明の課題は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、摩擦特性の領域を幅広く設定でき、信頼性が高く、かつコストを低減することできる免震装置を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、下面にＶ字状の溝が中心部が深く両端部に近くになるにしたがって浅く形成された上レールと、
上面に前記上レールに対向するようにＶ字状の溝が中心部が深く両端部に近くになるにしたがって浅く形成された下レールと、
前記上レール及び前記下レールとの間にあって変位自在に前記上レールを前記下レールに対して支持する転動体と、
を備えた支承体において、
前記転動体が前記Ｖ字状の溝に当接されていることを特徴とする。
本発明によれば、摩擦特性の領域を幅広く設定でき、コンパクト化にして信頼性が高くコストの低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明においては、前記転動体は、ローラであって該ローラの外周面及び側面が前記Ｖ字状の溝に当接されていることを特徴とする。これにより、大きな荷重が受けることができ、コンパクトにできる。
さらに、請求項３に記載の発明においては、前記ローラの側面が平面であって、前記上下それぞれのレールのＶ字状の溝角度が前記ローラの外周面と側面との角度よりも大きくしたので、上下それぞれのレールの溝面とローラの側面との当接部の摩擦係数がより小さくなり、かじりや摩耗の発生する確率を低くすることができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記ローラの側面が球面状であって、前記上下それぞれのレールのＶ字状の溝角度の当接点が該ローラの円筒中心より外側に位置するようにしたので、上下それぞれのレールの溝面とローラの側面との当接部の面圧がより低くなり、かじりや摩耗が発生せず信頼性がより高まるのでよい。

さらにまた、請求項５に記載の発明は、上プレートと中間プレートとの間に複数個並列して配置した第１の支承体と、
前記中間プレートと下プレートとの間に前記第１の支承体に直交して複数個並列して配置した第２の支承体と、
前記上プレート及び前記中間プレートとの間に前記第１の支承体に沿って設けられ第１の支承体のローラが上下のレールからの脱落を防止する第一の分離防止機構と、
前記下プレート及び前記中間プレートとの間に前記第２の支承体に沿って設けられ第２
の支承体のローラが上下のレールからの脱落を防止する第２の分離防止機構と、
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、免震装置に分離防止機構を設けたので、該免震装置の信頼性が従来技術より向上させることができた。さらに、上下のレールの溝形状、ローラ形状が簡素化されて加工コストを低減させることができた。

本発明は、Ｖ字状の溝が設けられた上下のレールの間に、ローラを介在させた支承体を免震装置に配置することにより、従来技術より広範囲な減衰性能を得ることができるという効果を奏するものとなった。
また、支承体での上下のレールのＶ字状の溝面とローラとの当接状態を適切に設定できるので、当接部でのかじりや摩耗の発生する確率を従来技術より大幅に低下させることができた。

本発明の実施の形態に係る支承体及び免震装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の形態に係る支承体１１の正面図、図２及び図３は図１の横断面図ある。図１及び図２に示すように、支承体１１は下面１３にＶ字状の溝１４が設けられた上レール１２と、上面１６にＶ字状の溝１７が設けられた下レール１５とから形成され、該上レール１２の溝１５と該下レール１５の溝１７との間に、ローラ（転動体）２０が設けられる。
この場合、ローラ２０は、変位自在に上レール１２を下レール１５に対して支持するように機能する。

図１に示されるように、前記溝１４及び１７が形成される溝底１８及び１９はレール１２、１５の下面１３、上面１６に対して中央部で最も深く、両端部に近くなるにつれて浅くなっており、前記上下のレール１２、１５の相対変位に対して復元性を持たせている。
また、上レール１２の下面１３及び下レール１５の上面１６は、それぞれ溝底１８、１９が上レール１２、下レール１５の中央部から両端に至るまで、同じ深さとなるように加工されており、上下のレール１２、１５とローラ２０とがどの位置にあっても当接状態が同じ、すなわち支承体１１の摩擦係数が一定に確保される。

図１の場合、支承体１１の摩擦係数が一定であるが、本実施の形態に係る支承体１１は、これに限定されるものでなく、例えば上下のレール１２、１５とローラ２０との相対変位により当接状態を変化させたい場合には、それぞれの溝底１８、１９の深さがレール１２、１５の中央部から両端部に向かって変化するように、上レール１２の下面１３及び下レール１５の上面１６を加工すればよいことは言うまでもない。

図２に示されるように、前記溝１４、１７の溝角度θ１、θ２は、例えば９０°の場合はローラ２０の外周面と側面との角度と略等しくなるように加工してあるので、該ローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂ及び側面２３ａ、２３ｂと溝１４、１７を形成する溝面２１、２４及び２２、２５とは、ローラ２０の軸方向にすきまなく当接している。
ローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂと上下のレール１２、１５の溝面２１、２２との当接部はころがり接触が維持され、これにより当接部の摩擦係数は０．００２程度に確保される。
一方、上下のレール１２、１５の溝面２４、２５とローラ２０の側面２３ａ、２３ｂと
は、すべり接触となるので、この当接部での摩擦係数は０．１５程度であり、単体としての支承体１１の摩擦係数は、ころがり接触での摩擦係数とすべり接触での摩擦係数の中間の値を示すこととなり、支承体１１としての摩擦係数により、上下のレール１２、１５の相対変位に対する減衰機能を有することになる。

例えば、上下のレール１２、１５のそれぞれの溝１４、１７を形成する溝面２１、２４及び２２、２５の溝角度θ１及びθ２、例えば９０°を均等にした場合は、１つの支承体１１としての摩擦係数は０．０４程度に維持される。
さらに、上下のレール１２、１５のそれぞれのすべり接触する溝面２２、２５の溝角度θ２をころがり接触する溝面２１、２４の溝角度θ１、例えば９０°より大きくすると、１つの支承体１１としての摩擦係数は、前記上下のレール１２、１５のそれぞれの溝面２１、２４及び２２、２５の溝角度θ１及びθ２を均等にした場合より小さくなる。

本発明の第二の実施の形態に係る支承体２８について図４及び図５により説明する。図４及び図５中、図１及び図２の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。支承体２８は、上下のレール１２、１５の高さ２９、３０（図５参照）は中央部から両端部に至るまで同じである。
さらに、前記支承体２８は、上下のレール１２、１５のＶ字状の溝１４、１７の溝面２１、２２の傾斜角度がローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂに形成される傾斜角度と同じで、かつ上下のレール１２、１５の溝面２１、２２とローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂとは、該ローラ２０の軸方向にすきまなく当接している。

一方、上下のレール１２、１５のＶ字状の溝角度θ３及びθ４は、ローラ２０外周面２０ａ、２０ｂと側面２３ａ、２３ｂとの角度θ５及びθ６よりも大きくし、上下のレール１２、１５の溝面２１、２２とローラ２０の側面２３ａ、２３ｂとはＶ字状の溝底１８、１９の近傍で当接している点を特徴とする。
この場合、当接部がローラ２０の外周部に近いので、すべり速度も小さく、この当接部での摩擦係数は、第一の実施の形態での、上下のレール１２、１５のそれぞれの溝面２１、２２とローラ２０の側面２３ａ、２３ｂとの当接部の摩擦係数よりも小さくなる。
また、この当接部での面圧は高くなるが、該当接部がローラ２０の外周面に近く、すべり速度が小さくなるので、かじりや摩耗の発生する確率は低くなる。

第二の実施の形態に係る支承体２８は、上下のレール１２、１５の高さ２９、３０は中央部から両端部に至るまでその位置が同じであるが、上下のレール１２、１５の溝面２４、２５とローラ２０の側面２３ａ、２３ｂとの当接部が溝底１８、１９の近傍にあるので、上レール１２の下面１３及び下レール１５の上面１６それぞれの形状がこの当接部での摩擦係数に大きく影響を及ぼすことはない。
また、係る形状においては、上下のレール１２、１５の加工コストが低減できるという利点もある。

図６は、本発明の第三の実施の形態に係る支承体４０の横断面図を示す。図６中、図１乃至図５の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図５に示すように、上下それぞれのレール１２、１５のＶ字状の溝１４、１７の溝面２１、２２の傾斜角度がローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂを形成する傾斜角度と同じで、かつ上下のレール１２、１５の溝面２１、２２とローラ２０の外周面２０ａ、２０ｂとは、該ローラ２０の軸方向にすきまなく当接している。
一方、ローラ２０の側面２３ａ、２３ｂは、球面状に形成されており、上下のレール１２、１５の溝面２４、２５との当接部がローラ２０の円筒中心より外側に位置するように、該上下のレール１２、１５の溝面２４、２５が加工されている。

かかる構成の支承体４０は、上下のレール１２、１５のそれぞれの溝面２１、２２とローラ２０の側面２２ａ、２２ｂとの当接部の面圧は、第二の実施の形態に係る支承体２８での当接部の面圧よりも低く、かじりや摩耗が発生せず、信頼性がより高まる。
さらに、支承体４０における当接部のすべり速度は、支承体２８でのすべり速度より大きく、より大きな摩擦係数が得られる。
なお、第一乃至第三の実施に係る支承体１１、２８、４０において上下のレール１２、１５には、ローラ（転動体）２０の形状を円筒状について説明したが、球形状、円錐状、楕円状等に形成すると共に、前記上下のレール１２、１５の溝１４、１７の形状を前記球形状、円錐状、楕円状等に整合することも勿論可能である。

図７及び図８は支承体、例えば支承体２８を採用した免震装置５０の概略構造図で、図７は平面図、図８は側面図を示す。なお、図７は詳細な説明上、上プレート５１の図示を省いている。
図７及び図８中、図４及び図５の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
免震装置５０は、第１の支承体２８Ａを略正方形状の上プレート５１と略正方形状の中間プレート５２との間に複数個、例えば２個を直列に配設し、かつ矢印Ｙ方向（図７において上下方向）に並列に配設する。また第２の支承体２８Ｂを中間プレート５２と略正方形状の下プレート５３との間に複数個、例えば２個を直列に配列し、かつ矢印Ｘ方向（図７において左右方向）に並列に配設する。これにより、支承体２８Ａ及び支承体２８Ｂが互いに略直交する状態に配置されている。

よって、支承体２８Ａ及び２８Ｂの配置方向により、上プレート５１は中間プレート５２に対して矢印Ｙ方向に相対変位する。また、中間プレート５２は、下プレート５３に対して矢印Ｘ方向に相対変位するが、それぞれの方向成分を組み合わせることにより、下プレート５３に対して上プレート５１を任意の方向に相対変位させることができる。
さらに、上プレート５１には、支承体２８Ａと同方向に横断面矩形状の案内棒（第１の分離防止機構）５４が複数個、例えば２個が該支承体２８Ａに沿って装着され、該案内棒５４を囲繞するようにブラケット（第１の分離防止機構）５５が中間プレート５２に装着されている。この場合、前記案内棒５４は、支承体２８Ａの外方にあって上プレート５１及び中間プレート５２の端面側に設けられている。

また、中間プレート５２には、案内棒５４と略直交して案内棒５６が複数個、例えば２個が支承体２８Ｂに沿って装着されており、案内棒（第２の分離防止機構）５６を囲繞するブラケット（第２の分離防止機構）５７が中間プレート５２に装着されている。なお、前記案内棒５６は、支承体２８Ｂの外方にあって中間プレート５２及び下プレート５３の端面側に設けられている。
これにより、支承体２８Ａ及び２８Ｂは、案内棒５４及び５６に沿って変位するので、
ローラ２０がレール１２、１５の溝１４、１７から離脱することを防止することができる。
さらに、案内棒５４及び５６は、第１及び第２の支承体２８Ａ、２８Ｂの外方に位置するので、上下のプレート５１、５２の相対変位の領域が大きくすることができるのでよい。

かかる構成の免震装置５０によれば、案内棒５４及び５６とブラケット５５及び５７との隙間を適宜小さくすることにより、上下それぞれのプレート５１、５３間の垂直方向に相対変位に対しても、ローラ２０の上下のレール１２、１５からの脱落を防止することができ、該免震装置５０の分離防止機構を有する。

本発明の第一の実施の形態に係る支承体の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る支承体の正面図である。 図４のＶ−Ｖ線の断面図である。 本発明の第三の実施の形態る支承体の横断面図である。 第２の支承体を用いた免震装置の平面図である。 免震装置の側面図である。

符号の説明

１１ 支承体 ５５、５７ ブラケット
１２ 上レール ５４、５６ 案内棒
１３ 下面 ５３ 下プレート
１４、１７ 溝 ５２ 中間プレート
１５ 下レール ５１ 上プレート
１６ 上面
２０ ローラ
５０ 免震装置

Claims (5)

1. 下面にＶ字状の溝が中心部が深く両端部に近くになるにしたがって浅く形成された上レールと、
   上面に前記上レールに対向するようにＶ字状の溝が中心部が深く両端部に近くになるにしたがって浅く形成された下レールと、
   前記上レール及び前記下レールとの間にあって変位自在に前記上レールを前記下レールに対して支持する転動体と、
   を備え、
   前記転動体が前記Ｖ字状の溝に当接されていることを特徴とする支承体。
2. 請求項１記載の支承体において、
   前記転動体は、ローラであって該ローラの外周面及び側面が前記Ｖ字状の溝に当接されていることを特徴とする支承体。
3. 請求項２記載の支承体において、
   前記ローラの側面が平面であって、前記上下それぞれのレールのＶ字状の溝角度が前記ローラの外周面と側面との角度よりも大きいことを特徴とする支承体。
4. 請求項２記載の支承体において、
   前記ローラの側面が球面状であって、前記上下それぞれのレールのＶ字状の溝角度を前記ローラ側面との当接点が該ローラの円筒中心より外側に位置するようにしたことを特徴とする支承体。
5. 上プレートと中間プレートとの間に複数個並列して配置した第１の支承体と、
   前記中間プレートと下プレートとの間に前記第１の支承体に直交して複数個並列して配置した第２の支承体と、
   前記上プレート及び前記中間プレートとの間に前記第１の支承体に沿って設けられ第一の支承体の転動体が上下のレールからの脱落を防止する第１の分離防止機構と、
   前記下プレート及び前記中間プレートとの間に前記第２の支承体に沿って設けられ第２
   の支承体の転動体が上下のレールからの脱落を防止する第２の分離防止機構と、
   を備えたことを特徴とする免震装置。
   
   

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