JP2008151337A - Laminated support - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層支持体に関する。 The present invention relates to a laminated support.
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、免震装置の支承等として使用されている。このような積層支持体には、例えば、中心に中空部を形成し、その内部に金属コアが圧入されたものがある。 Conventionally, a laminated support in which soft plates such as rubber and hard plates such as metal are alternately laminated has been used as a support for seismic isolation devices. Such laminated supports include, for example, one in which a hollow portion is formed at the center and a metal core is press-fitted therein.
この金属コアとしては、減衰性能が安定している鉛製のものが使用されることが多いが、鉛は、廃却時等に要するコストが大きい。このため、特許文献1には、鉛に代えて、中空部に粘性体と固体物質とを封入し、固体物質の隙間を粘性体で充填するようにした免震装置が提案されており、固体物質としては、仕切り部材や柱状体及び粒状体が挙げられている。
As this metal core, a lead core having stable damping performance is often used. However, lead requires a large cost for disposal. For this reason,
また、特許文献1では、粒状の硬質材料と組み合わせる粘性体として油等の液状体を例示しているが、長期の使用では液状体中で硬質部材が沈殿してしまい、分散状態が悪化する。このため、部分的に減衰特性が変化してしまい、安定した減衰性能を発揮できない。また、液状体は流動抵抗力が小さく、大きな減衰力を得るという点では適していない。
本発明は上記事実を考慮し、低コストで廃却等できると共に、大きな減衰力を発揮できる積層支持体を得ることを課題とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a laminated support that can be disposed of at low cost and can exhibit a large damping force.
請求項1に記載の発明では、剛性を有する剛性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、この積層方向に中空部が形成された積層弾性体と、弾塑性体で構成され前記中空部内に注入された塑性流動材と、前記塑性流動材内に充填された硬質充填材と、を有し、前記硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値をとる代表長さのうち、大きいほうをDl、小さいほうをDsとしたとき、0.001≦Ds/Dl≦1/3を満たしていることを特徴とする。
In the invention according to
したがって、被支持部材上に積層支持体が設置されると、支持部材の荷重が積層弾性体によって支持される。特に、積層弾性体を、剛性板と弾性板とを交互に積層して構成したので、支持部材を支持するための高い剛性が得られる。 Therefore, when the laminated support is installed on the supported member, the load of the support member is supported by the laminated elastic body. In particular, since the laminated elastic body is configured by alternately laminating rigid plates and elastic plates, high rigidity for supporting the support member can be obtained.
積層弾性体の中空部内には、塑性流動材が注入され、さらに、塑性流動材内には硬質充填材が充填されている。これにより、塑性流動材は、中空部の内面だけでなく、硬質充填材の表面とも接触し、接触面積が広くなっているので、積層弾性体のせん断変形時の減衰特性が向上し、大きな減衰力が得られる。すなわち、積層弾性体のせん断変形時に、硬質充填材どうしも相互に移動するが、この際に硬質充填材の間を塑性流動材が移動(流動)することにより、大きな減衰力を得ることが可能となる。 A plastic fluid is injected into the hollow portion of the laminated elastic body, and the plastic fluid is filled with a hard filler. As a result, the plastic fluid material contacts not only the inner surface of the hollow part but also the surface of the hard filler, and the contact area is widened, so that the damping characteristic during shear deformation of the laminated elastic body is improved, and the large damping is achieved. Power is obtained. That is, when the laminated elastic body undergoes shear deformation, the hard fillers move with each other. At this time, a large damping force can be obtained by moving (flowing) between the hard fillers. It becomes.
特に、本発明では、塑性流動材を弾塑性体で構成しているので、硬質充填材の分散状態が安定し、硬質充填材の沈殿が防止される(好ましくは沈殿しなくなる)。このように硬質材料の沈殿を防止することで、塑性流動材内における硬質充填材の分散状態は変化し難くなり、減衰特性が安定する。したがって、硬質充填材の体積充填率を下げても、所望の減衰特性を得ることができる。 In particular, in the present invention, since the plastic fluidized material is composed of an elastic-plastic material, the dispersion state of the hard filler is stabilized and precipitation of the hard filler is preferably prevented (preferably not precipitated). By preventing the precipitation of the hard material as described above, the dispersion state of the hard filler in the plastic fluidized material is hardly changed, and the damping characteristic is stabilized. Therefore, a desired damping characteristic can be obtained even if the volume filling rate of the hard filler is lowered.
しかも、この積層支持体では、鉛等の廃却に高いコストを要する材料を使用していないので、低コストで廃却できる。 In addition, since this laminated support does not use materials such as lead that require high costs, it can be discarded at low cost.
加えて、本発明では、硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値のうち代表長さが大きいほうをDl、小さいほうをDsとして、0.001≦Ds/Dl≦1/3を満たしている。このように、Ds/Dl≦1/3を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みを抑制することができる。すなわち、塑性流動材の空気含有率を小さくすることができるので、大きな減衰力が得られる。なお、かかる観点からはDs/Dlの値に下限値はないが、実際の混錬の作業性等を考慮すると、0.001≦Ds/Dlとすることが好ましい。 In addition, in the present invention, of the top two maximum values of the frequency in the distribution of the representative length of the hard filler, the larger representative length is Dl and the smaller maximum is Ds. 0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1 / 3 is satisfied. In this way, by satisfying Ds / Dl ≦ 1/3, it is possible to suppress air entrainment when the plastic fluidizing material and the hard filler are kneaded. That is, since the air content rate of the plastic fluidized material can be reduced, a large damping force can be obtained. From this point of view, there is no lower limit for the value of Ds / Dl, but considering the workability of actual kneading and the like, it is preferable that 0.001 ≦ Ds / Dl.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の積層支持体であって、さらに、0.001≦Ds/Dl≦1/4を満たしていることを特徴とする。
The invention according to
このように、Ds/Dl≦1/4を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みをさらに抑制することができるので、塑性流動材の空気含有率がさらに小さくなり、より大きな減衰力が得られる。 Thus, by satisfying Ds / Dl ≦ 1/4, air entrainment when the plastic fluid material and the hard filler are kneaded can be further suppressed. The content is further reduced, and a greater damping force is obtained.
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の積層支持体であって、前記硬質充填材の代表長さの分布における上位2つの極大値の間で頻度の最小値をとる代表長さをDcとし、代表長さがDcよりも大きい大粒子群の全体積をVl、代表長さがDc以下の小粒子群の全体積をVsとしたとき、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8を満たしていることを特徴とする。
In invention of
このように、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みを抑制することができる。すなわち、塑性流動材の空気含有率を小さくすることができるので、大きな減衰力が得られる。 As described above, by satisfying 0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8, it is possible to suppress the entrainment of air when the plastic fluid material and the hard filler are kneaded. That is, since the air content rate of the plastic fluidized material can be reduced, a large damping force can be obtained.
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の積層支持体であって、さらに、0.5≦Vl/(Vl+Vs)≦0.7を満たしていることを特徴とする。
The invention according to
このように、0.5≦Vl/(Vl+Vs)≦0.7を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みをさらに抑制することができるので、塑性流動材の空気含有率がさらに小さくなり、より大きな減衰力が得られる。 Thus, by satisfying 0.5 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.7, it is possible to further suppress the entrainment of air when the plastic fluid material and the hard filler are kneaded. In addition, the air content of the plastic fluidized material is further reduced, and a greater damping force can be obtained.
請求項5に記載の発明では、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記塑性流動材のせん断降伏応力τyが、0.1MPa≦τy≦10MPaであることを特徴とする。
The invention according to
塑性流動材は、そのせん断降伏応力τyを大きくするほど減衰効果も大きくなるが、あまりに大きいと硬質充填材の充填(混入)が困難になる。逆に、せん断降伏応力τyを小さくするほど、塑性流動材を大きく塑性変形させることが可能となり、しかも硬質充填材の充填(混入)が容易になるが、減衰効果は小さくなる。 The plastic fluidized material has a greater damping effect as the shear yield stress τy is increased, but if it is too large, filling (mixing) of the hard filler becomes difficult. Conversely, as the shear yield stress τy is reduced, the plastic fluidized material can be greatly plastically deformed, and the filling (mixing) of the hard filler is facilitated, but the damping effect is reduced.
したがって、塑性流動材のせん断降伏応力τyを0.1MPa以上とすることで、大きな減衰性能を得ることが可能になる。 Therefore, a large damping performance can be obtained by setting the shear yield stress τy of the plastic fluid material to 0.1 MPa or more.
また、このせん断降伏応力τyを10MPa以下とすることで、塑性流動材を大きく塑性変形させることが可能になり、且つ、硬質充填材の充填(混入)も容易になる。 Further, by setting the shear yield stress τy to 10 MPa or less, the plastic fluidized material can be greatly plastically deformed, and the filling (mixing) of the hard filler is facilitated.
請求項6に記載の発明では、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発明において、前記硬質充填材の形状が略球形であることを特徴とする。
The invention according to
硬質充填材の形状を略球形とすることで、硬質充填材の方向依存性を無くし、任意の方向で安定した減衰性能を発揮することが可能となる。 By making the shape of the hard filler substantially spherical, it becomes possible to eliminate the direction dependency of the hard filler and to exhibit stable damping performance in an arbitrary direction.
請求項7に記載の発明では、剛性を有する剛性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、この積層方向に中空部が形成された積層弾性体と、非硬化型の弾完全塑性体で構成され前記中空部内に注入された塑性流動材と、前記塑性流動材内に充填された硬質充填材と、を有し、前記硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値をとる代表長さのうち、大きいほうをDl、小さいほうをDsとしたとき、0.001≦Ds/Dl≦1/3を満たし、前記硬質充填材の代表長さの分布における上位2つの極大値の間で頻度の最小値をとる代表長さをDcとし、代表長さがDcよりも大きい大粒子群の全体積をVl、代表長さがDc以下の小粒子群の全体積をVsとしたとき、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8を満たしていることを特徴とする。
In the invention according to
したがって、被支持部材上に積層支持体が設置されると、支持部材の荷重が積層弾性体によって支持される。特に、積層弾性体を、剛性板と弾性板とを交互に積層して構成したので、支持部材を支持するための高い剛性が得られる。 Therefore, when the laminated support is installed on the supported member, the load of the support member is supported by the laminated elastic body. In particular, since the laminated elastic body is configured by alternately laminating rigid plates and elastic plates, high rigidity for supporting the support member can be obtained.
積層弾性体の中空部内には、塑性流動材が注入され、さらに、塑性流動材内には硬質充填材が充填されている。これにより、塑性流動材は、中空部の内面だけでなく、硬質充填材の表面とも接触し、接触面積が広くなっているので、積層弾性体のせん断変形時の減衰特性が向上し、大きな減衰力が得られる。すなわち、積層弾性体のせん断変形時に、硬質充填材どうしも相互に移動するが、この際に硬質充填材の間を塑性流動材が移動(流動)することにより、大きな減衰力を得ることが可能となる。 A plastic fluid is injected into the hollow portion of the laminated elastic body, and the plastic fluid is filled with a hard filler. As a result, the plastic fluid material contacts not only the inner surface of the hollow part but also the surface of the hard filler, and the contact area is widened, so that the damping characteristic during shear deformation of the laminated elastic body is improved, and the large damping is achieved. Power is obtained. That is, when the laminated elastic body undergoes shear deformation, the hard fillers move with each other. At this time, a large damping force can be obtained by moving (flowing) between the hard fillers. It becomes.
特に、本発明では、塑性流動材を非硬化型の弾完全塑性体で構成しているので、硬質充填材の分散状態が安定し、硬質充填材の沈殿が防止される(好ましくは沈殿しなくなる)。このように硬質材料の沈殿を防止することで、塑性流動材内における硬質充填材の分散状態は変化し難くなり、減衰特性が安定する。したがって、硬質充填材の体積充填率を下げても、所望の減衰特性を得ることができる。 In particular, in the present invention, the plastic fluidized material is composed of a non-curing elastic perfect plastic material, so that the dispersion state of the hard filler is stabilized and precipitation of the hard filler is prevented (preferably not precipitated). ). By preventing the precipitation of the hard material as described above, the dispersion state of the hard filler in the plastic fluidized material is hardly changed, and the damping characteristic is stabilized. Therefore, a desired damping characteristic can be obtained even if the volume filling rate of the hard filler is lowered.
しかも、この積層支持体では、鉛等の廃却に高いコストを要する材料を使用していないので、低コストで廃却できる。 In addition, since this laminated support does not use materials such as lead that require high costs, it can be discarded at low cost.
加えて、本発明では、硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値のうち代表長さが大きいほうをDl、小さいほうをDsとして、0.001≦Ds/Dl≦1/3を満たしている。このように、Ds/Dl≦1/3を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みを抑制することができる。すなわち、塑性流動材の空気含有率を小さくすることができるので、大きな減衰力が得られる。なお、かかる観点からはDs/Dlの値に下限値はないが、実際の混錬の作業性等を考慮すると、0.001≦Ds/Dlとすることが好ましい。 In addition, in the present invention, of the top two maximum values of the frequency in the distribution of the representative length of the hard filler, the larger representative length is Dl and the smaller maximum is Ds. 0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1 / 3 is satisfied. In this way, by satisfying Ds / Dl ≦ 1/3, it is possible to suppress air entrainment when the plastic fluidizing material and the hard filler are kneaded. That is, since the air content rate of the plastic fluidized material can be reduced, a large damping force can be obtained. From this point of view, there is no lower limit for the value of Ds / Dl, but considering the workability of actual kneading and the like, it is preferable that 0.001 ≦ Ds / Dl.
また、本発明では、硬質充填材の代表長さの分布における上位2つの極大値の間で頻度の最小値をとる代表長さをDcとし、代表長さがDcよりも大きい大粒子群の全体積をVl、代表長さがDc以下の小粒子群の全体積をVsとしたとき、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8を満たしている。このように、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8を満たすようにすることで、塑性流動材と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みを抑制することができる。すなわち、塑性流動材の空気含有率を小さくすることができるので、大きな減衰力が得られる。 Further, in the present invention, the representative length that takes the minimum frequency between the top two maximum values in the distribution of the representative length of the hard filler is Dc, and the entire large particle group having a representative length larger than Dc is Dc. When the product is Vl and the total volume of the small particle group having a representative length of Dc or less is Vs, 0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8 is satisfied. As described above, by satisfying 0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8, it is possible to suppress the entrainment of air when the plastic fluid material and the hard filler are kneaded. That is, since the air content rate of the plastic fluidized material can be reduced, a large damping force can be obtained.
本発明は上記構成としたので、低コストで廃却等できると共に、大きな減衰力を発揮できる。 Since the present invention has the above-described configuration, it can be discarded at a low cost and can exhibit a large damping force.
図1には、本発明の第1実施形態の積層支持体12が示されている。積層支持体12は、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板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を備えている。
FIG. 1 shows a
積層弾性体16のX方向両端面には、フランジ板14が固定されている。フランジ板14は、積層弾性体16よりも側方に張り出すフランジ部14Fを備えており、このフランジ部14Fに形成された図示しないボルト孔にボルトを挿通して、積層支持体12が、支持部材(たとえば、建物基礎、土台、地盤等)及び被支持部材(たとえば、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁等)に取り付けられる。取付け状態では、被支持部材が積層支持体12を介して支持部材に支持される。
積層弾性体16を構成する金属板18とゴム板20とは加硫接着により(あるいは接着剤により)強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。そして、積層支持体12が水平方向のせん断力を受けると、積層弾性体16も弾性的にせん断変形する。
The
したがって、支持部材と被支持部材とが水平方向に相対移動(振動)すると、積層弾性体16が全体として弾性的にせん断変形する。ここで、上記のように、金属板18とゴム板20とを交互に積層したことで、積層方向に荷重が作用しても、積層弾性体16の圧縮変形(すなわちゴム板20の圧縮)が抑制されている。
Accordingly, when the supporting member and the supported member are relatively moved (vibrated) in the horizontal direction, the laminated
積層弾性体16はさらに、金属板18とゴム板20の外側端面を周囲から被覆する被覆材22を有している。被覆材22によって金属板18及びゴム板20に外部から雨や光が作用しなくなり、酸素やオゾン、紫外線などによる劣化が防止される。また、被覆材22は、厚さが一定とされており、その強度にばらつきがでないようにされている。なお、被覆材22はゴム板20と同一の材料によって形成することができる。この場合、ゴム板20と被覆材22とを別体で形成しておき、後工程で加硫接着等によって一体化させることが可能である。あるいは、被覆材22とゴム板20を接着剤等で接着してもよい。
The laminated
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、本実施形態では円柱状の空間とされているが、形状は円柱状に限定されない。
An elastic hollow portion 28 that penetrates the laminated
弾性体中空部28には、弾塑性体で構成された塑性流動材30と、この塑性流動材30に充填された硬質充填材(球状体32)とを有するプラグ29が収容されている。この弾塑性体とは、図5(A)に模式的に示すように、ある降伏点まではせん断応力とせん断ひずみとが比例する弾性的な挙動を示し、この降伏点を超えると、せん断応力が一定になるような塑性挙動を示す材料をいう。
The elastic body hollow portion 28 accommodates a plug 29 having a
なお、この図5(A)に示したグラフは、塑性流動材30の挙動をあくまでモデル化したものである。したがって、降伏点まではせん断応力がせん断ひずみに正確に比例し、降伏点を越えるとせん断応力が完全に一定になっている。換言すると、降伏点を超えると塑性流動材は硬化していない(非硬化)状態になっている。このような挙動を示す材料は、特に弾完全塑性体と呼ばれ、本発明の塑性流動材30としては、もっとも好ましい特性となっている。しかしながら、実際にはこのような挙動を示す材料でなくても本発明に適用可能である。要するに、降伏点に達すると、せん断応力がわずかに増大することで(あるいは全く増大することなく)、せん断ひずみが増大するような挙動を示せばよい。図5(A)のグラフで考えると、降伏点に達するまでは直線(あるいは曲線)の傾きが相対的に急で、降伏点を超えると傾きが緩やかになっていればよい。たとえば、降伏点を超えた状態で、せん断応力がせん断ひずみに対し単調増加していても、その増加の程度、すなわち降伏点の右側での直線(あるいは曲線)の傾きが、降伏点の左側より小さければ、塑性流動材30としては、降伏点に達するまでは弾性的な挙動を示し、降伏点を超えると塑性的な挙動を示すことになるので、本発明の塑性流動材30として適用可能となる。
In addition, the graph shown to this FIG. 5 (A) modeled the behavior of the
また、実際の材料では、たとえば図5(B)に示すように、せん断応力が増大から減少に転ずる場合があり、この場合には、極大値でのせん断応力は上降伏点と言われる。さらに、図5(C)に示すように、上降伏点を超えた状態でせん断応力が減少から増加に転ずる場合があり、この場合には、極小値でのせん断応力は下降伏点と呼ばれる。このように、上降伏点や下降伏点がある材料であってもよい。図5(B)あるいは図5(C)に示すような材料では、上降伏点をせん断降伏応力τyとする。 In an actual material, for example, as shown in FIG. 5B, the shear stress may change from increasing to decreasing, and in this case, the shear stress at the maximum value is said to be the upper yield point. Furthermore, as shown in FIG. 5C, the shear stress may change from decreasing to increasing in a state exceeding the upper yield point, and in this case, the shear stress at the minimum value is referred to as a lower yield point. Thus, a material having an upper yield point or a lower yield point may be used. In the material as shown in FIG. 5B or 5C, the upper yield point is the shear yield stress τy.
この塑性流動材30としては、たとえば、未加硫ゴム、熱可塑性エラストマー等を挙げることができるが、これらに限定されない。未加硫ゴムの主成分(ポリマー)としては、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、スチレン・プロピレンゴム(EPM、EPDM)、シリコーンゴム(Q)等が挙げられる。さらに、未加硫ゴムや熱可塑性エラストマー等にカーボンブラック、炭酸カルシウム、オイル・樹脂等の配合剤を配合したものでもよい。特に未加硫ゴムは入手が容易であり、且つ低コストで構成できるので、好ましい。
Examples of the
さらに、弾性体中空部28、すなわち、塑性流動材30内には、塑性流動材30に対して剛体とみなせる硬質の材料で構成された球形の球状体32が、所定の体積充填率となるように複数充填されている。この「体積充填率」とは、塑性流動材30の体積と球状体32の体積の和に対する球状体32の体積の比を百分率で示したものである。
Further, in the elastic body hollow portion 28, that is, in the
球状体30は、本発明の硬質充填材の一例であるが、硬質充填材の材質は、塑性流動材30に対して剛体とみなせる程度の硬さを有する材料であればよい。たとえば、金属、セラミックやエンジニアリングプラスチック等を適用することができるが、これらに限定されない。金属の具体例としては、純鉄、あるいは炭素鋼やステンレス鋼などの鉄を主成分とした粉体を挙げることができる。特に鉄は、他の金属と比較して比較的高いため温度上昇が抑制され、初期の特性を維持できるので、好ましい。
The
ここで、本実施形態では、球状体32として、大きさが異なるように成形された2種類の粒子群からなる球状体32を用いている。図7には、この球状体32の代表長さごとの個数分布(頻度分布)が、粒子群A、Bとして示されている。ここでいう「代表長さ」とは、図6に示すように、拡大鏡(顕微鏡やマイクロスコープ等)を用いて得られる硬質充填材51の観察面(投影面)に関して、一定の方向に測った最大遠間距離(Feret径)をいう。なお、図6に示した例では不定形の硬質充填材51を採り上げて代表長さDを測定しているが、本発明の硬質充填材の形状はこれに限定されず、たとえば、後述する図4(A)〜(F)のいずれの硬質充填材であっても、同様にして代表長さDを測定できる。特に、本実施形態の球状体32のように球形をした硬質充填材では、代表長さDはその直径と一致する。
Here, in this embodiment, the
図7から分かるように、それぞれの粒子群A、Bにおいて、頻度分布は、いわゆる一山型、すなわち極大値が1つ存在する分布となっている。そして、極大値が異なる2つの粒子群A、Bを混合することで、全体として、図8に示すように、いわゆる二山型、すなわち2つの極大値を有する頻度分布となっている。 As can be seen from FIG. 7, in each of the particle groups A and B, the frequency distribution is a so-called single mountain type, that is, a distribution in which one maximum value exists. Then, by mixing the two particle groups A and B having different maximum values, as a whole, as shown in FIG. 8, a so-called double mountain type, that is, a frequency distribution having two maximum values.
本実施形態では、このような頻度分布において、頻度の2つの極大値のうち、代表長さの大きいほう(図8のグラフにおいて右側)の極大値をとるときの代表長さをDl、代表長さの小さいほう(図8のグラフにおいて左側)の極大値をとるときの代表長さをDsとしている。 In this embodiment, in such a frequency distribution, the representative length when taking the maximum value of the larger representative length (right side in the graph of FIG. 8) of the two maximum values of the frequency is Dl, and the representative length The representative length when taking the maximum value of the smaller one (left side in the graph of FIG. 8) is Ds.
また、これら2つの極大値の間で、頻度が最小となるときの代表長さをDcとし、このDcよりも大きい直径(代表長さ)を有する全ての球状体30(大粒子群)の全体積をVl、Dc以下の直径(代表長さ)を有する全ての球状体32(小粒子群)の全体積をVsとしている。 Further, the representative length when the frequency is minimum between these two maximum values is Dc, and all of the spherical bodies 30 (large particle group) having a diameter (representative length) larger than this Dc. The total product of all spherical bodies 32 (small particle groups) having a diameter (representative length) of Vl and Dc or less is Vs.
なお、上記したDl、Ds、Dcの定義は、図8に示したいわゆる二山型の頻度分布に限定することなく適用できる。たとえば、図9〜図11に示す頻度分布では、いずれも極大値が3つ存在している。しかし、このような頻度分布であっても、極大値の上位2つをとるときの代表長さを抽出し、このうち、大きいほうの代表長さをDl、小さいほうの代表長さをDsとすればよい。また、特に図11に示す頻度分布では、2つの極大値の間で、極小点は複数(2つ)存在しているが、最小値をとるときの代表長さをDcとすればよい。 The above definitions of Dl, Ds, and Dc can be applied without being limited to the so-called double mountain type frequency distribution shown in FIG. For example, in the frequency distributions shown in FIGS. 9 to 11, there are three local maximum values. However, even in such a frequency distribution, the representative length when the top two of the maximum values are taken is extracted, and among these, the larger representative length is Dl and the smaller representative length is Ds. do it. In particular, in the frequency distribution shown in FIG. 11, there are a plurality (two) of minimum points between two maximum values, but the representative length when taking the minimum value may be Dc.
そして、本実施形態では、上記のDl、Dsを用いて、
0.001≦Ds/Dl≦1/3
を満たすように、球状体30の大きさが設定されている。
In this embodiment, the above Dl and Ds are used.
0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1/3
The size of the
また、本実施形態では、上記のVl、Vsを用いて、
0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8
を満たすように、球状体30の大きさ及び粒子群A、Bの分布が設定されている。
In the present embodiment, the above-described Vl and Vs are used.
0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8
The size of the
弾性体中空部28の端部には閉塞板24が配置されている。閉塞板24は、弾性体中空部28のX方向の端部を閉塞できるように、弾性体中空部28よりも大径の円盤状に形成されている。閉塞板24をフランジ板14に固定することで、弾性体中空部28を密閉することができる。
A closing
このような構成とされた第1実施形態の積層支持体12では、支持部材と被支持部材との水平方向への相対移動(振動)により、図2(A)に示すように積層弾性体16が弾性的にせん断変形する。このとき、図2(B)にも示すように、弾性体中空部28内の塑性流動材30も流動しつつ全体としてせん断変形し、エネルギーを吸収する。本実施形態では、塑性流動材30内に球状体32が充填されているため、塑性流動材30が弾性体中空部28の内面だけでなく、球状体32の表面にも接触し、その接触面積が広くなり、球状体32の介在によって塑性流動材30が流動し難くなっている。このため、積層弾性体16のせん断変形時の減衰特性が向上し、より大きな減衰力を発揮してエネルギー吸収できる。
In the
図3(A)には、本実施形態のような球状体32(硬質充填材)を充填しない以外は、同一構成とされた比較例の積層弾性体が、塑性流動材30の部分のみを拡大して示されている。比較例の積層弾性体では、塑性流動材30が弾性体中空部28の内面だけに接触している。したがって、たとえば図3(A)に示すように変形前の断面において直方体状の領域E1を想定すると、この領域E1が図3(B)に示すように単にせん断変形するだけなので、減衰力に限界がある。一方、本実施形態では、球状体32(硬質充填材)が移動すると共に、塑性流動材30も球状体32(硬質充填材)の間の狭い隙間を移動(流動)するので、大きな減衰力が得られる。
In FIG. 3A, the laminated elastic body of the comparative example having the same configuration, except that the spherical body 32 (hard filler) as in the present embodiment is not filled, enlarges only the portion of the
特に、本実施形態では、塑性流動材30を弾完全塑性体(非硬化弾塑性体)で構成しているため、充填された球状体32(硬質充填材)の分散状態が安定する。すなわち、球状体32は、不用意に沈殿したり偏在したりすることがなく、塑性流動材30内で均一に分布する。このため、塑性流動材30の減衰特性が部分的に変化することもなく、安定した減衰性能を発揮できる。
In particular, in this embodiment, since the
しかも、本実施形態では、このように所望の減衰力を得るために、従来の鉛プラグのような鉛製の部材を必要としない。このため、低コストでの廃却が可能となる。 Moreover, in this embodiment, in order to obtain a desired damping force in this way, a lead member such as a conventional lead plug is not required. For this reason, it becomes possible to dispose at low cost.
加えて、本実施形態では、図8に示すDl、Dsに関し、
Ds/Dl≦1/3
を満たすように、硬質充填材(球状体32)の大きさが設定されている。また、Vl、Vsに関して、
0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8
を満たすように、硬質充填材の大きさ及び粒子群A、Bの分布が設定されている。これらにより、かかる条件を満たさない構成と比較して、塑性流動材30と硬質充填材とを混錬するときの空気の巻き込みを抑制することができる。塑性流動材30の空気含有率を小さくすることができるので、大きな減衰力が得られることとなる。
In addition, in this embodiment, Dl and Ds shown in FIG.
Ds / Dl ≦ 1/3
The size of the hard filler (spherical body 32) is set so as to satisfy the above. Regarding Vl and Vs,
0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8
The size of the hard filler and the distribution of the particle groups A and B are set so as to satisfy the above. By these, compared with the structure which does not satisfy | fill these conditions, the entrainment of the air when kneading the
図12には、本実施形態に係る2種類の粒子群A、Bについて、以下に示す条件で粒子群の大きさの比を変化させたときの、Ds/Dlの値と空気含有率εとの関係が示されている。
・プラグ29の外径:45mm
・プラグ29の高さ:90mm(空気含有率0%時の計算値)
・プラグ29の成形圧力:100MPa
・塑性流動材30の構成:未加硫ゴム
配合(重量%):天然ゴム13%、ブタジエンゴム31%、
カーボン36%、樹脂18%、
その他オイル等2%
・硬質充填材の構成:不定形で2成分の粒子群からなる鉄粉
・硬質充填材の体積充填率:70%
・硬質充填材の体積比率:Vl/(Vl+Vs)=0.7(一定値)
そして、Ds/Dlの値は、DsとDlを以下の表1に示すように組み合わせて4つ設定した。
FIG. 12 shows the value of Ds / Dl and the air content ε when the ratio of the particle group size is changed under the following conditions for the two types of particle groups A and B according to the present embodiment. The relationship is shown.
・ Outer diameter of plug 29: 45 mm
・ Height of plug 29: 90 mm (calculated value when air content is 0%)
-Molding pressure of plug 29: 100 MPa
-Composition of plastic fluid 30: unvulcanized rubber
Formulation (wt%):
36% carbon, 18% resin,
・ Composition of hard filler: iron powder consisting of two-component particles with irregular shape ・ Volume filling ratio of hard filler: 70%
-Volume ratio of hard filler: Vl / (Vl + Vs) = 0.7 (constant value)
Then, four values of Ds / Dl were set by combining Ds and Dl as shown in Table 1 below.
なお、空気含有率は、(1−プラグの比重÷プラグの構成材料の計算比重)×100で計算できる。ここで、プラグ29の比重は、塑性流動材の比重×体積比+硬質充填材の比重×体積比である。
The air content can be calculated by (1-specific gravity of plug / calculated specific gravity of the constituent material of the plug) × 100. Here, the specific gravity of the plug 29 is the specific gravity × volume ratio of the plastic fluid material + the specific gravity × volume ratio of the hard filler.
このグラフから、Ds/Dlの値が小さくなるにしたがって、空気含有率εも小さくなることが分かる。 From this graph, it can be seen that the air content ε decreases as the value of Ds / Dl decreases.
次に、塑性流動材30の空気含有率εと硬さとの関係について説明する。一般に、塑性流動材30の空気含有率εが増大するにしたがい、硬さが低下する傾向がある。
Next, the relationship between the air content ε and the hardness of the
図14には、以下に示すように、本実施形態と同様に塑性流動材中に硬質充填材を充填(混入)させた試験体について、成形圧力を変えることで空気含有率が異なるものを成形し、試験体の空気含有率とデュロメータ硬さ(タイプD)との関係を求める試験を行った結果が示されている。この試験は、JIS K6253に規定される方法にて行った。試験体の構成は以下の通りである。
・試験体の形状:円柱状
・試験体の外径:10mm
・試験体の長さ:10mm
・試験体の塑性流動材の構成:未加硫ゴム
配合(重量%):天然ゴム13%、ブタジエンゴム31%、
カーボン36%、樹脂18%、
その他オイル等2%
・硬質充填材の構成:鉄粉
・硬質充填材の代表長さ:40μm
・成形圧力:120〜50MPa
図14のグラフからわかるように、デュロメータ硬さ(タイプD)は、空気含有率が3%までの範囲では低下しないが、3%を超えると低下している。したがって、本発明では特に、塑性流動材30の空気含有率として3%以下とすることが好ましい。そして、空気含有率3%以下を達成するための条件として、Ds/Dl≦1/3が得られる。さらに好ましい範囲としては、空気含有率2%以下を達成するための条件として、Ds/Dl≦1/4が得られる。
In FIG. 14, as shown below, the specimens filled with (mixed with) the hard filler in the plastic fluid material as in the present embodiment are molded with different air contents by changing the molding pressure. And the result of having performed the test which calculates | requires the relationship between the air content rate of a test body and durometer hardness (type D) is shown. This test was performed by the method prescribed in JIS K6253. The configuration of the test specimen is as follows.
-Shape of the test specimen: columnar-Outer diameter of the test specimen: 10 mm
-Length of specimen: 10 mm
-Composition of plastic fluid of test specimen: Unvulcanized rubber
Formulation (wt%):
36% carbon, 18% resin,
・ Structure of hard filler: iron powder ・ Representative length of hard filler: 40 μm
・ Molding pressure: 120-50MPa
As can be seen from the graph of FIG. 14, the durometer hardness (type D) does not decrease when the air content is up to 3%, but decreases when it exceeds 3%. Therefore, in the present invention, the air content of the plastic
なお、図12から分かるように、空気含有率を小さくするための条件として、Ds/Dlの値に特に下限値はない。ただし、この値をあまりに小さくすると、小粒子群を構成している球状体32が小さくなるので、混錬時等に微小な球状体32が飛散する等、取り扱いが困難になる。したがって、実際の混錬の作業性等を考慮すると、0.001≦Ds/Dlとすることが好ましい。
As can be seen from FIG. 12, there is no particular lower limit for the value of Ds / Dl as a condition for reducing the air content. However, if this value is too small, the
図13には、本実施形態に係る2種類の粒子群A、Bについて、粒子群の体積比を変化させたときの、Vl/(Vl+Vs)と空気含有率εとの関係が示されている。この例では、体積充填率を70%とし、Dl=0.04mm、Ds=0.01mm、Ds/Dl=0.25としている。また、Vl/(Vl+Vs)の値としては、0.3、0.5、0.7、0.9の4つを設定している。 FIG. 13 shows the relationship between Vl / (Vl + Vs) and the air content ε when the volume ratio of the particle groups is changed for the two types of particle groups A and B according to the present embodiment. . In this example, the volume filling rate is 70%, Dl = 0.04 mm, Ds = 0.01 mm, and Ds / Dl = 0.25. Further, four values of 0.3, 0.5, 0.7, and 0.9 are set as the value of Vl / (Vl + Vs).
このグラフから、空気含有率εはVl/(Vl+Vs)が0.7程度で最小となり、この値が増加しても減少しても、空気含有率は増大することが分かる。そして、空気含有率3%以下を達成するための条件として、0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8が得られる。さらに好ましい範囲としては、空気含有率2%以下を達成するための条件として、0.5≦Vl/(Vl+Vs)≦0.7が得られる。 From this graph, it can be seen that the air content ε becomes minimum when Vl / (Vl + Vs) is about 0.7, and the air content increases even if this value increases or decreases. As a condition for achieving an air content of 3% or less, 0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8 is obtained. As a more preferable range, 0.5 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.7 is obtained as a condition for achieving an air content of 2% or less.
なお、本実施形態では、本発明の硬質充填材の例として、球形に形成された球状体32を挙げたが、要するに、塑性流動材30内に充填されることで、塑性流動材30と接触して接触面積を増大し、塑性流動材30の流動抵抗力を増すことができれば、特に限定されない。たとえば、図4(A)に示す回転楕円体形状の硬質充填材36、図4(B)に示す円柱形状の硬質充填材38、図4(C)に示す円盤状の硬質充填材39、図4(D)に示す回転楕円体の長手方向中央部分がくびれた形状(いわゆる「落花生殻」形状)の硬質充填材41等を挙げることができる。
In the present embodiment, the
なお、硬質充填材を本実施形態のように球形とすると、その方向性が無くなるので、任意の方向で安定した減衰特性を発揮させることができる。この場合の「球形」には、完全な球形が含まれるのはもちろんであるが、実質的に方向依存性がない程度であれば、完全な球形でなくてもよい。たとえば、正多面体形状や、図4(E)に示すような、表面が五角形と六角形とで構成されている形状(いわゆる「サッカーボール」形状)の硬質充填材48や、図4(F)に示すような、球体の表面から、円錐状(角錐状、円錐台状、角錐台状であってもよい)の複数の微小突起が、それぞれの頂点を外側に向けるように形成された形状(いわゆる「金平糖」形状)の硬質充填材49等であってもよい。正多面体形状の硬質充填材48の場合には、面数が多くなるほど球形に近づき、方向性が解消されるので好ましい。また、金平糖形状の硬質充填材49の場合には、微小な突起の大きさを略均一とし、その位置の分布の偏りが少ないようにすると、突起による方向性が少なくなるので好ましい。
If the hard filler is spherical as in the present embodiment, the directionality is lost, and stable damping characteristics can be exhibited in any direction. In this case, the “spherical shape” includes a complete spherical shape, but may not be a complete spherical shape as long as it has substantially no direction dependency. For example, a regular polyhedron shape, a
また、硬質充填材を粒状体とすれば、塑性流動材30中への充填が容易になり、減衰性能が安定するので好ましい。たとえば、上記した回転楕円体形状、円柱形状、円盤状、落花生形状、サッカーボール形状、金平糖形状はいずれも、塑性流動材30内で硬質充填材の挙動が各々が独立しているので、粒状体とみなすことができる。さらに、図6に示すように、不定形(形状が一定していない)の硬質充填材51であっても、それぞれが独立して粒状となっていれば、ここでいう粒状体に含まれる。
In addition, it is preferable to use a hard filler as a granular material because filling into the
本発明の塑性流動材としては、要するに弾完全塑性体(非硬化弾塑性体)で構成されていれば、硬質充填材の分散状態を安定させることができる。特に、塑性流動材のせん断降伏応力τyは、0.1MPa以上で10MPa以下とすることが好ましい。すなわち、0.1MPa以上とすることで、十分な減衰性能を得ることが可能になる。10MPa以下とすることで、塑性流動材を大きく塑性変形させることが可能になる
また、本発明では、硬質充填材の代表長さの頻度分布において、必ずしも2つの極大値をもつ二山型のものに限定されず、前述のように、3つ以上の極大値をもつもの(図9〜図11参照)でもよい。加えて、硬質充填材を構成する粒子群としても、図7に示した2つの粒子群A、Bに限定されず、極大値が互いに異なる3つ以上の粒子群を混合していてもよい。
In short, the plastic fluidized material of the present invention can stabilize the dispersion state of the hard filler as long as it is composed of an elastic perfect plastic material (non-hardened elastic plastic material). In particular, the shear yield stress τy of the plastic fluidized material is preferably 0.1 MPa or more and 10 MPa or less. That is, by setting the pressure to 0.1 MPa or more, sufficient attenuation performance can be obtained. By setting the pressure to 10 MPa or less, the plastic fluidized material can be greatly plastically deformed. In the present invention, the frequency distribution of the representative length of the hard filler is not necessarily a double mountain type having two maximum values. It is not limited to this, As mentioned above, what has three or more maximum values (refer FIGS. 9-11) may be sufficient. In addition, the particle group constituting the hard filler is not limited to the two particle groups A and B shown in FIG. 7, and three or more particle groups having different maximum values may be mixed.
12 積層支持体
14 フランジ板
14F フランジ部
16 積層弾性体
18 金属板
20 ゴム板
22 被覆材
24 閉塞板
28 弾性体中空部
29 プラグ
30 塑性流動材
32 球状体
36 硬質充填材
38 硬質充填材
39 硬質充填材
41 硬質充填材
48 硬質充填材
49 硬質充填材
51 硬質充填材
12
Claims (7)
弾塑性体で構成され前記中空部内に注入された塑性流動材と、
前記塑性流動材内に充填された硬質充填材と、
を有し、
前記硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値をとる代表長さのうち、大きいほうをDl、小さいほうをDsとしたとき、
0.001≦Ds/Dl≦1/3
を満たしていることを特徴とする積層支持体。 A laminated elastic body in which a rigid plate having rigidity and an elastic plate having elasticity are alternately laminated in a predetermined lamination direction, and a hollow portion is formed in the lamination direction;
A plastic fluidized material composed of an elastoplastic material and injected into the hollow portion;
A hard filler filled in the plastic fluidized material;
Have
Of the representative lengths taking the top two maximum values of the frequency in the representative length distribution of the hard filler, the larger one is Dl and the smaller one is Ds.
0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1/3
A laminated support characterized by satisfying
0.001≦Ds/Dl≦1/4
を満たしていることを特徴とする積層支持体。 The laminated support according to claim 1, further comprising:
0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1/4
A laminated support characterized by satisfying
前記硬質充填材の代表長さの分布における上位2つの極大値の間で頻度の最小値をとる代表長さをDcとし、代表長さがDcよりも大きい大粒子群の全体積をVl、代表長さがDc以下の小粒子群の全体積をVsとしたとき、
0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8
を満たしていることを特徴とする積層支持体。 A laminated support according to claim 1 or claim 2, wherein
In the distribution of representative lengths of the hard filler, the representative length that takes the minimum value between the two highest local maximum values is Dc, and the total volume of large particles having a representative length larger than Dc is Vl. When the total volume of small particle groups having a length of Dc or less is Vs,
0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8
A laminated support characterized by satisfying
0.5≦Vl/(Vl+Vs)≦0.7
を満たしていることを特徴とする積層支持体。 The laminated support according to claim 3, further comprising:
0.5 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.7
A laminated support characterized by satisfying
非硬化型の弾完全塑性体で構成され前記中空部内に注入された塑性流動材と、
前記塑性流動材内に充填された硬質充填材と、
を有し、
前記硬質充填材の代表長さの分布における頻度の上位2つの極大値をとる代表長さのうち、大きいほうをDl、小さいほうをDsとしたとき、
0.001≦Ds/Dl≦1/3
を満たし、
前記硬質充填材の代表長さの分布における上位2つの極大値の間で頻度の最小値をとる代表長さをDcとし、代表長さがDcよりも大きい大粒子群の全体積をVl、代表長さがDc以下の小粒子群の全体積をVsとしたとき、
0.4≦Vl/(Vl+Vs)≦0.8
を満たしていることを特徴とする積層支持体。 A laminated elastic body in which a rigid plate having rigidity and an elastic plate having elasticity are alternately laminated in a predetermined lamination direction, and a hollow portion is formed in the lamination direction;
A plastic fluidized material composed of a non-curing type elastic perfect plastic material and injected into the hollow portion;
A hard filler filled in the plastic fluidized material;
Have
Of the representative lengths taking the top two maximum values of the frequency in the representative length distribution of the hard filler, the larger one is Dl and the smaller one is Ds.
0.001 ≦ Ds / Dl ≦ 1/3
The filling,
In the distribution of representative lengths of the hard filler, the representative length that takes the minimum value between the two highest local maximum values is Dc, and the total volume of large particles having a representative length larger than Dc is Vl. When the total volume of small particle groups having a length of Dc or less is Vs,
0.4 ≦ Vl / (Vl + Vs) ≦ 0.8
A laminated support characterized by satisfying
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