JP2018119638A - 免震ユニットおよびその摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部材を利用して免震作用を得る場合に、摺動部材の動き始めに大きな抵抗を生じないようにする。【解決手段】下ガイド部材５０（の摺動面５０ａ）と上ガイド部材６０（の摺動面６０ａ）との間に、摺動部材１（１Ｂ）が介在される。摺動部材１（１Ｂ）は、下ガイド部材５に当接される凸状の下側面１０ａと、上ガイド部材６０に当接される凸状の上側面２０ａとを有する。摺動部材１（１Ｂ）は、下側面１０ａの頂部において下方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた下側の中央突起部１０ｂと、上側面２０ａの頂部において上方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた上側の中央突起部２０ｂとを有する。下ガイド部材５０と上ガイド部材６０とが水平方向に相対変位されたときに、摺動部材１（１Ｂ）は、上下の中央突起部１０ｂ、２０ｂによるころがり運動を行って傾斜された後、下ガイド部材５０および上ガイド部材６０に対して摺動される。【選択図】 図５

Description

本発明は、免震ユニットおよびその摺動部材に関するものである。

地震から精密機器や美術品等の貴重品を保護するために、免震ユニットが用いられている。この免震ユニットの中には、特許文献１に示すように、基礎部材側に固定されて上面が摺動面とされた下ガイド部材と、基礎部材の上方に配設される上部構造物に固定されて下面が摺動面とされた上ガイド部材と、下ガイド部材と上ガイド部材との間に介在された摺動部材と、を有するものがある。特許文献１に記載のものでは、地震によって下ガイド部材と上ガイド部材とが水平方向に相対変位したときに、摺動部材が傾斜された状態でもって下ガイド部材と上ガイド部材とに対して摺動して、免震作用を行うものとなっている（摺動抵抗を利用した免震作用）。

特開２０１１−２１７３９号公報（特許第５２７８８５７号公報）

ところで、摺動部材の摺動による免震作用は、基本的に摺動部材の動摩擦抵抗を利用したものとなる。一方、静止されている状態の摺動部材は、当初に大きな静止摩擦抵抗に打ち勝った後に、動摩擦抵抗となる摺動へと移行することになる。

上記のように、摺動部材が摺動する際には、当初に大きな静止摩擦抵抗に打つ勝つ必要があり、この静止摩擦抵抗に打つ勝つための大きな抵抗が、一時的なブレーキ作用の発生となり、免震作用を十分に発揮させる上で好ましくないものとなる。特に、微振動の際に、このような問題が顕著になる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その第１の目的は、摺動部材を利用して免震作用を得る場合に、摺動部材の動き始めに大きな抵抗を生じないようにした免震ユニットを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、上記免震ユニットに用いる摺動部材を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
基礎部材側に固定して使用され、上面が摺動面とされた下ガイド部材と、
前記基礎部材の上方に配設される上部構造物に固定して使用され、下面が摺動面とされた上ガイド部材と、
前記下ガイド部材と前記上ガイド部材との間に介在された摺動部材と、
を有し、
前記摺動部材は、前記下ガイド部材に当接される凸状の下側面と、前記上ガイド部材に当接される凸状の上側面と、を有し、
前記摺動部材は、前記下側面の頂部において下方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた下側の中央突起部と、前記上側面の頂部において上方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた上側の中央突起部と、を有し、
前記下ガイド部材と前記上ガイド部材とが水平方向に相対変位されたときに、前記摺動部材は、前記上下の中央突起部によるころがり運動を行って傾斜された後、前記下ガイド部材および前記上ガイド部材に対して摺動される、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、地震発生により下ガイド部材と上ガイド部材とが水平方向に相対変位したとき、当初は、摺動部材がころがり運動することになって、静止摩擦抵抗を生じさせることなく、動摩擦抵抗による摺動抵抗へとスムーズに移行させることができる。すなわち、従来は摺動開始の当初に発生していた静止摩擦抵抗による一種のブレーキ作用の発生を防止して、より効果的に免震作用を得ることが可能となる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２〜請求項７に記載のとおりである。すなわち、
前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面との一方が凹面とされている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、地震が収まった後に、摺動部材を所定位置への自動復帰させる上で好ましいものとなる。

前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面とがそれぞれ凹面とされている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、請求項２に対応した効果をより十分に得ることができる。

前記下側面と前記上側面とがそれぞれ、曲面により形成されている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、摺動部材を円滑に摺動させる上で好ましいものとなる。

前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面とが、側面視において上下対称形状に形成され、
前記摺動部材は、側面視において上下対称形状に形成されている、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、下ガイド部材と上ガイド部材との共通化や、摺動部材を上下逆にしても使用できるようにする上で好ましいものとなる。

前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周縁部から放射状に伸びる凸条部が周方向に間隔をあけて複数形成されている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、摺動部材と摺動面との接触箇所を多くして、大きな摺動抵抗を確保する上で好ましいものとなる。

前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周囲において、部分球面状の小突起部が多数分散して形成されている、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、摺動部材と摺動面との接触箇所を多くして、大きな摺動抵抗を確保する上で好ましいものとなる。

前記第２の目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項８に記載のように、
下ガイド部材と上ガイド部材との間に介在される免震ユニット用の摺動部材であって、
前記下ガイド部材に当接される凸状の下側面と、前記上ガイド部材に当接される凸状の上側面と、を有し、
前記下側面の頂部において下方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた下側の中央突起部と、前記上側面の頂部において上方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた上側の中央突起部と、を有している、
ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項１に記載された免震ユニットに使用することのできる摺動部材を提供することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項９以下に記載のとおりである。すなわち、
前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周縁部から放射状に伸びる凸条部が周方向に間隔をあけて６本以上形成されている、ようにしてある（請求項９対応）。この場合、請求項６の免震ユニットに使用することのできる摺動部材を提供することができる。

前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周囲において、部分球面状の小突起部が多数分散して形成されている、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、請求項７の免震ユニットに使用することのできる摺動部材を提供することができる。

本発明によれば、摺動部材の動き始めに大きな抵抗を生じないようにして、免震作用をより十分に発揮させることができる。

本発明が適用された摺動部材の一例を示す平面図。 図１に示す摺動部材の側面図。 図１のＸ３−Ｘ３線相当断面図。 図１のＸ４−Ｘ４線相当断面図。 図１に示す摺動部材を下ガイド部材と上ガイド部材との間に介在させた状態を示す一部断面側面図。 図５の状態から、下ガイド部材と上ガイド部材とが水平方向に若干相対変位されて摺動部材が傾斜された状態を示す図。 本発明の別の実施形態を示すもので、図１に対応した平面図。 図７のＸ８−Ｘ８線相当断面図。 摺動部材の参考例を示すもので、図１に対応した平面図。 図９に示す摺動部材の側面図。 図９のＸ１１−Ｘ１１線相当断面図。 図９のＸ１２−Ｘ１２線相当断面図。 図９に示す摺動部材を下ガイド部材と上ガイド部材との間に介在させて状態を示すもので、図５に対応した一部断面側面図。

図１〜図４は、本発明が適用された摺動部材１の一例を示すものである。摺動部材１は、大別して、下側部位１０と、上側部位２０と、この上下の部位１０と２０とを連結する連結部位３０とを有する。このような摺動部材１は、全体的に金属（例えば鉄系金属）や硬質の合成樹脂等によって一体成形品とされている。

下側部位１０と上側部位２０とはそれぞれ、平面視においてその外周形状が円形とされている。また、連結部位３０は、円柱状とされて、下側部位１０と上側部位２０との中心部同士を連結している。そして、連結部位３０の外径は、下側部位１０と上側部位２０との外径よりも十分に小さいものとされていて、摺動部材１には、連結部位３０を取り巻く円環状の凹部４０が形成されている。

下側部位１０における下側面１０ａは、下方に向けて凸状となるように曲面に形成されている。同様に、上側部位２０における上側面２０ａは、上方へ向けて凸状となるように曲面に形成されている。上下の各側面１０ａ、２０ａを構成する曲面は、実施形態では、ある１つの曲率半径を有する部分球面状としてある。

下側面１０ａの頂部には、中央突起部１０ｂが形成されている、中央突起部１０ｂは、実施形態では全体的に部分球面状とされている。同様に、上側面２０ａの頂部には、中央突起部２０ｂが形成されている、中央突起部２０ｂは、実施形態では全体的に部分球面状とされている。

下側面１０ａには、周方向に等間隔に、放射状に伸びる複数本（実施形態では８本）の凸条部１０ｃが形成されている。凸条部１０ｃは、中央突起部１０ｂの周縁部から、下側部位１０の外周縁部に達するように形成されている。この凸条部１０ｃの下側面１０ａからの突出高さは、中央突起部１０ｂの下側面１０ａからの突出高さよりも低くされている。つまり、中央突起部１０ｂの先端（下端）が、摺動部材１のうちもっとも低い位置となる。

同様に、上側面２０ａには、周方向に等間隔に、放射状に伸びる複数本（実施形態では８本）の凸条部２０ｃが形成されている。凸条部２０ｃは、中央突起部２０ｂの周縁部から、上側部位２０の外周縁部に達するように形成されている。この凸条部２０ｃの上側面２０ａからの突出高さは、中央突起部２０ｂの上側面２０ａからの突出高さよりも低くされている。つまり、中央突起部２０ｂの先端（上端）が、摺動部材１のうちもっとも高い位置となる。

上述のような摺動部材１は、側面視において上下対称かつ左右対称形状とされ、またその中心軸線回りにおいても対称形状とされている。

図５には、摺動部材１を、下ガイド部材５０と上ガイド部材６０との間に介在させた状態が示される。下ガイド部材５０は、例えば図示を略す建築の基礎部や床に固定される（実施形態では、２重床構造における下側の床に固定）。また、上ガイド部材６０は、建築の基礎部や床の上方に配設される構造物に固定される（実施形態では２重床構造における上側の床に固定）。

下ガイド部材５０は、その上面が摺動面５０ａとされるものであり、摺動面５０ａは、実施形態では上方に向けて凹となった凹面とされている。上ガイド部材６０は、その下面が摺動面６０ａとされるものであり、摺動面６０ａは、実施形態では下方に向けて凹となった凹面とされている。各摺動面５０ａ、６０ａは、平面視において円形となる曲面に形成されて、その曲率半径は、摺動部材１における下側面１０ａや上側面１０ｂの曲率半径よりも十分に大きくなるように設定されている。実施形態では、摺動面５０ａと６０ａとは、側面視において上下対称かつ左右対称形状とされ、またその中心回りに対称形状とされている。なお、摺動面５０ａ、６０ａを構成する曲面は、ある１つの曲率半径ではなく、異なる複数の曲率半径を連続させて形成することもできる。

図５は、下ガイド部材５０と上ガイド部材６０とが静止状態のときが示される。図５の状態では、摺動部材１は、その中央突起部１０ｂの先端部が下ガイド部材５０（の摺動面５０ａ）に当接され、中央突起部２０ｂの先端部が上ガイド部材６０（の摺動面６０ａ）に当接された状態となる。

図５の状態で、地震が発生すると、上ガイド部材６０と下ガイド部材５０とが水平方向に相対変位される。この相対変位の当初は、摺動部材１は、ころがり運動しつつ傾斜されて、やがて図６の状態へと変化する。図６の状態は、凸条部１０ｃが下ガイド部材５０（の摺動面５０ａ）に当接され、また突状部２０ｃが上ガイド部材６０（の摺動面６０ａ）に当接された直後の状態である。このときの摺動部材１の軸線Ｌが鉛直線ＬＢに対してなす角度が図６中θで示される。

摺動部材１の前述したころがり運動は、上下の中央突起部１０ｂ、２０ｂの先端部同士を結んだ直線（この直線は摺動部材１の軸線ともなる）の長さを直径とする仮想球体が、ころがり軸受におけるころがり球体に対応した作用を行う場合と同様である（一種のころがり軸受を構成）。特に、中央突起部１０ｂ、２０ｂの先端部が、部分球面状とされていることから、ころがり運動を円滑に得ることができる。

なお、図６に示す角度θは、例えば３度〜１０度の範囲で決定することができ、好ましくは５度〜８度の範囲で決定することができる。このような角度θの変更（設定）は、中央突起部１０ｂ（２０ｂ）と凸条部１０ｃ（２０ｃ）との間の段差を変更（設定）することにより行うことができる。

図６となった後は、摺動部材１は、摺動面５０ａ、６０ａに対して摺動されて、免震作用を行うことになる。すなわち、摺動部材１が傾斜されて、上下の凸条部１０ｃ、２０ｃが上下の摺動面５０ａ、６０ａに当接した後は、この両者の間での摺動抵抗（動摩擦抵抗）による免震作用が行われることになる。

図６の状態となった後は、摺動部材１は、下側の凸条部１０ｃが複数箇所でもって摺動面５０ａと接触し、上側の凸条部２０ｃが複数箇所でもって摺動面６０ａに対して摺動するので、摺動抵抗を大きく確保する上で好ましいものとなる。特に、下側に着目すると、隣り合う２本の凸条部１０ｃに対する２箇所での接触に加えて、当該隣り合う２本の突状部１０ｃと中央突起部１０ｂとの境界部位での接触との合計３箇所で接触させることもでき、接触箇所を大きくして、摺動抵抗を大きく確保する上で好ましいものとなる（上側についても同様）。

なお、摺動部材１０が大きく傾斜されて、下側の中央突起部１０ｂが下ガイド部材５０から離間されると共に、上側の中央突起部２０ｂが上ガイド部材６０から離間した場合が想定される。この想定された状況の場合は、少なくとも２本の凸条部１０ｃが下ガイド部材５０に接触すると共に、少なくとも２本の凸条部２０ｃが上ガイド部材６０に接触した状態で、摺動部材１０が摺動される。

前述のように、下ガイド部材５０と上ガイド部材６０とが相対変位される当初は、摺動部材１がころがり運動することによって、静止摩擦抵抗を生じさせることなく、動摩擦抵抗による摺動抵抗へとスムーズに移行させることができる。すなわち、従来は摺動開始の当初に発生していた静止摩擦抵抗による一種のブレーキ作用の発生を防止して、より効果的に免震作用を得ることが可能となる。また、微振動の際には、上下の中央突起部１０ｂ、２０ｂによるころがり運動のみが行われる場合もあり、このような微振動の際にも下ガイド部材５０と上ガイド部材６０との水平方向の相対変位が確保されて、免震作用を得ることができる。

摺動面５０ａ、６０ａが凹面とされていることにより、地震が収まれば、摺動部材１は自動的に図５の状態に復帰されることになる。

ここで、上下の摺動面５０ａと６０ａとは上下対称形状とされているので、下ガイド部材５０と上ガイド部材６０とを共通部材として構成することができる。また、摺動部材１は、上下対称形状とされているので、上下を逆にしても同様に使用することができる。

図７、図８は本発明の別の実施形態を示すものであり、図１〜図６の実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその重複した説明は省略する。本実施形態における摺動部材１０Ｂは、下側面１０ａに対して、前記実施形態における凸条部１０ｃに代えて、部分球面状の小突起部１０ｄを多数分散して形成してある。この多数の部分球面状の小突起部１０ｄの下側面１０ａからの突出高さは、下中央突起部１０ｂの突出高さよりも低くされている。

同様に、上側面２０ａに対して、前記実施形態における凸条部２０ｃに代えて、部分球面状の小突起部２０ｄを多数分散して形成してある。この多数の部分球面状の小突起部２０ｄの上側面２０ａからの突出高さは、上中央突起部２０ｂの突出高さよりも低くされている。

図７、図８の実施形態では、摺動部材１０Ｂが傾斜されたときに、下側においては、下中央突起部１０ｂと少なくとも２つの小突起部１０ｄとによる３箇所以上でもって下ガイド部材５０に対して当接されつつ、下ガイド部材５０に対して摺動される。同様に、上側においては、上中央突起部２０ｂと少なくとも２つの小突起部２０ｄとによる３箇所以上でもって上ガイド部材６０に対して当接されつつ、上ガイド部材６０に対して摺動される。本実施形態においても、摺動部材１０Ｂと上下のガイド部材５０、６０に対する接触箇所を多く確保して、摺動抵抗を大きく確保する上で好ましいものとなる。

なお、摺動部材１０Ｂが大きく傾斜されて、下側の中央突起部１０ｂが下ガイド部材５０から離間されると共に、上側の中央突起部２０ｂが上ガイド部材６０から離間した場合が想定される。この想定された状況の場合は、複数の小突起部１０ｄが下ガイド部材５０に接触すると共に、複数の小突起部２０ｄが上ガイド部材６０に接触した状態で、摺動部材１０Ｂが摺動される。

図９〜図１３は、参考例となるもので、図１〜図６の実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその重複した説明は省略する。本参考例では、摺動部材１Ｃが中央突起部１０ｂ、２０ｂを有しないものとなっている。より具体的には、摺動部材１Ｃの上下の頂部は、側面視において略円弧状とされた凸条部１０ｃ、２０ｃと滑らかに連続する円弧状とされている（摺動部材１Ｃの上下の頂部は、全体的には部分球面状とされている）。

なお、図５に対応した図１３では、下ガイド部材５０Ｃの摺動面５０ｂと上ガイド部材６０Ｃの摺動面６０ｂが、水平方向に伸びる平坦面とされている（水平方向端部は、下ガイド部材５０Ｃと上ガイド部材６０Ｃとの間隔が摺動部材１Ｃの上下寸法よりも十分に小さくされて、摺動部材１Ｃが下ガイド部材５０Ｃと上ガイド部材６０Ｃとの間から脱落しないようにされている）。

図９〜図１３の変形例として、凸条部１０ｃ、２０ｃに代えて、図７、図８に示すような小突起部１０ｄ、２０ｄを多数分散して形成することもできる（ただし、中央突起部１０ｂ、２０ｂは有しない）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。摺動部材１の下側面１０ａ、上側面２０ａは、曲率半径の異なる複数の部分球面を連続させた形状にしたり、複数の平面を連続させた形状（複数の平面の境界が、突状部１０Ｃ、２０ｃに対応する稜線を構成）等、適宜の形状を採択することができる。また、摺動部材１は、凸条部１０ｃ、２０ｃを有しないものであってもよく、小突起部１０ｄ、２０ｄを有しないものであってもよい。下ガイド部材５０と上ガイド部材６０の摺動面５０ａ、６０ａは、その一方のみが凹面で他方が水平方向に伸びる平坦面にすることもでき、両方共に図１１に示すような平坦面とすることもできる。中央突起部１０ｂ（２０ｂ）は、その先端部（突出端部）のみが部分球面状とされていればよく、その基端部は円柱状等、適宜の形状に設定することができる。凸条部１０ｃ（２０ｃ）の数は適宜選択することができるが、６本以上、好ましくは８本以上とするのが好ましい。勿論、小突起部１０ｄ、２０ｄの数も特に限定されるものではない。また、小突起部１０ｄ（２０ｄ）の配列としては、摺動部材１０Ｂの平面視において、縦横の格子状（格子の交点位置）に配列する場合に限らず、摺動部材１０Ｂの径方向に配列したものを、摺動部材１０Ｂの周方向に小間隔をあけて多数列形成するようにすることもできる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、免震作用を効果的に得る上で好ましいものである。

１：摺動部材（図１〜図６）
１Ｂ：摺動部材（図７、図８）
１０：下側部位
１０ａ：下側面
１０ｂ：中央突起部
１０ｃ：凸条部
１０ｄ：小突起部
２０：上側部位
２０ａ：上側面
２０ｂ：中央突起部
２０ｃ：凸条部
２０ｄ：小突起部
３０：連結部位
４０：凹部
５０：下ガイド部材
５０ａ：摺動面
６０：上ガイド部材
６０ａ：摺動面

Claims (10)

1. 基礎部材側に固定して使用され、上面が摺動面とされた下ガイド部材と、
   前記基礎部材の上方に配設される上部構造物に固定して使用され、下面が摺動面とされた上ガイド部材と、
   前記下ガイド部材と前記上ガイド部材との間に介在された摺動部材と、
   を有し、
   前記摺動部材は、前記下ガイド部材に当接される凸状の下側面と、前記上ガイド部材に当接される凸状の上側面と、を有し、
   前記摺動部材は、前記下側面の頂部において下方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた下側の中央突起部と、前記上側面の頂部において上方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた上側の中央突起部と、を有し、
   前記下ガイド部材と前記上ガイド部材とが水平方向に相対変位されたときに、前記摺動部材は、前記上下の中央突起部によるころがり運動を行って傾斜された後、前記下ガイド部材および前記上ガイド部材に対して摺動される、
   ことを特徴とする免震ユニット。
2. 請求項１において、
   前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面との一方が凹面とされている、ことを特徴とする免震ユニット。
3. 請求項１において、
   前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面とがそれぞれ凹面とされている、ことを特徴とする免震ユニット。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記下側面と前記上側面とがそれぞれ、曲面により形成されている、ことを特徴とする免震ユニット。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
   前記下ガイド部材の摺動面と前記上ガイド部材の摺動面とが、側面視において上下対称形状に形成され、
   前記摺動部材は、側面視において上下対称形状に形成されている、
   ことを特徴とする免震ユニット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
   前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周縁部から放射状に伸びる凸条部が周方向に間隔をあけて複数形成されている、ことを特徴とする免震ユニット。
7. 請求項１ないし請求項５おいずれか１項において、
   前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周囲において、部分球面状の小突起部が多数分散して形成されている、ことを特徴とする免震ユニット。
8. 下ガイド部材と上ガイド部材との間に介在される免震ユニット用の摺動部材であって、
   前記下ガイド部材に当接される凸状の下側面と、前記上ガイド部材に当接される凸状の上側面と、を有し、
   前記下側面の頂部において下方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた下側の中央突起部と、前記上側面の頂部において上方へ突出されてその突出端部が部分球面状とされた上側の中央突起部と、を有している、
   ことを特徴とする免震ユニット用の摺動部材。
9. 請求項８において、
   前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周縁部から放射状に伸びる凸条部が周方向に間隔をあけて６本以上形成されている、ことを特徴とする免震ユニット用の摺動部材。
10. 請求項８において、
    前記下側面と前記上側面とにそれぞれ、前記中央突起部の周囲において、部分球面状の小突起部が多数分散して形成されている、ことを特徴とする免震ユニット用の摺動部材。

Images