JP2021025363A - 滑り部材及び滑り支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動面に潤滑剤を安定して供給できるスライドベアリング３５及び滑り支承装置１を提供することを目的とする。【解決手段】上部建造物と下部建造物との間に配設される滑り支承装置１における上沓摺動面１０ａとなる底面３５ａを有するスライドベアリング３５であって、潤滑剤が含浸されるとともに、他の一般部より空隙率が高い高空隙部３７と、空隙率が高空隙部３７に比べて低い一般部３６とで構成され、高空隙部３７が、一般部３６の摺動面３６ｂに対して突出した摺動面３７ｂを有する形状に形成されたことを特徴とする。【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、建物などの上部建造物を基礎建造物などの下部建造物で支持する滑り支承装置及び滑り支承装置における摺動面を構成する滑り部材に関する。

従来、例えば、建物などの上部建造物を基礎建造物などの下部建造物で支持する免震建造物における支持構造において、地震動等に対して可動支持する滑り支承装置が用いられている。

より詳しくは、滑り支承装置は、例えば、上部建造物に固定された上沓と、下部建造物に固定された下沓とで構成されている。この上沓と下沓とは、それぞれ対向部分が摺動面として形成されている。これにより、滑り支承装置は、下部建造物から上部建造物に伝わる振動や、上部建造物から下部建造物に伝わる振動を、上沓と下沓との摺動によって低減している。
ところで、滑り支承装置は、長期に亘って建造物の間に設けられることになる。このため、滑り支承装置は、摺動面の滑り性能を長期に亘って発揮する必要がある。

そこで、例えば、特許文献１では潤滑剤を保持するディンプルを摺動面に設けた滑り部材が考案されている。これにより、特許文献１は、例えば、上沓と下沓とが摺動した際、滑り部材の潤滑剤によって摺動面の摺動性を向上することができる。このため、特許文献１は、摺動面の滑り性能を長期に亘って発揮できるとされている。
しかしながら、特許文献１の滑り部材は、摺動面同士の摺動に伴って潤滑剤が供給されるため、摺動面への潤滑剤の供給が安定しているとはいえず、改善の余地があった。

特開２０１６−２３６７２号公報

本発明は、摺動面に潤滑剤を安定して供給できる滑り部材及び滑り支承装置を提供することを目的とする。

この発明は、第１建造物と第２建造物との間に配設される滑り支承装置における摺動面を構成する滑り部材であって、一般部と、潤滑剤が含浸されるとともに、前記一般部より空隙率が高い高空隙部とが備えられ、前記高空隙部が、前記一般部の摺動面に対して突出した摺動面を有する形状に形成されたことを特徴とする。

上記高空隙部及び一般部は、別体、または一体であってもよい。さらに、高空隙部及び一般部は、一般部が高空隙部を囲繞するように支持する、または高空隙部が一般部を囲繞するように支持する構成であってもよい。

この発明により、摺動面に潤滑剤を安定して供給することができる。
具体的には、高空隙部は、一般部に比べて空隙率が高いため、一般部よりも変形率が高くなる。さらに、一般部の摺動面に対して高空隙部の摺動面が突出しているため、第１建造物と第２建造物との間に配設された際、上部側の建造物の荷重が作用し、高空隙部は、その摺動面が一般部の摺動面に略一致するように圧縮変形する。

このように圧縮変形した高空隙部は、圧縮変形による圧力を潤滑剤に対して作用させることができ、高空隙部に含浸された潤滑剤が外部に染出ることとなる。これにより、滑り部材は、摺動面同士の摺動に伴って潤滑剤が供給される場合に比べて、摺動面に潤滑剤を安定して供給することができる。

本発明により、摺動面に潤滑剤を安定して供給できる滑り部材及び滑り支承装置を提供することができる。

滑り支承装置の概略断面図。 底面側（上沓摺動面）から見た上沓における摺動部の分解斜視図。 底面側（上沓摺動面）から見たスライドベアリングの分解斜視図。 図１中の断面位置におけるスライドベアリングの断面図。 別の実施形態におけるスライドベアリングの概略断面図。 別の実施形態におけるスライドベアリングの外観斜視図。 別の実施形態におけるスライドベアリングの外観斜視図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１は滑り支承装置１の概略断面図を示し、図２は底面（上沓摺動面１０ａ）側から見た上沓１０における摺動部３０の分解斜視図を示している。さらに、図３は底面（上沓摺動面１０ａ）側から見たスライドベアリング３５の分解斜視図を示し、図４は図１中の断面位置におけるスライドベアリング３５の断面図を示している。

滑り支承装置１は、図示省略する上部建造物と下部建造物との間に配設されて免震構造を構成する免震装置であり、上部建造物に固定された上沓１０と、下部建造物に固定された下沓２０とで構成されている。

滑り支承装置１は、上沓１０の境界面である上沓摺動面１０ａと下沓２０の境界面である下沓摺動面２０ａが摺動することで、上部建造物及び下部建造物を境界面（摺動面）における面内方向に変位可能に支持している。そのため、例えば、地震や強い風等による振動エネルギーを吸収し、免震構造にすることができる。
なお、このような滑り支承装置１は、例えば、積層ゴムが弾性変形することで、相対変位に追従するとともに、当初位置に復帰させることができる積層ゴム支承装置（図示省略）と併用される。

図１に示すように、下沓２０は、下部建造物の上面に固定されたソールプレート２１と、ソールプレート２１に装着されたスライドプレート２２とで構成されている。下沓２０は、スライドプレート２２の上面が、後述する上沓１０の上沓摺動面１０ａと摺動する下沓摺動面２０ａを形成している。

なお、スライドプレート２２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂製の板材で構成している。あるいは、スライドプレート２２は、後述するスライドベアリング３５と同様に、自己潤滑性を有するとともに、表面が低摩擦係数のＰＴＦＥ製の板材であるスライドベアリングで構成してもよい。また、スライドプレート２２は、ステンレス板で構成してもよい。

上沓１０は、上部建造物の底面に固定される鋼製のベースポット１１と、ベースポット１１の底面側中央の装着凹部１１ａに配置された平面視円形状の摺動部３０とを備える。
装着凹部１１ａは、下側が開放された、つまり下沓２０に向かって開放された円筒状の空間である。

ベースポット１１の装着凹部１１ａに装着される摺動部３０は、図１及び図２に示すように、上から順に、弾性プレート３１、シム３２、シールリング３３、ピストン３４及びスライドベアリング３５で構成されている。
弾性プレート３１は、円筒状に形成された装着凹部１１ａの内径と略同径の平面視円形状のゴム製のプレートである。

シム３２は、弾性プレート３１と同じ径の平面視円形状であり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂等で形成された薄板である。
シールリング３３は、径外側が垂直面となり、径内側が下方に向かって径外側に傾斜する傾斜面である片断面台形状の円形リングであって、外径が弾性プレート３１及びシム３２と同径とされている。

ピストン３４は、ステンレス製の略円柱状であり、シールリング３３の嵌合を許容する円形凹部３４ａを上面の外周縁に沿って形成している。ピストン３４の底面には、スライドベアリング３５を装着する凹状の取付部３４ｂを設けている。

なお、本実施形態では、取付部３４ｂにスライドベアリング３５を装着することとしたが、取付部３４ｂにベアリングホルダーを設置し、当該ベアリングホルダーを介してスライドベアリング３５を取り付けてもよい。また、ピストン３４の底面に取付部３４ｂを設けず、スライドベアリング３５をピストン３４の底面に直接、接着固定してもよい。さらに、シム３２を省略してもよい。

スライドベアリング３５は、自己潤滑性を有するとともに、表面が低摩擦係数のＰＴＦＥ製の平面視円形状の板材である。スライドベアリング３５の底面３５ａが、下沓２０のスライドプレート２２の表面である下沓摺動面２０ａと摺動する上沓摺動面１０ａとされる。

引き続き、上述したスライドベアリング３５について、さらに詳述する。
スライドベアリング３５は、図２及び図３に示すように、全体積に対する空間の体積割合である空隙率が異なる一般部３６及び高空隙部３７とで構成されており、高空隙部３７には潤滑剤（図示省略）が含浸されている。

一般部３６は、上部建造物を支持する部材として、適宜の変形率と所定強度とを有する所定の厚みで形成されている。例えば、一般部３６は、厚さが約０．９ｍｍ〜８．０ｍｍ、硬度がＤ５０〜Ｄ８０程度のＰＴＦＥ製の板材で形成されている。

より詳しくは、一般部３６は、図２及び図３に示すように、平面視において、略中央に開口を有する略円環状の板状体に形成されている。この一般部３６は、高空隙部３７に比べて空隙率が低い。
さらに、一般部３６の開口は、一般部３６の上面３６ａから底面である摺動面３６ｂに至る貫通孔であり、高空隙部３７が嵌合する挿着孔３６ｃとして円筒状に開口している。

なお、一般部３６は、所望される変形率と強度とを得られる圧縮率で原料粉を圧縮して形成している。
具体的には、一般部３６は、略円筒状の金型に投入された原料粉を、所定の圧縮率で圧縮して略円柱状の成形品を得る工程と、成形品を焼成する工程と、焼成した成形品を所望される厚みで切り出す工程を経て製造されている。

上述した一般部３６の原料粉は、パウダー状のフッ素樹脂に、例えば、カーボン、グラスファイバー、ブロンズ、二硫化モリブデンなどの適宜の充填材を配合したものである。これにより、一般部３６は、空隙率が比較的低く、かつ上部建造物の支持に適した変形率と強度とを有している。

一方、高空隙部３７は、図２及び図３に示すように、一般部３６の挿着孔３６ｃに嵌合可能な直径の平面視略円形の板状体に形成している。この高空隙部３７は、上部建造物の支持に加えて、潤滑剤を保持する部材として、一般部３６に比べて強度は低いものの適宜の強度と、高い空隙率及び変形率とを有する所定の厚みで形成されている。すなわち、高空隙部３７は、一般部３６の変形率に比べて高い変形率を有する。例えば、高空隙部３７は、厚さが約１．２ｍｍ〜１０．０ｍｍ、硬度がＤ５０〜Ｄ８０程度のＰＴＦＥ製の板材で形成されている。

なお、高空隙部３７は、一般部３６よりも低い圧縮率で原料粉を圧縮成形することで、高空隙部３７の空隙率よりも高い空隙率にしている。あるいは、高空隙部３７は、焼成によって除去できる充填材を原料粉に配合することで、一般部３６の空隙率よりも高い空隙率にしている。例えば、高空隙部３７の空隙率は２０％〜５０％程度に設定している。

具体的には、高空隙部３７は、一般部３６と同様に、略円筒状の金型に投入された原料粉を、所定の圧縮率で圧縮して略円柱状の成形品を得る工程と、成形品を焼成する工程と、焼成した成形品を所望される厚みで切り出す工程を経て製造されている。

上述した高空隙部３７の原料粉は、パウダー状のフッ素樹脂に、例えば、グラファイト、カーボン、ポリイミド、窒化ホウ素、フマル酸、タルク、芳香族ポリエステルなどの充填材を、一般部３６よりも高い割合で配合したものである。これにより、高空隙部３７は、一般部３６に比べて空隙率を高めて、良好な潤滑剤の保持性を確保している。

そして、高空隙部３７は、図４に示すように、上面３７ａを一般部３６の上面３６ａに略一致させて、一般部３６の挿着孔３６ｃに嵌合している。この状態において、高空隙部３７は、図４に示すように、下沓２０の下沓摺動面２０ａに接触する底面である摺動面３７ｂが、一般部３６における摺動面３６ｂに対して所定の突出代Ｈだけ突出している。

つまり、高空隙部３７は、一般部３６の厚みに対して突出代Ｈの分だけ厚肉の厚みに形成している。このため、上部建造物に固定された上沓１０が下沓２０に載置された状態、つまり上部建造物の荷重が下沓２０に作用した状態において、高空隙部３７は、図１に示すように、その摺動面３７ｂが一般部３６の摺動面３６ｂに略一致するように圧縮変形する。
なお、高空隙部３７の突出代Ｈは、上部建造物の重量や高空隙部３７の変形率に応じた適宜の長さに設定されている。例えば、高空隙部３７の突出代Ｈは、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍに設定している。

このように、高空隙部３７は、一般部３６の摺動面３６ｂに対して突出した摺動面３７ｂを有する形状に形成されているので、スライドベアリング３５は、上沓摺動面１０ａ及び下沓摺動面２０ａに潤滑剤を安定して供給することができる。

具体的には、高空隙部３７は、一般部３６に比べて空隙率が高いため、一般部３６よりも変形率が高くなる。さらに、一般部３６の摺動面３６ｂに対して高空隙部３７の摺動面３７ｂが突出しているため、上部建造物と下部建造物との間に配設された際、上部建造物の荷重が作用した高空隙部３７は、その摺動面３７ｂが一般部３６の摺動面３６ｂに略一致するように圧縮変形する。

このように圧縮変形した高空隙部３７は、圧縮変形による圧力を潤滑剤に対して作用させることができ、高空隙部３７に含浸された潤滑剤が外部に染出ることとなる。これにより、スライドベアリング３５の摺動面（１０ａ，２０ａ）は、摺動面同士の摺動に伴ってのみ潤滑剤が供給される場合に比べて、摺動面同士が摺動しなくても上部建造物の荷重が作用することによる高空隙部３７の圧縮変形によって摺動面（１０ａ，２０ａ）に潤滑剤を安定して供給することができる。

また、高空隙部３７が、一般部３６に対して別体で構成されたことにより、スライドベアリング３５は、一般部３６と高空隙部３７とが一体形成された場合に比べて、成形性を向上することができる。

具体的には、例えば、一般部３６と高空隙部３７とを一体形成した場合、原料粉を異なる圧縮率で複数回圧縮して、空隙率の異なる一般部３６と高空隙部３７とを一体形成する必要がある。
これに対して、一般部３６と高空隙部３７とを別体で構成したことにより、スライドベアリング３５は、空隙率の異なる一般部３６と高空隙部３７とを容易に形成することができる。

さらに、スライドベアリング３５は、高空隙部３７及び一般部３６の組み合わせを自在にして、上部建造物の重量に応じたスライドベアリング３５の提供を容易にすることができる。
従って、スライドベアリング３５は、一般部３６と高空隙部３７とが一体形成された場合に比べて、成形性を向上させることができる。

また、高空隙部３７が、一般部３６に設けた挿着孔３６ｃに挿着されることにより、スライドベアリング３５は、空隙率が高い高空隙部３７を、空隙率が低い一般部３６で保持することができる。換言すると、スライドベアリング３５は、比較的変形率が高い高空隙部３７の径外側を、比較的強度の高い一般部３６で拘束することができる。

さらに、高空隙部３７を一般部３６の挿着孔３６ｃに嵌合しているため、スライドベアリング３５は、荷重の作用により、高空隙部３７を挿着孔３６ｃの周面に密着させることができる。

このため、スライドベアリング３５は、摺動面（１０ａ，２０ａ）への潤滑剤の過剰な供給を抑制することができる。
従って、スライドベアリング３５は、摺動面（１０ａ，２０ａ）への潤滑剤の安定した供給と、安定した強度の確保とを両立することができる。

また、一般部３６の挿着孔３６ｃが、貫通孔で構成されたことにより、スライドベアリング３５は、非貫通の挿通孔に挿着される高空隙部に比べて、高空隙部３７の体積を大きく確保することができる。

このため、スライドベアリング３５は、より多くの潤滑剤を高空隙部３７に含浸させることができる。これにより、スライドベアリング３５は、より長期に亘って摺動面（１０ａ，２０ａ）に潤滑剤を安定して供給することができる。

また、滑り支承装置１は、上部建造物及び下部建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した上沓１０及び下沓２０で構成され、上沓１０及び下沓２０との対向部分における摺動面（１０ａ，２０ａ）同士が摺動する構成である。この滑り支承装置１は、上沓１０が、上述した一般部３６と高空隙部３７とを有するスライドベアリング３５を備えたことにより、摺動面（１０ａ，２０ａ）に潤滑剤を安定して供給することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の第１建造物は、実施形態の上部建造物に対応し、
以下同様に、
第２建造物は、下部建造物に対応し、
摺動面は、上沓摺動面１０ａに対応し、
平面は、底面３５ａに対応し、
滑り部材は、スライドベアリング３５に対応し、
第１沓は、上沓１０に対応し、
第２沓は、下沓２０に対応し、
第１沓及び第２沓との対向部分における摺動面は、上沓摺動面１０ａ，下沓摺動面２０ａに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

上述の説明では、免震構造の摺動面（１０ａ，２０ａ）における面内方向の任意の方向に可動する全方向可動支承である滑り支承装置１について説明したが、弾性すべり支承、スライドベアリングのみであってもよく、面内方向の一方向に可動する一方向可動支承としてもよい。また、例えば橋脚で主桁を支持する場合、ビルとビルとを連絡する渡り廊下をビルから支持する場合、トラス屋根を柱で支持する場合などにおける滑り支承装置として用いてもよい。さらには、ビル同士を接続するエキスパンション構造における滑り支承装置として用いてもよい。

また、上述の説明における上沓１０の構成を下沓に備え、下沓２０の構成を上沓に備えた滑り支承装置を構成してもよい。
また、スライドベアリング３５をＰＴＦＥ製板材で構成したが、ＰＴＦＥ製のみならず、適宜の変形率、強度及び滑り性能を備えていれば、他の樹脂製素材（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂）で構成してもよい。

また、一般部３６の挿着孔３６ｃを、平面視略円形の貫通孔としたが、これに限定せず、平面視略矩形の貫通孔であってもよい。この場合、高空隙部３７は、一般部３６の挿着孔に嵌合する平面視略矩形の板状体に形成することとなる。

また、平面視略円形のスライドベアリング３５としたが、これに限定せず、平面視略矩形のスライドベアリングであってもよい。この場合、高空隙部３７は、一般部３６の挿着孔に応じて、平面視略矩形、または平面視略円形の板状体に形成することとなる。

また、一般部３６の挿着孔３６ｃに高空隙部３７を嵌合させてスライドベアリング３５を構成したが、これに限定せず、一般部３６の挿着孔３６ｃに高空隙部３７を接着させたスライドベアリングであってもよい。あるいは、一般部３６の挿着孔３６ｃに高空隙部３７を嵌め込み、下沓２０に接触した状態において、高空隙部３７が挿着孔３６ｃの周面に密着するスライドベアリングであってもよい。

また、一般部３６の挿着孔３６ｃを貫通孔としたが、これに限定せず、高空隙部３７を支持可能であれば、適宜の形状の挿通孔としてもよい。例えば、別の実施形態におけるスライドベアリング３５の概略断面図を示す図５（ａ）のように、凹設された非貫通孔で、一般部３６の挿着孔３６ｄを構成してもよい。

あるいは、別の実施形態におけるスライドベアリング３５の概略断面図を示す図５（ｂ）のように、底面側に対して上面側が小径の略円錐台形状の貫通孔で、一般部３６の挿着孔３６ｅを構成してもよい。この場合、高空隙部３７は、平面視略円形の板、あるいは断面視略円錐台形状であり、平面視略円形の板のどちらでもよい。

また、底面視略円形の高空隙部３７としたが、これに限定せず、別の実施形態におけるスライドベアリング３５の概略断面図を示す図５（ｃ）のように、略円環状の高空隙部３８としてもよい。この場合、一般部３６は、その底面が下沓２０の下沓摺動面２０ａに接触する形状であれば、適宜の形状であってもよい。

例えば、一般部３９は、図５（ｃ）のように、高空隙部３８の開口に嵌合する突部分３９ａを有する断面略凸形状であってもよい。あるいは、一般部３９は、高空隙部３８の開口に嵌合する略円板状であってもよい。

また、１つの高空隙部３７を備えたスライドベアリング３５としたが、これに限定せず、別の実施形態におけるスライドベアリング４０の外観斜視図を示す図６のように、１つの一般部４１に対して複数の高空隙部４２が挿着されたスライドベアリング４０としてもよい。

さらには、スライドベアリング３５の代わりに、図７に示すように、ＳＵＳ製あるいは鋼製の板材５１の底面に、スライドベアリング３５と同様の一般部５３の中心に高空隙部５４が設けられたスライドベアリング５２を複数配置してスライドベアリング部材５０を構成してもよい。

１…滑り支承装置
１０…上沓
１０ａ…上沓摺動面
２０…下沓
２０ａ…下沓摺動面
３５ａ…底面
３５，４０…スライドベアリング
３６，４１，５３…一般部
３６ｂ…摺動面
３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ…挿着孔
３７，４２，５４…高空隙部
３７ｂ…摺動面

Claims (5)

1. 第１建造物と第２建造物との間に配設される滑り支承装置における摺動面を構成する滑り部材であって、
   一般部と、潤滑剤が含浸されるとともに、前記一般部より空隙率が高い高空隙部とが備えられ、
   前記高空隙部が、
   前記一般部の摺動面に対して突出した摺動面を有する形状に形成された
   滑り部材。
2. 前記高空隙部が、
   前記一般部に対して別体で構成された
   請求項１に記載の滑り部材。
3. 前記高空隙部が、
   前記一般部に設けた挿着孔に挿着された構成である
   請求項１または請求項２に記載の滑り部材。
4. 前記一般部の前記挿着孔が、貫通孔で構成された
   請求項３に記載の滑り部材。
5. 第１建造物及び第２建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した第１沓及び第２沓で構成され、前記第１沓及び前記第２沓との対向部分における摺動面同士が摺動する滑り支承装置であって、
   前記第１沓及び前記第２沓の一方が、
   請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の滑り部材を備えた
   滑り支承装置。

Images