JP2021085454A - 摺動体とその製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動体からの摩擦材の剥離の恐れがなく、摩擦材のメンテナンス性に優れた摺動体とその製作方法を提供すること。【解決手段】滑り免震装置７０を構成する摺動体４０であって、摺動体本体１０の摺動面１１から側面１２にかけて摩擦材２０が配設され、側面１２において摩擦材２０が締結バンド３０により固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、摺動体とその製作方法に関する。

地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術や免震技術、制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説すると、下部構造物である基礎と上部構造物との間に免震装置を介在させ、地震による基礎の振動の上部構造物への伝達を低減し、上部構造物の振動を低減して構造安定性を保証するものである。尚、この免震装置は、地震時のみならず、構造物に対して常時作用する交通振動の上部構造物への影響低減にも効果を発揮する。

免震装置には、鉛プラグ入り積層ゴム支承装置や高減衰積層ゴム支承装置、積層ゴム支承とダンパーを組み合わせた装置、滑り免震装置など、様々な形態の装置が存在している。その中で、滑り免震装置には平面滑り免震装置と球面滑り免震装置があり、平面滑り免震装置は復元力を有しないが、球面滑り免震装置は復元力を有し、地震時のセルフセンタリング機能を有する。

ところで、滑り免震装置を構成する摺動体の摺動面には、例えば二重織物等の織物により形成される摩擦材が取り付けられている。例えば、特許文献１には、面圧６０Ｎ／ｍｍ^２（６０ＭＰａ）を実現する摺動体（ここではスライダー）を備えた、高性能な滑り免震装置が提案されており、このスライダーの上面と下面には、ＰＴＦＥ繊維とＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層が備えられている。

特許第５５２１０９６号公報

従来の摺動体の摺動面における摩擦材の取付け方法は、摺動体本体の摺動面に接着剤を塗布し、摩擦材を延ばして摺動面に接着する方法により行われているが、接着不良がある場合に摺動体本体の表面から摩擦材が剥離する恐れがある。

また、滑り免震装置を一定期間供用した後、摩耗した摩擦材を摺動体本体の摺動面から取り外して新規な摩擦材を取り付けるに当たり、摺動面に接着されている摩擦材の取り外しが容易でないといった課題もある。

本発明は、摺動体本体からの摩擦材の剥離の恐れがなく、摩擦材のメンテナンス性に優れた摺動体とその製作方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による摺動体の一態様は、
滑り免震装置を構成する摺動体であって、
摺動体本体の摺動面から側面にかけて摩擦材が配設され、該側面において該摩擦材が締結バンドにより固定されていることを特徴とする。

本態様によれば、摺動体本体の摺動面から側面にかけて配設されている摩擦材が当該側面において締結バンドにより固定されていることにより、接着剤により摩擦材が固定される場合における、摩擦材の剥離や低メンテナンス性といった課題が解消される。ここで、摺動体が適用される滑り免震装置は、球面滑り免震装置と平面滑り免震装置の双方が対象であり、さらに、上沓と下沓の間に摺動体が摺動自在に配設される両面滑り免震装置と、摺動体の上下いずれか一方の摺動面に対して上下いずれか一方の沓が摺動する片面滑り免震装置の双方が対象である。従って、両面滑り免震装置の場合には、摺動体の上下に平面もしくは凸球面の摺動面があり、双方の摺動面において、それぞれ個別の摩擦材が側面にかけて配設され、それぞれに固有の締結バンドにより摩擦材が摺動体の側面に固定される。

ここで、締結バンドには、例えばＳＵＳ製の金属バンドや、クリープの無い（少ない）高強度の樹脂バンド等が挙げられ、例えば、操作部を操作することにより締結バンドの締付け力が調整自在なバンド等が適用できる。また、摺動体に取り付けられる摩擦材には、例えば、ＰＴＦＥ繊維（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維（高強度繊維であり、例えばＰＰＳ繊維（polyphenylenesulfide、ポリフェニレンサルファイド））とにより形成される、二重織物等が挙げられる。

また、本発明による摺動体の他の態様において、前記側面にはその周方向に連続する凹条が設けられており、前記摩擦材が該凹条において前記締結バンドにより固定されていることを特徴とする。

本態様によれば、摺動体本体の側面において周方向に連続する凹条が設けられ、摩擦材が当該凹条において締結バンドにより固定されていることにより、摩擦材を固定する締結バンドが凹条に係合するため、締結バンドのずれが抑制されて摩擦材の固定状態を長期に亘り維持することができる。

また、本発明による摺動体の他の態様は、少なくとも前記側面が凹凸面であることを特徴とする。

本態様によれば、摩擦材が締結バンドにより固定される摺動体本体の側面が凹凸面であって、当該側面の表面粗さが粗いことにより、摩擦材と側面の間の摩擦力（密着性）が高まり、摩擦材をより一層強固に摺動体本体の側面に固定することができる。ここで、「少なくとも前記側面が凹凸面である」とは、摺動体の側面のみが凹凸面であることの他、摺動体本体の側面と摺動体の摺動面が凹凸面であることを含んでいる。摺動体本体の側面に加えて摺動面も凹凸面であると、摩擦材と摺動体本体の間の摩擦力がより一層高められ、摺動体本体に対して摩擦材をより一層強固に固定することができる。尚、「側面が凹凸面である」とは、側面の全面が凹凸面である必要はなく、側面のうち、締結バンドにて摩擦材が固定される箇所のみが凹凸面であればよい。

また、本発明による摺動体の製作方法の一態様は、
滑り免震装置を構成する摺動体の製作方法であって、
摺動体本体の摺動面から側面にかけて摩擦材を配設し、該側面において該摩擦材を締結バンドにより固定することを特徴とする。

本態様によれば、摺動体本体の摺動面から側面にかけて摩擦材を配設し、当該側面において摩擦材を締結バンドにより固定することにより、接着剤により摩擦材が固定される場合における、摩擦材の剥離や低メンテナンス性といった課題を解消することができる。このうち、メンテナンス性に関しては、締結バンドを緩めることにより摺動体本体から摩擦材を容易に取り外すことができ、新規の摩擦材を摺動体本体の側面から摺動面にかけて敷設した後、締結バンドを用いて容易に取り付けることができる。

また、本発明による摺動体の製作方法の他の態様において、前記側面にはその周方向に連続する凹条を設けておき、前記摩擦材を前記摺動面から該凹条まで配設し、前記摩擦材を該凹条において前記締結バンドにより固定することを特徴とする。

本態様によれば、摺動体本体の側面において周方向に連続する凹条を設けておき、摩擦材を当該凹条において締結バンドにより固定することにより、摩擦材を固定する締結バンドを凹条に係合することができ、このことにより締結バンドのずれを抑制して摩擦材の固定状態を長期に亘り維持することができる。

また、本発明による摺動体の製作方法の他の態様は、少なくとも前記側面を凹凸面とし、該凹凸面において前記摩擦材を前記締結バンドにより固定することを特徴とする。

本態様によれば、少なくとも、摩擦材が締結バンドにより固定される摺動体本体の側面を凹凸面とすることにより、少なくとも摺動体本体の側面の表面粗さが粗くなり、摩擦材と側面の間の摩擦力（密着性）を高めることができる。その結果、摩擦材をより一層強固に摺動体の側面に固定することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の摺動体とその製作方法によれば、摺動体本体からの摩擦材の剥離の恐れがなく、摩擦材のメンテナンス性を高めることができる。

第１の実施形態に係る摺動体の製作方法の一例を説明する図である。 第１の実施形態に係る摺動体の一例の斜視図である。 第１の実施形態に係る摺動体を含む滑り免震装置の一例を示す分解斜視図である。 第２の実施形態に係る摺動体の製作方法の一例を説明する図である。 第２の実施形態に係る摺動体の一例の斜視図である。

以下、各実施形態に係る摺動体の製作方法の一例と摺動体の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１の実施形態に係る摺動体の製作方法と摺動体］
はじめに、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係る摺動体の製作方法と摺動体の一例について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る摺動体の製作方法の一例を説明する図であり、図２は、第１の実施形態に係る摺動体の一例の斜視図である。

図１は、球面滑り免震装置の中でも、片面滑り免震装置に適用される摺動体の製作方法の一例を示している。

摺動体本体１０は、平面視円形で所定の高さを有する側面１２と、側面１２の上方にあって摺動面を形成する第一凸球面１１と、側面１２の下方にあって受け台の球座（図３参照）に収容される第二凸球面１３とを有する。

摺動体本体１０は、溶接鋼材用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃ、もしくはＳ４５Ｃ）等から形成され、面圧６０Ｎ／ｍｍ２（６０ＭＰａ）程度の耐荷強度を有している。

側面１２には凹凸面が形成されており、表面粗さが粗くなっている。例えば、表面粗度：Ｒｚが２０μｍ乃至１０００μｍの範囲の凹凸面とされるのがよい。ここで、表面粗度：Ｒｚが２０μｍ未満の場合は、摩擦材２０との間の静止摩擦力の向上が期待できない。一方、表面粗度：Ｒｚが１０００μｍを超える場合は、凹凸面のエッジ部により、摩擦材２０が損傷する、もしくは、静止摩擦力が強すぎて摩擦材２０の耐久性が低下する恐れがある。尚、側面１２とともに摩擦材２０が敷設される第一凸球面１１も凹凸面とされてもよい。

この摺動体本体１０において、平面視円盤状の摩擦材２０が上方からＸ１方向に被せられる。摩擦材２０は、第一凸球面１１から側面１２に亘る平面積を有しており、摩擦材２０にて第一凸球面１１と側面１２が完全に包囲される。

ここで、摩擦材２０は、例えば、ＰＴＦＥ繊維と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層により形成される。そして、ＰＴＦＥ繊維が沓６０（図３参照）の下面６１側に配設されるようにして、第一凸球面１１の表面に摩擦材２０が固定される。ここで、「ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維」としては、ナイロン６・６、ナイロン６、ナイロン４・６などのポリアミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルやパラアラミドなどの繊維を挙げることができる。また、メタアラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、カーボン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＬＣＰ、ポリイミド、ＰＥＥＫなどの繊維を挙げることができる。また、さらに、熱融着繊維や綿、ウールなどの繊維を適用してもよい。その中でも、耐薬品性、耐加水分解性に優れ、引張強度の極めて高いＰＰＳ繊維が望ましい。

二重織物の構成は、第一凸球面１１側にＰＰＳ繊維の緯糸が配設され、これを巻き込むようにしてＰＰＳ繊維の経糸が編み込まれる。また、これらの上方（沓６０側の位置）にはＰＴＦＥ繊維の緯糸が配され、ＰＴＦＥ繊維の経糸がＰＴＦＥ繊維の緯糸を巻き込むようにして編み込まれるとともに、ＰＴＦＥ繊維の経糸はさらに下方のＰＰＳ繊維の緯糸も巻き込むようにして編み込まれている。そして、ＰＴＦＥ繊維が沓６０側に位置するようにして、二重織物からなる摩擦材２０が第一凸球面１１に対して配設される。

次に、凹凸面である側面１２の表面に被せられた摩擦材２０の周囲から、締結バンド３０にて摩擦材２０を締め付けることにより、摺動体本体１０の側面１２において摩擦材２０を固定する。

ここで、締結バンド３０は、ＳＵＳ製のバンド３１を有し、バンド３１の一端にはファスナー３２が設けられ、バンド３１の他端には螺子３４を備えたハウジング３３が設けられている。ここで、バンド３１は予め所定の長さに調整されている。

側面１２の周囲に配設されている摩擦材２０の外側に締結バンド３０を配設し、ハウジング３３に対してファスナー３２をＸ２方向に差し込んだ後、螺子３４を回すと、ハウジング３３に対してファスナー３２が徐々に自動挿入されていき、締結バンド３０を介して側面１２の周囲に摩擦材２０が固定され、図２に示す摺動体４０が製作される。

摺動体４０によれば、摩擦材２０が側面１２において締結バンド３０により固定されていることにより、接着剤により摩擦材が固定される従来の固定方法における、摩擦材の剥離や低メンテナンス性といった課題が解消される。このメンテナンス性に関しては、締結バンド３０を緩めることにより摺動体本体１０から摩擦材２０を容易に取り外すことができ、新規の摩擦材２０を摺動体本体１０の側面１２から摺動面１１にかけて敷設した後、締結バンド３０を用いて容易に取り付けることができる。

また、摩擦材２０が締結バンド３０により固定される摺動体本体１０の側面１２が凹凸面であることにより、摩擦材２０と側面１２の間の摩擦力が高まり、摩擦材２０をより一層強固に摺動体本体１０の側面１２に固定することができる。尚、既述するように、第一凸球面１１も凹凸面とすることにより、摺動体本体１０と摩擦材２０の間の摩擦力はより一層高まり、双方の固定度が一層向上する。

尚、図示を省略するが、両面滑り免震装置に適用される摺動体の場合には、摺動体本体の上下に平面もしくは凸球面の摺動面があり、双方の摺動面において、それぞれ個別の摩擦材が側面にかけて配設され、それぞれに固有の締結バンドにより摩擦材が摺動体の側面に固定される。

次に、図３を参照して、摺動体４０を含む滑り免震装置の一例について説明する。ここで、図３は、第１の実施形態に係る摺動体を含む滑り免震装置の一例を示す分解斜視図である。

滑り免震装置７０は、中央に球座５２を備えている受け台５０と、球座５２の備える第一凹球面５３に第二凸球面１３がＹ１方向に収容される摺動体４０と、摩擦材２０が取り付けられている第一凸球面１１の上方にＹ２方向に配設され、第一凸球面１１が摺動する第二凹球面６２を下面６１に備えている沓６０とを有する。

受け台５０は、例えば平面視矩形（正方形を含む）を呈しており、球座５２を含めて、溶接鋼材用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃ、もしくはＳ４５Ｃ）、あるいはステンレス材（ＳＵＳ材）や鋳鋼材、鋳鉄等から形成されている。

沓６０は平面視矩形を呈し、受け台５０や摺動体本体１０と同様の素材により形成されている。尚、受け台５０と沓６０がともに平面視円形等、図示例以外の平面視形状を呈していてもよい。また、例えばステンレス面からなる第二凹球面６２は、鏡面仕上げ面であるのが好ましい。

図示を省略するが、鉄筋コンクリート製の立ち上り部と、立ち上り部の上面に配設されている鋼製のベースプレートとを有する下部構造体に対して、受け台５０が複数のアンカーボルトを介して固定される。また、鉄筋コンクリート製もしくは鋼製の柱と柱の下面に配設されている鋼製のベースプレートとを有する上部構造体に対して、沓６０が複数のアンカーボルトを介して固定されることにより、上部構造体と下部構造体の間に滑り免震装置７０が取り付けられる。

図示例の滑り免震装置７０は片面の球面滑り免震装置であり、建物に地震力が作用した際に、球座５２の第一凹球面５３内で摺動体４０が回動し、摺動体４０の第一凸球面１１上において沓６０がスライドすることにより、地震力を低減する。

［第２の実施形態に係る摺動体の製作方法と摺動体］
次に、図４及び図５を参照して、第２の実施形態に係る摺動体の製作方法と摺動体の一例について説明する。ここで、図４は、第２の実施形態に係る摺動体の製作方法の一例を説明する図であり、図５は、第２の実施形態に係る摺動体の一例の斜視図である。

図示する摺動体本体１０Ａは、側面１２において、その周方向に連続する凹条１４が設けられており、凹条１４が凹凸面である点において、図１に示す摺動体本体１０と相違する。そして、摺動体本体１０Ａに対して摩擦材２０を固定する本製作方法では、摩擦材２０を摺動面１１から凹条１４まで配設し、摩擦材２０を凹条１４において締結バンド３０により固定することにより、図５に示す摺動体４０Ａを製作する。

この摺動体４０Ａによれば、摺動体本体１０Ａの側面１２において周方向に連続する凹条１４が設けられ、摩擦材２０が凹条１４において締結バンド３０により固定されることにより、摩擦材２０を固定する締結バンド３０が凹条１４の上方にある側面１２の段差部に係合するため、締結バンド３０のずれがこの段差部により抑制されて、摩擦材２０の固定状態を長期に亘り維持することができる。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０，１０Ａ：摺動体本体
１１：摺動面（第一凸球面）
１２：側面（凹凸面）
１３：第二凸球面
１４：凹条
２０：摩擦材
３０：締結バンド
３１：バンド
３２：ファスナー
３３：ハウジング
３４：螺子
４０，４０Ａ：摺動体
５０：受け台
５１：上面
５２：球座
５３：第一凹球面
６０：沓
６１：下面
６２：第二凹球面
７０：滑り免震装置

Claims (6)

1. 滑り免震装置を構成する摺動体であって、
   摺動体本体の摺動面から側面にかけて摩擦材が配設され、該側面において該摩擦材が締結バンドにより固定されていることを特徴とする、摺動体。
2. 前記側面にはその周方向に連続する凹条が設けられており、前記摩擦材が該凹条において前記締結バンドにより固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の摺動体。
3. 少なくとも前記側面が凹凸面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の摺動体。
4. 滑り免震装置を構成する摺動体の製作方法であって、
   摺動体本体の摺動面から側面にかけて摩擦材を配設し、該側面において該摩擦材を締結バンドにより固定することを特徴とする、摺動体の製作方法。
5. 前記側面にはその周方向に連続する凹条を設けておき、前記摩擦材を前記摺動面から該凹条まで配設し、前記摩擦材を該凹条において前記締結バンドにより固定することを特徴とする、請求項４に記載の摺動体の製作方法。
6. 少なくとも前記側面を凹凸面とし、該凹凸面において前記摩擦材を前記締結バンドにより固定することを特徴とする、請求項４又は５に記載の摺動体の製作方法。

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