JP7241227B1 - 球面滑り支承 - Google Patents

Abstract

【課題】免震効果を向上させた球面滑り支承を提供する。【解決手段】下部構造体Ｌと上部構造体Ｕとの間に設置される球面滑り支承であって、球座部２０と、スライダー部Ｓと、上沓１０と、を備え、スライダー部Ｓは、球座部２０の上部に配置され、第１凸球面４０ｐを備える第１スライダー部４０と、第１スライダー部４０の上部に設置され、且つ、下方に面する第２凹球面５０ｄであって第１凸球面４０ｐと摺動する第２凹球面５０ｄを備える第２スライダー部５０と、を備え、下凹球面４０ｄの摩擦係数と、第２凹球面５０ｄの摩擦係数と、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数と、は、下凹球面４０ｄの摩擦係数、第２凹球面５０ｄの摩擦係数、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数の順に、大きくなることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、球面滑り支承に関する。

地震動による地盤の水平変位が建物等の構造物に伝達することを防ぐ免震装置として、滑り支承が用いられることがある。
特許文献１では、地震のピーク地動加速度値を荷重条件として、第１の滑りプレートの第１の主滑り面と、第２の滑りプレートの第２の主滑り面と、の荷重条件が異なることを特徴とした滑り振り子支承が開示されている。

特許第６８７０１１８号公報

前記従来の滑り振り子支承では、滑り面の摩擦係数を調整することによる免震効果の向上に更なる改善の余地がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、免震効果を向上させた球面滑り支承を提供することを目的とする。

＜１＞本発明の態様１に係る球面滑り支承は、下部構造体と上部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、下部構造体の上部に固定され、且つ、上方に突出する球座部凸球面を備える球座部と、前記球座部の上部に配置され、且つ、下方に面する下凹球面であって前記球座部凸球面と摺動する下凹球面と、上方に突出する上凸球面と、を備えるスライダー部と、前記スライダー部と前記上部構造体との間に配置され、下方に面する上沓凹球面であって前記上凸球面と摺動する上沓凹球面を備える上沓と、を備え、前記スライダー部は、前記球座部の上部に配置され、第１凸球面を備える第１スライダー部と、前記第１スライダー部の上部に設置され、且つ、下方に面する第２凹球面であって前記第１凸球面と摺動する第２凹球面を備える第２スライダー部と、を備え、前記下凹球面の摩擦係数と、前記第２凹球面の摩擦係数と、前記上沓凹球面の摩擦係数と、は、前記下凹球面の摩擦係数、前記第２凹球面の摩擦係数、前記上沓凹球面の摩擦係数の順に、大きくなることを特徴とする。

この発明によれば、下凹球面の摩擦係数と、第２凹球面の摩擦係数と、上沓凹球面の摩擦係数と、は、下凹球面の摩擦係数、第２凹球面の摩擦係数、上沓凹球面の摩擦係数の順に、大きくなる。これにより、例えば、地震が発生した際、震度が比較的小さい場合は、第２凹球面が摺動し、下凹球面がこれに追随する。震度が比較的大きい場合は、第２凹球面及び上沓凹球面のいずれもが摺動し、下凹球面がこれに追随する。このように、球面滑り支承によって対応可能な震度の大きさの幅を広くすることができる。

ここで、上部構造体に配置された上沓の上沓凹球面は、下方に面している。スライダー部の上凸球面は、上沓凹球面と摺動する。つまり、上沓の上沓凹球面は、スライダー部の上凸球面を覆うように配置される。つまり、この構造によれば、凹型の形状が上方に面する部位を有さない。したがって、上沓凹球面と上凸球面との間に、塵埃や水滴が入り込まず、かつ滞留する余地のない構造とすることができる。

また、下部構造体に配置された球座部の球座部凸球面は、上方に突出している。スライダー部の下凹球面は、球座部凸球面と摺動する。つまり、スライダー部の下凹球面は、球座部の球座部凸球面の上を覆うように配置される。つまり、この構造によれば、凹型の形状が上方に面する部位を有さない。これにより、球座部凸球面と下凹球面との間に、塵埃や水滴が入り込まず、かつ滞留する余地のない構造とすることができる。
上述のような構造とすることで、球面滑り支承の摺動領域に、塵埃及び水滴が入り込んだり、滞留したりすることを防ぐことができる。よって、防塵シートを設けることを不要とすることができる。したがって、点検性を向上することができる。

また、平面視において、上沓凹球面に覆われるスライダー部は、上沓よりも小さい。スライダー部に覆われる球座部は、スライダー部よりも小さい。したがって、上部構造体の荷重によって発生する面圧は、上沓とスライダー部との間が最も小さく、スライダー部と球座部との間が最も大きい。ここで、球面滑り支承において摺動する各部位に用いる摩擦材を全て同じにしたとき、面圧が大きいと摩擦係数は小さくなり、面圧が小さいと摩擦係数は大きくなる。球面滑り支承における摺動する各部位に用いる摩擦材をそれぞれ異なるものとすると、以下のようになる。例えば、上凸球面に球座部凸球面より大きな摩擦係数の摩擦材を使用すると、スライダー部が摺動開始するためにはより大きな地震動が必要となる。一方、上凸球面に球座部凸球面より小さな摩擦係数の摩擦材を使用すると、より小さな地震動で比較的早くスライダー部を摺動開始させることができる。このように、摩擦材の摩擦係数を適宜決定することで、球面滑り支承の設置場所において求められる球面滑り支承の性能に柔軟に対応することができる。

更に、下凹球面は、球座部の球座部凸球面と摺動する。これにより、スライダー部は、球座部の球面の中心を回転中心とした回転移動が可能である。したがって、上部構造体を、球座部の球面の中心を回転中心として回転移動させることができる。よって、上部構造体の回転追随性を担保することができる。例えば、上部構造体が橋梁である場合に、橋梁の上を車両が通行することなどによって床版が変形した際に、床版の変形に追随することができる。

＜２＞本発明の態様２に係る球面滑り支承は、態様１に係る球面滑り支承において、前記下凹球面の曲率半径と、前記第２凹球面の曲率半径と、前記上沓凹球面の曲率半径と、は、前記下凹球面の曲率半径、前記第２凹球面の曲率半径、前記上沓凹球面の曲率半径の順に、大きくなることを特徴とする。

ここで、摺動面の曲率半径が大きい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しやすくなり、回転方向に相対移動しにくくなる。摺動面の曲率半径が小さい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しにくくなり、回転方向に相対移動しやすくなる。例えば、曲率半径が最も大きい上沓凹球面の摩擦係数が最も大きいことで、上部構造体と下部構造体とは、水平方向の相対移動がしにくくなる。曲率半径が最も小さい下凹球面の摩擦係数が最も小さいことで、上部構造体と下部構造体とは、回転方向の相対移動がしやすくなる。この態様は、例えば、上部構造体が橋梁である場合に特に好適である。

＜３＞本発明の態様３に係る球面滑り支承は、態様１又は態様２に係る球面滑り支承において、前記第１スライダー部は、前記球座部凸球面の周縁と前記下凹球面の周縁とを上下方向につなぐ外周面を備え、前記球面滑り支承を水平方向のうちの第１水平方向から見たときの、前記球座部凸球面の輪郭線を第１輪郭線とし、前記第１水平方向から見たときの、前記第１スライダー部の前記外周面の輪郭線であって、前記外周面の輪郭線の下端において前記第１輪郭線と交点を形成する前記輪郭線を第２輪郭線とし、前記交点における前記第１輪郭線の接線と、前記第２輪郭線と、のなす角度であって、前記第１スライダー部の側の角度が、９０°以上であることを特徴とする。

この発明によれば、交点における第１輪郭線の接線と、第２輪郭線と、のなす角度であって、第１スライダー部の側の角度が、９０°以上である。これにより、第１スライダー部における第１輪郭線の接線と第２輪郭線との境界において応力集中が生じにくくすることができる。よって、当該部位を摩耗しにくくすることができる。また、当該部位の第１スライダー部の形状を肉厚にすることで、第１スライダー部の耐久性を向上することができる。

＜４＞本発明の態様４に係る球面滑り支承は、態様１から態様３のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記第１スライダー部は、前記球座部凸球面の周縁と前記下凹球面の周縁とを上下方向につなぐ外周面を備え、前記球面滑り支承を水平方向のうちの第１水平方向から見たときの、前記球座部凸球面の輪郭線を第１輪郭線とし、前記第１水平方向から見たときの、前記第１スライダー部の前記外周面の輪郭線であって、前記外周面の輪郭線の下端において前記第１輪郭線と交点を形成する前記輪郭線を第２輪郭線とし、前記交点における前記第１輪郭線の接線と、前記第２輪郭線と、のなす角度であって、前記第１スライダー部の側の角度が、９０°未満であり、前記第１輪郭線と前記第２輪郭線との境界には、円弧状部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、交点における第１輪郭線の接線と、第２輪郭線と、のなす角度であって、第１スライダー部の側の角度が、９０°未満であり、第１輪郭線と第２輪郭線との境界には、円弧状部が形成されている。当該部位の角度が９０°未満とすることで、例えば、球面滑り支承の設置場所におけるレイアウト要件等に対応しやすくすることができる。また、第１輪郭線と第２輪郭線との境界に円弧状部が形成されていることで、第１スライダー部における第１輪郭線の接線と第２輪郭線との境界において応力集中が生じにくくすることができる。よって、当該部位を摩耗しにくくすることができる。

＜５＞本発明の態様５に係る球面滑り支承は、態様１から態様４のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記第１スライダー部の外周面は、前記球座部の側に位置するテーパ部と、前記上沓の側に位置する直線部と、を備えることを特徴とする。

ここで、第１スライダー部と上沓との間には、摩擦材が配置されることがある。摩擦材は、例えば、繊維により形成される織物である。摩擦材は、第１スライダー部に貼りつけるようにして固定される。これに対し、第１スライダー部の外周面は、球座部の側に位置するテーパ部と、上沓の側に位置する直線部と、を備える。これにより、摩擦材の端部を、直線部に固定することができる。よって、第１スライダー部に摩擦材を配置しやすくすることができる。

＜６＞本発明の態様６に係る球面滑り支承は、態様１から態様５のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、摩擦材が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、球座部凸球面、又は下凹球面の少なくともいずれか一方に、摩擦材が設けられている。これにより、球座部凸球面と下凹球面との間をより摺動しやすくすることができる。

＜７＞本発明の態様７に係る球面滑り支承は、態様１から態様６のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、固形潤滑剤が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、球座部凸球面、又は下凹球面の少なくともいずれか一方に、固形潤滑剤が設けられている。これにより、球座部凸球面と下凹球面との間をより摺動しやすくすることができる。

＜８＞本発明の態様８に係る球面滑り支承は、態様１から態様７のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、油路が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、球座部凸球面、又は下凹球面の少なくともいずれか一方に、油路が設けられている。これにより、球座部凸球面と下凹球面との間をより摺動しやすくすることができる。

＜９＞本発明の態様９に係る球面滑り支承は、態様１から態様８のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記下部構造体に配置されたベースプレートを更に備え、前記球座部が、前記ベースプレートに締結部材で固定されており、前記締結部材は、前記上沓と前記第１スライダー部とが水平方向において最大限相対移動した場合においても、前記第１スライダー部に干渉しない位置に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、球座部が、ベースプレートに締結部材で固定されている。これにより、例えば、球座部を交換可能とすることができる。この態様は、例えば、球座部を定期的に交換する必要がある場合において、特に顕著な効果をもたらす。また、締結部材は、上沓と第１スライダー部とが水平方向において最大限相対移動した場合においても、第１スライダー部に干渉しない位置に配置されている。これにより、締結部材が第１スライダー部の移動に影響を及ぼすことを防ぐことができる。

＜１０＞本発明の態様１０に係る球面滑り支承は、態様１から態様９のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記下部構造体に配置されたベースプレートを更に備え、前記球座部が、前記ベースプレートに溶接されていることを特徴とする。

この発明によれば、球座部が、ベースプレートに溶接されている。これにより、例えば、球座部がベースプレートに締結部材によって締結されている場合と比較して、締結部材が緩むことについての対策を不要とすることができる。よって、例えば、メンテナンスの頻度を少なくしたり、あるいは不要としたりすることができる。

本発明によれば、免震効果を向上させた球面滑り支承を提供することができる。

本発明に係る球面滑り支承の斜視図である。 図１に示す球面滑り支承の正面断面図である。 図１に示す球面滑り支承が地震によって限界まで変形した例である。 図１に示す球面滑り支承の、球座部と第１スライダー部とが相対移動した例である。 図１に示す球面滑り支承が、上部構造体の回転移動に追随した例である。 図２のＶＩ部の拡大図である。 図６に示す部位の変形例である。 第１スライダー部の第１凸球面に摩擦材が設けられた例である。 第１スライダー部の下凹球面に摩擦材が設けられた例である。 スライダー部の下凹球面に油路が設けられた例である。 下部構造体と上部構造体との間における相対変位と時間との関係を示すグラフである。 地震動に対する球面滑り支承の応答についての解析結果を示すグラフである。 球面滑り支承の第１変形例である。 球面滑り支承の第２変形例である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る球面滑り支承１００を説明する。本実施形態に係る球面滑り支承１００は、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの間に設置される。上部構造体Ｕは、例えば、高層ビルや橋梁をはじめとした建築物である。下部構造体Ｌは、例えば、地盤に設置される基礎構造である。球面滑り支承１００は、地震動による地盤の水平変位が建築物に伝達されることを防ぐために設けられる。球面滑り支承１００は、例えば、１つの建築物に対して、間隔をあけて複数設けられる。

図１及び図２に示すように、球面滑り支承１００は、上沓１０と、球座部２０と、ベースプレート３０と、スライダー部Ｓと、を備える。
上沓１０は、スライダー部Ｓと上部構造体Ｕとの間に配置される。上沓１０は、上部構造体Ｕの下部に配置される。上沓１０は、例えば矩形状に形成される。上沓１０は、下方に面する上沓凹球面１０ｄを備える。上沓凹球面１０ｄは、後述する上凸球面と摺動する滑り面である。上沓凹球面１０ｄは、平面視において円状に形成される。また、上沓凹球面１０ｄは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。上沓１０は、例えば、上部構造体Ｕに対してボルトにより固定される。上沓１０は、上部構造体Ｕに対して溶接により固定されてもよい。

球座部２０は、下部構造体Ｌの上部に配置される。球座部２０の上側には、上方に突出する球座部凸球面２０ｐを備える。球座部２０は、後述する下凹球面４０ｄと摺動する滑り面である。球座部凸球面２０ｐは、平面視において円状に形成される。また、球座部凸球面２０ｐは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。
球座部２０の下側には、下部構造体Ｌに固定される取付部２０ａを備える。本実施形態において、球座部２０は、ベースプレート３０を介して下部構造体Ｌに配置される。
上沓１０及び球座部２０は、例えば、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃなど）、もしくはＳ４５Ｃなど機械構造用炭素鋼材、あるいはＳＵＳ材や鋳鋼材、鋳鉄等から形成される。

ベースプレート３０は、下部構造体Ｌに配置される板状の部材である。ベースプレート３０は、例えば、下部構造体Ｌに対してボルトにより固定される。ベースプレート３０は、下部構造体Ｌに対して溶接により固定されてもよい。ベースプレート３０は、例えば、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃ、もしくはＳ４５Ｃ）、あるいはＳＵＳ材や鋳鋼材、鋳鉄等から形成される。

球座部２０の取付部２０ａとベースプレート３０とは、例えば、締結部材２０ｆで固定される。締結部材２０ｆは、例えば、ボルトである。この場合、球座部２０の取付部２０ａには、ボルト穴２０ｈが設けられる。締結部材２０ｆは、図３に示すように、上沓１０と第１スライダー部４０とが水平方向において最大限相対移動した場合においても、第１スライダー部４０に干渉しない位置に配置されている。つまり、取付部２０ａのボルト穴２０ｈは、球座部凸球面２０ｐから十分離れた位置に設けられる（詳細は後述する）。
球座部２０の取付部２０ａとベースプレート３０とは、ベースプレート３０に溶接されていてもよい。この場合、取付部２０ａにはボルト穴２０ｈが設けられなくてもよい。

スライダー部Ｓは、上沓１０と球座部２０との間に配置される。スライダー部Ｓは、球座部２０の上部に配置される。スライダー部Ｓは、上沓１０及び球座部２０のそれぞれと摺動する。これにより、例えば、地震が生じた時、図３及び図４に示すように、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとを水平方向に相対移動させる。これにより、地震動による地盤（下部構造体Ｌ）の水平変位が建築物に伝達されることを防ぐ。また、本実施形態におけるスライダー部Ｓは、図５に示すように、上部構造体Ｕの回転（すなわち、傾き）に対して上沓１０を追随させる機能も有する（詳細は後述する）。スライダー部Ｓは、下凹球面４０ｄと、上凸球面と、を少なくとも備える。本実施形態において、スライダー部Ｓは、第１スライダー部４０と、第２スライダー部５０と、を備える。

第１スライダー部４０は、スライダー部Ｓの下部に位置する。第１スライダー部４０は、球座部２０の上部に配置される。第１スライダー部４０は、例えば略円盤状に形成され、第１凸球面４０ｐと、下凹球面４０ｄと、外周面４０ｓと、を備える。

第１凸球面４０ｐは、第１スライダー部４０の上側に位置する。第１凸球面４０ｐは、上方に突出する。第１凸球面４０ｐは、第２スライダー部５０の第２凹球面５０ｄ（後述する）と摺動する滑り面である。第１凸球面４０ｐは、平面視において円状に形成される。また、第１凸球面４０ｐは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。第２スライダー部５０の第２凹球面５０ｄと第１凸球面４０ｐとの曲率は、互いに一致する。また、第１凸球面４０ｐの平面視における直径は、第２スライダー部５０の第２凹球面５０ｄの直径よりも小さい。これにより、図２に示すように、第２スライダー部５０の第２凹球面５０ｄは、第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐを覆うように配置される。

下凹球面４０ｄは、第１スライダー部４０の下側に位置する。下凹球面４０ｄは、下方に面する。下凹球面４０ｄは、球座部２０の球座部凸球面２０ｐと摺動する滑り面である。下凹球面４０ｄは、平面視において円状に形成される。また、下凹球面４０ｄは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。球座部２０の球座部凸球面２０ｐと下凹球面４０ｄとの曲率は、互いに一致する。下凹球面４０ｄは、球座部２０の球座部凸球面２０ｐに嵌合するようにして配置される。図２に示すように、下凹球面４０ｄは、球座部２０の球座部凸球面２０ｐを覆うように配置される。
外周面４０ｓは、第１凸球面４０ｐの周縁と下凹球面４０ｄの周縁とを上下方向につなぐ（詳細は後述する）。

第２スライダー部５０は、第１スライダー部４０の上部に設置される。第２スライダー部５０は、例えば略円盤状に形成され、第２凸球面５０ｐと、第２凹球面５０ｄと、第２外周面５０ｓと、を備える。

第２凸球面５０ｐは、第２スライダー部５０の上側に位置する。第２凸球面５０ｐは、上方に突出する。第２凸球面５０ｐは、上沓１０の上沓凹球面１０ｄと摺動する滑り面である。つまり、本実施形態において、スライダー部Ｓの上凸球面は、第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐである。第２凸球面５０ｐは、平面視において円状に形成される。また、第２凸球面５０ｐは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。上沓１０の上沓凹球面１０ｄと第２凸球面５０ｐとの曲率は、互いに一致する。また、第２凸球面５０ｐの平面視における直径は、上沓１０の上沓凹球面１０ｄの直径よりも小さい。これにより、図２に示すように、上沓１０の上沓凹球面１０ｄは、第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐを覆うように配置される。

第２凹球面５０ｄは、第２スライダー部５０の下側に位置する。第２凹球面５０ｄは、下方に面する。第２凹球面５０ｄは、第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐと摺動する滑り面である。第２凹球面５０ｄは、平面視において円状に形成される。また、第２凹球面５０ｄは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐと第２凹球面５０ｄとの曲率は、互いに一致する。また、第２凹球面５０ｄの平面視における直径は、第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐの直径よりも大きい。これにより、図２に示すように、第２凹球面５０ｄは、第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐを覆うように配置される。
第２外周面５０ｓは、第２凸球面５０ｐの周縁と第２凹球面５０ｄの周縁とを上下方向につなぐ。

図３に示すように、第１スライダー部４０と第２スライダー部５０とは、第１スライダー部４０が第２スライダー部５０の内壁５０ｗ（すなわち、第２凹球面５０ｄの外周の壁）と接触するまで相対移動可能である。つまり、第１スライダー部４０と第２スライダー部５０とが水平方向において最大限相対移動した場合とは、第１スライダー部４０が第２スライダー部５０の第２凹球面５０ｄの内壁５０ｗと接触した場合をいう。

本実施形態において、第２スライダー部５０には、上述のように内壁５０ｗが設けられている。これに限らず、第２スライダー部５０には内壁５０ｗが設けられていなくてもよい。この場合は、第２スライダー部５０と第１スライダー部４０との想定外の相対移動によって第１スライダー部４０が第２スライダー部５０から逸脱しないように、第２スライダー部５０を十分な余裕を持った大きさとすることが好ましい。あるいは、内壁５０ｗに代えて、第２スライダー部５０の外周に、第１スライダー部４０の逸脱を防止するストッパーを設けてもよい。ストッパーとは、例えば、円環状の部材であって、内側面が第２凹球面５０ｄの外縁に沿うように配置される部材である。ストッパーは、例えば、第２スライダー部５０と一体成形されてもよいし、個別に形成された後、第２スライダー部５０に組み付けられてもよい。

上沓１０と第２スライダー部５０とは、第２スライダー部５０が上沓１０の上沓凹球面１０ｄの内壁１０ｗ（すなわち、上沓凹球面１０ｄの外周の壁）と接触するまで相対移動可能である。つまり、上沓１０と第２スライダー部５０とが水平方向において最大限相対移動した場合とは、第２スライダー部５０が上沓１０の上沓凹球面１０ｄの内壁１０ｗと接触した場合をいう。

本実施形態において、上沓１０には、上述のように内壁１０ｗが設けられている。これに限らず、上沓１０には内壁１０ｗが設けられていなくてもよい。この場合は、上沓１０と第２スライダー部５０との想定外の相対移動によって第２スライダー部５０が上沓１０から逸脱しないように、上沓１０を十分な余裕を持った大きさとすることが好ましい。あるいは、内壁１０ｗに代えて、上沓１０の外周に、第２スライダー部５０の逸脱を防止するストッパーを設けてもよい。ストッパーとは、例えば、円環状の部材であって、内側面が上沓凹球面１０ｄの外縁に沿うように配置される部材である。ストッパーは、例えば、上沓１０と一体成形されてもよいし、個別に形成された後、上沓１０に組み付けられてもよい。

本実施形態において、締結部材２０ｆは、次のような位置に設けられる。すなわち、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが相対的に移動する前の状態から、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが相対移動して第１スライダー部４０が第２スライダー部５０の内壁５０ｗ又はストッパーに対して接触し、同方向への更なる移動が規制された状態に至るまで、締結部材２０ｆと第１スライダー部４０とが干渉しない位置に設けられる。
第１スライダー部４０は、例えば、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃなど）、もしくはＳ４５Ｃなど機械構造用炭素鋼材、あるいはＳＵＳ材や鋳鋼材、鋳鉄等から形成される。

本実施形態において、下凹球面４０ｄの摩擦係数と、第２凹球面５０ｄの摩擦係数と、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数と、は、下凹球面４０ｄの摩擦係数、第２凹球面５０ｄの摩擦係数、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数の順に、大きくなる。
ここで、下凹球面４０ｄの摩擦係数とは、下凹球面４０ｄと球座部凸球面２０ｐとが摺動する際の、摩擦係数をいう。第２凹球面５０ｄの摩擦係数とは、第２凹球面５０ｄと第１凸球面４０ｐとが摺動する際の、摩擦係数をいう。上沓凹球面１０ｄの摩擦係数とは、上沓凹球面１０ｄと上凸球面（本実施形態においては、第２凸球面５０ｐ）とが摺動する際の、摩擦係数をいう。

上述の各部位の摩擦係数は、上部構造体Ｕの重量によって各摺動面に生じる面圧の大きさに反比例する。つまり、面圧が大きくなるに伴って、摩擦係数は小さくなる。
上部構造体からの荷重を受ける面積の大きさは、下凹球面４０ｄ、第２凹球面５０ｄ、上沓凹球面１０ｄの順に大きくなる。したがって、面圧の大きさは、下凹球面４０ｄ、第２凹球面５０ｄ、上沓凹球面１０ｄの順に小さくなる。これにより、上述のように摩擦係数の大きさが変化する。

本実施形態において地震が発生した際の球面滑り支承１００の動きは、以下のようになる。すなわち、例えば、地震が発生した際、震度が比較的小さい場合（例えば、レベル２地震）は、第２凹球面５０ｄが摺動し、下凹球面４０ｄがこれに追随する。すなわち、図４に示すように、第１スライダー部４０と第２スライダー部５０とが水平方向に相対移動する。震度が比較的大きい場合（例えば、レベル３地震）は、第２凹球面５０ｄ及び上沓凹球面１０ｄのいずれもが摺動し、下凹球面４０ｄがこれに追随する。すなわち、図３に示すように、第１スライダー部４０と第２スライダー部５０とが水平方向に相対移動することに加えて、第２スライダー部５０と上沓１０とが水平方向に相対移動する。

ここで、地震のレベルについて、「２０２０年版 建築物の構造関係技術基準解説書」（編集 一般財団法人 建築行政情報センター、一般財団法人 日本建築防災協会；７１頁）の記載に基づき、以下のように規定する。すなわち、稀に起きる（５０年に一度程度）震度をレベル１とする。レベル１地震は、例えば、建物の耐用年数中に一度以上は発生する可能性が高い。極めて稀に起きる（５００年に一度程度）震度をレベル２とする。また、レベル２地震動よりも規模の大きな極大地震動をレベル３とする。
このように、各摺動部の摩擦係数を適宜設定することによって、球面滑り支承１００によって対応可能な震度の大きさの幅を広くする。本実施形態に係る球面滑り支承の、地震動に対する応答の詳細については後述する。

本実施形態において、下凹球面４０ｄの曲率半径と、第２凹球面５０ｄの曲率半径と、上沓凹球面１０ｄの曲率半径と、は、下凹球面４０ｄの曲率半径、第２凹球面５０ｄの曲率半径、上沓凹球面１０ｄの曲率半径の順に、大きくなる。
ここで、摺動面の曲率半径が大きい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しやすくなり、回転方向に相対移動しにくくなる。摺動面の曲率半径が小さい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しにくくなり、回転方向に相対移動しやすくなる。

例えば、地震によって上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが水平方向に相対移動した際は、曲率半径が比較的大きい上沓凹球面１０ｄ及び第２凹球面５０ｄが摺動することで、すなわち、上沓１０、第２スライダー部５０、第１スライダー部４０がそれぞれ互いに相対移動する。これにより、球面滑り支承の免震機能を担保する。

また、例えば、本実施形態に係る球面滑り支承が橋梁に用いられた場合、すなわち、上部構造体Ｕが橋梁の床版である場合において、車両の走行等によって橋梁の床版が撓むことがある。すると、図５に示すように、床版である上部構造体Ｕが、上沓１０を傾けるように動く。この場合、下凹球面４０ｄが摺動する。すなわち、第１スライダー部４０が、球座部凸球面２０ｐの中心を回転中心として回転移動する。これにより、上沓１０が上部構造体Ｕの回転に追随できるようにする。

また、例えば、地震により上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが水平方向に相対移動した場合において、上沓１０と第２スライダー部５０との相対移動量は、第２スライダー部５０と第１スライダー部４０との相対移動量よりも大きい。第２スライダー部５０と第１スライダー部４０との相対移動量は、第１スライダー部４０と球座部２０との相対移動量よりも大きい。

上沓１０と第２スライダー部５０とが任意の距離だけ相対移動した場合における、第２スライダー部５０の回転角は、第２スライダー部５０と第１スライダー部４０とが同じ距離だけ相対移動した場合における第２スライダー部５０の回転角よりも小さい。第２スライダー部５０と第１スライダー部４０とが任意の距離だけ相対移動した場合における、第１スライダー部４０の回転角は、第１スライダー部４０と球座部２０とが同じ距離だけ相対移動した場合における第１スライダー部４０の回転角よりも小さい。なお、回転角とは、水平方向のうち、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが相対移動する方向に直交する方向を回転軸とした回転角をいう。

上沓凹球面１０ｄ及び第２凸球面５０ｐ（上凸球面）の曲率、第２凹球面５０ｄ及び第１凸球面４０ｐの曲率、及び下凹球面４０ｄ及び球座部凸球面２０ｐの曲率を設定する際は、上記特性を考慮し、かつ、球面滑り支承１００を設置可能な領域の大きさ等に鑑みて決定されることが好ましい。

（第１スライダー部４０の外周面４０ｓについて）
外周面４０ｓは、第１凸球面４０ｐの周縁と下凹球面４０ｄの周縁とを上下方向につなぐ。本実施形態において、外周面４０ｓは、直線部４０ｓ１と、テーパ部４０ｓ２と、を備える。
直線部４０ｓ１は、上沓１０の側に位置する。すなわち、直線部４０ｓ１は、第１スライダー部４０の上側に位置する。本実施形態において、直線部４０ｓ１は、図２に示すように、上下方向に沿って直線状に形成される。直線部４０ｓ１には、例えば、後述する摩擦材４０Ｆが取り付けられる。直線部４０ｓ１は、摩擦材４０Ｆの取り付けに支障がなければ、例えば、円弧状に形成されてもよい。
テーパ部４０ｓ２は、球座部２０の側に位置する。すなわち、テーパ部４０ｓ２は、第１スライダー部４０の下側に位置する。テーパ部４０ｓ２は、第１スライダー部４０の外径が、上方から下方に向けて縮径するように形成される。

ここで、球座部２０と第１スライダー部４０の部位について、次のように規定する。
すなわち、図６及び図７に示すように、球面滑り支承１００に振動が入力されていない状態において、球面滑り支承１００を水平方向のうちの第１水平方向から見たときの、球座部凸球面２０ｐの輪郭線を第１輪郭線Ｃ１とする。
球面滑り支承１００に振動が入力されていない状態において、球面滑り支承１００を第１水平方向から見たときの、第１スライダー部４０の外周面４０ｓの輪郭線であって、外周面４０ｓの輪郭線の下端において第１輪郭線Ｃ１と交点Ｃを形成する輪郭線を第２輪郭線Ｃ２とする。

このとき、球面滑り支承１００に振動が入力されていない状態における、交点Ｃにおける第１輪郭線Ｃ１の接線と、第２輪郭線Ｃ２と、のなす角度であって、第１スライダー部４０の側の角度Ａが、例えば、９０°以上である。第１スライダー部４０をこのような形状にすることで、交点Ｃにおいて応力集中が発生することを防ぐ。なお、交点Ｃは、半径５ｍｍ程度のＲ加工がされ、外側に膨らんだ形状となっている（不図示）ことが好ましい。

なお、球面滑り支承１００の設置箇所の条件等によって上述の形状とすることが不可能である場合、角度Ａは、９０°未満であってもよい。この場合、第１輪郭線Ｃ１と第２輪郭線Ｃ２との境界には、円弧状部ＣＲが形成されていることが好ましい。円弧状部ＣＲは、例えば、第１輪郭線Ｃ１と第２輪郭線Ｃ２との境界における、半径５ｍｍ以上のＲ加工である。これにより、角度Ａが９０°未満の場合であっても、交点Ｃにおいて応力集中が発生することを防ぐことが好ましい。

（球面滑り支承における各摺動面について）
球面滑り支承１００における各摺動面には、摩擦材４０Ｆが設けられている。すなわち、例えば、上沓凹球面１０ｄ又は第２凸球面５０ｐの少なくともいずれか一方、第２凹球面５０ｄ又は第１凸球面４０ｐの少なくともいずれか一方、下凹球面４０ｄ又は球座部凸球面２０ｐの少なくともいずれか一方には、それぞれ、摩擦材４０Ｆが設けられている。ここで、摩擦材４０Ｆは、例えば、少なくともＰＴＦＥを素材とする摩擦材である。摩擦材４０Ｆは二重織物により形成され、二重織物は、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）とにより形成される。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。

尚、少なくともＰＴＦＥを素材とする摩擦材としては、二重織物以外のＰＴＦＥ繊維を含む織物でもよく、また、ＰＴＦＥのみを素材とする摩擦材、ＰＴＦＥと他の樹脂の複合素材からなる摩擦材、ＰＴＦＥを素材とする摩擦材と他の樹脂を素材とする摩擦材との積層構造の摩擦材などであってもよい。

（第１スライダー部の摺動面について）
本実施形態において、摩擦材４０Ｆは、例えば、図８に示すように、第１スライダー部４０の第１凸球面４０ｐに設けられる。摩擦材４０Ｆは、図９に示すように、第１スライダー部４０の下凹球面４０ｄに設けられてもよい。あるいは、摩擦材４０Ｆは、第１凸球面４０ｐ及び下凹球面４０ｄの両方に設けられてもよい。
上述のように、摩擦材４０Ｆは二重織物である。摩擦材４０Ｆは、第１凸球面４０ｐ又は下凹球面４０ｄを覆うように配置され、端部を外周面４０ｓの直線部４０ｓ１に貼り付けるようにして固定することが好ましい。

球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方には、固形潤滑剤が設けられていてもよい。固形潤滑剤には、例えば、黒鉛等が好適に用いられる。固形潤滑剤は、例えば、球座部凸球面２０ｐ又は下凹球面４０ｄの表面に設けられた窪みに点状に配置される。固形潤滑剤は、球座部凸球面２０ｐ又は下凹球面４０ｄの表面に設けられた溝に線状に配置されてもよい。球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方には、固形潤滑剤に代えて、通常のグリースが設けられていてもよい。

球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方には、図１０に示すように、油路ＯＰが設けられていてもよい。油路ＯＰは、球座部凸球面２０ｐ又は下凹球面４０ｄの表面に設けられた溝である。油路ＯＰには、潤滑油が注入される。これにより、摺動部の摩擦を低減する。なお、油路ＯＰを設ける場合には、定期的に潤滑油を充填することが好ましい。油路ＯＰは、例えば、図１０に示すように、球座部凸球面２０ｐ又は下凹球面４０ｄの中心から放射状に設けられる。これに加えて、放射状の溝同士を繋ぐ円環状の溝を設けてもよい。また、油路ＯＰの一部に、溝の幅の広い箇所を設け、油溜まりとしてもよい。油路ＯＰに潤滑油を注入しやすくするため、テーパ部４０ｓ２の表面に、注入口ＯＩを設けてもよい。

（球面滑り支承の地震動に対する応答について）
次に、本実施形態に係る球面滑り支承の、地震動に対する応答の詳細について説明する。図１１に示すグラフは、下部構造体と上部構造体との間の水平方向の相対変位（水平変位）について、時間を横軸に、変位量を縦軸にとったグラフである。図１２に示すグラフは、図１１に示す水平変位の時刻歴波形の場合における球面滑り支承の応答についての解析結果を示すグラフである。

図１２に示すように、原点Ｏから第１点Ｐ１にかけては、第２凹球面５０ｄが摺動を開始した際の変位を示す。この原点Ｏから第１点Ｐ１にかけての曲線の傾きが他の曲線と異なるのは、第２凹球面５０ｄの曲率半径が第２凸球面５０ｐの曲率半径より小さいためである。第２凸球面５０ｐが摺動を開始した後は、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２にかけて示すように、他の曲線と同様の傾きで変位及び水平力が推移する。第２点Ｐ２から第３点Ｐ３にかけては，再度第２凹球面５０ｄが摺動している様子を表す。

図１２に示すように、レベル１地震に対して第２凹球面５０ｄが摺動開始するものとした場合、以降の球面滑り支承の動きはレベル２地震に対する応答となる。レベル２地震に対して第２凸球面５０ｐが摺動開始するものとした場合、以降の球面滑り支承の動きはレベル３地震に対する応答となる。
第２凹球面５０ｄが摺動し、球面の抵抗が大きくなるため、第２凹球面５０ｄの摺動が最大変形に達する前に、第２凸球面５０ｐが摺動する。第２凸球面５０ｐが最大変形に達し、内壁１０ｗにぶつかると、第２凹球面５０ｄが最後まで摺動する。
ここで、第２凹球面５０ｄの曲率半径をＲ２とし、第２凸球面５０ｐの曲率半径をＲ３とし、第２スライダー部５０に付加される荷重である上載荷重をＷとすると、図１２に示す原点Ｏから第１点Ｐ１にかけての曲線の傾きは、Ｗ／Ｒ２で表せ、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２にかけての曲線の傾きは、Ｗ／Ｒ３で表せ、第２点Ｐ２から第３点Ｐ３にかけての曲線の傾きは、Ｗ／Ｒ２で表せる。

第１点Ｐ１から第２点Ｐ２までは、第２凸球面５０ｐの摺動によって一定の傾きで水平力及び変位が変化する。第２点Ｐ２において、第２凸球面５０ｐの摺動が最大となると、第２点Ｐ２から第３点Ｐ３にかけて、第２凹球面５０ｄが摺動する。

第３点Ｐ３において、第１の向きへの水平力の大きさが最大となると、第３点Ｐ３から第４点Ｐ４に示すように、水平力の向きが変化する。その後、第４点Ｐ４から第５点Ｐ５に示すように変位及び水平力が一様に減少する。具体的には、第２凹球面５０ｄの摺動の方向が変化する。第５点Ｐ５において、第２凸球面５０ｐの摺動の方向が変化すると、変位及び水平力が第５点Ｐ５から第６点Ｐ６にかけて推移する。

第６点Ｐ６において、再び第２凸球面５０ｐの摺動が最大となると、第６点Ｐ６から第７点Ｐ７にかけて、第２凹球面５０ｄが摺動する。
第７点Ｐ７において、第２の向きへの水平力の大きさが最大となると、第７点Ｐ７から第８点Ｐ８に示すように、水平力の向きが変化する。その後、第８点Ｐ８から第９点Ｐ９に示すように変位及び水平力が一様に減少する。第９点Ｐ９において、第２凸球面５０ｐの摺動の方向が変化すると、変位及び水平力が第９点Ｐ９から第２点Ｐ２にかけて推移する。球面滑り支承１００は、地震が収まって水平力が発生しなくなるまで、上述の変化を継続する。
上記のようにして、球面滑り支承１００が作動する。

以上説明したように、本実施形態に係る球面滑り支承１００によれば、下凹球面４０ｄの摩擦係数と、第２凹球面５０ｄの摩擦係数と、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数と、は、下凹球面４０ｄの摩擦係数、第２凹球面５０ｄの摩擦係数、上沓凹球面１０ｄの摩擦係数の順に、大きくなる。これにより、例えば、地震が発生した際、震度が比較的小さい場合は、第２凹球面５０ｄが摺動し、下凹球面４０ｄがこれに追随する。震度が比較的大きい場合は、第２凹球面５０ｄ及び上沓凹球面１０ｄのいずれもが摺動し、下凹球面４０ｄがこれに追随する。このように、球面滑り支承１００によって対応可能な震度の大きさの幅を広くすることができる。

ここで、上部構造体Ｕに配置された上沓１０の上沓凹球面１０ｄは、下方に面している。スライダー部Ｓの上凸球面は、上沓凹球面１０ｄと摺動する。つまり、上沓１０の上沓凹球面１０ｄは、スライダー部Ｓの上凸球面を覆うように配置される。つまり、この構造によれば、凹型の形状が上方に面する部位を有さない。したがって、上沓凹球面１０ｄと上凸球面との間に、塵埃や水滴が入り込まず、かつ滞留する余地のない構造とすることができる。

また、下部構造体Ｌに配置された球座部２０の球座部凸球面２０ｐは、上方に突出している。スライダー部Ｓの下凹球面４０ｄは、球座部凸球面２０ｐと摺動する。つまり、スライダー部Ｓの下凹球面４０ｄは、球座部２０の球座部凸球面２０ｐの上を覆うように配置される。つまり、この構造によれば、凹型の形状が上方に面する部位を有さない。これにより、球座部凸球面２０ｐと下凹球面４０ｄとの間に、塵埃や水滴が入り込まず、かつ滞留する余地のない構造とすることができる。
上述のような構造とすることで、球面滑り支承１００の摺動領域に、塵埃及び水滴が入り込んだり、滞留したりすることを防ぐことができる。よって、防塵シートを設けることを不要とすることができる。したがって、点検性を向上することができる。

また、平面視において、上沓凹球面１０ｄに覆われるスライダー部Ｓは、上沓１０よりも小さい。スライダー部Ｓに覆われる球座部２０は、スライダー部Ｓよりも小さい。したがって、上部構造体Ｕの荷重によって発生する面圧は、上沓１０とスライダー部Ｓとの間が最も小さく、スライダー部Ｓと球座部２０との間が最も大きい。ここで、球面滑り支承１００において摺動する各部位に用いる摩擦材４０Ｆを全て同じにしたとき、面圧が大きいと摩擦係数は小さくなり、面圧が小さいと摩擦係数は大きくなる。球面滑り支承１００における摺動する各部位に用いる摩擦材４０Ｆをそれぞれ異なるものとすると、以下のようになる。例えば、上凸球面に球座部凸球面２０ｐより大きな摩擦係数の摩擦材４０Ｆを使用すると、スライダー部Ｓが摺動開始するためにはより大きな地震動が必要となる。一方、上凸球面に球座部凸球面２０ｐより小さな摩擦係数の摩擦材４０Ｆを使用すると、より小さな地震動で比較的早くスライダー部Ｓを摺動開始させることができる。このように、摩擦材４０Ｆの摩擦係数を適宜決定することで、球面滑り支承の設置場所において求められる球面滑り支承の性能に柔軟に対応することができる。

更に、下凹球面４０ｄは、球座部２０の球座部凸球面２０ｐと摺動する。これにより、スライダー部Ｓは、球座部２０の球面の中心を回転中心とした回転移動が可能である。したがって、上部構造体Ｕを、球座部２０の球面の中心を回転中心として回転移動させることができる。よって、上部構造体Ｕの回転追随性を担保することができる。例えば、上部構造体Ｕが橋梁である場合に、橋梁の上を車両が通行することなどによって床版が変形した際に、床版の変形に追随することができる。

ここで、摺動面の曲率半径が大きい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しやすくなり、回転方向に相対移動しにくくなる。摺動面の曲率半径が小さい場合、摺動する構成同士は水平方向に相対移動しにくくなり、回転方向に相対移動しやすくなる。例えば、曲率半径が最も大きい上沓凹球面１０ｄの摩擦係数が最も大きいことで、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとは、水平方向の相対移動がしにくくなる。曲率半径が最も小さい下凹球面４０ｄの摩擦係数が最も小さいことで、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとは、回転方向の相対移動がしやすくなる。この態様は、例えば、上部構造体Ｕが橋梁である場合に特に好適である。

また、交点Ｃにおける第１輪郭線Ｃ１の接線と、第２輪郭線Ｃ２と、のなす角度Ａであって、第１スライダー部４０の側の角度Ａが、９０°以上である。これにより、第１スライダー部４０における第１輪郭線Ｃ１の接線と第２輪郭線Ｃ２との境界において応力集中が生じにくくすることができる。よって、当該部位を摩耗しにくくすることができる。また、当該部位の第１スライダー部４０の形状を肉厚にすることで、第１スライダー部４０の耐久性を向上することができる。

また、交点Ｃにおける第１輪郭線Ｃ１の接線と、第２輪郭線Ｃ２と、のなす角度Ａであって、第１スライダー部４０の側の角度Ａが、９０°未満であり、第１輪郭線Ｃ１と第２輪郭線Ｃ２との境界には、円弧状部ＣＲが形成されている。当該部位の角度Ａが９０°未満とすることで、例えば、球面滑り支承１００の設置場所におけるレイアウト要件等に対応しやすくすることができる。また、第１輪郭線Ｃ１と第２輪郭線Ｃ２との境界に円弧状部ＣＲが形成されていることで、第１スライダー部４０における第１輪郭線Ｃ１の接線と第２輪郭線Ｃ２との境界において応力集中が生じにくくすることができる。よって、当該部位を摩耗しにくくすることができる。

ここで、第１スライダー部４０と上沓１０との間には、摩擦材４０Ｆが配置されることがある。摩擦材４０Ｆは、例えば、繊維により形成される織物である。摩擦材４０Ｆは、第１スライダー部４０に貼りつけるようにして固定される。これに対し、第１スライダー部４０の外周面４０ｓは、球座部２０の側に位置するテーパ部４０ｓ２と、上沓１０の側に位置する直線部４０ｓ１と、を備える。これにより、摩擦材４０Ｆの端部を、直線部４０ｓ１に固定することができる。よって、第１スライダー部４０に摩擦材４０Ｆを配置しやすくすることができる。

また、球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方に、摩擦材４０Ｆが設けられている。これにより、球座部凸球面２０ｐと下凹球面４０ｄとの間をより摺動しやすくすることができる。

また、球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方に、固形潤滑剤が設けられている。これにより、球座部凸球面２０ｐと下凹球面４０ｄとの間をより摺動しやすくすることができる。

また、球座部凸球面２０ｐ、又は下凹球面４０ｄの少なくともいずれか一方に、油路ＯＰが設けられている。これにより、球座部凸球面２０ｐと下凹球面４０ｄとの間をより摺動しやすくすることができる。

また、球座部２０が、ベースプレート３０に締結部材２０ｆで固定されている。これにより、例えば、球座部２０を交換可能とすることができる。この態様は、例えば、球座部２０を定期的に交換する必要がある場合において、特に顕著な効果をもたらす。また、締結部材２０ｆは、上沓１０と第１スライダー部４０とが水平方向において最大限相対移動した場合においても、第１スライダー部４０に干渉しない位置に配置されている。これにより、締結部材２０ｆが第１スライダー部４０の移動に影響を及ぼすことを防ぐことができる。

また、球座部２０が、ベースプレート３０に溶接されている。これにより、例えば、球座部２０がベースプレート３０に締結部材２０ｆによって締結されている場合と比較して、締結部材２０ｆが緩むことについての対策を不要とすることができる。よって、例えば、メンテナンスの頻度を少なくしたり、あるいは不要としたりすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の第２球面滑り支承２００を、図１３を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

第２球面滑り支承２００は、スライダー部Ｓに第３スライダー部６０を更に備える点で、球面滑り支承１００と相違する。
第３スライダー部６０は、第２スライダー部５０の上部に設置される。第３スライダー部６０は、例えば略円盤状に形成され、第３凸球面６０ｐと、第３凹球面６０ｄと、第３外周面６０ｓと、を備える。

第３凸球面６０ｐは、第３スライダー部６０の上側に位置する。第３凸球面６０ｐは、上方に突出する。第３凸球面６０ｐは、上沓１０の上沓凹球面１０ｄと摺動する滑り面である。つまり、第２実施形態において、スライダー部Ｓの上凸球面は、第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐである。第３凸球面６０ｐは、平面視において円状に形成される。また、第３凸球面６０ｐは、図１３に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。上沓１０の上沓凹球面１０ｄと第３凸球面６０ｐとの曲率は、互いに一致する。また、第３凸球面６０ｐの平面視における直径は、上沓１０の上沓凹球面１０ｄの直径よりも小さい。これにより、図１３に示すように、上沓１０の上沓凹球面１０ｄは、第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐを覆うように配置される。

第３凹球面６０ｄは、第３スライダー部６０の下側に位置する。第３凹球面６０ｄは、下方に面する。第２実施形態において、第３凹球面６０ｄは、第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐと摺動する滑り面である。第３凹球面６０ｄは、平面視において円状に形成される。また、第３凹球面６０ｄは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐと第３凹球面６０ｄとの曲率は、互いに一致する。また、第３凹球面６０ｄの平面視における直径は、第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐの直径よりも大きい。これにより、図１３に示すように、第３凹球面６０ｄは、第２スライダー部５０の第２凸球面５０ｐを覆うように配置される。第３凹球面６０ｄの摩擦係数は、例えば、第２凹球面５０ｄより大きく、上沓凹球面１０ｄより小さい。第３凹球面６０ｄの曲率半径は、例えば、第２凹球面５０ｄより大きく、上沓凹球面１０ｄより小さい。
第３外周面６０ｓは、第３凸球面６０ｐの周縁と第３凹球面６０ｄの周縁とを上下方向につなぐ。

第２スライダー部５０と第３スライダー部６０とは、第２スライダー部５０が第３スライダー部６０の内壁６０ｗ（すなわち、第２凹球面５０ｄの外周の壁）と接触するまで相対移動可能である。つまり、第２スライダー部５０と第３スライダー部６０とが水平方向において最大限相対移動した場合とは、第２スライダー部５０が第３スライダー部６０の第３凹球面の内壁６０ｗと接触した場合をいう。

本実施形態において、第３スライダー部６０には、上述のように内壁６０ｗが設けられている。これに限らず、第３スライダー部６０には内壁６０ｗが設けられていなくてもよい。この場合は、第３スライダー部６０と第２スライダー部５０との想定外の相対移動によって第２スライダー部５０が第３スライダー部６０から逸脱しないように、第３スライダー部６０を十分な余裕を持った大きさとすることが好ましい。あるいは、内壁６０ｗに代えて、第３スライダー部６０の外周に、第２スライダー部５０の逸脱を防止するストッパーを設けてもよい。ストッパーとは、例えば、円環状の部材であって、内側面が第３凹球面６０ｄの外縁に沿うように配置される部材である。ストッパーは、例えば、第３スライダー部６０と一体成形されてもよいし、個別に形成された後、第３スライダー部６０に組み付けられてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の第３球面滑り支承３００を、図１４を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

第３球面滑り支承３００は、スライダー部Ｓに第４スライダー部７０を更に備える点で、球面滑り支承１００及び第２球面滑り支承２００と相違する。
第４スライダー部７０は、第３スライダー部６０の上部に設置される。第４スライダー部７０は、例えば略円盤状に形成され、第４凸球面７０ｐと、第４凹球面７０ｄと、第４外周面７０ｓと、を備える。

第４凸球面７０ｐは、第４スライダー部７０の上側に位置する。第４凸球面７０ｐは、上方に突出する。第４凸球面７０ｐは、上沓１０の上沓凹球面１０ｄと摺動する滑り面である。つまり、第３実施形態において、スライダー部Ｓの上凸球面は、第４スライダー部７０の第４凸球面７０ｐである。第４凸球面７０ｐは、平面視において円状に形成される。また、第４凸球面７０ｐは、図１４に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。上沓１０の上沓凹球面１０ｄと第４凸球面７０ｐとの曲率は、互いに一致する。また、第４凸球面７０ｐの平面視における直径は、上沓１０の上沓凹球面１０ｄの直径よりも小さい。これにより、図１４に示すように、上沓１０の上沓凹球面１０ｄは、第４スライダー部７０の第４凸球面７０ｐを覆うように配置される。

第４凹球面７０ｄは、第４スライダー部７０の下側に位置する。第４凹球面７０ｄは、下方に面する。第２実施形態において、第４凹球面７０ｄは、第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐと摺動する滑り面である。第４凹球面７０ｄは、平面視において円状に形成される。また、第４凹球面７０ｄは、図２に示すように、水平方向に沿って見た断面視において円弧状に形成される。第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐと第４凹球面７０ｄとの曲率は、互いに一致する。また、第４凹球面７０ｄの平面視における直径は、第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐの直径よりも大きい。これにより、図１３に示すように、第４凹球面７０ｄは、第３スライダー部６０の第３凸球面６０ｐを覆うように配置される。第４凹球面７０ｄの摩擦係数は、例えば、第３凹球面６０ｄより大きく、上沓凹球面１０ｄより小さい。第４凹球面７０ｄの曲率半径は、例えば、第３凹球面６０ｄより大きく、上沓凹球面１０ｄより小さい。
第４外周面７０ｓは、第４凸球面７０ｐの周縁と第４凹球面７０ｄの周縁とを上下方向につなぐ。

第３スライダー部６０と第４スライダー部７０とは、第３スライダー部６０が第４スライダー部７０の内壁７０ｗ（すなわち、第４凹球面７０ｄの外周の壁）と接触するまで相対移動可能である。つまり、第３スライダー部６０と第４スライダー部７０とが水平方向において最大限相対移動した場合とは、第３スライダー部６０が第４スライダー部７０の第４凹球面の内壁７０ｗと接触した場合をいう。

本実施形態において、第４スライダー部７０には、上述のように内壁７０ｗが設けられている。これに限らず、第４スライダー部７０には内壁７０ｗが設けられていなくてもよい。この場合は、第４スライダー部７０と第３スライダー部６０との想定外の相対移動によって第３スライダー部６０が第４スライダー部７０から逸脱しないように、第４スライダー部７０を十分な余裕を持った大きさとすることが好ましい。あるいは、内壁７０ｗに代えて、第４スライダー部７０の外周に、第３スライダー部６０の逸脱を防止するストッパーを設けてもよい。ストッパーとは、例えば、円環状の部材であって、内側面が第４凹球面７０ｄの外縁に沿うように配置される部材である。ストッパーは、例えば、第４スライダー部７０と一体成形されてもよいし、個別に形成された後、第４スライダー部７０に組み付けられてもよい。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、球座部凸球面２０ｐ、下凹球面４０ｄには、摩擦材４０Ｆが設けられてもよい。
球座部凸球面２０ｐ、下凹球面４０ｄには、固形潤滑材が設けられてもよい。
球座部凸球面２０ｐ、下凹球面４０ｄには、油路ＯＰが設けられてもよい。
第２外周面５０ｓ、第３外周面６０ｓ、第４外周面７０ｓは、上述の外周面４０ｓと同様の構造を備えてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ 上沓
１０ｄ 上沓凹球面
１０ｗ 内壁
２０ 球座部
２０ａ 取付部
２０ｆ 締結部材
２０ｈ ボルト穴
２０ｐ 球座部凸球面
３０ ベースプレート
４０ 第１スライダー部
４０ｄ 下凹球面
４０Ｆ 摩擦材
４０ｐ 第１凸球面
４０ｓ 外周面
４０ｓ１ 直線部
４０ｓ２ テーパ部
５０ 第２スライダー部
５０ｄ 第２凹球面
５０ｐ 第２凸球面
５０ｓ 第２外周面
５０ｗ 内壁
６０ 第３スライダー部
６０ｄ 第３凹球面
６０ｐ 第３凸球面
６０ｓ 第３外周面
６０ｗ 内壁
７０ 第４スライダー部
７０ｄ 第４凹球面
７０ｐ 第４凸球面
７０ｓ 第４外周面
７０ｗ 内壁
１００ 球面滑り支承
２００ 第２球面滑り支承
３００ 第３球面滑り支承
Ａ 角度
Ｃ 交点
Ｃ１ 第１輪郭線
Ｃ２ 第２輪郭線
ＣＲ 円弧状部
Ｌ 下部構造体
Ｏ 原点
ＯＩ 注入口
ＯＰ 油路
Ｓ スライダー部
Ｕ 上部構造体

Claims (10)

1. 下部構造体と上部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
   下部構造体の上部に固定され、且つ、上方に突出する球座部凸球面を備える球座部と、
   前記球座部の上部に配置され、且つ、下方に面する下凹球面であって前記球座部凸球面と摺動する下凹球面と、上方に突出する上凸球面と、を備えるスライダー部と、
   前記スライダー部と前記上部構造体との間に配置され、下方に面する上沓凹球面であって前記上凸球面と摺動する上沓凹球面を備える上沓と、
   を備え、
   前記スライダー部は、
   前記球座部の上部に配置され、第１凸球面を備える第１スライダー部と、
   前記第１スライダー部の上部に設置され、且つ、下方に面する第２凹球面であって前記第１凸球面と摺動する第２凹球面を備える第２スライダー部と、
   を備え、
   前記下凹球面の摩擦係数と、前記第２凹球面の摩擦係数と、前記上沓凹球面の摩擦係数と、は、前記下凹球面の摩擦係数、前記第２凹球面の摩擦係数、前記上沓凹球面の摩擦係数の順に、大きくなる、
   ことを特徴とする球面滑り支承。
2. 前記下凹球面の曲率半径と、前記第２凹球面の曲率半径と、前記上沓凹球面の曲率半径と、は、前記下凹球面の曲率半径、前記第２凹球面の曲率半径、前記上沓凹球面の曲率半径の順に、大きくなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の球面滑り支承。
3. 前記第１スライダー部は、前記球座部凸球面の周縁と前記下凹球面の周縁とを上下方向につなぐ外周面を備え、
   前記球面滑り支承を水平方向のうちの第１水平方向から見たときの、前記球座部凸球面の輪郭線を第１輪郭線とし、
   前記第１水平方向から見たときの、前記第１スライダー部の前記外周面の輪郭線であって、前記外周面の輪郭線の下端において前記第１輪郭線と交点を形成する前記輪郭線を第２輪郭線とし、
   前記交点における前記第１輪郭線の接線と、前記第２輪郭線と、のなす角度であって、前記第１スライダー部の側の角度が、９０°以上である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の球面滑り支承。
4. 前記第１スライダー部は、前記球座部凸球面の周縁と前記下凹球面の周縁とを上下方向につなぐ外周面を備え、
   前記球面滑り支承を水平方向のうちの第１水平方向から見たときの、前記球座部凸球面の輪郭線を第１輪郭線とし、
   前記第１水平方向から見たときの、前記第１スライダー部の前記外周面の輪郭線であって、前記外周面の輪郭線の下端において前記第１輪郭線と交点を形成する前記輪郭線を第２輪郭線とし、
   前記交点における前記第１輪郭線の接線と、前記第２輪郭線と、のなす角度であって、前記第１スライダー部の側の角度が、９０°未満であり、
   前記第１輪郭線と前記第２輪郭線との境界には、円弧状部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の球面滑り支承。
5. 前記第１スライダー部の外周面は、
   前記球座部の側に位置するテーパ部と、
   前記上沓の側に位置する直線部と、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の球面滑り支承。
6. 前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、摩擦材が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の球面滑り支承。
7. 前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、固形潤滑剤が設けられている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の球面滑り支承。
8. 前記球座部凸球面、又は前記下凹球面の少なくともいずれか一方に、油路が設けられている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の球面滑り支承。
9. 前記下部構造体に配置されたベースプレートを更に備え、
   前記球座部が、前記ベースプレートに締結部材で固定されており、
   前記締結部材は、前記上沓と前記第１スライダー部とが水平方向において最大限相対移動した場合においても、前記第１スライダー部に干渉しない位置に配置されている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の球面滑り支承。
10. 前記下部構造体に配置されたベースプレートを更に備え、
    前記球座部が、前記ベースプレートに溶接されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載の球面滑り支承。

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