JPS5855377B2 - 重層支持体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、重層支持体に関するものである。

弾性物質層の圧縮荷重支持能力は、複数の非伸張性層を
互いに間隔を置いて平行にかつ予期される圧縮荷重の方
向とほぼ直角の方向に配置することによって数百パーセ
ント増加される。

この非伸張性層は、圧縮荷重の方向の横方向への前記弾
性層の偏位あるいは膨張の可能性を減じることによって
その弾性層の前記能力を増加させる。

同時に、層に平行な方向すなわち圧縮荷重の方向の横方
向へのせん断あるいはねじれに対するその弾性物質の柔
軟性には、はとんど影響を与えることがない。

このような層状の弾性物質特性を利用した支持体は商業
的に多くの分野で使用されている。

特に重要な応用例としては、ヘリコプタ−のローターハ
ブ上に取り付けられるローターブレードの取り付は装置
がある。

ヘリコプタのローターブレードの取り付は装置の代表的
な例は、例えば米国特許第３８２９２３９号に示されて
いるが、この場合、ローターブレードの各々は、２つの
直列に配置された重層ベアリングによりローターハブに
取り付けられている。

一方の重層支持体は、環状で円板状の層を有していて、
ローターブレードの遠心荷重に耐えるとともにブレード
の長手軸方向の振動的なピッチ変化運動（ｐｉ ｔｃｈ
−ｃｈｅｎｇｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ）を許容する
。

他方の支持体は、環状で球面状の層を有していて、同様
にローターフレードの遠心荷重に耐えるとともにブレー
ドのピッチ変化、フラッピング（ｆｌａｐｐｉｎｇ ）
およびリードラグ（１ｅａｄ −ｌａｇ ）運動を吸収
する。

ブレードのピッチ変化の回転は、比較的大きく（各回転
方向に１０°〜１５°）、特にフラッピングおよびリー
ドラグ運動に比して大きいので、これらの重層支持体の
結合されたねじれ運動能力は比較的高くなければならな
い。

経済的かつスペース的な理由から、円板状の層を有する
支持体が、ねじれ運動の大部分を吸収するように設計さ
れているのが普通である。

そのためにこの円板状支持体すなわちスラスト支持体は
、比較的長くすなわち背が高くなる。

しかしながら長さが大きくなるとそれだけ、支持体は横
方向すなわち半径方向への安定度が低下する。

支持体が長くなると、この横方向への安定度が低下する
のは良く知られており、この欠点をなくすために種々の
提案が行なわれて米た。

このような提案のうちの１つは、支持体の座屈を引起す
鎖側の層の横方向への運動に抵抗するように支持体の層
の円板状の形状を変えようというものである。

この横方向への安定性のための代表的な形状が、米国特
許第３０８３０６５号とピーターソン（Ｐｅｔｅｒｓｏ
ｎ ）の米国特許第３２９２７１１号に開示されている
。

このピーターソンの特許の第２図および第６図に類似し
た形状の層を有する支持体が、ヘリコプタ−のローター
ブレード保持装置に用いられ好結果が得られている。

しかしながら、ヘリコプタ−構造に関する技術は進歩し
ており、ヘリコプタ−に用いられる重層支持体には高い
遠心荷重に耐える力と長い耐久性が要求されている。

前述のピーターソン特許、ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ
）の米国特許第３８０７８９６号の第２図および第３
図、およびシー、エッチ、ファガン（Ｃ，Ｈ，Ｆａｇａ
ｎ ）による「ジャーナル、オブ、ジ、アメリカン、ヘ
リコプタ−、ソサイエテイ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔ
ｈｅＡｍｅｒｉｃａｎ Ｈｅｒｉｃｏｐｔｅｒ ５ｏｃ
ｉｅｔｙ ） Ｊの第１３巻第４号（１９６８年１０月
号）の記事「ヘリコプタのテールロータ設計に対するエ
ラストマーベアリングの応用Ｊ （’ Ｅｌａｓｔｏｍ
ｅｒｉｃ ＢｅａｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔ
ｏ Ｈｅ１ｉｃｏｐｔｅｒ Ｔａ１ｌ Ｒｏｔｅｒ］）
ｅｓｉｇｕｓ“）の第１ｂ図および第３図に示されてい
る形状の重層支持体は、増加する耐久性への要求を満足
することができない。

これらの支持体は、支持体端部におけるエラストマ一層
の破壊および突出しが原因で失敗している。

本発明は、ヘリコプタ−のローターブレード保持装置等
に利用される、横方向に安定し、しかも耐久性のある重
層支持体を提供することを目的とするものである。

本発明の重層支持体は、交互に配され、かつ互いに結合
されたエラストマ一層と非伸張性層とからなっている。

各層は、支持体の長手方向の共通軸に沿って交互に配置
されており、したがって支持体は層にほぼ直角に加えら
れる大きな圧縮荷重に耐えられる。

各層は、共通軸の半径方向の断面でみて、支持体の一端
に向ってかつ長手方向に突出する部分を有するような形
状にされる。

この長手方向の安定性を与えるために必要なものではな
い。

大きな圧縮荷重が支持体に加えられたとき、層がこのよ
うな形状をしていると層の突出方向にある支持体端部に
隣接するエラストマ一層中に極めて大きな歪みが発生す
ることがわかった。

過剰な歪みは、層の早朝の疲労破壊の原因となりかつ支
持体の耐久性を弱める傾向を有する。

過剰の歪みを導ひくことなしにエラストマ一層に生じる
高い応力を吸収するために、本発明による支持体の長手
方向中央部分におけるエラストマー物質層は、この層の
突出する方向にある支持体端部に隣接するエラストマ一
層よりも小さな圧縮率 （ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｉ ）を有する
ようにされる。

これによりエラストマ一層の圧縮応力は減少しないが、
高い圧縮歪みは相当小さくなりかつ支持体の寿命はそれ
に応じて長くなる。

本発明の好ましい実施例によれは、支持体の中央部分と
層の突出する方向にある支持体端部との間に配置されて
いるエラストマ一層は、支持体の中央部分から離れるに
従って順次圧縮率を増加させる。

支持体の一端に隣接するエラストマ一層の大きな圧縮率
は、好ましくないレベルまで支持体のねじればね比を増
加させる。

支持体のねじれは゛ね比を小さくするために、支持体の
他端に隣接するエラストマ一層は、支持体の長手方向中
央部分のエラストマ一層の圧縮率よりも小さな圧縮率を
有するようにされる。

さらに、必要であり、かつ圧縮歪みの分散が許す場合に
は、本発明の好ましい実施例では前記中央部分と支持体
の他端との間に配置されるエラストマ一層が、前記中央
部分から離れるに従って圧縮率を順次減少するようにさ
れる。

重層支持体の長手方向に沿ってエラストマ一層の圧縮率
を変化させることによって、支持体の長手方向に沿って
やはり変化する高い圧縮歪みの破壊作用に抗することが
可能となるが、この圧縮率の段階的な変化は、支持体の
層の特別の形状と組み合せると特に有効に働くことがわ
かった。

長手方向に突出する部分の半径方向の断面で弓形の形状
が、好ましい形状の１つである。

この層はまた、半径方向の断面で、平らでかつ層の共通
軸に直角な周縁部分を有する。

環状の形状を有するヘリコプタのローター支持体の１つ
の代表的なタイプとして、各層は、共通面内にあって支
持体の層の共通軸に直角な環状の内側および外側周縁部
分を有する。

この周縁部分に一体でかつこれらの部分の中間に、環状
の弓形中間部分が位置せしめられるこのような層状の形
状は、上述したファガンの記事の第５ａ図に示される如
く支持体の横方向の安定性を増加させるものとして周知
である。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、ヘリコプタ−のローターブレードの保持装置
（図示せず）におけるスラスト支持体用の従来の重層支
持体（Ｉａｍｉｎａｔｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ） １０の
説明図である。

この支持体１０は、軸方向に間隔を置いて配置された２
つの環状のかつほとんど柔軟性のない端板１２と１４を
有している。

端板１２の平らな上面１８には円周方向に間隔を置いて
ボルト穴１６が設けられていて、図示してないヘリコプ
タ０ロークーブレードの軸受台のような他の部材にこの
端板１２を取り付けるようになっている。

従って圧縮荷重が上面１８を介して支持体１０に与えら
れる。

ローターブレードのその長手軸回りの回転運動（すなわ
ちピッチ変化運動）が、端板１２の内周面に設けられ軸
方向に配置されたスプライン２０を介して支持体１０に
伝えられる。

このスプライン２０は、ヘリコプタのローターブレード
軸に設けられた対応するスプラインと噛合するようにな
っている。

支持体１０を球状の重層支持体に接続するための部材の
如き他の部材に支持体の基端を固定するために、端板１
４は、円周方向に間隔を置いて配置されたボルト穴２４
を穿設された半径方向外方に突出するフランジ２２を有
している。

端板１２と１４の間には、エラストマ物質と非伸張性物
質の環状層が交互にかつ互いに結合されて設けられてい
る。

第１図の支持体では、５２枚のエラストマ一層２６と５
１枚の非伸張物質層２８が設けられている。

これらの層の数は、特定の装置の間隔と機能的な要求に
応じて変化せしめられる。

層２６と２８とは、支持体１０の長手軸に沿って交互に
設けられているので端板１２の平面１８に加えられた圧
縮荷重は、層の少なくとも一部分に対して平行ではなく
ほぼ直角の方向に作用する。

エラストマ一層２６は天然ゴムからなり、非伸張性物質
層２８は鋼により構成される。

他の適当なエラストマーあるいは非伸張性物質をゴムお
よび鋼の代りに用いてもよい。

例えば、エラストマ一層として人造ゴムを用いることが
できるし、非伸張性物質層として他の金属、ガラス繊維
シートおよび補強されたプラスチックシートを用いるこ
とができる。

これらの層２６と２８の各々は、半径方向内側に環状の
周縁部分２９と半径方向外側に環状の周縁部分３０とを
有する。

周縁部分２９と３０の両者は、平面をなし支持体１０の
長手軸に対して直角であるが、両者は異なる平面上にあ
る。

すなわち内側の周縁部分２９は外側の周縁部分３０より
高い位置にあって各層２６と２８の環状の中間部分３１
は、外側の周縁部分３０から内側の周縁部分２９に向か
って斜め上方に延びている。

このような層の形状、特に非伸張性物質層２８により、
例えばピーターソンの米国特許第３２９２７１１号に述
べられているような横方向への座屈に対して支持体１０
は安定させられる。

層２６と２８に対して圧縮荷重が均一に伝達されるよう
に、これらの層に隣接しかつ結合されている端板の面３
２と３４は、層の形状と合うように機械加工される。

第１図の支持体１０に類似した重層支持体は、従来、ヘ
リコプタ−のローターブレード保持装置に用いられてい
るが、これらの支持体は運転時間で１０００時間以上の
耐久性を有しない。

従来の支持体の失敗は、支持体の半径方向内側において
下方の端板１４に隣接するエラストマ一層２６および支
持体の半径方向外側において上方の端板１２に隣接する
エラストマ一層２６のはみ出しと破壊によるものである
。

この異常現象を説明するために、第２図の仮想線で示す
如く、圧縮荷重がかかると支持体１０の層２６と２８は
平らにのばされる傾向にあるという仮説が、過去および
現在においてたてられている。

この層の相対的な変形は、説明のために第２図において
誇張して示されてはいるが、各層の共通面内には位置し
てない周縁部分２９と３０は、互いに同一平面上に位置
する方向に運動しようとし、最大荷重の下では各層の極
限形状は緩かな円錐になるであろうと考えられている。

層の半径方向内側の周縁部分２９は、下方へ運動し、半
径方向外側の環状部分３０は、上方へ運動する（支持体
１０が第１図に示す如く位置しているとき）。

従って、支持体１０の内側周縁に沿って、層は上方の端
板１２から撓んで離れようとする。

端板１２に隣接する層２６と２８に関しては、端板１４
とこれらの間には支持体１０の長手方向にエラストマー
物質が多数存在しその厚みも大きいので、半径方向内側
の周縁部分２９の撓みは完全に吸収される。

したがって端板１２に隣接するエラストマ一層２６にお
ける圧縮により生じる歪みは比較的小さいものである。

しかしながら、反対側の端板１４に近い層２６と２８に
関しては、半径方向内側の周縁部分２９は、端板１４の
非撓曲性のために自由に撓むことができない。

その結果、端板１４に比較的近いエラストマー物質層２
６の内側の周縁部分２９は、挟みつけられ大きな歪みを
受けるので、この周縁部分２９は介在する非伸張性の層
２８の周縁部分２９の間からはみ出すことになる。

この大きな歪みはエラストマ一層２６の摩耗を早め、早
い時点で耐久性を失わせ端板１４に隣接する金属層の間
からエラストマ一体を突出させる。

エラストマ一層２６の半径方向内側の周縁部分２９にお
ける圧縮による歪みの現象は、また支持体１０の半径方
向外周に隣接する部分では同様ではあるが逆の結果を生
じると信じられている。

より詳しく言えば、層２６と２８の外側の周縁部分３０
は、端板１４から離れ端板１２に向うように動く傾向に
ある。

この撓みの結果、端板１４に隣接するエラストマ一層２
６において圧縮により生ずる歪みは、非伸張性層２８が
端板１２の方向に比較的自由に動けるので極めて小さい
。

しかしながら端板１２に近づくと、非伸張性層２８とほ
とんど撓曲性のない端板１２との間には、層２８の撓み
を許すエラストマーが少なくなる。

その結果、端板１２に隣接するエラストマ一層２６の外
周部分３０は、強く歪み、したがってこの部分も破壊さ
れ易くなる。

上述の仮説は、エラストマ一層２６の歪みのコンピュー
タによる有限部材分析（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
ａｎａｌｙｓｉｓ ）により確認されている。

このコンピュータ分析から得られる情報は、第５図にグ
ラフにより表わされる。

相対的なエツジのせん断歪み（膨張を伴なう半径方向の
歪み）は、第５図の縦軸にプロットされている。

小さな数は、端板１４に近い層２６を示し、大きな数は
、端板１２に近い層２６を示している。

曲線６０は、エラストマ一層２６の半径方向内側の周縁
部分２９における相対的歪みを示すものである。

また図示してないが、エラストマ一層２６の半径方向外
側の周縁部分３０における相対的な歪みの曲線は、曲線
６０と似たものとなるが、左右が逆の形を有する。

換言すれば、後の曲線は、層数１に対する小さな圧縮に
よる歪みから層数５２の歪みに向かって立上るようなも
のである。

本発明による支持体３６（第３図）は、第１図の支持体
１０に比して高い圧縮歪みに耐え長い耐久性を有する。

第３図に示す如く、支持体１０同様、支持体３６は、軸
方向に間隔を置いて配置された殆んど撓曲性を有しない
環状の端板３８と４０を備えている。

端板３８は、その上平面４４に形成されたボルト穴４２
にボルト（図示）をねじ込むことによって図示せぬヘリ
コプタのローターブレードの軸受台の如き他の部材に取
り付けられる。

従って圧縮荷重が、端板３８の上平面４４に印加される
。

第１図の支持体１０におけると同様に、ヘリコプタのロ
ーターブレードのその長手軸回りの回転運動は、支持体
３６の長手方向に配置され端板３８の半径方向の内周面
に形成されたスプライン４６を介して支持体３６に伝達
される。

端板４０は、半径方向外方に伸びるフランジ４８を有し
ている。

ボルト穴５０がこのフランジ４８に形成されているので
、端板４０は、支持体３６をローターブレード保持装置
の球面状の重層支持体の如き部材に接続するための部材
に取り付けられる。

端板３８と４０の間には、交互に配されかつ互いに結合
された複数個の環状のエラストマー物質層５２と非伸張
性物質層５４とが配置されている。

各層は、支持体３６の長手方向の共通軸に沿って交互に
積み重ねられ互いに結合されている。

この実施例においては、５２個のエラストマ一層５２と
５１個の非伸張性物質層５４とが用いられ、その数は空
間と要求される機能に応じて変化可能である。

第１図の支持体１０と同様に、層５２と５４は、天然ゴ
ムと鋼で形成されることが好ましいが、他の材質を用い
ることも可能である。

端板３８と４０は、隣接するエラストマ一層５２に結合
されている。

各層５２および５４は、環状の半径方向内側の周縁部分
５５および環状の半径方向外側の周縁部分５６を有して
いる。

該部分５５および５６は、同一平面上にあり、支持体３
６の長手軸に対して直角をなしている。

層５２および５４の周縁部分５５および５６の間に配置
されか゛つこれらと一体の部分は、端板３８の方向に長
手方向に突出する環状中間部分５Ｔである。

各層５２および５４のこの中間部分５７は、支持体３６
の長手軸方向でかつ半径方向に断面をとった場合弓形の
形状を有している。

言い換えれば、各層５２および５４の半分の部分は、平
らな外側の周縁部分５６、これと同一平面内にある内側
の周縁部分５５および両局縁部分を接続する弓形中間部
分５７という断面を有している。

荷重が均一に伝達されるように層５２および５４に隣接
しかつ結合される端板５８および５９の面は、これらの
層の形状に合致するように機械加工されている。

支持体３６の層５２と５４のこの形状により、支持体の
横方向のあるいは半径方向の座屈に対する安定性が増し
かつ圧縮荷重下での平らにのばされる傾向が減少する。

第３図からは明らかではないが、非伸張性層５２の各々
の中間部分５７および端板４０の面５９は、隣りの層５
２の凹部あるいは端板３８の面５８の凹部内に突出する
。

各層の半分の部分についてみたとき、層５２および５４
の形状の対称性は、支持体１０の層２６および２８と同
様の横方向の安定性を与えるが、層５２および５４の高
さあるいは軸方向の突出量は少ない。

この小さな突出量により、圧縮荷重下において層５２お
よび５４が平らにのばされる傾向が小さくなると考えら
れる。

第３図の構成による重層支持体３６についてコンピュー
タ分析を行なった。

単一グレードのエラストマーが支持体のすべてのエラス
トマ一層５２に用いられかつこのエラストマ一層の各々
が同一の厚さを有するようにした。

エラストマ一層５２の半径方向内側の周縁部分５５の受
ける理論的な圧縮によるエツジせん断歪みは、支持体３
６の長手方向のほぼ中央部分付近ではほぼ同一であるこ
とがわかった。

しかしながら、圧縮によるエラストマ一層５２の歪みは
、端板３８の付近では大きく増加し、端板４０付近では
この歪みは、大きく減少した。

理論的なエラストマ一層中の圧縮歪みは、第５図のグラ
フで曲線６２として示されていいる。

エラストマ一層５２の半径方向外側の周縁部分５６の圧
縮歪みを分析したところ、はぼ曲線６２と同一の歪みの
分布を示した。

換言すれば、端板３８の付近ではエラストマ一層５２の
半径方向外側のエツジ５６は比較的高い圧縮歪みを生じ
、端板４０の付近では、支持体３６の長手方向中央部分
付近での歪みに比べて小さな圧縮歪みを受ける。

第３図の支持体３６における端板３８および４０に隣接
する圧縮歪みの変動は、第４図の仮想線で示される支持
体３６の非伸張性層５４の変形の結果と考えられる。

より詳しく言えば、高い圧稲荷重下で非伸張性層５４は
、平らに伸ばされようとする。

層５４の各々の中間の弓形部分５７は、層の周縁部分５
５および５６の面内に移動しようとする。

同時に、層５４の各々の周縁部分５５および５６は弓形
部分５７方向すなわち上方へ移動しようとする。

端板３８付近では、非伸張性層５４のこの中間弓形部分
５７は、支持体３６の長手方向には多数のエラストマ一
層が存在し、すなわち非伸張性層と端板４０の間ではエ
ラストマ一層が大きな厚さを有するので、はとんど撓曲
性のない端板に対して自由に撓むことができる。

これに反して端板３８に隣接している非伸張性層５４の
周縁部分あるいは平面部分５５および５６は、端板３８
の方向には自由に動くことができない。

その結果、エラストマ一層５２の周縁部分５５および５
６は、はさみつけられて大きな歪みを生じて、隣接する
非伸張性層５４の周縁部分５５および５６からはみ出す
ことになる。

端板４０に隣接する支持体３６の端部では、非伸張性層
５４の各層の平らな周縁部分５５および５６は、端板３
８の方向へ自由に撓むことができる。

非伸張性層５４の中間弓形部分は、端板４０の方向へ動
こうとするが、エラストマ一層５２の弓形の中間部分５
７は周縁部分５５および５６によりほぼ規制されている
。

その結果、エラストマ一層５２の中間部分５７は、層に
与えられる圧縮荷重に応じて膨れることができない。

この端板４０に隣接するエラストマ一層５２の中間部分
５７における大きな圧力は、エラストマーの体積圧縮に
よって吸収され端板３８に隣接する層５２の周縁部分５
５．５６が膨出することがなく、したがってはさみつけ
られず摩耗も生じない。

層５２．５４の形状は、エラストマ一層５２における圧
縮歪みのレベルを下げはするが、端板３８付近における
エラストマ一層５２の受ける比較的大きな歪みは、支持
体３６を早期に疲労させる可能性を有している。

支持体３６の長手方向に沿っての種々の部分におけるエ
ラストマ一層５２の受ける圧縮歪みの差異を小さくする
ために、一つの実施例として端板３８に近接する６個の
エラストマ一層５２（すなわち層数第４７〜第５２）は
、支持体の長手方向中央部分のエラストマ一層よりより
鋼柱が高くかつ高い弾性係数（すなわちヤング率）を持
つようにされた。

エラストマーの高い弾性係数により、個々の層５２に対
して高い圧縮率および高い圧縮調性がもたらされた。

その結果得られた層５２の受ける圧縮歪みの減少が、第
５図の破線６４で示される。

この圧縮歪みの減少は有益な点もあるが、第４８番から
第５１番の層においては不要な歪みの減少過多という問
題も生じる。

第４７番から第５２番のエラストマ一層５２により高い
鋼柱のものを用いることにより、さらに支持体３６全体
のねじればね比（ｔｏｒｓｉｏｎａｌｓｐｒｉｎｇ ｒ
ａｔｅ）が好ましくない高いレベルになるという問題も
ある。

第３図に示す支持体構造を用いた第２の実施例において
は、支持体３６中の全てのエラストマ一層５２は、第１
の実施例に用いたエラストマーよりも幾分か鋼柱の高い
ものとされた。

この高い剛性をもつ支持体３６のエラストマ一層５２の
受ける理論的な圧縮歪みは、第５図の曲線６６によって
示される。

端板３８に隣接するエラストマ一層５２の圧縮歪みを減
少せしめるために、端板３８に隣接する６個のエラスト
マ一層５２（すなわち第４７番から第５２番の層）は、
さらに、支持体の長手方向中央部分に用いられるエラス
トマーよりもさらに高い剛性あるいは高い弾性係数を有
するようにされた。

また第４７番から第５２番のエラストマーを同一のもの
で形成する代りに、第４７番、第４８番および第４９番
の層を同一のエラストマーで構成し、第５０番、第５１
番および第５２番のエラストマ一層を、第４７番〜第４
９番のエラストマーおよび中央部分のエラストマーより
高い剛性のもので構成した。

このようにしたエラストマ一層５２による歪みのコンピ
ューター有限部材分析の結果が、第５図の曲線６６から
派生する破線６８で示される。

第４７番〜第５２番の層における歪みは、前述した実施
例と同様に減少しているが、各層においてほぼ均一な歪
みの結果がみられる。

端板３８に隣接するエラストマ一層５２として比較的剛
性の高いものを用いることによって、支持体３６のねじ
ればね比が高くなる。

支持体３６の使用分野によって、この支持体のねじれば
ね比あるいは剛性は、許容し得るものであったりそうで
なかったりする。

高いねじればね比が好ましくない場合には、このばね比
は、端板４０に隣接するエラストマ一層の圧縮歪みを比
較的低いものとすることによって下げるように再調節で
きる。

比較的低い弾性係数を有するエラストマー物質からこれ
らの層５２を構成することによって、各層は、比較的低
い圧縮剛性と比較的低いねじれ剛性を有することになろ
う。

より柔かなエラストマーは、圧縮荷重下では層５２を大
きく変位させ、大きな圧縮歪みを受けさせることになる
。

しかしながら、支持体３６の中央部分（第７番〜第４６
番の層）のエラストマ一層は比較的大きな歪みを受ける
ので、この比較的大きな圧縮歪みは許容しうるものであ
る。

同時に、端板４０付近での層５２の増加したねじれ柔軟
性（５ｏｆｔｎｅｓｓ ）あるいは減少したねじれ剛性
は、端板３８に隣接する層５２の増加したねじれ剛性を
相殺する。

支持体の中央部分におけるエラストマー物質より剛性の
高い２種類のエラストマー物質を端板３８付近の層に用
いる上述の支持体３６においては、端板４０に隣接した
６個のエラストマー物質には前記中央部分より柔かな材
質のものが用いられた。

第１番、第２番および第３番のエラストマ一層として支
持体の他の層に用いたものよりさらに柔軟なエラストマ
ーが用いられた。

第４番、第５番および第６番のエラストマ一層としては
、第１番〜第３番のエラストマーより大きな弾性係数を
有するが第７番〜第５２番のエラストマーより小さな弾
性係数を有するものが用いられた。

圧縮歪みの変動のコンピュータ分析の結果が、第５図に
おいて実線６６から派生する破線７０により示される。

端板４０に隣接するエラストマ一層５２として段階的に
柔軟なエラストマーを用いること（低い圧縮率を生じせ
しめるために）組み合せて上方の端板３８に隣接するエ
ラストマ一層５２として段階的に剛性の高いエラストマ
一層５２として段階的に剛性の高いエラストマーを用い
ること（高い圧縮率を生じせしめるために）により、支
持体のねじればね比を損うことなく支持体全体にほぼ一
様な圧縮歪みを与えることを可能とする。

重層支持体におけるエラストマ一層の剛性に段階をつけ
ることにより、支持体の一端方向に突出しようとする形
状の層を有する全ての支持体の圧縮歪みの調整が可能と
なるが、この段階づけは、第３図の支持体３６の層５２
および５４と同様に、半径方向の断面で対称な形状を有
する層を備えた支持体に特に有効である。

第６図には、支持体３６と同様の支持体３６′が示され
、その層５２′および５４は、層５２及び５４よりもシ
ャープな角度をもつものが用いられている。

支持体３６よりも支持体３６′は製造が困難ではあるが
、支持体３６′の層５２′に用いられるエラストマー物
質は、受ける圧縮歪の変動を最小にするようにすること
ができよう。

エラストマ一層の可撓性および圧縮率（ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｉ ）が圧縮歪の変動を最小にす
るように変化可能であると考えられる他の支持体の例と
しては、ヒンクス（Ｈｉｎｋｓ）等の米国特許第３０８
３０６５号の第１０図に示されている支持体がある。

この支持体においては、層は、半径方向の半分の部分の
断面が逆Ｖ字型となるようにされている。

上述した支持体のいずれもが、もし必要あれば使用に際
して逆向きとすることができる。

これは圧縮荷重が加えられる方向ではなくて、各層の突
出する方向であり、これが連続するエラストマ一層の圧
縮率が段階つけられる方向を決定する。

本発明の好ましい実施例においては、各層の半径方向の
半分の部分の断面を対称形としたので、エラストマ一層
５２の半径方向内側および外側の周縁部分の受ける圧縮
歪みは、端板４０に隣接する近い層５２から端板３８に
隣接する高い部分まで一様に変化する。

従って、層５２の内側周縁部分５５として適当なエラス
トマ一層の柔軟性の段階づけは、外側周縁部分５６の段
階つけとしても適当であることになる。

これに反して、第１図の支持体１０においては、エラス
トマ一層２６の半径方向内側の周縁部分２９における圧
縮歪みは、同層の外側周縁部分３０の圧縮歪みとは正確
に反対の方向に位化している。

従って、第１図の支持体１０のエラストマ一層２６を単
一のエラストマーで作らねばならぬときは、両端板１２
および１４に隣接する層２６としては、比較的剛性の高
いエラストマーを使わねばならない。

このような構成は、エラストマ一層に生じる高い圧縮歪
みに対して有効ではあるが、支持体１０のねじればね比
を著しく上昇せしめることになり、これは好ましい場合
とそうでない場合とがある。

また、各層について順次剛性に段階づけを行なうのに関
連させて、各層それ自体の剛性を変化あるいは段隔付け
を施す（すなわち半径方面に）ことも考えられよう。

上述の説明は、環状の重層支持体について行なわれたが
、支持体の長手方向に沿ってのエラストマー特性の段階
づけは、前述のヒンクス等の米国特許第３０８３０６５
号の第７図に示されているような円筒形の支持体に対し
ても等しく適用できるものである。

同様に、上述の説明は、剛性の高いエラストマ一体（す
なわち弾性係数の高いエラストマー）の使用によるエラ
ストマ一層の圧縮率の増加について述べられているもの
であるが、同じ結果は、エラストマ一層の厚さの変化に
よっても得られよう。

従って上述の説明は、柔軟性の高いエラストマ一層の使
用に限定されているが、低い弾性係数あるいはヤング率
のエラストマーに代えるかわりに、エラストマ一層の厚
さを変えるようにしてもよいことは明らかである。

圧縮率と層の厚さあるいは形状との間の関係は、よく知
られており、例えば技術誌「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＤｅｓｉｇｎＷｉｔｈ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｕｂｂｅｒ
Ｊ （Ｎａｔｕｒａｌ ＲｕｂｂｅｒＰｒｏｄｎｃｅ
ｒｓ’ Ｒｅ５ｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｍ ）
に示されている。

いずれにせよ、厚さの異なるエラストマ一層を有する支
持体よりも圧縮率に段階づけを行なうのに弾性係数の異
なるエラストマーを用いた支持体の方がより性能が優れ
かつ製造が容易であある。

球面状あるいは円筒状の支持体の中心方向から半径方向
にエラストマーの各層の厚さおよび弾性係数を変化させ
るようにすることは、シャミツト（Ｓｃｈｍｉｄｔ ）
の米国特許第３６７９１９７号に示されている如く周知
である。

以上の如く、本発明はいくつかの実施例について説明さ
れたが、これはあくまで説明のためのものであってこれ
に限定されるものではない。

例えは、この発明は、支持体の長手方向を横切る方向へ
の個々の層の運動を防止する形状の層を有する支持体に
ついて説明されたが、この発明は、リビツキ（Ｒｙｂｉ
ｃｋｉ ）等の米国特許第３８２９２３９号の第３図に
示されている支持体２Ｂの如き球面状の板を用いて圧縮
歪みを受ける支持体にも同様に使えるわけである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高い応力を受けかつ長期間の使用により破壊
される従来タイプの重層支持体の一部断面斜視図、第２
図は、大きな圧縮荷重を受けたときの非伸張性層の変形
を示すための第１図に示す支持体の非伸張性層の１つの
半径方向半分の部分の断面図、第３図は、本発明の一実
施例の重層支持体の一実施例の一部断面斜視図、第４図
は、第３図の支持体が大きな圧縮荷重を受けたときの非
伸張性層の変形を示すための第３図の支持体の層の１つ
の半径方向半分の部分の断面図、第５図は、第１図およ
び第３図の支持体のエラストマ一層の受ける圧縮歪みの
グラフ、および、第６図は、第３図に示す支持体の他の
実施例の一部断面斜視図である。 ３６・・・・・・支持体、３８，４０・・・・・・端板
、５２・・・・・・エラストマ一層、５４・・・・・・
非伸張性層、５５・・・・・・内側周縁部分、５６・・
・・・・外側周縁部分、５７・・・・・・中間部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個のエラストマ一層と非伸張性層とを交互に結
   合してなる重層支持体において、前記両層が支持体の長
   手方向に共通軸を有し、前記両層に対してこの共通軸方
   向に作用する圧縮荷重を受は止めるとともに前記共通軸
   に作用するねじり荷重を吸収するようにこの共通軸に沿
   って交互に位置せしめられており、その両層が前記共通
   軸の半径方向の断面でみて、支持体の一端へ向って長手
   方向へ突出する部分を備えており、かつ支持体の長手方
   向中央部分に配置された前記エラストマ一層が支持体の
   前記一端付近に配置されたエラストマ一層より低い圧縮
   率を有していることを特徴とする重層支持体。 ２ 支持体の前記中央部分と前記一端との間に配置され
   たエラストマ一層の圧縮率が前記中央部分から離れるに
   従って順次高くなっていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の重層支持体。 ３ 前記支持体の長手方向中央部分のエラストマ一層が
   、支持体の他端付近のエラストマ一層よりも高い圧縮率
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   重層支持体。 ４ 前記中央部分と支持体の他端との間に配置されるエ
   ラストマ一層の圧縮率が、前記中央部分から離れるに従
   って順次低下していることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の重層支持体。 ５ 前記両層の支持体の長手方向に突出する部分が、半
   径方向の断面でみて弓状の形状をなしていることを特徴
   とする特徴請求の範囲第１項記載の重層支持体。 ６ 前記両層が平面でかつ共通軸に直角な周縁部分を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の重層
   支持体。 ７ 支持体の長手方向中央部分に配置された前記エラス
   トマ一層の各々が等しい圧縮率を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の重層支持体。 ８ 複数個のエラストマ一層と非伸張性層を交互に結合
   してなる支持体本体およびその支持体本体の両端に結合
   された殆ど撓曲性のない一対の端板部材からなる重層支
   持体において、前記両層が支持体の長手方向に共通軸を
   有し、この共通軸に沿って交互に位置せしめられており
   、その両層が前記共通軸の半径方向の断面でみて、支持
   体の一端へ向って長手方向へ突出する部分を備えており
   、前記両端板部材が前記両層と密着係合する形状をなし
   ており、かつ支持体の長手方向中央部分に配置された前
   記エラストマ一層が支持体の前記一端付近に配置された
   エラストマ一層より低い圧縮率を有していることを特徴
   とする重層支持体。 ９ 複数個の環状のエラストマ一層と非伸張性層とを交
   互に重ね合わせて結合してなる重層支持体に８いて、前
   記両層が支持体の長手方向に共通軸を有し、前記両層に
   対してこの共通軸方向に作用する圧縮荷重を受は止める
   とともに前記共通軸に作用するねじり荷重を吸収するよ
   うに、この共通軸Ｏこ沿って交互に位置せしめられてお
   り、その両層が前記共通軸の半径方向半分の断面でみて
   、支持体の一端へ向って長手方向へ突出する部分を備え
   ており、かつ支持体の長手方向中央部分に配置された前
   記エラストマ一層が支持体の前記一端付近に配置された
   エラストマ一層より低い圧縮率を有していることを特徴
   とする重層支持体。 １０前記各層が、半径方向半分の断面でみて内側および
   外側の周縁部分を有し、この両周縁部分が互いに同一平
   面上にありかつ前記共通軸に対して直角をなしており、
   さらに各層の長手方向に突出する部分が前記周縁部分の
   中間に配置されかつ半径方向に弓形の形状をなしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の重層支持
   体。 １１ 前記中央部分と支持体の前記一端との間に配置さ
   れたエラストマ一層の圧縮率が、中央部分から離れるに
   したがって順次高くなっていることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載の重層支持体。 １２前記支持体の長手方向の中央部分におけるエラスト
   マ一層が、支持体の他端に隣接するエラストマ一層より
   も大きな圧縮率を有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第９項記載の重層支持体。 １３前記中央部分と支持体の他端との間に長手方向に配
   置されたエラストマ一層の圧縮率が支持体の前記中央部
   分から離れるのに従って順次低下していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１２項記載の重層支持体。 １４複数個の環状エラストマ一層と非伸張性層とを交互
   に重ね合わせて結合してなる支持体本体とその支持体本
   体の両端に結合された殆ど撓曲性のない一対の端板部材
   からなる重層支持体において、前記両層が支持体の長手
   方向に共通軸を有し、この共通軸に沿って交互に位置せ
   しめられており、その両層が前記共通軸の半径方向半分
   の断面でみて、支持体の一端へ向って長手方向へ突出す
   る部分を備えており、前記両端板部材が前記両層と密着
   係合する形状をなしており、かつ支持体の長手方向中央
   部分に配置された前記エラストマ一層が支持体の前記一
   端付近に配置されたエラストマ一層より低い圧縮率を有
   していることを特徴とする重層支持体。 １５複数個の環状のエラストマ一層と非伸張性層とを交
   互に重ね合わせて結合してなる支持体本体と、その支持
   体本体の両端に結合された殆ど撓曲性のない一対の端板
   部材からなる重層支持体において、前記両層が支持体の
   長手方向に共通軸を有し、前記両層に対してこの共通軸
   方向に作用する圧縮荷重を受は止めるとともに前記共通
   軸に作用するねじり荷重を吸収するようにこの共通軸に
   沿って交互に位置せしめられており、前記各層が、互い
   に同一平面内にあって前記共通軸に直角の環状の内側お
   よび外側周縁部分とこの両周縁部分の間に配された一体
   の環状中間部分とを備え、該中間部分が支持体の一端方
   向へ向って長手方向へ突出し、支持体の長手方向中央部
   分におけるエラストマ一層が支持体の前記一端付近のエ
   ラストマ一層より小さな圧縮率を有するとともに支持体
   の他端付近のエラストマ一層より大きな圧縮率を有し、
   前記一端に隣接するエラストマ一層の圧縮率が支持体の
   前記中央部分から離れるに従って順次高くなり、また支
   持体の他端に隣接するエラストマ一層の圧縮率が支持体
   の前記中央部分から離れるに従って順次低下し、かつ前
   記両端板部材が前記両層と密着係合する形状を有してい
   ることを特徴とする重層支持体。 １６複数個のエラストマ一層と非伸張性層とを交互に結
   合してなる重層支持体において、前記両層が支持体の長
   手方向に共通軸を有し、前記両層に対してこの共通軸方
   向に作用する圧縮荷重を受は止めるとともに前記共通軸
   に作用するねじり荷重を吸収するようにこの共通軸に沿
   って交互に位置せしめられており、その両層が前記共通
   軸の半径方向の断面でみて、支持体の一端へ向って長手
   方向へ突出する部分を備えており、かつ支持体の長手方
   向中央部分に配置された前記エラストマ一層が支持体の
   他端付近に配置されたエラストマ一層より高い圧縮率を
   有していることを特徴とする重層支持体。