JP2816344B2 - 積層ゴム支承体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基礎と建築物との間、スラブと床材との間、
あるいは床と精密機器との間に設置され、これらの構造
体を弾性的に支持することにより、地震の震動から保護
したり、通行車両等の外部震動から絶縁または防振する
ために用いられる免震除振支持用の積層ゴム支承体に関
する。 〔従来の技術〕 基礎上に構築される建物や据付け台上に設置される精
密機器等においては、地震や通行車両等による外部から
の振動の伝達を極力低減することを要求される場合があ
る。 特に、原子力設備、コンピューター、半導体製造装置
あるいは電子顕微鏡など高い安全性や精密さを要する構
造体にあっては、広い周波数にわたって振動の大きい地
震動から微振動まで遮断することが要請される。 このような奏請に応じるため、基台に対し構造体を弾
性支持するために上記積層ゴム支承体が使用される。 この免震支持用の積層ゴム支承体は、コムその他のエ
ラストマー材の層と金属板や硬質プラスチック板などの
補強板とを交互に一体的に積層した構造をなしており、
通常、その上下端に取付け孔を有するフランジプレート
が焼付け等で一体的に固着されている。 このような積層ゴム支承体は、縦方向には高いばね定
数を有し、横方向には低いばね定数を有しており、縦方
向ばね定数Kvと横方向ばね定数Khとの縦横ばね定数比Kv
/Khが900以上であることが要求されている。 この種の従来の積層ゴム支承体にあっては、低荷重支
持に使用する場合は直径を小さくするか高さを大きくし
て振動吸収能を維持しているが、このようにすると座屈
荷重が低下し、変形能力が低下するという問題がある。 かかる問題に鑑み、積層ゴムを中空円筒形状にするこ
とにより直径を大きく維持するとともに高さを低くする
ことが提案されている。 しかし、単に中空円筒状にするだけでは、縦方向（鉛
直方向）の剛性低下が著しく所望の縦横ばね定数比Kv/K
hを保つことができなくなるという問題があった。 また、積層ゴム支承体の減衰特性がエラストマー層自
体の内部粘性減衰作用のみであるため、振動減衰能が過
小になるという問題もあった。 そこで、積層ゴム支承体を中空円筒形状にするととも
に、中空部に液体や粘弾性材などの充填材を封入するこ
とにより積層ゴムの自由表面積を減少させて積層ゴムの
変形を拘束し、縦ばね定数Kvの過度の低下を阻止すると
ともに振動減衰能を確保しようとする構造が例えば特開
昭62−215824号公報において提案されている。 〔発明が解決しようとする課題点〕 しかし、上記従来の中空部に充填材を封入する構造で
は、縦ばね定数Kvの増加については有効に作用し縦横ば
ね定数比Kv/Khを所定の範囲まで高めることができる
が、地震力など低周波大振幅の振動に対する振動減衰力
を充分に高めることが困難であった。 本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、
本発明の目的は、縦ばね定数を高くして縦横ばね定数比
を高い値に維持しながら、積層ゴムが弾性変形する際に
充填材の流動による塑性流動抵抗を生じさせることによ
り、内部損失を増大させて振動減衰能を向上させること
ができ、同時に、高周波微振動の吸収能も向上させるこ
とができる積層ゴム支承体を提供することである。 〔問題を解決するための手段〕 第１の本発明は、エラストマー層と補強板とを交互に
積層して一体化した積層ゴムの中心部を上下に貫通する
中空部が形成され、該中空部に内部損失による振動減衰
能を有する充填材が充填された積層ゴム支承体におい
て、前記充填材が充填された前記中空部はその上下端面
に固着される上下の端面プレートにより密閉され、前記
充填材としてゴム、プラスチック、アスファルトまたは
粘土などの可塑性体が使用され、前記上下の端面プレー
トに前記中空部の高さ方向略中央部に高さ方向所定隙間
を残す高さまで突出する突起が設けられ、前記積層ゴム
の弾性変形により前記充填材が流動する際に、前記突起
による塑性流動抵抗を生じさせることにより前記充填材
の内部損失を増大させる構成とすることにより、上記目
的を達成するものである。 第２の本発明は、エラストマー層と補強板とを交互に
積層して一体化した積層ゴムの中心部を上下に貫通する
中空部が形成され、該中空部に内部損失による振動減衰
能を有する充填材が充填された積層ゴム支承体におい
て、前記充填材が充填された前記中空部はその上下端面
に固着される上下の端面プレートにより密閉され、前記
充填材として生ゴムにランダムな金網、スティールウー
ル、または同芯配置の複数の中空円筒形状バイアス金網
を埋め込んだ内部損失による振動減衰能を有する充填材
が使用され、前記積層ゴムの弾性変形により前記生ゴム
が流動する際に、前記ランダムな金網、スティールウー
ル、またはバイアス金網との相対移動による塑性流動抵
抗を生じさせることにより前記充填材の内部損失を増大
させる構成とすることにより、上記目的を達成するもの
である。 〔実施例〕 以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。 第１図は本発明の第一実施例による積層ゴム支承体の
縦断面図であり、第２図は第１図中の線II−IIに沿った
横断面図である。 第１図および第２図において、複数のゴム状弾性材の
エラストマー層１と複数の金属板または硬質プラスチッ
ク板の補強板２とを交互に積層して一体化された積層ゴ
ム３は、中心部に空腔４を有する中空構造になってい
る。 積層ゴム３の中空部４は上下端面に端面プレート５、
６を焼付けまたは接着等で固着することにより密閉され
るが、該端面プレート５、６の内面すなわち中空部４の
上下面には該中空部内の高さ方向略中央部に所定の隙間
を残す高さまで突出する突起７、８が設けられている。 なお、この端面プレート５、６はその張り出し部5A、
6Aを利用して所定位置に固定されるものであり、例えば
取付け孔11が形成される。 また、密閉された前記中空部４内には、充填材９が封
入されている。 この充填材９は、中空形状の積層ゴム３が変形すると
き中空部４内で流動するが、その時に前記突起７、８に
よって受ける塑性流動抵抗により、微振動吸収性能を保
持したまま内部損失による振動減衰能の向上を実現する
ためのものである。 前記充填材９としては、ゴム、プラスチック、アスフ
ァルト、粘土などの可塑性体、つまり塑性流動抵抗を示
す性質の材料が使用される。 また、第１図および第２図の実施例では、前記突起
７、８を富士山型の形状にしたが、この突起の形状はそ
の他種々の形状に選定することができる。 以上説明した実施例によれば、エラストマー層１と補
強板２とを交互に積層して一体化した積層ゴム３の中心
部を上下に貫通する中空部が形成され、該中空部に内部
損失による振動減衰能を有する充填材が充填された積層
ゴム支承体において、前記充填材が充填された前記中空
部４はその上下端面に固着される上下の端面プレート
５、６により密閉され、前記充填材９としてゴム、プラ
スチック、アスファルトまたは粘土などの可塑性体が使
用され、前記上下の端面プレート５、６に前記中空部４
の高さ方向略中央部に高さ方向所定隙間を残す高さまで
突出する突起７、８が設けられ、前記積層ゴム３の弾性
変形により前記充填材９が流動する際に、前記突起７、
８による塑性流動抵抗を生じさせることにより前記充填
材９の内部損失を増大させる構成としたので、縦横ばね
定数比Kv/Khを所望の高い値（例えば900以上）に維持し
ながら、積層ゴム３が弾性変形する際に充填材９が流動
して突起７、８による塑性流動抵抗が生じることから、
内部損失を増大させて振動減衰能を向上させることがで
き、同時に、高周波微振動の吸収能も向上させることが
できる積層ゴム支承体が提供される。 なお、振動減衰能の大きさおよび周波数特性について
は、前記充填材９の材質を選択することにより、広い範
囲で適切なものに調整することができる。 第３図は第１の本発明の第二実施例による積層ゴム支
承体の縦断面図であり、第４図は第３図中の線IV−IVに
沿った横断面図である。 この第二実施例の構造は、突起７、８を中空円筒型に
する点で前述の第一実施例の構造と相違しており、その
他の部分は実質上同じであり、したがって、第１図およ
び第２図の各部に対応する部分をそれぞれ同一番号で表
示し、その詳細説明は省略する。 図示の第二実施例によっても、前述の第一実施例の場
合と同様、縦横ばね定数比Kv/Khを所望の高い値（例え
ば900以上）に維持しながら、積層ゴム３が弾性変形す
る際に充填材９が流動して突起７、８による塑性流動抵
抗が生じることから、内部損失を増大させて振動減衰能
を向上させることができ、同時に高周波微振動の吸収能
も向上させることができる積層ゴム支承体が提供され
る。 なお、本実施例においても、振動減衰能の大きさおよ
び周波数特性については、前記充填材９の材質を選択す
ることにより、広い範囲で適切なものに調整することが
できる。 以上図示の実施例では突起７、８を富士山型にする場
合および中空円筒型にする場合を例示したが、この突起
７、８は、積層ゴムの弾性変位により流動する充填材９
に対して塑性流動抵抗を与えるものであれば種々の形状
に自由に選定することができる。 第５図は第２の本発明による積層ゴム支承体の実施例
構造を示す縦断面図であり、第６図は第５図中の線VI−
VIに沿った縦断面図である。 第５図および第６図において、複数のゴム状弾性材の
エラストマー層21と複数の金属板または硬質プラスチッ
ク板の補強板22とを交互に積層して一体化された積層ゴ
ム23は、中心部に空腔（中空部）24を有する中空構造に
なっており、該空腔（中空部）は上下端面に端面プレー
ト25、26を焼付けまたは接着などで固着することにより
密閉される。 而して、第２の本発明によれば、前記中空部24内に生
ゴムを含む複合材料29が充填されている。 生ゴムは粘性の高い塑性材料であり、殆ど弾性を有し
ていない。また、生ゴムの粘性および塑性は略一定であ
り、生ゴムのみでは粘性や塑性を調整することができ
ず、したがって、減衰能の大きさや周波数特性を使用条
件に合わせることが困難である。 而して、第２の本発明によれば、中空部24内に封入さ
れる充填材29として、生ゴム内に他の部材を埋め込むこ
とにより内部損失による振動減衰能を有する複合材が使
用される。 前記生ゴム内に埋め込む他の部材としては、ランダム
な金網、スティールウール、または同芯配置の複数の中
空円筒形状バイアス金網などが使用される。 すなわち、この充填材29は、積層ゴム23の弾性変形に
より前記生ゴムが中空部24内を流動する際に、該生ゴム
の動きに対して、前記ランダムな金網、スティールウー
ルまたはバイアス金網との相対移動による塑性流動抵抗
が生じ、それによって、該充填材の内部損失を増大さ
せ、より優れた振動減衰能を発揮するものである。 第７図は前記複合材料19の具体例を示す模式図であ
る。 第７図の（Ａ）は生ゴムにランダムな金網またはステ
ィールウールを添加した充填材29を示す。 このようなワイヤ状または不織布状の金属繊維を混入
する（埋め込む）ことにより、低荷重時でも縦ばね定数
Kvを高い値に維持しながら、積層ゴム23の弾性変形によ
り生ゴムが中空部24内を流動する際に、該生ゴムの動き
に対して塑性流動抵抗を生じさせて充填材29の内部損失
を増大させることができ、それにより、優れた振動減衰
能を発揮することができる。 これと同時に、微振動吸収性能を向上させることもで
きる。 第７図の（Ｂ）は生ゴムに同芯関係の複数の中空円筒
形状バイアス金網を埋め込む構造の充填材29を示す。 以上第５図〜第７図で説明した第２の本発明の実施例
によれば、高い粘性および塑性を示す生ゴムに金網など
の調整材を組合わせた複合材料を充填材として使用し、
これを中空部４に封入して中空構造の積層ゴム支承体を
構成したので、次のような効果を達成することができ
た。 （ｉ）先ず、中空部24に充填材29を封入したので、中空
形状の積層ゴム23の自由表面積を減少させ、縦横ばね定
数比Kv/Khを所望の高い値（例えば900以上）に維持する
ことができ、同時に、微小変形時においても充分な減衰
作用を生じ得る積層ゴム支承体が得られた。 （ii）また、充填材29として生ゴムと金属などの塑性調
整材とを組合わせた複合材料を使用するので、積層ゴム
23の弾性変形により生ゴムが中空部24内を流動する際
に、該生ゴムの動きに対して塑性流動抵抗を生じさせて
充填材29の内部損失を増大させることができ、それによ
り、地震などにおける振動減衰能を一層向上させること
ができる。 第８図〜第11図は以上説明した積層ゴム支承体の使用
状況を例示する図である。 第８図および第９図は積層ゴム支承体50を単独に使用
し、１個づつで建物や装置、機器などの構造体60を基礎
や床などの基台70上に弾性支持する場合の側面図および
平面図である。 第10図および第11図は安定板80で複数（図示の例では
４個）の積層ゴム支承体50の上下端面を連結したものを
複数段（例えば５〜10段）にわたって組付けた多段免震
ユニット100を使用し、建築物や装置、機器などの構造
体60を、該多段免震ユニット100を介して、基礎や床な
どの基台70上に弾性支持する場合の側面図および平面図
である。 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなごとく、第１の本発明によれ
ば、エラストマー層と補強板とを交互に積層して一体化
した積層ゴムの中心部を上下に貫通する中空部が形成さ
れ、該中空部に内部損失による振動減衰能を有する充填
材が充填された積層ゴム支承体において、前記充填材が
充填された前記中空部はその上下端面に固着される上下
の端面プレートにより密閉され、前記充填材としてゴ
ム、プラスチック、アスファルトまたは粘土などの可塑
性体が使用され、前記上下の端面プレートに前記中空部
の高さ方向略中央部に高さ方向所定隙間を残す高さまで
突出する突起が設けられ、前記積層ゴムの弾性変形によ
り前記充填材が流動する際に、前記突起による塑性流動
抵抗を生じさせることにより前記充填材の内部損失を増
大させる構成としたので、縦ばね定数を高くして縦横ば
ね定数比を高い値に維持しながら、積層ゴムが弾性変形
する際に充填材の流動に対する前記突起による塑性流動
抵抗を生じさせることにより、内部損失を増大させて振
動減衰能を向上させることができ、同時に、高周波微振
動の吸収能も向上させることができる積層ゴム支承体が
提供される。 第２の本発明によれば、エラストマー層と補強板とを
交互に積層して一体化した積層ゴムの中心部を上下に貫
通する中空部が形成され、該中空部に内部損失による振
動減衰能を有する充填材が充填された積層ゴム支承体に
おいて、前記充填材が充填された前記中空部はその上下
端面に固着される上下の端面プレートにより密閉され、
前記充填材として生ゴムにランダムな金網、スティール
ウール、または同芯配置の複数の中空円筒形状バイアス
金網を埋め込んだ内部損失による振動減衰能を有する充
填材が使用され、前記積層ゴムの弾性変形により前記生
ゴムが流動する際に、前記ランダムな金網、スティール
ウール、またはバイアス金網との相対移動による塑性流
動抵抗を生じさせることにより前記充填材の内部損失を
増大させる構成としたので、縦ばね定数を高くして縦横
ばね定数比を高い値に維持しながら、積層ゴムが弾性変
形する際に中空部内を生ゴムが流動して前記金網等の埋
め込み部材による塑性流動抵抗が生じることにより、前
記充填材の内部損失を増大させて振動減衰能を向上させ
ることができ、同時に、高周波微振動の吸収能も向上さ
せることができる積層ゴム支承体が提供される。

【図面の簡単な説明】 第１図は第１の本発明による積層ゴム支承体の一実施例
の縦断面図、第２図は第１図中の線II−IIに沿った横断
面図、第３図は第１の本発明による積層ゴム支承体の他
の実施例の縦断面図、第４図は第３図中の線IV−IVに沿
った横断面図、第５図は第２の本発明の基本構成の縦断
面図、第６図は第５図中の線VI−VIに沿った横断面図、
第７図の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第５図中の充填材の
種類を例示する模式的斜視図、第８図は積層ゴム支承体
を単独で使用する状態を例示する側面図、第９図は第８
図の平面図、第10図は積層ゴム支承体を多段免震ユニッ
トとして組立てて使用する状態を例示する側面図、第11
図は第10図の平面図である。 １、21……エラストマー層、２、22……補強板、３、23
……積層ゴム、４、24……中空部、５……端面プレー
ト、６……端面プレート、７、８……突起、９、29……
充填材、50……積層ゴム支承体、60……構造体、70……
基台、100……多段免震ユニット。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．エラストマー層と補強板とを交互に積層して一体化
   した積層ゴムの中心部を上下に貫通する中空部が形成さ
   れ、該中空部に内部損失による振動減衰能を有する充填
   材が充填された積層ゴム支承体において、 前記充填材が充填された前記中空部はその上下端面に固
   着される上下の端面プレートにより密閉され、前記充填
   材としてゴム、プラスチック、アスファルトまたは粘土
   などの可塑性体が使用され、前記上下の端面プレートに
   前記中空部の高さ方向略中央部に高さ方向所定隙間を残
   す高さまで突出する突起が設けられ、前記積層ゴムの弾
   性変形により前記充填材が流動する際に、前記突起によ
   る塑性流動抵抗を生じさせることにより前記充填材の内
   部損失を増大させることを特徴とする積層ゴム支承体。 ２．エラストマー層と補強板とを交互に積層して一体化
   した積層ゴムの中心部を上下に貫通する中空部が形成さ
   れ、該中空部に内部損失による振動減衰能を有する充填
   材が充填された積層ゴム支承体において、 前記充填材が充填された前記中空部はその上下端面に固
   着される上下の端面プレートにより密閉され、前記充填
   材として生ゴムにランダムな金網、スティールウール、
   または同芯配置の複数の中空円筒形状バイアス金網を埋
   め込んだ内部損失による振動減衰能を有する充填材が使
   用され、前記積層ゴムの弾性変形により前記生ゴムが流
   動する際に、前記ランダムな金網、スティールウール、
   またはバイアス金網との相対移動による塑性流動抵抗を
   生じさせることにより前記充填材の内部損失を増大させ
   ることを特徴とする積層ゴム支承体。