专利名称：滑动构造、支承装置及免震构造物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滑动构造、支承装置以及免震构造物。本申请基于2009年4月27日在日本提交的特愿2009-107618号并享受其优先权， 在此引用其内容。
背景技术：
以往，作为用于免震构造物等的滑动支承装置，已知具有相互面对设置的滑动部件(第一部件)和对方部件(第二部件)的装置。在该滑动支承装置中，滑动部件能够沿着面积形成为足够大的对方部件的表面滑动，且能够从滑动部件及对方部件的一方向另一方传递载荷。在这种滑动支承装置中，在免震性能上重要的是，尽量减小滑动部件及对方部件在滑动面上的摩擦系数。为了得到摩擦系数为0.1以下的低摩擦系数，通常在滑动面上涂敷润滑脂(grease)或油等胶状或液体状等的流体类润滑剂。但是，在滑动部件与对方部件反复滑动、即交替滑动时，这些流体类润滑剂会随着滑动逐渐从滑动面排出，从而导致滑动面的摩擦系数增大。为了防止这种润滑剂流出，以更少的维护频度维持良好的低摩擦系数状态，提出了如下所述的各种支承装置。在专利文献1、2中提出了一种支承装置，用自润滑性树脂形成滑动部件，并在其表面实施凹加工，填充润滑剂，作为对方部件，采用对表面进行了平滑处理的平滑部件，从而维持彼此在滑动面上的润滑性。在专利文献1中记载的支承装置中，在低摩擦系数的固体滑动部件上设置凹部， 该凹部中封入胶状润滑剂，在凹部周边也涂敷胶状润滑剂。另一方面，对方部件由不锈钢板构成，或采用将粘贴了四氟乙烯的树脂板的表面形成为平滑面的结构。在专利文献2中记载的支承装置中，在由四氟乙烯树脂构成的滑动部件的表面上形成与表面相互连通且在外缘没有开放端的凹部，并涂敷由氟膏形成的润滑剂。另一方面，对方部件为采用了表面平滑的平滑板的结构。在该平滑板的表面粗度中，由JIS B0601-2001(IS0 4287)规定的最大高度Rz被设定为0. 05 0. 50ym(优选为0. 10 0. 20 μ m)的范围。在专利文献3中记载的支承装置中，采用具有较高强度的合成树脂构成滑动部件，并对其表面实施凹加工，填充润滑剂。另一方面，对方部件由具有较薄的合成树脂面的板构成，合成树脂面的表面弹性模量(杨氏模量)为与滑动部件同等程度以下。在该专利文献3中提出了要确保对方部件强度的支承装置。在专利文献3中记载的支承装置中，滑动部件由压缩强度为50 120MPa的合成树脂(聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚、苯酚、含有玻璃纤维的聚碳酸酯等)构成，对方部件构成为具有合成树脂被膜，合成树脂被膜由具有自润滑性的、混合有四氟乙烯的聚酰胺酰亚胺树脂或环氧树脂形成。该对方部件的合成树脂被膜的膜厚被设定为ΙΟΟμπι以下(优选为20 40 μ m)，在滑动部件与对方部件的滑动面上能够实现0. 02 0. 04的低摩擦系数 (μ) °
在专利文献4中提出了如下的支承装置，采用特殊制法形成空穴并在空穴中含浸流体润滑剂的四氟乙烯树脂(自润滑性树脂)构成滑动部件，用采用相同制法形成的树脂覆盖对方部件的表面。像这样，在专利文献4中提出了防止润滑剂流出而维持摩擦系数状态的支承装置。专利文献4中记载的支承装置，成对的滑动部件和对方部件的至少一方由具有多个孔隙(void)的多孔性结构的成形体构成，该多孔性结构的成形体由含有以四氟乙烯树脂为主要成分的芳香族聚酯的组合物形成。而且，在专利文献4中记载的支承装置中，在该孔隙中含浸聚硅氧烷(硅)润滑剂，从而防止润滑剂流出。在专利文献5、6中提出了一种支承装置，由自润滑性树脂构成滑动部件，且采用含氟聚合物和硅油化学结合的树脂膜包覆对方部件的滑动面，从而防止润滑剂流出。专利文献5中记载的支承装置，由具有自润滑性的合成树脂构成滑动部件的滑动面。另一方面，在对方部件的滑动面上形成有固化组合物的被着膜，固化组合物包含环氧树脂和在侧链具有环氧基的环氧当量为1000以下的反应性硅油。而且，在固化组合物中，通过180°C烧制处理，使反应性硅油形成三维网状结构，从而能够防止硅油流出。专利文献6中记载的支承装置，采用以四氟乙烯树脂为主要成分的树脂形成滑动部件的滑动面，采用表面具有被覆膜的金属板形成对方部件。该被覆膜由末端具有官能团的含氟聚合物或有机硅氧烷单独形成，或由其混合物形成，其膜厚形成为0. 01 5 μ m左右ο在先技术文献专利文献专利文献1 日本实开平1-122102号公报专利文献2 日本特开2000-320611号公报专利文献3 日本特开2001-132757号公报专利文献4 日本特开2001-82543号公报专利文献5 日本特开平11-124591号公报专利文献6 日本特开平1-146042号公报发明所要解决的问题但是，在上述的各种现有技术存在如下问题。首先，在专利文献1、2中记载的技术中，需要将对方部件的滑动面研磨加工成平滑，或者在滑动面上配置具有自润滑性的合成树脂。具体地讲，在专利文献2中记载的技术中，在表示表面粗度的最大高度Rz大于0. 5 μ m的情况下，滑动部件的摩耗特性受损，导致摩擦系数μ增大。另外，在专利文献3中记载的技术中，为了抑制由滑动部件的凹部加工引起的、滑动部件与对方部件的接触面的减少，作为滑动部件，需要使用压缩强度为50 IOOMPa的材料。此外，在对方部件中，为了确保耐载荷性能，需要使包覆该表面的合成树脂被膜的厚度较薄，为了形成被膜，需要高精度的加工技术。另外，在专利文献4 6中记载的技术中，需要用于在对方部件的滑动面上形成特殊的具有自润滑性的树脂膜的特殊混合材料，或者需要进行加热处理等复杂的制造工序、 或需要特殊的制造设备，导致制造成本增大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种支承装置及免震构造物，无需复杂的制造工序和设备，能够比较容易且廉价地制造，能够确实地维持低摩擦状态。解决问题所采用的手段本发明的滑动构造，具备相对设置的第一部件和第二部件，第一部件构成为能够沿着该第二部件的表面滑动。在所述第一部件中，与所述第二部件滑接的第一滑接面由具有规定的杨氏模量的合成树脂材料构成，在所述第二部件中，与所述第一滑接面滑接的第二滑接面由具有所述第一滑接面的杨氏模量的2倍以上的杨氏模量的弹性体构成。并且， 所述第二滑接面具有最大高度(Rz)为3μπι以上的凹凸，涂敷有润滑剂。在此，最大高度(Rz)是指在JIS Β0601-2001 (基于 ISO 4287, Geometrical Product Specifications(GPS)-Surface texture :Profile method-Terms, definitions and surface texture parameters)中规定的最大高度Rz，优选所述第二滑接面的凹凸(也称为粗糙面或粗糙形状)中的、最大高度(Rz)为70μπι以下。最大高度(Rz)表示基准长度(Ir)上的轮廓曲线的峰高度(Zp)的绝对值的最大值和谷深度(Zv)的绝对值的最大值之和。在此，基准长度(Ir)表示粗面的轮廓曲线在X 轴向上的长度。峰高度(Zp)表示当沿着X轴(平均线)将所述轮廓曲线切断时的、平均线上侧的峰的、从X轴到峰顶的高度的绝对值。另一方面，谷深度表示(Zv)沿着X轴(平均线)将轮廓曲线切断时的、平均线下侧的谷的、从X轴到谷底的深度的绝对值。根据以上的本发明，采用具有第一滑接面的杨氏模量的2倍以上的杨氏模量的弹性体构成第二滑接面，在该第二滑接面上形成最大高度(Rz)为3μπι以上的凹凸。因此， 杨氏模量比第二滑接面小的第一滑接面模仿第二滑接面的凹凸进行变形，通过该变形将第二滑接面的凹凸吸收，能够使滑接面彼此低摩擦滑接。此外，通过将第二滑接面的杨氏模量设定为较大，从而即使构成该第二滑接面的弹性体的厚度尺寸较大，其变形也能够被抑制。 因此，能够比较容易地形成第二滑接面的凹凸，能够简化形成弹性体的制造工序，制造设备不会大型化，能够实现低成本化。而且，涂敷到第二滑接面上的润滑剂被保持在凹凸的凹部，从而能够防止润滑剂流出，能够维持滑接面彼此的低摩擦系数状态(例如，动摩擦系数 μ <0.1或μ <0.03的状态)。动摩擦系数越低越好，其下限值没有特别限定。另外，在此，润滑剂可以是胶状的润滑剂，也可以是液体状的润滑剂。因此，第二部件的弹性体无需使用具有自润滑性的特殊的合成树脂材料，所以本发明的滑动构造能够减少材料成本，以较低的价格制造。此时，在本发明的滑动构造中，优选所述第一滑接面由具有自润滑性的合成树脂材料构成。通过将面积比第二滑接面小的第一滑接面采用具有自润滑性的合成树脂材料构成，从而能够在抑制材料成本的同时，进一步降低滑接面彼此的摩擦系数。此外，本发明的滑动构造中，优选所述第二滑接面由厚度为40μπι以上的合成树脂材料形成。根据这种结构，将形成第二滑接面的合成树脂材料的厚度设为40 μ m以上，从而能够比较容易地形成第二滑接面的凹凸。例如，能够使用喷射合成树脂等简单的形成方法形成第二滑接面的凹凸，能够促进制造设备的简化及地成本化。另外，本发明的支承装置是具备上述任意一项所述的滑动构造的支承装置，所述第一部件的第一滑接面及所述第二部件的第二滑接面分别形成为平面。另外，本发明的支承装置是具备上述任意一项所述的滑动构造的支承装置，所述第一部件的第一滑接面构成为具有凸状的曲率的曲面，所述第二部件的第二滑接面构成为具有凹状的曲率的曲面。此外，本发明的支承装置是具备上述任意一项所述的滑动构造的支承装置，所述第一部件的第一滑接面构成为具有凹状的曲率的曲面，所述第二部件的第二滑接面构成为具有凸状的曲率的曲面。根据这种支承装置，与上述的滑动构造相同，能够实现如下的支承装置，使第一滑接面及第二滑接面以低摩擦状态滑接，并能够防止润滑剂流出，维持低摩擦状态。此时，在本发明的支承装置中，也可以与所述第一部件或第二部件串联连结有层积橡胶装置。根据这种结构，滑动支承部分的第一部件或第二部件和层积橡胶装置串联连结， 从而实现具有与设计条件对应的适当的滑动方向初始弹性刚性及衰减性能的支承装置。另外，本发明的免震构造物，其特征在于，由上述任意一项所述的支承装置来支承来自上部结构的载荷。根据这种免震构造物，与上述的支承装置相同，能够维持低摩擦状态。即，根据本发明的免震构造物，在构造物的长期使用期间，即使受到多次外部干扰(地震、风、机械振动等反复载荷)，也能够防止支承装置的性能下降，并且能够减轻或省略在此期间的润滑剂补充等维护作业。发明效果根据如上所述的本发明的滑动构造、具备该滑动构造的支承装置以及免震构造物，由杨氏模量为第一滑接面的2倍以上的弹性体形成第二滑接面，从而能够比较容易地形成其表面的凹凸，所以无需复杂的制造工序或设备，能够实现低成本化。此外，第一滑接面模仿第二滑接面进行变形，并且润滑剂被保持在第二滑接面的凹凸的凹部，能够防止流出，从而能够确实地保持滑接面彼此的低摩擦状态。
图1是本发明的实施方式所涉及的免震构造物的一部分的剖视图。 图2A是本发明的第一实施例中的支承装置的载荷试验结果的图表。 图2B是本发明的第一实施例中的支承装置的载荷试验结果的图表。 图3A是本发明的第二实施例中的支承装置的载荷试验结果的图表。 图3B是本发明的第二实施例中的支承装置的载荷试验结果的图表。 图4是图1的免震构造物的滑动构造部的放大剖视图的一个例子。 图5是图1的免震构造物的滑动构造部的放大剖视图的一个例子。 图6是示出本发明的免震构造物的一部分的剖视图。 图7是示出本发明的免震构造物的一部分的剖视图。
下面，基于
本发明的一实施方式。在图1中，本发明的免震构造物在底座F与上部结构S之间具备作为支承装置的免震装置1，上部结构S的载荷经由免震装置1传递给底座F。另外，在地震等的水平力作用到本发明的免震构造物的情况下，免震装置1水平变形，从而能够减少水平力向上部结构S 的输入。免震装置1通过将设置在底座F —侧的滑动支承部2和设置在上部结构S —侧的层积橡胶支承部(层积橡胶装置)3上下串联连结而成。层积橡胶支承部3构成为具有上下的凸缘31、32、及在这些凸缘31、32之间交替层积橡胶板和铁板而形成的层积橡胶部33。上侧的凸缘31被固定在上部结构S上，下侧的凸缘32与滑动支承部2固定。层积橡胶部33通过铁板来限制橡胶板的铅垂变形(伸缩)，但不限制橡胶板的剪切变形，从而层积橡胶部33能够在支持上部结构S的载荷的同时，沿前后左右进行剪切变形。通过这种层积橡胶部33的剪切变形，难以向上部结构S传递致使滑动支承部2滑动的来自底座F的水平力。滑动支承部2具备被固定在层积橡胶支承部3的下侧的凸缘32上的(即上部结构S侧的)第一部件21 (下面称为滑动部件21)；被固定在底座F上的第二部件22 (下面称为对方部件22)；以及被设置在滑动部件21与对方部件22之间的润滑剂101。在本发明的滑动支承部2中，这些滑动部件21与对方部件22彼此上下相对设置，并且滑动部件21沿着对方部件22的上表面前后左右滑动，从而来自底座F的水平力难以被传递到层积橡胶支承部3及上部结构S。滑动部件21构成为具有钢制的保持部23和合成树脂制的滑动部件主体M，保持部23被固定在凸缘32上，滑动部件主体M被保持在该保持部23的下侧。保持部23形成为具有整体呈平坦的圆盘状且向下方开口的凹状截面，在该凹状部分上通过粘合固定有滑动部件主体M。滑动部件主体M采用四氟乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂等具有自润滑性的合成树脂材料及其混合物等形成为整体圆盘状。在滑动部件主体M的下表面形成有与对方部件22滑接的第一滑接面25。第一滑接面25是滑动部件21的与对方部件22滑接的面。第一滑接面25的杨氏模量虽然没有特别限定，但一般为400MPa SOOMPa左右。另一方面，对方部件22构成为具有由钢板构成的对方部件主体沈和作为弹性体的合成树脂制的被膜27，对方部件主体沈被埋入固定在底座F中，被膜27形成在该对方部件主体沈的上表面。被膜27通过环氧树脂类或聚氨酯类的厚膜涂装形成为例如厚度尺寸在50 μ m以上。而且，由被膜27的表面构成与滑动部件21的第一滑接面25滑接的第二滑接面观。第二滑接面观是对方部件22的、与滑动部件21的第一滑接面25滑接的面。图4和图5示出第一滑接面25和第二滑接面观的放大图。在该第二滑接面沘上形成有微细的凹凸，该凹凸为JIS B0601-2001(IS0 4287) 规定的最大高度Rz为3 μ m以上且70 μ m以下。最大高度Rz优选为3 μ m以上且40 μ m以下。另外，在第二滑接面观上，任意位置的凹凸形状类似。另外，构成被膜27的合成树脂采用杨氏模量为构成滑动部件主体M的合成树脂的2倍以上的树脂材料。S卩，对方部件22 的第二滑接面观的杨氏模量为滑动部件21的第一滑接面25的杨氏模量的2倍以上。另外，作为对方部件22的被膜27的形成方法，例如，如果是环氧树脂类涂装的话， 可以通过在常温下进行无气喷涂等简单的方法形成具有凹凸的被膜27。另外，作为被膜27的膜厚，只要在50 μ m以上，就能够以比较简单的方法形成凹凸，如果膜厚达到200 μ m或 500 μ m左右，则能够进一步容易地形成被膜27及凹凸。另外，还可以在被膜27的表面上一并进行降低氟类树脂涂膜等被膜面自身的摩擦系数的表面处理。另外，在采用氟树脂涂覆被膜的情况下，该涂层的厚度为IOnm 30nm左右，不会给对方部件22的第二滑接面观上的凹凸(粗度)及弹性模量带来影响。另外，如图5所示，对方部件22也可以仅由钢板、即对方部件主体沈形成。此时， 也可以通过蚀刻等在对方部件22的表面、即第二滑接面观上形成粗糙面。蚀刻剂可以使用氯化铁、盐酸、硫酸等。在对方部件22只由钢板等对方部件主体沈形成的情况下，对方部件22的第二滑接面观的杨氏模量为滑动部件21的第一滑接面25的300 400倍左右。设置在滑动部件21与对方部件22之间的润滑剂101可以是由矿油类或合成油类 (硅油、氟油等)等润滑脂类(包括含添加剂)构成的胶类润滑剂，也可以是由合成油(硅油、氟油、脂肪油等)或矿油等形成的液体状的润滑剂。此外，也可以在润滑剂中混合二硫化钼等固体润滑剂。作为具体的润滑剂，可以适用硅润滑脂、氟润滑脂、矿油类润滑脂、硅油、氟油、矿油等。实施例(第一实验例)对于上述的滑动支承部2，制作按照下面的表1所示设定1滑动部件21、对方部件 22以及润滑剂的条件的试验体(实施例1 4)，并制作对方部件22的表面的条件不同的试验体(比较例1，2)，实施等速交替循环载荷试验。在此，在实施例1 4及比较例1、2的各个试验体中，滑动部件21是加入了充填材料的四氟乙烯树脂制，具有形成为直径尺寸Φ为100mm、厚度尺寸为4mm的圆盘状的滑动部件主体M，滑动部件主体M的杨氏模量为600MPa。另外，在实施例1 4的试验体中，对方部件22通过在由钢板构成的对方部件主体沈的表面上喷涂环氧树脂类涂料而形成被膜 27来构成，该被膜27的涂膜厚为250 μ m,被膜27的杨氏模量为5GPa。而且，对被膜27表面(第二滑接面观)的最大高度Rz (JIS B0601-2001/IS0 4287)进行测定的结果，当基准长度为0. 8mm时，Rz为4. 86 μ m,当基准长度为2. 5mm时，Rz为9. 7 μ m,当基准长度为8mm 时，Rz 为 30. 8μπι。表1
权利要求
1.一种滑动构造，具备相对设置的第一部件和第二部件，第一部件构成为能够沿着该第二部件的表面滑动，其中，在所述第一部件中，与所述第二部件滑接的第一滑接面由具有规定的杨氏模量的合成树脂材料构成，在所述第二部件中，与所述第一滑接面滑接的第二滑接面由具有所述第一滑接面的杨氏模量的2倍以上的杨氏模量的弹性体构成，并且形成为具有最大高度(Rz)为3μπι以上的凹凸，在该第二滑接面上涂覆有润滑剂。
2.根据权利要求1所述的滑动构造，其中，所述第二滑接面的凹凸的最大高度(Rz)为70 μ m以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的滑动构造，其中，所述第一滑接面由具有自润滑性的合成树脂材料构成。
4.根据权利要求1 3的任意一项所述的滑动构造，其中，所述第二滑接面由厚度为40 μ m以上的合成树脂材料构成。
5.一种支承装置，具备权利要求1 4的任意一项所述的滑动构造，其中，所述第一部件的第一滑接面及所述第二部件的第二滑接面分别由平面构成。
6.一种支承装置，具备权利要求1 4的任意一项所述的滑动构造，其中，所述第一部件的第一滑接面由具有凸状的曲率的曲面构成，所述第二部件的第二滑接面由具有凹状的曲率的曲面构成。
7.一种支承装置，具备权利要求1 4的任意一项所述的滑动构造，其中，所述第一部件的第一滑接面由具有凹状的曲率的曲面构成，所述第二部件的第二滑接面由具有凸状的曲率的曲面构成。
8.根据权利要求5 7的任意一项所述的支承装置，其中，与所述第一部件或第二部件串联连结有层积橡胶装置。
9.一种免震构造物，由权利要求5 8的任意一项所述的支承装置来支承来自上部结构的载荷。
全文摘要
在本发明的滑动构造、支承装置以及免震构造物中，由合成树脂制的滑动部件主体(24)构成滑动部件(21)的第一滑接面(25)，在对方部件(22)的第二滑接面(28)上采用杨氏模量为第一滑接面(25)的2倍以上的合成树脂形成被膜(27)，在该被膜(27)表面上形成最大高度Rz为3μm以上的微细凹凸，从而在该凹凸的凹部保持润滑剂，防止润滑剂流出，能够维持稳定的低摩擦状态。
文档编号F16F15/04GK102422050SQ20108001800
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年4月27日
发明者中田安洋 申请人:新日铁工程技术株式会社