JPH11190392A - 積層ゴム支承体の製造方法 - Google Patents

積層ゴム支承体の製造方法

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JPH11190392A
JPH11190392A JP36090697A JP36090697A JPH11190392A JP H11190392 A JPH11190392 A JP H11190392A JP 36090697 A JP36090697 A JP 36090697A JP 36090697 A JP36090697 A JP 36090697A JP H11190392 A JPH11190392 A JP H11190392A
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JP
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laminated rubber
metal
laminated
lead
rubber bearing
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JP36090697A
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English (en)
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Naoki Kato
直樹 加藤
Satoru Muroi
哲 室井
Hisayuki Yajima
久幸 矢島
Yoshitaka Muramatsu
佳孝 村松
Kazuto Onodera
和人 小野寺
Shigeo Fukuda
滋夫 福田
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】柱状弾塑性金属を圧入しないで、安定した振動
吸収性能を得る。 【解決手段】上部連結鋼板2および下部連結鋼板3間に
ゴム層5と中間鋼板6とが交互に積層成型された積層ゴ
ム体4Aと、積層ゴム体4A内に封入される柱状弾塑性
金属である鉛体7とを備えた積層ゴム支承体1Aを加硫
成型用金型20Aで製造するにあたり、下型23の所定
位置に鉛体7を立設すると共に当該下型23に中型22
Aを固定し、立設された鉛体7に対して下部連結鋼板3
を嵌入し、この下部連結鋼板3上にゴム層5と中間鋼板
6とを鉛体7に対して交互に嵌入し、さらに、最上部の
ゴム層5上に載置されるように上部連結鋼板2を鉛体7
に対して嵌入して所定高さまで積層する。積層後、中型
22Aに上型21を固定し、積層された積層ゴム支承体
1Aを一体で加硫成型する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建築物や精密機
器等の免震、除振あるいは防振のために使用される積層
ゴム支承体の製造方法に係り、特に積層ゴム支承体内に
鉛体等の弾塑性金属を封入して水平方向の振動エネルギ
を吸収する積層ゴム支承体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、上部構造体および下部構造体
間に設けられ、両構造体間の相対的な水平方向の振動エ
ネルギを吸収して上部構造体への振動加速度を低減する
ために、エネルギ吸収装置(特開昭59−62742号
公報)、積層ゴム支承構造(実公平4−42363号公
報)、鉛封入積層ゴム支承(特開平8−21484号公
報)が提案されている。
【0003】このようなエネルギ吸収装置、積層ゴム支
承構造および鉛封入積層ゴム支承の基本的な構成は、図
7に示すように、ゴム状弾性体51と剛性材料52とが
交互に積層成型され、中央部に貫通孔53が形成された
積層ゴム体54と、積層ゴム体54の貫通孔53に封入
される鉛プラグ55とを備えたものである(以下、「積
層ゴム支承体50」という。)。
【0004】この鉛プラグ55は、安定した振動吸収性
能を得るために、無負荷時の鉛プラグ55の体積V
Oと、無負荷時の積層ゴム体54の貫通孔53の容積VS
との比V O/VSを1.0に近づけることが好ましい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の積層ゴム支承体50では、無負荷時の鉛プラ
グ55の体積VOと、無負荷時の積層ゴム体54の貫通
孔53の容積VSとの比V O/VSを1.0に近づけるた
めに、鉛プラグ55を油圧装置等で圧入しなければなら
ないので、鉛プラグ55圧入時に当該鉛プラグ55や積
層ゴム体54の貫通孔53が損傷してしまったり、図8
に示すように、鉛プラグ55自体が曲がってしまうこと
があった。また、図9に示すように、圧入した鉛プラグ
55の端面の浮き上がりや、だれ等が生ずることがあっ
た。
【0006】一方、上述のような難点を回避するために
鉛プラグ55の圧入量を減らすと、適正な減衰・降伏力
が得られなくなったり、せん断変形時に鉛プラグ55の
疲労破壊が起こる虞があった。また、貫通孔に鉛プラグ
を挿入しない積層ゴム体を加硫成型する場合には、図1
0に示すように、積層ゴム体54の貫通孔53を形成さ
せるために逆テーパTが設けられたコア60を用いて、
加硫成型後のコア抜きを容易にすることができるが、貫
通孔に鉛プラグを挿入する積層ゴム体を加硫成型する場
合には、図7に示すように、貫通孔53内に鉛プラグ5
5を隙間なく充填しなければならないので、大きなテー
パを設けることはできない。即ち、安定した振動吸収性
能を得るために、積層ゴム体54の貫通孔53と鉛プラ
グ55とをストレートに加工すると共に鉛プラグ55と
剛性材料52とのクリアランスを出来るだけ0に近づけ
なければならない。
【0007】さらに、このような積層ゴム支承体50で
は、鉛プラグ55の直径dと高さhとの比をd/h≧1
/3にすると、水平変位の繰り返しにより、鉛プラグ5
5の上下面の周縁部が丸み付けされる球頭化現象が生じ
ることが当業者に知られている。この球頭化現象が生じ
ると、鉛プラグ55の被拘束性が失われ、設計特性に対
して性能が低下することも当業者に知られている。
【0008】本発明は、このような従来の難点を解決す
るためになされたもので、柱状弾塑性金属を圧入しない
で、安定した振動吸収性能を得ることができる積層ゴム
支承体の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の積層ゴム支承体の製造方法は、ゴム状弾性体
と剛性材料とが交互に積層成型され、少なくとも1つ以
上の中空部が形成された積層ゴム体と、積層ゴム体の中
空部内に配される柱状弾塑性金属とを備えた積層ゴム支
承体を製造するにあたり、柱状弾塑性金属を立設すると
共に当該柱状弾塑性金属にゴム状弾性体と剛性材料とを
交互に嵌入して所定高さまで積層し、積層後、一体で加
硫成型するものである。
【0010】このような積層ゴム支承体の製造方法にお
いては、柱状弾塑性金属にゴム状弾性体と剛性材料とを
交互に嵌入して所定高さまで積層してから一体で加硫成
型するので、積層ゴム体の中空部や柱状弾塑性金属への
損傷、柱状弾塑性金属自体の曲がり、柱状弾塑性金属の
端面の浮き上がりや、だれ等をなくすことができる。ま
た、本発明の積層ゴム支承体の製造方法において柱状弾
塑性金属は、両端にそれぞれ当該柱状弾塑性金属より剛
性が大きい金属プレートを定着してから立設することが
好ましい。これにより、積層ゴム支承体全体の水平変位
と共に純せん断変形を、この金属プレートで受けること
ができるようになる。したがって、球頭化現象を防ぐこ
とができる。
【0011】また、本発明の積層ゴム支承体の製造方法
において柱状弾塑性金属は、両端にそれぞれ当該柱状弾
塑性金属より剛性が大きい金属環状体を環装してから立
設することが好ましい。これにより、積層ゴム支承体全
体の水平変位と共に純せん断変形を、この金属環状体で
受けることができるようになる。したがって、球頭化現
象を防ぐことができる。
【0012】また、本発明の積層ゴム支承体の製造方法
において柱状弾塑性金属、金属プレートが両端に定着さ
れた柱状弾塑性金属もしくは金属環状体が両端に環装さ
れた柱状弾塑性金属の常温且つ無負荷時の高さを、それ
ぞれ一体加硫成型後の積層ゴム体の高さの0.9〜1.
1倍に設定することが好ましい。これにより、一体加硫
成型後に積層ゴム体のゴム部が収縮しても、柱状弾塑性
金属等の高さと積層ゴム体の高さとを合わせることが可
能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の積層ゴム支承体の
製造方法の実施の一形態について図面を参照して説明す
る。本発明の積層ゴム支承体の製造方法が適用される積
層ゴム支承体は、図2に示すように、剛性材料である上
部連結鋼板2および下部連結鋼板3間にゴム状弾性体で
あるゴム層5と剛性材料である中間鋼板6とが交互に積
層成型された積層ゴム体4と、積層ゴム体4内に封入さ
れる柱状弾塑性金属7とを備えている。
【0014】積層ゴム体4は円柱状に形成され、その中
央部を刳り貫いた形の中空部4aが形成されている。こ
の中空部4aに柱状弾塑性金属7が封入されることにな
る。この積層ゴム体4のゴム層5には、弾性機能に優れ
た天然ゴムまたはクロロプレンゴム等の合成ゴムが用い
られる。また、上部連結鋼板2、下部連結鋼板3および
中間鋼板6は、ゴム層5との付着性から、通常は鋼板を
用いるが、ニッケル板、銅板、黄銅板またはニッケルメ
ッキ、銅メッキ、黄銅メッキを施した鋼板等を使用する
こともできる。なお、積層ゴム体4の中空部4aの内周
面は、上部連結鋼板2、下部連結鋼板3および中間鋼板
6の各内周面2a、3a、6aが露出または僅かにゴム
層5が付着しているものが好ましい。これは、中空部4
aの内周面のゴム層部分は微振動の除振に効果はある
が、このゴム層部分が厚すぎると地震時の減衰力が低下
してしまうからである。
【0015】柱状弾塑性金属7は、展延性に富み、且つ
容易に塑性変形できる純鉛が好ましいが、純鉛のような
特性を備えていれば鉛合金でもよい(以下、「鉛体7」
という。)。このような鉛体7は、横断面形状が中空部
4aに圧入することなく挿入可能な形状に形成されてい
る。具体的には、積層ゴム体4の中空部4aと鉛体7と
のクリアランスを片側0.1mm〜2mm、好ましくは0.
2mm〜0.5mmにするとよい。これは、加硫成型時に鉛
体7が0.3〜1.5mm程度、熱膨張するので、これに
対処するためである。なお、このクリアランスは加硫成
型時における加硫温度や鉛体7の外径によって、上述の
範囲内において異なる。
【0016】このような鉛体7が封入される積層ゴム体
4の上部連結鋼板2および下部連結鋼板3には、それぞ
れ上部取付板11および下部取付板12が連結ボルト1
3により固定される。なお、上部連結鋼板2および上部
取付板11と、下部連結鋼板3および下部取付板12と
はそれぞれ一体形成されていてもよく、この場合には一
体形成されたものに鉛体7を封入するための凹部が形成
されている。
【0017】このように構成された積層ゴム支承体1の
製造方法について説明する。なお、本発明の製造方法に
て製造するのは、上部取付板11および下部取付板12
を固定していない状態の積層ゴム支承体1である。この
積層ゴム支承体1は加硫プレスにより成型するので、加
硫成型用金型が使用される。この加硫成型用金型は図1
に示すように、上型21、中型22および下型23から
成るもので、積層された各中間鋼板6の外周縁部が露出
された積層ゴム支承体1A用の中型22Aを有する加硫
成型用金型20A(図1(a))と、積層された各中間
鋼板6の外周縁部を覆った積層ゴム支承体1B用の中型
22Bを有する加硫成型用金型20B(図1(b))と
がある。
【0018】以下、加硫成型用金型20Aによる積層ゴ
ム支承体1Aの製造方法を、図3のフローチャートを用
いて説明する。まず、下型23の所定位置に鉛体7を立
設すると共に、当該下型23に対して中型22Aを固定
する(ステップ101、102)。この鉛体7を立設す
るには、下型23に設けられた溝・突起等(図示せず)
で固定することにより行われる。なお、この鉛体7は後
述する下部連結鋼板3を嵌入後に、当該下部連結鋼板3
の中空部をガイドにして立設してもよい。
【0019】次に、この立設された鉛体7に下部連結鋼
板3を嵌入し(ステップ103)、この下部連結鋼板3
上にゴム層5と中間鋼板6とを鉛体7に対して交互に嵌
入し(ステップ104、105、106)、さらに、最
上部のゴム層5上に載置されるように上部連結鋼板2を
鉛体7に嵌入して所定高さまで積層させる(ステップ1
07)。なお、ゴム層5と中間鋼板6とを交互に積層す
ると共に、この積層体の上に上部連結鋼板2を積層して
から、中型22Aを下型23に固定してもよい。
【0020】そして、上部連結鋼板2を鉛体7に嵌入
後、中型22Aに対して上型21を固定する(ステップ
108)。なお、鉛体7の常温且つ無負荷時の高さを、
一体加硫成型後の積層ゴム体4Aの高さの0.9〜1.
1倍、好ましくは0.95〜1.05倍に設定すること
が好ましい。これにより、一体加硫成型後に積層ゴム体
4のゴム部が収縮しても、鉛体7の高さと積層ゴム体4
Aの高さとを合わせることができるので、積層ゴム体4
Aの中空部4a内に鉛体7を隙間なく充填させることが
できる。また、通常、鉛体7の常温且つ無負荷時の高さ
は、積層ゴム体4Aの常温且つ無負荷時の高さより低く
設定されているので、図4に示すように、上型21にピ
ンやプレートによって凸部21aを設けることにより、
積層ゴム体4Aのゴム部の収縮に対処することができ
る。
【0021】このように積層ゴム支承体1Aがセットさ
れた加硫成型用金型20Aを、蒸気等を熱源とした熱板
を上下に有する加硫プレス機に挿入して、加硫成型を開
始する(ステップ109)。この加硫成型の成型条件
は、通常、加熱温度が80〜170℃、加圧力が80〜
200kgf/cm2に設定される。なお、中型22Aに熱源
を組込んで加硫成型してもよい。
【0022】加硫成型が開始されると、熱および圧力に
より積層ゴム体4Aのゴム層5は加硫すると共に接着反
応が起こり、積層ゴム支承体1Aの一体加硫成型が完了
する。なお、加硫時間は、ゴム層5の大きさやゴムの性
質により異なるが、通常、3〜20時間位である。一体
加硫成型後、積層ゴム支承体1Aを加硫成型用金型20
Aから脱型して、この積層ゴム支承体1Aの上部連結鋼
板2および下部連結鋼板3に、それぞれ上部取付板11
および下部取付板12を連結ボルト13で固定する(ス
テップ110、111)。
【0023】なお、一体加硫成型後の鉛体7の体積VO
と、積層ゴム体4Aの中空部4aの容積VSとの比VO/
VSを調整するために、中空部4a内にシム・プレート
(図示せず)を挿入してもよい。このシム・プレートの
材質としては、純鉛や鉛体より剛性の高い鋼板、あるい
は厚さが薄い場合は硬質のゴム状弾性体を用いてもよ
い。また、シム・プレートは1枚に限らず、上述した比
VO/VSの調整に応じて複数枚を挿入してもよい。
【0024】次に、本発明の製造方法で製造した積層ゴ
ム支承体1Aによる免震作用について説明する。鉛体7
が封入された積層ゴム体4Aに、微小振動、微小地震あ
るいは強風による水平方向の力が加わると、鉛体7の初
期剛性による抵抗により水平方向のせん断変形を抑制す
るので、水平方向に発生した変位を抑えることができ
る。また、大きな地震による水平方向の力が加わると、
積層ゴム体4Aが水平方向に大きくせん断変形(相対変
位)するが、積層ゴム体4Aの軟らかい水平剛性および
鉛体7の展延性に富んだ塑性変形により地震のエネルギ
ーを吸収するので、上部構造体(図示せず)への変位加
速度を減衰させると共に、相対変位を抑制することがで
きる。
【0025】一方、加硫成型用金型20Bで中間鋼板6
の外周縁部を覆う積層ゴム支承体1Bの一体加硫成型を
行う場合には、下部連結鋼板3上にゴム層5と中間鋼板
6とを鉛体7に対して交互に嵌入させながら所定高さま
で積層させてから、保護ゴム層14を後装着する。これ
により、ゴム層5と中間鋼板6とが交互に積層されると
共に各中間鋼板6の外周縁部が保護ゴム層14で覆われ
る積層ゴム体4Bと、この積層ゴム体4B内に封入され
る鉛体7とを一体加硫成型させることができる。
【0026】このように、熱膨張を考慮した柱状弾塑性
金属に対して、熱収縮を考慮したゴム状弾性体と剛性材
料とを交互に嵌入して所定高さまで積層してから、一体
で加硫成型するので、積層ゴム体の中空部や柱状弾塑性
金属への損傷、柱状弾塑性金属自体の曲がり、柱状弾塑
性金属の端面の浮き上がりや、だれ等をなくすことがで
きる。
【0027】なお、本発明の実施の一形態においては下
型23に立設させる柱状弾塑性金属として鉛体7を使用
していたが、これに限らず、図5に示すように、鉛体7
の両端7a、7bにそれぞれ当該鉛体7より剛性の大き
い金属プレート8A、8Bを定着させた鉛成型体10
(図5(a))や、鉛体7の両端7a、7bの各周縁部
7c、7dにそれぞれ金属環状体15A、15Bを環装
させた鉛成型体20(図5(b))を立設させてもよ
い。なお、鉛成型体10、20を立設するには各鉛成型
体10、20の両端に金属プレート8A、8Bや金属環
状体15A、15Bが定着等されているので、図6に示
すように、下型23にねじやピン等24により固定する
ことが望ましい。
【0028】この金属プレート8A、8Bや金属環状体
15A、15Bの鋼材としては、一般構造用圧延鋼材や
機械構造用炭素鋼鋼材などが好ましい。また、この金属
プレート8A、8Bや金属環状体15A、15Bを鉛体
7に定着や環装させるためには、ホモゲン加工を適用す
ることが好ましい。ここで、ホモゲン加工とは、鉄の表
面を酸洗いして、その上に融着液を塗布したり鉛錫合金
めっきをしたりして鉛体7と、金属プレート8A、8B
あるいは金属環状体15A、15Bとを融着させる加工
をいう。なお、鉛体7と金属プレート8A、8Bあるい
は金属環状体15A、15Bとの定着あるいは環装はホ
モゲン加工に限らず、定着あるいは環装できれば、どの
ような溶着または接着でもよく、また、非溶着または非
接着となる嵌合でもよい。
【0029】このような鉛成型体10、20は、各鉛体
7の両端7a、7bに位置する金属プレート8A、8B
や金属環状体15A、15Bが、上部連結鋼板2や下部
連結鋼板3の所に位置することになるので、上部連結鋼
板2や下部連結鋼板3の拘束作用により鉛体7の純せん
断変形特性を維持することができるようになる。これに
より、積層ゴム体4全体の水平変位と共に純せん断変形
を、この金属プレート8A、8Bや金属環状体15A、
15Bで受けることができるようになるので、球頭化現
象を防ぐことができる。
【0030】また、これら鉛成型体10、20は上述し
た鉛体7と同様に、常温且つ無負荷時の高さをそれぞれ
一体加硫成型後の積層ゴム体4の高さの0.9〜1.1
倍、好ましくは0.95〜1.05倍に設定することが
好ましい。これにより、一体加硫成型後に積層ゴム体4
のゴム部が収縮しても、鉛成型体10、20の高さと積
層ゴム体4の高さとを合わせることができるので、積層
ゴム体4の中空部4a内に鉛成型体10あるいは20を
隙間なく充填させることができる。
【0031】また、本発明の実施の形態においては、中
央部に中空部が刳り貫かれた積層ゴム体に柱状弾塑性金
属を配していたが、これに限らず、複数の中空部が形成
された積層ゴム体に柱状弾塑性金属を配してもよい。
【0032】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の積層ゴ
ム支承体の製造方法によれば、積層ゴム支承体を積層ゴ
ム体の中空部へ柱状弾塑性金属を圧入することなく構成
させることができるので、柱状弾塑性金属および積層ゴ
ム体への損傷を防ぐことができる。従って、安定した免
震性能を得ることができる。
【0033】また、柱状弾塑性金属の両端に金属プレー
トを定着したり、金属環状体を環装したりすることによ
り、球頭化現象を防ぐことができるので、せん断変形時
に柱状弾塑性金属の疲労破壊や積層ゴム体の早期破壊を
防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層ゴム支承体の製造方法の実施の一
形態を示す図で、(a)は積層された各中間鋼板の外周
縁部が露出された積層ゴム支承体用の中型を有する加硫
成型用金型の説明図、(b)は積層された各中間鋼板の
外周縁部を覆った積層ゴム支承体用の中型を有する加硫
成型用金型の説明図。
【図2】本発明の積層ゴム支承体の製造方法にて製造さ
れた積層ゴム支承体を示す図で、(a)は上面図、
(b)は側断面図。
【図3】本発明の積層ゴム支承体の製造方法のフローチ
ャート図。
【図4】加硫成型後の積層ゴム体のゴム収縮を考慮した
上型を示す説明図。
【図5】本発明の積層ゴム支承体の製造方法にて製造さ
れた積層ゴム支承体の他の実施の一形態を示す図で、
(a)は鉛体に金属プレートが定着された鉛成型体を使
用した積層ゴム支承体の側断面図、(b)は鉛体に金属
環状体が環装された鉛成型体を使用した積層ゴム支承体
の側断面図。
【図6】図5に示す積層ゴム支承体の製造方法に適用さ
れる鉛成型体を、下型に固定させる方法の説明図。
【図7】従来の積層ゴム支承体の製造方法にて製造され
た積層ゴム支承体を示す説明図。
【図8】従来の積層ゴム支承体の製造方法を示す説明
図。
【図9】従来の積層ゴム支承体の製造方法を示す説明
図。
【図10】貫通孔に鉛プラグを挿入しない積層ゴム体の
製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
1、1A、1B・・・・・積層ゴム支承体 2・・・・・上部連結鋼板(剛性材料) 3・・・・・下部連結鋼板(剛性材料) 4、4A、4B・・・・・積層ゴム体 4a・・・・・中空部 5・・・・・ゴム層(ゴム状弾性体) 6・・・・・中間鋼板(剛性材料) 7・・・・・鉛体(柱状弾塑性金属) 7a、7b・・・・・鉛体の両端部 8A、8B・・・・・金属プレート 15A、15B・・・・・金属環状体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢島 久幸 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 村松 佳孝 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 小野寺 和人 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 福田 滋夫 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゴム状弾性体と剛性材料とが交互に積層成
    型され、少なくとも1つ以上の中空部が形成された積層
    ゴム体と、前記積層ゴム体の前記中空部内に配される柱
    状弾塑性金属とを備えた積層ゴム支承体を製造するにあ
    たり、前記柱状弾塑性金属を立設すると共に当該柱状弾
    塑性金属に前記ゴム状弾性体と前記剛性材料とを交互に
    嵌入して所定高さまで積層し、積層後、一体で加硫成型
    することを特徴とする積層ゴム支承体の製造方法。
  2. 【請求項2】前記柱状弾塑性金属は、両端にそれぞれ当
    該柱状弾塑性金属より剛性が大きい金属プレートを定着
    してから立設することを特徴とする請求項1記載の積層
    ゴム支承体の製造方法。
  3. 【請求項3】前記柱状弾塑性金属は、両端にそれぞれ当
    該柱状弾塑性金属より剛性が大きい金属環状体を環装し
    てから立設することを特徴とする請求項1記載の積層ゴ
    ム支承体の製造方法。
  4. 【請求項4】前記柱状弾塑性金属、前記金属プレートが
    両端に定着された前記柱状弾塑性金属もしくは前記金属
    環状体が両端に環装された前記柱状弾塑性金属の常温且
    つ無負荷時の高さをそれぞれ一体加硫成型後の積層ゴム
    体の高さの0.9〜1.1倍に設定することを特徴とす
    る請求項1、2または3記載の積層ゴム支承体の製造方
    法。
JP36090697A 1997-12-26 1997-12-26 積層ゴム支承体の製造方法 Pending JPH11190392A (ja)

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