自调适支承垫技术领域
本发明涉及一种支承垫，特别涉及一种可控制支承垫刚度、阻尼
及变形程度的自调适支承垫。
背景技术
为防止地震造成的破坏，于现有的建筑物、桥梁或机器等大型物
体上，大都会设置有具吸震及隔震效果的支承垫，来吸收地震时所产
生的能量与震动，如美国第5,655,756号专利(以下简称为参考案)即提
供一种现有的支承垫结构，该参考案的支承垫(LeadRubberBearing，
LRB，铅心橡胶支承垫)主要包含有一核心柱，于该核心柱的两端分别
设置有一支撑板，而两支撑板分别固设于地面及一大型物体上，并于
两支撑板间设置有多个间隔交错设置的金属层及橡胶层，当地震发生
时，可通过交错设置的橡胶层、金属层及核心柱的变形来达到吸震的
效果，进而降低地震所产生的伤害。
然而，现有如参考案的支承垫，其核心柱以铅制成，该铅制的核
心柱虽具弯曲变形的效果，来吸收地震的能量，但因铅为有毒的重金
属且其熔点约327℃，不仅会对于环境污染造成重大影响，且铅制的核
心柱在地震中经反复的弯曲变形时容易产生高热，又因铅的比热低，
故现有支承垫在吸震过程中所产生的热很容易使核心柱超过300℃。如
此容易导致核心柱及橡胶层的功能受损甚至熔化，造成支承垫功能受
损，吸能效益降低，甚至造成支承垫的破坏，进而破坏现有支承垫的
结构而影响其支撑强度。且即使现有支承垫的温度并未达到铅的熔点，
也会因高温造成支承垫的材料(包括铅及橡胶材料)软化，使现有支承垫
的强度大幅降低，同时降低了支承垫的支撑能力及吸震效果。
另外，有鉴于上述现有支承垫所存在的问题与不足，现有铅制的
支承垫已逐渐被禁止使用或者放弃使用，世界各国现已极力研究其他
吸震的材料或吸能机制，由此解决吸能需求及环保等问题，其中一个
方法是拿掉铅制的核心柱，但其结果是所产生的阻尼效果不足，会造
成现有支承垫太大的位移量，如果与油压阻尼器等其他阻尼器结合使
用时，其所需的费用昂贵，其不仅不符合经济效益，而且需要较大的
空间以同时容纳阻尼器及支承垫，相对会造成使用上的困扰，还有加
以改进之处。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明人基于现有支承垫结构与使用上的
缺陷，经过不断的试验与研究，终于研究出一种可解决现有问题的本
发明。
本发明的主要目的，在于提供一种自调适支承垫，其可避免支承
垫因过大的地震而过度的变形，提高支承垫整体的刚度及阻尼的防震
效益，并提供支承垫第二道防线的机制(fail-safemechanism)，以达到提
升支承垫整体吸震效果、安全与实用性的目的。
为达上述目的，本发明提供一种自调适支承垫，其包含有：
至少一个核心柱，各至少一个核心柱设有由至少一个滑动组所组
成，其中至少一个滑动组包含有至少一组的滑动块组，而各至少一组
的滑动块组包含有彼此可相对移动的至少一个滑动盖及至少一个滑动
块，于各至少一个滑动盖上凸设形成有可用以限制相对滑动块移动范
围的止挡缘；
两分别设置于该至少一个核心柱两端的支撑板；以及
多个相互交错设置于两支撑板之间并包围套设该至少一个核心柱
的第一材料层与第二材料层。
通过上述的技术手段，本发明可通过滑动盖的止挡缘与滑动块的
相互抵靠，来限制滑动块相对滑动盖的移动范围，而让本发明的支承
垫在遭遇较大地震时，可避免第一材料层与第二材料层因较大地震而
产生过大的变形，并使自调适支承垫具有第二道防线的机制(fail-safe
mechanism)，以避免第一材料层与第二材料层因过大变形而大幅提高
支承垫的温度，进而造成支承垫的破坏，并且能由此提高支垫整体的
水平刚度及改变阻尼，以强化支承垫整体的减震功效。
附图说明
图1是本发明支承垫第一实施例的立体剖面图。
图2是本发明支承垫第一实施例的剖面图。
图3是本发明支承垫第一实施例沿图2A-A线的俯视图。
图4是本发明滑动块组第一实施例的操作例的局部放大剖面图。
图5是本发明支承垫第二实施例的剖面图。
图6是本发明支承垫第三实施例的剖面图。
图7是本发明滑动块组第一实施例的局部立体外观图。
图8是本发明滑动块组第二实施例的局部立体外观图。
图9是本发明滑动块组第三实施例的剖面图。
图10是本发明滑动块组第三实施例的操作例的局部放大剖面图。
图11是本发明滑动块组第四实施例的剖面图。
图12是本发明滑动块组第四实施例的操作例的局部放大剖面图。
图13是本发明滑动块组第五实施例的剖面图。
图14是本发明滑动块组第五实施例的操作例的局部放大剖面图。
图15是本发明滑动块组第六实施例的剖面图。
图16是本发明滑动块组第六实施例的操作例的局部放大剖面图。
图17是本发明支承垫第四实施例的俯视图。
图18是本发明支承垫第五实施例的剖面图。
图19是本发明支承垫第六实施例的剖面图。
图20是本发明支承垫第七实施例的剖面图。
图21是本发明支承垫第八实施例的剖面图。
图22是本发明支承垫第九实施例的剖面图。
附图标记说明：
10核心柱
11滑动组
112滑动片
12端盖
20,20A,20B,20C,20D,20E,20F滑动块组
22,22A,22B,22C,22D,22E,22F滑动盖
222,222A,222B,222B,222D,222E,222F止挡缘
24,24A,24B,24C,24D,24E,24F滑动块
30,30A支撑板
31容置孔
40第一材料层
50,50A第二材料层
60束制单元
70冷却单元
71密封管
72冷却剂
711封盖。
具体实施方式
本发明是一种用以安装于建筑物、桥梁、机器或仪器设备等物体
上的摩擦阻尼式的自调适支承垫，请配合参看如图1至4所示的第一
优选实施例，本发明的自调适支承垫主要包含有一核心柱10、两支撑
板30、多个第一材料层40以及多个第二材料层50，其中该核心柱10
可呈圆形、方形及其他任何可能的几何形状截面，该核心柱10由至少
一个滑动组11所组成，其中核心柱的滑动组11包含有至少一组的滑
动块组20，其中于图2所示的第一实施例中，核心柱10包含有一组滑
动块组20，于图5所示的第二实施例中，包含有两组滑动块组20，而
于图6所示的第三实施例中，该核心柱10是由数组滑动块组20所组
成，而如图1和图5所示，核心柱10中非滑动块组20的其他滑动组
11可包含有一个可相对于相邻材料层40、50滑动的滑动片112或两可
相对滑动的滑动片112，两滑动片112可由相同或不相同硬材料制成，
其可为铁、铝或铜等金属制成，也可由硬橡胶、塑钢
(Polyoxymethylene─POM)、聚酮材料(PolyetherEtherKetone─PEEK)、
高分子材料(PolymericMaterials)或硬塑料等材料制成，各滑动片112
以上、下堆叠的方式进行排列，且各滑动组11的两滑动片112厚度可
相同或不同。
另外，请配合参看图1、图2、图5及图6，各滑动块组20包含有
两个滑动盖22及一设置于两滑动盖22间的滑动块24，其中该滑动块
24可分别相对两滑动盖22水平移动，且于各滑动盖22朝向滑动块24
的一侧面上凸设有一围绕滑动块24周侧的止挡缘222，如图7所示，
两滑动盖22及滑动块24均可呈圆形，而滑动盖22的止挡缘222呈圆
环形围绕于滑动块24周缘，用以限制滑动块24可相对滑动盖22移动
的范围。滑动块组20也可包含有一个滑动盖22及一设置于该滑动盖
22的上方或下方而被滑动盖22的止挡缘222环绕的滑动块24。
该两支撑板30分别设于该核心柱10的两端且相互平行设置，又
两支撑板30可呈圆形、长方形、方形及其他任何可能的几何形状，其
分别可与地面及建筑物、桥梁或机器等大型物体或仪器设备等小型物
体相结合，并于两支撑板30中心处分别设置有一对应容置该核心柱10
端部或端盖12的容置孔31。
第一材料层40与第二材料层50相互交错地设置于两支撑板30之
间并包围套设该核心柱10，且各材料层40、50与该核心柱10的各滑
动组11可呈交错配置，也即该核心柱10的各滑动组11与至少两材料
层40、50相面对，其中各第一、二材料层40、50可为配合两支撑板
30呈圆形、长方形、方形或其他任何可能的几何形状的片体，也可与
两支撑板30呈不同形状，如两支撑板30可呈方形，而第一、二材料
层40、50可呈圆形，其中各第一材料层40与各第二材料层50由可变
形的材料制成，并可选用不同的材料，优选地，各第一材料层40可为
橡胶、金属或复合材料等材料制成，而各第二材料层50则可为金属、
橡胶或复合材料等材料制成，进一步，该核心柱10的滑动组11数量
及厚度与两材料层40、50的数量及厚度相同或不相同，又端盖12可
使用材料比两支撑板30较软的可变形材料或使核心柱10的高度略低
于第一、二材料层40、50的总高度，由此减少因水平方向的运动而造
成核心柱10与第一、二材料层40、50在垂直方向变形的差异性，使
得各滑动组11在水平方向的滑动更顺利。在图1至图4的第一实施例
中，各第二材料层50延伸于核心柱10内，且各滑动组11设于两相邻
的第二材料层50之间或设于第二材料层50与支撑板30之间呈交错配
置。
由此，本发明支承垫于使用时，请配合参看图2及图4，两支撑板
30分别固设于地面及物体上，当地震发生时，可通过该核心柱10的各
滑动组11中的滑动片112与滑动片112之间、滑动片112与第二材料
层50之间及滑动盖22与滑动块24之间的相对滑动及摩擦，以及各第
一、二材料层40、50的变形来达到吸震的效果，不仅可有效避免地震
或环境的震动及能量直接传递至物体上而对物体造成损坏，以提供建
筑物、桥梁、仪器设备或机器等物体在三个方向吸震的效果，且由多
个上、下层叠的非铅制的滑动组11所组成的核心柱10，可避免因反复
的弯曲变形时所产生高热对于核心柱10产生功能受损甚至熔化，而对
于环境污染造成重大影响。另外，本发明不需与油压阻尼器等其他阻
尼器结合使用，即可提供足够的阻尼效果，可大幅降低所需的费用而
符合经济效益，而且不需要额外的空间即可进行安装，使用上相对方
便，并且能自动调整刚度与阻尼及具有第二道防线机制(fail-safe
mechanism)，可避免支承垫过大变形以提高支承垫的功能性及安全
性。
请配合参看图4，因于各滑动块组20的滑动盖22形成有止挡缘
222，当遭遇较大地震时，可通过滑动盖22的止挡缘222与滑动块24
的相互抵靠，来限制滑动块24相对滑动盖22的移动范围，可避免第
一材料层40与第二材料层50因较大地震能量而产生过大的变形，以
避免第一材料层40与第二材料层50因过大变形而大幅提高支承垫的
温度，进而造成支承垫的破坏，并且能由此提高支垫的水平刚度及改
变阻尼以达到自动调整防震的功能，并且提供第二道防线的机制
(fail-safemechanism)，以强化支承垫整体的减震功效。
请再配合参看图8，由图中可看到，滑动块组20A的滑动块24A
可呈长方形或方形或六角形或椭圆或圆形或其他不同形状，而其滑动
盖22A呈圆形或长方形或椭圆或六角形或其他不同形状，滑动盖22A
上的止挡缘222A分别位于滑动块24A的两侧，以达到滑动块24在两
个水平方向具有不同移动范围的功能，以达成两个水平方向具有不同
的自动调整防震功能的功效。再者，滑动块组20A也可包含有两个滑
动盖22A及一设置于两滑动盖22A间的滑动块24A。
请再配合参看图9和图10，由图中可看到，滑动块组20B可包含
有三个滑动盖22B及一滑动块24B，而滑动块24B具有上下两个侧面
各朝向不同的滑动盖22B，其中两个滑动盖22B相互叠设且位于滑动
块24B下方，另一滑动盖22B则在滑动块24B上方，滑动盖22B分别
形成有一止挡缘222B，以由此限制滑动块24B及各滑动盖22B彼此的
相对移动范围，其中各滑动盖22B及滑动块24B可呈如图7所示的圆
形，而当滑动块24B呈如图8所示的长方形时，与滑动块24B相邻的
各滑动盖22B上的止挡缘222B分别位于滑动块24B的两侧。再者，
将三个滑动盖22B中的两个滑动盖22B相互叠设且位于滑动块24B的
上方，另一滑动盖22B则位于滑动块24B的下方，各滑动盖22B的止
挡缘222B皆朝向滑动块24B，其功能皆相同。总的来说，可将三个滑
动盖22B中的两个滑动盖22B相互叠设且位于滑动块24B的其中一个
侧面，另一滑动盖22B则位于滑动块24B的另一个侧面，于各滑动盖
22B朝向滑动块24B的一侧面上凸设有一围绕滑动块22B周侧的止挡
缘222B。
请再配合参看图11和图12，由图中可看到，滑动块组20C可包
含有一滑动盖22C及一滑动块24C，其中该滑动盖22C及滑动块24C
分别与相邻的两材料层40,50相邻。
请再配合参看图13和图14，由图中可看到，滑动块组20D可包
含有一滑动盖22D及两滑动块24D，其中该滑动盖22D设置于两滑动
块24D之间，且于该滑动盖22D两侧面分别形成有用以限制两滑动块
24D移动范围的止挡缘222D。
请再配合参看图15和图16，由图中可看到，滑动块组20E可包含
有两个滑动盖22E及三个滑动块24E，其中两滑动盖22E分别设置于
三个滑动块24E间而呈相互交错设置，于各滑动盖22E的两侧面分别
形成有用以限制所相对滑动块24E移动范围的止挡缘222E。
请配合参看图17，由图中可看到，本发明的支承垫也可包含有多
个核心柱10，如图所示的4个，以配合不同吸震及减震功能所需，以
提高本发明整体的实用性。再者，以上所述的各种不同的滑动块组20,
20A,20B,20C,20D,20E及滑动片112也可任意组合而同时应用在同一
个核心柱10或在不同的核心柱10中。
请配合参看图18所示的第五优选实施例，该第五优选实施例与图
1至4所示第一优选实施例的差别在于：该核心柱10并未另外设置两
端盖12以封闭两端的开口，而是以两支撑板30A直接封闭该核心柱
10两端的开口，可简化支承垫的整体结构。并于该核心柱10、两材料
层40、50及两支撑板30A之间设有一包覆滑动组11外部的束制单元
60，此实施例的束制单元60仅套设于其中一个滑动组11的外部，其
中该束制单元60由一可变形的材料制成，由此对于该核心柱10的滑
动组11提供一束制功能以及一变形的空间，优选地，该束制单元60
可为一可变形的软质材料、一中空筒体或者一螺旋弹簧。再者，束制
单元60可套设于各滑动组11的外部。
请配合参看图19所示的第六优选实施例，该第六优选实施例与图
1至4所示第一优选实施例的差别在于：该核心柱10并未另外设置两
端盖12以封闭两端的开口，而是以两支撑板30A直接封闭该核心柱
10两端的开口，可简化支承垫的整体结构。并于该核心柱10外部设有
一位于两支撑板30A之间的冷却单元70，其中该冷却单元70设有一
密封管71及一冷却剂72，该密封管71为一中空管体且包覆该核心柱
10的一个滑动组11外部，且该密封管71的两端分别由两封盖711所
封闭，该冷却剂72填注于该密封管71内，优选地，该冷却剂72可为
气体、液体或固体等型态的冷却剂，由此有效降低核心柱10及整个支
承垫的温度，防止支承垫温度上升而导致核心柱10或第一、二材料层
40、50功能受损甚至发生熔化等现象，可维持支承垫整体的结构强度
及吸震效果，提高支承垫的整体使用效能。
请配合参看图20所示的第七优选实施例，该第七优选实施例与图
18所示第五优选实施例的差别在于：本优选实施例冷却单元70的密封
管71套设于该束制单元60的外部，使该冷却剂72位于该密封管71
及该束制单元60之间，由此对于该核心柱10的滑动组11一束制功能
以及一变形的空间，以及有效降低核心柱10及整个支承垫的温度，防
止支承垫温度上升而导致核心柱10或第一、二材料层40、50功能受
损甚至发生熔化等现象。
请配合参看图21所示的第八优选实施例，该第八优选实施例与图
1至4所示第一优选实施例的差别在于：在本实施例中，至少一个第二
材料层50A并未延伸于核心柱10内。另外，至少一个滑动组11并未
设于两相邻的第二材料层50之间。再者，可使各第二材料层50A皆未
延伸于核心柱10内，且各滑动组11以上、下的方式堆叠于核心柱10
内。
请配合参看图22所示的第九优选实施例，该第九优选实施例与图
18所示第五优选实施例的差别在于：在本实施例中，于至少一个核心
柱10的至少一个滑动组11的至少一个滑动块组20内设有一位于两滑
动盖22之间的冷却单元70，其中该冷却单元70设有一密封管71及一
冷却剂72，该密封管71为一中框管体且贯穿该至少一个滑动块组20
的至少一个滑动块24，且该密封管71的两端分别由两封盖711所封闭，
该冷却剂72填注于该密封管71内，优选地，该冷却剂72可为气体、
液体或固体等型态的冷却剂，由此有效降低核心柱10及整个支承垫的
温度，防止支承垫温度上升而导致核心柱10或第一、二材料层40、50
功能受损甚至发生熔化等现象，可维持支承垫整体的结构强度及吸震
效果，提高支承垫的整体使用效能。
以上所述，仅是本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式
上的限制，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明所
提技术方案的范围内，利用本发明所揭示的技术内容作出局部更动或
修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术方案内容，均仍属于本
发明技术方案的范围内。