JP4050103B2

JP4050103B2 - 油圧式ダンパ

Info

Publication number: JP4050103B2
Application number: JP2002191716A
Authority: JP
Inventors: 隆之鈴木; 祐治小竹
Original assignee: Hitachi Metals Techno Ltd
Current assignee: Senqcia Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP2004036677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物等に用いられる油圧式ダンパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震や風等による建築物の揺れを低減させるために油圧式ダンパが用いられていた。油圧式ダンパは、油の流体抵抗を利用して、建築物の揺れに対する抵抗力（減衰力）を発生させ、建築物の揺れを吸収して耐震性、居住性を向上させる。
【０００３】
即ち、油圧式ダンパのシリンダ内に充填された作動油が、油圧弁を通過する際の流体抵抗により減衰力を発生させて建築物の揺れを吸収する。従来の油圧式ダンパは、図８に示すように、シリンダ３内のピストン７がいずれの方向に移動しても減衰力が発生するように、２つの調圧弁６１、６３を装備していた。
【０００４】
図８において、建築物に外力が作用しピストン７が方向６５に移動すると、第２圧力室１１に充填された作動油が調圧弁６３を通過する際の流体抵抗により減衰力を発生する。このとき調圧弁６３は、所定の減衰特性を発揮するように調整されており、第２圧力室１１に充填された作動油が、流路７１から調圧弁６３を介して第１圧力室９に流れる。
【０００５】
逆に、ピストン７が方向６７に移動すると、第１圧力室９に充填された作動油が調圧弁６１を通過する際の流体抵抗により減衰力を発生する。調圧弁６１は、所定の減衰特性を発揮するように調整されており、第１圧力室９に充填された作動油が、流路６９から調圧弁６１を介して第２圧力室１１に流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように調圧弁を２つ使用する方法では、２つの調圧弁それぞれを所定の減衰性能を発揮させるように調整する必要があり、調整に時間がかかっていた。また、調圧弁を２つ使用することで、コストがかかっていた。
【０００７】
また、ピストン７に２つの調圧弁を収装する場合、他の弁等をピストン７に収装するための十分な容量が不足する場合がある。即ち、ピストン７の大型化と、それに伴う装置全体の大型化につながる場合があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型化とコストダウンを図った油圧式ダンパを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明は、作動油が充填されたシリンダと、前記シリンダ内を移動し、前記シリンダ内を第１圧力室と第２圧力室に区分するピストンと、前記ピストンの両側に設けられたピストンロッドと、前記ピストン又は前記ピストンロッドに収装され、流入側が前記第２圧力室、流出側が第１流路に接続される第１チェック弁と、流入側が前記第１圧力室、流出側が前記第１流路に接続される第２チェック弁と、流入側が前記第１流路、流出側が第２流路に接続され、前記第１流路から前記第２流路側へ通過する前記作動油に流体抵抗を発生させる単一の調圧弁と、流入側が前記第２流路、流出側が前記第２圧力室に接続される第３チェック弁と、流入側が前記第２流路、流出側が前記第１圧力室に接続される第４チェック弁とを、具備する油圧式ダンパにおいて、前記第１圧力室が前記第２圧力室より高圧の場合、前記第１圧力室の前記作動油は、前記第２チェック弁、前記第１流路、前記調圧弁、前記第２流路、前記第３チェック弁を順に経て、前記第２圧力室に流入し、前記第１チェック弁は、前記第１流路から前記第２圧力室への前記作動油の流入を阻止し、前記第４チェック弁は、前記第１圧力室から前記第２流路への前記作動油の流入を阻止し、前記第２圧力室が前記第１圧力室より高圧の場合、前記第２圧力室の前記作動油は、前記第１チェック弁、前記第１流路、前記調圧弁、前記第２流路、前記第４チェック弁を順に経て、前記第１圧力室に流入し、前記第２チェック弁は、前記第１流路から前記第１圧力室への前記作動油の流入を阻止し、前記第３チェック弁は、前記第２圧力室から前記第２流路への前記作動油の流入を阻止し、前記ピストンがどちらの方向に移動しても減衰力を発生させることを特徴とする油圧式ダンパである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る油圧式ダンパ１の構成図である。
【００１２】
（１．油圧式ダンパ１の構成）
円筒状のシリンダ３内にピストン７が移動可能に設けられる。ピストン７の両側には、円柱状のピストンロッド５−１及びピストンロッド５−２が設けられる。ピストンロッド５−２はジョイント２５−２と連結され、ジョイント２５−２は図５に示すように建築物のブレース１０１ｃに固定される。シリンダ３にはジョイント２５−１が連結され、ジョイント２５−１は図５に示すように建築物（基台１０７）に固定される。
【００１３】
シリンダ３内は、第１圧力室９と第２圧力室１１とに区分される。第１圧力室９と、第２圧力室１１には作動油が充填される。シリンダ３、ピストン７、ピストンロッド５−１、５−２等は金属で構成される。
【００１４】
ピストン７内には、流路８１、８３、８５、８７、８９、９１が設けられ、その流路に第１チェック弁１５、第２チェック弁１７、第３チェック弁１９、第４チェック弁２１、調圧弁１３、第１リリーフ弁２７、第２リリーフ弁２９が設けられる。尚、上記流路や弁等は、ピストンロッド５内に設けてもよい。
【００１５】
第１チェック弁１５の流入側は、第２圧力室１１に接続され、第１チェック弁１５の流出側は流路８１に接続される。更に流路８１は、第２チェック弁１７の流出側と、調圧弁１３の流入側に接続される。第２チェック弁１７の流入側は、第１圧力室９に接続される。
【００１６】
調圧弁１３の流出側は、流路８３に接続され、流路８３は第３チェック弁１９の流入側、第４チェック弁２１の流入側、及びアキュムレータ２３に接続される。第３チェック弁１９の流出側は第２圧力室１１に接続され、第４チェック弁２１の流出側は第１圧力室９に接続される。
【００１７】
流路８５は、第１圧力室９と、第１リリーフ弁２７の流入側とを接続する。流路８７は、第１リリーフ弁２７の流出側と、第２圧力室１１とを接続する。
【００１８】
流路８９は、第１圧力室９と、第２リリーフ弁２９の流出側とを接続する。流路９１は、第２リリーフ弁２９の流入側と、第２圧力室１１とを接続する。
【００１９】
第１圧力室９の方が第２圧力室１１よりも高圧の場合、第２チェック弁１７が開き第１圧力室９からの作動油流入を許容する。更に作動油は調圧弁１３を通り、第３チェック弁１９が開いて第２圧力室１１側へ流出する。このとき、第４チェック弁２１は、第１圧力室９からピストン７内流路への作動油の流入を阻止し、第１チェック弁１５は、ピストン７内流路から第２圧力室１１への作動油の流出を阻止している。
【００２０】
第２圧力室１１の方が第１圧力室９よりも高圧の場合、第１チェック弁１５が開き第２圧力室１１からの作動油流入を許容する。更に作動油は調圧弁１３を通り、第４チェック弁２１が開いて作動油は第１圧力室９側へ流出する。このとき、第３チェック弁１９は、第２圧力室１１からピストン７内流路への作動油の流入を阻止し、第２チェック弁１７は、ピストン７内流路から第１圧力室９への作動油の流出を阻止している。
【００２１】
尚、第１リリーフ弁２７は、第１圧力室９内の作動油の圧力が一定値を超えると開き、作動油が第１圧力室９側から第２圧力室１１側に流れることを許容する。また、第２リリーフ弁２９は、第２圧力室１１内の作動油の圧力が一定値を超えると開き、作動油が第２圧力室１１側から第１圧力室９側に流れることを許容する。
【００２２】
アキュムレータ２３は、ピストン７内の調圧弁１３からの流出側流路に設けられ、ピストンロッド５−１の内部に収装される。アキュムレータ２３は、作動油の熱膨張を吸収する機能を有する。また、低圧側圧力室に作動油を補給し作動油が負圧になることを防止して油圧式ダンパの性能を安定化させる機能を有している。尚、アキュムレータ２３はピストンロッド５−２又はピストン７の内部に収装してもよい。
【００２３】
（２．油圧式ダンパの動作）
次に、図２、図３を用いて、油圧式ダンパ１の動作について説明する。図２、図３は、図１に示した油圧式ダンパ１を油圧回路図として示したものである。
【００２４】
図２は、建築物に地震・風などの力が働き、ピストン７にＡ方向の外力が働く場合を示す。ピストン７がＡ方向に移動し、第２圧力室１１に充填された作動油が圧縮され、第１チェック弁１５をＢ方向に流れる。
【００２５】
このとき、第３チェック弁１９は閉じている。また、第１チェック弁１５をＢ方向に流れた作動油は、調圧弁１３を通り、第４チェック弁２１をＣ方向に移動して第１圧力室９に流入する。このとき第２チェック弁１７は閉じている。尚、調圧弁１３通過後の作動油の圧力よりも第２圧力室１１の方が高圧なので、第３チェック弁１９が開くことはない。
【００２６】
ピストン７が、Ａ方向に移動する速度に対し、調圧弁１３に収装するばね等を調整することで、ピストン７にはＡ方向の力を打ち消す方向に、図４の４１部に示す減衰力特性が発生する。即ち調圧弁１３を調整することで、油圧式ダンパ１の減衰力特性を調整することができる。
【００２７】
また、ピストン７のＡ方向への移動速度が一定値を超えると、第２リリーフ弁２９が開き、Ｄ方向へ作動油が流れる。第２リリーフ弁２９の減衰力特性は、図４の４５部に示される。即ち、ピストン７に生じる減衰力が一定値（図４の４３部）を超えると、第２リリーフ弁２９が開いて、速度上昇に対する減衰力の上昇を抑制する。尚、第１リリーフ弁２７は閉じている。
【００２８】
尚、アキュムレータ２３は、作動油の熱膨張を吸収する機能を有する。また、低圧側圧力室に作動油を補給し、作動油が負圧になることを防止して油圧式ダンパの性能を安定化させる機能を有している。
【００２９】
次に、建築物に働く地震や風などの力の方向が、Ａ方向からＥ方向に逆転した場合を、図３を用いて説明する。
【００３０】
ピストン７がＥ方向に移動すると、第１圧力室９に充填された作動油が圧縮されて、作動油は第２チェック弁１７をＦ方向に流れる。
【００３１】
このとき、第４チェック弁２１は閉じる。また、第２チェック弁１７をＦ方向に流れた作動油は、調圧弁１３を通り、第３チェック弁１９をＧ方向に移動して第２圧力室１１に流入する。このとき第１チェック弁１５は閉じている。尚、調圧弁１３通過後の作動油の圧力よりも第１圧力室９の方が高圧なので、第４チェック弁２１が開くことはない。
【００３２】
ピストン７が、Ｅ方向に移動するとき、ピストン７にはＡ方向に移動する時と同じ特性（即ち、図４の４１部に示す減衰力特性）の減衰力特性が発生する。即ち、１つの調圧弁１３を調整することで、油圧式ダンパ１は、左右方向の揺れに対して同じ減衰力特性を発生するように調整することができる。
【００３３】
また、ピストン７のＥ方向への移動速度が一定値を超えると、第１リリーフ弁２７が開き、Ｈ方向へ作動油が流れる。第１リリーフ弁２７の減衰力特性は、図４の４５部に示される。即ち、ピストン７に生じる減衰力が一定値（図４の４３部）を超えると、第１リリーフ弁２７が開いて、速度上昇に対する減衰力の上昇を抑制する。尚、第２リリーフ弁２９は閉じている。
【００３４】
（３．別の実施の形態の油圧式ダンパ）
次に、別の実施の形態の油圧式ダンパ８１について図６及び図７を用いて説明する。図６は、図１に示したアキュムレータ２３、第１リリーフ弁２７、及び第２リリーフ弁２９の動作は同じなので、記載を省略する。
【００３５】
図６では、第１圧力室９と第２圧力室１１との間（図６ではピストン７中）に流路を設け、何れの方向にも作動油が流れるような調圧弁５１を設ける。調圧弁５１は、Ｌ側ばね５３及びＲ側ばね５５により両方向から圧力を受け支持されている。図６の状態では、調圧弁５１で流路が閉じられており、作動油が第１圧力室９と第２圧力室１１との間を移動することはない。Ｌ側ばね５３及びＲ側ばね５５のばね定数等を調整することにより、減衰力特性を調整する。尚、調圧弁の片側のみにばねを設けて支持してもよい。
【００３６】
図７を用いて、別の実施の形態の油圧式ダンパ８１の動作を説明する。地震等の外力でピストン７に外力５７が働く。ピストン７は外力５７の方向に移動し、第２圧力室１１内に充填された作動油が圧縮される。
【００３７】
第２圧力室１１の作動油の圧力が上昇し、作動油は方向５９に移動するため、調圧弁５１は第１圧力室９の方向に移動する。このとき、調圧弁５１と壁との間に隙間ができて、作動油が第２圧力室１１から第１圧力室９へと移動することになる。ここで、Ｌ側ばね５３及びＲ側ばね５５のばね定数を調整することによって、油圧式ダンパの減衰力特性が調整できる。
【００３８】
ピストン７が外力５７の方向とは逆方向へ移動する場合は、調圧弁５１は上述と逆の方向に移動する。図１と同様、アキュムレータ２３、第１リリーフ弁２７、及び第２リリーフ弁２９を備えた場合の動作については前述と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
（４．効果）
このように本実施の形態では、油圧式ダンパ１の減衰特性を決定する調圧弁１３を、１つ使用することにより、従来のように２つの調圧弁を利用する場合に比べてコストのかからない油圧式ダンパを提供することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、調圧弁１３が１つであるので、調圧弁１３を収装するピストン７を小型化することができる。即ち、油圧式ダンパ１自体を小型化することができる。
【００４１】
また、調圧弁１３の調整時間を短縮することができる。また、ピストン７の左右方向の移動に対して、同じ調圧弁１３の特性を利用するので、油圧式ダンパ１は左右方向の揺れに対して同じ減衰力特性を得ることができる。
【００４２】
また、本発明の別の実施の形態の油圧式ダンパ８１では、複雑な流路や複数のチェック弁を必要としないので、更にコストダウンを図ることができる。また、調圧弁５１のばねを調整することで、減衰力特性の調整を簡単に行うことができる。
【００４３】
尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４４】
油圧式ダンパ１を建築物と建築物との間に取り付けるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、小型化とコストダウンを図った油圧式ダンパを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧式ダンパ１の構成図
【図２】油圧式ダンパ１の油圧回路図
【図３】油圧式ダンパ１の油圧回路図
【図４】油圧式ダンパ１の速度と減衰力の特性を示す図
【図５】油圧式ダンパの取り付けを示す図
【図６】別の実施の形態の油圧式ダンパ８１を示す図
【図７】別の実施の形態の油圧式ダンパ８１を示す図
【図８】従来の油圧式ダンパを示す図
【符号の説明】
１、８１……油圧式ダンパ
３………シリンダ
５………ピストンロッド
７………ピストン
９………第１圧力室
１１………第２圧力室
１３、６１、６３………調圧弁
１５………第１チェック弁
１７………第２チェック弁
１９………第３チェック弁
２１………第４チェック弁
２３………アキュムレータ
２５………ジョイント
２７………第１リリーフ弁
２９………第２リリーフ弁
５３………Ｌ側ばね
５５………Ｒ側ばね
５７………外力
５９、６５、６７………方向
６９、７１、８１、８３、８５、８７、８９、９１………流路
１０１………ブレース
１０３………柱
１０５………梁
１０７………基台

Claims

作動油が充填されたシリンダと、
前記シリンダ内を移動し、前記シリンダ内を第１圧力室と第２圧力室に区分するピストンと、
前記ピストンの両側に設けられたピストンロッドと、
前記ピストン又は前記ピストンロッドに収装され、
流入側が前記第２圧力室、流出側が第１流路に接続される第１チェック弁と、
流入側が前記第１圧力室、流出側が前記第１流路に接続される第２チェック弁と、
流入側が前記第１流路、流出側が第２流路に接続され、前記第１流路から前記第２流路側へ通過する前記作動油に流体抵抗を発生させる単一の調圧弁と、
流入側が前記第２流路、流出側が前記第２圧力室に接続される第３チェック弁と、
流入側が前記第２流路、流出側が前記第１圧力室に接続される第４チェック弁と、
を、具備する油圧式ダンパにおいて、
前記第１圧力室が前記第２圧力室より高圧の場合、
前記第１圧力室の前記作動油は、前記第２チェック弁、前記第１流路、前記調圧弁、前記第２流路、前記第３チェック弁を順に経て、前記第２圧力室に流入し、
前記第１チェック弁は、前記第１流路から前記第２圧力室への前記作動油の流入を阻止し、
前記第４チェック弁は、前記第１圧力室から前記第２流路への前記作動油の流入を阻止し、
前記第２圧力室が前記第１圧力室より高圧の場合、
前記第２圧力室の前記作動油は、前記第１チェック弁、前記第１流路、前記調圧弁、前記第２流路、前記第４チェック弁を順に経て、前記第１圧力室に流入し、
前記第２チェック弁は、前記第１流路から前記第１圧力室への前記作動油の流入を阻止し、
前記第３チェック弁は、前記第２圧力室から前記第２流路への前記作動油の流入を阻止し、
前記ピストンがどちらの方向に移動しても減衰力を発生させることを特徴とする油圧式ダンパ。
前記ピストン又は前記ピストンロッドに、アキュムレータが収装されることを特徴とする請求項１記載の油圧式ダンパ。
前記第１圧力室と前記第２圧力室を結ぶ流路に、
前記第１圧力室から前記第２圧力室にのみ前記作動油の流れを許容する第１リリーフ弁と、
前記第２圧力室から前記第１圧力室にのみ前記作動油の流れを許容する第２リリーフ弁と、
を具備することを特徴とする請求項１記載の油圧式ダンパ。
前記ピストン又は前記ピストンロッドに、前記第１リリーフ弁と前記第２リリーフ弁が収装されることを特徴とする請求項３記載の油圧式ダンパ。