JPH10512942A - エラストマーの流体圧縮による形式の緩衝器及びその用例 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、エラストマーゴムを注入したシリンダ（２４）内を移動する少なくとも１つのピストン（２３）を用いた形式の緩衝器を形成する装置に関する。装置は、特にシリンダ内へのピストンの貫入速度に応答して、ピストンヘッド（２３）の一方側から他方側へゴムを移動させる断面積を変更できるようにする手段（２９）を備えており、これによって吸収すべき応力に応じて装置の減衰曲線を変更できるようにしている。本発明は、土木工事建造物等を地震から保護するため、超高応力の減衰を行う広範な分野、例えば鉄道の分野で利用される。

Description

【発明の詳細な説明】 エラストマーの流体圧縮による形式の緩衝器及びその用例 本発明の主題は、加圧状態に保持されたエラストマーゴムを注入したシリンダ 内で移動する少なくとも１つのピストンを使用した形式で、ピストンの変位中の シリンダ内でのエラストマーの圧縮及びその層流（仏laminage、英lamination） によって実質的に緩衝／戻し効果が与えられる緩衝器及び緩衝ばねの両方または いずれか一方を形成する装置である。 本発明をより良く理解するために、第１及び第２図に原理を説明したこの形式 の従来装置では、ピストンロッド２及びプランジャすなわちピストンヘッド３か らなるピストン１が、高粘性エラストマーを封入したシリンダ室４の内部を移動 する。 ピストンのロッド２、２’は、室の後部分内に形成されたガイドブッシュ５（ 第１図）または室の二つの端部に設けられた２つのガイドブッシュ５、５’（第 ２図）内を密封状態で摺動する。初めて使用する前に室４に注入できるようにす る注入弁６が設けられている。 ピストン１がシリンダ４内を移動する時、ピストンヘッド３が室を２部分４ａ 、４ｂ、４'ａ、４'ｂに分割し、これらは環状通路７か、プランジャ内に設けら れてエラストマーの逃げ及び層流用の通路を形成している貫通逃げポート（図示 せず）で連通している。 この種類のエラストマーを使用した場合、ピストンロッド２が室４を左右方向 に横断していない第１図に示されている例では、例えば１〜４，０００バールの 圧力変化に対するエラストマーの体積減少が１５％程度になることがわかるであ ろう。 第２図の例では、二つの端部がそれぞれガイドブッシュ５、５’によって閉鎖 されている室４をピストンロッド２’が左右に横断しており、ピストンの動作中 の体積変化はない。 静的または動的応力を受けたピストンの貫入は同時に、エラストマーが室４ａ から室４ｂへ循環するレベルでの油圧摩擦と、ピストンに作用するシーリングガ スケット（図示せず）の圧力の作用のもとでのピストン２、２’及びブッシュ５ 、５’のレベルでの固体摩擦とを引き起こす。 圧力の増加に伴って、固体摩擦は増大する。環状プランジャ／タンク隙間か、 ピストン内に設けられた通路を通るエラストマーの層流によって発生する油圧摩 擦も、ピストンの変位速度の上昇に伴って増大する。 第１図の例では、ピストンロッド２に加えられている応力Ｆが減少または消滅 すると、エラストマーが弛緩して、ピストンを元の位置へ戻す。完全な戻りは、 とりわけ固体摩擦に打ち勝つことができる初期圧力によって行われる。 戻しばねも形成しているそのような緩衝器の作用は、計算または実験によって 、また特に、 −使用エラストマーの性質（特にそれの粘性の高低）、 −ピストンヘッドとそれが摺動するシリンダとの間に残された隙間の大きさ 、 −ピストンのストローク長さ、 −室の初期注入圧縮力等 に従って正確に決定することができる。 第２図の例では、ピストンロッド２’がいずれの方向に貫入しても、室４内の エラストマーに残されている体積が変化しないことから、「戻しばね」機能がな く、装置に加えられる力が矢印Ｆの方向か、矢印Ｆ’の方向かに従って装置は対 称的に動作する。 しかし、そのような装置は、特に速度の関数として応力遷移を生じることがで きない。 本発明の目的は、既存のシステムがそれに加えられるピストン／シリンダ変位 速度に応じた様々な方法で反応できるようにすることによって既存のシステムを 変更することである。 様々な大きさの吸収すべき衝撃に従って緩衝器の動作を変更するため、ゴム用 の通路ポートをピストンに設けることが公知であり、これらのポートを蓋部材で 閉鎖することができ、これらは弾性的でも他のものでもよく、またばねで戻して もそうでなくてもよい。 しかし、公知の装置では、装置の第１動作閾値までは最小限の反力を逆方向に 生じるだけで、特定の変位速度閾値を越えるや否やほとんど瞬間的に反応して、 装置が与えうる最大吸収力を生じるようにすることができない。 さらに正確に言うと、本発明による装置は、高圧でエラストマーゴムを注入し たシリンダ内を移動する少なくとも１つのピストンを使用した形式の緩衝及び移 動制限器を形成しており、その緩衝効果と共に選択的であるが戻し効果は、エラ ストマーの圧縮と、装置の動作中にピストンの一方側から他方側へゴムが移動で きるように装置に設けられた小断面積の通路内での層流とによって、実質的に与 えられるようになっており、さらに、一定の動作閾値に対応して動作して上記通 路の断面積を減少させる手段、特に蓋部材が設けられており、本装置は、シリン ダ内でピストンが特定の変位速度閾値を越えると、ほとんど即時に反応して、装 置が与えうる最大の吸収力を加えることができる一方、その閾値より低い値の少 なくとも一部では、最小限の反力を逆方向に生じるだけてあることを特徴として いる。 このため、本発明の主題である装置は、非常に高エネルギの分野において、特 に、耐震保護を与えることによって土木工事、橋及び建物の分野に、また非常に 急激な列車制動や事故の場合に軌道に伝達される応力を吸収するための鉄道分野 において本システムをまったく新しく利用できるようにする。 本発明の装置の利点のうち、特に時間が経過しても信頼性が非常に高いこと、 システムが小型であること、非常に広い範囲の温度、例えば−２５℃〜＋４０℃ での耐久性に優れていることが注目されるであろう。 本発明、それの実施及び用例は、添付の図面を参照した以下の説明からさらに 明らかになるであろう。 第１図は、上記のように、エラストマーの流体圧縮による戻しばね効果を備え た緩衝器を形成する従来技術の装置の動作原理を説明している。 第２図は、横断形ピストンを用いて、戻しばね効果を備えていない従来技術の 別の緩衝器を示している。 第３図は、本発明に従って変更を加えた従来技術の装置の軸方向断面を示して いる。 第４図は、第３図のＩＶで囲まれた部分の詳細を拡大して示している。 第５図は、杭の上に載せられた鉄道橋のデッキ部材を安定させるために本発明 を用いた例を概略的に示している。 第６図は、別の変更実施形態を示している。 第７図は、ピストン（非横断形ピストン）のストローク及びシリンダ内での変 位速度の関数として、例えば第３図の実施形態に従って構成されたそのような装 置において反力がどのように生成するかを説明する曲線を示している。 第８図は、横断形ピストンを備えた別の変更実施形態を示している。 第９図は、本発明の装置が様々な動作状態においてどのように機能するかを力 ／ゴム通路隙間のグラフで示している。 第１０図は、第８図のものと同様な装置の変更実施形態を示している。 第１１図は、ピストン／シリンダ変位速度をｍｍ／分の単位で横軸に、装置の 反力をｋＮ（キロニュートン）の単位で縦軸にとった関数のグラフである。 第１及び第２図に示されている従来技術の装置の作用についてはすでに述べて いるので、ここでは第３図に示されているような変更形装置の実施形態について 説明する。 ヘッド２３を備えてシリンダ２４内を移動するピストンロッド２２が示されて いる。ピストンロッド２２は、例えばシリンダ２４にねじ込まれたガイドブッシ ュ２５によってシリンダ２４内を摺動する。 シーリングガスケット２６が、ブッシュ２５とシリンダ２４の室との間からエ ラストマーが逃げないようにしている。 エラストマーがピストンヘッド２３の一方側から他方側へ移動できるようにす るため、環状隙間２７が設けられており、これの大きさは、所望の層流効果を与 えられるように決定される。 第１及び第２図の実施形態の従来技術の場合と同様に、シリンダ２４内におい てピストンのヘッド２３で分離された２室２４ａ、２４ｂは、一定の条件下にお いて、ピストンヘッドに形成された通路２８を通って一方側から他方側へ互いに 連通することができる。 これらの通路は、第１及び第２図には示されていないが、従来通りに設けられ 、 一般的に弾性の蓋部材を備えることができる。 従って、第３図では、通路２８の上流側に金属ワッシャ２９が設けられており 、第４図にさらに正確に示されているように、これは通路の前方に配置されて、 例えばねじ３０でピストンヘッドに取り付けられている。 装置の動作中、ピストン２２、２３は矢印Ｆの方向へ移動する。 第３及び第４図に示されている装置の休止位置では、第４図にさらにわかりや すく示されているように、シリンダ内に収容されているエラストマーは、環状通 路２７だけでなく、とりわけ第４図において３１で示されているピストンとピス トンの前面との間に隙間を残すワッシャ２９の下方の矢印ｔで示す逃がし経路に 沿って通路２８も通って室２４ａから室２４ｂへ自由に移動することができる。 本発明によれば、以下にさらに正確に説明するように、ワッシャ２９は比較的 厚い鋼で構成されており、通常理解される意味での弾性的なワッシャではない。 以下にさらに正確に説明するように、装置の所望動作閾値に従って注意深く選 択されるワッシャの厚さに応じて、ワッシャに加えられる大小の応力によってワ ッシャはピストン２３の前面に押し付けられ、この場合はポート２８を閉鎖する 。 本実施形態では、装置はある程度は全か無かで動作して、ワッシャが通路に押 し付けられていない場合には応力をほとんど減衰しないが、ワッシャがピストン の前面に押し付けられた場合には応力を大幅に減衰するようになっており、装置 に加わる応力、さらに一般的には応力を加える速度が増加して所定閾値を越える のとほぼ同時に、ワッシャはピストンの前面に押し付けられる。 従って、本装置は、実質的に特定の最小閾値から動作し始めるだけで、それま ではほとんど不動作状態であり、それを越えると、ほぼ瞬間的に所定の動作レベ ルでの動作状態になるように変更した従来技術の装置にある程度は対応している 。 そのような装置は、特に所定の閾値より大きい衝撃が発生した時に動作し始め なければならない安全装置に使用できる。 用途は多数で、特に鉄道輸送、土木工事、超重量形機械または車両における緩 衝、建物の耐震保護、橋のスパン等に用いられる。 このため、第５図は、複数の横ビームを端部同士で突き合わせて杭の上に載置 して構成された鉄道橋等の構築物を安定させるための特別な用例を示している。 図面を煩雑にしないため、第５図は、杭３３の上に載っている橋の２つのデッ キ部材３１、３２の隣接部分だけを示しており、そのデッキ部材自体は軌道を、 例えば鉄道軌道３４を支持している。 公知のように、一般的に金属であるデッキ部材は、それが受ける温度の変化に 応じて、自由に膨張できなければならない。 このため、デッキ部材は、例えば３５及び３６で概略的に示されているような 支持体を用いて杭３３上に載置されている。 必要な膨張隙間を与えるため、ギャップ３７が２つのデッキ部材を分離してい る。 問題は、例えば橋の上を通過した列車を急激に制動しなければならない場合、 軌道に伝達される制動の運動エネルギによって橋の杭が傾斜することであり、そ れはデッキ部材によって杭に伝達される引っ張り応力の影響を受けるであろう。 本発明によれば、その問題は、例えば第３及び第４図に示されている形式の本 発明による緩衝器を形成している装置によって構成された連結器３８を隣接デッ キ部材間に配置することによって解決される。 そのアセンブリの作用は以下の通りである。 通常動作では、特別な応力がデッキ部材に伝達されないので、連結器３８はま ったく応力を吸収しない。連結器３８を構成している第３及び第４図の装置の弾 性ワッシャ２９は休止状態にあって、実際に連結部材が存在していないかのよう にすべてが進み、緩衝器内のエラストマーの通路２８は十分な大きさになってい る。 従って、デッキ部材は橋に存在している温度状態に従って自在に膨張すること ができ、膨張応力は非常に大きいが、変位速度は非常に低く、例えば１ｍｍ／分 より低い。 反対に、橋の上で列車を非常に急激に制動した場合、デッキ部材は、反動によ って一定速度で、例えば３ｍｍ／分以上の速度で移動し、これは対応の連結器の ワッシャ２９をほぼ瞬間的に閉鎖させるのに十分である。 このような状態で、段階的にデッキ部材のすべての連結器が押し付けられて閉 じるので、橋のデッキ部材は、橋台まで延在する単一片で構成されている場合の ような応力に反応する。 従って、杭に応力が加わらない。 別のアセンブリでは、デッキ部材の端部とそれを支持する杭との間に緩衝器を 取り付けることによって、デッキ部材が受ける力を杭へ伝えることができる。 そのようなアセンブリでは、応力を吸収することができる十分な数の杭に分散 されるように制動応力が杭から杭へ分散される。 構造体の形式によっては、装置を閉じる蓋部材の指示動作閾値を上記のものよ り大きく、例えば３０ｍｍ／分、あるいは３００ｍｍ／分にすることもできるこ とに注意されたい。 装置の動作特徴は適当に選択される。 次に第６図を参照しながら説明すると、環状の隙間４７を伴ってシリンダ４４ 内を移動するピストンヘッド４３に通路４８を貫設した別の変更例が示されてい る。 これらの通路の上流側に、２つの弾性ワッシャ４９及び５０が互いにわずかに 間隔を置いて配置されている。 ワッシャ４９は中実であって、それの背後と通路４８との間に一定の通路隙間 ５１が残されている一方、ワッシャ５０は５２で示されているように穿孔されて いる。 ピストンが矢印Ｆの方向へ移動する時の装置の作用を以下に説明する。 変位速度が低い時、ワッシャは図示の位置に留まるため、エラストマーに対し て大きい通路が残され、装置はほとんど全く作用せず、存在していないかのよう である。 変位速度がわずかに高くなると、ワッシャ４９はピストン４３の前面に押し付 けられて、通路４８を閉鎖する。 エラストマーは、実質的に通路５２及び環状通路４７を通って室４４ａから室 ４４ｂへ移動する傾向があり、その動作状態は、第１図に示されている従来技術 の緩衝器の場合とほぼ同じである。 しかしながら、厚いワッシャ４９という特殊な形状を考慮に入れると、システ ムの動作変更は非常に急激に行われ、装置は最小応力閾値から第２特定閾値へ進 む。 このことは、図示の動作曲線に関連して以下にさらに明らかになるであろう。 さらに高速では、ワッシャ５０もたわんで、通路５２が（ワッシャ４９に押し 付けられることによって）閉鎖される。 このような状態では、エラストマーは室４４ａから室４４ｂへ流れるのがさら に困難になり、ワッシャ５０と室の円筒壁４４との間に生じる環状通路及び環状 通路４７を連続的に利用しなければならない。 従って、本装置は、無介入レベルに続いて２閉鎖レベルで動作する。 第６図はもちろん概略図であり、システムをわかりやすく示すためにワッシャ 間の空間が誇張されている。実際には、上記のように装置が動作できるように、 それらははるかに小さくなっている。 第６図では、２つのワッシャが間隔を置いて重なった状態で概略的に図示され ているが、円形ワッシャの代わりに直線状ブレードをピストンロッドの周囲に扇 形に配置して、向き合わせて形成されたポートを閉鎖するようにすることによっ て、同等の作用を行う装置を形成することができる。 例えば、十字形に取り付けられた２つのそのようなブレードが、対向配置され た２つの第１ポート４８と、同様に（釣り合いのために）直径方向に対向配置さ れたさらなる２つの第２ポート４８とを閉鎖することができ、その２つのブレー ドの、例えば一方の鋼厚さを２ｍｍ、他方の鋼厚さを３．５ｍｍにすることによ って、２つのブレードは異なった可撓性を備えるようになる。 そのような装置は、無介入レベルに続いて２閉鎖レベルで動作して、低速レベ ルにおいてシステムが自在に膨張できるようにし、第２速度閾値で特定応力を減 衰し、それよりも高い第３速度閾値で準閉鎖する。 第７図は、本発明による装置の動作曲線を示しており、装置に衝撃が加わる速 度に応じて、装置の反力が大きく変化する。 衝撃が加わる速度が１ｍ／秒である場合、２００ｋＮ（キロニュートン）にな り、１．５ｍ／秒の衝撃速度では４００ｋＮになる。 ２つの衝撃中に生じた装置のストロークを横軸にミリメートル単位で示してい る。 問題の装置は、第３図に示されている１閾値形のものであった。金属ワッシャ ２９は、５ｍｍ厚さの３５ＮＣＤ１６鋼（クロムニッケル、モリブデン）で、ワ ッシャとピストンとの間の軸方向隙間が２ｍｍ、シリンダ２４の室の内径が１０ ３ｍｍ、ピストンヘッド２３の直径が１００ｍｍであり、従って装置の動作中に ゴムの層流に対して１．５ｍｍの環状隙間２７が残る。 ピストンヘッド２３には、ピストンの周囲に等間隔に（従って互いに１２０℃ で）分散された３つの通路２８が穿孔されており、各通路２８の直径は２４ｍｍ 、各通路の中心は装置の中心軸線ｘ’ｘから８０ｍｍの位置にある。最後になる が、ピストンロッド２２の直径は４２ｍｍである。 第７図に戻って説明すると、装置は非常に急激に反応して、Ｖ＝１ｍ／秒の場 合の２００ｋＮの応力閾値から１．５ｍ／秒の速度の場合の４００ｋＮへ移るこ とがわかる。 第７図の曲線は、（非横断形ピストンの場合に）応力が除かれた後のエラスト マーの減圧によって、装置がその休止状態へ戻る様子も同様に示している。 横断形ピストンの場合、システムを戻すエラストマーの減圧による戻し力がな い点で、曲線が変わるであろう。 この図の場合の装置は、無蓋貨車の連結に使用できるであろう。 変位速度が１ｍ／秒の場合、環状通路２７への流入と通路２８の通過が並行す るゴムの層流に対応した動作が曲線Ｃ１に見られる。 装置に応力を加える速度が高くなった場合、例えば１．５ｍ／秒の連結速度の 場合の装置の反応が曲線Ｃ２で示されている。エラストマーによって加えられる 応力がワッシャ２９をたわませて通路２８を閉鎖させた後は、エラストマーは室 とピストン２３の周囲との間に残された環状隙間だけを流れ続けることができる 。 第７図は、ストロークのほぼ開始時から装置を所望の最大吸収力で動作させ、 これによって装置の有効性が高められるという本発明の装置の利点を明確に示し ている。 次に、第８図に示されている横断形ピストンを用いた変更形実施形態を参照し ながら説明する。 この図面では、ロッド６２と、シリンダ６４内にエラストマー用の２室６４ａ 、 ６４ｂを形成するヘッド６３とを備えた横断形ピストンが示されている。 ピストン６２は、シリンダ６４の各端部にねじ込まれたブッシュ６５、６５’ にはまって室６４の二つの端部を横切っており、シーリングガスケット６６、６ ６’が外部へのエラストマーの漏出を防止している。 各ピストン６３に一定数の軸方向通路が、例えば３個が装置の軸線ｘ’ｘの周 囲に１２０°の間隔で分散配置されている。 通路６８に向き合ってワッシャ７１が設けられており、それの作用は、第３及 び第４図のワッシャ２９または第６図のワッシャ４９と同様である。 ワッシャ７１は、ピストンのヘッド６２の対応のねじ部分にねじ付けられたナ ット７２によってピストンのヘッドに固定されている。 ワッシャ７２とピストン６３の対応表面との間に、図面にεで示されたゴム通 過用の隙間が残されており、この隙間は第４図の隙間３１または第６図の隙間５ １と同じである。 装置が複動式、すなわち両方向式である場合、一点鎖線で示されているように ワッシャ７１’及びナット７２’がピストンのヘッド６３の周囲に好都合に対称 的に組み付けられる。 ここに示されている実施形態では、ナット７２（７２’）がシステムの動作中 のワッシャ７１（７１’）用のシールドになっている。 低動作速度では、前述したように、装置がＦ方向及び反対のＦ’方向のいずれ に変位する時も、ワッシャ７１、７１’はほとんど変形しない。 一定の閾値を越える変位速度では、変位方向に応じてワッシャ（ピストンがＦ 方向に移動する場合にワッシャ７１、ピストンがＦ’方向に移動する場合にワッ シャ７１’）に加わるエラストマーの圧力がワッシャを変形させて、それを通路 ６８に押し付ける。 この動作はほぼ即時的である。実際に、εより小さい一定の隙間から始めて使 用されるエラストマーが高粘度であることを考慮すれば、ワッシャ７１の２面間 の圧力差は非常に急激に増大する。そして、ワッシャ７１は直ちにピストンヘッ ド６３に付着する。 ワッシャ７１（７１’）の前方に配置されたナット７２（７２’）がワッシャ の自由周辺部に対するエラストマーの作用を制限するため、この動作はなおさら 速くなる。一定の遊びでワッシャがたわむと同時に、ワッシャの表面全体に力が 加えられる。 これによって、無介入閾値から特定の介入レベルまで非常に急激に進むシステ ムの迅速な動作が得られる。 第９図は、システムに作用する力Ｆが加わる速度Ｖ１、Ｖ２の増加に応答して 第３図で説明した形式の装置がどのように動作するかを説明する曲線を示してい る。 横軸にはゴムが通過できる隙間の値を、例えばｍｍ²単位の面積で取り、縦軸 には反力を、例えばニュートン単位で取っている。 曲線は装置の一般的な動作を示しているので、値は記入されていないが、値が 選択寸法、エラストマーの性質、それが受ける圧力等に応じて決まることは明ら かである。 ２つの曲線Ｃ１及びＣ２は、ゴムに許容される通過隙間に対応したそれぞれの 動作速度Ｖ１及びＶ２での緩衝器の反力Ｆを示している。 点線で示された曲線Ｔは、ワッシャ２９のたわみ作用に伴って隙間が減少する 装置で得られる曲線を示している。 曲線Ｔの２点ｔ１及びｔ２は、動作速度Ｖ１及びＶ２の場合の装置の隙間の値 に対応している。 本例では、第１速度Ｖ１において、ワッシャ２９はほとんどたわんでいないが 、速度Ｖ２では、ワッシャ２９がたわんでいるものとする。 前述したように、ワッシャのたわみは非常に急激に発生するので、装置は各動 作閾値についてある程度全か無かで動作する。 装置の動作は以下の通りである。 Ｖ１より低い速度では、第３図のワッシャ２９はたわんでいない。隙間は最大 であり、装置の反力は最小である。まったく緩衝器が存在しないかのようにすべ てが進む。 応力速度がＶ１になった時、ワッシャ２９はまだたわんでおらず、曲線Ｃ１上 の動作点ｔ１に位置している。 装置の反力はレベルＦ１で発生する。 Ｖ１より高い応力速度Ｖ２では、ワッシャ２９がたわむ。このため、点ｔ１か ら曲線Ｃ２上の点ｔ２へ迅速に進み、その場合の隙間Ｊ２に対応した装置の反力 Ｆ２が縦軸に記入されている。 第９図の曲線から、本発明によれば、可能な最良状態での衝撃吸収を得るため に装置が吸収しなければならない応力の最大閾値等を可変パラメータ、例えば装 置が受ける衝撃の吸収速度に応じて意のままに調節できることがわかる。 このため、無蓋貨車の連結の場合、装置は、一定の速度閾値までは作業員や輸 送荷物に損傷を与えない減衰力で動作すると共に、重大事故の場合には損傷をで きる限り低減させるためにさらに大きい減衰力で動作することができる。 土木工事や耐震保護に適用する際には、使用装置は一般的に、第３、第４及び 第８図に示されている形式で、１つの閾値を備えており、（一般的に熱膨張隙間 を取り除くために）超低速度では自由膨張及び自由移動が可能である一方、特定 の閾値を越える高速では、最大閾値で準閉鎖に対応する吸収を行う。 例えば、上記の寸法のピストン及びシリンダを備えて、３．５ｍｍ厚さの単一 鋼ワッシャを用いて第３または第８図の原理に従って動作する装置の場合、１ｍ ｍ／分より低速では目立った抵抗をもたらさないが、３ｍｍ／分より高い応力速 度では１７５トン以上の反力をもたらすことが可能であり、装置は１ｍｍのスト ロークを実施する前にほぼ瞬間的に動作する。 第１０図に示されている変更実施形態では、（第８図のものと同様な横断形装 置として図示されている）装置のピストンロッド８２は、（シリンダ内でのピス トンの移動方向をＦで表すとして）装置の前面に変形可能なワッシャ８５を、ピ ストンのヘッドに貫設された通路８８の上流位置に備えている。 ８７は、上記装置の場合のように、シリンダ８４の室とピストンのヘッドとの 間に形成されてゴムの層流を与える環状隙間を示している。 ワッシャ８５は、装置を特定の始動速度に合わせることができるようにすると 共に、前述したようにワッシャ８５の全か無かの閉鎖動作を向上させるシールド にもなるナット８９等によってピストン８３のヘッドの前面に押し付けられる。 図示の実施形態では、ピストンの前ヘッドが中心から外周に向かって後方へわ ずかに傾斜しているため、ワッシャ８５が平らなワッシャである時、ワッシャ８ ５とピストンのヘッドとの間に、例えば１０°程度の鋭角αの三日月形の隙間が 形成される。 その角度は実際に、ワッシャの耐久性を確保するために良好な支持を与えるこ とができる。 内径φ＝１７０ｍｍの装置の場合、５ｍｍ／分より高い動作速度では、１７５ ０ｋＮの装置反力が得られるのに対して、１ｍｍ／分より低い応力速度では、そ の力が６０ｋＮまで減少する。 前述したように、このように構成されて、シールドを形成するナット２９によ って支持されたワッシャは、ほとんど即時的に反応してたわむため、装置は、シ ステムの自由膨張が可能である位置からそれが最大反力を加える位置まで、ほと んど過渡状態を伴わないで変化する。シールドを形成するナット８９は、ワッシ ャのたわみの開始時からシールドの下側にエラストマーの過剰圧力の発生を促進 することで装置を動作させることによって反応時間を短縮するスロート８９ａを 形成することが好都合であろう。 そのような構造では、ワッシャ８５の品質、すなわちそれを構成する鋼の等級 及び厚さ、及び可能なシールドの大きさを適当に選択することによって、特定速 度で通路８８を閉鎖できるようにワッシャを所望通りにたわませることが可能で あることは明らかである。 第１０図の装置の動作に対して曲線は、第９図に示されているものとまったく 同じであることがわかるであろう。 第１０図には、１で示された一定のストローク値から室８４の直径がわずかに 増加し、環状隙間８７も並行して値ｊｏまで増加していることも示されている。 従って、そのような構造を採用した場合、装置の動作ストロークの最後で、最 大応力が減少する。そのような構造は、一定ストローク後の応力を制限すると共 に、装置の動作中にピストンヘッドに押し付けられていたワッシャが浮き上がる ことによってシステムが初期位置へ戻ることができるようにするのに有効である 。 そのような装置は、例えば速度が特定閾値を越えない時には変形がほぼ自由に 発生できるようにする一方で、速度が用途に応じて例えば３ｍｍ／分（超低速） から３００ｍｍ／分（わずかに高速）までの範囲内で自在に選択できる閾値を越 えるとすぐに、ピストンがシリンダ内で大きな変位もなく大きな応力を生じるよ うに反応する。 １つの実施形態として、３ｍｍ／分より高速の動作値に対して１〜３ｍｍ程度 の非常に限られた変位量で１７５０ｋＮ程度の装置の反力が得られたが、同じ装 置で、変位速度が１ｍｍ／分程度の変位速度では、装置が自由に、例えば１００ ｍｍのストローク以上に移動することができ、最大反力が３０ｋＮを越えない。 他の用例として、特に、タンクまたは公共作業車両等の超重量車両のサスペン ションストップが挙げられる。 本発明の装置の動作は、広範な温度変化に有効であり、数百バールから数千バ ールまでの使用高圧によってエラストマーの圧縮可能性が制限され、従って装置 の反応時間が限定されることがわかるであろう。 第１１図は、例えば第５図の説明に関連して述べた橋デッキ部材を安定させる ために適用できる装置の反応曲線を示している。 この図面では、シリンダ内でのピストンの変位速度が横軸にｍｍ／分の単位で 示され、反力が縦軸にｋＮの単位で示されている。 ほぼ直線状の曲線Ｓ１は、例えば第８図に示されている装置であるが、閉鎖蓋 部材を形成するワッシャ７１をなくした緩衝器の反力を示している。 同様に、ほぼ直線状の曲線Ｓ２は、同じ装置であるが、ピストンヘッドを貫通 している通路６８をなくしたものの反応を示している。 曲線Ｓ１の動作に従った装置の場合、３ｍｍ／分の反応速度に対して６０ｋＮ 程度の最大反力が得られるであろう。 曲線Ｓ２の動作に従った装置の場合、３ｍｍ／分の応力速度に対して２０００ ｋＮの反力または所望の力が得られるであろう。通常の膨張速度に相当する１ｍ ｍ／分の変位速度では、装置の反力が５００ｋＮ以上になり、これは容認されな い（第１１図では、図面をわかりやすくするために力の目盛りが付されていない ことに注意されたい）。 本発明の装置では、すなわちピストンに通路が貫設され、全か無かで動作する 蓋部材を備えている装置では、動作曲線が点線で示された曲線Ｓ３になる。 曲線Ｓ３は、開始時は曲線Ｓ１にほぼ沿っているが、応力速度が３ｍｍ／分に 達した時、曲線が変形して縦軸に平行にほぼ垂直に立ち上がって曲線Ｓ２に追い ついていることがわかるであろう。 従って、システムは、低速では開始時に、ピストンのヘッドに貫設された通路 ６８が通過自在であるように反応するが、速度が３ｍｍ／分に達するか、それを 越えるとすぐに、非常に急激に反応して、エラストマーがピストンとシリンダと の間の環状通路だけを通過できるようにする。 言い換えると、そのような装置は、例えば速度が特定の閾値を越えない時には ほぼ自在に変形させるように反応できるが、他方で速度が所望の低速になるよう に任意に選択できる閾速度を越えるのとほぼ同時に発生する、準閉塞に対応した 大きな効果をもたらすことができる。 与えられた例では、通路断面積を変更する手段は、エラストマーによってそれ らに直接的に加えられる変形及び変位の両方またはいずれか一方の応力に応じて 、それらの形状に従って直接的に反応する鋼ワッシャまたはブレード等の変形可 能で抵抗力がある機械手段であった。 好都合なことに、シールドを形成する手段によって、応力をワッシャまたはブ レードに適合させると共に、このように構成された蓋部材の閉鎖プロセスを加速 させるように抵抗手段の変形の開始時にこの応力を増大させることができる。 もちろん、選択的か、補足的に、通路断面積の変更を行うこれらの手段を外部 から、または何らかのプログラム制御または監視装置によって制御できる手段に することも可能である。 例えば、これらの手段を、装置に連動した検出器によって外部から制御された 蓋部材にして、検出器が記録された測定値に応じて蓋部材を部分的または完全に 閉鎖するようにすることができる。 本発明の装置の利点は、問題の衝撃の大きさに関係なく、装置がその始動点に 戻ることができ、その衝撃によって破壊されないことである。 特に耐震保護用では、装置は第１地震波だけでなく、余震の繰り返しも減衰す ることができる。 図示の様々な例では、通路断面積の変更手段として、品質及び形状が多少とも 異なった金属ワッシャが本質的に示されているが、ワッシャの代わりに、ピスト ンのヘッドに貫設された１つまたは複数の通路を様々な応力閾値で同時または逐 次閉鎖する蓋部材を形成する、ある程度の可撓性及びある程度の剛性を備えたブ レード等を使用することも可能であろう。 そのようなブレードは、直線状または十字形トングにすることが好都合である 。 本装置のピストンは、横断形でも非横断形でもよい。横断形装置の利点は、両 方向に動作することである。非横断形装置の利点は、動作後に、エラストマーの 圧力が装置の戻し機能を自動的に与えることである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１１月２１日 【補正内容】 補正明細書 しかし、公知の装置では、装置の第１動作閾値までは最小限の反力を逆方向に 生じるだけで、特定の変位速度閾値を越えるや否やほとんど瞬間的に反応して、 装置が与えうる最大吸収力を生じるようにすることができない。 さらに正確に言うと、本発明による装置は、高圧でエラストマーゴムを注入し たシリンダ内を移動する少なくとも１つのピストンを使用した形式の緩衝及び移 動制限器を形成しており、その緩衝効果と共に選択的であるが戻し効果は、エラ ストマーの圧縮と、装置の動作中にピストンの一方側から他方側へゴムが移動で きるように装置に設けられた小断面積の通路内での層流とによって、実質的に与 えられるようになっており、さらに、一定動作時に上記通路の断面積を減少させ るかまたは開放させる手段、特に蓋部材が設けられており、本装置は、シリンダ 内でピストンが特定の変位速度閾値を越えると、ほとんど即時に反応して、装置 が与えうる最大の吸収力を加えることができる一方、その閾値より低い値の少な くとも一部では、最小限の反力を逆方向に生じるだけであることを特徴としてい る。 補正請求の範囲 １． 高圧でエラストマーゴムを注入したシリンダ内を移動する少なくとも１つ のピストンを使用した形式の緩衝及び移動制限器を形成する装置であって、その 緩衝効果と共に選択的ではあるが戻し効果とは、エラストマーの圧縮と、装置の 動作中にピストンの一方側から他方側へゴムが移動できるように前記装置に設け られた小断面積の通路内での層流とによって実質的に与えられるようになってお り、さらに、動作時に上記通路の断面積を減少させるかまたは開放させる手段、 例えば特に蓋部材を設けている装置であって、シリンダ内でピストンが特定の変 位速度閾値を越えると、ほとんど即時に反応して、与えることができる最大の吸 収力を加えることができる一方、その閾値より低い値の少なくとも一部では、最 小限の反力を逆方向に生じるだけであることを特徴とする装置。 ２． 最大閾値と低動作レベル値との間に、通路の断面積の減少量が最大動作閾 値での動作中の断面積の減少量の一部分だけである「緩衝器」としての中間動作 閾値を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３． 通路の断面積変更を行う前記手段は、エラストマーによってそれらに加え られる変形応力及び変位応力の両方またはいずれか一方に応答して反応すること を特徴とする請求の範囲第１または第２項に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 高圧でエラストマーゴムを注入したシリンダ内を移動する少なくとも１つ のピストンを使用した形式の緩衝及び移動制限器を形成する装置であって、その 緩衝効果と共に選択的ではあるが戻し効果は、エラストマーの圧縮と、装置の動 作中にピストンの一方側から他方側へゴムが移動できるように前記装置に設けら れた小断面積の通路内での層流とによって実質的に与えられるようになっており 、さらに、一定の動作閾値に対応して動作して上記通路の断面積を減少させる手 段、例えば特に蓋部材を設けている装置において、シリンダ内でピストンが特定 の変位速度閾値を越えると、ほとんど即時に反応して、供給することができる最 大の吸収力を与えることができるとともに、その閾値より低い値の少なくとも一 部では、最小限の反力を逆方向に生じるだけであることを特徴とする装置。 ２． 最大閾値と低動作レベル値との間に、通路の断面積の減少量が最大動作閾 値での動作中の断面積の減少量の一部分だけである「緩衝器」としての中間動作 閾値を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３． 通路の断面積変更を行う前記手段は、エラストマーによってそれらに加え られる変形応力及び変位応力の両方またはいずれか一方に応答して反応すること を特徴とする請求の範囲第１または第２項に記載の装置。 ４． 通路の断面積変更を行う前記手段は、動作中にゴムがピストンヘッド（２ ３、４３、６３、８３）の一方側から他方側へ移動できるように設けられた前記 通路（２８、４８、６８、８８）の少なくとも幾つかと向き合わせて配置されて いることを特徴とする先行請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ５． 通路断面積の減少は、例えば数ミリメートル厚さの鋼製の変形可能な弾性 ワッシャまたはブレード（２９、４９、５０、７１、８５）によって行われるこ とを特徴とする先行請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ６． 前記ワッシャまたはブレードの上流側にシールドを形成する手段（７２、 ８９）が取り付けられて、ワッシャの変形開始時におけるワッシャに対するエラ ストマーの作用をそれの表面の一部分だけに限定し、ワッシャがたわんだ後、エ ラストマーはワッシャの離脱表面に作用するようにしたことを特徴とする請求の 範囲第５項に記載の装置。 ７． 応力の所定の増加から、通路断面積の減少が制限され、それに従って、最 大値に制限された応力が吸収されるようにしたことを特徴とする先行請求の範囲 のいずれか１項に記載の装置。 ８． 最大閾値の応力の吸収の後、加えられた作用の終了時に作用する補助通路 を備えて、その応力を減少させるようにしたことを特徴とする先行請求の範囲の いずれか１項に記載の装置。 ９． 動作曲線を随意に変形できるようにするため、通路断面積の変更を行う複 数の手段、例えば様々な応力閾値で１つまたは複数の通路を同時または逐次閉鎖 する蓋部材を形成するワッシャまたはブレードを直列または並列に取り付けてい ることを特徴とする先行請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １０．端部同士を突き合わせて杭上に載せた複数の横ビームによって構成された 鉄道橋等の構築物を安定させるための請求の範囲第１〜第８項のいずれか１項に 記載の装置の利用であって、通路断面積の変更を行う前記手段（２９）は、橋の 静止状態で開放しており、ピストンがシリンダ内で変位する速度の特定閾値を越 えるとすぐに、前記通路（２８）を閉鎖するようにした上記装置（３８）によっ て様々なデッキ部材（３１、３２）を互いに、及び杭（３３）に、またはそのい ずれか一方に結合させることを特徴とする利用。