JP2000104782A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はシリンダ室の圧力変化に伴うキャビ
テーションの発生を防止することを課題とする。 【解決手段】 油圧緩衝器１１のリザーバタンク１５
は、調圧部４９を有する支柱５０を介してシリンダ１２
の上部に固定されている。調圧部４９は、シリンダ室２
３の圧力変化に応じて作動油を吸排するアキュムレータ
５４を有する。シリンダ室２３の圧力が所定圧以上に上
昇すると、シリンダ室２３の作動油がアキュムレータ５
４に充填される。また、温度低下あるいはピストン１３
の動作によりシリンダ室２３の圧力が所定圧以下に低下
すると、アキュムレータ５４に充填された作動油がシリ
ンダ室２３に補給される。このように、アキュムレータ
５４は、シリンダ室２３の圧力を常に所定圧力に保つこ
とができ、シリンダ室２３での負圧の発生やキャビテー
ションの発生を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストンの動作によ
りシリンダ内に充填された作動油が狭い流路を移動して
減衰力を発生させるよう構成された油圧緩衝器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の油圧緩衝器としては、例
えば建物等の構造物の振動を減衰させるブレースダンパ
に適用されるものがある。この種の油圧緩衝器では、大
略、作動油が充填されたシリンダと、シリンダ内に挿入
されたピストンと、ピストンを貫通する液通路に設けら
れピストンの移動に伴って液通路を通過する作動油の流
量を調整する弁機構とを有する構成である。

【０００３】そして、油圧緩衝器は、地震等により構造
物が振動すると、ピストンがシリンダ内を摺動して減衰
力を発生させることにより、構造物と地面との相対変位
を緩衝する。その際、ピストンの摺動動作に伴って、シ
リンダ内に充填された作動油がピストンを貫通する液通
路を通過し、液通路を絞る弁機構により作動油の流量が
絞られて減衰力が発生する。この弁機構の構成として
は、液通路の弁座に離着座する弁体と、弁体を弁座に押
圧するコイルバネと、コイルバネの他端が当接するバネ
受けとからなる。

【０００４】また、この種の油圧緩衝器においては、シ
リンダ内に充填された作動油の温度変化に伴う体積変化
を補償する温度補償機構が設けられている。この、温度
補償機構は、作動油が充填された補助タンクと、加圧側
シリンダから補助タンクへの作動油の流出による吸込側
シリンダの負圧や温度低下に伴うシリンダ内の圧力低下
により補助タンクの作動油がシリンダ内に供給するチェ
ック弁と、温度上昇に伴うシリンダ内の圧力上昇により
シリンダ内の作動油を補助タンクに排出させる流量を絞
るオリフィスとからなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した温
度補償機構付きの油圧緩衝器では、ピストンが摺動動作
する際、ピストン内部に設けられた弁機構に高圧の作動
油が通過することになる。そのため、従来は、ピストン
が摺動動作開始すると、弁機構の弁体がコイルバネのバ
ネ力に抗して開弁方向に動作してピストンの液流路を通
過する作動油の流量が急激に増大する。

【０００６】このときの吸込側シリンダの負圧により、
液通路及び弁機構を通過する作動油において、キャビテ
ーションによる気泡が発生し、その結果振動が発生する
ことがあった。そのため、従来の油圧緩衝器では、この
ような負圧やキャビテーションによる振動音及び無効ス
トロークが発生するといった問題もあった。そこで、本
発明は上記課題を解決した油圧緩衝器を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、作
動油が充填されたシリンダと、該シリンダ内に挿入され
たピストンと、該ピストンを貫通する液通路に設けられ
前記ピストンの移動に伴って開閉する弁体の弁開動作に
より前記液通路を通過する作動油の流れに抵抗力を与え
る弁機構と、前記シリンダ内の圧力変化を前記作動油の
吸排により吸収する補助タンクと、前記シリンダと前記
補助タンクとの間を連通する流路に設けられたアキュム
レータと、温度低下に伴う前記シリンダ内の圧力低下に
より前記補助タンクの作動油が前記シリンダ内に供給さ
れることを許容する逆止弁と、前記流路に設けられ前記
シリンダ内の圧力上昇により前記シリンダ内の作動油が
前記アキュムレータに供給される流量を調整する流量調
整部と、前記流路に設けられ前記作動油の圧力が前記ア
キュムレータの設定圧力以上となったときに前記作動油
を前記補助タンクに排出させるリリーフ弁と、からなる
ことを特徴とするものである。

【０００８】従って、本発明によれば、ピストンの動作
あるいは温度上昇に伴うシリンダ内の作動油の体積変化
により作動油がシリンダ内からアキュムレータに充填さ
れ、アキュムレータの設定圧力以上となったときにリリ
ーフ弁が開弁して作動油は補助タンクに排出されるた
め、アキュムレータからの液圧がシリンダ内の圧力を所
定圧に維持しており、これにより、ピストンの摺動動作
によりシリンダ内で負圧やキャビテーションが発生する
ことを防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明になる油圧緩衝器
の一実施例の構成を示す縦断面図である。また、図２は
油圧緩衝器の平面図である。図１及び図２に示されるよ
うに、油圧緩衝器１１は、大略、シリンダ１２と、ピス
トン１３と、ピストンロッド１４と、温度補償機構とし
てのリザーバタンク（補助タンク）１５と、ピストンロ
ッド１４の一端が連結される可動側連結機構１６と、シ
リンダ１２の端部が連結される固定側連結機構１７と、
からなる。

【００１０】油圧緩衝器１１は、建物等の構造物（図示
せず）の振動を減衰させる減衰手段として用いられる油
圧ダンパであり、固定側連結機構１７が構造物の固定側
（図示せず）に連結され、可動側連結機構１６が構造物
の可動側に連結される。そして、油圧緩衝器１１は、地
震等により構造物が振動すると、ピストン１３がシリン
ダ１２内をＡ，Ｂ方向に摺動して減衰力を発生させるこ
とにより、構造物の固定側と可動側との相対変位を緩衝
する。

【００１１】また、リザーバタンク１５は、一対の支柱
５０によりシリンダ１２の上部に取り付けられている。
一対の支柱５０の内部には、後述するようにシリンダ１
２内の圧力変化に応じて作動油を吸排する調圧部４９
（図５を参照）が設けられている。また、一対の支柱５
０の取付位置に対応するシリンダ１２の両端近傍の上部
には、作動油の吸排を行うための流路となる孔１２ａ，
１２ｂが設けられている。

【００１２】図３はシリンダ１２及びピストン１３の内
部構成を拡大して示す縦断面図である。図３に示される
ように、シリンダ１２は、円筒状に形成されたシリンダ
本体１８と、シリンダ本体１８の両端開口を閉塞する円
盤状の蓋体１９，２０とから構成されている。蓋体１
９，２０は、ボルト２１によりシリンダ本体１８の両端
に締結される。また、蓋体１９，２０は、夫々ピストン
ロッド１４が挿通される孔１９ａ，２０ａが中央に貫通
しており、孔１９ａ，２０ａの内周にはピストンロッド
１４の外周をシールするためのシール部材１９ｂ，２０
ｂが装着されている。

【００１３】尚、ピストンロッド１４が蓋体１９，２０
の孔１９ａ，２０ａに挿通されているので、ピストン１
３がシリンダ１２内を摺動してもピストンロッド１４の
挿入容積が変化しないようになっている。また、蓋体１
９，２０の上部には、吊り下げ用のアイボルト２２が螺
着されている。ピストン１３は、挿通孔１３ａに挿通さ
れたピストンロッド１４に固定された状態でシリンダ１
２の内部に形成されたシリンダ室２３に摺動可能に取り
付けられている。また、ピストン１３は、ピストンロッ
ド１４の係止溝１４ａに嵌合された係止リング２４を円
盤状の固定板２５との間で挟持することにより固定され
る。すなわち、ピストン１３は、端部に固定板２５が嵌
合する環状溝１３ｂが形成されており、固定板２５が取
付ボルト２６でピストン１３の端部に締結されることに
より係止リング２４に固定される。

【００１４】シリンダ室２３は、内部に所定の粘性抵抗
を有する作動油が充填されており、ピストン１３により
左室２３ａと右室２３ｂとに画成される。そして、ピス
トン１３の外周に形成されたシール溝１３ｃ，１３ｄに
は、断面形状がＵ字状又はＶ字状とされたリップシール
部材２７が装着されており、左室２３ａと右室２３ｂと
の間が液密にシールされる。

【００１５】ピストン１３は、内部に左室２３ａと右室
２３ｂとを連通する液通路２８，２９が軸方向に貫通し
ている。この液通路２８，２９には、一方向の流れのみ
を許容し逆流を防止すると共に、作動油の流れに抵抗力
を付与するよう構成された弁機構３０，３１が減衰力発
生機構として設けられている。一方の弁機構３０はＡ方
向に流れを許容し、他方の弁機構３０はＢ方向に流れを
許容するように配置されている。

【００１６】弁機構３０，３１は、夫々同一構成であ
り、液通路２８，２９に固定された弁座部材３２，３３
と、弁座部材３２，３３を貫通する弁通路３２ａ，３３
ａを開閉する球状の弁部を有する弁体３４，３５と、弁
体３４，３５を弁座部材３２，３３に押圧する方向に附
勢するコイルバネ３６，３７と、コイルバネ３６，３７
が当接するバネ受け３８，３９とからなる。

【００１７】油圧緩衝器１１にＡ，Ｂ方向の振動が伝播
されると、ピストン１３がシリンダ室２３内を摺動する
ことにより左室２３ａと右室２３ｂとの圧力差が生じ
る。その際、弁機構３０，３１においては、左室２３ａ
と右室２３ｂとの圧力差に応じて弁体３４，３５がコイ
ルバネ３６，３７のバネ力に抗して弁座部材３２，３３
から離座して弁開動作する。これにより、左室２３ａ又
は右室２３ｂの作動油が液通路２８，２９を通過して右
室２３ｂ又は左室２３ａへ移動する。

【００１８】このようにして粘性流体である作動油が流
路面積の小さい液通路２８，２９を通過する過程で粘性
抵抗が発生し、ピストン１３の相対変位が緩衝される。
そのため、油圧緩衝器１１に伝播されたＡ，Ｂ方向の振
動エネルギは、作動油の移動に伴って発生する粘性抵抗
力に変換されて減衰される。図４は可動側連結機構１６
の構成を拡大して示す横断面図である。

【００１９】図４に示されるように、可動側連結機構１
６は、ピストン１３が結合される結合部材６０と、結合
部材６０の結合板６０ａに連結されるブラケット６１と
からなる。ブラケット６１は、構造物（図示せず）に固
定される固定部６１ａと、結合部材６０の結合板６０ａ
を両側から支持する支持板６１ｂ，６１ｃとを有する。

【００２０】支持板６１ｂ，６１ｃ間には、連結軸６２
が横架されており、連結軸６２には外周が半球状に形成
されたリング部材６３が嵌合している。尚、連結軸６２
は、係止部材６６により軸方向への抜けが防止されてい
る。また、リング部材６３の両側には、リング状に形成
された弾性体６４が介在している。リング部材６３は、
連結軸６２に回転可能に嵌合されると共に、両側の弾性
体６４により挟持されているので、ガタツキのない状態
に保持される。そして、結合部材６０の結合板６０ａに
は、リング部材６３の外周に嵌合する摺動体６５が取り
付けられている。この摺動体６５の内周は、リング部材
６３の外周形状に対応する球面状に形成されている。

【００２１】そのため、結合部材６０は、ブラケット６
１に対して回動自在に連結されると共に、横方向の位置
ずれが調整できるように取り付けられている。また、前
述した固定側連結機構１７は、上記可動側連結機構１６
と同様に結合部材７０と、ブラケット７１とから構成さ
れており、その連結構造の同一部分の説明は省略する。
尚、結合部材７０は、ピストンロッド１４の端部が蓋体
２０の孔２０ａを貫通して突出し、ピストン１３の摺動
動作により突出長さが変化するため、ピストンストロー
クに応じたピストンロッド１４の動作スペースを確保す
るカバー部７２を有する。

【００２２】従って、油圧緩衝器１１は、シリンダ１２
及びピストンロッド１４が固定側連結機構１７及び可動
側連結機構１６を介して揺動可能に取り付けられてお
り、取付作業時の自由度が高められ、構造物の取付位置
と基礎側の取付位置との相対的な位置ずれを吸収できる
構成となっている。図５は調圧部４９の構成を示す縦断
面図である。

【００２３】図５に示されるように、リザーバタンク１
５は、調圧部４９を有する支柱５０を介してシリンダ１
２の上部の所定高さ位置に固定されている。そして、支
柱５０の内部には、シリンダ１２の上部に形成された孔
１２ｂに連通する液供給流路５１と、シリンダ１２の上
部に形成された孔１２ａに連通する液排出流路５２とが
形成されている。

【００２４】一方の液供給流路５１には、シリンダ室２
３の圧力低下により開弁動作してリザーバタンク１５に
貯溜された作動油をシリンダ室２３に供給するチェック
弁（逆止弁）５３が設けられている。他方の液排出流路
５２には、シリンダ室２３の圧力上昇に伴うシリンダ室
２３の作動油が充填されるアキュムレータ５４と、アキ
ュムレータ５４へ供給される作動油の圧力がアキュムレ
ータ５４の設定圧力以上となったときに開弁動作してシ
リンダ室２３の作動油をリザーバタンク１５に排出する
リリーフ弁５５と、アキュムレータ５４及びリザーバタ
ンク１５へ排出される作動油の流量を所定以下に制限す
るオリフィス５６と、シリンダ室２３の圧力低下に伴っ
て開弁してアキュムレータ５４からの作動油供給を許容
するチェック弁５７とが設けられている。

【００２５】本実施の形態では、上記チェック弁５３
と、アキュムレータ５４と、リリーフ弁５５と、オリフ
ィス５６と、チェック弁５７とにより調圧部４９が構成
されている。また、オリフィス５６及びチェック弁５７
は、並列に設けられており、アキュムレータ５４からシ
リンダ室２３へ供給される作動油の供給量を調整する流
量調整部を構成している。

【００２６】アキュムレータ５４は、支柱５０に収納さ
れる程度に小型化されており、収納スペースが小さくな
っている。そのため、リザーバタンク１５全体を耐圧強
度を要するアキュムレータ構造とするよりも、本実施の
形態のように小型化されたアキュムレータ５４をリザー
バタンク１５とシリンダ室２３との間に設ける方が容易
に製作することができる。

【００２７】また、リリーフ弁５５は、シリンダ室２３
の圧力とコイルバネ５８のバネ力とが釣り合う位置に移
動するため、アキュムレータ５４へ供給される作動油の
圧力がアキュムレータ５４の設定圧力以上となったとき
に開弁動作するようにコイルバネ５８のバネ定数が設定
される。また、チェック弁５３もリリーフ弁５５と同様
にコイルバネのバネ定数によって圧力低下に伴う開弁動
作が可能となる圧力差が設定される。

【００２８】従って、温度上昇あるいはピストン１３の
急激な動作によりシリンダ室２３の圧力が所定圧以上に
上昇すると、シリンダ室２３の作動油がオリフィス５６
を通過してアキュムレータ５４に充填され、アキュムレ
ータ５４へ供給される作動油の圧力がアキュムレータ５
４の設定圧力以上となったときにリリーフ弁５５が開弁
してシリンダ室２３からの余分な作動油がリザーバタン
ク１５へ排出されて温度上昇及びピストン１３の急激な
動作による圧力変化が補償される。

【００２９】しかし、温度低下あるいはピストン１３の
動作によりシリンダ室２３の圧力が所定圧以下に低下す
ると、アキュムレータ５４に充填された作動油がオリフ
ィス５６及びチェック弁５７を介してシリンダ室２３に
補給される。さらに、シリンダ室２３の圧力が低下する
と、チェック弁５３が開弁状態となる。このように、チ
ェック弁５３が開弁動作すると、リザーバタンク１５内
の作動油がシリンダ室２３に供給されて温度低下による
圧力変化あるいはピストン１３の動作に伴う負圧発生が
補償される。

【００３０】また、リリーフ弁５５は、オリフィス５５
より下流となるリザーバタンク１５の絶対圧力がキャビ
テーションが発生しない大きさになると弁を開くように
設定されており、リザーバタンク１５の圧力を常に一定
以上に保つことができる。このように、アキュムレータ
５４は、チェック弁５７、リリーフ弁５５の開弁動作よ
りも応答性が早いので、ピストン１３が高速動作しても
シリンダ室２３の圧力を常に所定圧力に保つことがで
き、シリンダ室２３での負圧の発生やキャビテーション
の発生を防止することができる。

【００３１】よって、アキュムレータ５４の吸排動作に
より流通される作動油に気泡が含まれないため、リザー
バタンク１５内の作動油及びシリンダ１２内に供給され
る作動油にも気泡が含まれない。これにより、作動油に
気泡が含まれたことにより起因する減衰力特性の悪化や
無効ストロークの発生を防止できる。さらに、油圧緩衝
器１１では、アキュムレータ５４の吸排動作によりキャ
ビテーションによる振動及び騒音が防止されると共に、
シリンダ１２内において、シリンダ１２内の油圧を一定
に保つので、ピストン１３がＡ，Ｂ方向に摺動したとき
にリリーフ弁５５側でキャビテーションが発生せず、ダ
ンパ性能悪化や騒音、振動壊食を防止できる。

【００３２】また、上記実施の形態では、油圧緩衝器１
１が構造物の振動を緩衝する場合を一例として挙げた
が、これに限らず、他の用途に使用される油圧緩衝器に
も適用できるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ピストン
の動作あるいは温度上昇に伴うシリンダ内の作動油の体
積変化により作動油がシリンダ内からアキュムレータに
充填され、アキュムレータの設定圧力以上となったとき
にリリーフ弁が開弁して作動油は補助タンクに排出され
るため、アキュムレータからの液圧がシリンダ内の圧力
を所定圧に維持しており、これにより、ピストンの摺動
動作によりシリンダ内で負圧やキャビテーションが発生
することを防止できる。

【００３４】これにより、作動油に気泡が含まれたこと
により起因する減衰力特性の悪化や無効ストロークの発
生を防止できる。そのため、オリフィス径を大きくして
もキャビテーションの発生を抑制できると共に、シリン
ダ内の圧力が上昇してもシリンダから補助タンクに排出
される作動油の流量を充分に確保して、シリンダ内の圧
力が所定圧以上の高圧になることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる油圧緩衝器の一実施例の構成を示
す縦断面図である。

【図２】油圧緩衝器の平面図である。

【図３】シリンダ１２の内部構成を拡大して示す縦断面
図である。

【図４】可動側連結機構１６の構成を拡大して示す横断
面図である。

【図５】調圧部４９の構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１ 油圧緩衝器 １２ シリンダ １３ ピストン １４ ピストンロッド １５ リザーバタンク １８ シリンダ本体 ２３ シリンダ室 ２８，２９ 液通路 ３０，３１ 弁機構 ４９ 調圧部 ５０ 支柱 ５１ 液供給流路 ５２ 液排出流路 ５３，５７ チェック弁 ５４ アキュムレータ ５５ リリーフ弁 ５６ オリフィス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油が充填されたシリンダと、 該シリンダ内に挿入されたピストンと、 該ピストンを貫通する液通路に設けられ前記ピストンの
   移動に伴って開閉する弁体の弁開動作により前記液通路
   を通過する作動油の流れに抵抗力を与える弁機構と、 前記シリンダ内の圧力変化を前記作動油の吸排により吸
   収する補助タンクと、 前記シリンダと前記補助タンクとの間を連通する流路に
   設けられたアキュムレータと、 前記シリンダ内の圧力低下により前記補助タンクの作動
   油が前記シリンダ内に供給されることを許容する逆止弁
   と、 前記流路に設けられ前記シリンダ内の圧力上昇により前
   記シリンダ内の作動油が前記アキュムレータに供給され
   る流量を調整する流量調整部と、 前記流路に設けられ前記作動油の圧力が前記アキュムレ
   ータの設定圧力以上となったときに前記作動油を前記補
   助タンクに排出させるリリーフ弁と、 からなることを特徴とする油圧緩衝器。