JP2000257661A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は温度変化に伴う作動油の吸排動作を
行なう温度補償機構をコンパクトな構成とすることを課
題とする。 【解決手段】 油圧緩衝器１１は、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４
０とを有する。温度補償機構４０は、ピストンロッド１
４の他端側（Ｂ方向の端部側）の内部に設けられてい
る。そのため、油圧緩衝器１１では、シリンダ１２の外
周にリザーバタンクを設ける必要がないので、その分小
型化及び省スペース化が図られていると共に、外観的に
もシリンダの周囲がスッキリとしたデザインとなってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンダ内に充填さ
れた作動油の温度変化に伴う容積変化を補償する温度補
償機構を有する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、作動油が充填されるシリンダと、シリンダ内に挿入
されるピストンと、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。

【０００４】さらに、この種の油圧緩衝器においては、
シリンダ内に充填される作動油の温度変化に伴う容積変
化を補償する温度補償機構が設けられている。また、温
度補償機構は、作動油が充填される補助タンクと、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
動油を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、従来の油圧
緩衝器では、補助タンクがシリンダの外周に突出するよ
うに取り付けられており、補助タンクとシリンダとの間
にチェック弁やオリフィスが設けられているため、補助
タンクがシリンダ外周から突出する分、小型化及び省ス
ペース化を図ることが難しかった。

【０００６】また、上記のようにブレースダンパとして
用いられる油圧緩衝器の場合には、構造物の梁間または
支柱間に配置されるため、構造物の内外部から補助タン
クが露出して見えることになり、デザイン的にスッキリ
しないといった問題がある。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
動油が充填されるシリンダと、該シリンダ内に挿入され
るピストンと、該ピストンの軸方向に延在し、前記ピス
トンと一体的に移動するように設けられたピストンロッ
ドと、前記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、前記作動油の温度変化に伴う容積変化を前記作動
油の吸排により吸収する弁機構と補助タンクからなる温
度補償機構と、を有する油圧緩衝器において、前記ピス
トンロッドの内部に前記温度補償機構を設けたことを特
徴とするものである。

【０００８】従って、本発明によれば、ピストンロッド
の内部に補助タンクを有する温度補償機構を設けたた
め、シリンダの外周に温度補償機構の補助タンクが露出
せず、装置全体の小型化及び省スペース化を図ることが
できる。また、デザインの面でもシリンダ周囲の外観を
スッキリとしたデザインとすることができる。

【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、ピストンロッド１
４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】ピストンロッド１４の他端側（Ｂ方向の端
部側）の内部には、後述するように温度補償機構４０
（図１では、隠れてみえないので破線で示す）が設けら
れている。そのため、本発明の油圧緩衝器１１では、シ
リンダ１２の外周にリザーバタンクを設ける必要がない
ので、その分小型化及び省スペース化が図られている。
また、油圧緩衝器１１は、従来のもののようにリザーバ
タンクが露出していないので、シリンダ１２の周囲が外
観的にもスッキリとしたデザインとなっている。従っ
て、例えば油圧緩衝器１１が構造物を制振するブレース
ダンパとして用いられる場合にも周囲から見えるように
配置してデザイン的なバランスをとることができる。

【００１１】また、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ブレースダンパとして
用いられる場合、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（抵抗力）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。

【００１２】図３はシリンダ１２、ピストン１３、ピス
トンロッド１４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１９，２０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，２
０ａ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，２０ｂが装着されている。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。

【００１３】尚、蓋体２０は、シリンダ本体１８の端部
と固定側連結機構１７に連結されるカバー部材７２の固
定板７２ａとの間で挟持されて固定される。また、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１３がシリンダ１２内を
Ａ方向またはＢ方向のいずれの方向に摺動してもピスト
ンロッド１４の挿入容積が変化しないようになってい
る。

【００１４】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１２
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、端部に係止リング２４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。

【００１５】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。

【００１６】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
向への流れを許容し、他方の弁機構３０はＢ方向への流
れを許容するように配置されている。

【００１７】尚、固定板２５は、液通路２８，２９の一
端側（Ａ方向端部）に対向する部分に切欠２５ａが設け
られており、液通路２８，２９を閉塞しないように形成
されている。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。

【００１８】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との間で圧力差が生
じる。その際、弁機構３０，３１においては、左室２３
ａ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３２，３
３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。

【００１９】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
抵抗を発生し、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。ここで、ピストンロッド１
４の構成について説明する。

【００２０】ピストンロッド１４は、Ａ方向に延在する
第１のロッド１４Ａと、Ｂ方向に延在する第２のロッド
１４Ｂとからなる。第１のロッド１４Ａと第２のロッド
１４Ｂとは、両端におねじを有する連結部材４１に螺合
して一体的に結合されている。ピストンロッド１４の第
１のロッド１４Ａの端部は、可動側連結機構１６に連結
されているので制振動作時に力が作用する。また、ピス
トンロッド１４の第２のロッド１４Ｂの端部は、固定側
連結機構１７に連結されておらず、蓋体２０の孔２０ａ
に挿通された自由端となっている。

【００２１】第１のロッド１４Ａの端部が蓋体１９の孔
１９ａを貫通し、且つ第２のロッド１４Ｂの端部が蓋体
２０の孔２０ａを貫通しているため、シリンダ室２３に
おいては、ピストン１３の摺動方向がＡ方向であっても
Ｂ方向であってもピストン１３の移動量に対する作動油
の吸排流量が同一となるように設定されている。これに
より、油圧緩衝器１１では、ピストン１３の移動方向に
よる減衰力差が生じないようになっている。

【００２２】ピストンロッド１４の第２のロッド１４Ｂ
は、Ａ方向の端部に開口する第１中空室４２と、Ｂ方向
の端部に開口する第２中空室４３が設けられている。こ
の第２中空室４３の内部には、シリンダ室２３に充填さ
れた作動油の温度変化に伴う容積変化を補償する温度補
償機構４０が設けられている。温度補償機構４０は、大
略、リザーバタンク室（補助タンク）４４と、リザーバ
タンク室４４とシリンダ室２３の左室２３ａ、右室２３
ｂに連通する連通路４６，４８と、連通路４６，４８に
設けられ弁機構を構成する調圧部５０，５２と、端部側
からリザーバタンク室４４を画成すると共にリザーバタ
ンク室４４に充填された作動油を加圧する加圧ピストン
５４とから構成されている。

【００２３】尚、リザーバタンク室４４は、第２中空室
４３に加圧ピストン５４が挿入されて形成された空間で
あり、温度変化に伴う作動油の吸排により加圧ピストン
５４がＡ，Ｂ方向に移動することにより、その容積が変
動する。また、リザーバタンク室４４をピストン１３の
内部に設けることも考えられるが、ピストン１３の内部
には、前述した弁機構３０，３１が設けられており、必
要に応じて弁機構３０，３１を増やすため、ピストン１
３の内部にリザーバタンク室４４を設けることはスペー
スの面から難しい。

【００２４】加圧ピストン５４は、コイルバネ５５のバ
ネ力によりリザーバタンク室４４に充填された作動油を
加圧しており、外周にはリザーバタンク室４４の内壁と
の間をシールするリップシール部材５６が装着されてい
る。また、加圧ピストン５４は、Ｂ方向に延在する軸５
７が一体的に設けられており、軸５７が第２中空室４３
の開口を閉塞する蓋５８の中央孔５８ａを貫通して第２
中空室４３の外部に突出している。

【００２５】軸５６の端部が蓋５８より突出しているの
で、軸５７の突出長さにより加圧ピストン５４の摺動位
置を外部から確認することができる。リザーバタンク室
４４及び調圧部５０，５２は、外部からみえないピスト
ンロッド１４の内部に設けられており、しかもピストン
１３がシリンダ室２３内を摺動するときに力が作用しな
い第２のロッド１４Ｂに配置されている。このように、
リザーバタンク室４４及び調圧部５０，５２は、ピスト
ン１３がシリンダ室２３内を摺動する制振動作に支障が
生じない位置に設けられている。

【００２６】よって、油圧緩衝器１１は、リザーバタン
ク室４４が従来のように露出していないので、小型化及
び省スペース化が図られており、外観的にスッキリとし
たデザインになっている。調圧部５０，５２は、温度変
化に応じて作動油を吸排するように構成されている。そ
して、ピストンロッド１４の内部には、調圧部５０，５
２への作動油の吸排を行うための流路となる連通路４
６，４８が設けられている。

【００２７】連通路４６，４８は、一端がリザーバタン
ク室４４に連通するように形成され、他端がピストン１
３に設けられた液通路２８，２９を介してシリンダ室２
３の左室２３ａ、右室２３ｂに連通している。そのた
め、シリンダ室２３の左室２３ａ、右室２３ｂに充填さ
れた作動油は、温度上昇により膨脹すると、液通路２
８，２９及び連通路４６，４８、調圧部５０，５２を介
してリザーバタンク室４４に排出される。

【００２８】また、シリンダ室２３の左室２３ａ、右室
２３ｂに充填された作動油が温度低下により収縮する
と、左室２３ａ、右室２３ｂに負圧が生じる。これによ
り、リザーバタンク室４４に充填された作動油は、調圧
部５０，５２、連通路４６，４８、弁機構３０，３１介
して左室２３ａ、右室２３ｂへ供給される。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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】また、カバー部７２の外周には、前述した
軸５６の突出長さをみるための開口（図示せず）が設け
られている。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。

【００３３】図５はピストンロッド１４に内蔵された温
度補償機構４０の構成を説明するための縦断面図であ
る。尚、図５において、前述した液通路２８，２９及び
弁機構３０，３１は、省略してある。図５に示されるよ
うに、温度補償機構４０の調圧部５０，５２は、第２の
ロッド１４Ｂ内に形成された第１中空室４２に挿入され
た保持部材７４により保持されている。調圧部５０，５
２は、夫々保持部材７４に形成された弁座７６，７８の
弁孔を開閉するチェック弁８０，８２と、チェック弁８
０，８２を閉弁方向に付勢するコイルバネ８４，８６
と、チェック弁８０，８２の弁軸８８，９０を軸方向に
摺動可能に支持する支持部材９２，９４とからなる。

【００３４】調圧部５０，５２のチェック弁８０，８２
は、軸方向に貫通する小径の貫通孔８０ａ，８２ａを有
し、貫通孔８０ａ，８２ａの途中には流量を絞るオリフ
ィス８０ｂ，８２ｂが設けられている。そして、チェッ
ク弁８０，８２は、コイルバネ８４，８６のバネ力によ
り弁座７６，７８に着座してを弁孔を閉じている。一方
の連通路４６は、保持部材７４に設けられた通路７４ａ
〜７４ｃと、連結部材４１を軸方向に貫通する通路４１
ａと、第１ロッド１４Ａに設けられた通路１４Ａ₁ ，１
４Ａ₂ と、ピストン１３の内周に形成された環状溝１３
ｅ、環状溝１３ｅと液通路２８とを連通する通路１３ｆ
とからなる。

【００３５】また、他方の連通路４８は、保持部材７４
に設けられた通路７４ｄ〜７４ｆと、連結部材４１を軸
方向に貫通する通路４１ｂと、第１ロッド１４Ａに設け
られた通路１４Ａ₃ ，１４Ａ₄ と、ピストン１３の内周
に形成された環状溝１３ｇ、環状溝１３ｇと液通路２９
とを連通する通路１３ｈとからなる。ここで、上記のよ
うに構成された温度補償機構４０が温度変化に伴って行
なう作動油の吸排動作について説明する。

【００３６】シリンダ室２３の左室２３ａ、右室２３ｂ
に充填された作動油の温度が上昇して作動油が膨脹した
場合、シリンダ室２３の左室２３ａ、右室２３ｂの圧力
が上昇する。そのため、シリンダ室２３の左室２３ａ、
右室２３ｂにおいて、体積膨脹により余った作動油は、
チェック弁８０，８２の貫通孔８０ａ，８２ａ及びオリ
フィス８０ｂ，８２ｂで流量を絞られて少量ずつリザー
バタンク室４４に供給される。

【００３７】このように、温度上昇により作動油が膨脹
してシリンダ室２３の圧力が所定圧以上に上昇すると、
シリンダ室２３の左室２３ａ、右室２３ｂに充填された
作動油がピストン１３の液通路２８，２９及び連通路４
６，４８及び貫通孔８０ａ，８２ａ及びオリフィス８０
ｂ，８２ｂを通過してリザーバタンク室４４に供給され
る。従って、シリンダ室２３の作動油が膨脹した場合、
シリンダ室２３内の余分な作動油がリザーバタンク室４
４に排出されて温度上昇による容積変化が補償される。

【００３８】また、シリンダ室２３の左室２３ａ、右室
２３ｂに充填された作動油の温度が低下して作動油が収
縮した場合、左室２３ａ、右室２３ｂに充填された作動
油の体積減少により負圧が生じる。この負圧発生により
チェック弁８０，８２が開弁動作してリザーバタンク室
４４の作動油が上記連通路４６，４８及び弁座７６，７
８の弁孔を介してシリンダ室２３の左室２３ａ、右室２
３ｂに供給される。

【００３９】尚、チェック弁８０，８２は、シリンダ室
２３の負圧とコイルバネ８４，８６のバネ力とが釣り合
う位置に移動するため、コイルバネ８４，８６のバネ定
数によって温度低下に伴う開弁動作可能となる圧力差が
設定される。このように、チェック弁８０，８２が開弁
動作すると、リザーバタンク室４４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容積変化が補償さ
れる。

【００４０】尚、上記実施の形態では、油圧緩衝器１１
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。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ピストン
ロッドの内部に補助タンク等を有する温度補償機構を設
けたため、シリンダの外周に補助タンクが露出せず、装
置全体の小型化及び省スペース化を図ることができる。
また、外観的にもシリンダの周囲がスッキリとしたデザ
インとすることができる。

【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、ピストン１３、ピストンロッド
１４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】ピストンロッド１４に内蔵された温度補償機構
４０の構成を説明するための縦断面図である。

【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 １４Ａ 第１のロッド １４Ｂ 第２のロッド １５ リザーバタンク １６ 可動側連結機構 １７ 固定側連結機構 １８ シリンダ本体 １９，２０ 蓋体 ２３ シリンダ室 ２８，２９ 液通路 ３０，３１ 弁機構 ４０ 温度補償機構 ４１ 連結部材 ４２ 第１中空室 ４３ 第２中空室 ４４ リザーバタンク室 ４６，４８ 連通路 ５０，５２ 調圧部 ５４ 加圧ピストン ５７ 軸 ７４ 保持部材 ７６，７８ 弁座 ８０，８２ チェック弁 ８０ｂ，８２ｂ オリフィス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油が充填されるシリンダと、 該シリンダ内に挿入されるピストンと、 該ピストンの軸方向に延在し、前記ピストンと一体的に
   移動するように設けられたピストンロッドと、 前記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、 前記作動油の温度変化に伴う容積変化を前記作動油の吸
   排により吸収する弁機構と補助タンクからなる温度補償
   機構と、 を有する油圧緩衝器において、 前記ピストンロッドの内部に前記温度補償機構を設けた
   ことを特徴とする油圧緩衝器。