JP2000291716A - 調圧弁及び油圧制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度に比例した圧力を流体に与える調圧弁の
提供と、コンパクトかつ小型で、種々の制振特性を発揮
し、確実に制振効果を得る油圧制振装置の提供。 【解決手段】 調圧弁１５は、弁体１５ｂに二重の弁ば
ね１５ｃ，１５ｆを備え一方の弁ばね１５ｆに遊びを持
たせて弁体１５ｂに止める。低速の作動油の圧力を第１
の弁ばね１５ｃのばね力で調整し、高速の作動油の圧力
を第２の弁ばね１５ｆのばね力を加えて調整する。ま
た、油圧制振装置をシリンダと、ピストンロッド２と、
間隔を置いて対向する一対のピストン３と、第１、第２
の圧力室７，８と油通室９との間に介在する調圧弁１５
を含む弁機構とで構成する。弁機構はピストン３に設
け、作動油の流通路を開閉して風などの微振動にもピス
トン速度に比例した有効的な減衰力を発生する一方、ピ
ストン速度の速い地震時などは減衰力を制限して建屋な
どの破損を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動油などの流体
による圧力回路に含まれる調圧弁と、これを用いて制振
対象に対する風などによる低速の振動を減衰させる一
方、地震などの高速の振動に対して過大な減衰力の発生
を防止し、高層ビル、橋梁やプラントなどの大型化傾向
にある柱梁架構や、高速化する鉄道車両や自動車など、
多様な振動を伴う輸送機器に適用される油圧式の制振装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧制振装置は、支持体又は被支
持体の一方にシリンダが連結され、他方にはシリンダに
出入り自在に挿入したピストンロッドが連結され、この
ピストンロッドに、シリンダ内を第１及び第２の圧力室
に区画するピストンを固定し、シリンダの内部に作動油
を充填している。シリンダの第１、第２の圧力室には作
動油を供給するオイルリザーバが連通し、この連通路上
には弁機構が介設される。この弁機構はピストンの移動
に伴う作動油の流れを制御して制振効果を得るものであ
る。オイルリザーバ及び弁機構はシリンダの外側に一体
または別体に設けられている。弁機構に用いられる調圧
弁は、弁体を単一の圧縮ばねでこれを閉じる方向に付勢
する型式のもので、弁座に対する弁体の位置により開放
部の広さが変化して吐出される作動油の圧力を調整す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の油圧制振装
置においては、調圧弁による作動油の圧力調整が単一の
ばねに依存しているので、制振装置の速度−減衰力特性
を調圧弁の弁体のテーパの傾斜した輪郭線を直線状にし
て比例関係にしようとすると、弁ばねに若干の遊びを設
ける必要が生じ、低速域では十分な圧力調整ができず、
減衰力が低下して制振効果が減少してしまう。調圧弁の
弁体のテーパの傾斜した輪郭線を湾曲線状にして弁ばね
の遊びをなくすことができるが、加工精度などに難があ
る。また、シリンダの外側に弁機構やオイルリザーバが
固定されるので、装置の小型化を妨げるし、製作も容易
でなくコスト高になってしまうという問題がある。さら
に、オイルリザーバをシリンダ内に設けることも考えら
れるが、ピストンロッドの移動に伴うオイルリザーバの
油量の変化を吸収するために、オイルリザーバ内に空間
を確保しなければならないが、圧力室への空気の混入を
防止しなければ制振効果を得ることができない。そこ
で、本発明は、低速域から高速域までの流体速度に比例
した圧力調整を行う調圧弁と、これを用いてコンパクト
な構造で、装置全体の小型化を図れ、しかも種々の制振
特性を発揮し、設置状態に拘わらず確実に制振効果を得
る油圧制振装置を提供することを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、弁座１５ａに開閉自在に先細り
のテーパを備えた弁体１５ｂを臨ませ、この弁体１５ｂ
を閉じる方向に付勢する第１の弁ばね１５ｃを係止し、
同じく弁体１５ｂに遊びを持って弁体１５ｂの僅かな開
放位置で弁体１５ｂに係止され、第１の弁ばね１５ｃと
共にさらに閉じる方向へ付勢する第２の弁ばね１５ｆを
設けて調圧弁１５を構成し、低速の流体に対して第１の
弁ばね１５ｃのばね力で流体の圧力を調整し、高速の流
体に対して第２の弁ばね１５ｆのばね力を加えて流体の
圧力を調整することにより、低速域から高速域までの流
体の速度−圧力特性を比例関係に近づけるように調圧弁
１５を構成した。また、支持体又は被支持体の一方に連
結され、内部に作動油を収容したシリンダ１と、他方に
連結され、シリンダ１に出入り自在に挿入されたピスト
ンロッド２と、このピストンロッド２に固定され、シリ
ンダ１内を第１及び第２の圧力室７，８に区画すると共
に、軸線方向に間隔を置いて相対向し、両者の空間に油
通室を形成する一対のピストン３と、油通室９に作動油
を供給するオイルリザーバ１２と、第１、第２の圧力室
７，８と油通室９との間に介在するようにピストン３に
夫々設けられ、作動油の流通路２ａを開閉する調圧弁１
５を含む弁機構とを具備させて油圧制振装置を構成し
た。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面を参
照して説明する。図１は本発明に係る油圧制振装置の縦
断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図１のII
I−III線断面図、図４は図２のIV−IV線断面図、図５は
図２のV−V線断面図、図６は給油弁の縦断面図、図７
（Ａ）は吸油弁の縦断面図、図７（Ｂ）は吸油弁の正面
図、図８は調圧弁の縦断面図、図９は定圧弁の縦断面図
である。図１において、この油圧制振装置は、図示しな
い構築物のような支持体又は被支持体に引手４を介して
連結されるシリンダ１と、被支持体又は支持体に引手５
を介して連結され、シリンダ１に軸線方向へ出入り自在
に挿入されたピストンロッド２とを備えている。ピスト
ンロッド２にカラー６で固定されたピストン３は、シリ
ンダ１内を第１及び第２の圧力室７，８に区画する。こ
のピストン３は、軸線方向に間隔を置いて相対向して一
対設けられ、互いにボルトで結合している。ピストン
３，３とシリンダ１との間には、油通室９が形成され
る。

【０００６】ピストンロッド２の自由端側には、軸線方
向に内部を連通路２ａが貫通している。ピストンロッド
２の先端には連通路２ａを開閉する給油弁１０が設けら
れている。一方、シリンダ１の閉鎖端側内部には、ピス
トンロッド２の端部を気密にかつ軸線方向へ出入り自在
に受け入れる円筒状のロッドカバー１１が固定されてい
る。このロッドカバー１１の一端はシリンダ１の閉鎖端
壁に固定され、他端がシリンダ１の側壁に気密に嵌合し
固定されている。従って、ロッドカバー１１の端部がシ
リンダ１の閉鎖端側を圧力室７と仕切ってオイルリザー
バ１２を形成する。オイルリザーバ１２は、ロッドカバ
ー１１に開口する連通孔１１ａによってロッドカバー１
１と連通している。第１及び第２の圧力室７，８及び油
通室９に充填される作動油はオイルリザーバ１２から供
給される。給油弁１０はシリンダ１の傾きに拘わらずオ
イルリザーバ１２に収容される作動油の中に常時没する
ように配置されている。

【０００７】給油弁１０は、図６に示すように、弁室１
０ａ内に弁体１０ｂが圧縮された弁ばね１０ｃを介して
弁座１０ｄに押し付けられるように構成されている。弁
体１０ｂは弁室１０ａに軸線方向へ摺動自在に嵌合して
いるが、一端側の小径部と弁室１０ａとの間に空隙を形
成してそこに開口する連通孔１０ｅにより弁体１０ｂの
前後の油通路が連通する。従って、給油弁１０は、一方
の圧力室７（８）が収縮するときに、作動油自体の弾性
によって他方の圧力室８（７）への作動油の供給が不足
するのを防止するため、連通路２ａを介してオイルリザ
ーバ１２から作動油を補給する。即ち、弁体１０ｂが弁
ばね１０ｃに抗して図中右方へ移動して弁を開き、オイ
ルリザーバ１２から作動油を供給し、連通路２ａ側の圧
力が回復すると、弁ばね１０ｃを圧縮しながら元位置に
復帰して弁を閉じる。また、弁体１０ｂの先端中央に
は、過給を防止するための小孔１０ｆを有する。

【０００８】図２乃至図４に示すように、両ピストン
３，３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９との
間を開閉する吸油弁１３が夫々設けられている。この吸
油弁１３は、図７に示すように、ピストン３に形成され
た弁室１３ａ内に弁体１３ｂが弁ばね１３ｃを介して設
けられている。弁体１３ｂは弁ばね１３ｃで弁室１３ａ
を油通室９から閉じる方向に付勢される。吸油弁１３
は、容積が拡張して負圧になった一方の圧力室７（８）
へ、収縮して作動油を吐出する他方の圧力室８（７）か
ら油通室９を介して作動油を供給するように開く。吸油
弁１３と圧力室７，８との仕切り板１４には複数の油通
孔１４ａを有し、弁室１３ａと圧力室７，８と連通させ
る。

【０００９】図２、図３及び図５に示すように、ピスト
ン３，３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９と
の間を開閉する調圧弁１５が設けられている。調圧弁１
５は、図８に示すように、逆向き一対の弁体１５ｂ，１
５ｂが軸線方向へ伸縮自在に連結されてピストン３，３
間をわたっており、同方向に向かって内外二重に配置さ
れた弁ばね１５ｃ，１５ｆで延長方向へ夫々付勢されて
弁座１５ａを閉じている。弁体１５ｂは傾斜した輪郭線
が直線を成す先細りのテーパを有し、その端部が開口内
に挿入されてテーパ面が弁座１５ａに当接して弁を閉じ
るようになっている。外側の弁ばね１５ｃは両弁体１５
ｂ，１５ｂ間に係止されているが、内側の弁ばね１５ｆ
は弁体１５ｂに対して遊びを持ち、両弁体間が僅かに収
縮してから係止して、外側の弁ばね１５ｃと共に圧縮さ
れるようになっている。なお、調圧弁１５は後記する定
圧弁１６のそれより弁座１５ｄの開口径が小さく、しか
も両弁ばね１５ｃ，１５ｆのばね力が小さいので、定圧
弁１６に設定された作動開始圧力以下の範囲でのピスト
ン３の移動時に作動油の流れに対してピストン３の移動
速度に比例した圧力を与える。また、この速度範囲内に
おいて、一定の速度以下の低速のピストン３の移動に対
し外側の弁ばね１５ｃの弱いばね力で作動油の圧力を調
整し、一定の速度以上のピストン３の移動に対し外側の
弁ばね１５ｃと共に内側の弁ばね１５ｆの強いばね力を
合算した力で作動油の圧力を調整することにより移動速
度に比例した圧力を与える。弁座１５ａは、固定ねじ１
５ｄを調整ナット１５ｅに螺合させてピストン３に固定
される。固定ねじ１５ｄのねじ穴は調整ナット１５ｅに
円弧状に複数設けられており、固定ねじ１５ｄに結合さ
せるねじ穴を適宜変更することにより弁座１５ａの位置
が前後に変わって弁ばね１５ｃの圧縮長を調整すること
ができる。

【００１０】図２乃至図５に示すように、ピストン３，
３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９との間を
開閉する四つの定圧弁１６が設けられている。各定圧弁
１６は、図９に示すように、逆向き一対の弁体１６ｂ，
１６ｂが軸線方向へ伸縮自在に連結され、ピストン３，
３間をわたっており、圧縮された弁ばね１６ｃで延長方
向へ夫々付勢されて弁座１６ａを閉じている。弁座１６
ａは、固定ねじ１６ｄを調整ナット１６ｅに螺合させて
ピストン３に固定される。固定ねじ１６ｄのねじ穴は調
整ナット１６ｅに複数設けられており、固定ねじ１６ｄ
に結合させるねじ穴を適宜変更することにより弁座１６
ａの位置が前後に位置調整でき弁ばね１６ｃの圧縮長を
調整することができる。この定圧弁１６は、ピストン３
の速度の増加と共に調圧弁１５の調整する圧力が上昇
し、一定の圧力に達したときに開いて圧力上昇を防止し
て、ピストン３の移動を許容する。

【００１１】この油圧制振装置は例えば高層建築物の構
造材間に介設する。両者間に振動による相対的変位が生
じると、ピストンロッド２がシリンダ１内に押し込ま
れ、あるいはそれから引き出される。いま、風などによ
り高層建築物に加わる一定の速度以下の遅い振動によ
り、ピストン３が左行すると、圧力室７側の調圧弁１５
が開いて作動油の流れに対してピストン３の移動速度に
比例した抵抗を与えて、振動を減衰させる。このとき、
低速域の振動の場合には、ピストン３の移動に伴う調圧
弁１５の外側の弁ばね１５ｃの弱いばね力で作動油の圧
力を調整する。高速域の振動の場合には、ピストン３の
移動に伴う調圧弁１５の外側の弁ばね１５ｃの弱いばね
力に内側の弁ばね１５ｆの強いばね力を加えて作動油の
圧力を調整する。従って、移低速域から高速域まで速度
に比例した圧力が発生するので、振動に対する適切な減
衰力が得られる。

【００１２】一方、地震などにより高層建築物に加わる
一定の速度以上の振動により、ピストン３が急激に左行
すると、調圧弁１５の発生する圧力が定圧弁１６の作動
開始圧力に達し、定圧弁１６が開いて作動油を油通室９
に吐出して過大な抵抗力を抑制して建屋などの破損を防
止する。

【００１３】なお、油圧制振装置の設置に当たり、オイ
ルリザーバ１２内の作動油にはシリンダ１の傾きに拘わ
らず常時給油弁１０が没しているので、給油弁１０を通
じて圧力室７，８に空気が混入することがないので、上
記制振動作を確実に行う。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明の調圧弁は、第１
及び第２の弁ばねが段階的に作用するため、低速域から
高速域までの流体の速度に比例した圧力を付与すること
ができる。この調圧弁を用いて油圧制振装置を構成すれ
ば、低速域からピストンの速度に比例した振動減衰力を
発生するため、風などの微振動にも有効に作用するま
た、シリンダ及びピストンに一体に組み込む構成である
から、装置がコンパクトになり、全体を小型化すること
ができ、製作も容易で、安価に提供することができる。
オイルリザーバをシリンダ内に設けて、ピストンロッド
の出入りのための空間を確保しても、圧力室への空気の
混入を防止することができ、確実に制振効果を得ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧制振装置の縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】図２のV−V線断面図である。

【図６】給油弁の縦断面図である。

【図７】（Ａ）は吸油弁の縦断面図、（Ｂ）は吸油弁の
正面図である。

【図８】調圧弁の縦断面図である。

【図９】定圧弁の縦断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストンロッド ２ａ 連通路 ３ ピストン ７ 圧力室 ８ 圧力室 ９ 油通室 １０ 給油弁 １２ オイルリザーバ １３ 吸油弁 １５ 調圧弁 １５ａ 弁座 １５ｂ 弁体 １５ｃ 第１の弁ばね １５ｆ 第２の弁ばね １６ 定圧弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 泉 栃木県河内郡河内町中岡本2703 三和テッ キ株式会社宇都宮工場内 Ｆターム(参考） 3J048 AA06 AD12 BE03 CB21 DA03 EA36 EA38 EA39 3J069 AA50 EE03 EE52 EE57

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座に開閉自在に臨む先細りのテーパを
   備えた弁体と、 この弁体を閉じる方向に付勢する第１の弁ばねと、 同じく弁体に遊びを持って係止され、弁体の僅かな開放
   位置で弁体に係止して第１の弁ばねと共にさらに閉じる
   方向へ付勢する第２の弁ばねとを具備し、 低速の流体に対して第１の弁ばねのばね力で流体の圧力
   を調整し、高速の流体に対して第２の弁ばねのばね力を
   加えて流体の圧力を調整することにより、低速域から高
   速域までの流体の速度−圧力の関係を連続的な比例関係
   に近づけることを特徴とする調圧弁。
2. 【請求項２】 互いに逆向きの一対の前記弁体が伸縮自
   在に結合して、軸線方向に間隔を置いて対向するように
   配置された一対の弁座に夫々臨み、 前記第１及び第２の弁ばねが両弁体間に介在することを
   特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
3. 【請求項３】 支持体又は被支持体の一方に連結され、
   内部に作動油を収容したシリンダと、 他方に連結され、前記シリンダに出入り自在に挿入され
   たピストンロッドと、 このピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第１
   及び第２の圧力室に区画すると共に、軸線方向に間隔を
   置いて相対向し、両者の空間に油通室を形成する一対の
   ピストンと、 前記油通室に作動油を供給するオイルリザーバと、 前記第１、第２の圧力室と前記油通室との間に介在する
   ように前記ピストンに夫々設けられ、作動油の流通路を
   開閉する請求項２に記載の調圧弁を含む弁機構とを具備
   し、弁機構で発生する圧力をピストンに受けて減衰力を
   発生することを特徴とする油圧制振装置。
4. 【請求項４】 前記弁機構は、所定の圧力で作動油の流
   通路を切り替えることにより、低速域の振動を有効に減
   衰する一方、高速域の振動に対する過大な減衰力の発生
   を防止することを特徴とする請求項３に記載の油圧制振
   装置。
5. 【請求項５】 前記弁機構は、油通室を通じて前記圧力
   室に作動油を供給するために開閉する吸油弁と、 高速域の振動により収縮する前記第１又は第２の圧力室
   の圧力上昇により夫々開いて所定の圧力を保持しつつ油
   通室に作動油を吐出し、振動に対する過大な減衰力の発
   生を防止する定圧弁と、 低速域の振動により収縮する前記第１又は第２の圧力室
   から油通室に吐出される作動油の圧力を調整し、振動を
   減衰させる前記調圧弁とを具備することを特徴とする請
   求項４に記載の油圧制振装置。
6. 【請求項６】 前記オイルリザーバはシリンダ内に形成
   され、 前記ピストンロッドは、その挿入側端部に前記オイルリ
   ザーバに臨む給油弁を備え、この給油弁を介して前記油
   通室に連通する油通路を内部に有することを特徴とする
   請求項３から５に記載の油圧制振装置。
7. 【請求項７】 前記給油弁は、前記シリンダの傾きに拘
   わらず常時前記オイルリザーバに収容される作動油中に
   没するように配置されていることを特徴とする請求項６
   に記載の油圧制振装置。