JP2004324887A

JP2004324887A - 特にケーブル・ステー用の振動及び変位ダンパ

Info

Publication number: JP2004324887A
Application number: JP2004127270A
Authority: JP
Inventors: Bruno Domange; ブルーノ・ドマンジェ
Original assignee: JARRET SA
Current assignee: JARRET SA
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US7264095B2; FR2854217A1; US20040222058A1; FR2854217B1

Abstract

【課題】比較的メンテンナンスを少なくして長期間安定に使用できる特にケーブル・ステー用の振動及び変位ダンパを提供する。
【解決手段】ガイド・シリンダ（２０）内をわずかな間隙をおいて摺動するプランジャ・ピストン（１０）を含む。そのプランジャ・ピストンは、前記シリンダ内に設けられた主チャンバ（１３）内を摺動するピストン・リング（１２）を長さの一部に備える。そのリングは、両側にチャンバに充填される高粘性流体のための調整された通しオリフィス（１４）を含む。本発明は特にケーブル・ステーの振動や変位を減衰するためのものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、基本的に、振動及び変位ダンパに関し、特に、吊橋等の建造物用のケーブル・ステーの振動を減衰させるため、かつ変位したり共振振動現象が生じたりしがちな構造物や建築物を減衰させるための、これらに適したダンパに関する。

わずかだが繰り返し生じるこの種の振動や変位を減衰させるためには、ダンパが、メンテナンスを受けなくても、加わる力に非常に長い期間耐えることができ、同時に、動作に必要な広い温度範囲にわたる動作中に示す変化が最小であることが不可欠である。

米国特許第４２８０６００号は、主チャンバと二次チャンバとの連通が制御されない振動ダンパを開示している。

ＢＥ４５８２０９号は、主減衰チャンバがループ内に配置され、開方向を変えることのできる複数の弁を備えたループ内の閉塞により流体が変位し、ダンパ・フレームが円筒形でなく、使用されるオイルが必ず低粘性である、振動ダンパを開示している。

ＤＥ２６２３６２２号は、ケーブル・ステー・ダンパと同様に、大きな温度変化を受ける必要のない工業機械に加わるトルクを測定するための吊下式装置に組み込まれた、温度によってかなり変化する低粘性オイルを使用する振動ダンパを開示している。

ＤＥ９２３５９２号は、二次チャンバの１つをシリンダに挿入せず、オイルが必ず低粘性である、車両用ダンパを開示している。

特開平０９−０５９９２１号は、橋のケーブルを維持するためにダンパを適用することを開示している。
米国特許第４２８０６００号ＢＥ４５８２０９号ＤＥ２６２３６２２号ＤＥ９２３５９２号特開平０９−０５９９２１号

本発明は、ガイド・シリンダ内を長手方向に摺動するプランジャ・ピストンを含むダンパに関し、プランジャ・ピストンは、前記シリンダ内に設けられた主チャンバ内をわずかな間隙をおいて摺動するピストン・リングを長さの一部にわたって含み、そのリングは、その両側に前記チャンバに充填される高粘性流体のための調整された通しオリフィスを含み、前記シリンダは、プランジャ・ピストンが入る２つの二次チャンバを前記主チャンバの長手方向の両側に含み、前記二次チャンバは、少なくとも一部に前記高粘性流体が充填され、主チャンバに対して高粘性流体の流入から切り離される。信頼性の高い、長期間効果のあるダンパを、シールを形成する必要のないこの種の構成により得ることができる。

ダンパが、２つの二次チャンバをほぼ同一の圧力に維持するための手段をさらに含むことが望ましい。これにより、流体が一方のチャンバで圧縮されることがなくなり、シリンダに対するピストンの耐変位性が、基本的に、リングの変位による主チャンバ内の高粘性流体の剪断によって得られる。

このために、本発明の更なる有利な特徴によれば、一方の二次チャンバがエアボリュームを含み、他方の二次チャンバに接続されて、高粘性流体が２つの二次チャンバ間を自由に循環できるようにすることである。エアボリュームにより、二次チャンバ内の圧力を大きく変化させることなく、流体により占められた容積の変化を吸収することができ、同時に、空気が高い圧縮性を持つ環境から、主チャンバと二次チャンバとを切り離すことができる。

２つの二次チャンバを接続してほぼ同一の圧力に維持するために、ダンパが、ピストン内に設けられて各２次チャンバに開口する導管をさらに含むことが望ましい。これにより、２つの２次チャンバ間が簡単な方法で流体連通し、ピストンが軽量で非常に丈夫なものとなる。

本発明の更なる特徴によれば、ダンパは、前記主チャンバから２次チャンバへの流体の通過を制限するための手段が挿入された、シリンダ内に設けられた少なくとも１つの通し通路をさらに含む。このようにして、必要量の減衰流体が主チャンバ内に確実に維持される。

本発明は、添付図面を参照しながら以下の説明を読めば明らかになろう。

図１は、デッキに３の位置で固定されたケーブル・ステー２により支持された橋のデッキ１の一部を概略的に示す。例えば風や橋を使用する車両によってケーブル２が受ける横振動を減衰するために、一端部が５の位置でケーブル２に固定され、他端部が６の位置でデッキ１に固定されたダンパ、典型的にはオレオ式（oleopneumatic）シリンダを含むダンパが４の位置に設けられる。この種のシリンダが受ける応力は、一般にあまり大きくなく、例えば約５〜１５キロニュートンであるが、サイクルの数が非常に多い（年間の使用で数十万から数百万）ため、これらの装置は、特にシールや、起こる可能性のある漏れについて入念なメンテナンスを必要とする。さらに、これらの装置の特徴は、装置が受ける温度状態によってかなり変化するため、実際には、最も好ましくない使用状態の必要条件に合わせるために、装置をかなり過剰設計しなければならない。

以下で、本発明により構成されたダンパを示す図１および２を参照する。

ダンパは、基本的に、参照符号１０で全体を示す中空プランジャ・ピストンと、参照符号２０で全体を示すガイド・シリンダとを含み、プランジャ・ピストンは、わずかな間隙をおいて、ほぼ垂直長手方向３０に摺動する。図示した実施形態では、ガイド面と摺動面とは、図２に参照符号７、８、９、１１により示す協働面の領域に位置する。摺動を助けるために、プランジャ・ピストン１０は、例えば（表面処理した）クロムめっき鋼から製造され、シリンダ２０は青銅のガイド軸受７、９、１１と共に製造される。プランジャ・ピストン１０は、その長さ方向の一部にリング１２（厚い円板状）を含む。このリング１２は、シリンダ２０内に設けられた、高粘性減衰流体が完全に充填された主チャンバ１３内をわずかな間隙（面８の領域）をおいて摺動する。ピストンのリング１２は、特定数の調整されたオリフィス１４（図３からわかるように、図示した例では８個）を含み、これらのオリフィスを通して、高粘性流体がチャンバ１３内でリング１２の一側から他側へ移動させるようにして、装置の減衰機能を果たさせている。面８の領域にわずかな間隙があるが、一般に、この面に沿った流体の通過は、調整されたオリフィス１４を通る通過の速度よりもはるかに遅くなることに注目すべきである。

ダンパが長期間にわたって確実に機能を果たすように、２つの二次チャンバ１５、１６が主チャンバ１３の両側に設けられている。図示した実施形態では、これらの二次チャンバ１５、１６は、逆止弁１９、２１が装着される通し通路１７、１８を介して主チャンバ１３に連通している。逆止弁１９、２１の代わりにジェットまたは他の同様の手段を設けることもできる。これらの手段は、チャンバ１３からチャンバ１５、１６への流体の漏れを制限し、かつ前記二次チャンバから主チャンバへの流体の漏れを促進する。

ピストン１０は、固定端部２３と自由端部２８とを長手方向３０に有するロッド２６を含む。自由端部２８は二次チャンバ１５内に配置されている。前記ロッド２６は、長さの大部分にわたって中空になっている。このため、ロッド２６は、自由端部２８で二次チャンバ１５に開口する内部導管２７が形成されている。内部導管は、固定端部２３の近くで、オリフィス２９を介して二次チャンバ１６に連通する。

したがって、内部導管２７は、二次チャンバ１５、１６を流体連通させて配置し、双方をほぼ同一の圧力にしている。

さらに、上部にエアボリューム３１が含まれる二次チャンバ１６とは異なり、二次チャンバ１５には減衰流体が完全に充填される。ガイド軸受１１に特に形成され、シリンダ２０に設けられ、ロッド２６が横切る孔３２は、外部に開口する第１の端部３２ａと、前記エアボリューム３１に開口する第２の端部３２ｂとを有し、エアボリューム３１内で第２の端部３２ｂが完全に閉鎖される。

ロッド２６と孔３２とのシールが不完全な場合や実際に全くシールがない場合でも、減衰流体が漏れることはない。図示したように、孔３２は、シリンダ内部と周囲環境との間に延びる、シリンダ２０の唯一の開口である。

勿論、装置は、減衰させる構造に本ダンパを据え付けるために、シリンダ２０に設けられた一端部２２とピストン１０に設けられた他端部２３との２つの端部で固定されることにより完成される。

図４および５に示す実施形態は、減衰装置が、図２および３の実施形態のようにほぼ垂直に装着されるのではなく、ほぼ水平に装着されるものである。そのため、少なくとも２つの孔２５を介して一方の二次チャンバ１６に連通する補足チャンバ２４が設けられる点のみが、図２および３に示す実施形態と異なる。その他の構成は同一であるためさらに説明せず、図２および４で同一の部品は同一の符号により示す。

図６に示す実施形態は、図４および５に示す実施形態に加えることのできる、３つの独立した修正を示すが、これらの修正を勧めるものではない。

ピストン１０のロッド２６が中実であり、減衰流体は補助導管３３を介して二次チャンバ１５、１６間を循環する。

ダンパは、一方の二次チャンバ１５と主チャンバ１３との間にのみ、逆止弁１９を備える。

二次チャンバ１６は、補足チャンバ２４を持たず、エアボリューム３１を含む。重要なのは、エアボリューム３１が、減衰流体の体積の差を吸収するには十分大きいが、二次チャンバ１６の容積に対して大きすぎて空気が主チャンバ１３に入るのを防ぐことができないということはない点である。

この種のダンパは粘性流体または高粘性流体により非常に良好に動作し、この粘度は５００センチストーク以上でなければならず、数百万センチストークまで上げることができることが実験からわかった。この種の粘度では、周囲温度の変化が減衰効率にほとんど影響せず、実際に長期間にわたって流体が失われることはない。正確には、温度に伴って粘度が変化しても、最高温度でも粘度は十分な高さで、減衰の変化はわずかである。

吸収される応力は１〜１０００キロニュートンであり、一般に、０〜±１００ｍｍで変化する動きについては約５〜１５キロニュートンである。ダンパの寸法はかなり小さいままであり、一実施形態によれば、ダンパは約３０ｃｍの長さと約７ｃｍの外径である。

例えば、橋のデッキを支持するために使用されるケーブル・ステーのための減衰装置の適用を示す図である。本発明により構成されたダンパの縦断面図である。図２の線III−IIIに沿って取った横断面図である。本発明により構成された更なるダンパの縦断面図である。図４の線Ｖ−Ｖに沿って取った横断面図である。本発明により構成された更なるダンパの縦断面図である。

符号の説明

１０プランジャ・ピストン、１２ピストン・リング、１３主チャンバ、１４通しオリフィス、１５、１６二次チャンバ、２０ガイド・シリンダ

Claims

ガイド・シリンダ（２０）内を長手方向（３０）に摺動するプランジャ・ピストン（１０）を含み、
前記プランジャ・ピストンは、前記シリンダ内に設けられた主チャンバ（１３）内をわずかな間隙をおいて摺動するピストン・リング（１２）を長さの一部にわたって含み、前記リングは、その両側で前記チャンバに充填される高粘性流体のための調整された通しオリフィス（１４）を含み、周囲温度の変化が減衰効率にほとんど影響しないようにし、前記シリンダは、前記プランジャ・ピストンが入る２つの二次チャンバ（１５、１６）を前記主チャンバ（１３）の長手方向両側に含み、前記二次チャンバは、少なくとも一部に前記高粘性流体が充填され、前記主チャンバから前記２次チャンバへの流体の漏れを制限し、かつ前記二次チャンバの少なくとも１つから前記主チャンバへの流体の漏れを促進するための手段を含む、特にケーブル・ステーのための振動及び変位ダンパ。
前記２つのチャンバをほぼ同一の圧力に維持するための手段（２７、２８、２９、３３）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
一方の二次チャンバがエアボリューム（３１）を含み、他方の二次チャンバに接続（２７、２８、２９、３３）されて、高粘性流体が前記２つの二次チャンバ間を自由に循環できるようにすることを特徴とする請求項２に記載のダンパ。
前記ピストン内に設けられて各２次チャンバ（１５、１６）に開口（２８、２９）する導管（２７）をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載のダンパ。
前記主チャンバから前記２次チャンバへの流体の通過を制限するための手段（１９、２１）が挿入された、シリンダ内に設けられた少なくとも１つの通し通路（１７、１８）をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のダンパ。
前記プランジャ・ピストン（１０）が、クロムめっき鋼から製造され、表面が硬化するように処理され、青銅の軸受で前記シリンダ（２０）内に案内されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のダンパ。
前記流体の粘度が５００センチストーク超であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のダンパ。
前記流体の粘度が数千〜数百万センチストークであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のダンパ。
請求項１から８のいずれか一項に記載のダンパと、振動減衰ケーブルと、ケーブルを取り付ける構造とを含み、プランジャ・ピストンとシリンダとが、一方でケーブルに接続され、他方でケーブルを取り付ける構造に接続されることを特徴とするアセンブリ。
ダンパの長手方向（３０）がほぼ垂直に延び、プランジャ・ピストン（１０）が、シリンダ（２０）に形成された、外部に開口する第１の端部（３２ａ）と、一方の２次チャンバ（１６）に開口する第２の端部（３２ｂ）とを有する孔（３２）を通過し、前記二次チャンバ（１６）が他方の２次チャンバ（１５）に接続され、空気が充填された容積（３１）を含み、容積（３１）内で前記第２の端部（３２ｂ）が完全に閉鎖されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のダンパまたは請求項９に記載のアセンブリの適用。