JP2006153068A - 減衰係数切替型油圧ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】外部エネルギ供給を一切必要とせずに減衰係数を自動切替えでき、通常の油圧ダンパを上回るエネルギ吸収能力を常に確実に発揮できる減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、微小な振動レベルからも効果を発揮でき、また危険側の動作不安のない、優れて安定した性能を発揮でき、さらにコンパクトで低コストの油圧回路が得られるようにする。
【解決手段】バッファー２１に蓄積した圧力を開閉弁６の駆動力に利用する減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、開閉弁６が動作しないクラック圧より低圧では開き、クラック圧より高圧では閉まる微小用開閉弁３３を設け、その流路を開閉弁６と並列に設置し、クラック圧より低圧では微小用開閉弁の流路を作動油が通過するようにする。また、バッファー２１内に残った油圧をアキュムレータ７へ排出できるようにする。さらに、単一の開閉弁６とパイロット操作部２０で両方向の開閉動作を行えるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震や風等の振動外力による建物の揺れを低減するための制震用の油圧ダンパに関するものである。

この種の制震用油圧ダンパには、例えば、特許文献１あるいは特願２００３−３０３３１７のように、シリンダ内で往復動するピストンの両側に設けられた油圧室を連結する流路に設置した開閉弁が油圧室の圧力変化に応じて開閉して減衰係数を切り替える、減衰係数切替型油圧ダンパがある。この油圧ダンパでは、開閉弁のパイロット操作部にバッファーを接続し、バッファーに蓄積した圧力を開閉弁の駆動力として利用することで、圧力センサや電気制御回路を用いることなく、良好なエネルギ吸収能力を得ることを可能としている。
特開２００３−５６６３３号公報

前述の特許文献１あるいは特願２００３−３０３３１７に記載されている油圧回路の場合、次のような解決すべき課題がある。

（1）開閉弁としてポペット弁が用いられているが、ポペット弁にはクラック荷重（回路圧力が増加していくとき弁が開き始める圧力）が必ず存在するため、それ以下の小さい荷重領域では、パイロット操作部のパイロットピストンは動作しても、肝心の開閉弁が開かないため、風荷重などの微小振動レベルでの制御性能が劣化するといった問題がある。

（2）また、バッファーに蓄積された油圧をパイロットピストンの駆動力に用いているため、バッファーに圧力が残ると、開閉弁が開状態を維持してしまうといった危険側の誤動作の恐れがある。

（3）一方、油圧回路の構成に着目すると、前述の文献等に示されている油圧回路では、単一の開閉弁およびパイロット操作部でピストン両方向の移動に対して制御を行おうとすると、４つのチェック弁による整流が必要となる。こうしたチェック弁による整流を避けようとすると、今度は左右それぞれに対して独立した油圧回路が必要となり、いずれも部品点数が多くなり、サイズやコストの面での制約が生じる。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたもので、その目的は、外部からのエネルギ供給を一切必要とせずに減衰係数を自動的に切り替えることができ、通常の油圧ダンパを上回るエネルギ吸収能力を常に確実に発揮することができる減衰係数切替型の油圧ダンパにおいて、微小な振動レベルからも効果を発揮することができ、また危険側の動作不安のない、優れて安定した性能を発揮することができ、さらにコンパクトで低コストの油圧回路を得ることができる減衰係数切替型油圧ダンパを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、開閉弁が動作しないクラック圧より小荷重時には、パイロットピストンのみの開口面積のみで減衰係数の制御が可能となるように、開閉弁のクラック圧より低圧では開き、クラック圧より高圧では閉じる流路が、油圧回路上、開閉弁と並列に設置されていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパである。

本発明は、例えば、図１に示すように、シリンダ内で往復動するピストン３の両側に設けられた油圧室４を連結する流路５に設置した開閉弁６が油圧室４の圧力変化に応じて開閉して減衰係数を切り替える、減衰係数切替型油圧ダンパに適用される。この油圧ダンパでは、開閉弁６のパイロット操作部２０にバッファー２１を接続し、外力によりピストン３が移動すると、油圧室４内の作動油をバッファー２１内に導入して蓄圧し、開閉弁６はパイロット操作部２０で閉状態が維持されることにより、減衰係数が最大値Ｃmax となる。振幅最大点でピストン３の移動方向が変わると、バッファー２１内に蓄圧された圧力によりパイロット操作部２０を駆動することにより開閉弁６が一旦開き、荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。ピストン３がさらに中立位置へ向かって移動すると、パイロット操作部２０により開閉弁６が再び閉じて減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。反対側でも上記と同様に動作し、以上の動作が繰り返されることにより、地震等のエネルギが良好に吸収される。

このような油圧ダンパにおいて、開閉弁（ポペット弁）にはクラック荷重が必ず存在するため、それより小さな荷重領域では、パイロット操作部が動作しても肝心の開閉弁が開かないため、風荷重などの微小振動レベルでの制御性能が劣化する。これに対して、請求項１に係る発明は、開閉弁が動作しないクラック圧より低圧の荷重領域を制御できるように、パイロット操作部のパイロットピストンのみの開口面積のみで制御できるようにしたものである。そのため、開閉弁のクラック圧より低圧では開き、クラック圧より高圧では閉まる油圧回路を設けている。具体的には、例えば図１に示すように、プレストレスを導入した圧縮バネにより、油圧室４の圧力がクラック圧相当までは開き、クラック圧より高圧では閉じるピストン３３ａを有する微小用開閉弁３３を設け、その流路を開閉弁６と並列に設置し、クラック圧より低圧では作動油が流路３２を通過するようにする。これにより、開閉弁６が動作しないクラック圧より低圧の荷重領域でも、流路３２により油を流すことができ、風振動などの微小振動レベルでも、地震等の大きな外力の場合と同様に、減衰係数の自動切替えによる良好な制震を行うことができる。

なお、この請求項１に係る発明の基本的な油圧回路は、図１の左右独立型の油圧回路に限らず、図２に示す４つのチェック弁を用いた単一の開閉弁とその制御用油圧回路による整流型油圧回路等にも用いることができる。

本発明の請求項２に係る発明は、シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、ピストン両側の油圧の大小関係が反転する際に、一旦、バッファーと低圧のアキュムレータが連結されることにより、バッファーに蓄積された圧力が解消されるような機能を実現する弁が組み込まれていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパである。

前述したバッファー方式の減衰係数切替型油圧ダンパにおいては、バッファーに蓄積された油圧をパイロットピストンの駆動力に用いているため、バッファーに圧力が残ると、開閉弁が開状態を維持してしまうという危険側の誤動作の恐れがある。これに対して、請求項２に係る発明は、ピストン両側の圧力が反転して駆動される途中で一度バッファー圧と低圧のアキュムレータを連結し、これによりダンパ発生荷重が０（シリンダ内の左右の油圧室の差圧が０）になった時、一旦バッファーに蓄積された圧力が完全に解消されることにより、バッファー内に圧力が残って開閉弁が開状態を維持し続けてしまうことを回避するものである。具体的には、例えば図２に示すように、バッファー２１と低圧のアキュムレータ７とを切替弁４２を有する流路で連結する。この切替弁４２は、左右の油圧室の差圧で自動的に切り替わり、左右の油圧室の差圧が０になると、中立位置で開き、バッファー２１内の油圧が完全に抜ける。これにより、バッファー２１内に圧力が残って開閉弁６が開状態を維持し続けてしまうという危険側の誤動作が確実に防止される。

なお、この請求項２に係る発明の基本的な油圧回路は、図２の４つのチェック弁を用いた単一の開閉弁とその制御用油圧回路による整流型油圧回路に限らず、図１に示す左右独立型の油圧回路等にも用いることができる。また、請求項１に係る発明の微小用開閉機能と、請求項２に係る発明の誤動作解消機能を組み合わせることもできる（図４参照）。

本発明の請求項３に係る発明は、シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、パイロット操作部および開閉弁の背圧室へ高圧側のシリンダ圧力を導入し、かつ、パイロット操作部における開閉弁の背圧を排出するポートを低圧側のシリンダ圧力と連結するような切替弁を用いることにより、チェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部で、ピストン両方向に対して上記開閉動作を可能としたことを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパである。

前述したバッファー方式の減衰係数切替型油圧ダンパの油圧回路では、単一の開閉弁およびパイロット操作部でピストン両方向の移動に対して制御を行おうとすると、４つのチェック弁による整流が必要となり（図２参照）、またこのようなチェック弁による整流を避けようとすると、今度は左右それぞれに対して独立した油圧回路が必要となり（図１参照）、何れも部品点数が多くなり、サイズやコストの面で制約が生じる。これに対して、請求項３に係る発明は、４つのチェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部により、ピストンの左右両方向に対する開閉動作を可能としたものである。具体的には、例えば図３に示すように、単一の開閉弁６が設けられた油圧ダンパの油圧回路に、左右の油圧室４の圧力が高い方をパイロット操作のためのバッファー２１及び開閉弁６の背圧室へ連結し、かつ、パイロット操作部２０における開閉弁６の背圧を排出するポートを圧力の低い方の油圧室４に連結することができる方向切替弁５０を設ける。また、開閉弁６は正逆両方向の油の流れを背圧によりパイロット操作可能なように面積比（形状）を設定しておく。この方向切替弁５０は、左右の油圧室の差圧により自動的に切り替わり、圧力の高い方の油圧室の油圧でパイロット操作部２０が動作する。これにより、４つのチェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部によりピストンの左右両方向に対する開閉動作が可能となる。

なお、この請求項３に係る発明の単一の開閉弁とパイロット操作部による油圧回路と、請求項１に係る発明の微小用開閉機能と請求項２に係る発明の誤動作解消機能の両方またはいずれか一方を組み合わせることもできる（図４参照）。

また、微小用開閉弁に関しては、微小用開閉弁の動作を開閉弁の動作と連動させることも可能である。具体的には、例えば図５に示すように、開閉弁６のピストン６ａと微小用開閉弁６０のスプール６０ａとを連結する。開閉弁６のクラック圧より低圧ではスプール６０ａの通過流量を利用し、クラック圧より高圧で開閉弁６が動作するとスプール６０ａが閉じるように、自動的に動作する。

さらに、微小用開閉弁に関しては、微小用開閉弁と開閉弁を一体化することも可能である。具体的には、例えば図６に示すように、開閉弁６のピストン６ａに微小用開閉弁７０のスプール７０ａを組み込む。動作は連動型と同様である。

また、請求項２に係る発明の誤動作解消機能と請求項３に係る発明の単一の開閉弁の開閉動作機能を一つの切替弁で実現することも可能である。具体的には、例えば図６に示すように、方向切替弁５０の機能と図２の切替弁４２の機能を兼ね備えた切替弁８０を設置する。切替弁８０のスプール８０ａの両サイドには開閉弁６の開閉動作の部分を設け、中央の中立位置には、誤動作解消回路の流路４１を開閉する部分を設ける。左右の油圧室４の高い方の圧力によりスプール８０ａが移動し、スプール８０ａの両サイドの部分がそれぞれ流路位置に位置する。左右の油圧室４の圧力差が０になれば、スプール８０ａが中立位置に移動する。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

（1）バッファーに蓄積した圧力を開閉弁の駆動力に利用することで、外部のエネルギ供給を一切必要とせずに減衰係数を自動的に切り替えることができ、センサ、コントローラ、電磁弁等、無停電電源装置と特別の電源配線等を用いることなく、通常の油圧ダンパを上回るエネルギ吸収能力を常に確実に発揮することができる減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、開閉弁のクラック圧より低圧では開き、クラック圧より高圧では閉まる微小用開閉弁を設け、その流路を開閉弁と並列に設置し、クラック圧より低圧では微小用開閉弁の流路に作動油を通過させるようにしたため、開閉弁が動作しないクラック圧より低圧の荷重領域でも、開閉弁のパイロット操作部の開口面積を利用して減衰係数を切替えることができ、風振動などの微小振動レベルでも、地震等の大きな外力の場合と同様に、減衰係数の自動切替えによる良好な制震を行うことができる。

（2）バッファー方式の減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、ピストン両側の圧力が反転して駆動される途中で一度バッファー圧と低圧のアキュムレータを連結し、ダンパ発生荷重が０（シリンダ内の左右の油圧室の差圧が０）になった時、一旦バッファーに蓄積された圧力が完全に解消されるように構成することにより、バッファー内に圧力が残って開閉弁が開状態を維持し続けてしまうことが回避され、危険側の誤動作が確実に防止される。

（3）バッファー方式の減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、左右の油圧室の圧力が高い方をパイロット操作部および開閉弁の背圧室へ連結し、かつ、パイロット操作部における開閉弁の背圧を排出するポートを圧力の低い方の油圧室に連結することができる方向切替弁を設けるとともに、正逆両方向の油の流れを背圧によりパイロット操作可能な開閉弁を用いることにより、４つのチェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部によりピストンの左右両方向に対する開閉動作が可能となり、コンパクトで低コストな油圧回路を有する減衰係数切替型油圧ダンパが得られる。

以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、開閉弁に、大流量の作動油の通過を高速で、かつ、遮断を瞬時に行えるポペット弁（流量調整弁）を用いた例である。図１〜図６に本発明の第１〜第６実施形態を示す。なお、図１〜図６において、油圧ダンパのメインの油圧回路は実線で示し、開閉弁の制御用の油圧回路は点線で示している。

(1) 第１実施形態
この第１実施形態は、風振動などの微小振動レベルにも対応できるようにしたものである。先ず基本的な油圧回路の構成は以下の通りである。図１に示すように、油圧ダンパ１は、従来と同様、シリンダ２と、両ロッド型のピストン３と、ピストン３の両側の油圧室４と、両油圧室をつなぐ流路５に設けられた２つの開閉弁６などから構成されている。この油圧回路には、作動油の圧縮や温度変化による容積変化等を補うためのアキュムレータ７が設けられており、並列のチェック弁８と絞り９を有する流路１０を介して左右両側の油圧室４へそれぞれ作動油を供給できるようにされている。流路５には、一方の高圧側の油圧室４からの作動油が開閉弁６を通って他方の低圧側の油圧室４に流入できるように２つのチェック弁１１が組み込まれている。また、流路５には、油圧室４内の過大な圧力を逃す両方向のリリーフ弁１２も組み込まれている。

開閉弁６とその制御用油圧回路は、左右にそれぞれ独立して配置され、それぞれ左右両側の油圧室４の流路５に接続されている。ピストン３が移動した高圧側の開閉弁６とその制御用油圧回路が動作する。開閉弁６の油圧回路には、開閉弁６の開閉制御を行うパイロット操作部としてのパイロット操作弁２０と、パイロット操作弁２０のパイロットピストン２０ａを蓄圧された圧力で駆動するバッファー２１が設けられている。

開閉弁６は、そのポペット弁６ａの背面とパイロット操作弁２０の一つの入口ポートとが、可変絞り２２を有する操作用の流路２３で接続され、またポペット弁６ａの前面と背面とが、絞りを有するバイパス流路２４で連通する構造で、ポペット弁６ａ背部にポペット弁６ａを閉方向に押圧してクラック圧を設定するバネ６ｂを設けている。高圧側の油圧室４内の作動油がポペット弁６ａの前面と背面に供給されるが、パイロット操作弁２０が閉じている状態では、ポペット弁６ａの前面の圧力とポペット弁６ａの背圧は等しくなるが、ポペット弁背圧側の投影面積の方が大きく、かつバネ６ｂで押圧されるため、開閉弁６が閉じる。パイロット操作弁２０が開くと、作動油がバイパス流路２４、操作用の流路２３を通って低圧側の油圧室４へ排出されるため、開閉弁６がバネ６ｂの押圧力に抗して開く。

バッファー２１には、高圧側の油圧室４内の作動油がチェック弁２５、絞り２６を介して流入し、蓄圧される。バッファー２１に蓄圧された圧力は、流路２７によりパイロットビストン２０ａの前面に作用する。また、反対側のパイロットピストン２０ａの背面は、流路２８により流路５に接続され、背圧が作用するようにされている。従って、この背圧よりもパイロットピストン２０ａの前面の圧力が高ければ、パイロット操作弁２０が開く。また、このパイロット操作弁２０の２つの入口ポートには、前述の操作用の流路２３、バッファー２１からの流路２９が接続されている。また、このバッファー２１の油圧回路には、過大な圧力を逃すリリーフ弁３０が設けられている。

以上のような構成において、ピストン３が図示の中立位置ではパイロット操作弁２０は後述するように閉じており、地震等によりピストン３が図面上左側に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、パイロット操作弁２０は閉じているため開閉弁６はその背圧およびバネ６ｂの押圧力により閉状態を維持し、バッファー２１には圧力が蓄圧される。開閉弁６が閉じていることで、左側の油圧室４内の作動油は閉じ込められるため、減衰係数が最大値Ｃmaxとなる。

左側の振幅最大点でピストン３の移動方向が変わり、図面上右側に移動を開始すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、パイロットピストン２０ａの背圧も低下するため、バッファー２１に蓄圧された圧力によりパイロットピストン２０ａが駆動され、パイロット操作弁２０が開状態となり、作動油が前述のように排出されることで開閉弁６が開く。開閉弁６が開くことで、左側の油圧室４の作動油が開閉弁６を通って右側の油圧室４へ流入するため、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃminとなる。

ピストン３がさらに右側に移動すると、開閉弁６が閉じる。即ち、パイロット操作弁２０が開状態となることにより、バッファー２１内の作動油が流路２９を通って左側の油圧室４内に排出され、左右両側の油圧室４の圧力差が無くなると、パイロット操作弁２０は再び閉じ、これにより開閉弁６も閉じる。

ピストン３がさらに右側に移動すると、右側の開閉弁６とその制御用油圧回路が上記と同様に動作する。この右側部分でも、当初はパイロット操作弁２０と開閉弁６は閉じており、危険側の誤動作は防止されている。

以上のような動作をシリンダ２の両側で繰り返すことにより、通常の減衰係数一定の油圧ダンパに比べてエネルギ吸収能力が大幅に向上する。また、地震等の振動外力によるピストン３の移動だけで、減衰係数を自動的に切り替えることができる。

以上のような構成の油圧ダンパにおいて、開閉弁６にはクラック荷重が必ず存在するため、このクラック荷重より小さな荷重領域ではパイロット操作弁２０のパイロットピストン２０ａは動作しても、肝心の開閉弁６が開かないため、風振動などの微小振動レベルでの制御性能が劣化する。そこで、開閉弁６が動作しないクラック圧より低圧の領域をパイロット操作弁２０で制御できるように、開閉弁６のクラック圧より低圧で開き、クラック圧より高圧では閉まる微小用開閉回路３１を設ける。開閉弁６をパイロット操作する目的で開閉弁６と並列に設置される流路２４のオリフィス（絞り）では十分な開口面積が確保できないため、特別な微小用開閉回路３１を開閉弁６と並列に設置する。

具体的には、油圧室４からの作動油を操作用の流路２３の可変絞り２２とパイロット操作弁２０との間に供給可能な流路３２を設け、この流路３２に微小用開閉機構としての開閉弁３３を設ける。この微小用開閉弁３３のピストン３３ａの背面にはプレストレス（圧縮力）を導入したバネを設け、前面には流路３４により油圧室４の圧力を導入し、バネの押圧力を適宜設定することにより、クラック圧相当まではバネで開状態が維持され、クラック圧より高圧では閉じるようにされている。

開閉弁６が動作しないクラック圧より低圧の荷重領域では、以下のように動作する。即ち、風振動等の微小荷重によりピストン３が左側に移動すると、前述の地震等の大荷重の場合と同様に、パイロット操作弁２０は閉じているため、開閉弁６も閉じている。ピストン３が右側に移動すると、前述の地震等の大荷重の場合と同様に、パイロット操作弁２０が開くが、微小用開閉弁３３が開いているため、流路３２を通って作動油が排出される。これにより、風振動などの微小振動レベルでも、地震等の大きな外力の場合と同様に、減衰係数の自動切替えによる良好な制震を行うことができる。

開閉弁６が動作するクラック圧より高圧では、微小用開閉弁３３が閉じるため、微小用開閉回路３１は動作せず、通常どおりパイロット操作弁２０で開閉弁６が開閉制御される。

なお、この第１実施形態は、左右それぞれに独立した開閉弁・制御用油圧回路を配置した左右独立型油圧回路に適用した場合であるが、４つのチェック弁を用いた単一の開閉弁とその油圧回路による整流型油圧回路（後述の図２参照）にも適用できる。

(2) 第２実施形態
この第２実施形態は、バッファー内の圧力を０とし、開閉弁が開状態を維持してしまうといった危険側の誤動作を解消できるようにしたものである。図２に示すように、油圧ダンパ１の油圧回路は４つの整流用チェック弁１３を用いた整流型油圧回路であり、開閉弁６とその制御用の油圧回路は一組だけ設ければよい。その他の点は第１実施形態とほぼ同様であり、同一符号を付して説明を省略する。なお、この実施形態では、パイロット操作弁２０とバッファー２１の油圧回路と流路５との接続に、両方向の入力を選択して出力できるシャトル弁１４を用いている。

このような油圧回路において、バッファー２１と低圧のアキュムレータ７との間に誤動作解消回路４０を設ける。具体的には、バッファー２１とアキュムレータ７とを流路４１で接続し、この流路４１にこの流路を開閉する切替弁４２を設ける。この切替弁４２のピストン４２ａの両端面には、それぞれ流路４３を介して左右の油圧室４の油圧が作用し、油圧ダンパの動作により自動的に切り替わるようにされている。

以上のような構成において、基本的な動作は第１実施形態と同様であり、ピストン３が図面上左側に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、パイロット操作弁２０は閉じているため開閉弁６はその背圧により閉状態を維持し、バッファー２１には圧力が蓄圧される。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向が変わり、図面上右側に移動を開始すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、パイロットピストン２０ａの背圧も低下するため、バッファー２１に蓄圧された圧力によりパイロットピストン２０ａが駆動され、パイロット操作弁２０が開状態となり、作動油が前述のように排出されることで開閉弁６が開く。左側の油圧室４の圧油が開閉弁６を通って右側の油圧室４へ流入する。

この工程において、左側の油圧室４の圧力が右側の油圧室４の圧力よりも高いうちは、切替弁４２は図示のように閉じており、ピストン３の両側の油圧室４の圧力が反転する途中で、左右の油圧室４の差圧が０になると（ダンパ発生荷重が０になった時）、切替弁４２が中立位置の開状態となり、バッファー２１内に残った作動油が低圧のアキュムレータ７に流出し、バッファー２１に蓄積された圧力が完全に解消される。これにより、バッファー２１内に圧力が残って開閉弁６が開状態を維持し続けてしまうことが回避され、危険側の誤動作が確実に防止される。ピストン３がさらに右側に移動し、右側の油圧室４の圧力が高まれば、切換弁４２が閉じ、次の右側における開閉弁６とその制御用油圧回路が支障なく動作する。

なお、この第２実施形態は、４つのチェック弁を用いた整流型油圧回路に適用した場合であるが、左右それぞれに独立した開閉弁・制御用油圧回路を配置した左右独立型油圧回路（図１参照）にも適用できる。

(3) 第３実施形態
この第３実施形態は、４つのチェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部でピストン両方向に対する開閉動作を可能としたものである。図３に示すように、開閉弁６とその制御用油圧回路を一組だけ設け、図２の４つのチェック弁等の代わりに方向切替弁５０を用いる。油圧ダンパの油圧回路に一つ設置されている開閉弁６は正逆両方向の油の流れを背圧でパイロット操作できるように面積比（形状）が設定されているため、ピストン３の両方向の移動に対して開閉弁６は２方向の流れに対して開閉を行うことができる。

この方向切替弁５０は、左右の油圧室４のうちの圧力の高い方をパイロット操作弁２０の背圧室に導入でき、開閉弁６の操作用の流路２３の作動油をパイロット操作弁２０を介して圧力の低い方の油圧室４へ排出できるように、設置されている。また、方向切替弁５０のピストン５０ａの両端面には、それぞれ流路５１を介して左右の油圧室４の作動油が作用し、油圧ダンパの動作により自動的に切り替わるようにされている。

以上のような構成において、基本的な動作は第１実施形態・第２実施形態と同様であり、ピストン３が図面上左側に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、パイロット操作弁２０は閉じているため開閉弁６はその背圧により閉状態を維持し、バッファー２１には圧力が蓄圧される。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向が変わり、図面上右側に移動を開始すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、パイロットピストン２０ａの背圧も低下するため、バッファー２１に蓄圧された圧力によりパイロットピストン２０ａが駆動され、パイロット操作弁２０が開状態となり、作動油が前述のように排出されることで開閉弁６が開く。左側の油圧室４の圧油が開閉弁６を通って右側の油圧室４へ流入する。

この工程において、左側の油圧室４の圧力が右側の油圧室４の圧力よりも高いうちは、方向切替弁５０は図示のように切り替わっており、左側の油圧室４により開閉弁６とその制御用油圧回路が動作する。ピストン３がさらに右側に移動し、右側の油圧室４の圧力が高まれば、方向切換弁５０が切り替わり、右側の油圧室４により開閉弁６とその制御用油圧回路が動作する。

(4) 第４実施形態
この第４実施形態は、第１実施形態の微小用開閉機能と第２実施形態の誤動作解消機能を第３実施形態の単一型の油圧回路に適用したものである。図４に示すように、微小用開閉弁３３、切替弁４２、方向切替弁５０が設けられている。動作は、それぞれの実施形態の動作を組み合わせたものであり、説明は省略する。

(5) 第５実施形態
この第５実施形態は、微小用開閉機能を開閉弁連動型としたものである。即ち、図１の第１実施形態では、微小用開閉機能を開閉弁６とは独立したピストン３３ａで実現したが、図５に示すように、開閉弁６の動作と連動する微小用開閉弁６０で実現している。この微小用開閉弁６０のスプール６０ａは開閉弁６のポペット弁６ａに連結ロッド６１を介して固定し、操作用の流路２３と流路２８とを連結する流路６２を開閉できるようにされている。

油圧回路は図４の油圧回路と同じであり、基本的な動作は第１実施形態等と同様である。微小用開閉機能の動作については、第１実施形態と同様であるが、連動型であるため次のように動作する。即ち、開閉弁６が動作しないクラック圧より低圧の荷重領域では、開閉弁６は閉じているため微小用開閉弁６０は開いており、パイロット操作弁２０が開くと、流路６２・流路２３を通って作動油が排出される。クラック圧より高圧で開閉弁６が動作し、開閉弁６が開くと、微小用開閉弁６０は自動的に閉じる。

(6) 第６実施形態
この第６実施形態は、微小用開閉機能を開閉弁一体型としたものである。さらに、第３実施形態の方向切替弁の機能と第２実施形態の切替弁の機能を一つの切替弁で実現したものである。

図６に示すように、微小用開閉機能は開閉弁６のポペット弁６ａに微小用開閉弁７０のスプール７０ａを組み込むことにより、開閉弁６と微小用開閉弁７０を兼ねる開閉弁一体型としている。微小用開閉弁７０は、第５実施形態と同様に、操作用の流路２３と流路２８とを連結する、絞り付きの流路７１を開閉できるようにされている。動作は、第５実施形態と同じであり、説明を省略する。

また、図３の方向切替弁５０の位置に、この方向切替弁５０の機能と図２の切替弁４２の機能を兼ね備えた切替弁８０を設置する。具体的には、この切替弁８０のスプール８０ａの両サイドに、方向切替弁５０の機能、即ち左右の油圧室４のうちの圧力の高い方をパイロット操作弁２０の背圧室に導入し、開閉弁６の操作用の流路２３の油圧をパイロット操作弁２０を介して圧力の低い方の油圧室４へ排出する部分を設ける。スプール８０ａの中央の中立位置には、切替弁４２の機能、即ち誤動作解消回路４０のバッファー２１と低圧のアキュムレータ７と接続する流路４１を開閉する部分を設ける。

動作は、方向切替弁５０と切替弁４２を組み合わせた動作であり、左右の油圧室４の高い方の圧力により方向切替弁８０のスプール８０ａが移動し、スプール８０ａの両サイドの部分がそれぞれ流路位置に位置する。左右の油圧室４の圧力差が０になれば、スプール８０ａが中立位置に移動する。

本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの風振動などの微小振動レベルにも対応できるようにした第１実施形態の油圧回路図である。 本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの危険側の誤動作を解消できるようにした第２実施形態の油圧回路図である。 本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの単一の開閉弁と制御用油圧回路で開閉動作をできるようにした第３実施形態の油圧回路図である。 本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの第１実施形態と第２実施形態の機能を第３実施形態の回路に付与した第４実施形態の油圧回路図である。 本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの微小用開閉弁を開閉弁の動作と連動させるようにした第５実施形態の油圧回路図である。 本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの微小用開閉弁を開閉弁に一体化し、さらに単一型油圧回路の方向切替弁の機能と誤動作防止の切替弁の機能を一つの切替弁で実現する第６実施形態の油圧回路図である。

符号の説明

１……油圧シリンダ
２……シリンダ
３……ピストン
４……油圧室
５……流路
６……開閉弁
７……アキュムレータ
８……チェック弁
９……絞り
１０…流路
１１…チェック弁
１２…リリーフ弁
１３…整流用チェック弁
１４…シャトル弁
２０…パイロット操作弁
２０ａ…パイロットピストン
２１…バッファー
２２…可変絞り
２３…操作用の流路
２４…バイパス流路
２５…チェック弁
２６…絞り
２７…流路
２８…流路
２９…流路
３０…リリーフ弁
３１…微小用開閉回路
３２…流路
３３…微小用開閉弁
３３ａ…ピストン
４０…誤動作解消回路
４１…流路
４２…切替弁
４２ａ…ピストン
４３…流路
５０…方向切替弁
５０ａ…ピストン
５１…流路
６０…微小用開閉弁（連動型）
６０ａ…スプール
６１…連結ロッド
６２…流路
７０…微小用開閉弁（一体型）
７０ａ…スプール
７１…流路
８０…切替弁
８０ａ…スプール

Claims (3)

1. シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、
   片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、
   開閉弁が動作しないクラック圧より小荷重時には、パイロットピストンのみの開口面積のみで減衰係数の制御が可能となるように、開閉弁のクラック圧より低圧では開き、クラック圧より高圧では閉じる流路が、油圧回路上、開閉弁と並列に設置されていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパ。
2. シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、
   片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、
   ピストン両側の油圧の大小関係が反転する際に、一旦、バッファーと低圧のアキュムレータが連結されることにより、バッファーに蓄積された圧力が解消されるような機能を実現する弁が組み込まれていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパ。
3. シリンダ内で往復動するピストンの両側の油圧室を連結する流路に開閉弁を備え、この開閉弁を開閉させることにより減衰係数を切り替えるようにした油圧ダンパであって、
   片側の油圧室の圧力が上昇中は、開閉弁が閉状態を維持すると共に、バッファーに圧力を蓄圧し、当該油圧室の圧力が低下し始めると、開閉弁をパイロット制御するためのパイロット操作部のパイロットピストンがバッファー内に蓄圧された圧力により駆動されることで開閉弁が開き、その後左右の油圧室の圧力差が解消されると、再び開閉弁が閉じるように動作する油圧ダンパにおいて、
   パイロット操作部および開閉弁の背圧室へ高圧側のシリンダ圧力を導入し、かつ、パイロット操作部における開閉弁の背圧を排出するポートを低圧側のシリンダ圧力と連結するような切替弁を設けるとともに、正逆両方向の油の流れを背圧によりパイロット操作可能な開閉弁を用いることにより、チェック弁による整流を行うことなく、単一の開閉弁およびパイロット操作部で、ピストン両方向に対して上記開閉動作を可能としたことを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパ。

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