JP2013217437A - 液圧ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】免震装置に適した減衰特性を実現でき、構造が簡単で部品点数の増加を抑制できコストも低減することができる液圧ダンパを提供する。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、ダンパ本体１と、当該ダンパ本体１の伸縮の一方または両方で通過する液体の流れに抵抗を与える減衰部２０とを備えた液圧ダンパＤであって、減衰部２０は、並列して設けた減衰通路２１とリリーフ通路２２と、減衰通路２１の途中に設けられて減衰通路２１を開閉する切換弁２３と、リリーフ通路２２の途中に設けたリリーフ弁２４とを備え、切換弁２３は減衰通路２１を開閉するスプール３０と、減衰通路２１を開放する方向へスプール３０を附勢する附勢ばね３３と、スプール３０の少なくとも開弁方向の移動を妨げる摩擦部材３６とを備え、スプール３０を閉弁させるようスプール３０に減衰通路２１のスプール３０よりも上流側の圧力を作用させた。
【選択図】図１

Description

この発明は、液圧ダンパに関し、特に、構造物や大型機械の振動を抑制する免震装置への利用に適する液圧ダンパの改良に関する。

免震装置は、地盤と構造物との間に介装されるボールアイソレータやゴムといった支持装置を備え、構造物を地盤に対して変位可能に支持しており、地震動の構造物への伝達を絶縁するようになっている。また、この免震装置には、上記のような支持装置の他に、地盤と構造物との間に介装される液圧ダンパを備えており、構造物の振動を液圧ダンパが発生する減衰力で減衰させて構造物の振動を抑制するようになっている。

免震装置は、地震が発生した場合に液圧ダンパの減衰力が小さければ小さいほど、地盤の振動の構造物へ伝達しにくくなり、高い振動絶縁性を確保することができるが、液圧ダンパの減衰力を小さくしすぎると大きな振動が入力された場合に構造物の移動を抑制できず、免震装置から構造物が脱落してしまう可能性がある。

そこで、この種の免震装置に使用される液圧ダンパでは、液圧ダンパの伸縮時に液体が通過する流路の途中に設けられる減衰部にリリーフ弁と開閉弁とを並列に配置する構造を採用するものがある（特許文献１参照）。

この液圧ダンパは、ピストン速度が低い低速領域では、開閉弁が開いていてこの開閉弁を通過するので減衰係数が小さく、ピストン速度が中速領域にある場合には開閉弁が徐々に閉じるので減衰係数が大きくなり、さらに、ピストン速度が高速領域にあると開閉弁が閉じる代わりにリリーフ弁が開弁して減衰係数が小さくなるという免震装置に適する減衰特性を有している。

特開２０１１−３２８４９号公報

この液圧ダンパにおける開閉弁は、上流側の圧力をパイロット圧とし、このパイロット圧が高くなると閉弁するようになっているが、開閉弁が閉じるとすぐには開かないように、パイロット圧が直ぐに抜けて低くなることが無いように可変ニードルバルブを設けている。

このように、開弁を遅らせることで、ピストン速度が高くなり開閉弁が閉じて液圧ダンパの減衰力が高くなると、液圧ダンパの伸縮方向が切り替わっても開閉弁が閉じ続けて、液圧ダンパの発生する減衰力が高くなるため、特に、地震によって大きな振動が構造物に作用した場合にあっても構造物の振動を充分に抑制でき、構造物の振動を低減させることができる。

しかしながら、開閉弁の開弁タイミングを遅らせるには、ニードルバルブが必要となるため、減衰部の構造が複雑となるとともに、部品点数も多くなって、液圧ダンパのコストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、免震装置に適した減衰特性を実現でき、構造が簡単で部品点数の増加を抑制できコストも低減することができる液圧ダンパを提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段における液圧ダンパは、伸縮可能であって内部に液体が充填されるダンパ本体と、当該ダンパ本体の伸縮の一方または両方で通過する液体の流れに抵抗を与える減衰部とを備えた液圧ダンパであって、上記減衰部は、並列して設けた減衰通路とリリーフ通路と、上記減衰通路の途中に設けられて減衰通路を開閉する切換弁と、上記リリーフ通路の途中に設けたリリーフ弁とを備え、上記切換弁は減衰通路を開閉するスプールと、上記減衰通路を開放する方向へ上記スプールを附勢する附勢ばねと、上記スプールの少なくとも開弁方向の移動を妨げる摩擦部材とを備え、上記スプールを閉弁させるよう上記スプールに上記減衰通路の上記スプールよりも上流側の圧力を作用させたことを特徴とする。

液圧ダンパにあっては、ピストン速度が低い場合には、低い減衰力しか発揮せずに構造物への振動絶縁性を阻害せず、ピストン速度が高速に達するような大きな振動が構造物に作用する場面では高い減衰力を発揮し続けるので、構造物の振動を高い減衰力で抑えることができ、効果的に振動を抑制することができるとともに、構造物が免震装置から脱落してしまうことを防止することができる。

そして、この液圧ダンパにあっては、切換弁の閉弁状態に維持するのにスプールに摺接する摩擦部材を用いるので、別途、閉弁状態維持のためのバルブの設置が不要となる。

本発明の液圧ダンパによれば、免震装置に適した減衰特性を実現でき、構造が簡単で部品点数の増加を抑制できコストも低減することができる。

一実施の形態における液圧ダンパを示す縦断面図である。 一実施の形態における液圧ダンパのロッドガイドの平面図である。 一実施の形態における液圧ダンパの減衰部のＡＡ断面図である。 一実施の形態における液圧ダンパの減衰特性を示す図である。

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態における液圧ダンパＤは、図１から図３に示すように、伸縮可能であって内部に液体が充填されるダンパ本体１と、当該ダンパ本体１の伸縮の両方で通過する液体の流れに抵抗を与える減衰部２０とを備えて構成されている。

液圧ダンパＤは、免震装置に適しており、図示はしないが、たとえば、地盤と構造物との間にボールアイソレータや積層ゴム等といった弾性体とともに介装されて免震装置に組み込まれるが、液圧ダンパの用途はこれに限定されるものではない。なお、図１では、減衰部２０の構造を記載すると図が煩雑となるため、減衰部２０の切換弁２３およびリリーフ弁２４の記載を省略している。

以下、各部について説明する。ダンパ本体１は、図１に示すように、シリンダ２と、当該シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、一端がピストン３に連結されてシリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４と、シリンダ２の一端に固定されてロッド４を軸支する環状のロッドガイド５と、シリンダ２内にピストン３で区画したピストン室Ｐとロッド室Ｒと、タンクＴと、当該タンクＴからピストン室Ｐへ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路６と、ピストン室Ｐからロッド室Ｒへ向かう液体の流れのみを許容する整流通路７とを備えて構成されている。そして、減衰部２０は、ロッドガイド５に設けられていて、減衰通路２１とリリーフ通路２２とで上記ロッド室Ｒと上記タンクＴと連通している。

また、シリンダ２の外周側には、このシリンダ２を覆う外筒８が設けられており、シリンダ２と外筒８との間の環状隙間でタンクＴを形成している。外筒８の図１中左端は、環状のフランジ９によって閉塞されており、このフランジ９には、内周にロッド４が挿通されるとともにシリンダ２の一端に嵌合される環状のロッドガイド５が図示しないボルトによってボルト止めされて固定される。また、シリンダ２の図１中右端は、ボトム部材１０にて閉塞され、外筒８の図１中右端は蓋１１によって閉塞されている。シリンダ２は、ボトム部材１０とともに、外筒８の両端に固定される上記したロッドガイド５とフランジ９および蓋１１で挟持されて外筒８内に収容固定されている。

また、ピストン室Ｐ内とロッド室Ｒ内には、この場合、作動油等の液体が充填されており、タンクＴ内にも液体が貯留されている。ここでは、上記液体は作動油となるが、他の液体を使用してもよく、錆等の弊害がなければ水、水溶液等を使用しても差し支えない。

吸込通路６は、途中に、タンクＴからピストン室Ｐへ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁６ａを備えており、吸込通路６をタンクＴからピストン室Ｐへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。この吸込通路６は、この実施の形態の場合、図１に示すように、ボトム部材１０に設けられている。

整流通路７も同様に、途中に、ピストン室Ｐからロッド室Ｒへ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁７ａを備えており、整流通路７をピストン室Ｐからロッド室Ｒへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路としている。この整流通路７は、この実施の形態の場合、図１に示すように、ピストン３に設けられている。

なお、吸込通路６と整流通路７は、上記した部材以外に設けることも可能であるが、これらをダンパ内に設けることで、ダンパを小型にできる利点がある。また、ボトム部材１０と蓋１１とを一部品で構成して吸込通路６を当該部品に設けるようにしてもよい。

上記のように構成されたダンパ本体Ｄは、伸長する場合、ピストン室Ｐの容積が拡大されロッド室Ｒが圧縮されて容積が縮小されるので、拡大されるピストン室ＰにはタンクＴから吸込通路６を介して液体が供給されてロッド室Ｒから押し出された液体は減衰部２０を介してタンクＴへ排出される。また、ダンパ本体Ｄは、収縮する場合、ピストン室Ｐが圧縮されて容積が縮小されロッド室Ｒの容積が拡大されるので、圧縮されるピストン室Ｐから拡大するロッド室Ｒに整流通路７を介して液体が移動するとともに、シリンダ２内にロッド４が侵入する体積分の液体がシリンダ１内で過剰となるために、この過剰分の液体が減衰部２０を介してタンクＴへ排出される。つまり、この実施の形態の液圧ダンパＤにあっては、伸長しても収縮しても液体が減衰部２０を一方向へ流れる、いわゆる、ユニフロー型のダンパとして構成されており、シリンダ２内からタンクＴへ排出される液体が通過する際に抵抗が与えられて減衰力を発揮するようになっている。また、この実施の形態では、上述したように、タンクＴは、シリンダ２内から排出される液体を吸収するだけでなく、ダンパ本体Ｄの伸長時の際にシリンダ２内で不足する液体をシリンダ２内へ供給するようになっており、このようなダンパ本体Ｄの作動に必要かつ充分な量の液体を内部に貯留している。

なお、この場合、ロッド４の横断面積は、ピストン２の横断面積の二分の一になるようにしてあり、ダンパ本体Ｄの伸長側と収縮側のストローク量が同じであれば伸長時でも収縮時でも同じ体積の液体がシリンダ２からタンクＴへ排出されることになる。そのため、ダンパは、液柱剛性を無視すれば、伸長側と収縮側のストローク速度が同じであれば伸長時でも収縮時でも等しい減衰力を発揮することが可能であり、伸長側と収縮側の減衰力に偏りをもたせたくない免震装置や制振装置に最適となる。

つづいて、減衰部２０について詳細に説明する。減衰部２０は、並列して設けてロッド室ＲとタンクＴとを連通する減衰通路２１とリリーフ通路２２と、減衰通路２１の途中に設けられて減衰通路２１を開閉する切換弁２３と、リリーフ通路２２の途中に設けたリリーフ弁２４とを備えて構成されている。

減衰通路２１は、図１から図３に示すように、ロッドガイド５の内周から開口してロッド室Ｒに連通する上流部２１ａと、ロッドガイド５の図３中左端から開口する弁孔２１ｂと、弁孔２１ｂをタンクＴへ接続する下流部２１ｃとを備えており、リリーフ通路２２もまた、図１から図３に示すように、ロッドガイド５の内周から開口してロッド室Ｒに連通する上流部２２ａと、ロッドガイド５の図３中左端から開口する弁孔２２ｂと、弁孔２２ｂをタンクＴへ接続する下流部２２ｃとを備えて構成されている。

この場合、ロッドガイド５には、タンクＴ側端である図１中右端から開口して減衰通路２１の下流部２１ｃおよびリリーフ通路２２の下流部２２ｃの双方に連通される縦孔５ａが設けられていて、この縦孔５ａは、フランジ９に設けた螺子孔９ａに連通され、この螺子孔９ａにはタンクＴ内に伸びるパイプ１２が螺着されている。したがって、減衰通路２１およびリリーフ通路２２は、パイプ１２を介してタンクＴに通じており、減衰部２０を通過した液体がパイプ１２を通過することによって流速が弱められ、タンクＴ内での気泡の巻き込みやキャビテーションを防止している。

切換弁２３は、弁孔２１ｂ内に固定した筒状のスリーブ３０と、スリーブ３０内に摺動自在に挿入される筒状のスプール３１と、スプール３１内に挿入されるばね受部材３２と、スプール３１を減衰通路２１を開放する方向、つまり、図３中右方へ附勢する附勢ばねとしてのコイルばね３３と、弁孔２１ｂの図３中左端に螺着されるプラグ３４と、プラグ３４に螺着されるアジャスタ３５とを備えて構成されている。

スリーブ３０は、外周に設けた環状溝３０ａと、環状溝３０ａを内部へ連通する透孔３０ｂとを備えていて、弁孔２１ｂに収容すると、上記環状溝３０ａが減衰通路２１における上流部２１ａに対向して、内部をロッド室Ｒへ連通させている。

スプール３１は、筒状であって、スリーブ３０内に摺動自在に挿入されて軸方向移動可能とされる先端側の小径部３１ａと、スリーブ３０内への侵入ができない後端側の大径部３１ｂと、小径部３１ａの大径部３１ｂの近傍から開口して内部へ通じる透孔３１ｃとを備えて構成されている。また、このスプール３１は、小径部３１ａの内周側であって透孔３１ｃよりも先端側となる図３中右端側は内周径が小径に設定されていて、途中に段部３１ｄが設けられている。そして、スプール３１は、スリーブ３０内に小径部３１ａを摺動自在に挿入することでスリーブ３０に対して径方向に位置決められている。また、スプール３１には、減衰通路２１のスプール３１よりも上流側であるロッド室Ｒの圧力が作用するようになっており、この圧力によってスプール３１が減衰通路２１を閉塞する方向へ附勢されるようになっている。つまり、減衰通路２１のスプール３１よりも上流側の圧力をパイロット圧とし、このパイロット圧が高くなると当該パイロット圧でスプール３１が押圧されて閉弁方向へ移動するようなっている。

ばね受部材３２は、スプール３１内に挿入される軸部３２ａと、軸部３２ａの外周に設けたフランジ状のばね受３２ｂとを備えて構成されており、このばね受３２ｂとスプール３１の図３中左端との間にはコイルばね３３が介装されている。よって、スプール３１は、コイルばね３３によって図３中右方へ附勢されている。また、軸部３２ａの外周であって、スプール３１内に対向する部位には環状溝３２ｃが設けられており、この環状溝３２ｃには環状の摩擦部材としてのＯリング３６が装着されている。この摩擦部材としてのＯリング３６は、スプール３１の内周に押しつけられて密着している。

なお、ばね受３２ｂの形状は、フランジ状に限られるものではなく、コイルばね３３の一端を支承することができれば形状は限定されない。

また、プラグ３４は、工具で把持可能な頭部３４ａと、頭部３４ａから伸びる螺子軸３４ｂと、頭部３４ａから螺子軸３４ｂを貫通する螺子孔３４ｃとを備えており、螺子軸３４ｂを弁孔２１ｂの図３中左端に螺着することでロッドガイド５に固定される。

アジャスタ３５は、螺子軸状であってプラグ３４の螺子孔３４ｃに螺着されており、液圧ダンパＤの外部から操作可能であって、周方向へ回転させることで送りねじの要領で弁孔２１ｂ内にて軸方向へ移動させることができるようになっている。コイルばね３３によってばね受部材３２が図３中左方へ附勢されているので、このアジャスタ３５は、先端をばね受部材３２へ当接させている。よって、アジャスタ３５を弁孔２１ｂ内で進退させることで、ばね受部材３２をコイルばね３３の伸縮方向へ移動させることができ、コイルばね３３の初期圧縮量を調節できるようになっている。

この実施の形態では、コイルばね３３によって附勢されてスプール３１の小径部３１ａが完全にスリーブ３０内に挿入された状態では、透孔３１ｃがスリーブ３０の内周によって閉塞されるため、ロッド室Ｒに連通されるスリーブ３０内はスプール３１によって閉鎖されて、減衰通路２１が遮断された状態となる。これに対して、減衰通路２１の上流部２１ａ側からロッド室Ｒの圧力が高くなると、スプール３１がスリーブ３０から離間する方向となる図３中左方へ押圧され、スプール３１がコイルばね３３の附勢力に抗して図３中左方へ移動すると透孔３１ｃにスリーブ３０の内周が対向しないようになって、スリーブ３０内は透孔３１ｃを介して下流部２１ｃへ通じるので減衰通路２１が開放された状態となる。すなわち、この状態では切換弁２３は開弁する。さらに、減衰通路２１の上流部２１ａ側からロッド室Ｒの圧力が高くなってスプール３１が上記したよりも図３中左方へ移動すると、今度は、ばね受部材３２の軸部３２ａの外周がスプール３１の透孔３１ｃに対向してこれを閉塞するので、これによって、スリーブ３０内はスプール３１によって閉鎖されて減衰通路２１が遮断された状態となる。すなわち、この状態では切換弁２３は閉弁する。

また、切換弁２３が閉弁した状態からロッド室Ｒ内の圧力が減少すると、コイルばね３３の附勢力によってスプール３１がスリーブ３０側へ接近する、つまり、開弁方向への移動しようとするが、摩擦部材としてのＯリング３６がスプール３１の内周に押しつけられて密着しているため、スプール３１の開弁方向の移動が妨げられ、ロッド室Ｒの圧力の減少に対して切換弁２３の開弁が遅れる。摩擦部材は、切換弁２４の開弁を遅らせるために設けられるものであるから、スプール３０の閉弁側への移動に対してはこれを抑制しないよう、摩擦抵抗に方向性を備えるものを使用することも可能である。

なお、スリーブ３０は、省略することも可能であるが、スリーブ３０を設けることで、弁孔２１ｂに対して精密な加工精度が要求されずに済むという利点がある。スプール３１は、外周にスリーブ３０内へ侵入できない大径部３１ｂを備えていることで、スプール３１のスリーブ３０へ対する移動を規制することができ、スプール３１がコイルばね３３で附勢されてスリーブ３０内へ何処までも際限なく押し込まれてしまうことがない。また、スプール３１がスリーブ３０から離間して閉弁側へ移動する場合、ばね受部材３２の軸部３２ａの先端がスプール３１の内周に設けた段部３１ｄへ衝合して、それ以上のスプール３１のスリーブ３０に対する離間方向への移動を規制するようになっている。これによって、スプール３１が図３中左方となる離間方向へ際限なく移動してスプール３１がスリーブ３０から完全に抜けきってしまうことを防止でき、切換弁２３の分解を防止することができる。

上記のように、スプール３１が筒状であって透孔３１ｃを備え、切換弁２３が当該スプール３１内に挿入される軸部３２ａを備えたばね受部材３２を備え、ばね受部材３２とスプール３１との間に附勢ばねとしてのコイルばね３３を介装し、軸部３２ａでスプール３１の透孔３１ｃを開閉して減衰通路２１を開閉するようにしたので、ばね受部材３２が切換弁２３におけるシャッターとしても機能でき、切換弁２３における部品点数を削減することができる。さらに、摩擦部材としてのＯリング３６がばね受部材３２の軸部３２ａの外周に装着されているので、スプール３１とばね受部材３２との間をシールするシール部材としても機能するので、スプール３１とばね受部材３２との間を液体が通過することがなく、切換弁２３で発生する減衰力が狙い通りとなって安定した減衰力を発揮できる。

つづいて、リリーフ弁２４は、リリーフ通路２２の弁孔２２ｂ内に固定した筒状のスリーブ４０と、スリーブ４０内に摺動自在に挿入される弁体４１と、ばね受４２と、弁体４１をリリーフ通路２２を開放する方向、つまり、図３中右方へ附勢するリリーフばねとしてのコイルばね４３と、弁孔２２ｂの図３中左端に螺着されるプラグ４４と、プラグ４４に螺着されるリリーフアジャスタ４５とを備えて構成されている。

スリーブ４０は、外周に設けた環状溝４０ａと、環状溝４０ａを内部へ連通する透孔４０ｂとを備えていて、弁孔２２ｂに収容すると、上記環状溝４０ａがリリーフ通路２２における上流部２２ａに対向して、内部をロッド室Ｒへ連通させている。

弁体４１は、スリーブ４０の図３中左端に着座可能なフランジ４１ａと、フランジ４１ａの図３中右端に設けられてスリーブ４０内に摺動自在に挿入される弁頭４１ｂと、フランジ４１ａの図３中左端に設けた筒部４１ｃとを備えて構成されており、弁頭４１ｂをスリーブ４０内に進退させることができるようになっている。そして、弁体４１は、スリーブ４０内に弁頭４１ｂを摺動自在に挿入することでスリーブ４０に対して径方向に位置決められている。また、弁頭４１ｂは、割４１ｄを備えていて、弁体４１がスリーブ４０から離間する方向、つまり、図３中左方へ移動して、割４１ｄの左端がスリーブ４０の左端よりも左方へ移動するとスリーブ４０内がこの割４１ｄを通じて弁体４１の外周へと通じるようになっている。さらに、割４１ｄの最深部は、小孔４１ｅによって筒部４１ｃ内に連通されている。

ばね受４２は、弁体４１の筒部４１ｃ内に挿入される軸部４２ａと、軸部４２ａの図３中左端に設けたフランジ状のばね受４２ｂとを備えて構成されており、このばね受４２ｂと弁体４１のフランジ４１ａとの間にはリリーフばねとしてのコイルばね４３が介装されている。よって、弁体４１は、コイルばね４３によって図３中右方へ附勢されていて、フランジ４１ａをスリーブ４０の図３中左端に当接させている。なお、軸部４２ａの外周であって、筒部４１ｃに対向する部位には環状溝４２ｃが設けられており、この環状溝４２ｃには環状のＯリング４２ｄが装着されていて、ばね受４２と弁体４１との間をシールしている。なお、ばね受４２ｂの形状は、フランジ状に限られるものではなく、コイルばね４３の一端を支承することができれば形状は限定されない。

また、プラグ４４は、工具で把持可能な頭部４４ａと、頭部４４ａから伸びる螺子軸４４ｂと、頭部４４ａから螺子軸４４ｂを貫通する螺子孔４４ｃとを備えており、螺子軸４４ｂを弁孔２２ｂの図３中左端に螺着することでロッドガイド５に固定される。

リリーフアジャスタ４５は、螺子軸状であってプラグ４４の螺子孔４４ｃに螺着されており、液圧ダンパＤの外部から操作可能であって、周方向へ回転させることで送りねじの要領で弁孔２２ｂ内にて軸方向へ移動させることができるようになっている。コイルばね４３によってばね受４２が図３中左方へ附勢されているので、このリリーフアジャスタ４５は、先端をばね受４２へ当接させている。よって、リリーフアジャスタ４５を弁孔２２ｂ内で進退させることで、ばね受４２をコイルばね４３の伸縮方向へ移動させることができ、コイルばね４３の初期圧縮量を調節できるようになっている。

この実施の形態では、コイルばね４３によって附勢されて弁体４１の弁頭４１ｂが完全にスリーブ４０内に挿入された状態では、フランジ４１ａがスリーブ４０の左端に当接してスリーブ４０内は弁体４１によって閉鎖されて、リリーフ通路２２が遮断された状態となる。つまり、この状態ではリリーフ弁２４は閉弁状態である。これに対して、リリーフ通路２２の上流部２２ａ側からロッド室Ｒの圧力が高くなると、弁体４１のフランジ４１ａがスリーブ４０から離間する方向となる図３中左方へ押圧され、弁体４１がコイルばね４３の附勢力に抗して図３中左方へ移動すると、上記した割４１ｄを通じてスリーブ４０内が下流部２２ｃへ通じるのでリリーフ通路２２が開放された状態となる。すなわち、この状態ではリリーフ弁２４は開弁する。なお、このリリーフ弁２４の場合、弁体４１の筒部４１ｃが小孔４１ｅを通じてスリーブ４０内へ連通されているので、弁体４１の急激な移動が緩和されるが、弁体４１の構造は任意であり、上記した形状や構造に限定されるものではない。

なお、スリーブ４０は、省略することも可能であるが、スリーブ４０を設けることで、弁孔２２ｂに対して精密な加工精度が要求されずに済むという利点がある。

さて、液圧ダンパＤは、以上のように構成されるが、上記したように、液圧ダンパＤが伸長すると、液体がロッド室Ｒから減衰部２０を通過してタンクＴへ排出される。まず、液圧ダンパＤのピストン速度が低い場合、ロッド室Ｒ内の圧力も低いため、減衰通路２１における切換弁２３は開弁するものの、リリーフ弁２４は開弁しないので、図４の線ａに示すように減衰係数は小さく、液圧ダンパＤが発生する減衰力も低いものとなる。ピストン速度が高くなって、ロッド室Ｒ内の圧力も高くなり、リリーフ弁２４は開弁しないが、減衰通路２１における切換弁２３のスプール３１の透孔３１ｄがばね受部材３２の軸部３２ａによって完全には閉塞されないものの閉じられ始めると、図４の線ｂに示すように傾きが大きくなる減衰特性となって、液圧ダンパＤが発生する減衰力も高くなる。さらに、ピストン速度が高くなって減衰通路２１における切換弁２３が完全に閉弁すると、今度はリリーフ弁２４が開弁して、リリーフ通路２２を介して液体はタンクＴへ移動するので、図４の線ｃに示すように傾きが小さくなる減衰特性となる。

このように、切換弁２３が閉弁した場合、液圧ダンパＤの伸縮方向が切り替わってピストン速度が低下しても、摩擦部材としてのＯリング３６がスプール３１の開弁方向への移動を妨げるので、しばらくの間、切換弁２３は閉弁状態に維持され、この場合の液圧ダンパＤの減衰特性は、図４の線ｄに示すように、ヒステリシスをもつ特性となって高い減衰力を発揮することになる。

つまり、この液圧ダンパＤにあっては、ピストン速度が低い場合には、低い減衰力しか発揮せずに構造物への振動絶縁性を阻害せず、ピストン速度が高速に達するような大きな振動が構造物に作用する場面では高い減衰力を発揮し続けるので、構造物の振動を高い減衰力で抑えることができ、効果的に振動を抑制することができるとともに、構造物が免震装置から脱落してしまうことを防止することができる。よって、液圧ダンパＤによれば、免震装置に適した減衰特性を実現できる。

そして、この液圧ダンパＤにあっては、切換弁２３の閉弁状態に維持するのにスプール３１に摺接する摩擦部材を用いるので、別途、切換弁の閉弁状態維持のためのバルブの設置が不要で、減衰部２０の構造が簡素となって部品点数も削減され、液圧ダンパＤのコストも低減される。

なお、摩擦部材には、Ｏリング３６の他にもゴムや合成樹脂等の部材を用いることができ、軸部３２ａの外周以外にも弁孔２１ｂの内周に摩擦部材を設けてスプール３１の外周に摺接させるようにしてもよいし、スプール３１の内周に軸部３２ａの外周に摺接する摩擦部材を設けるようにしてもよい。また、摩擦部材の形状は自由であって環状に限定されるものではないが、環状とすることで軸部３２aの外周に装着するか、スプール３１の内周に装着することでシールを兼ねることもでき、更なる部品点数の削減とコスト削減に有効である。

また、スプール３１が筒状であって透孔３１ｃを備え、切換弁２３が当該スプール３１内に挿入される軸部３２ａを備えたばね受部材３２を備え、ばね受部材３２とスプール３１との間に附勢ばねとしてのコイルばね３３を介装し、軸部３２ａでスプール３１の透孔３１ｃを開閉して減衰通路２１を開閉するようにしたので、ばね受部材３２が切換弁２３におけるシャッターとしても機能でき、切換弁２３における部品点数を削減でき、液圧ダンパＤの部品点数をまた更に削減することができ、コスト削減効果も高い。

さらに、切換弁２３の附勢ばねの初期荷重をアジャスタ３５で外部から操作可能であるから、液圧ダンパＤの減衰特性の調整が非常に容易となる。なお、アジャスタ３５で附勢ばねとしてのコイルばね３３へ与える初期荷重を変更することにより、切換弁２３の閉弁圧を変更することができ、初期荷重を高めれば図４中線ｂを図中右方となるピストン速度高速側へシフトさせるように減衰特性を変更でき、初期荷重を低めれば図４中線ｂを図中左方となるピストン速度低速側へシフトさせるように減衰特性を変更できる。

また、リリーフ弁２４のリリーフばねの初期荷重をリリーフアジャスタ４５で外部から操作可能であるから、液圧ダンパＤの減衰特性の調整が非常に容易となる。なお、リリーフアジャスタ４５でリリーフばねとしてのコイルばね４３へ与える初期荷重を変更することにより、リリーフ弁２４の開弁圧を変更することができ、初期荷重を高めれば図４中線ｃを図中上方となる高減衰力側へシフトさせるように減衰特性を変更でき、初期荷重を低めれば図４中線ｃを図中下方となる低減衰力側へシフトさせるように減衰特性を変更できる。

また、上記した液圧ダンパＤは、液体の流れが、ロッド室Ｒ、タンクＴ、ピストン室Ｐ、ロッド室Ｒという順に一方通行の流れとなるユニフロー型のダンパとされているが、減衰部２０は、それだけで減衰力を発揮する減衰力発生要素であるから、バイフロー型のダンパにも適用可能である。したがって、液圧ダンパＤが片ロッド型、両ロッド型の別を問わず、たとえば、二つの減衰部２０をピストン３に設けて、一方の減衰部２０は液圧ダンパＤの収縮時のロッド室Ｒからピストン室Ｐへ向かう液体の流れにのみ抵抗を与えるように設定し、他方の減衰部２０は液圧ダンパＤの伸長時のピストン室Ｐからロッド室Ｒへ向かう液体の流れにのみ抵抗を与えるように設定するようなことも可能であるし、これに加えて、ピストン室ＰとタンクＴとの間にベースバルブとして減衰部２０を設けることも当然に可能である。ただし、ダンパ本体１がシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、一端がピストン３に連結されてシリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したピストン室Ｐとロッド室Ｒと、タンクＴと、当該タンクＴからピストン室Ｐへ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路６と、ピストン室Ｐからロッド室Ｒへ向かう液体の流れのみを許容する整流通路７とを備えたユニフロー型に設定される場合、減衰部２０は、ロッド室とタンクＴとの間にのみ一つ設ければ足りるため、重量、部品点数とコストの点で有利となる。

また、減衰部２０をロッドガイド５へ設けることで、アジャスタ３５やリリーフアジャスタ４５の外部操作を実現することができ、外筒８の側方に減衰部２０が張りだすこともなく、液圧ダンパＤをスリム化することができる。

なお、本実施の形態においては、減衰特性の変化を説明するために、ピストン速度に低速、高速等といった区分を設けているが、これらの区分の境の速度はそれぞれ任意に設定することができる。したがって、上記に説明した液圧ダンパＤの減衰特性は、一例であって、免震装置等に適するように減衰特性を設計変更することが可能であるのは当然である。また、附勢ばねおよびリリーフばねについては、コイルばね以外のばねを使用することも可能である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

１ ダンパ本体
２ シリンダ
３ ピストン
４ ロッド
５ ロッドガイド
６ 吸込通路
７ 整流通路
２０ 減衰部
２１ 減衰通路
２２ リリーフ通路
２３ 切換弁
２４ リリーフ弁
３０ スプール
３１ｃ 透孔
３２ ばね受部材
３２ａ 軸部
３２ｂ ばね受
３３ 附勢ばね
３５ アジャスタ
３６ 摩擦部材としてのＯリング
４１ 弁体
４３ リリーフばね
４５ リリーフアジャスタ
Ｄ 液圧ダンパ
Ｐ ピストン室
Ｒ ロッド室
Ｔ タンク

Claims (5)

1. 伸縮可能であって内部に液体が充填されるダンパ本体と、当該ダンパ本体の伸縮の一方または両方で通過する液体の流れに抵抗を与える減衰部とを備えた液圧ダンパにおいて、上記減衰部は、並列して設けた減衰通路とリリーフ通路と、上記減衰通路の途中に設けられて減衰通路を開閉する切換弁と、上記リリーフ通路の途中に設けたリリーフ弁とを備え、上記切換弁は減衰通路を開閉するスプールと、上記減衰通路を開放する方向へ上記スプールを附勢する附勢ばねと、上記スプールの少なくとも開弁方向の移動を妨げる摩擦部材とを備え、上記スプールを閉弁させるよう上記スプールに上記減衰通路の上記スプールよりも上流側の圧力を作用させたことを特徴とする液圧ダンパ。
2. 上記スプールが筒状であって透孔を備え、上記切換弁は、当該スプール内に挿入される軸部と軸部の外周にばね受を備えたばね受部材を備え、当該ばね受部材のばね受と上記スプールの端部との間にコイル状の附勢ばねを介装してなり、上記軸部で上記スプールの透孔を開閉して上記減衰通路を開閉することを特徴とする請求項１に記載の液圧ダンパ。
3. 上記摩擦部材が環状であって上記軸部と上記スプールの一方に装着されて上記軸部と上記スプールの他方に摺接することを特徴とする請求項２に記載の液圧ダンパ。
4. 上記ダンパ本体は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、一端が上記ピストンに連結されて上記シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、上記シリンダの一端に固定されて上記ロッドを軸支する環状のロッドガイドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画したピストン室とロッド室と、タンクと、当該タンクから上記ピストン室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、上記ピストン室から上記ロッド室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路とを備え、上記減衰部が上記ロッドガイドに設けられて上記減衰通路とリリーフ通路が上記ロッド室と上記タンクとを連通してなり、外部操作可能であって上記附勢ばねの伸縮方向へ上記ばね受部材を移動可能なアジャスタを設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の液圧ダンパ。
5. 上記リリーフ弁は、上記リリーフ通路を開閉する弁体と、当該弁体を閉弁方向へ附勢するリリーフばねと、外部操作可能であって上記リリーフばねの初期荷重を変更可能なリリーフアジャスタを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液圧ダンパ。

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