JP3803527B2 - 制振用油圧ダンパ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダの作動室での作動油の吐出・吸入に応じて、地震や風などによる振動外力を減衰させる構造物等のための制振用油圧ダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平１１−３３６３６６号公報にあるように、シリンダの作動室での作動油の吐出・吸入に応じて、建物等の振動外力を減衰させる制振用油圧ダンパが知られている。このような制振用油圧ダンパでは、図７に示すように、両第１、第２主流路２０１，２０２が、それぞれシリンダ２０４の第１作動室２０６及び第２作動室２０８に接続されている。両第１、第２主流路２０１，２０２は、絞り２１０，２１２、逆止め弁２１４，２１６を介してアキュムレータ２１８に接続されており、また、両第１、第２主流路２０１，２０２は、一対のリリーフ弁２２０，２２２を介して接続されている。
【０００３】
両第１、第２主流路２０１，２０２は、互いに逆向きに配置された一対の第１、第２開閉弁２２４，２２６により接続されている。第１、第２開閉弁２２４，２２６はパイロット形の弁であり、第１開閉弁２２４は第１主流路２０１の作動油圧の作用を開弁方向に受ける図示しない主弁体を備え、主弁体には第１主流路２０１から絞り２２８を介して図示しない作用室に導入した作動油圧が閉弁方向に作用するように構成されている。また、主弁体にはばね付勢力が閉弁方向に作用するように構成されている。そして、作用室と低圧側としてのアキュムレータ２１８とをパイロット流路２３０を介して接続し、パイロット流路２３０に第１パイロット弁２３２を介装している。
【０００４】
第２開閉弁２２６は、第１開閉弁２２４とは逆に、第２主流路２０２の作動油圧の作用を開弁方向に受ける図示しない主弁体を備え、主弁体には第２主流路２０２から絞り２３４を介して図示しない作用室に導入した作動油圧が閉弁方向に作用するように構成されている。また、主弁体にはばね付勢力が閉弁方向に作用するように構成されている。そして、作用室と低圧側としてのアキュムレータ２１８とをパイロット流路２３０を介して接続し、パイロット流路２３０に第２パイロット弁２３６を介装している。
【０００５】
第１，第２パイロット弁２３２，２３６が閉じられているときには、主弁体に作用する閉弁方向の作用力が上回り、第１，第２開閉弁２２４，２２６は閉弁している。第１，第２パイロット弁２３２，２３６が開かれたときには、作用室がパイロット流路２３０を介して低圧側としてのアキュムレータ２１８に接続されて、第１，第２開閉弁２２４，２２６が開弁される。尚、逆止め弁２１４，２１６により、第１，第２作動室２０６，２０８からパイロット流路２３０に作動油が流入するのを規制している。
【０００６】
また、第１、第２主流路２０１，２０２にはそれぞれ圧力センサ２４０，２４２が接続されている。シリンダ２０４のピストン２０４ａの摺動に応じた変位を検出するストロークセンサ２４４も設けられ、第１，第２パイロット弁２３２，２３６、圧力センサ２４０，２４２、ストロークセンサ２４４は制御回路２４６に接続されている。
【０００７】
シリンダ２０４は、例えば、制振対象物と基台との間に設けられ、制御回路２４６は、圧力センサ２４０，２４２及びストロークセンサ２４４により検出される作動油圧及び変位に応じて、第１，第２パイロット弁２３２，２３６に励磁信号を出力する。
【０００８】
第１パイロット弁２３２が開かれたとき、第１作動室２０６から吐出された作動油は、第１主流路２０１、第１開閉弁２２４、第２主流路２０２を介して第２作動室２０８に吸入される。第２パイロット弁２３６が開かれたとき、第２作動室２０８から吐出された作動油は、第２主流路２０２、第２開閉弁２２６、第１主流路２０１を介して第１作動室２０６に吸入されて、制振対象物の振動の減衰が図られる。
【０００９】
尚、アキュムレータ２１８は気温の上昇等の周囲の環境の温度上昇により作動油が膨張すると、この膨張した分の作動油を両作動室２０６，２０８から絞り２１０，２１２を介して蓄える。逆に、周囲温度の低下により作動油が収縮すると、この収縮した分の作動油を逆止め弁２１４，２１６を介して両作動室２０６，２０８に供給する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、制御回路２４６からの開指令信号によりパイロット弁２３２，２３６が開弁して、パイロット流路２３０を介して開閉弁２２４，２２６の作用室にパイロット圧が導入されて、開閉弁２２４，２２６が開弁する。この開閉弁２２４，２２６の開弁により、第１，第２作動室２０６，２０８内の加圧された作動油が開放される。即ち、開閉弁２２４，２２６の開応答は、制御回路２４６からの開指令信号に応じて一定である。
【００１１】
一方、制振用油圧ダンパは、ブレース若しくは耐震壁等を介して建物の柱梁架構内に取り付けられ、また、建物の各階層毎に取り付けられる。制振用油圧ダンパを設置しているブレース剛性は同じ建物内でも必ずしも同じになるとは限らず、場所により異なることがある。
【００１２】
ブレース剛性の強弱の違いにより、ブレース剛性が高い場合、開放によって変形を戻すピストン２０４ａのストロークが少なく、作動油の流量が少ない。また、ブレース剛性が低い場合、開放によって変形を戻すピストン２０４ａのストロークが多く、作動油の流量は多い。
【００１３】
つまり、ブレース剛性が高い場合、流量が少ないので圧力開放時間は短くてよいが、ブレース剛性が低い場合、流量が多くなるので、長い圧力開放時間を必要とする。ブレース剛性の違いに関わりなく、各階層のパイロット弁２３２，２３６を開弁すると、各階層でのタイミングが合わず悪影響を及ぼす可能性が出てくるという問題があった。
【００１４】
また、圧力が高く開閉弁２２４，２２６の開閉を操作するパイロット流路２３０に抵抗が少ない場合、瞬間的に圧力が開放され、衝撃音が発生するという問題もあった。
本発明の課題は、パイロット流路の連通・遮断に応じて開閉される開閉弁の開応答を改善した制振用油圧ダンパを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
シリンダ本体内を摺動するピストンの両側に作動室が形成され、前記両作動室間を開閉弁を介して接続し、前記開閉弁を開弁して一方の前記作動室から吐出した作動油を他方の前記作動室に吸入して振動を減衰させる制振用油圧ダンパにおいて、
前記開閉弁は、パイロット形で、一方の前記作動室からの作動油圧を開弁方向に受けると共に、作用室の作動油圧を閉弁方向に受け、また、前記開閉弁は、前記作用室と低圧側とを接続したパイロット流路の連通・遮断に応じて開閉され、かつ、前記パイロット流路に、絞り開度を調整可能な可変絞り弁を介装したことを特徴とする制振用油圧ダンパがそれである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、前述した従来の技術で説明した図７の部材と同じ部材については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。制振用油圧ダンパは、ブレース若しくは耐震壁等を介して建物の柱梁架構内に取り付けられ、また、建物の各階層毎に取り付けられている。本実施形態では、弁本体１に組み込まれた第１，第２開閉弁２，３、第１，第２パイロット弁４，５、第１，第２逆止め弁６，７、第１，第２可変絞り弁８，９を中心に説明する。
【００１７】
図１に示すように、第１，第２主流路２０１，２０２が互いに逆向きに設けられた第１，第２開閉弁２，３により接続されており、第１，第２開閉弁２，３には第１，第２パイロット弁４，５、第１，第２逆止め弁６，７、第１，第２可変絞り弁８，９が介装された後述するパイロット流路３２ａ，３２ｂ，９９，１２０が接続されている。
【００１８】
図１、図２に示すように、本実施形態では、弁本体１に第１，第２開閉弁２，３、第１，第２パイロット弁４，５、第１，第２逆止め弁６，７、第１，第２可変絞り弁８，９が組み込まれている。それぞれの第１，第２開閉弁２，３、第１，第２パイロット弁４，５、第１，第２逆止め弁６，７、第１，第２可変絞り弁８，９は同一構造であるので、第１開閉弁２、第１パイロット弁４、第１逆止め弁６、第１可変絞り弁８について詳細に説明する。
【００１９】
図２、図３に示すように、弁本体１には、前述した第１、第２主流路２０１，２０２が形成されており、弁本体１には第１開閉弁２のシート部材１１ａが装着されると共に、栓部材１１ｂが螺入されて、シート部材１１ａが固定されている。シート部材１１ａには小径孔１２と大径孔１４とが弁座１６を介して連設されており、小径孔１２は第１主流路２０１と接続流路１８を介して連通されている。また、大径孔１４は、大径孔１４と直交してシート部材１１ａに穿設された貫通孔２０、及び弁本体１に形成された環状溝２１、接続流路２２を介して第２主流路２０２に連通されている。
【００２０】
大径孔１４には主弁体２４が摺動自在に嵌挿されており、主弁体２４はその頭部側に円錐形状の着座面２４ａが大径孔１４側から小径孔１２側に順次縮径して形成されている。着座面２４ａが弁座１６に着座して小径孔１２と大径孔１４との連通を遮断できるように構成されている。着座面２４ａは、弁座１６よりも小径孔１２側に延出形成されている。
【００２１】
主弁体２４の背部側には、シート部材１１ａ、栓部材１１ｂ、主弁体２４により区画されて作用室２６が形成されている。作用室２６は、貫通溝２８、環状室３０、パイロット流路３２ａ、第１可変絞り弁８、パイロット流路３２ｂを介して第１パイロット弁４に接続されている。第１パイロット弁４は、パイロット流路９９、第１逆止め弁６、パイロット流路１２０、環状溝２１、接続流路２２を介して第２主流路２０２に接続されている。
【００２２】
主弁体２４には、作用室２６側から有底孔４０が穿設されており、更に、有底孔４０と小径孔１２とを連通する連通流路４２が形成されている。連通流路４２は、一端を主弁体２４の頭部側で開口して小径孔１２に連通した小孔４４と、一端を有底孔４０に開口した大孔４６とを備えている。
【００２３】
大孔４６には逆止め弁体４８が移動可能に収装されており、小孔４４と大孔４６とは逆止め弁体４８が着座する弁座５０を介して連設されている。また、小孔４４には、絞り５２が形成された絞り部材５４が挿入されている。尚、本実施形態では、逆止め弁体４８と弁座５０とにより逆止め弁５１を構成している。
【００２４】
一方、有底孔４０と大径孔１４とを連通する導入流路５６が主弁体２４に設けられている。導入流路５６は、一端を主弁体２４の着座面２４ａより大径孔１４側の外周面に開口した小孔５８と、一端を主弁体２４の背部の有底孔４０に開口した大孔６０とを備えている。
【００２５】
大孔６０には、逆止め弁体６２が移動可能に収装されており、小孔５８と大孔６０とは逆止め弁体６２が着座する弁座６４を介して連設されている。尚、本実施形態では、逆止め弁体６２と弁座６４とにより逆止め弁６５を構成している。有底孔４０には、貫通孔６６が形成された規制部材６８が圧入・固定されており、この規制部材６８により逆止め弁体４８と逆止め弁体６２との移動が規制されて、それぞれ大孔４６，６０から抜け出ないように構成されている。また、規制部材６８と栓部材１１ｂとの間には、コイルばね７０が介装されており、主弁体２４を弁座１６に着座する方向に付勢している。
【００２６】
前述した第１パイロット弁４は、油浸形電磁弁で、図４に示すように、弁本体１に形成された挿入孔７１に挿入されたケース部材７２を備え、ケース部材７２には摺動孔７４が形成されている。摺動孔７４にはスプール７６が摺動可能に挿入されており、スプール７６の外周には、２つの環状溝７８，８０が形成されている。環状溝７８，８０に対応して、摺動孔７４に環状溝８２，８４が形成されており、ケース部材７２の径方向にそれぞれの環状溝８２，８４に連通して貫通孔８６，８８が形成されている。
【００２７】
スプール７６は、その一側に設けられたコイルばね９０の付勢力により、図４に示すように、両貫通孔８６，８８の連通を遮断する閉位置４ａとなるように構成されている。また、ソレノイド９４を励磁することにより、鉄心９６にアーマチュア９８を引きつけ、アーマチュア９８を介してスプール７６をコイルばね９０の付勢力に抗して摺動させて、両貫通孔８６，８８を環状溝８２，８０，８４を介して連通する開位置４ｂとなるように構成されている。
【００２８】
一方の貫通孔８６は、挿入孔７１を介してパイロット流路９９に連通されており、パイロット流路９９は第１逆止め弁６に接続されている。他の貫通孔８８は環状室１００を介してパイロット流路３２に連通されている。スプール７６にはその軸方向に流路８５が形成されており、流路８５を介して導入された作動油により、スプール７６の軸方向の圧力均衡等ができるように構成されている。
【００２９】
第１逆止め弁６は、図５に示すように、弁本体１に挿入された栓部材１０１を備え、栓部材１０１には摺動孔１０２、接続孔１０４が形成されており、摺動孔１０２と接続孔１０４とは、弁座１０６を介して連通されている。摺動孔１０２には弁体１０８が摺動可能に挿入されており、栓部材１０１に装着された押さえ部材１１０と弁体１０８との間にはコイルばね１１２が配置されている。弁体１０８はコイルばね１１２により弁座１０６に着座する方向に付勢されている。
【００３０】
パイロット流路９９、環状室１１４を介して接続孔１０４に作動油が流入すると、弁体１０８はコイルばね１１２の付勢力に抗して摺動して、接続孔１０４、摺動孔１０２、弁体１０８に形成された小径孔１１６、押さえ部材１１０に形成された貫通孔１１８を介して、パイロット流路１２０から流出するように構成されている。このパイロット流路１２０は環状溝２１、接続流路２２を介して第２主流路２０２に接続されている。
【００３１】
第１可変絞り弁８は、図６に示すように、弁本体１に挿入されたシート部材１２２を備え、シート部材１２２は装着されたピン１２４により弁本体１に対して回転しないように位置決めがされている。シート部材１２２には、摺動孔１２６が形成されており、摺動孔１２６にはスプール弁体１２８が摺動可能に挿入されている。
【００３２】
また、弁本体１に螺入された栓部材１３０により、シート部材１２２が固定されており、スプール弁体１２８に形成された雄ねじ部１３２が栓部材１３０に螺入されると共に、雄ねじ部１３２は栓部材１３０を貫通して、その先端が外部に突出されている。この雄ねじ部１３２にはロックナット１３４が螺着されている。
【００３３】
シート部材１２２には、摺動孔１２６に連通すると共に、パイロット流路３２ａに連通する接続孔１３６が形成されている。また、パイロット流路３２ｂに対応した凹部１３８がシート部材１２２の外周に形成されており、この凹部１３８と摺動孔１２６とを連通する複数の小孔１４０が貫通形成されている。雄ねじ部１３２を回転させることにより、スプール弁体１２８が摺動孔１２６内を摺動して、複数の小孔１４０を塞ぎ、パイロット流路３２ａ，３２ｂの絞り開度を連続的に可変できるように構成されている。
【００３４】
次に、前述した本実施形態の制振用油圧ダンパの作動について説明する。
第１開閉弁２の閉弁状態で、第１主流路２０１の作動油圧が上昇すると、第１主流路２０１の作動油圧が、接続流路１８を介して小径孔１２に導入される。主弁体２４はこの作動油圧を弁座１６から離座する方向に受ける。また、小径孔１２の作動油圧は、絞り５２、逆止め弁５１を介して連通流路４２から作用室２６に導入される。よって、主弁体２４は、作用室２６内の作動油圧力により、弁座１６に着座する方向の作用力を受ける。
【００３５】
小径孔１２側の作動油圧は弁座１６の大きさに対応した小受圧面に作用し、作用室２６側の作動油圧は大径孔１４の大きさに対応した大受圧面に作用する。従って、作用室２６側の作用力が上回るので、コイルばね７０の付勢力と共に、主弁体２４は弁座１６に着座した閉弁状態を維持する。
【００３６】
また、第１開閉弁２の閉弁状態で第２主流路２０２の作動油圧が上昇すると、接続流路２２、環状溝２１を介して大径孔１４の作動油圧も上昇する。主弁体２４は、大径孔１４に露呈する着座面２４ａに、大径孔１４内の作動油圧により弁座１６から離座する方向の作用力を受ける。
【００３７】
また、大径孔１４は、導入流路５６、逆止め弁６５、有底孔４０を介して作用室２６に接続されており、逆止め弁体６２は小孔５８を介して導入される作動油圧を受けて、弁座６４から離座する。よって、作用室２６と第２主流路２０２とが接続流路２２、環状溝２１、貫通孔２０、導入流路５６、逆止め弁６５、有底孔４０を介して連通され、作用室２６に第２主流路２０２からの作動油圧が導入される。一方、作用室２６の作動油圧が上昇すると、逆止め弁体４８は弁座５０に着座し、逆止め弁５１は連通流路４２を介した小径孔１２と作用室２６との連通を阻止する。
【００３８】
作用室２６に導入される作動油圧が、大径孔１４の大きさに対応した大受圧面に作用し、主弁体２４に弁座１６に着座する方向の作用力が働く。この大受圧面に作用する着座方向の作用力は、大径孔１４に露呈する着座面２４ａに作用する離座方向の作用力より大きいので、主弁体２４は着座した閉弁状態を維持する。従って、閉弁状態で第２主流路２０２の作動油圧力が上昇しても第１開閉弁２が開弁することはない。他方の開閉弁４でも同様に閉弁状態を維持する。
【００３９】
そして、圧力センサ２４０，２４２により検出される圧力、ストロークセンサ２４４により検出される変位が所定の値になったときには、制御回路２４６は、第１，第２パイロット弁４，５に励磁信号を出力する。例えば、第１作動室２０６の圧力が第２作動室２０８の圧力より高い状態で、検出される圧力、変位に応じて、第１パイロット弁４に励磁信号が出力されたとき、第１パイロット弁４は開位置４ｂに切り換えられる。
【００４０】
よって、作用室２６は、パイロット流路３２ａ，３２ｂ，９９，１２０、第１可変絞り弁８、第１パイロット弁４、第１逆止め弁６、第２主流路２０２を介して第２作動室２０８に連通される。従って、第１可変絞り弁８の絞り開度に応じて作用室２６の作動油圧は低下し、主弁体２４は小径孔１２の作動油圧を受けて、弁座１６から離座して第１開閉弁２は開弁する。
【００４１】
第１可変絞り弁８の絞り開度が小さいときには、作用室２６の作動油圧の低下は緩やかになり、第１開閉弁２は緩やかに開弁される。また、第１可変絞り弁８の絞り開度が大きいときには、作用室２６の作動油圧の低下は速やかになり、第１開閉弁２は速やかに開弁される。よって、第１可変絞り弁８の絞り開度を調節することにより、第１開閉弁２の開応答速度を調節することができる。
【００４２】
これにより、制振用油圧ダンパを取り付けたブレース剛性が高い場合、第１可変絞り弁８の絞り開度を小さくして、第１開閉弁２を緩やかに開弁させて、圧力開放時間を長くすることができる。また、ブレース剛性が低い場合、第１可変絞り弁８の絞り開度を大きくして、第１開閉弁２を速やかに開弁させて、圧力開放時間を短くすることができる。よって、各階層毎に設けた制振用油圧ダンパの圧力開放時間を、ブレース剛性の違いにかかわらず、ほぼ一定にすることができる。従って、各階層間のタイミングの相違が生じることがなく、タイミングの相違による悪影響を防止できる。
【００４３】
また、第１可変絞り弁８の絞り開度を調節することで、第１開閉弁２の開応答速度を調節できるから、第１開閉弁２が瞬時に開弁されて圧力が開放されることによる衝撃音の発生を良好に抑制できる。
第１作動室２０６から吐出された作動油は、第１主流路２０１、接続流路１８、小径孔１２、大径孔１４、貫通孔２０、環状溝２１、接続流路２２、第２主流路２０２を介して第２作動室２０８に吸入される。そして、その間に振動外力の作用方向が変わると、第１パイロット弁４への励磁信号が停止されて閉位置４ａに切り換えられる。従って、第１作動室２０６からの作動油が絞り５２、逆止め弁５１を介して連通流路４２から作用室２６に導入されて、第１開閉弁２が閉弁する。
【００４４】
このとき、第２主流路２０２、接続流路２２、環状溝２１、貫通孔２０、大径孔１４、導入流路５６、逆止め弁６５を介して作用室２６に、第２作動室２０８の作動油が導入される。よって、主弁体２４は、弁座１６に着座して閉弁する。このように、作用室２６には、第１パイロット弁４の閉弁の応答にかかわりなく、第２作動室２０８から作動油が導入されるので、第２作動室２０８の圧力が上昇すると、第１開閉弁２は応答性よく閉弁する。
【００４５】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、例えば、第１，第２可変絞り弁８，９を第１，第２パイロット弁４，５と第１，第２逆止め弁６，７との間のパイロット流路に配設しても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の制振用油圧ダンパは、可変絞り弁の絞り開度を調節することにより、開閉弁の開弁速度を調節することができるので、制振用油圧ダンパの圧力開放時間を、ブレース剛性の違いにかかわらず、ほぼ一定にすることができ、各階層間のタイミングの相違による悪影響を防止できるという効果を奏する。また、可変絞り弁の絞り開度を調節することで、開閉弁の開応答速度を調節できるから、開閉弁が瞬時に開弁されて圧力が開放されることによる衝撃音の発生を良好に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての制振用油圧ダンパの油圧回路図である。
【図２】本実施形態の弁本体の断面図である。
【図３】本実施形態の第１開閉弁の拡大断面図である。
【図４】本実施形態の第１パイロット弁の拡大断面図である。
【図５】本実施形態の第１逆止め弁の拡大断面図である。
【図６】本実施形態の第１可変絞り弁の拡大断面図である。
【図７】従来の制振用油圧ダンパの油圧回路図である。
【符号の説明】
１…弁本体 ２，２２４…第１開閉弁
３，２２６…第２開閉弁
４，２３２…第１パイロット弁
５，２３６…第２パイロット弁
６…第１逆止め弁 ７…第２逆止め弁
８…第１可変絞り弁 ９…第２可変絞り弁
１８，２２…接続流路 ２４…主弁体
２６…作用室
３２ａ，３２ｂ，９９，１２０，２３０，３０１，３０２…パイロット流路
４２…連通流路
５１，６５，２１４，２１６，３０８，３１０…逆止め弁
５２…絞り ５６…導入流路
７６…スプール ８５…流路
２０１…第１主流路 ２０２…第２主流路
２０４…シリンダ ２０６…第１作動室
２０８…第２作動室 ２１０，２１２…絞り
２１８…アキュムレータ
２４０，２４２…圧力センサ
２４４…ストロークセンサ
２４６…制御回路 ３０４，３０６…導入流路

Claims (1)

1. シリンダ本体内を摺動するピストンの両側に作動室が形成され、前記両作動室間を開閉弁を介して接続し、前記開閉弁を開弁して一方の前記作動室から吐出した作動油を他方の前記作動室に吸入して振動を減衰させる制振用油圧ダンパにおいて、
   前記開閉弁は、パイロット形で、一方の前記作動室からの作動油圧を開弁方向に受けると共に、作用室の作動油圧を閉弁方向に受け、また、前記開閉弁は、前記作用室と低圧側とを接続したパイロット流路の連通・遮断に応じて開閉され、かつ、前記パイロット流路に、絞り開度を調整可能な可変絞り弁を介装したことを特徴とする制振用油圧ダンパ。

Images