JP3939609B2

JP3939609B2 - Hydraulic damper

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Publication number: JP3939609B2
Application number: JP2002212131A
Authority: JP
Inventors: 功西村; 祐治小竹
Original assignee: Hitachi Metals Techno Ltd
Current assignee: Senqcia Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP2004052921A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物等に用いられる油圧式ダンパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震や風等による建築物の揺れを低減させるために油圧式ダンパが用いられていた。油圧式ダンパには、パッシブ式、セミアクティブ式等の油圧式ダンパが存する。
【０００３】
パッシブ式はシリンダ内にピストンを設けて、このシリンダ及びピストンロッドを構造物に固定する。シリンダ内には作動油が充填されており、構造物が揺れるとシリンダ内の作動油が圧縮され、外力に対する抵抗力が生じ、振動を減衰させる。
【０００４】
図１０の点線部３０１は、パッシブ式の油圧式ダンパの特性を示すものであり、ダンパの変位とダンパに生じる減衰力（即ち外力に対する抵抗力）との関係を表す。
【０００５】
セミアクティブ式油圧式ダンパには、油圧や変位をセンサで測定し、測定値に応じてコントローラが弁の開閉等を行い、外力に対する抵抗を生じさせ、振動を減衰させる。そして、シリンダ内をピストンが移動して反転する際、圧縮された作動油の圧縮力を電気制御により解放させるものがある。
【０００６】
図１０の実線部３０２は、セミアクティブ式の油圧式ダンパの変位と減衰力との関係を示す。図１０に示すように、一般的に、セミアクティブ式の油圧ダンパの減衰力特性は、パッシブ式の油圧ダンパに勝る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、セミアクティブ式の油圧式ダンパは、パッシブ式より効率がよいものの、電気制御を行う必要があり、センサやコントローラ等が必要となる。
【０００８】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コントローラ等を必要とせず、セミアクティブ方式と同様の効率を有する油圧式ダンパを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、作動油が充填されたメインシリンダと、前記メインシリンダ内を移動し、前記メインシリンダ内をヘッド側油室とロッド側油室に区分するピストンと、一端が前記ピストンの片側に設けられ、他端が前記メインシリンダを介して外部に突出するように設けられたピストンロッドと、前記ピストンが反転する際に、前記ヘッド側油室又は前記ロッド側油室の圧縮された作動油の圧力を解放する圧力解放機構を具備し、前記圧力解放機構は、前記ヘッド側油室と前記ロッド側油室を連結する流路に設けられた開閉弁と、前記ピストンの運動に連動して動く第２ピストンの運動により前記開閉弁の開閉を制御する制御機構と、を具備することを特徴とする油圧式ダンパである。
【００１０】
前記ヘッド側油室と前記ロッド側油室を結ぶ流路に、前記ピストンが移動する時に、作動油が圧縮される油室から、他方の油室にのみ前記作動油の流れを許容するリリーフ弁と、前記ピストンが移動しても作動油が圧縮されない油室から、他方の油室にのみ前記作動油の流れを許容するチェック弁とを設ける。
また、前記ヘッド側油室と前記ロッド側油室を結ぶ流路に、オリフィスを設けてもよい。
【００１１】
前記リリーフ弁、前記チェック弁、前記オリフィスのうち、全部又はいずれかを、前記ピストンに設けてもよい。
前記ピストン及び前記ピストンロッドを付勢するばねを設け、前記ピストンロッドの端部が構造物に接触しているようにする。このばねのばね定数は、前記ピストンロッドが前記構造物の応答に対して追従するような定数とする。
【００１３】
前記制御機構は、前記メインシリンダの外部に固定されるサブシリンダと、前記サブシリンダ内を移動し、前記サブシリンダ内に、作動油が充填された第４油室を形成し、前記ピストンと連動して運動する第２ピストンと、前記サブシリンダの前記第４油室及び前記メインシリンダの前記ロッド側油室に接続されるアキュムレータと、前記アキュムレータと前記第４油室を接続する流路に設けられ、前記アキュムレータ側から前記第４油室にのみ作動油を流す第２チェック弁と、前記開閉弁と前記第４油室を接続する流路に設けられ、前記第４油室から前記開閉弁側にのみ作動油を流す第３チェック弁と、を具備する。
【００１４】
前記開閉弁と前記メインシリンダの前記ロッド側油室間の流路に、第２アキュムレータが接続され、前記へッド側油室と前記ロッド側油室を連結する前記流路に可変しぼりを設けてもよい。
【００１５】
前記開閉弁には、前記サブシリンダの前記第２ピストンが、ヘッド側からロッド側に移動する移動量が所定値に達しない場合には前記開閉弁が開かないように、弁が開くまでの距離Δを設ける。
【００１６】
前記開閉弁と前記メインシリンダの前記ロッド側油室間の流路に、オリフィス、又はリリーフ弁を設ける。
【００１７】
第１の発明では、前記ピストンが反転する際に、前記ヘッド側油室又は前記ロッド側油室の圧縮された作動油の圧力が解放される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る油圧式ダンパ１の概略構成図である。
【００１９】
円筒状のメインシリンダ３内にピストン５が移動可能に設けられる。ピストン５の片面には、円柱状のピストンロッド７が設けられ、このピストンロッド７はメインシリンダ３を介して外部に突出している。このピストンロッド７の先端が構造物に接する。たとえば、図８、図９に示すように、ピストンロッド７の先端がブレース１３７に接する。なお、メインシリンダ３は構造物に固定される。
【００２０】
ピストン５によって、メインシリンダ３内は第１油室（ヘッド側油室）９と第２油室（ロッド側油室）１１に区分される。ここで、ロッド側とはピストン５に対してピストンロッド７が取り付けられた側であり、ヘッド側とはピストン５に対してピストンロッド７が取り付けられてない側である。メインシリンダ３、ピストン５、ピストンロッド７等は金属で構成される。
【００２１】
第１油室９と、第２油室１１には作動油が充填される。
ピストン５内には、いくつかの流路が設けられ、その流路にリリーフ弁１５、チェック弁１７、オリフィス１９が設けられる。
【００２２】
チェック弁１７は、作動油が第２油室１１から第１油室９側に流れようとすると開き、作動油が第２油室１１から第１油室９側に流れることを許容するが、作動油が逆方向に流れようとすると閉じて、作動油の逆方向の流れを阻止する。すなわち、作動油はチェック弁１７を介して、図中Ｂ方向にのみ流れる。
【００２３】
リリーフ弁１５は、第１油室９内の作動油の圧力がリリーフ荷重を超えると開き、作動油が第１油室９側から第２油室１１側に流れることを許容する。そして、作動油が第１油室９側から第２油室１１側に流れることにより、第１油室９内の圧力が前述したリリーフ荷重より低くなるとリリーフ弁１５は閉じて、作動油が第１油室９側から第２油室１１側には流れなくなる。また、作動油が第２油室１１側から第１油室９側に流れようとする場合、リリーフ弁１５は閉じて、このような流れを阻止する。
【００２４】
従って、第１油室９の作動油の圧力がリリーフ荷重を超えている場合のみリリーフ弁１５は開き、作動油が図中Ｃ方向に流れる。
第１油室９内にはばね１３が設けられる。このばね１３の一端はメインシリンダ３に固定され、他端がピストン５に固定される。このばね１３により、ピストン５はＡ方向の力を受け、ピストンロッド７はブレース１３７に接触している。
【００２５】
ばね１３は、第１油室９内に設けずに、メインシリンダ３の外部等に設けてもよい。この場合でも、ピストンロッド７にＡ方向の力を与えるようにばねを設置すればよい。
第１油室９と、第２油室１１とを連結する流路２３がメインシリンダ３の外部に設けられる。流路２３は、例えば管である。流路２３の途中には、開閉弁２５および可変しぼり２７が設けられる。
【００２６】
開閉弁２５は、ばね２６の働きにより、通常時は閉じており、流路２３を介して作動油が第１油室９と第２油室１１の間を移動することはない。流路５１から送られる作動油の圧力が高くなると、開閉弁２５が開き、流路２３を介して作動油が第１油室９と第２油室１１の間を移動できる。可変しぼり２７は、流路２３を流れる作動油の量等を可変する。この流路２３に第１アキュムレータ２１が設けられる。
【００２７】
また、後述するが開閉弁２５には流路５１からの作動油の圧力が微小である場合に、開閉弁２５が開かないように、距離Δが設けられている。
【００２８】
メインシリンダ３の外部に、サブシリンダ３１が固定部３３によって固定される。
サブシリンダ３１内に、第２ピストン３５が設けられ、第２ピストン３５には、第２ピストンロッド３７が設けられ、この第２ピストンロッド３７の他端が連結部３９に設けられる。連結部３９は、ピストンロッド７に固定されている。従って、ピストン５と第２ピストン３５は連動する。
【００２９】
サブシリンダ３１は、第２ピストン３５により第３室３４、第４室（ロッド側油室）３６に分割される。尚、第４室（ロッド側油室）３６の内部には作動油が充填される。第３室３４には作動油は充填せず空室である。
第１アキュムレータ２１と、第４室３６をつなぐ流路４１に、第２チェック弁４３が設けられる。
開閉弁２５と第４室３６をつなぐ流路５１に、第３チェック弁５３が設けられる。
【００３０】
第２チェック弁４３は、作動油が第１アキュムレータ２１側から第４室３６側に流れる場合のみ開き、作動油はこの方向には流れるが、逆方向には流れない。第３チェック弁５３は、作動油が第４室３６側から開閉弁２５側に流れる場合にのみ開き、作動油はこの方向には流れるが、逆方向には流れない。
【００３１】
第１アキュムレータ２１と流路２３をつなぐ流路２９から分岐して、開閉弁２５側に流路４０が設けられ、この流路４０にオリフィス５７が設けられる。また、オリフィス５７の代わりに、開閉弁２５側から流路２９側に作動油の流れを許容するリリーフ弁を設けてもよい。
【００３２】
第２ピストン３５が、ピストン５とともにＡ方向に移動する場合、第４室３６内にある作動油は、流路５１を介して開閉弁２５側に流れる。オリフィス５７の抵抗により、流路５１の圧力が上昇し、開閉弁２５がばね２６の力に勝って開く。開閉弁２５が開くことで流路２３が確保され、メインシリンダ３内の第１油室９から第２油室１１へ作動油が流れて第１油室９の圧力が解放される。尚、作動油の一部はオリフィス５７を介して第１アキュムレータ２１側に流れる。
【００３３】
第２ピストン３５が、図３に示すようにピストン５とともにＤ方向に移動する場合、第１アキュムレータ２１から流路４１を介して第４室３６内に作動油が送られる。
【００３４】
次に、図１から図５、及び図６を用いて、この油圧式ダンパ１の動作を説明する。図１から図５は、油圧式ダンパ１の動作状態を示し、図６は油圧式ダンパ１の動作状態による、変位と減衰力との関係を示す図である。後述するが、この油圧式ダンパ１のメインシリンダ３は、図９に示すように、構造物に固定され、ピストンロッド７の端部がブレース１３７に接触する。構造物に地震力等が加わり、構造物に振動が生じる場合を想定する。
【００３５】
尚、
１．構造物にＡ方向の力が働いている・・・図１、図６の１０５部
２．Ａ方向の力が、逆方向（Ｄ方向）に切り替わる瞬間・・・図２、図６の１０６部
３．構造物にＤ方向の力が働いている・・・図３、図６の１０１部
４．Ｄ方向の力が、逆方向（Ａ方向）に切り替わる瞬間・・・図４、図６の１０３部
５．Ａ方向に力が働き、ヘッド側油室の圧力を解放・・・図５、図６の１０４部の手順に従って説明する。
また、図６の横軸はピストン５の変位であり、図６ではＤ方向への変位を正方向としている。また、減衰力とは、ヘッド側油室（第１油室９）に充填された作動油の圧力により、ピストン５をＡ方向に押し戻そうとする反力である。
【００３６】
（１．構造物にＡ方向の力が働いている）
図１では、地震等により構造物にはＡ方向に外力が加わり、ピストン５及びピストンロッド７も図中Ａ方向に移動している。このとき、第２油室１１と、第１油室９の作動油の圧力は等しいので、第２油室１１内の作動油はピストンロッド７のＡ方向への移動に伴い、チェック弁１７を介して第１油室９側に流れる。従って、第２油室１１内の作動油が圧縮されることはない。
【００３７】
このとき、リリーフ弁１５は閉じており、リリーフ弁１５を介して作動油が第２油室１１から第１油室９に流れることはない。また、ピストン５は、ばね１３によってＡ方向に向かいブレース１３７に接触する力を受ける。図１でピストン５は、ヘッド側油室（第１油室９）に充填された作動油が圧縮されることはないので、ピストン５を逆方向に押し戻そうとする減衰力は受けない。
【００３８】
図６では、１０５部に相当する。即ちピストン５の変位は、負方向（即ちＡ方向）に向かい、その間、ピストン５は圧力を受けないため、油圧式ダンパ１には減衰力が発生しない。
【００３９】
一方、サブシリンダ３１では、第２ピストン３５がＡ方向に移動し、第４室３６内の作動油が圧縮され、チェック弁５３が開くので、この作動油は流路５１を流れて開閉弁２５を開く。ただし作動油の圧力が、ばね２６の圧力に勝っている間のみ開閉弁２５は開く。
【００４０】
（２．Ａ方向の力が、逆方向（Ｄ方向）に切り替わる瞬間）
図１の状態から、構造物にＡ方向の力が働いて、構造物及びピストン５はＡ方向に移動し、図２の状態となる。図２は、揺れの方向が逆転する（即ち揺れがＤ方向に変わる）瞬間であり、図６の１０６部に相当する。このとき、チェック弁１７は閉じる。リリーフ弁１５は当初は閉じている。
【００４１】
また、サブシリンダ３１の第２ピストン３５もＤ方向に移動しようとするので、流路５１の第３チェック弁５３が閉じ、従って開閉弁２５も閉じる。
【００４２】
（３．構造物にＤ方向の力が働いている）
図３は、構造物にＤ方向の力が働いている状態の油圧式ダンパ１を示す。ピストン５がＤ方向に移動すると、第１油室９内の作動油が圧縮されてくる。なお、オリフィス１９を介して作動油は第１油室９から第２油室１１側に少量流れている。
【００４３】
第１油室９内の作動油が圧縮されるので、ピストン５には、この作動油による反力が加わり、この力がＡ方向の力を打ち消す方向に働くので振動が減衰する。このときのピストン５のＤ方向への変位と、第１油室９で圧縮された作動油により発生する油圧式ダンパ１の減衰力との関係は、図６の１０１部に示される。
【００４４】
ピストン５がＤ方向に更に移動し、第１油室９内の作動油が更に圧縮されると、第１油室９内の作動油の圧力がリリーフ荷重を超えるので、リリーフ弁１５が開となり、第１油室９側から第２油室１１側に作動油が流れる。これに伴い、第１油室９内の作動油の圧力が一定に保たれる。リリーフ弁１５が開く瞬間は、図６の１０２部に示される。
【００４５】
即ち、ピストン５及びピストンロッド７がＤ方向に移動する場合には、第１油室９内の作動油が圧縮されることにより、この作動油からピストン５に対して反力が加わる。
【００４６】
一方、第２ピストン３５もＤ方向に移動する。チェック弁５３は閉じているので、第４室３６内の作動油が開閉弁２５側に流れることはなく、第４室３６にアキュムレータ２１から作動油が送られる。このとき、開閉弁２５には油圧が加わらず、開閉弁２５は閉じたままである。
【００４７】
（４．Ｄ方向の力が、逆方向（Ａ方向）に切り替わる瞬間）
ピストン５が図４に示す位置まで移動したとき、構造物への揺れの方向が変わったとする。即ちピストン５の移動方向が変わり、ピストン５及びピストンロッド７はＡ方向に移動する。揺れの方向がＡ方向に変わった瞬間を図６の１０３部に示す。
【００４８】
（５．Ａ方向に力が働き、ヘッド側油室の圧力を解放）
図４に示す状態から、ピストン５及び第２ピストン３５がＡ方向に移動すると、サブシリンダ３１の第４室３６内の作動油が圧縮され、この作動油は流路５１を介して、開閉弁２５側に流れ、作動油の油圧により開閉弁２５が押される。
【００４９】
即ち、開閉弁２５に油圧が加わり、ばね２６の圧力に勝ると開閉弁２５が開く。尚、開閉弁２５は、開くまでの距離Δ（図４に示す）を有しているので、油圧が加わってもすぐに開くことはない。流路４０に急激に流れ込む作動油の一部は第２アキュムレータ５５に吸収される。
【００５０】
図７は、縦軸正方向に第２ピストン３５のＤ方向への変位（負方向がＡ方向への変位）を示す。図７の２０１部は、第２ピストン３５がＤ方向に変位している場合であり、開閉弁２５は閉じている。しかしながら、第２ピストン３５は微小に変位しており、例えばＤ方向に変位しているとき（図７の２０１部）の揺れ戻し（Ａ方向）の変位ｙ１により、開閉弁２５が開かないように、開閉弁２５が開くまでの距離Δの余裕を備えている。図７の２０２部は、揺れの方向がＡ方向に変わった瞬間（即ち図６の１０３部）であり、このときの第２ピストン３５のＡ方向への変位ｙ２は、開閉弁２５が開く距離Δよりも大きいので、開閉弁２５は開く。尚、図７の２０３部では開閉弁２５は開き、２０４部（揺れの方向がＡ方向からＤ方向に変わる瞬間）では開閉弁２５は閉じる。
【００５１】
図５に示すように、開閉弁２５が開くと、メインシリンダ３内の圧縮された作動油が流路２３を介して第２油室１１側に流れ、第１油室９内の圧縮力が解放される。第１油室９と第２油室１１の圧力が等しくなって初めて、チェック弁１７は開き、ピストン５のＡ方向への移動に伴い、第２油室１１から第１油室９側に作動油が流れる。第１油室９内の作動油による圧縮力が解放される状態は、図６の１０４部に示す。
【００５２】
尚、図６の１０７部は、第１油室９内の作動油の圧力がリリーフ荷重に達しないうちに外力の方向がＤ方向からＡ方向に変わり、圧縮力が解放される状態を示す。即ち、リリーフ弁１５は閉じたままの状態である。
【００５３】
第１油室９内の作動油による圧縮力が解放された後、図１及び図６の１０６部の状態に戻り、以下、同様の動作を繰り返す。
【００５４】
このように、油圧式ダンパ１が構造物に取り付けられ、地震等により外力が加わると、図１から図５に示すように、油圧式ダンパ１では、ピストン５がＡ方向に移動する場合には、外力に対する抵抗力は発生しないが、図３に示すように、ピストン５及びピストンロッド７がＤ方向に移動するときには、第１油室９内の作動油が圧縮されるので、ピストン５に反力が加わり、この反力は地震等の外力を打ち消す方向に働くので振動が減衰する。
【００５５】
そして、図４、図５に示すように、ピストン５の移動方向がＤ方向からＡ方向に反転する際に第１油室９内の作動油の圧縮力は開閉弁２５の動作により解放される。
【００５６】
従って、この油圧式ダンパ１の特性は、図１０に示すセミアクティブ式のダンパと同様の特性（３０２部）を有することになる。
【００５７】
次に、この油圧式ダンパ１が実際に建築物に取り付けられる例を示す。
図８は、この油圧式ダンパ１が取り付けられた高層ビル１３１を示し、図９は、油圧式ダンパ１の取り付け部分の拡大図である。
【００５８】
高層ビル１３１は、多数の梁１３３と柱１３５等を有する。図９に示すように、梁１３３ａから下側斜め方向にブレース１３７ａ、１３７ｂが設けられる。梁１３３ｂには、基台１３９ａ、１３９ｂが設けられ、基台１３９ａには油圧式ダンパ１ａのシリンダ部分が固定され、油圧式ダンパ１ａのピストンロッド７ａは、ブレース１３７ａの端部１４１ａに接触する。同様に、基台１３９ｂには油圧式ダンパ１ｂのシリンダ部分が固定され、油圧式ダンパ１ｂのピストンロッド７ｂは、ブレース１３７ｂの端部１４１ｂに接触する。
【００５９】
油圧式ダンパ１ａは、そのシリンダ部分を基台１３９ａに固定し、ピストンロッド７ａは、ブレース１３７ａの端部１４１ａに接触している。すなわち、ばね１３ａによりピストンロッド７ａは、ブレース１３７ａの端部１４１ａ側に押されているので、ピストンロッド７ａが端部１４１ａと接触している。同様に、ばね１３ｂによりピストンロッド７ｂは、ブレース１３７ｂの端部１４１ｂ側に押されているので、ピストンロッド７ｂが端部１４１ｂと接触している。
【００６０】
高層ビル１３１に地震力等が加わった場合、梁１３３、柱１３５、ブレース１３７ａ、１３７ｂも振動するが、ばね１３の働きによりピストンロッド７ａは、ブレース１３７ａの端部１４７ａとの接触を保持している。
【００６１】
そして、高層ビル１３１がＡ方向に移動する場合、油圧式ダンパ１ｂによる抵抗力がブレース１３７ｂに加わり、高層ビル１３１がＤ方向に移動する場合、油圧式ダンパ１ａによる抵抗力がブレース１３７ａに加わり、高層ビル１３１の振動が低減する。
【００６２】
このように本実施の形態では、センサやコントローラ等を用いることなく、セミアクティブ方式のダンパとほぼ同様の機能を有する油圧式ダンパを提供することができる。
【００６３】
本実施の形態で説明した、減衰力特性（図６に示す）を持つ油圧式ダンパ１は、前述したように、高層ビル１３１の柱１３５ａとブレース１３７ａ間、及び柱１３５ｂとブレース１３７ｂ間にバランスよく配置することにより、高層ビル１３１全体として図１０の実線部３０２に示すような外力に対する減衰力特性を示す。
【００６４】
また、油圧式ダンパ１ａ、１ｂを高層ビル１３１に取り付ける場合、シリンダ部分を基台１３９ａ、１３９ｂに取り付ければよく、ピストンロッド７ａ、７ｂはブレース１３７ａ、１３７ｂに固定する必要がないので、油圧式シリンダ１ａ、１ｂの取り付け作業は容易なものとなる。
【００６５】
また、ピストンロッド７ａ、７ｂは地震変形に追従する。この為、ばね１３のばね定数を高層ビル１３１等の構造物の応答にピストンロッド７ａ、７ｂが追従する程度のものとする。具体的には、ばね１３のばね定数を高層ビル１３１の固有振動数の例えば２〜３倍程度のものとする。
【００６６】
尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
たとえば、メインシリンダ３外に管等で流路を構成し、この流路にリリーフ弁１５、チェック弁１７、オリフィス１９を設けるようにしてもよい。
【００６７】
また、油圧式ダンパ１を建築物と建築物との間に取り付けてもよい。
【００６８】
本発明では、ヘッド側油室（第１油室９）の圧縮された作動油を一気に解放する機構について説明したが、ロッド側油室（第２油室１１）の圧縮された作動油を一気に解放する構成とすることもできる。
【００６９】
本発明では、メインシリンダ３とサブシリンダ３１を、連結部３９に対して同一方向に設け、メインシリンダ３のピストンロッド７がヘッド側からロッド側に揺れ戻す時に、サブシリンダ３１のロッド側油室に充填された作動油が開閉弁２５を開き、ヘッド側油室の圧縮された作動油を一気に解放する構成を示したが、メインシリンダ３とサブシリンダ３１を連結部３９に対して逆方向に設置したり、メインシリンダ３を異なる構成とすることもできる。
【００７０】
例えば以下３つの例を上げる。
例１．サブシリンダ３１を、連結部３９に対してメインシリンダ３と逆方向に設け、サブシリンダ３１の第２ピストン３５のヘッド側に油室を設ける。ピストンロッド７が、ヘッド側からロッド側に揺れ戻す時に、サブシリンダ３１のヘッド側油室に充填された作動油が開閉弁２５を開き、メインシリンダ３のヘッド側油室の圧縮された作動油を一気に解放する。尚、メインシリンダ３の、リリーフ弁１５とチェック弁１７の向きは本実施の形態と同じである。
【００７１】
例２．メインシリンダ３のピストンロッド７と連結部３９とを、構造物のブレース１３７に固定し、リリーフ弁１５及びチェック弁１７の向きを本実施の形態とは逆方向にする。メインシリンダ３とサブシリンダ３１を、連結部３９に対して同一方向に設け、サブシリンダ３１の第２ピストン３５のヘッド側に油室を設ける。ピストンロッド７が、ロッド側からヘッド側に揺れ戻す時に、サブシリンダ３１のヘッド側油室に充填された作動油が開閉弁２５に流れることで、メインシリンダ３のロッド側油室の圧縮された作動油を一気に解放する。
【００７２】
例３．メインシリンダ３のピストンロッド７と連結部３９とを、構造物のブレース１３７に固定し、リリーフ弁１５及びチェック弁１７の向きを本実施の形態とは逆方向にする。サブシリンダ３１を、連結部３９に対してメインシリンダ３と逆方向に設け、サブシリンダ３１の第２ピストン３５のロッド側に油室を設ける。ピストンロッド７が、ロッド側からヘッド側に揺れ戻す時に、サブシリンダ３１のロッド側油室に充填された作動油が開閉弁２５に流れることで、メインシリンダ３のロッド側油室の圧縮された作動油を一気に解放する。
【００７３】
上記の例に限定されることなく、他の変形も可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、コントローラ等を必要とせず、セミアクティブ方式と同様の効率を有する油圧式ダンパを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧式ダンパ１の概略構成図
【図２】油圧式ダンパ１の動作を示す図
【図３】油圧式ダンパ１の動作を示す図
【図４】油圧式ダンパ１の動作を示す図
【図５】油圧式ダンパ１の動作を示す図
【図６】油圧式ダンパ１の変位と減衰力の特性を示す図
【図７】第２ピストン３５の変位を示す図
【図８】高層ビル１３１の概略構成図
【図９】油圧式ダンパの取り付け部分の拡大図
【図１０】セミアクティブ式、及びパッシブ式の油圧式ダンパの特性を示す図
【符号の説明】
１、５１……油圧式ダンパ
３………メインシリンダ
５………ピストン
７………ピストンロッド
９………第１油室
１１………第２油室
１３………ばね
１５………リリーフ弁
１７………チェック弁
１９………オリフィス
２１………アキュムレータ
２３………流路
２５………開閉弁
２７………可変しぼり
２９………流路
３１………サブシリンダ
３４………第３室
３５………第２ピストン
３６………第４室
３７………第２ピストンロッド
３９………連結具
４０、４１………流路
４３………第２チェック弁
５１………流路
５３………第３チェック弁
５５………第２アキュムレータ
５７………オリフィス
１３１………高層ビル
１３３………梁
１３５………柱
１３７………ブレース
１３９………基台
１４１………端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic damper used for a building or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, hydraulic dampers have been used to reduce the shaking of buildings due to earthquakes and winds. Hydraulic dampers include passive and semi-active hydraulic dampers.
[0003]
In the passive type, a piston is provided in a cylinder, and the cylinder and the piston rod are fixed to a structure. The cylinder is filled with hydraulic oil, and when the structure is shaken, the hydraulic oil in the cylinder is compressed, a resistance force against an external force is generated, and the vibration is attenuated.
[0004]
A dotted line portion 301 in FIG. 10 shows the characteristics of the passive hydraulic damper, and represents the relationship between the displacement of the damper and the damping force (that is, the resistance force against the external force) generated in the damper.
[0005]
In the semi-active hydraulic damper, the hydraulic pressure and displacement are measured by a sensor, and the controller opens and closes the valve according to the measured value to generate resistance against external force and attenuate vibration. And when a piston moves in a cylinder and reverses, there are some which release the compression force of compressed hydraulic oil by electric control.
[0006]
A solid line portion 302 in FIG. 10 shows the relationship between the displacement and the damping force of the semi-active hydraulic damper. As shown in FIG. 10, in general, the damping force characteristic of a semi-active hydraulic damper is superior to that of a passive hydraulic damper.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, although the semi-active hydraulic damper is more efficient than the passive type, it is necessary to perform electric control, and a sensor, a controller, and the like are required.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulic damper that does not require a controller or the like and has the same efficiency as the semi-active system.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for achieving the above-mentioned object is a main cylinder filled with hydraulic oil, a piston that moves in the main cylinder and divides the main cylinder into a head side oil chamber and a rod side oil chamber. A piston rod provided with one end provided on one side of the piston and the other end protruding outside through the main cylinder, and the head side oil chamber or the rod when the piston is reversed. A pressure release mechanism for releasing the pressure of the compressed hydraulic oil in the side oil chamber, and the pressure release mechanism includes an on-off valve provided in a flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber; And a control mechanism that controls opening and closing of the on-off valve by movement of a second piston that moves in conjunction with movement of the piston.
[0010]
A relief valve that allows the flow of the working oil only from the oil chamber in which the working oil is compressed to the other oil chamber when the piston moves to the flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber. And a check valve that allows the flow of the hydraulic oil only from the oil chamber in which the hydraulic oil is not compressed even when the piston moves, to the other oil chamber.
An orifice may be provided in a flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber.
[0011]
All or any one of the relief valve, the check valve, and the orifice may be provided in the piston.
A spring for urging the piston and the piston rod is provided so that the end of the piston rod is in contact with the structure. The spring constant of this spring is such that the piston rod follows the response of the structure.
[0013]
The control mechanism includes a sub cylinder fixed to the outside of the main cylinder and a fourth oil chamber that moves in the sub cylinder and is filled with hydraulic oil in the sub cylinder, and is interlocked with the piston. A second piston that moves, an accumulator connected to the fourth oil chamber of the sub-cylinder and the rod-side oil chamber of the main cylinder, and a flow path connecting the accumulator and the fourth oil chamber. A second check valve for flowing hydraulic oil only from the accumulator side to the fourth oil chamber, and a flow path connecting the on-off valve and the fourth oil chamber, and the on-off valve from the fourth oil chamber to the fourth oil chamber. And a third check valve for flowing hydraulic oil only to the side.
[0014]
A second accumulator is connected to a flow path between the on-off valve and the rod-side oil chamber of the main cylinder, and a variable throttle is provided in the flow path connecting the head-side oil chamber and the rod-side oil chamber. May be.
[0015]
The on-off valve has a distance until the valve opens so that the second piston of the sub-cylinder does not open when the amount of movement from the head side to the rod side does not reach a predetermined value. Δ is provided.
[0016]
An orifice or a relief valve is provided in a flow path between the on-off valve and the rod side oil chamber of the main cylinder.
[0017]
In the first invention, when the piston is reversed, the pressure of the compressed hydraulic oil in the head side oil chamber or the rod side oil chamber is released.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydraulic damper 1 according to the present embodiment.
[0019]
A piston 5 is movably provided in a cylindrical main cylinder 3. A columnar piston rod 7 is provided on one side of the piston 5, and this piston rod 7 protrudes outside through the main cylinder 3. The tip of the piston rod 7 is in contact with the structure. For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the tip of the piston rod 7 contacts the brace 137. The main cylinder 3 is fixed to the structure.
[0020]
The main cylinder 3 is divided into a first oil chamber (head-side oil chamber) 9 and a second oil chamber (rod-side oil chamber) 11 by the piston 5. Here, the rod side is the side where the piston rod 7 is attached to the piston 5, and the head side is the side where the piston rod 7 is not attached to the piston 5. The main cylinder 3, piston 5, piston rod 7, etc. are made of metal.
[0021]
The first oil chamber 9 and the second oil chamber 11 are filled with hydraulic oil.
Several flow paths are provided in the piston 5, and a relief valve 15, a check valve 17, and an orifice 19 are provided in the flow path.
[0022]
The check valve 17 opens when the hydraulic oil flows from the second oil chamber 11 to the first oil chamber 9 side, and allows the hydraulic oil to flow from the second oil chamber 11 to the first oil chamber 9 side. When the hydraulic oil tries to flow in the reverse direction, the hydraulic oil closes to prevent the hydraulic oil from flowing in the reverse direction. That is, the hydraulic oil flows only in the direction B in the figure through the check valve 17.
[0023]
The relief valve 15 opens when the pressure of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 exceeds the relief load, and allows the hydraulic oil to flow from the first oil chamber 9 side to the second oil chamber 11 side. When the hydraulic oil flows from the first oil chamber 9 side to the second oil chamber 11 side and the pressure in the first oil chamber 9 becomes lower than the relief load described above, the relief valve 15 is closed and the hydraulic oil is The oil does not flow from the first oil chamber 9 side to the second oil chamber 11 side. Further, when the hydraulic oil is about to flow from the second oil chamber 11 side to the first oil chamber 9 side, the relief valve 15 is closed to prevent such flow.
[0024]
Accordingly, the relief valve 15 is opened only when the pressure of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 exceeds the relief load, and the hydraulic oil flows in the direction C in the drawing.
A spring 13 is provided in the first oil chamber 9. One end of the spring 13 is fixed to the main cylinder 3, and the other end is fixed to the piston 5. By this spring 13, the piston 5 receives a force in the A direction, and the piston rod 7 is in contact with the brace 137.
[0025]
The spring 13 may be provided outside the main cylinder 3 without being provided in the first oil chamber 9. Even in this case, a spring may be installed so as to apply a force in the A direction to the piston rod 7.
A flow path 23 that connects the first oil chamber 9 and the second oil chamber 11 is provided outside the main cylinder 3. The flow path 23 is a pipe, for example. In the middle of the flow path 23, an on-off valve 25 and a variable throttle 27 are provided.
[0026]
The on-off valve 25 is normally closed by the action of the spring 26, and hydraulic oil does not move between the first oil chamber 9 and the second oil chamber 11 via the flow path 23. When the pressure of the hydraulic oil sent from the flow path 51 increases, the on-off valve 25 opens, and the hydraulic oil can move between the first oil chamber 9 and the second oil chamber 11 via the flow path 23. The variable throttle 27 changes the amount of hydraulic oil flowing through the flow path 23. A first accumulator 21 is provided in the flow path 23.
[0027]
As will be described later, the opening / closing valve 25 is provided with a distance Δ so that the opening / closing valve 25 does not open when the pressure of the hydraulic oil from the flow path 51 is very small.
[0028]
A sub cylinder 31 is fixed to the outside of the main cylinder 3 by a fixing portion 33.
A second piston 35 is provided in the sub-cylinder 31, a second piston rod 37 is provided in the second piston 35, and the other end of the second piston rod 37 is provided in the connecting portion 39. The connecting portion 39 is fixed to the piston rod 7. Accordingly, the piston 5 and the second piston 35 are interlocked.
[0029]
The sub cylinder 31 is divided by the second piston 35 into a third chamber 34 and a fourth chamber (rod side oil chamber) 36. The fourth chamber (rod side oil chamber) 36 is filled with hydraulic oil. The third chamber 34 is not filled with hydraulic oil and is an empty chamber.
A second check valve 43 is provided in the flow path 41 that connects the first accumulator 21 and the fourth chamber 36.
A third check valve 53 is provided in the flow path 51 that connects the on-off valve 25 and the fourth chamber 36.
[0030]
The second check valve 43 opens only when the hydraulic oil flows from the first accumulator 21 side to the fourth chamber 36 side, and the hydraulic oil flows in this direction, but does not flow in the reverse direction. The third check valve 53 opens only when the hydraulic oil flows from the fourth chamber 36 side to the on-off valve 25 side, and the hydraulic oil flows in this direction, but does not flow in the reverse direction.
[0031]
Branching from a flow path 29 connecting the first accumulator 21 and the flow path 23, a flow path 40 is provided on the open / close valve 25 side, and an orifice 57 is provided in the flow path 40. Instead of the orifice 57, a relief valve that allows the flow of hydraulic oil from the on-off valve 25 side to the flow path 29 side may be provided.
[0032]
When the second piston 35 moves in the A direction together with the piston 5, the hydraulic oil in the fourth chamber 36 flows to the open / close valve 25 side via the flow path 51. Due to the resistance of the orifice 57, the pressure in the flow path 51 rises, and the on-off valve 25 opens over the force of the spring 26. When the on-off valve 25 is opened, the flow path 23 is secured, the hydraulic oil flows from the first oil chamber 9 in the main cylinder 3 to the second oil chamber 11, and the pressure in the first oil chamber 9 is released. A part of the hydraulic oil flows to the first accumulator 21 side through the orifice 57.
[0033]
When the second piston 35 moves in the D direction together with the piston 5 as shown in FIG. 3, hydraulic oil is sent from the first accumulator 21 into the fourth chamber 36 via the flow path 41.
[0034]
Next, the operation of the hydraulic damper 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIG. 1 to 5 show the operating state of the hydraulic damper 1, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between displacement and damping force depending on the operating state of the hydraulic damper 1. FIG. As will be described later, the main cylinder 3 of the hydraulic damper 1 is fixed to the structure as shown in FIG. 9, and the end of the piston rod 7 contacts the brace 137. Assume a case where seismic force is applied to the structure and vibrations occur in the structure.
[0035]
still,
1. The force in the A direction is acting on the structure ... 105 part in Fig. 1 and Fig. 6
2. The moment when the force in the A direction switches to the reverse direction (D direction): 106 in FIGS. 2 and 6
3. The force in the D direction is acting on the structure ... 101 in FIGS. 3 and 6
4). The moment when the force in the direction D switches to the reverse direction (direction A): 103 in FIGS. 4 and 6
5). A force acts in the A direction to release the pressure in the head side oil chamber. This will be described in accordance with the procedure of 104 in FIGS.
6 is the displacement of the piston 5, and in FIG. 6, the displacement in the D direction is the positive direction. The damping force is a reaction force that tries to push back the piston 5 in the A direction by the pressure of the hydraulic oil filled in the head side oil chamber (first oil chamber 9).
[0036]
(1. A direction force is acting on the structure)
In FIG. 1, an external force is applied to the structure in the A direction due to an earthquake or the like, and the piston 5 and the piston rod 7 are also moved in the A direction in the drawing. At this time, since the pressures of the hydraulic oil in the second oil chamber 11 and the first oil chamber 9 are equal, the hydraulic oil in the second oil chamber 11 causes the check valve 17 to move along with the movement of the piston rod 7 in the A direction. Flows to the first oil chamber 9 side. Accordingly, the hydraulic oil in the second oil chamber 11 is not compressed.
[0037]
At this time, the relief valve 15 is closed, and hydraulic oil does not flow from the second oil chamber 11 to the first oil chamber 9 via the relief valve 15. The piston 5 receives a force that contacts the brace 137 in the A direction by the spring 13. In FIG. 1, since the hydraulic oil filled in the head side oil chamber (first oil chamber 9) is not compressed, the piston 5 does not receive a damping force that tries to push the piston 5 back in the reverse direction.
[0038]
In FIG. 6, it corresponds to 105 copies. That is, the displacement of the piston 5 is directed in the negative direction (that is, the A direction), and during that time, the piston 5 does not receive pressure, so that no damping force is generated in the hydraulic damper 1.
[0039]
On the other hand, in the sub-cylinder 31, the second piston 35 moves in the A direction, the hydraulic oil in the fourth chamber 36 is compressed, and the check valve 53 is opened. open. However, the on-off valve 25 is opened only while the pressure of the hydraulic oil exceeds the pressure of the spring 26.
[0040]
(2. The moment when the force in the A direction switches to the opposite direction (D direction))
From the state of FIG. 1, the force in the A direction acts on the structure, and the structure and the piston 5 move in the A direction, resulting in the state of FIG. FIG. 2 is a moment when the direction of the swing reverses (that is, the swing changes to the D direction), and corresponds to the portion 106 in FIG. At this time, the check valve 17 is closed. The relief valve 15 is initially closed.
[0041]
Further, since the second piston 35 of the sub-cylinder 31 also tries to move in the D direction, the third check valve 53 of the flow path 51 is closed, and thus the on-off valve 25 is also closed.
[0042]
(3. D-direction force is acting on the structure)
FIG. 3 shows the hydraulic damper 1 in a state where a force in the D direction is applied to the structure. When the piston 5 moves in the direction D, the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is compressed. Note that a small amount of hydraulic oil flows from the first oil chamber 9 to the second oil chamber 11 through the orifice 19.
[0043]
Since the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is compressed, a reaction force due to the hydraulic oil is applied to the piston 5, and this force acts in a direction to cancel the force in the A direction, so that the vibration is attenuated. The relationship between the displacement of the piston 5 in the D direction at this time and the damping force of the hydraulic damper 1 generated by the hydraulic oil compressed in the first oil chamber 9 is shown by 101 in FIG.
[0044]
When the piston 5 further moves in the direction D and the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is further compressed, the pressure of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 exceeds the relief load, so that the relief valve 15 is opened. The hydraulic oil flows from the first oil chamber 9 side to the second oil chamber 11 side. As a result, the pressure of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is kept constant. The moment when the relief valve 15 opens is shown at 102 in FIG.
[0045]
That is, when the piston 5 and the piston rod 7 move in the direction D, the reaction oil is applied to the piston 5 from the hydraulic oil by compressing the hydraulic oil in the first oil chamber 9.
[0046]
On the other hand, the second piston 35 also moves in the D direction. Since the check valve 53 is closed, the hydraulic oil in the fourth chamber 36 does not flow to the on-off valve 25 side, and hydraulic oil is sent from the accumulator 21 to the fourth chamber 36. At this time, no hydraulic pressure is applied to the on-off valve 25, and the on-off valve 25 remains closed.
[0047]
(4. The moment when the force in the D direction switches to the opposite direction (A direction))
When the piston 5 moves to the position shown in FIG. 4, it is assumed that the direction of shaking to the structure has changed. That is, the moving direction of the piston 5 changes, and the piston 5 and the piston rod 7 move in the A direction. The moment at which the direction of shaking has changed to the A direction is shown at 103 in FIG.
[0048]
(5. A force works in the A direction to release the pressure in the head side oil chamber)
When the piston 5 and the second piston 35 move in the A direction from the state shown in FIG. 4, the hydraulic oil in the fourth chamber 36 of the sub-cylinder 31 is compressed, and this hydraulic oil passes through the flow path 51 and is opened and closed. The on-off valve 25 is pushed by the hydraulic oil pressure.
[0049]
That is, when the hydraulic pressure is applied to the on-off valve 25 and the pressure of the spring 26 is exceeded, the on-off valve 25 opens. The on-off valve 25 has a distance Δ (shown in FIG. 4) until it is opened, so that it does not open immediately even when hydraulic pressure is applied. A part of the hydraulic oil that flows into the flow path 40 suddenly is absorbed by the second accumulator 55.
[0050]
FIG. 7 shows the displacement of the second piston 35 in the D direction in the positive direction of the vertical axis (the negative direction is the displacement in the A direction). 201 is a case where the second piston 35 is displaced in the D direction, and the on-off valve 25 is closed. However, the second piston 35 is slightly displaced, for example, so that the opening / closing valve 25 does not open due to the displacement y1 of the swing back (A direction) when displaced in the D direction (201 part in FIG. 7). , There is a margin of a distance Δ until the on-off valve 25 is opened. 202 is a moment when the direction of shaking is changed to the A direction (namely, 103 part of FIG. 6), and the displacement y2 of the second piston 35 in the A direction at this time is the distance that the on-off valve 25 opens. Since it is larger than Δ, the on-off valve 25 is opened. In FIG. 7, the opening / closing valve 25 is opened at 203, and the opening / closing valve 25 is closed at 204 (the moment when the direction of shaking changes from the A direction to the D direction).
[0051]
As shown in FIG. 5, when the on-off valve 25 is opened, the compressed hydraulic oil in the main cylinder 3 flows to the second oil chamber 11 side through the flow path 23, and the compressive force in the first oil chamber 9 is increased. To be released. Only when the pressures in the first oil chamber 9 and the second oil chamber 11 are equal, the check valve 17 opens and operates from the second oil chamber 11 to the first oil chamber 9 side as the piston 5 moves in the A direction. Oil flows. A state in which the compressive force of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is released is indicated by reference numeral 104 in FIG.
[0052]
6 indicates a state in which the direction of the external force changes from the D direction to the A direction and the compression force is released before the pressure of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 reaches the relief load. That is, the relief valve 15 remains closed.
[0053]
After the compressive force of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is released, the state returns to the state of 106 in FIGS. 1 and 6 and the same operation is repeated thereafter.
[0054]
Thus, when the hydraulic damper 1 is attached to the structure and an external force is applied due to an earthquake or the like, in the hydraulic damper 1, as shown in FIGS. 1 to 5, when the piston 5 moves in the A direction, However, as shown in FIG. 3, when the piston 5 and the piston rod 7 move in the direction D, the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is compressed, so A force is applied, and this reaction force acts in the direction to cancel out an external force such as an earthquake, so that the vibration is attenuated.
[0055]
As shown in FIGS. 4 and 5, when the moving direction of the piston 5 is reversed from the D direction to the A direction, the compressive force of the hydraulic oil in the first oil chamber 9 is released by the operation of the on-off valve 25. .
[0056]
Therefore, the hydraulic damper 1 has the same characteristic (302 parts) as the semi-active damper shown in FIG.
[0057]
Next, an example in which the hydraulic damper 1 is actually attached to a building will be shown.
FIG. 8 shows a high-rise building 131 to which the hydraulic damper 1 is attached, and FIG. 9 is an enlarged view of a portion to which the hydraulic damper 1 is attached.
[0058]
The high-rise building 131 includes a large number of beams 133, columns 135, and the like. As shown in FIG. 9, braces 137a and 137b are provided in a diagonally downward direction from the beam 133a. The beam 133b is provided with bases 139a and 139b. The cylinder part of the hydraulic damper 1a is fixed to the base 139a, and the piston rod 7a of the hydraulic damper 1a contacts the end portion 141a of the brace 137a. Similarly, the cylinder portion of the hydraulic damper 1b is fixed to the base 139b, and the piston rod 7b of the hydraulic damper 1b contacts the end portion 141b of the brace 137b.
[0059]
The hydraulic damper 1a has a cylinder portion fixed to the base 139a, and the piston rod 7a is in contact with the end portion 141a of the brace 137a. That is, since the piston rod 7a is pushed to the end portion 141a side of the brace 137a by the spring 13a, the piston rod 7a is in contact with the end portion 141a. Similarly, since the piston rod 7b is pushed toward the end 141b of the brace 137b by the spring 13b, the piston rod 7b is in contact with the end 141b.
[0060]
When a seismic force or the like is applied to the high-rise building 131, the beam 133, the column 135, and the braces 137a and 137b also vibrate. However, the piston rod 7a maintains contact with the end portion 147a of the brace 137a by the action of the spring 13. Yes.
[0061]
When the high-rise building 131 moves in the A direction, a resistance force by the hydraulic damper 1b is applied to the brace 137b. When the high-rise building 131 moves in the D direction, a resistance force by the hydraulic damper 1a is applied to the brace 137a. The vibration of the high-rise building 131 is reduced.
[0062]
Thus, in this embodiment, a hydraulic damper having substantially the same function as a semi-active damper can be provided without using a sensor, a controller, or the like.
[0063]
As described above, the hydraulic damper 1 having the damping force characteristic (shown in FIG. 6) described in the present embodiment is balanced between the column 135a and the brace 137a and between the column 135b and the brace 137b of the high-rise building 131. By arranging them well, the high-rise building 131 as a whole exhibits a damping force characteristic with respect to an external force as indicated by a solid line portion 302 in FIG.
[0064]
Further, when the hydraulic dampers 1a and 1b are attached to the high-rise building 131, the cylinder portion only needs to be attached to the bases 139a and 139b, and the piston rods 7a and 7b do not need to be fixed to the braces 137a and 137b. The attachment work of 1a and 1b becomes easy.
[0065]
Piston rods 7a and 7b follow earthquake deformation. For this reason, the spring constant of the spring 13 is set so that the piston rods 7a and 7b follow the response of the structure such as the high-rise building 131. Specifically, the spring constant of the spring 13 is, for example, about 2 to 3 times the natural frequency of the high-rise building 131.
[0066]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.
For example, a flow path may be constituted by a pipe or the like outside the main cylinder 3, and a relief valve 15, a check valve 17, and an orifice 19 may be provided in the flow path.
[0067]
Moreover, you may attach the hydraulic damper 1 between a building and a building.
[0068]
In the present invention, the mechanism for releasing the compressed hydraulic oil in the head-side oil chamber (first oil chamber 9) at a stroke has been described. However, the compressed hydraulic oil in the rod-side oil chamber (second oil chamber 11) is extracted at once. It can also be configured to release.
[0069]
In the present invention, the main cylinder 3 and the sub cylinder 31 are provided in the same direction with respect to the connecting portion 39, and when the piston rod 7 of the main cylinder 3 swings back from the head side to the rod side, the rod side oil chamber of the sub cylinder 31 is provided. In the above configuration, the hydraulic oil filled in the cylinder opens the on-off valve 25 and releases the compressed hydraulic oil in the head side oil chamber at once. The main cylinder 3 can be installed in a different configuration.
[0070]
For example, the following three examples are given.
Example 1. The sub cylinder 31 is provided in a direction opposite to the main cylinder 3 with respect to the connecting portion 39, and an oil chamber is provided on the head side of the second piston 35 of the sub cylinder 31. When the piston rod 7 swings back from the head side to the rod side, the hydraulic oil filled in the head side oil chamber of the sub cylinder 31 opens the on-off valve 25 and the compressed hydraulic oil in the head side oil chamber of the main cylinder 3 is compressed. Is released at once. The directions of the relief valve 15 and the check valve 17 in the main cylinder 3 are the same as in this embodiment.
[0071]
Example 2. The piston rod 7 and the connecting portion 39 of the main cylinder 3 are fixed to a brace 137 of the structure, and the directions of the relief valve 15 and the check valve 17 are opposite to those in the present embodiment. The main cylinder 3 and the sub cylinder 31 are provided in the same direction with respect to the connecting portion 39, and an oil chamber is provided on the head side of the second piston 35 of the sub cylinder 31. When the piston rod 7 swings back from the rod side to the head side, the hydraulic oil filled in the head-side oil chamber of the sub cylinder 31 flows into the on-off valve 25, so that the rod-side oil chamber of the main cylinder 3 is compressed. Release hydraulic fluid at once.
[0072]
Example 3 The piston rod 7 and the connecting portion 39 of the main cylinder 3 are fixed to a brace 137 of the structure, and the directions of the relief valve 15 and the check valve 17 are opposite to those in the present embodiment. The sub cylinder 31 is provided in a direction opposite to the main cylinder 3 with respect to the connecting portion 39, and an oil chamber is provided on the rod side of the second piston 35 of the sub cylinder 31. When the piston rod 7 swings back from the rod side to the head side, the hydraulic oil filled in the rod-side oil chamber of the sub cylinder 31 flows into the on-off valve 25, whereby the rod-side oil chamber of the main cylinder 3 is compressed. Release hydraulic fluid at once.
[0073]
Other variations are possible without being limited to the above example.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a hydraulic damper that does not require a controller or the like and has the same efficiency as the semi-active method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydraulic damper 1
FIG. 2 is a diagram showing the operation of the hydraulic damper 1
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the hydraulic damper 1
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the hydraulic damper 1
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the hydraulic damper 1
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of displacement and damping force of the hydraulic damper 1
FIG. 7 is a diagram showing displacement of the second piston 35
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a high-rise building 131
FIG. 9 is an enlarged view of a mounting portion of a hydraulic damper.
FIG. 10 is a graph showing characteristics of semi-active and passive hydraulic dampers.
[Explanation of symbols]
1, 51 …… Hydraulic damper
3 ......... Main cylinder
5 ... Piston
7 ... Piston rod
9 ……… First oil chamber
11 ......... Second oil chamber
13 ……… Spring
15 ... Relief valve
17 ... Check valve
19 ... Orifice
21 ... Accumulator
23 ... …… Flow path
25 ......... Open / close valve
27 ……… Variable squeezing
29 ... …… Flow path
31 ......... Sub cylinder
34 ……… Room 3
35 ......... Second piston
36 ……… Room 4
37 ......... Second piston rod
39 ......... Connector
40, 41 ... …… Flow path
43 ......... Second check valve
51 ... …… Flow path
53 ......... Third check valve
55 ......... Second accumulator
57 ………… Orifice
131 ……… High-rise buildings
133 ... …… Beam
135 ... …… pillar
137 ……… Brace
139 ……… Base
141 ......... End

Claims

A main cylinder filled with hydraulic oil;
A piston that moves in the main cylinder and divides the main cylinder into a head side oil chamber and a rod side oil chamber;
A piston rod having one end provided on one side of the piston and the other end protruding outside through the main cylinder;
A pressure release mechanism for releasing the pressure of the compressed hydraulic oil in the head side oil chamber or the rod side oil chamber when the piston is reversed;
The pressure release mechanism opens and closes the on-off valve by the movement of an on-off valve provided in a flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber, and a second piston that moves in conjunction with the movement of the piston. A control mechanism for controlling
A hydraulic damper characterized by comprising:

In the flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber,
A relief valve that allows the hydraulic oil to flow only to the other oil from an oil chamber in which the hydraulic oil is compressed when the piston moves;
A check valve that allows the flow of the hydraulic oil only from the oil chamber in which the hydraulic oil is not compressed even if the piston moves, to the other oil chamber;
The hydraulic damper according to claim 1, further comprising:

The hydraulic damper according to claim 1, wherein an orifice is provided in a flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber.

4. The hydraulic damper according to claim 2, wherein all or any one of the relief valve, the check valve, and the orifice is accommodated in the piston. 5.

2. The hydraulic damper according to claim 1, wherein a spring for biasing the piston and the piston rod is provided, and an end of the piston rod is in contact with a structure.

6. The hydraulic damper according to claim 5, wherein the spring constant of the spring is a constant such that the piston rod follows the response of the structure.

The control mechanism is a sub-cylinder fixed outside the main cylinder;
A second piston that moves in the sub-cylinder, forms a fourth oil chamber filled with hydraulic oil in the sub-cylinder, and moves in conjunction with the piston;
An accumulator connected to the fourth oil chamber of the sub-cylinder and the rod-side oil chamber of the main cylinder;
A second check valve provided in a flow path connecting the accumulator and the fourth oil chamber , and flowing hydraulic oil only from the accumulator side to the fourth oil chamber ;
A third check valve provided in a flow path connecting the on- off valve and the fourth oil chamber , and flowing hydraulic oil only from the fourth oil chamber to the on-off valve side;
The hydraulic damper according to claim 1 , further comprising:

The hydraulic damper according to claim 1 , wherein a second accumulator is connected to a flow path between the on-off valve and the rod-side oil chamber of the main cylinder.

2. The hydraulic damper according to claim 1, wherein a variable throttle is provided in the flow path connecting the head side oil chamber and the rod side oil chamber.

The on-off valve has a distance Δ until the valve is opened so that the on-off valve does not open when the amount of movement of the second piston of the sub-cylinder from the head side to the rod side does not reach a predetermined value. The hydraulic damper according to claim 7 , wherein the hydraulic damper is provided.

The hydraulic damper according to claim 7 , wherein an orifice or a relief valve is provided in a flow path between the on-off valve and the rod-side oil chamber of the main cylinder.