JP4042366B2 - 減衰係数切替型油圧ダンパ - Google Patents
減衰係数切替型油圧ダンパ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4042366B2 JP4042366B2 JP2001243755A JP2001243755A JP4042366B2 JP 4042366 B2 JP4042366 B2 JP 4042366B2 JP 2001243755 A JP2001243755 A JP 2001243755A JP 2001243755 A JP2001243755 A JP 2001243755A JP 4042366 B2 JP4042366 B2 JP 4042366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydraulic
- damping coefficient
- control valve
- piston
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
建物の揺れを低減するためのダンパ形式の制震装置として、開閉制御弁の開度を全開と全閉の２段階に制御可能とした可変減衰装置（例えば、特開平１１−３３６３６６号）等がある。
【０００３】
このような油圧ダンパの基本構造は、図５に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内で往復動する両ロッド型のピストン３と、ピストン３の両側に設けられた油圧室４，４と、この両油圧室をつなぐ流路５に設けられた開閉制御弁６などからなり、制御コントローラ７からの制御電流の供給により開閉制御弁（電磁弁）６を全閉と全開の２段階に開閉動作させることで、油圧ダンパ１の減衰係数を最大値Ｃmax と最小値Ｃmin の２段階に切替えることができる。
【０００４】
このような油圧ダンパ１は、図６(a) に示すように、建物層間にブレースなどの構造要素を介して取付けられるため、ブレースを含めた装置部の力学特性は、図６(b) に示すようなバネとダッシュポットが直列結合したＭaxwell型モデルで表される。
【０００５】
図５の装置では、装置の減衰係数すなわち開閉制御弁６の弁開度を振動の振幅最大点で切替えることにより、図７に示すような大きなエネルギ吸収を行い、構造物の振動を低減することができる。また、弁開度が全閉または全開という両端の２段階のみの制御で良いことから、弁開度を連続的に可変制御できる装置（例えば、特公平７−４５７８１号）と比べて装置の構造を簡単にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような従来の装置では、必然的に、センサやコントローラあるいは電磁弁などの電気部品が使用されるため、無停電電源装置と特別の電源配線が必要となる。また、電気部品の一部は、定期的に交換が必要なものなどがあるため、メンテナンス費用も発生する。
【０００７】
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、可変減衰型の油圧ダンパにおいて、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油圧ダンパを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、ピストンの一方向の移動に対して開閉制御弁が閉状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により開閉制御弁が一旦開いて第２の減衰係数が得られた後、再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けら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。
【０００９】
この請求項１は、開閉制御弁が１つの１弁タイプの場合であり、例えば、図１(a),(b) に示すように、ピストン３の移動方向が変わった時のみピストン３により作動する機械式駆動手段３０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、機械式駆動手段３０を作動させないことで流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、機械式駆動手段３０が作動して流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、機械式駆動手段３０で流量調整弁１０を再び閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。
【００１０】
なお、流量調整弁１０は、作動油の流量が大きい場合に用いられるものであり、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１２】
請求項１における機械式駆動手段には、例えば図１ (b) に示すような機械式駆動手段３０を用いることができる（請求項３）。この機械式駆動手段３０は、ピストンロッド８に設けた直線歯車３１と、この直線歯車３１と開閉操作弁１１を連結するクランク機構３２から構成されている。ピストン３のＡ方向の移動に対しては、クランク機構３２が作動せず、開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動開始時にクランク機構３２が作動して先ず開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が一旦開き、次いで、再び開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態に戻り、Ｂ方向の移動に対してクランク機構３２が作動しないことで、この閉状態が維持される。
【００１３】
本発明の請求項２は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、両油圧室のそれぞれに接続された流路に、一方の流路を閉じ、他方の流路を開いた状態から、弁体の移動により前記とは逆に一方の流路を開き、他方の流路を閉じた状態とするように構成された右用と左用の開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動に対して一方の開閉制御弁が閉状態を維持し、かつ、他方の開閉制御弁が開状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により前記一方の開閉制御弁が一旦開いて開状態を維持し、かつ、前記他方の開閉制御弁が閉じて閉状態を維持して第２の減衰係数が得られた後、他方の開閉制御弁の閉状態により再び第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けら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。
【００１４】
この請求項２は、開閉制御弁が２つの２弁タイプの場合であり、例えば、図２ (a),(b) に示すように、ピストン３の移動方向が変わった時のみピストン３により作動する機械式駆動手段３０’を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、機械式駆動手段３０’を作動させないことで左側の流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、機械式駆動手段３０’で左側の流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。このとき、右側の流量調整弁１０（開閉制御弁）は開状態から閉状態に切替わっており、この閉状態が維持されるため、Ｂ方向の移動に対して第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）が得られる。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１６】
請求項２における機械式駆動手段には、例えば図２ (b) に示すような機械式駆動手段３０’ を用いることができる（請求項３）。この機械式駆動手段３０’は、ピストンロッド８に設けた直線歯車３１と、この直線歯車３１と２つの開閉操作弁１１を連結するリンク機構３２’から構成されている。ピストン３のＡ方向の移動に対しては、左側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、かつ、右側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が開状態を維持し、Ｂ方向の移動開始時に、左側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が開いて開状態を維持し、右側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉じて閉状態を維持する。
【００１７】
本発明の請求項４は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。
【００１８】
この請求項４は、開閉制御弁が１つの１弁タイプの場合であり、例えば、図３に示すように、油圧の上昇では作動せず、油圧の低下で作動する油圧式駆動手段４０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、左側の油圧室４の油圧が上昇するが、左側の油圧式駆動手段４０が作動しないことで、流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、油圧が下がり始めるため、左側の油圧式駆動手段４０が作動し、流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、右側の油圧室４の油圧が上昇するため、右側の油圧式駆動手段４０が作動し、流量調整弁１０を再び閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この油圧式の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１９】
本発明の請求項５は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、両油圧室のそれぞれに接続された流路にそれぞれ開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により一方の開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により前記一方の開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により、他方の開閉制御弁が閉じて再び第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。
【００２０】
この請求項５は、開閉制御弁が２つの２弁タイプの場合であり、例えば、図４に示すように、図３と同様の油圧式駆動手段４０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、左側の油圧室４の油圧が上昇するが、左側の油圧式駆動手段４０が作動しないことで、左側の流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、油圧が下がり始めるため、左側の油圧式駆動手段４０が作動し、左側の流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、右側の油圧室４の油圧が上昇するため、右側の油圧式駆動手段４０が作動し、右側の流量調整弁１０を閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この油圧式の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００２２】
請求項４、５における油圧式駆動手段には、例えば図３、図４に示すような油圧式駆動手段４０を用いることができる（請求項６）。この油圧式駆動手段４０を、例えば、圧力を蓄積するバッファー４２と、このバッファー４２の圧力と流路の実際の圧力を比較し、差圧が大きい時のみパイロット圧を出力する切替弁４３から構成されている。左側のバッファー４２と切替弁４３により、ピストン３のＡ方向の移動による圧力上昇に対して開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動による圧力低下に対して開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が一旦開き、次いで、右側のバッファー４２と切替弁４３により、開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態となり、この状態が維持される。
【００２３】
以上のような構成において、地震や風等の振動外力による油圧ダンパのピストンの移動や圧力変化を機械式や油圧式の駆動手段により変換して油圧ダンパの開閉制御弁を直接切替え制御するため、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、センサ、コントローラ、電磁弁等、および、無停電電源装置と特別の電源配線等が不要となり、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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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、油圧ダンパの油圧回路に、大流量の圧油の通過を高速で、かつ、遮断を瞬時に行える流量調整弁を用いた例である。図１、図２は、油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第１実施形態、第２実施形態を示したものである。図３、図４は、減衰係数切替を油圧式で行う第３実施形態、第４実施形態を示したものである。
【００２５】
[I] 機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ（１弁タイプ）１−１
図１(a) 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４，４と、両油圧室をつなぐ流路５に設けられた開閉制御弁６などから構成されている。開閉制御弁６は、この実施形態では、大流量用の流量調整弁（ポペット弁）１０、およびこの流量調整弁１０を開閉制御する開閉操作弁（パイロット弁）１１とからなる。開閉操作弁１１は、開位置と閉位置を有する二位置切替弁である。また、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９が設けられている。
【００２６】
開閉操作弁１１が閉じた状態で、ピストン３がＡ方向（左側）に移動すると、左側の油圧室４の圧油が、左側のチェック弁１２と流出用流路１３、絞りを有する入側バイパス流路１４を介して流量調整弁１０の弁体背面に作用し、この背圧が高まることで、流量調整弁１０が閉じる。これにより、油圧ダンパ１の減衰係数が最大値Ｃmax となる。
【００２７】
次に、振幅最大点において開閉操作弁１１が開くと、流量調整弁１０の背圧が低下して流量調整弁１０が開き、左側の油圧室４の圧油が、左側のチェック弁１２と流出用流路１３、開状態の流量調整弁１０、出側バイパス流路１５、右側のチェック弁１６と流入用通路１７を通って右側の油圧室４に流入することで、荷重が除荷され、油圧ダンパ１の減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００２８】
ピストン３がＢ方向（右側）に移動した場合も、上記の動作が対称的に行われ、以上の動作が繰り返されて制震がなされる（図７参照）。
【００２９】
このような構成の油圧ダンパ１において、第１実施形態では、図１(b) に示すように、機械式駆動手段３０を用い、外力による油圧ダンパ１の作動だけで、油圧ダンパ１の減衰係数を最大値Ｃmax と最小値Ｃmin の２段階に切り替えられるようにする。
【００３０】
機械式駆動手段３０は、例えば、ピストンロッド８に固定した直線歯車（ラック）３１と、この直線歯車３１により作動して開閉操作弁１１を開閉するクランク機構３２から構成する。クランク機構３２は、第１リンク３３の基部をピン等を介してシリンダ側に固定してピストン移動方向に揺動可能とし、第２リンク３４の先端を開閉操作弁１１のスプール等の弁体１１ａにピン等を介して接続する。
【００３１】
また、第１リンク３３の基部には、直線歯車３１に向かって突出するスライドロッド３５を設ける。このスライドロッド３５は、先端ロッドが基部ロッドに対して軸方向に進退自在に収納された二重ロッドであり、スプリング３６により先端ロッドが直線歯車３１に対して押圧されるようにする。
【００３２】
このようなクランク機構３２は、第１リンク３３が直線歯車３１に対してＢ方向に後傾するようにセットしておく。この状態で、開閉操作弁１１のポートはずれており、弁体１１ａは閉位置に保持されている。この状態でピストンロッド８がＡ方向に移動すると、スライドロッド３５は直線歯車３１の凹凸に応じて先端ロッドが進退移動するだけで直線歯車３１上を滑り、第１リンク３３は後傾姿勢を維持し、開閉操作弁１１は閉状態が保持される。
【００３３】
振幅最大点でピストンロッド８が移動方向を変え、Ｂ方向に移動すると、スライドロッド３５の先端ロッドがスプリング３６により押し付けられて直線歯車３１の歯側面に係合し、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、第１リンク３３と第２リンク３４が直線状となり、開閉操作弁１１の弁体１１ａが押し上げられ、ポートが一致することで、開閉操作弁１１が開状態となる。
【００３４】
さらに、ピストンロッド８がＢ方向に移動すると、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、開閉操作弁１１は再び閉状態となる。この状態でスライドロッド３５は前述と同様に直線歯車３１上を滑るため、開閉操作弁１１の閉状態が保持される。
【００３５】
以上のような構成の機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−１を、例えば図６(a) に示すようにブレースを介して建物の柱梁架構内に組み込むと、次に示すように動作する。
【００３６】
(1) 図１の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、クランク機構３２が直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００３７】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動を開始すると、クランク機構３２が作動して直線状となることで、開閉操作弁１１の弁体１１ａを押し上げ、開閉操作弁１１が開き、これにより流量調整弁１０も開状態となり、左側の油圧室４の圧油が右側の油圧室４へ流出することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００３８】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、クランク機構３２が逆方向に作動してＡ方向に傾動することで、開閉操作弁１１が再び閉じ、これにより流量調整弁１０も再び閉じ、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００３９】
(4) この状態でクランク機構３２は直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、開閉操作弁１１が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動に対して、減衰係数を最大値Ｃmax とすることができる。
【００４０】
(5) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００４１】
なお、以上は、流量調整弁１０を使用した場合を例示したが、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００４２】
[II]機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ（２弁タイプ）１−２
図２に示すように、左右の油圧室４，４に対して流量調整弁（ポペット弁）１０および開閉操作弁（パイロット弁）１１を別々に設けた実施形態であり、各油圧室４に接続した開閉操作弁１１と流量調整弁１０を個別に開閉させる。
【００４３】
図１と同様に、開閉操作弁１１により流量調整弁１０を開閉制御する。開閉操作弁１１は、右用と左用の２つを用い、図１と同様の機械式駆動手段３０’により開閉させる。
【００４４】
機械式駆動手段３０’は、直線歯車（ラック）３１と、リンク機構３２’から構成する。リンク機構３２’は、第１リンク３３と第２リンク３４’からなる。第１リンク３３は、図１と同じ構成であるが、第２リンク３４’は、中間部を第１リンク３３の先端にピン等を介して取付け、両端に右用と左用の開閉操作弁１１の弁体１１ａをピン等を介して接続する。
【００４５】
このようなリンク機構３２’は、図１と同様に、第１リンク３３が直線歯車３１に対してＢ方向に後傾するようにセットされる。この状態で、左側の開閉操作弁１１が閉位置に、右側の開閉操作弁１１が開き位置に保持されている。この状態からピストンロッド８がＡ方向に移動しても、図１と同様にスライドロッド３５は直線歯車３１上を滑り、第１リンク３３は後傾姿勢を維持し、右用・左用の開閉操作弁１１、１１はその状態を保持する。
【００４６】
振幅最大点でピストンロッド８が移動方向を変え、Ｂ方向に移動すると、図１と同様に直線歯車３１の歯側面により、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、右用・左用の開閉操作弁１１の弁体１１ａが一緒に水平移動し、左側の開閉操作弁１１が開状態に、右側の開閉操作弁１１が閉状態となる。ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動しても、スライドロッド３５は直線歯車３１上を滑るため、左側の開閉操作弁１１が開状態に、右側の開閉操作弁１１が閉状態に保持される。
【００４７】
以上のような構成の機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−２は、次のように作動する。
【００４８】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、リンク機構３２’が直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより左側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００４９】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動を開始すると、リンク機構３２’が作動して、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより左側の流量調整弁１０も開状態となり、左側の油圧室４の圧油が右側の油圧室４へ流出することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００５０】
(3) この時、右側の開閉操作弁１１は閉状態であり、ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動しても、リンク機構３２’は直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、右側の開閉操作弁１１は閉状態を維持し、これにより右側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００５１】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００５２】
なお、この第２実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００５３】
[III] 油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ（１弁タイプ）１−３
図３に示すように、図１の機械式駆動手段３０の代わりに、油圧式駆動手段４０を図１の油圧回路に組み込み、油圧の変化で減衰係数の切替えを行う。
【００５４】
この油圧式駆動手段４０は、各油圧室４，４の流入用通路１７、１７にそれぞれ絞り４１を介して接続され、圧油を蓄積するバッファー４２と、このバッファー４２に接続され、開閉操作弁１１を開閉制御する切替弁（ポペット弁）４３からなる。
【００５５】
切替弁４３は、流量調整弁１０と同じポペット弁タイプであり、入口ポートにバッファー４２を接続し、背圧ポートと流入用通路１７とを連通させ、出口ポートからの圧油をパイロット圧として開閉操作弁１１に供給し、開閉操作弁１１のスプール等の弁体を駆動させる。
【００５６】
従って、油圧室４の圧力が上昇すると、バッファー４２に圧油が蓄積されるが、切替弁４３にも流入用通路１７を介して大きな背圧が作用するため、切替弁４３は閉じられ、切替弁４３の出口ポートからは圧油が開閉操作弁１１にパイロット圧として作用せず、開閉操作弁１１は閉状態を保持する。油圧室４の圧力が下がり始めると、切替弁４３の背圧がバッファー４２の圧力よりも低くなり、切替弁４３が開き、切替弁４３の出口ポートからの圧油が開閉操作弁１１にパイロット圧として作用し、開閉操作弁１１を開く。
【００５７】
以上のような構成の油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−３は、次のように作動する。
【００５８】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、左側の切替弁４３が前述したように閉じられるため、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより中央の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００５９】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、左側の切替弁４３が前述したように開くため、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより中央の流量調整弁１０も開き、左側の油圧室４の圧油が流量調整弁１０を通って右側の油圧室４へ流入することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００６０】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、右側のバッファー４２、切替弁４３、開閉操作弁１１が上記と同様に動作し、中央の流量調整弁１０が開き、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００６１】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００６２】
なお、開閉操作弁１１は２つ設置されているが、１つでもよい。この第３実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００６３】
[IV]油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ（２弁タイプ）１−４
図４に示すように、図３の油圧回路において流量調整弁１０を右用と左用に２つ配設した実施形態である。その他の構成は、図３と同様である。
【００６４】
以上のような構成の油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−４は、流量調整弁１０を２つ用いた点が図３と異なるだけで、図３の場合と同様に、次のように作動する。
【００６５】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、左側の切替弁４３が前述したように閉じられるため、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより左側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００６６】
(2) ピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、左側の切替弁４３が前述したように開くため、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより左側の流量調整弁１０も開き、左側の油圧室４の圧油が左側の流量調整弁１０を通って右側の油圧室４へ流入することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００６７】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、右側のバッファー４２と切替弁４３、右側の開閉操作弁１１が上記と同様に動作し、右側の流量調整弁１０が開き、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００６８】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００６９】
なお、この第４実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００７０】
【発明の効果】
地震や風等の振動外力による油圧ダンパのピストンの移動や圧力変化を機械式や油圧式の駆動手段により変換して油圧ダンパの開閉制御弁を直接切替え制御するため、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、センサ、コントローラ、電磁弁等、および、無停電電源装置と特別の電源配線等が不要となり、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第１実施形態であり、(a) は油圧回路図、(b) は弁の駆動機構を示す側面図である。
【図２】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第２実施形態であり、(a) は油圧回路図、(b) は弁の駆動機構を示す側面図である。
【図３】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を油圧式で行う第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を油圧式で行う第４実施形態を示す油圧回路図である。
【図５】減衰係数切替型油圧ダンパの基本構造を示す概要図である。
【図６】 (a) は制震用油圧ダンパの設置例を示す正面図、(b) は制震用油圧ダンパの力学モデル図である。
【図７】制震用油圧ダンパの荷重と変形の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１……減衰係数切替型油圧ダンパ
２……シリンダ
３……ピストン
４……油圧室
５……流路
６……開閉制御弁
７……コントローラ
８……ピストンロッド
９……アキュムレータ
１０……流量調整弁（ポペット弁）
１１……開閉操作弁（パイロット弁）
１１ａ…弁体
１２……チェック弁
１３……流出用流路
１４……入側バイパス流路
１５……出側バイパス流路
１６……チェック弁
１７……流入用通路
３０……機械式駆動手段
３０’…機械式駆動手段
３１……直線歯車（ラック）
３２……クランク機構
３２’…リンク機構
３３……第１リンク
３４……第２リンク
３４’…第２リンク
３５……スライドロッド
３６……スプリング
４０……油圧式駆動手段
４１……絞り
４２……バッファー
４３……切替弁（ポペット弁）
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
建物の揺れを低減するためのダンパ形式の制震装置として、開閉制御弁の開度を全開と全閉の２段階に制御可能とした可変減衰装置（例えば、特開平１１−３３６３６６号）等がある。
【０００３】
このような油圧ダンパの基本構造は、図５に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内で往復動する両ロッド型のピストン３と、ピストン３の両側に設けられた油圧室４，４と、この両油圧室をつなぐ流路５に設けられた開閉制御弁６などからなり、制御コントローラ７からの制御電流の供給により開閉制御弁（電磁弁）６を全閉と全開の２段階に開閉動作させることで、油圧ダンパ１の減衰係数を最大値Ｃmax と最小値Ｃmin の２段階に切替えることができる。
【０００４】
このような油圧ダンパ１は、図６(a) に示すように、建物層間にブレースなどの構造要素を介して取付けられるため、ブレースを含めた装置部の力学特性は、図６(b) に示すようなバネとダッシュポットが直列結合したＭaxwell型モデルで表される。
【０００５】
図５の装置では、装置の減衰係数すなわち開閉制御弁６の弁開度を振動の振幅最大点で切替えることにより、図７に示すような大きなエネルギ吸収を行い、構造物の振動を低減することができる。また、弁開度が全閉または全開という両端の２段階のみの制御で良いことから、弁開度を連続的に可変制御できる装置（例えば、特公平７−４５７８１号）と比べて装置の構造を簡単にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような従来の装置では、必然的に、センサやコントローラあるいは電磁弁などの電気部品が使用されるため、無停電電源装置と特別の電源配線が必要となる。また、電気部品の一部は、定期的に交換が必要なものなどがあるため、メンテナンス費用も発生する。
【０００７】
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、可変減衰型の油圧ダンパにおいて、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油圧ダンパを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、ピストンの一方向の移動に対して開閉制御弁が閉状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により開閉制御弁が一旦開いて第２の減衰係数が得られた後、再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けら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。
【０００９】
この請求項１は、開閉制御弁が１つの１弁タイプの場合であり、例えば、図１(a),(b) に示すように、ピストン３の移動方向が変わった時のみピストン３により作動する機械式駆動手段３０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、機械式駆動手段３０を作動させないことで流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、機械式駆動手段３０が作動して流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、機械式駆動手段３０で流量調整弁１０を再び閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。
【００１０】
なお、流量調整弁１０は、作動油の流量が大きい場合に用いられるものであり、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１２】
請求項１における機械式駆動手段には、例えば図１ (b) に示すような機械式駆動手段３０を用いることができる（請求項３）。この機械式駆動手段３０は、ピストンロッド８に設けた直線歯車３１と、この直線歯車３１と開閉操作弁１１を連結するクランク機構３２から構成されている。ピストン３のＡ方向の移動に対しては、クランク機構３２が作動せず、開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動開始時にクランク機構３２が作動して先ず開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が一旦開き、次いで、再び開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態に戻り、Ｂ方向の移動に対してクランク機構３２が作動しないことで、この閉状態が維持される。
【００１３】
本発明の請求項２は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、両油圧室のそれぞれに接続された流路に、一方の流路を閉じ、他方の流路を開いた状態から、弁体の移動により前記とは逆に一方の流路を開き、他方の流路を閉じた状態とするように構成された右用と左用の開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動に対して一方の開閉制御弁が閉状態を維持し、かつ、他方の開閉制御弁が開状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により前記一方の開閉制御弁が一旦開いて開状態を維持し、かつ、前記他方の開閉制御弁が閉じて閉状態を維持して第２の減衰係数が得られた後、他方の開閉制御弁の閉状態により再び第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けら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。
【００１４】
この請求項２は、開閉制御弁が２つの２弁タイプの場合であり、例えば、図２ (a),(b) に示すように、ピストン３の移動方向が変わった時のみピストン３により作動する機械式駆動手段３０’を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、機械式駆動手段３０’を作動させないことで左側の流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、機械式駆動手段３０’で左側の流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。このとき、右側の流量調整弁１０（開閉制御弁）は開状態から閉状態に切替わっており、この閉状態が維持されるため、Ｂ方向の移動に対して第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）が得られる。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１６】
請求項２における機械式駆動手段には、例えば図２ (b) に示すような機械式駆動手段３０’ を用いることができる（請求項３）。この機械式駆動手段３０’は、ピストンロッド８に設けた直線歯車３１と、この直線歯車３１と２つの開閉操作弁１１を連結するリンク機構３２’から構成されている。ピストン３のＡ方向の移動に対しては、左側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、かつ、右側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が開状態を維持し、Ｂ方向の移動開始時に、左側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が開いて開状態を維持し、右側の開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉じて閉状態を維持する。
【００１７】
本発明の請求項４は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。
【００１８】
この請求項４は、開閉制御弁が１つの１弁タイプの場合であり、例えば、図３に示すように、油圧の上昇では作動せず、油圧の低下で作動する油圧式駆動手段４０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、左側の油圧室４の油圧が上昇するが、左側の油圧式駆動手段４０が作動しないことで、流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、油圧が下がり始めるため、左側の油圧式駆動手段４０が作動し、流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、右側の油圧室４の油圧が上昇するため、右側の油圧式駆動手段４０が作動し、流量調整弁１０を再び閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この油圧式の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００１９】
本発明の請求項５は、シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、両油圧室のそれぞれに接続された流路にそれぞれ開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により一方の開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により前記一方の開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により、他方の開閉制御弁が閉じて再び第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。
【００２０】
この請求項５は、開閉制御弁が２つの２弁タイプの場合であり、例えば、図４に示すように、図３と同様の油圧式駆動手段４０を用い、ピストン３がＡ方向に移動中は、左側の油圧室４の油圧が上昇するが、左側の油圧式駆動手段４０が作動しないことで、左側の流量調整弁１０（開閉制御弁）を閉じておき、第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）を得る。左側の振幅最大点でピストン３の移動方向がＢ方向に変わると、油圧が下がり始めるため、左側の油圧式駆動手段４０が作動し、左側の流量調整弁１０を一旦開くことにより、荷重を除荷し、第２の減衰係数（最小値Ｃmin ）を得る。ピストン３がさらにＢ方向に移動すると、右側の油圧室４の油圧が上昇するため、右側の油圧式駆動手段４０が作動し、右側の流量調整弁１０を閉じて第１の減衰係数（最大値Ｃmax ）に戻す。右側の振幅最大点でも上記と同様に作動し、以上の動作が繰り返される。なお、この油圧式の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０の開閉操作弁１１を開閉制御弁として単独で用いることができる。
【００２２】
請求項４、５における油圧式駆動手段には、例えば図３、図４に示すような油圧式駆動手段４０を用いることができる（請求項６）。この油圧式駆動手段４０を、例えば、圧力を蓄積するバッファー４２と、このバッファー４２の圧力と流路の実際の圧力を比較し、差圧が大きい時のみパイロット圧を出力する切替弁４３から構成されている。左側のバッファー４２と切替弁４３により、ピストン３のＡ方向の移動による圧力上昇に対して開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動による圧力低下に対して開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が一旦開き、次いで、右側のバッファー４２と切替弁４３により、開閉操作弁１１（流量調整弁１０）が閉状態となり、この状態が維持される。
【００２３】
以上のような構成において、地震や風等の振動外力による油圧ダンパのピストンの移動や圧力変化を機械式や油圧式の駆動手段により変換して油圧ダンパの開閉制御弁を直接切替え制御するため、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、センサ、コントローラ、電磁弁等、および、無停電電源装置と特別の電源配線等が不要となり、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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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、油圧ダンパの油圧回路に、大流量の圧油の通過を高速で、かつ、遮断を瞬時に行える流量調整弁を用いた例である。図１、図２は、油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第１実施形態、第２実施形態を示したものである。図３、図４は、減衰係数切替を油圧式で行う第３実施形態、第４実施形態を示したものである。
【００２５】
[I] 機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ（１弁タイプ）１−１
図１(a) 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４，４と、両油圧室をつなぐ流路５に設けられた開閉制御弁６などから構成されている。開閉制御弁６は、この実施形態では、大流量用の流量調整弁（ポペット弁）１０、およびこの流量調整弁１０を開閉制御する開閉操作弁（パイロット弁）１１とからなる。開閉操作弁１１は、開位置と閉位置を有する二位置切替弁である。また、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９が設けられている。
【００２６】
開閉操作弁１１が閉じた状態で、ピストン３がＡ方向（左側）に移動すると、左側の油圧室４の圧油が、左側のチェック弁１２と流出用流路１３、絞りを有する入側バイパス流路１４を介して流量調整弁１０の弁体背面に作用し、この背圧が高まることで、流量調整弁１０が閉じる。これにより、油圧ダンパ１の減衰係数が最大値Ｃmax となる。
【００２７】
次に、振幅最大点において開閉操作弁１１が開くと、流量調整弁１０の背圧が低下して流量調整弁１０が開き、左側の油圧室４の圧油が、左側のチェック弁１２と流出用流路１３、開状態の流量調整弁１０、出側バイパス流路１５、右側のチェック弁１６と流入用通路１７を通って右側の油圧室４に流入することで、荷重が除荷され、油圧ダンパ１の減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００２８】
ピストン３がＢ方向（右側）に移動した場合も、上記の動作が対称的に行われ、以上の動作が繰り返されて制震がなされる（図７参照）。
【００２９】
このような構成の油圧ダンパ１において、第１実施形態では、図１(b) に示すように、機械式駆動手段３０を用い、外力による油圧ダンパ１の作動だけで、油圧ダンパ１の減衰係数を最大値Ｃmax と最小値Ｃmin の２段階に切り替えられるようにする。
【００３０】
機械式駆動手段３０は、例えば、ピストンロッド８に固定した直線歯車（ラック）３１と、この直線歯車３１により作動して開閉操作弁１１を開閉するクランク機構３２から構成する。クランク機構３２は、第１リンク３３の基部をピン等を介してシリンダ側に固定してピストン移動方向に揺動可能とし、第２リンク３４の先端を開閉操作弁１１のスプール等の弁体１１ａにピン等を介して接続する。
【００３１】
また、第１リンク３３の基部には、直線歯車３１に向かって突出するスライドロッド３５を設ける。このスライドロッド３５は、先端ロッドが基部ロッドに対して軸方向に進退自在に収納された二重ロッドであり、スプリング３６により先端ロッドが直線歯車３１に対して押圧されるようにする。
【００３２】
このようなクランク機構３２は、第１リンク３３が直線歯車３１に対してＢ方向に後傾するようにセットしておく。この状態で、開閉操作弁１１のポートはずれており、弁体１１ａは閉位置に保持されている。この状態でピストンロッド８がＡ方向に移動すると、スライドロッド３５は直線歯車３１の凹凸に応じて先端ロッドが進退移動するだけで直線歯車３１上を滑り、第１リンク３３は後傾姿勢を維持し、開閉操作弁１１は閉状態が保持される。
【００３３】
振幅最大点でピストンロッド８が移動方向を変え、Ｂ方向に移動すると、スライドロッド３５の先端ロッドがスプリング３６により押し付けられて直線歯車３１の歯側面に係合し、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、第１リンク３３と第２リンク３４が直線状となり、開閉操作弁１１の弁体１１ａが押し上げられ、ポートが一致することで、開閉操作弁１１が開状態となる。
【００３４】
さらに、ピストンロッド８がＢ方向に移動すると、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、開閉操作弁１１は再び閉状態となる。この状態でスライドロッド３５は前述と同様に直線歯車３１上を滑るため、開閉操作弁１１の閉状態が保持される。
【００３５】
以上のような構成の機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−１を、例えば図６(a) に示すようにブレースを介して建物の柱梁架構内に組み込むと、次に示すように動作する。
【００３６】
(1) 図１の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、クランク機構３２が直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００３７】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動を開始すると、クランク機構３２が作動して直線状となることで、開閉操作弁１１の弁体１１ａを押し上げ、開閉操作弁１１が開き、これにより流量調整弁１０も開状態となり、左側の油圧室４の圧油が右側の油圧室４へ流出することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００３８】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、クランク機構３２が逆方向に作動してＡ方向に傾動することで、開閉操作弁１１が再び閉じ、これにより流量調整弁１０も再び閉じ、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００３９】
(4) この状態でクランク機構３２は直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、開閉操作弁１１が閉状態を維持し、Ｂ方向の移動に対して、減衰係数を最大値Ｃmax とすることができる。
【００４０】
(5) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００４１】
なお、以上は、流量調整弁１０を使用した場合を例示したが、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００４２】
[II]機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ（２弁タイプ）１−２
図２に示すように、左右の油圧室４，４に対して流量調整弁（ポペット弁）１０および開閉操作弁（パイロット弁）１１を別々に設けた実施形態であり、各油圧室４に接続した開閉操作弁１１と流量調整弁１０を個別に開閉させる。
【００４３】
図１と同様に、開閉操作弁１１により流量調整弁１０を開閉制御する。開閉操作弁１１は、右用と左用の２つを用い、図１と同様の機械式駆動手段３０’により開閉させる。
【００４４】
機械式駆動手段３０’は、直線歯車（ラック）３１と、リンク機構３２’から構成する。リンク機構３２’は、第１リンク３３と第２リンク３４’からなる。第１リンク３３は、図１と同じ構成であるが、第２リンク３４’は、中間部を第１リンク３３の先端にピン等を介して取付け、両端に右用と左用の開閉操作弁１１の弁体１１ａをピン等を介して接続する。
【００４５】
このようなリンク機構３２’は、図１と同様に、第１リンク３３が直線歯車３１に対してＢ方向に後傾するようにセットされる。この状態で、左側の開閉操作弁１１が閉位置に、右側の開閉操作弁１１が開き位置に保持されている。この状態からピストンロッド８がＡ方向に移動しても、図１と同様にスライドロッド３５は直線歯車３１上を滑り、第１リンク３３は後傾姿勢を維持し、右用・左用の開閉操作弁１１、１１はその状態を保持する。
【００４６】
振幅最大点でピストンロッド８が移動方向を変え、Ｂ方向に移動すると、図１と同様に直線歯車３１の歯側面により、第１リンク３３がＡ方向に傾動し、右用・左用の開閉操作弁１１の弁体１１ａが一緒に水平移動し、左側の開閉操作弁１１が開状態に、右側の開閉操作弁１１が閉状態となる。ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動しても、スライドロッド３５は直線歯車３１上を滑るため、左側の開閉操作弁１１が開状態に、右側の開閉操作弁１１が閉状態に保持される。
【００４７】
以上のような構成の機械式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−２は、次のように作動する。
【００４８】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、リンク機構３２’が直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより左側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００４９】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動を開始すると、リンク機構３２’が作動して、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより左側の流量調整弁１０も開状態となり、左側の油圧室４の圧油が右側の油圧室４へ流出することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００５０】
(3) この時、右側の開閉操作弁１１は閉状態であり、ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動しても、リンク機構３２’は直線歯車３１上を滑って作動しないことにより、右側の開閉操作弁１１は閉状態を維持し、これにより右側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００５１】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００５２】
なお、この第２実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００５３】
[III] 油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ（１弁タイプ）１−３
図３に示すように、図１の機械式駆動手段３０の代わりに、油圧式駆動手段４０を図１の油圧回路に組み込み、油圧の変化で減衰係数の切替えを行う。
【００５４】
この油圧式駆動手段４０は、各油圧室４，４の流入用通路１７、１７にそれぞれ絞り４１を介して接続され、圧油を蓄積するバッファー４２と、このバッファー４２に接続され、開閉操作弁１１を開閉制御する切替弁（ポペット弁）４３からなる。
【００５５】
切替弁４３は、流量調整弁１０と同じポペット弁タイプであり、入口ポートにバッファー４２を接続し、背圧ポートと流入用通路１７とを連通させ、出口ポートからの圧油をパイロット圧として開閉操作弁１１に供給し、開閉操作弁１１のスプール等の弁体を駆動させる。
【００５６】
従って、油圧室４の圧力が上昇すると、バッファー４２に圧油が蓄積されるが、切替弁４３にも流入用通路１７を介して大きな背圧が作用するため、切替弁４３は閉じられ、切替弁４３の出口ポートからは圧油が開閉操作弁１１にパイロット圧として作用せず、開閉操作弁１１は閉状態を保持する。油圧室４の圧力が下がり始めると、切替弁４３の背圧がバッファー４２の圧力よりも低くなり、切替弁４３が開き、切替弁４３の出口ポートからの圧油が開閉操作弁１１にパイロット圧として作用し、開閉操作弁１１を開く。
【００５７】
以上のような構成の油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−３は、次のように作動する。
【００５８】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、左側の切替弁４３が前述したように閉じられるため、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより中央の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００５９】
(2) 左側の振幅最大点でピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、左側の切替弁４３が前述したように開くため、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより中央の流量調整弁１０も開き、左側の油圧室４の圧油が流量調整弁１０を通って右側の油圧室４へ流入することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００６０】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、右側のバッファー４２、切替弁４３、開閉操作弁１１が上記と同様に動作し、中央の流量調整弁１０が開き、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００６１】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００６２】
なお、開閉操作弁１１は２つ設置されているが、１つでもよい。この第３実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００６３】
[IV]油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ（２弁タイプ）１−４
図４に示すように、図３の油圧回路において流量調整弁１０を右用と左用に２つ配設した実施形態である。その他の構成は、図３と同様である。
【００６４】
以上のような構成の油圧式の減衰係数切替型油圧ダンパ１−４は、流量調整弁１０を２つ用いた点が図３と異なるだけで、図３の場合と同様に、次のように作動する。
【００６５】
(1) 図２の状態から地震等によりピストンロッド８がＡ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が上昇し、左側の切替弁４３が前述したように閉じられるため、左側の開閉操作弁１１が閉状態を維持し、これにより左側の流量調整弁１０も閉状態を維持し、減衰係数が最大値Ｃmax となり、この減衰係数Ｃmax で制震がなされる。
【００６６】
(2) ピストンロッド８の移動方向が変わり、Ｂ方向に移動すると、左側の油圧室４の圧力が下がり始め、左側の切替弁４３が前述したように開くため、左側の開閉操作弁１１が開き、これにより左側の流量調整弁１０も開き、左側の油圧室４の圧油が左側の流量調整弁１０を通って右側の油圧室４へ流入することで、一旦荷重が除荷され、減衰係数が最小値Ｃmin となる。
【００６７】
(3) ピストンロッド８がさらにＢ方向に移動すると、右側のバッファー４２と切替弁４３、右側の開閉操作弁１１が上記と同様に動作し、右側の流量調整弁１０が開き、減衰係数が最大値Ｃmax に戻る。
【００６８】
(4) 以上のような動作をシリンダの両側で繰り返すことにより、図７に示すように、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。
【００６９】
なお、この第４実施形態の場合も、流量が大きくない場合には、流量調整弁１０を省略し、開閉操作弁１１だけで、減衰係数の切替えを行うことができる。
【００７０】
【発明の効果】
地震や風等の振動外力による油圧ダンパのピストンの移動や圧力変化を機械式や油圧式の駆動手段により変換して油圧ダンパの開閉制御弁を直接切替え制御するため、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、センサ、コントローラ、電磁弁等、および、無停電電源装置と特別の電源配線等が不要となり、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第１実施形態であり、(a) は油圧回路図、(b) は弁の駆動機構を示す側面図である。
【図２】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を機械式で行う第２実施形態であり、(a) は油圧回路図、(b) は弁の駆動機構を示す側面図である。
【図３】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を油圧式で行う第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】本発明の減衰係数切替型油圧ダンパの減衰係数切替を油圧式で行う第４実施形態を示す油圧回路図である。
【図５】減衰係数切替型油圧ダンパの基本構造を示す概要図である。
【図６】 (a) は制震用油圧ダンパの設置例を示す正面図、(b) は制震用油圧ダンパの力学モデル図である。
【図７】制震用油圧ダンパの荷重と変形の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１……減衰係数切替型油圧ダンパ
２……シリンダ
３……ピストン
４……油圧室
５……流路
６……開閉制御弁
７……コントローラ
８……ピストンロッド
９……アキュムレータ
１０……流量調整弁（ポペット弁）
１１……開閉操作弁（パイロット弁）
１１ａ…弁体
１２……チェック弁
１３……流出用流路
１４……入側バイパス流路
１５……出側バイパス流路
１６……チェック弁
１７……流入用通路
３０……機械式駆動手段
３０’…機械式駆動手段
３１……直線歯車（ラック）
３２……クランク機構
３２’…リンク機構
３３……第１リンク
３４……第２リンク
３４’…第２リンク
３５……スライドロッド
３６……スプリング
４０……油圧式駆動手段
４１……絞り
４２……バッファー
４３……切替弁（ポペット弁）
Claims (6)
- シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、
ピストンの一方向の移動に対して開閉制御弁が閉状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により開閉制御弁が一旦開いて第２の減衰係数が得られた後、再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けられていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパ。 - シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、
両油圧室のそれぞれに接続された流路に、一方の流路を閉じ、他方の流路を開いた状態から、弁体の移動により前記とは逆に一方の流路を開き、他方の流路を閉じた状態とするように構成された右用と左用の開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動に対して一方の開閉制御弁が閉状態を維持し、かつ、他方の開閉制御弁が開状態を維持して第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動により前記一方の開閉制御弁が一旦開いて開状態を維持し、かつ、前記他方の開閉制御弁が閉じて閉状態を維持して第２の減衰係数が得られた後、他方の開閉制御弁の閉状態により再び第１の減衰係数が得られるように構成された機械式駆動手段がピストンロッドと開閉制御弁の間に設けられていることを特徴とする減衰係数切替型油圧ダンパ。 - 請求項１または請求項２のいずれかに記載の減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、開閉制御弁を駆動する機械式駆動手段が、シリンダのピストンロッドに設けた直線歯車と、この直線歯車により作動して開閉制御弁を開閉するクランク機構により構成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。
- シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、
ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により再び開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。 - シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンと、このピストンの両側に設けられた油圧室と、この両油圧室をつなぐ流路に設けられ、開閉により減衰係数を変化させる開閉制御弁を備えた油圧ダンパにおいて、
両油圧室のそれぞれに接続された流路にそれぞれ開閉制御弁が設けられ、ピストンの一方向の移動による一方の油圧室の油圧上昇により一方の開閉制御弁が閉じて第１の減衰係数が得られ、ピストンの逆向きの移動による前記油圧の低下により前記一方の開閉制御弁が開いて第２の減衰係数が得られた後、他方の油圧室の油圧上昇により、他方の開閉制御弁が閉じて再び第１の減衰係数が得られるように構成された油圧式駆動手段が両油圧室にそれぞれ接続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。 - 請求項４または請求項５のいずれかに記載の減衰係数切替型油圧ダンパにおいて、開閉制御弁を駆動する油圧式駆動手段が、シリンダ油圧室に連通して圧力を蓄えるバッファーと、このバッファーの圧力とシリンダ油圧室の圧力の差により作動する切替弁により構成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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001243755A JP4042366B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
| TW92102614A TW593861B (en) | 2001-08-10 | 2003-02-10 | Damping coefficient switching-type oil hydraulic shock absorber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001243755A JP4042366B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003056633A JP2003056633A (ja) | 2003-02-26 |
| JP4042366B2 true JP4042366B2 (ja) | 2008-02-06 |
Family
ID=19073797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001243755A Expired - Lifetime JP4042366B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4042366B2 (ja) |
| TW (1) | TW593861B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4740042B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2011-08-03 | カヤバ工業株式会社 | 緩衝器 |
| JP4753991B2 (ja) * | 2008-12-22 | 2011-08-24 | 鹿島建設株式会社 | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
| JP4923035B2 (ja) * | 2008-12-22 | 2012-04-25 | 鹿島建設株式会社 | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
| JP5870138B2 (ja) * | 2014-03-10 | 2016-02-24 | 鹿島建設株式会社 | ハードニング油圧回路を搭載した速度制限機能付き油圧ダンパ |
| JP6854232B2 (ja) * | 2017-11-14 | 2021-04-07 | オイレス工業株式会社 | 制震装置 |
-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001243755A patent/JP4042366B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-10 TW TW92102614A patent/TW593861B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003056633A (ja) | 2003-02-26 |
| TW200415290A (en) | 2004-08-16 |
| TW593861B (en) | 2004-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2004070230A1 (ja) | 減衰係数切替型油圧ダンパ | |
| TWI475161B (zh) | 液壓缸裝置 | |
| JP5319556B2 (ja) | 制御弁を備える油圧アクチュエータ | |
| JPH0538921A (ja) | 能動型懸架装置の油圧制御装置 | |
| US7347117B2 (en) | Hydraulic linear drive of a transmission actuator | |
| EP2216228A1 (en) | Vehicle body tilting device for railroad vehicle | |
| JP4042366B2 (ja) | 減衰係数切替型油圧ダンパ | |
| JPH06502824A (ja) | 車両に用いられる懸架システム | |
| JPH0538914A (ja) | 能動型懸架装置の油圧制御装置 | |
| JP2004036677A (ja) | 油圧式ダンパ | |
| JP4923035B2 (ja) | 減衰係数切替型油圧ダンパ | |
| JP4753991B2 (ja) | 減衰係数切替型油圧ダンパ | |
| JP4358091B2 (ja) | 減衰係数切替型油圧ダンパ | |
| JPH10220405A (ja) | リリーフ機構およびリリーフ機構付き流体回路 | |
| JP2004019873A (ja) | 油圧制御装置および該油圧制御装置を備えた産業車両 | |
| JP3916840B2 (ja) | 制振装置 | |
| JP2011085209A (ja) | 大型車両の懸架装置 | |
| JP2002114144A (ja) | 振動抑制用ダンパ | |
| JPH05180261A (ja) | 減衰力可変型ダンパ | |
| JP7021959B2 (ja) | 液圧緩衝器 | |
| JP3265523B2 (ja) | 減衰力調整式油圧緩衝器 | |
| JPH04277273A (ja) | 制震構造物 | |
| JPS6181811A (ja) | 車高調整装置 | |
| JP2011106606A (ja) | 液圧モータ駆動装置 | |
| JP3147008B2 (ja) | 制震構造物用可変減衰装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061004 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070703 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070816 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071023 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071105 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4042366 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |