JP4442770B2 - 免震装置用のオイルダンパ - Google Patents

Description

本発明は、免震支承と併用して免震装置を構成し、地震エネルギーを減衰させる免震装置用のオイルダンパに関する。

従来の免震装置として、免震支承とオイルダンパを併用したタイプのものがある。免震支承は、転がり支承や滑り支承などで構成されており、基礎と上部建物の間に配置され、上部建物を支持するとともに、地震時に、上部建物と基礎との間の水平方向の相対変位を許容することにより、上部建物の揺れを低減する機能を有する。また、免震支承だけでは、大地震時に基礎と上部建物との相対変位が免震支承の許容ストロークを超え、その免震機能が失われることで、上部建物の損傷や破損に至るおそれがある。オイルダンパは、そのような事態を回避するために設けられており、地震のエネルギーを吸収し、減衰させることによって、基礎と上部建物との相対変位を抑制する機能を有する。このようなオイルダンパを有する従来の免震装置として、例えば特許文献１〜３に開示されたものが知られている。

特許文献１の免震装置では、オイルダンパの２つのシリンダ室を連通するオイル流路に、絞り弁が設けられている。また、基礎と上部建物との間の水平方向の相対変位が、近接スイッチやレーザ変位計などの検出器を用いて電気的に検出され、その検出信号は信号インターフェースに出力される。検出された相対変位が大きい場合には、信号インターフェースから絞り弁に駆動信号が出力され、それにより、オイル流路の絞り度合を高めることによって、オイルダンパの減衰力がより大きく制御される。

特許文献２の免震装置では、オイルダンパの２つのシリンダ室を連通するオイル流路が設けられるとともに、シリンダの両端部に、オイル通路とシリンダ室を連通する大小２つの絞りがそれぞれ形成されている。オイルダンパがストロークエンドに達したときに、大きい方の絞りのみがピストンまたはピストンロッドで閉じられ、オイル流路の絞り度合が高められることによって、オイルダンパの減衰力がより大きく制御される。

また、特許文献３には、常時は、オイルダンパの油圧シリンダを不作動状態にロックするとともに、所定の加速度以上の地震が生じたときに、油圧シリンダを作動させることにより減衰性能を発揮させるトリガー装置を備えたオイルダンパが開示されている。

免震装置用のオイルダンパに求められる最も重要な機能は、想定内の中・大地震に対して、必要な減衰性能を発揮するとともに、想定を超える巨大地震に対しても、十分な減衰性能および免震機能を発揮することによって、建物の損傷や破損を防止することである。これに対して、特許文献１では、オイルダンパの減衰力を制御するための相対変位の検出や絞り弁の制御が電気的に行われる。しかし、巨大地震時には特に、停電や、検出器、信号インターフェースおよび絞り弁の間に断線が発生しやすく、その場合には、絞り弁の制御が不能になるため、所要の免震機能を得ることができなくなる。

また、特許文献２では、オイルダンパの減衰力は、ストロークエンドに位置するときのみ増大し、ストロークエンドから戻るとすぐに、大きい方の絞りが開放されることで、通常の減衰力に低下する。このため、地震の継続中、高い減衰力を保持できず、やはり巨大地震に対して免震機能を十分に発揮することができない。さらに、特許文献３は、微小地震や風などの外力に対してオイルダンパを停止状態にロックし、微小地震以外の地震の発生時にオイルダンパを作動させるにすぎないため、中・大地震および想定を超える巨大地震の双方に対して、免震機能を過不足なく効果的に発揮することができない。

したがって、本発明は、電力を用いることなく、想定を超える巨大地震時に減衰力を増強するとともに、増強した減衰力を地震の継続中に保持し、それにより、基礎と上部建物との間の相対変位を免震装置の許容ストローク内に確実に抑制することで、上部建物の損傷や破損を防止することができる免震装置用のオイルダンパを提供することを目的とする。

特開２００５−４８５４９号公報 特開２００５−４２８２２号公報 特開２０００−１０４７８５号公報

この目的を達成するため、本発明は、免震支承との併用により免震装置を構成し、地震時における基礎と上部建物との相対変位を抑制するために、地震の揺れのエネルギーを吸収し、減衰させる免震装置用のオイルダンパであって、基礎および上部建物の一方に連結された第１シリンダと、第１シリンダ内に摺動自在に設けられ、第１シリンダ内を左右２つの油室に仕切る第１ピストンと、押圧部を有し、第１ピストンと一体に設けられ、基礎および前部建物の他方に連結されたピストンロッドとを有する第１油圧シリンダと、第１油圧シリンダの外部において２つの油室を互いに連通する連通路と、連通路の途中に設けられ、連通路を開閉する弁体と、移動自在のバネ座と、弁体とバネ座の間に設けられ、弁体を閉弁側に付勢するスプリングとを有し、第１油圧シリンダの第１ピストンが変位するのに伴い、第１シリンダの油室から供給された油圧により弁体が開弁することによって、減衰力を発生させる減衰バルブと、減衰バルブのバネ座の背面側に連通する第２シリンダと、第２シリンダ内に摺動自在に設けられた第２ピストンと、係合部を有し、第２ピストンと一体の第２ピストンロッドとを有し、第１ピストンの変位が所定値に達したときに、係合部が第１ピストンロッドの押圧部で押圧されることによって作動し、第２シリンダ内からバネ座の背面側に油圧を導入することにより、バネ座を介してスプリングを圧縮させ、スプリングのバネ力を増大させることによって、オイルダンパの減衰力を増強する第２油圧シリンダと、を備えることを特徴とする。

この免震装置用のオイルダンパによれば、地震時に基礎と上部建物との間に相対変位が生じると、第１油圧シリンダの第１ピストンおよび第１ピストンロッドが変位し、それに伴い、第１シリンダの一方の油室から減衰バルブに油圧が供給される。この油圧の供給により、減衰バルブの弁体がスプリングのバネ力に抗して開弁し、連通路を開くことによって、減衰力が発生する。このときの減衰力は、第１ピストンの変位速度、減衰バルブの開度やスプリングのバネ力などに応じて定まる。油は、開弁した減衰バルブを通り、連通路を介して第１油圧シリンダの他方の油室に戻る。

また、地震の揺れが大きく、第１ピストンの変位が所定値に達したときには、第１ピストンロッドに設けた押圧部が第２油圧シリンダの第２ピストンロッドに設けた係合部に係合し、これを押圧することによって、第２油圧シリンダが作動する。この第２油圧シリンダの作動に伴い、第２シリンダ内から減衰バルブのバネ座の背面側に油圧が導入され、それにより、バネ座を介してスプリングが圧縮され、スプリングのバネ力が増大することによって、オイルダンパの減衰力が増強される。

以上のように、想定を超える巨大地震が発生し、第１油圧シリンダの第１ピストンの変位が所定値に達したときには、第２油圧シリンダが作動することによって、オイルダンパの減衰力が増強されるので、基礎と上部建物との間の相対変位を免震装置の許容ストローク内に抑制でき、したがって、上部建物の損傷や破損を防止することができる。また、第２油圧シリンダの作動を、第１ピストンロッドの押圧部を第２ピストンロッドの係合部に係合させることによって行い、電力はまったく用いないので、巨大地震時に停電などが生じた場合でも、オイルダンパの減衰力を確実に増強でき、免震機能を十分に確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の免震装置用のオイルダンパにおいて、減衰バルブのバネ座の背面側と第２油圧シリンダとの間に設けられ、背面側から第２油圧シリンダ側への油の流れを阻止するチェック弁と、チェック弁と並列に設けられた絞り通路と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、第２油圧シリンダが作動したときに、油が第２油圧シリンダからチェック弁を介して減衰バルブのバネ座の背面側に導入されるとともに、導入された油は、第２油圧シリンダの作動の停止後、チェック弁を介さずに、絞り通路のみを介して、第２油圧シリンダに徐々に戻される。したがって、増強されたオイルダンパの減衰特性を、地震の継続中に保持できるとともに、地震の終息後に減衰バルブの通常の特性に徐々に復帰させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の免震装置用のオイルダンパにおいて、絞り通路の開度を調整する絞り開度調整手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、絞り開度調整手段で絞り通路の開度を調整することによって、増強されたオイルダンパの減衰特性の保持時間を容易に調整することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の免震装置用のオイルダンパにおいて、第２油圧シリンダは、第１ピストンロッドの延び方向に沿って配置され、第１ピストンの一方の方向および他方の方向への変位が所定値に達したときにそれぞれ作動することによって、減衰力を段階的に増強する一対の第２油圧シリンダで構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１ピストンの一方の方向への変位が所定値に達したときに、一方の第２油圧シリンダが作動することによって、減衰力が増強され、その後、第１ピストンが反対方向に変位し、その変位が所定値に達したときに、他方の第２シリンダが作動することによって、減衰力がさらに増強される。このように、オイルダンパの減衰力を複数の段階で増強するので、免震機能を地震の大きさに応じて効果的に得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の免震装置用のオイルダンパにおいて、減衰バルブのバネ座の背面側と一対の第２油圧シリンダとの間に設けられ、一対の第２油圧シリンダの一方が作動するとともにバネ座の背面側の油圧が所定圧に達したときに、一方の第２油圧シリンダからの油を他方の第２油圧シリンダ側へ逃がすリリーフ弁をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、一対の第２油圧シリンダが順次、作動し、バネ座の背面側の油圧が所定圧に達したときには、リリーフ弁が開弁することによって、一方の第２油圧シリンダからの油を他方の第２油圧シリンダ側へ逃がすので、オイルダンパの油圧が過大になるのを確実に防止できる。

また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の免震装置用のオイルダンパにおいて、第２油圧シリンダの設置位置を、第１ピストンロッドの延び方向に沿って調整する設置位置調整手段をさらに備えることを特徴とする。

オイルダンパを現場に適用する場合、複数のオイルダンパを、それらのピストンロッドの延び方向が互いに直交するように配置することが多い。その場合、地震の揺れの方向がピストンロッドのそれぞれの延び方向に対して、例えば４５°ずれたときには、上部建物と基礎との間の実際の相対変位がオイルダンパのストロークの√２倍になり、免震支承の許容ストロークを超えるおそれがある。この構成によれば、設置位置調整手段により、第２油圧シリンダの設置位置を第１ピストンロッドの延び方向に沿って調整することによって、第１ピストンロッドの押圧部が第２ピストンロッドの係合部に係合するタイミング、すなわち第２油圧シリンダが作動し始める第１油圧シリンダのストロークを容易に調整することができる。したがって、オイルダンパの設置状況などに応じて、第２油圧シリンダの設置位置を調整することによって、基礎と上部建物との相対変位を免震支承の許容ストローク内に収めることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明を適用したオイルダンパ１０と免震支承３で構成される免震装置を、戸建住宅建物の基礎１に設けた例を示している。この例では、免震支承３は、計１０個、基礎１の全体にマトリックス状に配置されている。オイルダンパ１０は、基礎１の四隅に２個ずつ計８個、免震支承３を取り囲むように配置されている。

図２に示すように、上部建物２の土台６の下側には、Ｈ鋼を組んだ鉄骨架台９が一体に設けられている。免震支承３は、転がりタイプのものであり、鉄骨架台９の下面に取り付けられた回転自在のボール３ａと、基礎１上に設けられ、ボール３ａが転動する転がり面４を備えている。転がり面４は、地震後にボール３ａが自重で元の位置に復帰できるよう、水平面に対してわずかに傾斜した逆円錐状に形成されている。また、転がり面４の外周部には、ボール３ａの転動を規制する金属製のリング状のストッパ５が設けられている。以上の構成により、地震時に、ボール３ａは、ストッパ５を乗り越えない許容ストロークの範囲内において転がり面４上を転がり、それにより、免震支承３は、地震の揺れを上部建物２に伝えにくくする免震効果を発揮する。

一方、オイルダンパ１０は、鉄骨架台９の下面に固定されたブラケット７と、基礎１の上面に固定されたブラケット８との間に設けられている。

図３〜図５は、本発明の第１実施形態によるオイルダンパ１０を示している。オイルダンパ１０は、第１油圧シリンダ２０を備えており、この第１油圧シリンダ２０は、水平なシリンダ１１（第１シリンダ）と、シリンダ１１内に摺動自在に設けられたピストン１３（第１ピストン）と、ピストン１３から左右両側に一体に延びるピストンロッド１２、１２ａ（第１ピストンロッド）とを有している。シリンダ１１の内部はピストン１３によって左右の油室Ａ、Ｂに仕切られ、ピストン１３にはリリーフ弁２１、２２が組み込まれている。また、シリンダ１１のピストンロッド１２ａ側には取付パイプ１４が連結されており、ピストンロッド１２および取付パイプ１４の先端部は、軸受２３、ピン２４および固定金具２５を介して、ブラケット７、８にそれぞれ回動自在に連結されている。

シリンダ１１の油室Ａ、Ｂには連通管１６、１７（連通路）がそれぞれ接続され、連通管１６、１７の間には減衰バルブＡｓｓｙ５０が設けられている。減衰バルブＡｓｓｙ５０は、減衰バルブ５５、４つのチェック弁５９ａ〜５９ｄおよびチェック弁５４などを組み立てたものである。減衰バルブ５５は、オリフィス５１ａを有する弁体５１と、移動自在のバネ座５３と、弁体５１とバネ座５３の間に設けられ、弁体５１を閉弁側に付勢するスプリング５２を有している。チェック弁５４は、バネ座５３の背面側に配置されている。また、チェック弁５４と並列に微小通路５８（絞り通路）が設けられており、微小通路５８にはニードル弁５７（開度調整手段）が取り付けられている。

以上の構成によれば、地震時に基礎１と上部建物２の間に相対変位が発生すると、ブラケット７に連結されたピストン１３およびピストンロッド１２、１２ａが、ブラケット８に連結されたシリンダ１１に対して変位（移動）する。ピストン１３が右側に変位した場合、右側の油室Ｂの油が、連通管１７を介して減衰バルブＡｓｓｙ５０のチェック弁５９ｃ側に流れ、さらに、チェック弁５９ｃを通って、弁体５１が臨む通路Ｃに流入する。これにより、通路Ｃ内の油圧が上昇し、スプリング５２が圧縮されることによって、弁体５１が開弁する。油は、弁体５１の開口とオリフィス５１ａを通って通路Ｄに流れる。このときに得られる減衰バルブ５５の減衰特性は、スプリング５２のバネ力と、弁体５１の開口の形状やオリフィス５１ａの通路面積などによって定まり、本実施形態では、ピストン１３の変位速度に対して線形になるように設定されている。通路Ｄに流れた油は、チェック弁５９ｄを通り、連通管１６を介してシリンダ１１の油室Ａに流れる。

ピストン１３が左側に変位した場合には、油の流れは上記と逆になり、油室Ａの油が、連通管１６を介して減衰バルブＡｓｓｙ５０に入り、チェック弁５９ａを通って通路Ｃに流れ、減衰バルブ５５で油圧をコントロールされながら、通路Ｅに流れ、さらにチェック弁５９ｂを通り、連通管１７を介してシリンダ１１の油室Ｂに流れる。

図４に示すように、取付パイプ１４には、ピストンロッド１２ａの先端部付近に、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂが、左右方向に並んで設けられている。これらの第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂは、基礎１と上部建物２との相対変位が所定値に達したときに作動し、オイルダンパ１０の減衰力を増強するためのものである。第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂは、第１油圧シリンダ１０と比べて非常に小型のスプリング復帰式単動型のものであり、例えば、右側の第２油圧シリンダ３０ａは、シリンダ３１ａ（第２シリンダ）と、シリンダ３１ａに摺動自在に設けられたピストン３２ａ（第２ピストン）と、ピストン３２ａと一体のピストンロッド３３ａ（第２ピストンロッド）と、ピストン３２ａおよびピストンロッド３３ａを復帰させるためのスプリング３５ａで構成されている。

第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂは、第１油圧シリンダ１０のピストンロッド１２ａの先端の左右両側に互いに対称に配置され、取付パイプ１４に取付バンド３６（設置位置調整手段）で固定されている。取付バンド３６は、リング状のバンド本体と、これを締め付ける締付ねじで構成されており、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの設置位置を左右方向に調整することが可能である。

ピストンロッド３３ａ、３３ｂの先端部には、係合板３４ａ、３４ｂ（係合部）がそれぞれねじ止めされている。これらの係合板３４ａ、３４ｂは、取付パイプ１４側に突出しており、その長さ方向に沿って形成された長孔１４ａに移動自在に係合している。一方、ピストンロッド１２ａの先端面には、レバー１５（押圧部）が取り付けられている。このレバー１５もまた、取付パイプ１４の長孔１４ａに移動自在に係合しており、ピストン１３の変位、すなわち基礎１と上部建物２との相対変位が所定値に達したときに、その変位の方向に位置する係合板３４ａまたは３４ｂに係合するようになっている。

また、シリンダ３１ａ、３１ｂは、配管１９ａ、１９ｂをそれぞれ介して中継バルブＡｓｓｙ４０の入口側に連通している。中継バルブＡｓｓｙ４０は、配管１９ａ、１９ｂにそれぞれ連通するチェック弁４３ａ、４３ｂおよび絞り通路４４ａ、４４ｂとリリーフ弁４５を互いに並列に備えており、その出口側は、配管１８、および減衰バルブＡｓｓｙ５０のチェック弁５４を介して、減衰バルブ５１のバネ座５３の背面５３ａ側に連通している。

以上の構成によれば、地震時にピストン１３が右側に変位し、その変位が所定値に達すると、ピストンロッド１２ａのレバー１５が右側の第２油圧シリンダ３０ａの係合板３４ａに係合することによって、ピストンロッド３３ａが右側に伸ばされる。これにより、シリンダ３１ａ内の油が、配管１９ａ、中継バルブＡｓｓｙ４０のチェック弁４３ａおよび配管１８を通って、減衰バルブＡｓｓｙ５０に入り、チェック弁５４を通ってバネ座５３の背面５３ａ側に流入する。減衰バルブ５５のスプリング５２は、この時点では、第１油圧シリンダ１０の油室Ａからの油によって、すでにある程度圧縮されており、バネ座５３の背面５３ａ側に導入された油圧により、バネ座５３を介して押圧され、さらに圧縮される。これにより、スプリング５２のバネ力が増大し、それに応じて通路Ｃ内の油圧が増大する結果、オイルダンパ１０の減衰力が増強される。

この状態から、免震装置の動きが反転するのに応じてピストン１３が左側に変位し、その変位が所定値に達すると、レバー１５が左側の第２油圧シリンダ３０ｂの係合板３４ｂに係合することによって、ピストンロッド３３ｂが伸ばされる。これにより、シリンダ３１ｂ内の油が、配管１９ｂを通って中継バルブＡｓｓｙ４０に流入する。流入した油は、チェック弁４３ａにより、すでに作動している右側の第２油圧シリンダ３０ａ側へは流れず、配管１８を通って減衰バルブＡｓｓｙ５０に入り、さらにチェック弁５４を通ってバネ座５３のの背面５３ａ側に流入する。これにより、減衰バルブ５５のスプリング５２がさらに圧縮され、そのバネ力および通路Ｃ内の油圧がさらに増大する結果、オイルダンパ１０の減衰力がさらに増強される。

また、このときにスプリング５２の圧縮量が所定の限界量になったときには、中継バルブＡｓｓｙ４０のリリーフ弁４５が開き、それにより、ピストンロッド３３ａを圧縮しながら油を右側の第２油圧シリンダ３０ａ側へ逃がすことによって、油圧が吸収される。また、油圧がオイルダンパ１０自身の強度限界に近づいた場合には、ピストン１３に組み込まれたリリーフ弁２１、２２が開くことにより、油圧が強度限界を超えないようにコントロールされる。

オイルダンパ１０の減衰特性を設定する上での具体的な数値関係は、次のとおりである。例えば、減衰バルブ５１のバネ座５３の面積と第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂのピストン３２ａ、３２ｂの各面積との比を１６：１とすると、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの各ストロークが５０mmの場合、その１個分の油量によるバネ座５３の押し込み量は、５０／１６＝約３．１ｍｍになり、２個分でも約６．２ｍｍになる。バネ座５３によるスプリング５２の密着長（最大圧縮長）は、このようなストロークの関係を考慮して設定される。また、バネ座５３の背面５３ａ側への油圧の導入により増大するスプリング５２のバネ力を１５０ｋｇｆ、バネ座５３の径を１６ｍｍとすると、それにより発生する油圧は約７６ｋｇｆ／ｃｍ＾２になる。この油圧は第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂにも作用するが、上述したバネ座５３とピストン３２ａ、３２ｂとの面積比から、ピストンロッド３３ａ、３３ｂに作用する荷重は約１０ｋｇｆになり、非常に小さくてすむことがわかる。

バネ座５３の背面５３ａ側に導入された油の第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂ側への戻りは、チェック弁５４によって阻止される一方、これと並列に設けたニードルバルブ５７付きの微小通路５８によって許容される。具体的には、この背面５３ａ側の油は、微小通路５８を通り、配管１８を介して中継バルブＡｓｓｙ４０に戻り、さらに、中継バルブＡｓｓｙ４０の絞り通路４４ａ、４４ｂを通り、配管１９、２０を介して第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂに戻される。このように、背面５３ａ側の油を、微小通路５８などを介して第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂに徐々に戻すので、増強されたオイルダンパ１０の減衰特性を、地震の継続中に保持できるとともに、地震の終息後に減衰バルブ５５の通常の特性に徐々に復帰させることができる。また、ニードルバルブ５７により微小通路５８の開度を調整することによって、増強されたオイルダンパ１０の減衰特性の保持時間を容易に調整することができる。

図６は、上述したオイルダンパ１０の減衰特性を示し、（ａ）（ｂ）の横軸にそれぞれピストン速度（ピストン１３の速度）およびピストン変位（ピストン１３の変位）を表し、（ａ）（ｂ）の縦軸にはいずれもオイルダンパ１０の減衰力を表したものである。これらの図からわかるように、オイルダンパ１０の減衰力は、ピストン変位が小さく第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂが作動するまでは、減衰バルブ５５の通常の特性に従ってリニアに増加する（区間ａ）。また、ピストン変位が大きくなり、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの一方が作動すると（点ｂ）、より大きな傾きで点ｃまで増加する。

オイルダンパ１０の減衰力は、その後、通常の特性と同じ傾きで増大し（区間ｄ）、さらに、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの他方が作動すると（点ｅ）、より大きな傾きで点ｆまで増大し、その後は、通常の特性と同じ傾きで増大する（区間ｇ）。また、減衰力がオイルダンパ１０の強度限界に近づいたときには、ピストン１３内のリリーフ弁２１、２２が開き、その後、減衰力は、リリーフ弁２１、２２のリリーフ特性に従って推移する。

以上のように、基礎１と上部建物２との相対変位が所定値に達したときに、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂが順次、作動することによって、オイルダンパ１０の減衰力が複数の段階で増強されるので、地震の揺れのエネルギーを、その大きさに応じて効果的に減衰させることができる。

図７は、オイルダンパ１０によって得られる別の減衰特性を示している。この例は、図６の例と比較し、例えば第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂのピストン３２ａ、３２ｂの面積をより大きく設定することにより、それらの１つの作動によって流れる油量をより大きくすることで、増強されるオイルダンパ１０の減衰力をより大きく設定したものである。このため、同図に示すように、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの一方が作動すると（点ｂ）、オイルダンパ１０の減衰力は、図６の点ｃよりも大きな最大値付近（点ｃ１）まで一度に増大し、その後、通常の特性と同じ傾きで増加する（区間ｄ１）。これにより、基礎１と上部建物２との相対変位が所定値を超えたときにオイルダンパ１０で吸収されるエネルギーをさらに大きくすることができ、この相対変位を免震支承３の許容ストローク内に収まるように効果的に抑制することができる。万一、一方の第２油圧シリンダの作動によっても相対変位が十分に抑制されずに、他方の第２油圧シリンダが作動した場合には、中継バルブＡｓｓｙ４０のリリーフ弁４５が開き、すでに作動している第２油圧シリンダ側へ油を逃がすことによって、油圧を問題なく吸収することができる。

なお、図６および図７の減衰特性のいずれを選択するかは、免震装置の設計仕様などに応じて決定される。また、リリーフ弁４５を省略することも可能であり、その場合には、リリーフ機能が発揮されないことで、図６の減衰特性が得られる。

また、図５には描かれていないが、シリンダ１１内からのエア抜きを容易にするためにブリーダーを設けることや、油の膨張や作動時の負圧を吸収するためにタンク室を設けることが望ましい。さらに、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの配管１９ａ、１９ｂなどの途中にも、注油ポートやエア抜き用のプラグを設けることが望ましい。

図８は、第２実施形態によるオイルダンパの油圧回路図を示す。このオイルダンパ１１０は、第１実施形態のピストンロッド１２ａを省略し、ピストン１３に油室Ａ側に延びるピストンロッド１２を設け、ピストンロッド１２の径を調整してシリンダ１１の油室Ａと油室Ｂの面積比を１：２にするとともに、減衰バルブ５１と油室Ｂの間およびピストン１３にチェック弁５９ａ、５９ｂを用いることによって、油が油室Ａ側からのみ流れる片流れのオイルダンパとして構成したものである。

この構成によれば、ピストン１３の片側にのみピストンロッド１２が設けられているので、オイルダンパ１０の取付長さを短くすることができる。また、第１実施形態と比較して、チェック弁の数を減らすことができるなど、構成をより単純化することができる。なお、ピストン１３の変位が所定値に達したときに、ピストンロッド１２のレバー１５が第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂの係合板３４ａ、３４ｂに係合し、第２油圧シリンダ３０ａ、３０ｂが作動することによってオイルダンパ１０の減衰特性を制御する動作は、第１実施形態とまったく同じであるため、同一の構成要素に同じ符号を付し、その説明は省略する。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、リリーフ弁２１、２２を第１油圧シリンダ２０のピストン１３に内蔵しているが、これらを例えば減衰バルブＡｓｓｙ５０に組み込んでもよく、それにより、オイルダンパ１０の最大減衰力の設定やメンテナンスなどを外部から容易に行うことができる。

本発明を適用したオイルダンパを免震支承とともに基礎上に設置した一例を示す平面図である。 図１のオイルダンパおよび免震支承の設置状況を示す断面図である。 第１実施形態によるオイルダンパの（ａ）部分破断側面図および（ｂ）部分破断底面図である。 図３のオイルダンパの第２油圧シリンダおよび減衰バルブなどを示す部分拡大図である。 図３のオイルダンパの油圧回路図である。 減衰力が２段階で増強される場合のオイルダンパの減衰特性を示す図であり、（ａ）はピストン速度に対する減衰力を示し、（ｂ）はピストン変位に対する減衰力を示す。 減衰力が１段階で増強される場合のオイルダンパの減衰特性を示す図であり、（ａ）はピストン速度に対する減衰力を示し、（ｂ）はピストン変位に対する減衰力を示す。 第２実施形態によるオイルダンパの油圧回路図である。

符号の説明

１ 基礎
２ 上部建物
３ 免震支承
１０ オイルダンパ
１１ シリンダ（第１シリンダ）
１２ ピストンロッド（第１ピストンロッド）
１２ａ ピストンロッド（第１ピストンロッド）
１３ ピストン（第１ピストン）
１４ 取付パイプ
１５ レバー（押圧部）
１６ 連通管（連通路）
１７ 連通管（連通路）
２０ 第１油圧シリンダ
３０ａ 第２油圧シリンダ
３０ｂ 第２油圧シリンダ
３１ａ シリンダ（第２シリンダ）
３１ｂ シリンダ（第２シリンダ）
３２ａ ピストン（第２ピストン）
３２ｂ ピストン（第２ピストン）
３３ａ ピストンロッド（第２ピストンロッド）
３３ｂ ピストンロッド（第２ピストンロッド）
３４ａ 係合板（係合部）
３４ｂ 係合板（係合部）
３６ 取付バンド（設置位置調整手段）
４５ リリーフ弁
５１ 弁体
５２ スプリング
５３ バネ座
５３ａ バネ座の背面
５４ チェック弁
５５ 減衰バルブ
５７ ニードル弁（開度調整手段）
５８ 微小通路（絞り通路）
Ａ 油室
Ｂ 油室

Claims (6)

1. 免震支承との併用により免震装置を構成し、地震時における基礎と上部建物との相対変位を抑制するために、地震の揺れのエネルギーを吸収し、減衰させる免震装置用のオイルダンパであって、
   前記基礎および前記上部建物の一方に連結された第１シリンダと、当該第１シリンダ内に摺動自在に設けられ、当該第１シリンダ内を左右２つの油室に仕切る第１ピストンと、押圧部を有し、前記第１ピストンと一体に設けられ、前記基礎および前記上部建物の他方に連結されたピストンロッドとを有する第１油圧シリンダと、
   当該第１油圧シリンダの外部において前記２つの油室を互いに連通する連通路と、
   当該連通路の途中に設けられ、当該連通路を開閉する弁体と、移動自在のバネ座と、当該弁体とバネ座の間に設けられ、前記弁体を閉弁側に付勢するスプリングとを有し、前記第１油圧シリンダの前記第１ピストンが変位するのに伴い、前記第１シリンダの前記油室から供給された油圧により前記弁体が開弁することによって、減衰力を発生させる減衰バルブと、
   当該減衰バルブの前記バネ座の背面側に連通する第２シリンダと、当該第２シリンダ内に摺動自在に設けられた第２ピストンと、係合部を有し、前記第２ピストンと一体の第２ピストンロッドとを有し、前記第１ピストンの変位が所定値に達したときに、前記係合部が前記第１ピストンロッドの前記押圧部で押圧されることによって作動し、前記第２シリンダ内から前記バネ座の背面側に油圧を導入することにより、前記バネ座を介して前記スプリングを圧縮させ、当該スプリングのバネ力を増大させることによって、減衰力を増強する第２油圧シリンダと、
   を備えることを特徴とする免震装置用のオイルダンパ。
2. 前記減衰バルブの前記バネ座の背面側と前記第２油圧シリンダとの間に設けられ、前記背面側から前記第２油圧シリンダ側への油の流れを阻止するチェック弁と、
   当該チェック弁と並列に設けられた絞り通路と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の免震装置用のオイルダンパ。
3. 絞り通路の開度を調整する絞り開度調整手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の免震装置用のオイルダンパ。
4. 前記第２油圧シリンダは、前記第１ピストンロッドの延び方向に沿って配置され、前記第１ピストンの一方の方向および他方の方向への変位が前記所定値に達したときにそれぞれ作動することによって、減衰力を段階的に増強する一対の第２油圧シリンダで構成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の免震装置用のオイルダンパ。
5. 前記減衰バルブの前記バネ座の背面側と前記一対の第２油圧シリンダとの間に設けられ、当該一対の第２油圧シリンダの一方が作動するとともに、前記バネ座の背面側の油圧が所定圧に達したときに、当該一方の第２油圧シリンダからの油を他方の前記第２油圧シリンダ側へ逃がすリリーフ弁をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の免震装置用のオイルダンパ。
6. 前記第２油圧シリンダの設置位置を、前記第１ピストンロッドの延び方向に沿って調整する設置位置調整手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の免震装置用のオイルダンパ。
   

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