JP6593127B2 - ダンパー - Google Patents

Description

本発明は、相対変位可能な二部材同士の間の振動を減衰するダンパーに関する。

相対変位可能な二部材同士の間の振動を減衰するダンパーとして、特許文献１には、減衰特性が速度依存型のダンパーが開示されている。すなわち、このダンパーは、上記振動の速度が小さい場合には、所定の減衰係数で振動を減衰するが、振動の速度が大きくなると、上記所定の減衰係数よりも大きい減衰係数で減衰する。そして、このようなダンパーによれば、応答速度の小さい地震動だけでなく応答速度の大きい地震動に対しても、効果的に振動を減衰することができる。

特開２０１１−３２８４９号公報

しかしながら、近年懸念されている長周期地震動では、応答変位は大きいが、応答速度は小さいことが多い。そのため、上記の速度依存型のダンパーでは、振動を効果的に減衰できない恐れがある。

一方、減衰特性が変位依存型のダンパーも開発されている。すなわち、このダンパーによれば、相対変位が小さい場合には、所定の減衰係数で振動を減衰するが、相対変位が大きくなると、上記所定の減衰係数よりも大きい減衰係数で減衰する。よって、応答変位の大きい長周期地震動に対しては効果的に振動を減衰することができる。しかしながら、このダンパーでは、応答速度が大きい場合に振動を効果的に減衰できない恐れがある。

すなわち、どちらのダンパーも一長一短があって、故に、これら二つのダンパーの減衰特性を兼ね備えたダンパーの提供が望まれていた。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動の速度が大きくなると、減衰係数を大きくして振動を減衰可能であるとともに、二部材同士の間の相対変位が大きくなっても、減衰係数を大きくして振動を減衰可能なダンパーを提供することにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、
相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第１室と第２室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第１室と前記第２室とを連通する流路を有し、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室と前記第２室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室及び前記第２室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパーである。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動の速度が大きくなると、減衰係数を大きくして振動を減衰可能であるとともに、二部材同士の間の相対変位が大きくなっても、減衰係数を大きくして振動を減衰可能なダンパーを提供可能となる。

本実施形態のダンパー１０の適用例の概略図である。 同ダンパー１０の概略断面図である。 同ダンパー１０の概略断面図である。 同ダンパー１０の概略断面図である。 同ダンパー１０の概略断面図である。 図３Ａは、相対変位が小さい場合の同ダンパーのＦ−Ｖ線図であり、図３Ｂは、相対変位が大きい場合の同ダンパー１０のＦ−Ｖ線図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、第１遮断回路６０Ｌの概略断面図である。 第１変形例のダンパー１０ａの概略断面図である。 第２変形例のダンパー１０ｂの概略断面図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第１室と第２室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第１室と前記第２室とを連通する流路を有し、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室と前記第２室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室及び前記第２室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパーである。

このようなダンパーによれば、二部材同士の間の振動の速度が大きくなると、減衰係数を大きくして振動を減衰可能であるとともに、二部材同士の間の相対変位が大きくなっても、減衰係数を大きくして振動を減衰可能である。詳しくは次の通りである。
先ず、二部材の相対変位が小さい場合にはピストンは中央側摺動範囲に位置する。そして、その場合、高減衰回路の流路は、第１室と第２室とを連通するが、低減衰回路の流路も、第１室と第２室とを連通している。よって、ピストンの移動に伴って、液体は、専ら、流路抵抗の小さい低減衰回路の流路を流れて、これにより、低減衰回路の小さな減衰係数で振動を減衰する。一方、振動の速度が大きくなると、低減衰回路の流路を遮断回路が遮断する。よって、液体は、流路抵抗の大きい高減衰回路の流路を流れて、これにより、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰することができる。
他方、相対変位が大きい場合にはピストンは外側摺動範囲に位置する。そして、その場合、高減衰回路の流路は、第１室と第２室とを連通するが、低減衰回路の流路は、第１室及び第２室のうちの一方の室とだけ連通している。そのため、ピストンの移動に伴って、液体は、専ら高減衰回路の流路を流れて、これにより、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰する。よって、相対変位が大きくなると、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰することができる。

かかるダンパーであって、
前記中央側摺動範囲と前記外側摺動範囲とは前記所定方向に隣接しており、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に収まっている場合には、前記第１室と前記第２室とを連通する一方、少なくとも前記ピストンにおける前記所定方向の端部が前記外側摺動範囲に位置している場合には、前記１室及び前記第２室のうちの一方の室とだけ前記流路が連通するのが望ましい。

このようなダンパーによれば、二部材同士の間の相対変位が大きくなった場合に、確実に減衰係数を大きくして振動を減衰可能である。

かかるダンパーであって、
前記速度が所定値より小さくなると、前記遮断回路が前記流路の遮断を解除するのが望ましい。

このようなダンパーによれば、振動の速度が小さくなると、低減衰回路の流路の遮断が解除される。そして、これにより、液体は専ら低減衰回路の流路を流れて、小さな減衰係数で振動を減衰する。すなわち、速度が小さい場合に、減衰係数を小さくして振動を減衰可能となる。

かかるダンパーであって、
前記高減衰回路が有する前記流路は、前記ピストンに形成されているのが望ましい。

このようなダンパーによれば、高減衰回路をシリンダの外に設けずに済んで、全体として装置構成の簡素化を図れる。

かかるダンパーであって、
前記所定方向の一方側に前記第１室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第２室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第１外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第２外側摺動範囲とした場合に、
前記高減衰回路の前記流路は、前記第１外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第１室と連通しているとともに、前記第２外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第２室と連通しているのが望ましい。

このようなダンパーによれば、高減衰回路が有する上記流路は、一方側に位置する第１外側摺動範囲に対しては、同第１外側摺動範囲における一方側の端部で第１室と連通しているとともに、同流路は、他方側に位置する第２外側摺動範囲に対しては、同第２外側摺動範囲における他方側の端部で第２室と連通している。よって、ピストンが第１及び第２外側摺動範囲の概ね任意の位置に位置している場合であっても、高減衰回路は、第１室と第２室とを連通することができる。そして、これにより、相対変位が大きい場合に、確実に高減衰係数で振動を減衰することができる。

かかるダンパーであって、
前記所定方向の一方側に前記第１室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第２室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第１外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第２外側摺動範囲とした場合に、
前記遮断回路は、前記流路を前記所定方向の一方側の位置で開閉する第１開閉弁と、前記第１外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第１室と連通する第１パイロット通路と、前記流路を前記所定方向の他方側の位置で開閉する第２開閉弁と、前記第２外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第２室と連通する第２パイロット通路と、を有し、
前記第１パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第１開閉弁を開閉するとともに前記第２パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第２開閉弁を開閉するのが望ましい。

このようなダンパーによれば、中央側摺動範囲に位置するピストンが上記所定方向の一方側及び他方側のどちらの方向に移動する場合でも、ピストンの速度が所定値よりも大きくなると、速やかに低減衰回路の流路を遮断回路が遮断可能となる。
すなわち、先ず、前者の場合には、第１室が縮小し第２室が拡大する方向にピストンは移動するが、その際に、ピストンの速度が大きくなると、上記の第１パイロット通路の圧力値も大きくなる。よって、速度が前述の所定値よりも大きくなると、第１パイロット通路の圧力値に基づいて低減衰回路の流路を遮断回路の第１開閉弁で遮断することができる。
一方、後者の場合には、第１室が拡大し第２室が縮小する方向にピストンは移動するが、その際に、ピストンの速度が大きくなると、上記の第２パイロット通路の圧力値も大きくなる。よって、速度が前述の所定値よりも大きくなると、第２パイロット通路の圧力値に基づいて低減衰回路の流路を遮断回路の第２開閉弁で遮断することができる。

＝＝＝本実施形態＝＝＝
図１は、本実施形態のダンパー１０の適用例の概略図である。また、図２Ａ乃至図２Ｄは、同ダンパー１０の概略断面図である。更に、図３Ａは、相対変位が小さい場合の同ダンパー１０のＦ−Ｖ線図であり、図３Ｂは、相対変位が大きい場合の同ダンパー１０のＦ−Ｖ線図である。

図１に示すように、このダンパー１０は、例えば構造物の一例としての建物１の水平振動を減衰する。すなわち、建物１（二部材のうちの一方の部材に相当）は、積層ゴム等の免震装置５を介して水平方向に相対変位可能に建物１の基礎３（二部材のうちのもう一方の部材に相当）に支持されていて、当該ダンパー１０は、この建物１と基礎３との間の水平振動を減衰する。

図２Ａに示す本実施形態のダンパー１０は、速度依存型の減衰特性と、変位依存型の減衰特性とを兼ね備えている。すなわち、基礎３に対する建物１の振動の速度（ｍ／ｓｅｃ）が大きくなると、減衰係数（Ｎ／（ｍ／ｓｅｃ））を大きくして振動を減衰可能であり、また、基礎３に対する建物１の相対変位（ｍ）が大きくなっても、減衰係数を大きくして振動を減衰可能である。

なお、ここで言う減衰係数Ｃ（Ｎ／（ｍ／ｓｅｃ））とは、図３Ａ及び図３ＢのＦ−Ｖ線図における傾きのことである。すなわち、ダンパー１０が発生する減衰力をＦ（Ｎ）、振動の速度をＶ（ｍ／ｓｅｃ）とした場合に、速度Ｖの変化量ΔＶに対する減衰力Ｆの変化量ΔＦの比率Ｃ（＝ΔＦ／ΔＶ）のことである。

図２Ａに示すように、ダンパー１０は、液体の一例としてのオイルが封入されたシリンダ２０と、シリンダ２０内に所定方向の一例として水平方向に摺動自在に配置されて、シリンダ２０内を水平方向に関して第１室２１Ｌと第２室２１Ｒとに区画するピストン３０と、ピストン３０に接続されたロッド３２と、オイルを貯留するオイルタンク４０と、振動を所定の減衰係数で減衰する低減衰回路５０と、振動を上記所定の減衰係数よりも大きな減衰係数で減衰する高減衰回路７０と、を有している。
そして、図１に示すように、シリンダ２０が建物１に固定されているとともに、シリンダ２０から外方に突出するロッド３２が、建物１の基礎３に固定されていて、これにより、建物１と基礎３との間の水平振動が、ダンパー１０に入力されるようになっている。

なお、以下では、図２Ａに示すように、水平方向の一方側のことを「左側」とも言い、他方側のことを「右側」とも言う。また、第１室２０Ｌは左側に位置していることから当該第１室のことを「左室２１Ｌ」とも言い、第２室２１Ｒは右側に位置していることから当該第２室２１Ｒのことを「右室２１Ｒ」とも言う。また、低減衰回路５０に係る上記所定の減衰係数のことを「低減衰係数」とも言い、高減衰回路７０に係る大きな減衰係数のことを「高減衰係数」とも言う。なお、本発明の所定の減衰係数とは、予め定めた一定の値に限らない。例えば、低減衰回路５０、高減衰回路７０のそれぞれの逆止弁５３ａ，５３ｂ、３３ａ，３３ｂを電気的に駆動する弁とした場合には、振動の条件、振動の状態、温度に応じて所定の減衰係数から所定の幅を持って変化させるようにしてもよい。つまり、所定の減衰係数とは一定値以外も含むものである。

図２Ａに示すように、シリンダ２０は、ピストン３０の移動可能範囲として、水平方向の中央側に位置する中央側摺動範囲ＲＣと、中央側摺動範囲ＲＣの両側に位置する各外側摺動範囲ＲＳ（ＲＳＬ），ＲＳ（ＲＳＲ）と、を有する。すなわち、ピストン３０は、シリンダ２０内を左室２１Ｌと右室２１Ｒとに仕切りながら、中央側摺動範囲ＲＣと各外側摺動範囲ＲＳ（ＲＳＬ），ＲＳ（ＲＳＲ）とを円滑に水平移動可能である。

同図２Ａに示すように、高減衰回路７０は、主にピストン３０に設けられていて、また、バイフロー方式で設けられている。すなわち、ピストン３０には、逆止弁３３ａによってオイルを左室２１Ｌから右室２１Ｒへと一方向に流す流路３４ａと、逆止弁３３ｂによってオイルを右室２１Ｒから左室２１Ｌへと一方向に流す流路３４ｂとが設けられている。また、各流路３４ａ，３４ｂは、それぞれ、ピストン３０が中央側摺動範囲ＲＣに位置する場合（例えば図２Ａ）及び各外側摺動範囲ＲＳ（ＲＳＬ，ＲＳＲ）に位置する場合（例えば図２Ｂ、図２Ｃ等）のどちらの場合も、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通している。更に、各流路３４ａ，３４ｂは、それぞれ、逆止弁３３ａ，３３ｂと直列に配されたオリフィス３５ａ，３５ｂを有している。
よって、ピストン３０の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路３４ａを流れると、そのオリフィス３５ａをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン３０の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路３４ｂを流れると、そのオリフィス３５ｂをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。なお、後者の場合には、右室２１Ｒとオイルタンク４０とを連通する後述の排出路４４ｂも高減衰回路７０の一部として機能して、つまり高減衰係数での振動の減衰に寄与することがあるが、これについては後述する。

低減衰回路５０は、この例では、シリンダ２０の外に設けられている。すなわち、シリンダ２０の外には、配管或いはマニホールド等の形態で、オイルを左右方向に流す流路５４が設けられている。また、この流路５４の両端５４ｅＬ，５４ｅＲは、それぞれ、中央側摺動範囲ＲＣの外側の各位置でシリンダ２０内に連通している。
よって、図２Ａのように、ピストン３０が中央側摺動範囲ＲＣに位置する場合（例えばピストン３０が中央側摺動範囲ＲＣに収まっている場合）には、流路５４は、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通する一方、図２Ｂ乃至図２Ｄのように、ピストン３０が外側摺動範囲ＲＳ（ＲＳＬ，ＲＳＲ）に位置する場合（例えば、少なくともピストン３０における左右方向の端部３０ｅＬ（３０ｅＲ）が外側摺動範囲ＲＳ（ＲＳＬ，ＲＳＲ）に入っている場合）には、左室２１Ｌ及び右室２１Ｒのうちの一方の室２１Ｌ（２１Ｒ）とだけ流路５４は連通する。例えば、図２Ｂの場合には、流路５４の両端５４ｅＬ，５４ｅＲが右室２１Ｒに位置しているので、流路５４は右室２１Ｒとだけ連通しており、また、図２Ｃ及び図２Ｄの場合には、流路５４の左端５４ｅＬがピストン３０の外周面で塞がれているので、流路５４は、右端５４ｅＲによって右室２１Ｒとだけ連通している。なお、本発明のピストン３０が外側摺動範囲に位置する場合には、左室２１Ｌ及び右室２１Ｒのうちの一方の室２１Ｌ（２１Ｒ）とだけ流路５４は連通するとは、全く一方の室２１Ｌ（２１Ｒ）に流れない状態だけでなく、逆止弁３３ａ,３３ｂやピストン３０に小さなオリフィスを形成し、微小流量を常時連通するものも含むものである。

また、図２Ａに示すように、この流路５４は、左右方向の略中央位置で更に二つの流路５４ａ，５４ｂに分かれている。そして、一方の流路５４ａは、逆止弁５３ａによってオイルを左から右へと一方向に流し、他方の流路５４ｂは、逆止弁５３ｂによってオイルを右から左へと一方向に流すようになっているとともに、これら各流路５４ａ，５４ｂは、それぞれ、逆止弁５３ａ，５３ｂと直列に配されたオリフィス５５ａ，５５ｂを有している。
よって、ピストン３０の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路５４ａを流れると、そのオリフィス５５ａをオイルが流れることにより低減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン３０の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路５４ｂを流れると、そのオリフィス５５ｂをオイルが流れることにより低減衰係数で振動が減衰される。そして、これにより、低減衰回路５０についても、バイフロー方式とされている。

更に、図２Ａに示すように、流路５４の両端部５４Ｌ，５４Ｒには、それぞれ、流路５４を遮断する遮断回路６０Ｌ，６０Ｒが設けられている。例えば、流路５４を左端部５４Ｌで遮断する第１遮断回路６０Ｌは、流路５４を開閉する第１開閉弁６１Ｌと、左室２１Ｌに同左室２１Ｌの左端部２１ＬｅＬで連通する第１パイロット通路６３Ｌと、を有している。そして、第１パイロット通路６３Ｌ内のオイルの圧力値が所定値を超えると、第１開閉弁６１Ｌが閉じて流路５４を遮断する一方、同圧力値が所定値以下になると、同第１開閉弁６１Ｌが開いて流路５４の遮断が解除されるようになっている。同様に、流路５４を右端部５４Ｒで遮断する第２遮断回路６０Ｒは、流路５４を開閉する第２開閉弁６１Ｒと、右室２１Ｒに同右室２１Ｒの右端部２１ＲｅＲで連通する第２パイロット通路６３Ｒと、を有している。そして、第２パイロット通路６３Ｒ内のオイルの圧力値が所定値を超えると、第２開閉弁６１Ｒが閉じて流路５４を遮断する一方、同圧力値が所定値以下になると、同第２開閉弁６１Ｒが開いて流路５４の遮断が解除されるようになっている。なお、本発明の遮断回路６０Ｌ，６０Ｒとは、完全に遮断する状態だけでなく、例えばスプール６１ｓに小さなオリフィス流路を形成し、微小流量を常時連通させるものも含むものである。

このような機能の第１及び第２遮断回路６０Ｌ，６０Ｒは、それぞれ、例えばスプール６１ｓを、第１開閉弁６１Ｌ及び第２開閉弁６１Ｒの各弁体として用いることによって実現されている。図４Ａ及び図４Ｂは、第１遮断回路６１Ｌを具体的に説明するための概略断面図である。

流路５４は、左端部５４Ｌにベンド部（屈折部）を有し、ベンド部の流路断面積は、周囲の部分よりも拡大されている。そして、この拡大された空間部分ＳＰ５４Ｌには、スプール６１ｓが、左右方向に沿って往復移動可能に収容されている。ここで、図４Ｂのようにスプール６１ｓが往復移動方向の右側の移動限に移動すると、スプール６１ｓの右端部の弁座６１ｓｖが流路５４の縁部５４ｆに当接して流路５４を閉じた閉弁状態になるとともに、図４Ａのようにスプール６１ｓが左側の移動限に移動すると、弁座６１ｓｖが流路５４の縁部５４ｆから離れて流路５４を開いた開弁状態となる。
また、図４Ａに示すように、スプール６１ｓは、右側部分及び左側部分にそれぞれ流路断面に対応した形状のつば部６１ｓＲ，６１ｓＬを有する。そして、各つば部６１ｓＲ，６１ｓＬは、それぞれ、スプール６１ｓの左右方向の両側の位置に配された圧縮ばね６７Ｌ，６７Ｒに当接していて、これにより、スプール６１ｓには、総じて左側を向いた弾発力が付与されている。また、前述の第１パイロット通路６３Ｌが、上記のベンド部の拡大された空間部分ＳＰ５４Ｌに左方から連通している。そして、これにより、第１パイロット通路６３Ｌ内のオイルの圧力が、スプール６１ｓの左側のつば部６１ｓＬを含め左端面に作用していて、つまり、当該圧力が、スプール６１ｓを右側に押すように作用している。更に、右側のつば部６１ｓＲと左側のつば部６１ｓＬとの間の空間ＳＰＢは、流路５４の左端５４ｅＬを介して左室２１Ｌと連通しているとともに、右側のつば部６１ｓＲには、左右方向に沿った貫通孔６１ｓＨが形成されている。

よって、第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力が、スプール６１ｓに付与される圧縮ばね６７Ｒ，６７Ｌの弾発力よりも小さい場合には、図４Ａに示すようにスプール６１ｓにおける右端部の弁座６１ｓｖが流路５４の縁部５４ｆから離れて、これにより、流路５４が開いた開弁状態となる。そして、左室２１Ｌからオイルが右側のつば部６１ｓＲの貫通孔６１ｓＨを通って低減衰回路５０の流路５４を流れる。一方、同第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力が、スプール６１ｓに付与される圧縮ばね６７Ｒ，６７Ｌの弾発力よりも大きくなると、図４Ｂに示すようにスプール６１ｓが右側の移動限に移動して、スプール６１ｓにおける右端部の弁座６１ｓｖが流路５４の縁部５４ｆに当接して、これにより、当該流路５４が閉じた閉弁状態となる。そして、左室２１Ｌから低減衰回路５０の流路５４へのオイルの流れが遮断される。

なお、第２開閉弁６１Ｒは、上述の第１開閉弁６１Ｌと左右勝って反対の関係にあるだけであって、その構成は概ね同じであるので、その説明については省略する。 図２Ａに示すように、オイルタンク４０は、オイルを貯留している。そして、配管等で形成された供給路４４ａ及び排出路４４ｂを介してシリンダ２０の右室２１Ｒにおける右端部に連通されていて、これにより、右室２１Ｒとの間でオイルを給排可能である。例えば、供給路４４ａは、逆止弁４３ａによってオイルタンクから右室２１Ｒへと一方向にオイルが流れるようになっている。よって、ピストン３０が左に移動する際には、ロッド３２のシリンダ２０内への挿入量が減ることに伴って生じ得る同シリンダ２０内の容積増加分に相当する量のオイルを、供給路４４ａを介してオイルタンクから右室２１Ｒへ供給する。一方、排出路４４ｂは、逆止弁４３ｂによって右室２１Ｒからオイルタンク４０へと一方向にオイルが流れるようになっている。よって、ピストン３０が右に移動する際には、ロッド３２のシリンダ２０内への挿入量が増えることに伴って生じ得る同シリンダ２０内の容積減少分に相当する量のオイルを、排出路４４ｂを介して右室２１Ｒからオイルタンク４０へと排出する。

なお、かかる排出路４４ｂには、逆止弁４３ｂと直列にオリフィス４５ｂも設けられている。そして、これにより、当該排出路４４ｂは、ピストン３０が右に移動する場合に高減衰回路７０の一部としても機能する。なお、前にも述べたが、これについては、後で説明する。

このような構成のダンパー１０は、次のように動作して、建物１と基礎３との間の振動を減衰する。
先ず、建物１と基礎３との間の相対変位が小さい場合には、図２Ａに示すように、ピストン３０は、中央側摺動範囲ＲＣに位置する。そして、その場合、ピストン３０に設けられた高減衰回路７０の流路３４ａ，３４ｂは、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通するが、低減衰回路５０の流路５４も、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通している。よって、ピストン３０の移動に伴って、オイルは、専ら、流路抵抗の小さい低減衰回路５０の流路５４を流れて、これにより、低減衰回路５０の小さな減衰係数で振動を減衰する。すなわち、図３ＡのＦ−Ｖ線図において線分ＡＢで示す低減衰係数に基づいて振動を減衰する。

一方、振動の速度が大きくなると、低減衰回路５０の流路５４を遮断回路６０Ｌ（或いは６０Ｒ）が遮断する。例えば、図２Ａのピストン３０が右から左へと移動しつつ、その移動の速度（ｍ／ｓｅｃ）が大きくなって所定値Ｖ１を超えると、左室２１Ｌ内のオイルの圧力値が高くなることから、遮断回路６０Ｌの第１パイロット通路６３Ｌ内のオイルの圧力値も高くなって、圧力に係る前述の所定値を超える。すると、第１開閉弁６１Ｌが右に移動して閉じて、これにより、低減衰回路５０の流路５４が遮断されるが、そうすると、オイルは、専ら、流路抵抗の大きい高減衰回路７０の流路３４ａを流れて、その結果、高減衰回路７０の大きな減衰係数で振動を減衰する。すなわち、図３ＡのＦ−Ｖ線図のＶ１の速度において線分ＡＢで示す低減衰係数から線分ＣＤで示す高減衰係数の方へと移行して、これにより、高減衰係数に基づいて振動を減衰する。なお、本発明の所定方向の速度が所定値を超えるときとは、予め定めた一定の所定値に限らない。例えば、遮断回路６０Ｌ（或いは６０Ｒ）を電気的に駆動する弁とした場合には、振動の条件、振動の状態、温度に応じて所定の値から幅を持って変化させるようにしてもよい。つまり、速度の所定値とは一定値以外も含むものである。

また、このように高減衰係数に切り替わった後に速度が下がっていく過程では、このＶ１よりも小さい速度Ｖ３で高減衰係数から低減衰係数へと切り替わる。この理由は、次の通りである。

先ず、同図３ＡのＦ−Ｖ線図において速度がＶ１を超えるように上がっていく過程では、基本的に、速度がＶ１を超えることで、例えば図４Ａの第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力が、遮断回路６０Ｌのスプール６１ｓに付与される圧縮ばね６７Ｒ，６７Ｌの弾発力よりも大きくなる。そして、スプール６１ｓが右に移動して、これにより、開弁状態から図４Ｂの閉弁状態となって、その結果、低減衰係数から高減衰係数に切り替わる。一方、図３ＡのＦ−Ｖ線図において、速度が、Ｖ１よりも大きい速度から下がっていく過程であっても、基本的には、第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力と、圧縮ばね６７Ｒ，６７Ｌの弾発力との大小関係でスプール６１ｓの開閉状態が決まる。すなわち、高減衰係数に切り替わった後に、Ｖ１から速度が下がっていく場合にも、第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力が、圧縮ばね６７Ｒ，６７Ｌの弾発力より小さくなるまでは、スプール６１ｓは閉じた状態に維持されて、これにより、高減衰係数での減衰状態が維持される。そして、前者の力が後者の弾発力よりも小さくなると、閉弁状態から開弁状態になって、これにより、高減衰係数から低減衰係数へと切り替わるが、ここで、この第１パイロット通路６３Ｌのオイルの圧力に基づく力と、図３ＡのＦ−Ｖ線図の縦軸の減衰力Ｆとは、互いにほぼ同値である。

よって、高減衰係数に切り替わった後にＶ１から速度が下がる場合に減衰係数が再び低減衰係数へと戻る速度というのは、図３Ａの高減衰係数の線分ＡＤ上において、Ｖ１に対応する減衰力Ｆ１と同値の減衰力となる点Ｅでの速度である。つまり、同図３Ａ中、Ｖ３で示す速度である。そして、当該速度Ｖ３は、Ｖ１よりも小さい。よって、速度が下がる過程では、Ｖ１よりも小さなＶ３の速度で高減衰係数から低減衰係数に切り替わることになる。

他方で、相対変位が大きい場合には、図２Ｂ乃至図２Ｄに示すように、ピストン３０は外側摺動範囲ＲＳに位置する。そして、その場合、ピストン３０に設けられた高減衰回路７０の流路３４ａ，３４ｂは、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通するが、低減衰回路５０の流路５４は、左室２１Ｌ及び右室２１Ｒのうちの一方の室２１Ｒ（又は２１Ｌ）とだけ連通している。そのため、同流路５４にはオイルは流れない。例えば、図２Ｂの場合には、低減衰回路５０の流路５４の両端５４ｅＬ，５４ｅＲは、それぞれ、右室２１Ｒに連通していることから、低減衰回路５０の流路５４にはオイルが流れない。また、図２Ｃ及び図２Ｄの場合には、低減衰回路５０の流路５４の右端５４ｅＲは右室２１Ｒに連通しているが、左端５４ｅＬはピストン３０の外周面で塞がれていて、これにより、左室２１Ｌに連通はしていない。よって、この場合も、低減衰回路５０の流路５４にはオイルは流れない。そのため、これら図２Ｂ乃至図２Ｄの何れの場合も、オイルは、専ら高減衰回路７０の流路３４ａ，３４ｂを流れて、これにより、大きな減衰係数たる高減衰係数で振動を減衰する。すなわち、相対変位が大きくなると、速度によらず、図３ＢのＦ−Ｖ線図において線分ＡＤで示す高減衰係数に基づいて振動を減衰する。なお、図３Ａにおける点Ａ及び点Ｄと、図３Ｂにおける点Ａ及び点Ｄは、それぞれ同じ点である。

ところで、図２Ａを参照して前述したように、右室２１Ｒとオイルタンク４０とを連通する排出路４４ｂには、逆止弁４３ｂと直列にオリフィス４５ｂも設けられているが、当該排出路４４ｂは、ピストン３０が右に移動する場合に高減衰回路７０の一部としても機能する。すなわち、図２Ｂのようにピストン３０が外側摺動範囲ＲＳに位置しつつ同ピストン３０が右に移動する際には、基本的にピストン３０のオリフィス３５ｂにオイルが流れて、これにより、振動を減衰するが、この場合には、排出路４４ｂのオリフィス４５ｂにもオイルが流れて、これによっても、振動を減衰する。そのため、この場合、排出路４４ｂは、高減衰回路７０の一部として機能する。

また、ダンパー１０の破損防止の観点からは、図２Ａの高減衰回路７０の各オリフィス３５ａ，３５ｂ，４５ｂに対応させてリリーフ弁（不図示）を設けても良い。そして、その場合には、当該リリーフ弁は、各オリフィス３５ａ，３５ｂ，４５ｂと並列に設けられ、そして、オイルの圧力値が所定値よりも高くなると、流路を開く。そのため、かかるリリーフ弁を設けた場合には、図３Ａ及び図３ＢのＦ−Ｖ線図における高速域に、低減衰係数の速度域（図３Ａ及び図３Ｂ中、２点鎖線で示す線分ＤＨを参照）が形成されることになる。

さらに、ピストン３０が図２Ａの左に移動しているとき、振動の速度が大きく、低減衰回路５０の流路５４を遮断回路６０Ｌが遮断している状態で、ピストン３０が図２Ａの右に移動方向を反転したとき、右室２１Ｒの圧力が高まることにより、スプール６１ｓにはその圧力が開弁状態に作用することになる。よって、ピストン３０の移動方向が反転した直後から、遮断回路６１Ｒのスプール６１ｓを開弁状態とすることができ、所望の減衰係数とすることができる。

図５は、第１変形例のダンパー１０ａの概略断面図である。
図２Ａの前述の実施形態では、高減衰回路７０を主にピストン３０に設けていたが、この図５の第１変形例のダンパー１０ａでは、低減衰回路５０と同様にシリンダ２０の外に高減衰回路７０ａを設けている。そして、主にこの点で前述の実施形態と相違し、これ以外の点は概ね前述の実施形態と同じである。そのため、以下では、主にこの相違点について説明し、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、その説明については省略する。

同図５に示すように、高減衰回路７０ａは、シリンダ２０の外に設けられている。すなわち、シリンダ２０の外には、配管或いはマニホールド等の形態で、オイルを左右方向に流す二つの流路７４ａ，７４ｂが設けられている。また、各流路７４ａ，７４ｂの左端７４ａｅＬ，７４ｂｅＬは、それぞれ、左側に位置する外側摺動範囲ＲＳＬにおける左端部で左室２１Ｌと連通しているとともに、各流路７４ａ，７４ｂの右端７４ａｅＲ，７４ｂｅＲは、それぞれ、右側に位置する外側摺動範囲ＲＳＲにおける右端部で右室２１Ｒと連通している。更に、一方の流路７４ａは、逆止弁７３ａによってオイルを左室２１Ｌから右室２１Ｒへと一方向に流し、他方の流路７４ｂは、逆止弁７３ｂによってオイルを右室２１Ｒから左室２１Ｌへと一方向に流すようになっているとともに、これら各流路７４ａ，７４ｂは、それぞれ、逆止弁７３ａ，７４ａと直列に配されたオリフィス７５ａ，７５ｂを有している。
よって、ピストン３０の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路７４ａを流れると、そのオリフィス７５ａをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン３０の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路７４ｂを流れると、そのオリフィス７５ｂをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。そして、これにより、この第１変形例の高減衰回路７０ａも、バイフロー方式とされている。

また、流路７４ａ，７４ｂの左端７４ａｅＬ，７４ｂｅＬは、左側に位置する外側摺動範囲ＲＳＬにおける左端部で左室２１Ｌと連通しているとともに、各流路７４ａ，７４ｂの右端７４ａｅＲ，７４ｂｅＲは、右側に位置する外側摺動範囲ＲＳＲにおける右端部で右室２１Ｒと連通している。よって、ピストン３０が各外側摺動範囲ＲＳＬ，ＲＳＲの任意の位置に位置しても、高減衰回路７０ａは、左室２１Ｌと右室２１Ｒとを連通することができる。そして、これにより、相対変位が大きい場合に、確実に高減衰係数で振動を減衰することができる。

更に、この第１変形例のようにすれば、高減衰回路７０ａをピストン３０に設けずに済むことから、ピストン３０の構成の単純化を図れる。

図６は、第２変形例のダンパー１０ｂの概略断面図である。
図２Ａに示すように、前述の実施形態のダンパー１０は、ピストン３０の左側のみにロッド３２が設けられた片ロッド方式のダンパー１０であったが、この第２変形例のダンパー１０ｂは、ピストン３０の左側及び右側にそれぞれロッド３２，３２ｂが設けられた両ロッド方式のダンパー１０ｂとなっている。また、ロッド３２，３２ｂが両側に設けられていることから、ピストン３０が左右方向に移動しても、シリンダ２０内に占めるロッド３２，３２ｂの体積は一定で変化しない。そのため、前述の実施形態で必要であったオイルタンク４０が、この第２変形例では省略されている。なお、これ以外の点は、概ね前述の実施形態と同じである。そのため、同図６中では、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、その説明については省略する。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。

上述の実施形態等では、ダンパー１０を建物１などの構造物に適用したが、何等これに限らない。例えば、鉄道車両や自動車などの移動物に適用しても良い。

上述の実施形態等では、シリンダ２０内に封入される液体の一例としてオイルを例示したが、何等これに限らない。例えば、水でも良い。

上述の実施形態等では、ピストンが摺動する所定方向の一例として水平方向を例示したが、何等これに限らない。例えば、所定方向が、鉛直方向であっても良い。

上述の実施形態等では、中央側摺動範囲ＲＣと各外側摺動範囲ＲＳ，ＲＳとが左右方向に隣接している場合を例示した。そして、その場合に、「ピストン３０が中央側摺動範囲ＲＣに位置する場合」の一例として、ピストン３０が中央側摺動範囲ＲＣに収まっている場合を例示し、また、「ピストン３０が外側摺動範囲ＲＳに位置する場合」の一例として、少なくともピストン３０における左右方向の端部３０ｅＬ（３０ｅＲ）が外側摺動範囲ＲＳに入っている場合を例示したが、何等これに限らない。すなわち、中央側摺動範囲ＲＣと各外側摺動範囲ＲＳ，ＲＳとが、不図示の移行範囲を介して左右方向に並んでいても良い。ちなみに、この場合には、左側に位置する移行範囲（以下、左側移行範囲と言う）には、低減衰回路５０の流路５４の左端５４ｅＬが存在し、右側に位置する移行範囲（以下、右側移行範囲と言う）には、同流路５４の右端５４ｅＲが存在する。そして、これら左端５４ｅＬ及び右端５４ｅＲがそれぞれ大きな開口の場合には、ピストン３０が左側移行範囲を右から左に移動する過程、或いは、右側移行範囲を左から右に移動する過程で、それぞれ、低減衰係数から高減衰係数へと減衰係数が徐々に増加することになる。

上述の実施形態等では、図２Ａに示すように、シリンダ２０の左室２１Ｌの左端部２１ＬｅＬに第１パイロット通路６３Ｌが連通し、同シリンダ２０の右室２１Ｒの右端部２１ＲｅＲに第２パイロット通路６３Ｒが連通している旨を述べたが、これら左端部２１ＬｅＬ及び右端部２１ＲｅＲの意味は、最左端及び最右端よりも広い意味である。すなわち、最左端よりも少し右側に離れた位置も上記の左端部２１ＬｅＬは含み、また最右端よりも少し左側に離れた位置も上記の右端部２１ＲｅＲは含む。

１ 建物（二部材のうちの一方の部材）３ 基礎（二部材のうちのもう一方の部材）、
５ 免震装置、
１０ ダンパー、１０ａ ダンパー、１０ｂ ダンパー、
２０ シリンダ、２０Ｌ 左室（第１室）、２１ＬｅＬ 左端部、
２１Ｒ 右室（第２室）、２１ＲｅＲ 右端部、
３０ ピストン、３０ｅＬ 端部、３０ｅＲ 端部、
３２ ロッド、３２ｂ ロッド、
３３ａ 逆止弁、３３ｂ 逆止弁、３４ａ 流路、３４ｂ 流路、
３５ａ オリフィス、３５ｂ オリフィス、
４０ オイルタンク、
４３ａ 逆止弁、４３ｂ 逆止弁、
４４ａ 供給路、４４ｂ 排出路、４５ｂ オリフィス、
５０ 低減衰回路、
５３ａ 逆止弁、５３ｂ 逆止弁、
５４ 流路、５４Ｌ 左端部（端部）、５４Ｒ 右端部（端部）、
５４ａ 流路、５４ｂ 流路、５４ｅＬ 左端、５４ｅＲ 右端、
５４ｆ 縁部、
５５ａ オリフィス、５５ｂ オリフィス、
６０Ｌ 第１遮断回路、６０Ｒ 第２遮断回路、
６１Ｌ 第１開閉弁、６１Ｒ 第２開閉弁、
６１ｓ スプール、６１ｓＨ 貫通孔、
６１ｓＬ 左側のつば部、６１ｓＲ 右側のつば部、
６１ｓｖ 弁座、
６３Ｌ 第１パイロット通路、６３Ｒ 第２パイロット通路、
７０ 高減衰回路、７０ａ 高減衰回路、
７３ａ 逆止弁、７３ｂ 逆止弁、
７４ａ 流路、７４ａｅＬ 左端、７４ａｅＲ 右端、
７４ｂ 流路、７４ｂｅＬ 左端、７４ｂｅＲ 右端、
７５ａ オリフィス、７５ｂ オリフィス、
ＲＣ 中央側摺動範囲、
ＲＳ 外側摺動範囲、ＲＳＬ 外側摺動範囲、ＲＳＲ 外側摺動範囲、
ＳＰ５４Ｌ 拡大された空間部分、ＳＰＢ 空間、

Claims (6)

1. 相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
   液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第１室と第２室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
   前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
   前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
   前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第１室と前記第２室とを連通する流路を有し、
   前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室と前記第２室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第１室及び前記第２室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
   前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパー。
2. 請求項１に記載のダンパーであって、
   前記中央側摺動範囲と前記外側摺動範囲とは前記所定方向に隣接しており、
   前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に収まっている場合には、前記第１室と前記第２室とを連通する一方、少なくとも前記ピストンにおける前記所定方向の端部が前記外側摺動範囲に入っている場合には、前記１室及び前記第２室のうちの一方の室とだけ前記流路が連通することを特徴とするダンパー。
3. 請求項１又は２に記載のダンパーであって、
   前記速度が所定値より小さくなると、前記遮断回路が前記流路の遮断を解除することを特徴とするダンパー。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のダンパーであって、
   前記高減衰回路が有する前記流路は、前記ピストンに形成されていることを特徴とするダンパー。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のダンパーであって、
   前記所定方向の一方側に前記第１室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第２室が区画され、
   前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第１外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第２外側摺動範囲とした場合に、
   前記高減衰回路の前記流路は、前記第１外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第１室と連通しているとともに、前記第２外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第２室と連通していることを特徴とするダンパー。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載のダンパーであって、
   前記所定方向の一方側に前記第１室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第２室が区画され、
   前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第１外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第２外側摺動範囲とした場合に、
   前記遮断回路は、前記流路を前記所定方向の一方側の位置で開閉する第１開閉弁と、前記第１外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第１室と連通する第１パイロット通路と、前記流路を前記所定方向の他方側の位置で開閉する第２開閉弁と、前記第２外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第２室と連通する第２パイロット通路と、を有し、
   前記第１パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第１開閉弁を開閉するとともに前記第２パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第２開閉弁を開閉することを特徴とするダンパー。