JP6773278B2 - Vibration reduction device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば建物に作用した振動エネルギーを吸収して変位を抑えるためのオイルダンパーなどの振動低減装置に関し、特に風ロック機構を備えた振動低減装置にする。 The present invention relates to a vibration reduction device such as an oil damper for absorbing vibration energy acting on a building and suppressing displacement, and particularly a vibration reduction device provided with a wind lock mechanism.
例えば中高層建物が巨大地震を受けると、建物の最弱層に損傷が生じて耐力が低下し始め、この層に地震エネルギー(振動エネルギー)が集中して層崩壊が生じ、他の層は健全性が確保されているにもかかわらず、層崩壊モードによって建物が崩壊に至るという現象が発生する。また、崩壊に至らない場合においても、最弱層の被害が甚大となり、補修による復旧が困難になる。 For example, when a mid-to-high-rise building receives a huge earthquake, the weakest layer of the building is damaged and its yield strength begins to decrease, seismic energy (vibration energy) concentrates on this layer, causing layer collapse, and the other layers are sound. Even though the energy is secured, the phenomenon that the building collapses due to the layer collapse mode occurs. Moreover, even if the collapse does not occur, the damage to the weakest layer will be enormous, and it will be difficult to recover by repair.
これに対し、周知の通り、例えばオフィスビルや公共施設、集合住宅などの建物には、建物本体と基礎の間など、上部構造体と下部構造体の間の免震層に積層ゴムなどの免震装置を介設し、地震時に、上部構造体の固有周期を地震動の卓越周期帯域から長周期側にずらし、応答加速度を小さくして揺れを抑えるようにしたものがある。 On the other hand, as is well known, for buildings such as office buildings, public facilities, and apartment buildings, the seismic isolation layer between the upper structure and the lower structure, such as between the building body and the foundation, is exempt from laminated rubber. In the event of an earthquake, a seismic device is installed to shift the natural period of the superstructure from the predominant period zone of the seismic motion to the long period side, and the response acceleration is reduced to suppress the shaking.
また、建物の柱と梁で囲まれた架構面内などにオイルダンパー(振動低減装置、制振/制震装置)を設置することにより地震時や強風時の建物の応答を低減させるようにしたものがある。 In addition, by installing oil dampers (vibration reduction device, vibration control / vibration control device) in the frame surface surrounded by columns and beams of the building, the response of the building during an earthquake or strong wind is reduced. There is something.
さらに、建物本体と基礎の間など、上部構造体と下部構造体の間の免震層に免震装置とともに、免震装置と並列にオイルダンパーを設けるようにしたものもある。 Further, in some cases, an oil damper is provided in parallel with the seismic isolation device in the seismic isolation layer between the upper structure and the lower structure, such as between the building body and the foundation.
ここで、オイルダンパーは、粘性減衰を付与する最も一般的な制振装置であり、通常、装置両端の相対速度に比例した反力/減衰力が生じ、相対速度が過大になった際には(反力がリリーフ荷重に達すると)、装置内部に具備されたリリーフ弁が作動して反力を頭打ちにするように構成されている。 Here, the oil damper is the most common vibration damping device that imparts viscous damping, and usually a reaction force / damping force proportional to the relative velocity at both ends of the device is generated, and when the relative velocity becomes excessive, When the reaction force reaches the relief load, the relief valve provided inside the device is activated so that the reaction force reaches a plateau.
このため、建物本体と基礎の間など、上部構造体と下部構造体の間の免震層に免震装置とともにオイルダンパーを設けた場合には、大地震時に、オイルダンパーの減衰力(減衰係数×ダンパー両端の相対速度、ただしリリーフ荷重で頭打ち)が大きいほどエネルギー吸収も大きくなって免震層/上部構造の変位を抑制する効果が得られる。一方、オイルダンパーの減衰力が大きいと、中小地震時には地盤の振動がオイルダンパーを通じて上部構造に伝達してしまい、振動絶縁性能(免震性能)を低下させることになる。 For this reason, if an oil damper is installed together with a seismic isolation device in the seismic isolation layer between the upper structure and the lower structure, such as between the building body and the foundation, the damping force (damping coefficient) of the oil damper during a large earthquake × The larger the relative velocity at both ends of the damper, but the relief load reaches a plateau), the greater the energy absorption, and the effect of suppressing the displacement of the seismic isolation layer / superstructure can be obtained. On the other hand, if the damping force of the oil damper is large, the vibration of the ground is transmitted to the upper structure through the oil damper at the time of a small and medium-sized earthquake, and the vibration insulation performance (seismic isolation performance) is deteriorated.
従って、オイルダンパーの減衰力を大きくして、免震層の変位を小さく抑制し過ぎると、免震装置が十分に応答低減効果を発揮できなくなる。 Therefore, if the damping force of the oil damper is increased and the displacement of the seismic isolation layer is suppressed too small, the seismic isolation device cannot sufficiently exert the response reduction effect.
一方、オイルダンパーの減衰力を小さくすると、地盤の振動が免震対象の上部構造に伝達しにくくなり、高い振動絶縁性を確保できる反面、大地震時に大きな振動が入力した際に免震層の変位が大きくなり、場合によっては上部構造が隣接した建築物などに衝突したり、免震装置の限界変位を超えたりするおそれが生じてしまう。 On the other hand, if the damping force of the oil damper is reduced, it becomes difficult for the vibration of the ground to be transmitted to the upper structure to be seismically isolated, and while high vibration insulation can be ensured, the seismic isolation layer can be used when a large vibration is input during a large earthquake. The displacement becomes large, and in some cases, the superstructure may collide with an adjacent building or the like, or the limit displacement of the seismic isolation device may be exceeded.
すなわち、免震層に免震装置と並列に設置されるオイルダンパーは、ダンパー両端の相対速度に比例した反力(減衰力)を生じ、この反力がリリーフ荷重に達するとリリーフ弁が作動し反力を頭打ちする仕組みとなっているため、地震時に下部構造(基礎)の振動を遮断して上部構造へと伝達させなくする免震効果は、積層ゴム等の免震装置(免震支承)の水平剛性が小さくオイルダンパーの減衰係数が小さいほど大きくなる。
しかしながら、このように構成すると、今度は、風荷重に対して上部構造の水平変位が大きくなり建物の居住性が低下するという問題が生じてしまう。
That is, the oil damper installed in parallel with the seismic isolation device in the seismic isolation layer generates a reaction force (damping force) proportional to the relative speed at both ends of the damper, and when this reaction force reaches the relief load, the relief valve operates. Since the mechanism is such that the reaction force is leveled off, the seismic isolation effect that blocks the vibration of the lower structure (foundation) and prevents it from being transmitted to the upper structure during an earthquake is a seismic isolation device such as laminated rubber (seismic isolation bearing). The smaller the horizontal rigidity of the oil damper and the smaller the seismic isolation coefficient of the oil damper, the larger the value.
However, with such a configuration, there arises a problem that the horizontal displacement of the superstructure becomes large with respect to the wind load and the habitability of the building deteriorates.
このようなことから、従来、免震装置に鉛やすべり支承を使って風に対する上部構造の移動を拘束する方法や、台風などが近くなった場合にシアピン(一定のせん断力で破断するピン)で下部構造と上部構造とを締結して移動拘束する方法、風や地震をセンサーで検知しシアピン(ロックピン)を抜き差ししたりオイルダンパーの減衰係数を増減したりする方法などが提案、実用化されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, conventional methods of using lead or sliding bearings in the seismic isolation device to restrain the movement of the superstructure with respect to the wind, or shear pins (pins that break with a constant shear force) when a typhoon or the like approaches. Proposed and put into practical use a method of fastening the lower structure and the upper structure to restrain movement, a method of detecting wind and earthquake with a sensor, inserting and removing shear pins (lock pins), and increasing or decreasing the damping coefficient of the oil damper. (See, for example, Patent Document 1).
しかしながら、免震装置に鉛やすべり支承を使って風に対する上部構造の移動を拘束する方法は、風荷重が大きくなると移動に歯止めが効かず大きな残留変位が生じるおそれがある。 However, the method of restraining the movement of the superstructure with respect to the wind by using lead or a sliding bearing in the seismic isolation device does not stop the movement when the wind load becomes large, and there is a possibility that a large residual displacement occurs.
また、台風などが近くなった場合にシアピンで下部構造と上部構造とを締結して移動拘束する方法は、風が問題になる前にピンを設置したり、解除したりする手間が必要で、この作業を必ずできるかという点で信頼性に疑問が残る。 In addition, when a typhoon or the like approaches, the method of fastening the lower structure and the upper structure with a shear pin and restraining the movement requires the trouble of installing and releasing the pin before the wind becomes a problem. The reliability remains questionable as to whether this work can be done without fail.
さらに、風や地震をセンサーで検知しシアピンを抜き差ししたりオイルダンパーの減衰係数を増減したりする方法においても、電気部品の長期耐久性や信頼性に問題がある。 Further, there is a problem in the long-term durability and reliability of electric parts in the method of detecting wind or earthquake with a sensor and inserting / removing the shear pin or increasing / decreasing the damping coefficient of the oil damper.
上記事情に鑑み、本発明は、外部電力を使わずに拘束や解除を自動的に行って、風荷重時には下部構造と上部構造とを移動拘束しつつ、地震時には拘束を解除し免震効果を確実に発揮させることができるパッシブ型の振動低減装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention automatically restrains and releases the restraint without using external electric power, and while moving and restraining the lower structure and the upper structure under a wind load, the restraint is released in the event of an earthquake to provide a seismic isolation effect. It is an object of the present invention to provide a passive type vibration reduction device that can be reliably exerted.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 To achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の振動低減装置は、相対振動する二部材の間の相対振動を低減させるための振動低減装置であって、一端を一方の部材に接続して配設されるシリンダーと、前記シリンダーの内部を第1隔室と第2隔室に区画するピストンと、前記ピストンに一端を接続して前記シリンダーの軸線方向外側に延設され、他端を他方の部材に接続して配設されるピストンロッドと、前記第1隔室及び前記第2隔室に充填される作動流体とを備えるとともに、通常時及び風荷重作用時に前記第1隔室と前記第2隔室の間の作動流体の流通を阻止し、前記風荷重よりも大きな振動が作用した時に、前記第1隔室と前記第2隔室を連通させ、予め設定した所定の反力を超えると減衰係数を減少させる風ロック機構を備え、前記風ロック機構が、内部にシリンダー室を備えたロックシリンダーと、前記ロックシリンダーの内部を一方のロックシリンダー室と他方のロックシリンダー室に区画するロックピストンと、前記ロックピストンを前記他方のロックシリンダー室側に付勢するバネ部材と、前記一方のロックシリンダー室と前記第1隔室を連通させる第1ロックバイパスと、前記他方のロックシリンダー室と前記第2隔室を連通させる第2ロックバイパスと、前記第2ロックバイパスに設けられ、前記第2ロックバイパスを流通する作動流体の量を調整するための減衰弁と、前記第1隔室と前記第2隔室の作動流体の圧力に応じ、前記他方のロックシリンダー室に対して作動流体を給排させるための圧力検知機構とを備えるとともに、前記圧力検知機構が、前記他方のロックシリンダー室に連通する圧力検知室と、前記圧力検知室と前記第1隔室を連通させる第1圧力検知バイパスと、前記圧力検知室と前記第2隔室を連通させる第2圧力検知バイパスと、前記第1隔室及び/又は前記第2隔室と前記圧力検知室内の作動流体の圧力差に応じて前記第1圧力検知バイパス及び/又は前記第2圧力検知バイパスを開閉する弁体とを備え、前記圧力検知室内よりも前記第1隔室または前記第2隔室が高圧になって前記弁体が前記第1圧力検知バイパスまたは前記第2圧力検知バイパスを開いた状態において、前記第1圧力検知バイパスまたは前記第2圧力検知バイパスから高圧の作動流体が前記圧力検知室内へ流れるように構成され、且つ、前記ロックピストンが前記バネ部材に付勢されて前記他方のロックシリンダー室側に配された状態では前記ロックピストンに形成された連通溝を通じて前記第1ロックバイパスと前記第2ロックバイパスが遮断されてロック状態となり、前記圧力検知室から前記他方のロックシリンダー室内に作動流体が流入して加圧され、前記ロックピストンが前記一方のロックシリンダー室側に配された状態では前記第1ロックバイパスと前記第2ロックバイパスが連通されるように構成されていることを特徴とする。 The vibration reducing device of the present invention is a vibration reducing device for reducing relative vibration between two members that vibrate relative to each other, and is a cylinder arranged with one end connected to one member and the inside of the cylinder. A piston that divides the pressure into a first compartment and a second compartment, and a piston that is arranged by connecting one end to the piston and extending outward in the axial direction of the cylinder and connecting the other end to the other member. The rod is provided with the first compartment and the working fluid filled in the second compartment, and the working fluid flows between the first compartment and the second compartment during normal operation and when wind load is applied. A wind lock mechanism that communicates the first compartment and the second compartment when a vibration larger than the wind load acts, and reduces the damping coefficient when a preset reaction force exceeds a preset value. The wind lock mechanism includes a lock cylinder having a cylinder chamber inside, a lock piston that partitions the inside of the lock cylinder into one lock cylinder chamber and the other lock cylinder chamber, and the lock piston of the other. A spring member urging the lock cylinder chamber side, a first lock bypass that communicates the one lock cylinder chamber with the first compartment, and a second lock bypass that communicates the other lock cylinder chamber with the second compartment. A lock bypass, a damping valve provided on the second lock bypass for adjusting the amount of working fluid flowing through the second lock bypass, and the pressure of the working fluid in the first compartment and the second compartment. A pressure detection mechanism for supplying and discharging a working fluid to and from the other lock cylinder chamber is provided, and the pressure detection mechanism communicates with the other lock cylinder chamber and the pressure. A first pressure detection bypass that communicates the detection chamber with the first compartment, a second pressure detection bypass that communicates the pressure detection chamber with the second compartment, and the first compartment and / or the second compartment. A valve body that opens and closes the first pressure detection bypass and / or the second pressure detection bypass according to the pressure difference between the chamber and the working fluid in the pressure detection chamber is provided, and the first compartment is more than the pressure detection chamber. Alternatively, in a state where the second compartment becomes high pressure and the valve body opens the first pressure detection bypass or the second pressure detection bypass, the pressure is increased from the first pressure detection bypass or the second pressure detection bypass. In a state where the working fluid is configured to flow into the pressure detection chamber and the lock piston is urged by the spring member and arranged on the other lock cylinder chamber side, the front The first lock bypass and the second lock bypass are shut off through the communication groove formed in the lock piston to enter a locked state, and the working fluid flows from the pressure detection chamber into the other lock cylinder chamber and is pressurized. In a state where the lock piston is arranged on the one lock cylinder chamber side, the first lock bypass and the second lock bypass are configured to communicate with each other.
さらに、本発明の振動低減装置においては、前記風ロック機構が前記バネ部材によって前記ロックピストンに作用させる付勢力を調整するための調整機構を備えていることがより望ましい。 Further, in the vibration reducing device of the present invention, it is more desirable that the wind locking mechanism includes an adjusting mechanism for adjusting the urging force acting on the lock piston by the spring member.
本発明の振動低減装置においては、外部電力を使わずに拘束や解除を自動的に行って、風荷重時には下部構造と上部構造とを移動拘束しつつ、地震時には拘束を解除し免震効果を確実に発揮させることができる。 In the vibration reduction device of the present invention, restraint and release are automatically performed without using external electric power, and while the lower structure and the upper structure are moved and restrained under a wind load, the restraint is released at the time of an earthquake to obtain a seismic isolation effect. It can be surely demonstrated.
以下、図1から図10を参照し、本発明の一実施形態に係る振動低減装置について説明する。 Hereinafter, the vibration reducing device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
ここで、本実施形態では、図1に示すように、本発明に係る振動低減装置Aが、建物本体と基礎の間など、上部構造1と下部構造2の間の免震層3に積層ゴムなどの免震装置4と並列に設けられて、地震時に上部構造1に伝わる地震エネルギーを減衰させるためのものであるものとして説明を行う。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the vibration reducing device A according to the present invention is laminated rubber on the
本実施形態の振動低減装置Aは、大地震時に減衰係数を小さくするオイルダンパーであり、上部構造1と下部構造2を常時・風荷重時にはロック(減衰係数∞として移動拘束)し、地震時にはロック(拘束)解除して通常の減衰係数を有するオイルダンパーとして機能するように構成されている。 The vibration reduction device A of the present embodiment is an oil damper that reduces the damping coefficient in the event of a large earthquake. It is configured to release (restraint) and function as an oil damper with a normal damping coefficient.
具体的に、本実施形態の振動低減装置Aは、図1及び図2に示すように、一端5a側を基礎などの下部構造(一方の部材)2に接続して配設されるシリンダー5と、シリンダー5の内部を一方の油室(第1隔室)6と他方の油室(第2隔室)7に区画するピストン8と、ピストン8に一端を接続してシリンダー5の軸線方向外側に延設され、他端5b側を上部構造(他方の部材)1に接続して配設されるピストンロッド9とを備えて構成されている。また、ピストン8の一方の油室6と他方の油室7には作動油(作動流体)10が充填されている。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the vibration reducing device A of the present embodiment has a
また、一方の油室6と他方の油室7をそれぞれ連通させるバイパス11が設けられており、本実施形態ではバイパス11がピストン8を貫通するようにして設けられている。
Further, a
バイパス11にはリリーフ弁13が設けられている。これにより、ピストン8(装置両端)の相対速度が過大になるとともに(反力がリリーフ荷重に達するとともに)、リリーフ弁13が作動して反力を頭打ちにするように構成されている。
The
さらに、本実施形態の振動低減装置Aは、風ロック機構20を備えている。
Further, the vibration reduction device A of the present embodiment includes a
本実施形態の風ロック機構20は、図2、図3及び図4に示すように、シリンダー5の外側に設けられており、ロックシリンダー21と、ロックシリンダー21の内部を一方のロックシリンダー室22と他方のロックシリンダー室23に区画するロックピストン24と、一方のロックシリンダー室22内に設けられ、ロックピストン24の一端を押圧してロックピストン24を他方のロックシリンダー室23側に付勢するバネ部材25と、バネ部材25によってロックピストン24に作用させる付勢力を調整するための調整機構(調整ねじ)26と、一方の油室6と他方の油室7の作動油10の圧力に応じ、他方のロックシリンダー室23に対して作動油10を給排させるための圧力検知機構27とを備えている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the
また、風ロック機構20は、他方のロックシリンダー室23内に設けられ、ロックピストン24の他端が当接するとともにロックシリンダー21の他方のロックシリンダー室23側へのそれ以上の移動を規制するストッパー28を備えている。さらに、ロックシリンダー21には、ロックピストン24がある程度一方のロックシリンダー室22側に移動すると、一端が当接してそれ以上の一方のロックシリンダー室22側への移動を規制する段部29が設けられている。
Further, the
さらに、風ロック機構20は、一方の油室6とロックシリンダー室を連通させる第1ロックバイパス30と、他方の油室7とロックシリンダー室を連通させる第2ロックバイパス31とを備えている。また、第2ロックバイパス31には減衰弁32が設けられており、この減衰弁32によって第2ロックバイパス31を流通する油量(第2ロックバイパス31の作動油10の流通面積)が調整可能とされている。
Further, the
ロックピストン24の中段部外周面には、第1ロックバイパス30と第2ロックバイパス31を連通させる連通溝42が形成されている。そして、他端がストッパー28に当接し、ロックピストン24がそれ以上他方のロックシリンダー室23側に移動できない状態で、連通溝42が第1ロックバイパス30と離間するため連通せず、ロックピストン24がバネ部材25の付勢に反して一方のロックシリンダー室22側に移動すると、その移動量に応じ、連通溝42が第1ロックバイパス30と繋がるため連通するように構成されている。
A
また、本実施形態では、ロックピストン24の一端がロックシリンダー21の段部29に当接した状態でも、第2ロックバイパス31がロックピストン24によって完全に閉塞されることなく、作動油10が連通溝42に流通するように構成されている。
Further, in the present embodiment, even in a state where one end of the
本実施形態の圧力検知機構27は、シリンダー5の外側に設けられており、ロックシリンダー21の他方のロックシリンダー室23に連通する圧力検知室33と、圧力検知室33と一方の油室6を連通させるように圧力検知室33と第1ロックバイパス30に接続された第1圧力検知バイパス34と、圧力検知室33と他方の油室7を連通させるように圧力検知室33と第2ロックバイパス31に接続された第2圧力検知バイパス35と、バネ部材36によって圧力検知室33に繋がる第1圧力検知バイパス34の開口部(流入口)を閉塞するように圧力検知室33側から付勢された弁体37を有する第1逆止弁(圧力弁)38と、バネ部材39によって圧力検知室33に繋がる第2圧力検知バイパス35の開口部(流入口)を閉塞するように圧力検知室33側から付勢された弁体40を有する第2逆止弁(圧力弁)41とを備えて構成されている。
The
また、本実施形態では、第1逆止弁38と第2逆止弁41が、第1圧力検知バイパス34の開口部、第2圧力検知バイパス35の開口部を閉塞させるようにそれぞれの弁体37、40が配された状態で、僅かな隙間Hが残されて各開口部を完全に閉塞させないようにし、圧力検知室33と各圧力検知バイパス34、35の間を僅かに作動油10が流通できるように構成されている。
Further, in the present embodiment, the
なお、風ロック機構20の全体あるいはその一部をピストン8内に設け、装置Aのコンパクト化を図るようにしてもよい。
In addition, the whole or a part of the
そして、上記のように構成した本実施形態の振動低減装置Aにおいては、風ロック機構20を備え、ロックピストン24の両側に配置されるロックシリンダー室22、23を繋いで第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31が設けられているため、油室6、7の圧力差、ひいてはロックシリンダー室22、23の圧力差が所定値より大きくなった場合に第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31が開いて連通し、減衰係数を小さくすることができる。すなわち、この振動低減装置(オイルダンパー)Aの反力は油室6、7の圧力差にピストン8の受圧面積を乗じたものなので、ダンパー反力により減衰係数を変化させることができる。
Then, in the vibration reducing device A of the present embodiment configured as described above, the
また、本実施形態の振動低減装置Aでは、図5、図6に示すように、初期状態でロックピストン24が第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31を塞ぎ減衰係数∞のロック状態として風荷重や中小地震に抵抗する。地震時には第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31が開き減衰係数C2の通常のオイルダンパーとして機能する。すなわち、従来の耐風シアピンはせん断力を負担するピン部材が破断したり外れたりすることで移動拘束(ロック)を解除する仕組みであるが、本実施形態の振動低減装置Aでは、所定の反力を超えると減衰係数が変化(低下)することで移動拘束(ロック)を解除するように構成されている。なお、図5及び図6において、ダンパー両端の相対速度を速度vとしている。
Further, in the vibration reduction device A of the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the
まず、油室6、7の圧力が予め定めた所定の値以下(未満)では、他方のロックシリンダー室23が加圧されない。このため、ロックピストン24がバネ部材25で下に押し付けられ、ロックピストン24とロックシリンダー21の内面との隙間が閉塞し、第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31に作動油10が流れなくなる。なお、風ロック機構20で第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31を遮断した状態の減衰係数をC1≒∞とする。(図6の左側)
First, when the pressures in the
一方の油室6または他方の油室7の圧力が所定の値より大きく(以上に)なると、逆止弁(圧力弁)38、41を通じて他方のロックシリンダー室23に作動油10が流入し、ロックピストン24を押し上げる。これにより、ロックピストン24とロックシリンダー21の内面との隙間に作動油10が流れ、第1ロックバイパス30と第2ロックバイパス31が連通する。なお、第2ロックバイパス31の途中に設けた減衰弁32による減衰係数をC2とする。(図6の中央)
When the pressure in one
次に、ダンパー反力が小さくなって油室6、7の圧力が低下した場合でも、他方のロックシリンダー室23の圧力は逆止弁38、41があることで保持される。これにより、風ロック機構(可変減衰機構)20によりロックバイパス30、31が連通したままとなる。すなわち、一旦減衰係数が小さくなると、地震中はその減衰係数のまま保持されることになる。これにより、所定荷重で減衰係数をC1→C2へと切替えるトリガー機構付きダンパーとなる。(図6の右側)
Next, even when the damper reaction force becomes small and the pressures in the
地震後、時間が経過すると、逆止弁38、41の隙間Hから作動油10が僅かに流出するようにしていることで他方のロックシリンダー室23の圧力が低下し、風ロック機構20のバネ部材25によってロックピストン24が押し下げられ、第1ロックバイパス30と第2ロックバイパス31が閉塞する。すなわち、時間が経つと自動的に初期状態に復帰する。(図6の左側)
When time has passed after the earthquake, the pressure of the other
より具体的に、風ロック機構20と減衰係数の変化を時系列で順次説明する。なお、一般的な建物では風荷重の方が地震荷重より小さいため、風荷重<地震荷重を前提として説明する。
More specifically, the
まず、常時(通常時)・風荷重時には、図6及び図7に示すように、油室6、7が加圧されず、ロックピストン24はバネ部材によって下に押し下げられている。これにより、ロックシリンダー室を連結する第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31に作動油10が流れず、減衰係数がC1≒∞(ロック状態)となる。
First, as shown in FIGS. 6 and 7, the
次に、地震時(トリガー作動時)には、図6及び図8に示すように、ピストン8がシリンダー5内で相対変位することにより、逆止弁38、41に油圧が作用し、この逆止弁38、41が開く。これにより、他方のロックシリンダー室23が加圧され、ロックピストン24が上がり、第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31が連通し、減衰係数がC1→C2に自動的に切り替わって、通常のオイルダンパーのようになる。
Next, at the time of an earthquake (when the trigger is activated), as shown in FIGS. 6 and 8, the piston 8 is relatively displaced in the
なお、切替荷重FAは、調整機構(調整ねじ)26を操作することにより、リリーフ荷重以下の任意の値に自在に設定することが可能である。 Incidentally, the switching load F A, by operating the adjusting mechanism (adjusting screw) 26, it is possible to freely set to any value below the relief load.
次に、地震時に、ダンパー反力が低下し、油室6、7の圧力が低下すると、図6及び図9に示すように、逆止弁38、41が自動的に閉じ、他方のロックシリンダー室23が加圧状態で保持される。これにより、ロックピストン24が押し上げられた状態で保持され、第1ロックバイパス30、第2ロックバイパス31が連通され続ける。よって、減衰係数がC2のままで保持される。
Next, when the damper reaction force decreases and the pressure in the
次に、地震後(及び常時)には、油室6、7が加圧されなくなり、図10に示すように圧力検知機構27の逆止弁38、41にある僅かな隙間から作動油10が流出するため、ロックピストン24がバネ部材25で押し下げられる。これにより、ロックバイパス30、31に作動油10が流れず、減衰係数がC1≒∞(ロック状態)となる。すなわち、地震後には、自動的に、上記の常時・風荷重時の初期状態に戻る。
Next, after the earthquake (and always), the
なお、本実施形態の振動低減装置Aにおいては、ピストン8にリリーフ弁13が設けられているため、ダンパー反力がFr(リリーフ荷重)で頭打ちとなる。すなわち、リリーフ弁13によって過大な反力を生じないフェールセーフ機構が具備されている。
In the vibration reducing device A of the present embodiment, since the
したがって、本実施形態の振動低減装置(可変減衰オイルダンパー)Aにおいては、常時及び風荷重時に減衰係数を大きくして変位拘束(ロック)状態とし、地震時には通常のオイルダンパーと同程度に減衰係数を小さくして応答変位を抑制することができる。
Therefore, in the vibration reduction device (variable damping oil damper) A of the present embodiment, the damping coefficient is increased at all times and at the time of wind load to put the displacement restraint (locked) state, and at the time of an earthquake, the damping coefficient is about the same as that of a normal oil damper. Can be reduced to suppress response displacement.
また、従来のような機械式のシアピン形式でないため、ピンの破断や落下といった衝撃荷重が生じることがない。さらに、耐風シアピンのように、地震後に手動でシアピンを元通りに再設置する必要がない。また、自動復帰は逆止弁38、41の隙間Hから作動油10が僅かに流出することで実現できるようにしているため、複雑なメカニズムを用いずにローコストで自動復帰機能を実現できる。
Further, since it is not a conventional mechanical shear pin type, an impact load such as a pin breaking or dropping does not occur. Moreover, unlike windproof shear pins, there is no need to manually re-install the shear pins after an earthquake. Further, since the automatic return can be realized by a slight outflow of the
さらに、減衰係数を変化させる荷重FAをリリーフ荷重以下の任意の荷重に設定できる。なお、再現期間50年程度のレベル1地震動でリリーフ荷重に達する場合には、変化荷重FAをリリーフ荷重近傍に設定することが望ましい。
Further, it sets the load F A for changing the damping coefficient to any load below the relief load. In the case where the
さらに、ロック解除荷重FAは、リリーフ荷重以下の任意の値に設定することが可能である。反力は油室6、7の圧力差にピストン面積Apを乗じたものであり、油室6、7の圧力がFA/Apのとき風ロック機構20のロックピストン24が押し上げられるようにバネ部材25(調整ねじ26)調整することによって、このロック解除荷重FAを容易に設定できる。
Further, the unlocking force F A may be set to any value below the relief load. Reaction force are those obtained by multiplying the piston area Ap to differential pressure between the
また、風荷重時には変位拘束するロック機構とし、地震時には通常のオイルダンパーとして機能する(兼用できる)ので、単純なロック機構のみの装置とオイルダンパーを併設するよりも効率がよい。さらに、免震層3内の装置設置面積を省スペース化することができる。
In addition, since it is a lock mechanism that restrains displacement during wind load and functions (can also be used) as a normal oil damper during an earthquake, it is more efficient than installing a device with only a simple lock mechanism and an oil damper. Further, the space for installing the device in the
また、基本的に反力が速度(装置両端の相対速度)に依存するオイルダンパーであるため、クリープや温度収縮のような緩慢な変化に対して反力を生じずに追従できる。 Further, since the reaction force is basically an oil damper that depends on the speed (relative speed at both ends of the device), it can follow slow changes such as creep and temperature shrinkage without generating a reaction force.
また、本実施形態の振動低減装置Aは、外観上も接合部も従来のオイルダンパーと全く同じであり、設置方法も変わらない。このため、施工に当たり特別な技量を必要としない。 Further, the vibration reducing device A of the present embodiment has exactly the same appearance and joint as the conventional oil damper, and the installation method is not changed. Therefore, no special skill is required for construction.
また、本実施形態の振動低減装置Aは、パッシブ型のロック機能付きオイルダンパーであるため、電源等の外部エネルギーを必要としない。 Further, since the vibration reduction device A of the present embodiment is a passive type oil damper with a lock function, it does not require external energy such as a power source.
よって、本実施形態の振動低減装置Aによれば、外部電力を使わずに拘束や解除を自動的に行って、風荷重時には下部構造2と上部構造1とを移動拘束しつつ、地震時には拘束を解除し免震効果を確実に発揮させることができる。
Therefore, according to the vibration reduction device A of the present embodiment, restraint and release are automatically performed without using external electric power, and the lower structure 2 and the
以上、本発明に係る振動低減装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although one embodiment of the vibration reducing device according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above one embodiment and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明に係る作動流体は、作動油に限定しなくてもよく、あらゆる液体、気体を用いることができる。 The hydraulic fluid according to the present invention does not have to be limited to the hydraulic oil, and any liquid or gas can be used.
1 上部構造
2 下部構造
3 免震層
4 免震装置
5 シリンダー
5a 一端
5b 他端
6 一方の油室(第1隔室)
7 他方の油室(第2隔室)
8 ピストン
9 ピストンロッド
10 作動油(作動流体)
11 バイパス
13 リリーフ弁
20 風ロック機構(可変減衰機構)
21 ロックシリンダー
22 一方のロックシリンダー室
23 他方のロックシリンダー室
24 ロックピストン
25 バネ部材
26 調整機構(調整ねじ)
27 圧力検知機構
28 ストッパー
29 段部
30 第1ロックバイパス
31 第2ロックバイパス
32 減衰弁
33 圧力検知室
34 第1圧力検知バイパス
35 第2圧力検知バイパス
36 バネ部材
37 弁体
38 第1逆止弁
39 バネ部材
40 弁体
41 第2逆止弁
42 連通溝
A 振動低減装置
H 隙間
1 Upper structure 2
7 The other oil chamber (second compartment)
8
11
21
27
Claims (2)
一端を一方の部材に接続して配設されるシリンダーと、前記シリンダーの内部を第1隔室と第2隔室に区画するピストンと、前記ピストンに一端を接続して前記シリンダーの軸線方向外側に延設され、他端を他方の部材に接続して配設されるピストンロッドと、前記第1隔室及び前記第2隔室に充填される作動流体とを備えるとともに、
通常時及び風荷重作用時に前記第1隔室と前記第2隔室の間の作動流体の流通を阻止し、前記風荷重よりも大きな振動が作用した時に、前記第1隔室と前記第2隔室を連通させ、予め設定した所定の反力を超えると減衰係数を減少させる風ロック機構を備え、
前記風ロック機構が、内部にシリンダー室を備えたロックシリンダーと、前記ロックシリンダーの内部を一方のロックシリンダー室と他方のロックシリンダー室に区画するロックピストンと、前記ロックピストンを前記他方のロックシリンダー室側に付勢するバネ部材と、前記一方のロックシリンダー室と前記第1隔室を連通させる第1ロックバイパスと、前記他方のロックシリンダー室と前記第2隔室を連通させる第2ロックバイパスと、前記第2ロックバイパスに設けられ、前記第2ロックバイパスを流通する作動流体の量を調整するための減衰弁と、前記第1隔室と前記第2隔室の作動流体の圧力に応じ、前記他方のロックシリンダー室に対して作動流体を給排させるための圧力検知機構とを備えるとともに、
前記圧力検知機構が、前記他方のロックシリンダー室に連通する圧力検知室と、前記圧力検知室と前記第1隔室を連通させる第1圧力検知バイパスと、前記圧力検知室と前記第2隔室を連通させる第2圧力検知バイパスと、前記第1隔室及び/又は前記第2隔室と前記圧力検知室内の作動流体の圧力差に応じて前記第1圧力検知バイパス及び/又は前記第2圧力検知バイパスを開閉する弁体とを備え、
前記圧力検知室内よりも前記第1隔室または前記第2隔室が高圧になって前記弁体が前記第1圧力検知バイパスまたは前記第2圧力検知バイパスを開いた状態において、前記第1圧力検知バイパスまたは前記第2圧力検知バイパスから高圧の作動流体が前記圧力検知室内へ流れるように構成され、
且つ、前記ロックピストンが前記バネ部材に付勢されて前記他方のロックシリンダー室側に配された状態では前記ロックピストンに形成された連通溝を通じて前記第1ロックバイパスと前記第2ロックバイパスが遮断されてロック状態となり、
前記圧力検知室から前記他方のロックシリンダー室内に作動流体が流入して加圧され、前記ロックピストンが前記一方のロックシリンダー室側に配された状態では前記第1ロックバイパスと前記第2ロックバイパスが連通されるように構成されていることを特徴とする振動低減装置。 A vibration reduction device for reducing the relative vibration between two members that vibrate relative to each other.
A cylinder arranged by connecting one end to one member, a piston that divides the inside of the cylinder into a first compartment and a second compartment, and an axially outer side of the cylinder by connecting one end to the piston. It is provided with a piston rod extending to the above and connecting the other end to the other member, and a working fluid filled in the first compartment and the second compartment.
The flow of the working fluid between the first compartment and the second compartment is blocked during normal operation and when a wind load is applied, and when a vibration larger than the wind load acts, the first compartment and the second compartment are used. Equipped with a wind lock mechanism that communicates the compartments and reduces the damping coefficient when a preset reaction force is exceeded .
The wind lock mechanism has a lock cylinder having a cylinder chamber inside, a lock piston that divides the inside of the lock cylinder into one lock cylinder chamber and the other lock cylinder chamber, and the lock piston is divided into the other lock cylinder. A spring member urging the chamber side, a first lock bypass that communicates the one lock cylinder chamber with the first compartment, and a second lock bypass that communicates the other lock cylinder chamber with the second compartment. And a damping valve provided in the second lock bypass for adjusting the amount of working fluid flowing through the second lock bypass, and according to the pressure of the working fluid in the first and second compartments. A pressure detection mechanism for supplying and discharging the working fluid to and from the other lock cylinder chamber is provided.
The pressure detection mechanism communicates with the other lock cylinder chamber, the pressure detection chamber communicates with the first compartment, the pressure detection bypass communicates with the first compartment, and the pressure detection chamber communicates with the second compartment. The first pressure detection bypass and / or the second pressure according to the pressure difference between the first compartment and / or the working fluid in the second compartment and the pressure detection chamber. Equipped with a valve body that opens and closes the detection bypass
The first pressure detection is performed in a state where the pressure of the first compartment or the second compartment is higher than that of the pressure detection chamber and the valve body opens the first pressure detection bypass or the second pressure detection bypass. High pressure working fluid is configured to flow into the pressure sensing chamber from the bypass or the second pressure sensing bypass.
Further, in a state where the lock piston is urged by the spring member and arranged on the other lock cylinder chamber side, the first lock bypass and the second lock bypass are blocked through a communication groove formed in the lock piston. And locked
The first lock bypass and the second lock bypass are in a state where the working fluid flows from the pressure detection chamber into the other lock cylinder chamber and is pressurized, and the lock piston is arranged on the one lock cylinder chamber side. A vibration reduction device characterized in that it is configured to communicate with each other .
前記風ロック機構が前記バネ部材によって前記ロックピストンに作用させる付勢力を調整するための調整機構を備えていることを特徴とする振動低減装置。 In the vibration reduction device according to claim 1 ,
A vibration reducing device, characterized in that the wind locking mechanism includes an adjusting mechanism for adjusting an urging force acting on the lock piston by the spring member.
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