JP7371189B2 - 油圧装置 - Google Patents

Description

本開示は、地震時に建物の揺れを抑制する装置の油圧ダンパーに適用される油圧装置に関する。建物の揺れを抑制する装置とは、例えば、制振装置や免震装置等である。

油圧ダンパーは、シリンダ内の油圧室を第１油圧室と第２油圧室とに分割するとともに、当該シリンダ内を往復移動するピストンを有する。例えば、特許文献１に記載の油圧装置は、振動体の低速度域における非線形性を改善し、かつ、振動体の高速度域において十分な減衰性能を発揮させることを目的として、２つの弁部を連動させて変位させている。

すなわち、当該文献に係る第１弁部は流入口側の開口面積（以下、第１開口面積という。）を調節する。第２弁部は流出口側の開口面積（以下、第２開口面積という。）を調節する。

そして、当該油圧装置は、流入口側の圧力と流出口側の圧力との圧力差が小さいときには、主に第２弁部にて減衰力を発生させ、圧力差が大きくなると、主に第１弁部にて減衰力を発生させる。

具体的には、当該油圧装置は、「基本作動」及び「復帰作動」が可能である。基本作動は、圧力差が大きくなるに応じて、第２開口面積を大きくしながら、第１開口面積を小さくする作動である。復帰作動は、圧力差が小さくなるに応じて、第２開口面積を小さくしながら、第１開口面積を大きくする作動である。

特開２０１７－１６６６２３号公報

特許文献１に記載の発明では、流入口側の圧力を利用して基本作動が実現され、かつ、バネの弾性力及び流出口側の圧力を利用して復帰作動が実現される。このため、圧力差が過度に大きくなった場合には、油圧装置が復帰作動しないおそれがある。

すなわち、流入口側に大きな動圧が作用すると、圧力差が過度に大きくなって第１開口が閉じた状態になる。第１開口が閉じた状態になると、動圧が消失しても当該動圧が静圧として保持されて高圧が維持されるため、圧力差が大きい状態が保持されてしまう。このため、流入口側に大きな動圧が作用すると、油圧装置が復帰作動しないという不具合（以下、復帰作動不具合という。）が発生する。

本開示は、上記点に鑑み、復帰作動不具合の発生を抑制可能な油圧装置の一例を開示する。

油圧ダンパーに適用される油圧装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。
すなわち、当該構成要件は、
作動油が流入する流入口（３Ａ）、作動油が流出する流出口（３Ｂ）、並びに流入口（３Ａ）及び流出口（３Ｂ）と連通する収納孔（３Ｃ）が設けられたハウジング（３）と、
収納孔（３Ｃ）内に変位自在に収納された第１弁部（５Ａ）であって、流入口（３Ａ）と連通する第１開口（３１）の開口面積を調節するための第１弁部（５Ａ）と、
収納孔内に変位自在に収装された第２弁部（５Ｂ）であって、流出口（３Ｂ）と連通する第２開口（３２）の開口面積を調節するための第２弁部（５Ｂ）と、
第１弁部（５Ａ）と第２弁部（５Ｂ）とを連結するとともに、第１弁部（５Ａ）の断面積及び第２弁部（５Ｂ）の断面積より小さい断面積を有する軸部（５Ｃ）と、
第１開口（３１）の開口面積が増大し、かつ、第２開口（３２）の開口面積が縮小する向きに第１弁部（５Ａ）及び第２弁部（５Ｂ）を変位させる弾性力を発揮可能なバネ（７）とを備え、
収納孔（３Ｃ）内のうち軸部（５Ｃ）が位置する空間を中間室（３３）としたとき、流入口（３Ａ）は、第１開口（３１）を介して中間室（３３）と連通可能であり、中間室（３３）は、第２開口（３２）を介して流出口（３Ｂ）と連通可能であり、
さらに、第１開口（３１）の開口面積を縮小させ、かつ、第２開口（３２）の開口面積を増大させる向きの圧力を第１弁部（５Ａ）に作用可能なパイロット室（３５）であって、パイロット流路（３５Ａ）を介して中間室（３３）のみと常に連通するパイロット室（３５）が設けられている
ことである。

これにより、当該油圧装置では、基本作動中においては、パイロット流路（３５Ａ）を介して中間室（３３）からパイロット室（３５）に作動油が供給される。このため、パイロット室（３５）の体積が拡大していくため、第１弁部（５Ａ）は、バネ（７）の弾性力に対抗しながら、第１開口（３１）の開口面積が縮小する向きに変位していく。

パイロット室（３５）に供給される作動油の量（以下、供給油量という。）は、中間室（３３）とパイロット室（３５）との圧力差が小さくなるほど減少する。基本作動中においては、中間室（３３）の圧力（静圧）は、第１開口（３１）の開口面積（以下、第１開口面積）が小さくなるに応じて小さくなる。

このため、第１開口面積が小さくなるに応じて供給油量が減少するので、第１弁部（５Ａ）が変位し難くなる。延いては、当該油圧装置では、第１開口（３１）が完全に閉じた状態になることが抑制される。

パイロット室（３５）は、パイロット流路（３５Ａ）、中間室（３３）及び第２開口（３２）を通じて流出口（３Ｂ）側と連通しているので、仮に、第１開口（３１）が完全に閉じた状態になった場合であっても、パイロット室（３５）内の圧力が低下する。このため、当該油圧装置は、バネ（７）の弾性力により、速やかに復帰作動する。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

第１実施形態に係る油圧装置の概念図である。 第２実施形態に係る油圧装置の概念図である。 第２実施形態に係る第１絞り部材及び第２絞り部材を示す図である。 第３実施形態に係る油圧装置の概念図である。

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

なお、各図に付された方向を示す矢印及び斜線等は、各図相互の関係及び各部材又は部位の形状を理解し易くするために記載されたものである。したがって、本開示に示された発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。斜線が付された図は断面図を示すものではない。

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された発明は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素を備える。

（第１実施形態）
本実施形態は、地震時に建物の揺れを抑制する装置の油圧ダンパーに適用される油圧装置に本開示に係る油圧装置の一例を適用したものである。建物の揺れを抑制する装置とは、例えば、制振装置や免震装置等である。

当該油圧装置は、制振装置又は免震装置用の油圧ダンパーに適用される。なお、本実施形態に係る油圧装置１に適用される油圧ダンパーは、例えば、特許文献１に記載の油圧ダンパーと同様な構成である。

１．油圧装置の構成
油圧装置１は、図１に示されるように、ハウジング３、弁体５及びバネ７等を少なくとも備える。ハウジング３には、流入口３Ａ、流出口３Ｂ及び収納孔３Ｃ等が設けられている。

流入口３Ａは、上記油圧ダンパーから流出した作動油が流入する開口である。流出口３Ｂは、ハウジング３内に流入した作動油が流出する開口である。収納孔３Ｃは、流入口３Ａ及び流出口３Ｂと連通するとともに、弁体５が変位自在に収納された穴状の空間である。

弁体５は、第１弁部５Ａ、第２弁部５Ｂ及び軸部５Ｃ等を少なくとも有して構成されている。第１弁部５Ａは、流入口３Ａと連通する第１開口３１の開口面積（以下、第１開口面積という。）を調節するための弁部である。

第２弁部５Ｂは、流出口３Ｂと連通する第２開口３２の開口面積（以下、第２開口面積という。）を調節するための弁部である。軸部５Ｃは、第１弁部５Ａと第２弁部５Ｂとを連結するとともに、第１弁部５Ａの断面積及び第２弁部５Ｂの断面積より小さい断面積を有する連結部位である。

本実施形態に係る弁体５は、流入口３Ａ及び流出口３Ｂ等の開口を横切るように変位する。このため、弁体５、つまり第１弁部５Ａ及び第２弁部５Ｂは、収納孔３Ｃの内壁に滑り接触しながら摺動変位する。

なお、本実施形態では、第１弁部５Ａの断面積と第２弁部５Ｂの断面積とは等しく、かつ、弁体５は、第１弁部５Ａ、第２弁部５Ｂ及び軸部５Ｃが一体成形された一体成形品である。

以下、収納孔３Ｃ内のうち軸部５Ｃが位置する空間を中間室３３という。つまり、流入口３Ａは、第１開口３１を介して中間室３３と連通可能であり、中間室３３は、第２開口３２を介して流出口３Ｂと連通可能である。

バネ７は、第１開口面積が増大し、かつ、第２開口面積が縮小する向きに弁体５を変位させる弾性力を発揮する。当該バネ７は、収納孔３Ｃのうち第２弁部５Ｂを挟んで中間室３３と反対側の空間（以下、背圧室３４という。）に配置されている。

背圧室３４は、ドレン流路３４Ａを介して流出口３Ｂ側に常に連通している。このため、背圧室３４の体積が変化すると、これに応じて作動油が背圧室３４と流出口３Ｂ側との間をドレン流路３４Ａを介して流通する。

第１弁部５Ａを挟んで中間室３３と反対側には、パイロット室３５が設けられている。パイロット室３５は、第１開口面積を縮小させ、かつ、第２開口面積を増大させる向きの圧力を第１弁部５Ａに作用可能な圧力室である。

当該パイロット室３５は、パイロット流路３５Ａを介して中間室３３と常に連通している。パイロット流路３５Ａの少なくとも一部は、第１弁部５Ａに設けられている。具体的には、パイロット流路３５Ａは、第１弁部５Ａを貫通して軸部５Ｃに到達し、軸部５Ｃにて中間室３３に繋がっている。

２．油圧装置の作動及び当該油圧装置の特徴
本実施形態に係る油圧装置１では、流入口３Ａに作動油の動圧が作用する前においては、第２開口３２が全閉であり、かつ、第１開口３１は全開となっている。

第１開口３１から中間室３３に作動油が流入すると、当該作動油は、弁体５を紙面右側に変位させる動圧を当該弁体５に作用させる。当該動圧が弁体５に作用させる力が、バネ７が弁体５に作用させる力より大きくなると、弁体５は紙面右側に変位し始める。

これにより、基本作動中においては、中間室３３に流入した作動油の一部が、パイロット流路３５Ａを介してパイロット室３５に流入する。このとき、第１弁部５Ａは紙面右側に変位するので、パイロット室３５の体積拡大に応じて第１開口面積が縮小していく。

中間室３３からパイロット室３５に供給される作動油の量（以下、供給油量という。）は、中間室３３とパイロット室３５との圧力差が小さくなるほど減少する。基本作動中においては、中間室３３の圧力（静圧）は、第１開口面積が小さくなるに応じて小さくなる。

このため、第１開口面積が小さくなるに応じて供給油量が減少するので、第１弁部５Ａが変位し難くなる。延いては、当該油圧装置１では、第１開口３１が完全に閉じた状態になることが抑制される。したがって、当該油圧装置１では、復帰作動不具合の発生を抑制される。

パイロット室３５は、パイロット流路３５Ａ、中間室３３及び第２開口３２を通じて流出口３Ｂ側と連通している。したがって、仮に、第１開口３１が完全に閉じた状態になった場合であっても、パイロット室３５内の圧力が速やかに低下する。このため、油圧装置１は、バネ７の弾性力により、速やかに復帰作動する。

パイロット流路３５Ａの少なくとも一部は、第１弁部５Ａに設けられている。これにより、パイロット流路３５Ａを外部配管等の別部品にて構成した場合に比べて、油圧装置１の構成が簡素になるので、当該油圧装置１の小型化が可能となる。

（第２実施形態）
上述の実施形態に係る油圧装置１のパイロット室３５は、パイロット流路３５Ａ（以下第１パイロット流路３５Ａという。）のみでパイロット室３５以外の空間と連通する構成であった。

これに対して、本実施形態に係る油圧装置１のパイロット室３５は、図２に示されるように、第１パイロット流路３５Ａ及び第２パイロット流路３５Ｂを介してパイロット室３５以外の空間と連通している。

１．油圧装置の構成
以下の説明は、上述の実施形態に係る油圧装置との相違点に関する説明である。上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、以下の説明では、重複する説明は省略されている。

すなわち、第１パイロット流路３５Ａは、第１開口３１より下流側の空間（本実施形態では、中間室３３）とパイロット室３５とを連通させる。第２パイロット流路３５Ｂは、流入口３Ａ側とパイロット室３５とを連通させる。

第１パイロット流路３５Ａには、第１絞り部材Ｒ１が着脱自在に設けられている。第２パイロット流路３５Ｂには、第２絞り部材Ｒ２が着脱自在に設けられている。本実施形態に係る第１絞り部材Ｒ１及び第２絞り部材Ｒ２は、止めねじ（芋ねじ）状の部材にオリフィス状の流路が設けられた部材である（図３参照）。

２．油圧装置の作動及び当該油圧装置の特徴
本実施形態に係る油圧装置１では、基本作動中においては、第２パイロット流路３５Ｂを介して流入口３Ａ側からパイロット室３５に作動油が供給される。したがって、パイロット室３５に作動油が確実に供給され得るので、当該油圧装置１は確実に基本作動する。

パイロット室３５は、第１パイロット流路３５Ａを介して第１開口３１より下流側の空間と連通しているので、仮に、第１開口３１が完全に閉じた状態になった場合であっても、パイロット室３５内の圧力が速やかに低下する。このため、油圧装置１は、バネ７の弾性力により、速やかに復帰作動する。

（第３実施形態）
本実施形態に係る油圧装置１の弁体５は、図４に示されるように、第２弁部５Ｂを備えておらず、かつ、その他の構成は、第２実施形態に係る油圧装置１と同じである。このため、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。重複する説明は省略する。

本実施形態に係る油圧装置１では、第２パイロット流路３５Ｂを介してパイロット室３５に導入される作動油の動圧により、第１弁部５Ａが紙面右側に変位する。
そして、パイロット室３５は、第１パイロット流路３５Ａを介して第１開口３１より下流側の空間と連通しているので、第２実施形態と同様に、仮に、第１開口３１が完全に閉じた状態になった場合であっても、油圧装置１は速やかに復帰作動する。

（その他の実施形態）
第１実施形態に係る油圧装置１では、着脱自在な絞り部材がパイロット流路３５Ａに設けられていなかった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、着脱自在な絞り部材がパイロット流路３５Ａに設けられた構成であってもよい。

第１実施形態及び第２実施形態に係る弁体５は、第１弁部５Ａ、第２弁部５Ｂ及び軸部
Ｃが一体成形された一体成形品であった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

上述の実施形態に示された構成は、概念的なものである。したがって、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態に係るパイロット流路３５Ａの少なくとも一部は、第１弁部５Ａに設けられていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、当該発明は、パイロット流路３５Ａが外部配管等の別部品にて構成されていてもよい。

したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成でもよい。

１… 油圧装置 ３…ハウジング ３Ａ… 流入口
３Ｂ… 流出口 ３Ｃ…収納孔 ５… 弁体
５Ａ… 第１弁部 ５Ｂ…第２弁部 ５Ｃ… 軸部
７… バネ ３１…第１開口 ３２… 第２開口
３３… 中間室 ３４…背圧室 ３４Ａ… ドレン流路
３５… パイロット室 ３５Ａ…パイロット流路

Claims (3)

1. 地震時に建物の揺れを抑制する制振装置又は免震装置の油圧ダンパーに適用される油圧装置であって、
   作動油が流入する流入口、作動油が流出する流出口、並びに前記流入口及び前記流出口と連通する収納孔が設けられたハウジングと、
   前記収納孔内に変位自在に収納された第１弁部であって、前記流入口と連通する第１開口の開口面積を調節するための第１弁部と、
   前記収納孔内に変位自在に収装された第２弁部であって、前記流出口と連通する第２開口の開口面積を調節するための第２弁部と、
   前記第１弁部と前記第２弁部とを連結するとともに、前記第１弁部の断面積及び前記第２弁部の断面積より小さい断面積を有する軸部と、
   前記第１開口の開口面積が増大し、かつ、前記第２開口の開口面積が縮小する向きに前記第１弁部及び前記第２弁部を変位させる弾性力を発揮可能なバネとを備え、
   前記収納孔内のうち前記軸部が位置する空間を中間室とし、弁体を前記第１弁部、前記第２弁部及び前記軸部を有するものとして構成したとき、
   前記流入口は、前記第１開口を介して前記中間室と連通可能であり、
   前記中間室は、前記第２開口を介して前記流出口と連通可能であり、
   前記流入口から前記ハウジング内に流入した作動油は、前記流出口以外から流出することなく、当該流出口から流出し、
   前記第１開口の開口面積を縮小させ、かつ、前記第２開口の開口面積を増大させる向きの圧力を前記第１弁部に作用可能なパイロット室であって、パイロット流路を介して前記中間室のみと常に連通するパイロット室が設けられており、
   前記流入口に作動油の動圧が作用する前においては、前記第２開口が全閉であり、かつ、前記第１開口は全開となっており、
   前記第１開口から前記中間室に作動油が流入すると、当該作動油は、前記弁体を変位させる動圧を当該弁体に作用させ、当該動圧が弁体に作用させる力が、前記バネが前記弁体に作用させる力より大きくなると、当該弁体は変位し始めることにより、基本作動中においては、前記中間室に流入した作動油の一部が、前記パイロット流路を介して前記パイロット室に流入するとともに、前記パイロット室の体積拡大に応じて前記第１開口の開口面積が縮小していき、
   前記中間室から前記パイロット室に供給される作動油の量は、前記中間室と前記パイロット室との圧力差が小さくなるほど減少して、基本作動中においては、前記中間室の圧力は、前記第１開口の開口面積が小さくなるに応じて小さくなり、
   前記基本作動は、前記流入口側の圧力と前記流出口側の圧力との圧力差が大きくなるに応じて、前記第２開口の開口面積を大きくしながら、前記第１開口の開口面積を小さくする作動である油圧装置。
2. 前記パイロット流路の少なくとも一部は、前記第１弁部に設けられている請求項１に記載の油圧装置。
3. 前記バネが配置された空間（以下、背圧室という。）であって、前記収納孔のうち前記第２弁部を挟んで前記中間室と反対側の背圧室と、
   前記背圧室と前記流出口側とを常に連通させるドレン流路と
   を備える請求項１又は２に記載の油圧装置。

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