JPH02248581A - Variable damper device for vibration-proof structure - Google Patents

Variable damper device for vibration-proof structure

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JPH02248581A
JPH02248581A JP7118289A JP7118289A JPH02248581A JP H02248581 A JPH02248581 A JP H02248581A JP 7118289 A JP7118289 A JP 7118289A JP 7118289 A JP7118289 A JP 7118289A JP H02248581 A JPH02248581 A JP H02248581A
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variable
damping
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valve
large flow
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Takuji Kobori
小堀 鐸二
Koji Ishii
石井 孝二
Genichi Takahashi
元一 高橋
Junichi Hirai
淳一 平井
Yoshinori Adachi
安達 義憲
Naomiki Niwa
直幹 丹羽
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Abstract

PURPOSE:To secure safeness of a variable damper device as well as reduce the amount of response of structure by permitting the combined evaluation of the resonance and damping property of the structure by a method in which damping coefficients are made variable for the closing and opening cases of a great flow-switching valve. CONSTITUTION:Oil-pressure chambers 5 are provided on the left and right sides of a piston 3 reciprocally moving in a cylinder 2. The piston 3 is fixed or made movable by closing or opening a great capacity switching valve 10. A shut-off valve 11 is also provided on the back pressure port 14 side of the valve 10 to allow a great volume of pressure oil to flow to the valve 10 at high speeds or to interrupt in instantly. When the valve 10 is closed, a bypass thought which pressure oil is allowed to flow under a throttled condition is provided. Orifices 15 and 16 are adjusted to set up the damping coefficient to a variable or optional value when closing or opening the valve 10.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は構造物の架構本体と可変剛性要素、または架構
内に設けた可変剛性要素どうしを連結し、その連結状態
および減衰係数を変化させることにより、構造物を振動
外乱から守るための可変減衰装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention connects the frame body of a structure and a variable rigidity element, or variable rigidity elements provided within the frame, and changes the connection state and damping coefficient. In particular, the present invention relates to a variable damping device for protecting a structure from vibration disturbances.

〔従来の技術] 出願人は構造物の柱梁架構内に、プレースや壁などの形
で可変剛性要素を組み込み、可変剛性要素自体の剛性、
あるいは架構本体と可変剛性要素との連結状態を可変と
し、地震や風などの振動外力に対し、振動外力の特性を
コンピューターにより解析して、非共振となるよう構造
物の剛性を変化させて構造物の安全を図る能動的制置シ
ステムおよび可変剛性構造を種々提案している(例えば
特開昭62−268479号、特開昭63−11477
0号、特開昭63−114771号など)。
[Prior Art] The applicant incorporates variable rigidity elements in the form of places, walls, etc. into the column-beam frame of a structure, and attempts to improve the rigidity of the variable rigidity elements themselves.
Alternatively, the state of connection between the frame body and the variable rigidity element can be made variable, and the characteristics of the external vibrational force such as earthquakes and wind are analyzed using a computer, and the rigidity of the structure is changed to make it non-resonant. Various active restraint systems and variable rigidity structures have been proposed to ensure the safety of objects (for example, JP-A-62-268479, JP-A-63-11477).
No. 0, JP-A-63-114771, etc.).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、従来の能動的制置システムは、主として地震
動などの卓越周期と、構造物の固有振動数(通常、1次
の固有振動数が問題となる場合が多い)との関係に着目
し、卓越周期に対し、構造物の固有振動数を能動的にず
らすことにより、共振減少を避け、応答量の低減を図っ
ている。
By the way, conventional active restraint systems mainly focus on the relationship between the predominant period of seismic motion and the natural frequency of the structure (usually, the first natural frequency is often the problem). By actively shifting the natural frequency of the structure with respect to the period, we aim to avoid reduction in resonance and reduce the amount of response.

しかし、特に地震動などの場合、非定常振動であること
から、例えば卓越周期がはっきりしない場合や卓越周期
が複数ある場合など、必ずしも最適な制御とならない場
合も考えられる。
However, especially in the case of earthquake motion, since it is an unsteady vibration, control may not always be optimal, for example, when the dominant period is unclear or there are multiple dominant periods.

本発明は架構本体と可変剛性要素、または可変剛性要素
どうしの間に介在させた場合において、装置の減衰係数
を変化させることにより、構造物の共振性と減衰性を複
合的に評価した制御を可能とする可変減衰装置を提供す
るものであり、構造物の応答量を低減し、構造物の安全
性を確保するとともに、快適な居住空間を実現すること
を目的としている。
The present invention provides control that comprehensively evaluates the resonance and damping properties of a structure by changing the damping coefficient of the device when interposed between the frame body and variable stiffness elements, or between variable stiffness elements. The purpose is to provide a variable damping device that makes it possible to reduce the amount of response of a structure, ensure the safety of the structure, and realize a comfortable living space.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

以下に、本発明の可変減衰装置を実施例に対応する符号
を用いて説明する。
The variable attenuation device of the present invention will be explained below using the reference numerals corresponding to the embodiments.

本発明の可変減衰装置1の装置本体は第1図に示すよう
に、シリンダー2内で往復動する両ロンド形式のピスト
ン3の左右に油圧室5を設け、この左右の油圧室5内の
圧油を大流量用切換弁10により閉止し、または流動さ
せることにより、ピストン3を固定し、または左右に移
動自在とする構成になっている。
As shown in FIG. 1, the main body of the variable damping device 1 of the present invention is provided with hydraulic chambers 5 on the left and right sides of a piston 3 of the double Rondo type that reciprocates within a cylinder 2, and the pressure inside these left and right hydraulic chambers 5 is The piston 3 is configured to be fixed or to be movable left and right by closing or allowing the oil to flow using the large flow rate switching valve 10.

そして、シリンダー2およびロッド4の一方が構造物の
架構本体および可変剛性要素または可変剛性要素どうし
の一方に連結され、他方が架構本体および可変剛性要素
または可変剛性要素どうしの他方に連結される。
One of the cylinder 2 and the rod 4 is connected to the frame body and the variable rigidity element or one of the variable rigidity elements of the structure, and the other is connected to the frame body and the other of the variable rigidity element or the variable rigidity elements.

左右の油圧室5には、それぞれ油圧室5からの圧油の流
出を阻止する流出阻止用チェック弁6および油圧室5へ
の圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁7が設け
られ、左右の流出阻止用チェック弁6どうしを連結する
流入用流路8と、左右の流入阻止用チェック弁7どうし
を連結する流出用流路9とが、シリンダー2本体に沿っ
て設けられている。
The left and right hydraulic chambers 5 are respectively provided with an outflow prevention check valve 6 that prevents pressure oil from flowing out from the hydraulic chamber 5 and an inflow prevention check valve 7 that prevents pressure oil from flowing into the hydraulic chamber 5. An inflow passage 8 that connects the left and right outflow prevention check valves 6 and an outflow passage 9 that connects the left and right inflow prevention check valves 7 are provided along the cylinder 2 body.

これら流入用流路8および流出用流路9の連結位置に、
大流量用切換弁10が設けられている。
At the connecting position of these inflow channel 8 and outflow channel 9,
A large flow rate switching valve 10 is provided.

大流量用切換弁10は、例えば弁体の一端側に入口ポー
ト12と出口ポート13を有し、他端側に背圧ポート1
4を有するものであり、背圧ポート14側の流路に背圧
ポート14側への圧油の流出を阻止するシャットオフ弁
11を設けることにより、大容量の圧油を高速で流し、
また瞬時に遮断することができる。
The large flow switching valve 10 has, for example, an inlet port 12 and an outlet port 13 at one end of the valve body, and a back pressure port 1 at the other end.
4, by providing a shutoff valve 11 in the flow path on the back pressure port 14 side to prevent pressure oil from flowing out to the back pressure port 14 side, a large volume of pressure oil can flow at high speed,
It can also be shut off instantly.

本発明ではさらに、大流量用切換弁10を閉止した場合
でも、圧油を絞り込んだ状態で流すためのバイパス流路
が設けられており、大流量用切換弁10の開閉により、
開状態としたときの第1の減衰係数c、と、閉状態とし
たときの第2の減衰係数C!(>CI)の間で減衰係数
を可変としている。
The present invention further includes a bypass passage for allowing the pressure oil to flow in a restricted state even when the large flow rate switching valve 10 is closed, and by opening and closing the large flow rate switching valve 10,
The first damping coefficient c when it is in the open state and the second damping coefficient C when it is in the closed state! The damping coefficient is made variable between (>CI).

より具体的には例えば、上述の流入用流路8または流出
用流路9に第1のオリフィス15を設け、このオリフィ
ス15の開度を設計することにより、大流量用切換弁1
0が開状態における所定の第1の減衰係数自が与えられ
、また上述の大流量用切換弁10に対するバイパス流路
にオリフィスを設けるか、あるいはバイパス流路自体を
オリフィス16として設計することにより、大流量用切
換弁10が閉状態における所定の第2の減衰係数02を
与えることができる。これを概念的に示したのが第3図
である。
More specifically, for example, by providing the first orifice 15 in the inflow channel 8 or the outflow channel 9 and designing the opening degree of this orifice 15, the large flow rate switching valve 1
By providing a predetermined first damping coefficient when 0 is the open state, and by providing an orifice in the bypass flow path for the above-mentioned large flow switching valve 10, or by designing the bypass flow path itself as an orifice 16, It is possible to provide a predetermined second damping coefficient 02 when the large flow switching valve 10 is in the closed state. Figure 3 conceptually shows this.

〔作 用〕[For production]

本発明の可変減衰装置は両ロッドシリンダ一方式で、シ
リンダー2に沿って流入用流路8および流出用流路9の
2つの流路、チェック弁6,7、大流量用切換弁10を
設けることにより、通路長さを短くでき、また通路面積
を大きくとれ、通路抵抗が減少することにより、大流量
の圧油を高速で流し、また瞬間的に遮断できる。また、
背圧式の大流量用切換弁10を使用することで、瞬時に
開閉でき、前述の構造とあいまって応答速度を極めて早
めることができる。
The variable damping device of the present invention is a double rod cylinder type, and is provided with two flow paths, an inflow flow path 8 and an outflow flow path 9, check valves 6 and 7, and a large flow switching valve 10 along the cylinder 2. As a result, the length of the passage can be shortened, the area of the passage can be increased, and the resistance of the passage can be reduced, so that a large amount of pressure oil can flow at high speed and can be shut off instantaneously. Also,
By using the back pressure type large flow switching valve 10, it can be opened and closed instantaneously, and in combination with the above-mentioned structure, the response speed can be extremely fast.

次に、本発明の可変減衰装置1の作動状態について説明
する。
Next, the operating state of the variable damping device 1 of the present invention will be explained.

(1)大流量用切換弁開 シャットオフ弁11が開状態では、第1図中ピストン3
の左方向の移動により、左側の油圧室5内の圧油が流入
阻止用チェック弁7、流出用流路9を通って大流量用切
換弁10を押し上げる。
(1) Large flow switching valve open When the shutoff valve 11 is open, the piston 3 in Fig.
, the pressure oil in the left hydraulic chamber 5 passes through the inflow prevention check valve 7 and the outflow channel 9 and pushes up the large flow rate switching valve 10.

左側の流出阻止用チェック弁6および右側の流入阻止用
チェック弁7は圧油により閉止されているため、流入用
流路8、右側の流出阻止用チェック弁6を介して、大流
量用切換弁10からの圧油が流れる。これにより、左側
の油圧室5から右側の油圧室5へ圧油が流れ、外力によ
りピストン3が左方向に移動する。
Since the left outflow prevention check valve 6 and the right inflow prevention check valve 7 are closed by pressure oil, the large flow switching valve is connected via the inflow channel 8 and the right outflow prevention check valve 6. Pressure oil from 10 flows. As a result, pressure oil flows from the left hydraulic chamber 5 to the right hydraulic chamber 5, and the piston 3 moves leftward due to external force.

このとき流出用流路9のオリフィス15が機能し、圧油
の流れに対する抵抗力を与える。したがって、このオリ
フィス15の開度を設計することにより、フリーの状態
に近い所定の小さい減衰係数01を本発明の装置1に与
えることになる。
At this time, the orifice 15 of the outflow channel 9 functions and provides resistance to the flow of pressure oil. Therefore, by designing the opening degree of this orifice 15, a predetermined small damping coefficient 01 close to the free state is given to the device 1 of the present invention.

ピストン3が右方向に移動した場合も、これと対称に作
動し、外力によりピストン3が左方向に移動する。
Even when the piston 3 moves to the right, the actuation is symmetrical to this, and the piston 3 moves to the left due to external force.

(2)大流量用切換弁閉 シャットオフ弁11が閉状態で、ピストン3に左方向の
外力が加わると、大流量用切換弁1oまでの油圧が上が
り、大流量用切換弁1oを押し上げようとするが、シャ
ットオフ弁11により背圧ポート14における油圧を受
けるため、大流量用切換弁10も閉じた状態で固定され
、ピストン3の移動が阻止される。ただし、前述のよう
に大流量用切換弁10に対するバイパスに、オリフィス
16が形成されるため、このオリフィス16を通って抵
抗を受けなから圧油が流れる。
(2) Close the large flow switching valve When the shutoff valve 11 is closed and an external force is applied to the piston 3 in the left direction, the oil pressure up to the large flow switching valve 1o will rise, pushing up the large flow switching valve 1o. However, since the hydraulic pressure at the back pressure port 14 is received by the shutoff valve 11, the large flow switching valve 10 is also fixed in a closed state, and movement of the piston 3 is prevented. However, as described above, since the orifice 16 is formed in the bypass for the large flow rate switching valve 10, the pressure oil flows through the orifice 16 without encountering resistance.

このようにして、大流量用切換弁10が閉状態では、開
状態のときより大きな、固定に近い減衰係数02が与え
られることになる。
In this way, when the large flow switching valve 10 is in the closed state, a damping coefficient 02 that is larger and nearly fixed is provided than when it is in the open state.

ピストン3に右方向の外力が加わった場合も同様である
The same applies when an external force is applied to the piston 3 in the right direction.

以上の油圧を利用した可変減衰装置1を架構本体と可変
剛性要素との間に設置した場合、架構本、体に対する減
衰力はシリンダー2とピストン3の相対速度の2乗にほ
ぼ比例する抵抗力(P=cv”として与えられ、架構本
体は振動の大きさ(例えば、振幅)により、違った特性
を示す。
When the above variable damping device 1 using hydraulic pressure is installed between the frame body and the variable rigidity element, the damping force on the frame body and body is a resistance force approximately proportional to the square of the relative speed between the cylinder 2 and the piston 3. (P=cv"), and the frame body exhibits different characteristics depending on the magnitude of vibration (for example, amplitude).

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示した一実施例に基づいて説明する。 The present invention will be described below based on an illustrated embodiment.

第1図は本発明の可変減衰装置1の具体的な構造を示し
たもので、装置lの本体はシリンダー2内に両ロンド形
のピストン3をそのピストンロッド4が両端より突出す
るように、摺動自在に挿入したものである。ピストン3
の左右に形成された油圧室5には、それぞれ油圧室5内
の圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック弁6と、油
圧室5内への圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック
弁7が設けられている。
FIG. 1 shows the specific structure of the variable damping device 1 of the present invention.The main body of the device 1 includes a double-rond type piston 3 in a cylinder 2 so that its piston rod 4 protrudes from both ends. It is slidably inserted. piston 3
The hydraulic chambers 5 formed on the left and right sides each include an outflow prevention check valve 6 that prevents pressure oil from flowing out of the hydraulic chamber 5, and an inflow prevention check valve that prevents pressure oil from flowing into the hydraulic chamber 5. A valve 7 is provided.

チェック弁6.7は例えばリング状の弁体をばねで付勢
し、圧油を一方向のみ流す構造であり、シリンダー2に
沿って、左右の流出阻止用チェック弁6を連結する流入
用流路8および左右の流入阻止用チェック弁7を連結す
る流出用流路9を設け、これらを大流量用切換弁10を
介して連結することにより、左右の油圧室5を連通させ
ている。
The check valve 6.7 has a structure in which, for example, a ring-shaped valve body is biased by a spring to allow pressure oil to flow in only one direction. An outflow passage 9 connecting the passage 8 and the left and right inflow prevention check valves 7 is provided, and these are connected via a large flow rate switching valve 10 to allow the left and right hydraulic chambers 5 to communicate with each other.

本実施例において、大流量用切換弁10の一端側には入
口ポート12、出口ポート13、他端側には背圧ポート
14が形成されており、背圧ポート14側の流路にシャ
ットオフ弁11が設けられている。このシャットオフ弁
11は、ソレノイド17を使って、開・閉の2位置で切
換えられるようになっている。
In this embodiment, an inlet port 12 and an outlet port 13 are formed at one end of the large flow switching valve 10, and a back pressure port 14 is formed at the other end, and a shutoff is provided in the flow path on the back pressure port 14 side. A valve 11 is provided. This shutoff valve 11 can be switched between two positions, open and closed, using a solenoid 17.

また、流入用流路9にはオリフィス15が設けられ、こ
れにより装置に小さい側の減衰係数Ctを与えている。
Further, an orifice 15 is provided in the inflow channel 9, thereby giving the device a small damping coefficient Ct.

また、大流量用切換弁10のバイパスの形で、オリフィ
ス16が設けられ、これにより大流量用切換弁10が閉
状態における大きい側の減衰係数02を与えている。
Further, an orifice 16 is provided in the form of a bypass of the large flow rate switching valve 10, thereby providing a large damping coefficient 02 when the large flow rate switching valve 10 is in the closed state.

また、図に示すようにシリンダー2には、流入用流路8
に連通ずるアキュムレーター18を取付ける。これは、
シリンダー2内の圧油を(大気圧+α)で加圧する油溜
であり、漏れによる油の供給、気泡の混入防止、ロック
時の油の圧縮および温度変化による容積変化の補充を行
う。
Further, as shown in the figure, the cylinder 2 has an inflow channel 8.
Install the accumulator 18 that communicates with the this is,
This is an oil reservoir that pressurizes the pressure oil in the cylinder 2 to (atmospheric pressure + α), and supplies oil due to leakage, prevents air bubbles from entering, compresses oil when locked, and replenishes volume changes due to temperature changes.

次に、本発明の可変減衰装置1を使用した具体的な制置
システムについて説明する。
Next, a specific restraint system using the variable damping device 1 of the present invention will be explained.

第2図は本発明の可変減衰装置1を用いた能動的制置シ
ステムの構成の概要を示したもので、柱33と梁34か
らなる架構本体31と、各層の架構本体31内に組み込
んだ可変剛性要素としての逆■型プレース35との間に
、可変減衰装置1を介在させている。入力地震動および
構造物の応答(振幅、速度、加速度)をそれぞれ入力セ
ンサー36および応答センサー37でセンシングし、地
震動特性(卓越周期)と応答状態に応じた可変減衰装置
1の減衰係数をコンピューター38で求め、制御指令を
出す。第6図はそのときのフローを示したものである。
FIG. 2 shows an outline of the configuration of an active braking system using the variable damping device 1 of the present invention, which includes a frame body 31 consisting of columns 33 and beams 34, and a structure built into the frame body 31 of each layer. The variable damping device 1 is interposed between the inverted square-shaped place 35 as a variable rigidity element. The input seismic motion and the response (amplitude, velocity, acceleration) of the structure are sensed by the input sensor 36 and response sensor 37, respectively, and the computer 38 calculates the damping coefficient of the variable damping device 1 according to the seismic motion characteristics (predominant period) and the response state. and issue control commands. FIG. 6 shows the flow at that time.

前述のように第1図の可変減衰装置1において、架構本
体に対する減衰力はシリンダー1とピストン3の相対速
度の2乗にほぼ比例する抵抗力として与えられ、この場
合の架構特性は第4図および第5図に示すようになり、
図中実線が大振幅時、破線が小振幅時である。すなわち
、ロックシリンダーを用いた架構は、振動の大きさ(例
えば、振幅)により、違った特性を示す。第4図および
第5図のグラフは、2種類の振動レベル(層間の振幅±
0.5cmと±3.0cm)における架構特性を示して
おり、架構の減衰定数りが最大となるロックシリンダー
の減衰係数Cの値(大きい振動レベルにおいて減衰定数
りが最大となる減衰係数Cot、小さい振動レベルにお
いて減衰定数りが最大となる減衰係数C6り付近で、架
構の固有周期も変化する。
As mentioned above, in the variable damping device 1 shown in FIG. 1, the damping force on the frame body is given as a resistance force approximately proportional to the square of the relative speed between the cylinder 1 and the piston 3, and the structure characteristics in this case are shown in FIG. 4. and as shown in Figure 5,
In the figure, the solid line indicates when the amplitude is large, and the broken line indicates when the amplitude is small. That is, a frame using a lock cylinder exhibits different characteristics depending on the magnitude (eg, amplitude) of vibration. The graphs in Figures 4 and 5 show two types of vibration levels (interlayer amplitude ±
0.5cm and ±3.0cm), and shows the value of the damping coefficient C of the lock cylinder that maximizes the damping constant of the frame (the damping coefficient Cot that maximizes the damping constant at a large vibration level, The natural period of the frame also changes near the damping coefficient C6, where the damping constant becomes maximum at a small vibration level.

仮に、制御する上限の振動レベルにおける減衰係数が上
述のC01であり、制御する下限の振動レベルにおける
減衰係数が上述のCotであるとし、その範囲において
は必ず周期変化も可能とする場合には、第4図から明ら
かなように、前述の第1の減衰係数c、および第2の減
衰係数02をそれぞれ、 Cr <Col5Cz >Coz   ・・・・・・(
1)となるように設定すればよく、また第5図から明ら
かなように、それぞれC01% cotから大きく外れ
ない値が好ましい。
Suppose that the damping coefficient at the upper limit vibration level to be controlled is the above-mentioned C01, and the damping coefficient at the lower limit vibration level to be controlled is the above-mentioned Cot, and if periodic changes are always possible within that range, As is clear from FIG. 4, the above-mentioned first damping coefficient c and second damping coefficient 02 are respectively expressed as Cr <Col5Cz >Coz (
1), and as is clear from FIG. 5, values that do not deviate significantly from C01% cot are preferred.

表−1は設定した2種類の減衰係数C6、C2に対する
架構の減衰定数りと架橋の1次固有周期の例を示したも
のである。
Table 1 shows examples of the damping constant of the structure and the primary natural period of the bridge for the two types of damping coefficients C6 and C2 that have been set.

表−ま ただし、Cr、Ctの選定は制御しようとする振動レベ
ルの範囲によって変わり、また周期変化を可能とする範
囲を限定してもよい場合には、必ずしも上記(1)の範
囲に限定されない。
However, the selection of Cr and Ct varies depending on the range of vibration levels to be controlled, and if it is acceptable to limit the range in which periodic variation is possible, the selection of Cr and Ct is not necessarily limited to the range in (1) above. .

第6図のフローチャートに示すように、構造物に入力さ
れる振動外力は構造物内あるいは外部のセンサーなどに
より感知され、コンピュータープログラム内の周波数特
性分析手段により、卓越周期その他の周波数特性が解析
される。一方、構造物あるいは架構本体の実際の応答量
が応答量計測手段としての加速度計、速度計あるいは変
位計などのセンサーにより感知され、これら周波数特性
と応答量について、コンピュータープログラム内の減衰
係数選択手段により、非共振性と架構本体の減衰性を評
価し、複合的に検討することにより、前記2種類の減衰
係数CI、C2のいずれか構造物の応答を低減させる減
衰係数が選択される。すなわち、卓越周期がはっきりせ
ず、非共振化できない場合や、地震動などの周期成分の
分布により、非共振化よりも減衰の制御による効果が大
きい場合を、得られた周波数特性および応答量に基づい
てコンピューターで判断し、減衰係数を選択することが
できる。なお、架構本体または構造物の固有周期は減衰
係数を選ぶことにより、振動レベルに応じ、短い周期と
長い周期のいずれかになる。
As shown in the flowchart in Figure 6, the vibration external force input to the structure is detected by sensors inside or outside the structure, and the dominant period and other frequency characteristics are analyzed by the frequency characteristic analysis means in the computer program. Ru. On the other hand, the actual response amount of the structure or frame body is sensed by a sensor such as an accelerometer, speedometer, or displacement meter as a response amount measuring means, and the damping coefficient selection means in the computer program is used to determine the frequency characteristics and response amount. By evaluating the non-resonance property and the damping property of the frame body and considering them in a combined manner, one of the two types of damping coefficients CI and C2 that reduces the response of the structure is selected. In other words, based on the obtained frequency characteristics and response amount, cases where the dominant period is unclear and non-resonance cannot be achieved, or cases where damping control is more effective than non-resonance due to the distribution of periodic components such as earthquake motion, are determined based on the obtained frequency characteristics and response amount. The attenuation coefficient can be selected using a computer. Note that the natural period of the frame body or structure can be either short or long depending on the vibration level by selecting the damping coefficient.

したがって、非共振化のための固有周期の選択も、その
ときの振動レベルに応じて、減衰係数を選択することに
より行われる。選択された減衰係数は制御指令発生手段
より、制御指令を前述の連結装置に与えることにより実
現される。
Therefore, the selection of the natural period for non-resonance is also performed by selecting the damping coefficient depending on the vibration level at that time. The selected damping coefficient is realized by applying a control command to the above-mentioned coupling device from the control command generating means.

制御はより具体的には以下のように行われる。More specifically, control is performed as follows.

■ 制御をする振動レベルを設定する。例えば、眉間変
形量で±0.5cm〜±3.0 cm、速度で1〜25
 kins (cm/5ec)など。
■ Set the vibration level to control. For example, the amount of deformation between the eyebrows is ±0.5 cm to ±3.0 cm, and the speed is 1 to 25 cm.
kins (cm/5ec) etc.

■ 設定した振動レベルの上限、下限における架構特性
を把握する。例えば、可変減衰装置の減衰係数による架
構本体の周期、減衰定数の変化など。
■ Understand the structure characteristics at the upper and lower limits of the set vibration level. For example, changes in the period of the frame body and the damping constant due to the damping coefficient of the variable damping device.

■ 設定した振動レベルにおいて確実に周期を変化させ
ることができ、しかもできる限り大きな減衰効果を架構
に付加できる可変減衰装置の減衰係数C1s C11を
選定し、制御指令により、どちらかを選択する。
(2) Select damping coefficients C1s and C11 of a variable damping device that can reliably change the cycle at a set vibration level and add as large a damping effect as possible to the frame, and select one of them by a control command.

■ 構造物の応答を見て、減衰性を評価しくフィードバ
ック制御)、地震動の特性(卓越周期)を見て、非共振
性を評価(フィードフォワード制御)することにより、
複合制御が可能となる。
■ By looking at the response of the structure and evaluating its damping properties (feedback control), and by looking at the characteristics of the seismic motion (predominant period) and evaluating its non-resonance (feedforward control),
Composite control becomes possible.

■ 常時、微小振動(風、小地震)時には、小振動レベ
ルで最も大きな減衰効果を生む減衰係数02とする。
■ When there is always small vibration (wind, small earthquake), the damping coefficient is set to 02, which produces the greatest damping effect at the small vibration level.

表−2は制御例として、第7図(a)〜(2)に対応す
る地震動特性のときの制御の様子をまとめたものである
。なお、第7図(a)〜(9)中、実線は地震動の応答
スペクトル、−点鎖線は減衰係数C3を選択したときの
応答値、破線は減衰係数02を選択したときの応答値、
黒丸は選択された減衰係数での応答値、白丸は選択され
なかった他方の減衰係数での応答値を示す。
Table 2 summarizes, as a control example, the state of control when the seismic motion characteristics correspond to FIGS. 7(a) to (2). In addition, in FIGS. 7(a) to (9), the solid line is the response spectrum of the earthquake motion, the dashed line is the response value when damping coefficient C3 is selected, the broken line is the response value when damping coefficient 02 is selected,
A black circle indicates a response value with the selected damping coefficient, and a white circle indicates a response value with the other damping coefficient that was not selected.

表−2 第8図〜第15図は構造物架構に対する可変減衰装置l
の適用位置の例を示したものである。
Table 2 Figures 8 to 15 show variable damping devices for structural frames.
This figure shows an example of the application position.

第8図の例では架構本体31としての柱梁架構と、可変
剛性要素としての逆V型プレース35の間に可変減衰装
置1を介在させている。
In the example shown in FIG. 8, the variable damping device 1 is interposed between the columnar beam frame as the frame body 31 and the inverted V-shaped place 35 as the variable rigidity element.

第9図の例は架構本体31としての柱梁架構と、上下の
梁34より立設したまたは垂下させたフレーム41どう
しの間に可変減衰装置1を介在させて、可変剛性要素と
してのモーメント抵抗フレームを構成した場合である。
In the example shown in FIG. 9, a variable damping device 1 is interposed between a column-beam frame as a frame body 31 and frames 41 erected or suspended from upper and lower beams 34, and moment resistance as a variable rigidity element is provided. This is the case when a frame is configured.

第10図の例では架構本体31としての柱梁架構と、可
変剛性要素としてのRC耐震壁42との間に可変減衰装
置lを介在させている。
In the example shown in FIG. 10, a variable damping device 1 is interposed between the column-beam frame as the frame body 31 and the RC shear wall 42 as a variable rigidity element.

第11図の例は、免震構造物の基部に積層ゴムなどの免
震ゴム43と併用して可変減衰装置1を設けた場合の例
であり、可変減衰装置lが免震構造におけるダンパーの
役割を果たしている。この場合の可変剛性要素は構造物
の基礎と考えることができる。
The example shown in FIG. 11 is an example in which a variable damping device 1 is provided at the base of a seismic isolation structure in combination with a seismic isolation rubber 43 such as laminated rubber. playing a role. The variable stiffness element in this case can be considered the foundation of the structure.

第12図の例では架構本体31としての柱梁架構内に設
けたX型プレース44を可変剛性要素としており、X型
の中央に可変減衰装置1を横向き(横型)に介在させで
ある。
In the example shown in FIG. 12, an X-shaped place 44 provided within the column-beam frame as the frame body 31 is used as a variable rigidity element, and the variable damping device 1 is interposed laterally (horizontal type) in the center of the X-shape.

第13図の例は第12図の例と同様X型プレース45に
適用した例であり、第12図の例が可変減衰装置1を横
向きに設けた横型だったのに対し、本例では縦向きに設
け、縦型としている。
The example in FIG. 13 is an example applied to the X-shaped place 45, similar to the example in FIG. 12, and while the example in FIG. It is installed vertically.

第14図の例は第10図の例と同様、架構本体31とし
ての柱梁架構と、可変剛性要素としてのRC耐震壁46
との間に可変減衰装置1を介在させたものであるが、可
変減衰装置1を出入口などの開口部47の上方に設けた
点に特徴を有している。
The example in FIG. 14 is similar to the example in FIG.
A variable damping device 1 is interposed between the two and is characterized in that the variable damping device 1 is provided above an opening 47 such as an entrance/exit.

第15図の例は、大架構におけるX型プレース48の中
央に可変減衰装置1を介在させたもので、中間の大梁4
9とプレース48は分離されている。
In the example shown in FIG. 15, the variable damping device 1 is interposed in the center of the X-shaped place 48 in the large frame, and the middle large beam 4
9 and place 48 are separated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

前述のとおり、本発明に係る可変剛性装置は、両ロンド
シリンダ一方式で、シリンダーに2つの油の流路、チェ
ック弁、大流量用切換弁を設け、また背圧式の大流量用
切換弁で流路を開閉するようにしたため、大流量の圧油
を高速で流し、あるいは大流量の圧油を瞬間的に遮断す
ることができるとともに、応答性良く瞬時にオン・オフ
を行うことができる。
As mentioned above, the variable rigidity device according to the present invention is a double-rond cylinder type, and the cylinder is equipped with two oil flow paths, a check valve, and a large flow rate switching valve, and also has a back pressure type large flow rate switching valve. Since the flow path is opened and closed, it is possible to flow a large flow of pressure oil at high speed or to instantly shut off a large flow of pressure oil, and it is also possible to turn on and off instantly with good response.

そして、可変減衰・可変剛性構造物に適用した場合、構
造物に入力される地震動などの外乱に対し、可変剛性装
置の減衰係数を変化させ、構造物の特性に応じた減衰性
および剛性を与えることにより、構造物の応答量を低減
し、安全性を確保するとともに、快適な居住空間を実現
することができる。
When applied to a variable damping/variable rigidity structure, the damping coefficient of the variable rigidity device is changed in response to external disturbances such as seismic motion input to the structure, providing damping performance and rigidity according to the characteristics of the structure. By doing so, it is possible to reduce the amount of response of the structure, ensure safety, and realize a comfortable living space.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の可変減衰装置の一実施例における基本
構造を示す油圧回路図、第2図は本発明の実施例におけ
る能動的制置システムの構成の概要図、第3図は本発明
の可変減衰装置の概念図、第4図および第5図は本発明
の可変減衰装置を利用した能動的制置システムにおける
架構の特性を説明するためのグラフ、第6図は実施例に
おける制御のフローチャート、第7図(a)〜第7図(
匂は実施例における地震動特性および2種類の減衰係数
における応答量との関係を示すグラフ、第8図〜第15
図は本発明の可変減衰装置の構造物架構に対する適用位
置の例を示す概要図である。 l・・・可変減衰装置、2・・・シリンダー 3・・・
ピストン、4・・・ロッド、5・・・油圧室、6・・・
流出阻止用チェック弁、7・・・流入阻止用チェック弁
、8・・・流入用流路、9・・・流出用流路、10・・
・大流量用切換弁、11・・・シャットオフ弁、12・
・・入口ポート、13・・・出口ポート、14・・・背
圧ポート、15・・・オリフィス、16・・・オリフィ
ス、17・・・ソレノイド、18・・・アキュムレータ
ー 第 図 ト一 、C 第 図 (a) (b) (d) 第 図 第 図 図 (e) U、4 1.0 第 図 第 図
Fig. 1 is a hydraulic circuit diagram showing the basic structure of an embodiment of the variable damping device of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of the configuration of an active braking system in an embodiment of the invention, and Fig. 3 is a hydraulic circuit diagram showing the basic structure of an embodiment of the variable damping device of the present invention. 4 and 5 are graphs for explaining the characteristics of the frame in an active braking system using the variable damping device of the present invention, and FIG. 6 is a diagram of the control in the embodiment. Flow chart, Fig. 7(a) to Fig. 7(
Graphs showing the relationship between seismic motion characteristics and response amounts for two types of attenuation coefficients in Examples, Figures 8 to 15
The figure is a schematic diagram showing an example of the application position of the variable damping device of the present invention to a structural frame. l...Variable damping device, 2...Cylinder 3...
Piston, 4... Rod, 5... Hydraulic chamber, 6...
Check valve for outflow prevention, 7... Check valve for inflow prevention, 8... Inflow channel, 9... Outflow channel, 10...
・Large flow rate switching valve, 11... Shutoff valve, 12.
... Inlet port, 13... Outlet port, 14... Back pressure port, 15... Orifice, 16... Orifice, 17... Solenoid, 18... Accumulator Figure 1, C Figure (a) (b) (d) Figure Figure (e) U, 4 1.0 Figure Figure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)構造物の架構本体および可変剛性要素または可変
剛性要素どうしの一方に連結されるシリンダーと、 前記架構本体および可変剛性要素または可変剛性要素ど
うしの他方に連結され、前記シリンダー内で往復動する
両ロッド形式のピストンと、前記ピストンの両側に設け
られた油圧室と、前記両油圧室の圧油の流出を阻止する
一対の流出阻止用チェック弁と、 前記両油圧室への圧油の流入を阻止する一対の流入阻止
用チェック弁と、 前記両流出阻止用チェック弁を連結する流入用流路と、 前記両流入阻止用チェック弁を連結する流出用流路と、 前記流入用流路および前記流出用流路の連結位置に設け
られた大流量用切換弁と、 前記大流量用切換弁に対するバイパス流路とからなり、 前記大流量用切換弁を開状態としたときの第1の減衰係
数c_1と、前記大流量用切換弁を閉状態としたときの
第2の減衰係数c_2(>c_1)との間で減衰係数を
可変としたことを特徴とする制震構造物用可変減衰装置
(1) A cylinder connected to the frame body of the structure and the variable stiffness element or one of the variable stiffness elements, and a cylinder connected to the frame body and the other of the variable stiffness element or the variable stiffness elements and reciprocated within the cylinder. a double rod type piston, a hydraulic chamber provided on both sides of the piston, a pair of check valves for preventing pressure oil from flowing out of both the hydraulic chambers, and a hydraulic chamber provided on both sides of the piston; a pair of inflow prevention check valves that prevent inflow; an inflow channel that connects both of the outflow prevention check valves; an outflow channel that connects both of the inflow prevention check valves; and the inflow channel. and a large flow switching valve provided at a connection position of the outflow flow path, and a bypass flow path for the large flow switching valve, and a first Variable damping for a vibration damping structure, characterized in that the damping coefficient is variable between the damping coefficient c_1 and the second damping coefficient c_2 (>c_1) when the large flow switching valve is in the closed state. Device.
(2)前記流入用流路または前記流出用流路には前記大
流量用切換弁を開状態としたときに前記第1の減衰係数
c_1を与える第1のオリフィスが設けられており、前
記バイパス流路が前記大流量用切換弁を閉状態としたと
きに前記第2の減衰係数c_2を与える第2のオリフィ
スを構成している請求項1記載の制震構造物用可変減衰
装置。
(2) The inflow channel or the outflow channel is provided with a first orifice that provides the first damping coefficient c_1 when the large flow switching valve is opened, and the bypass The variable damping device for a vibration damping structure according to claim 1, wherein the flow path constitutes a second orifice that provides the second damping coefficient c_2 when the large flow switching valve is in a closed state.
(3)前記大流量用切換弁は弁体の一端側に入口ポート
と出口ポートを有し、他端側に背圧ポートを有し、背圧
ポート側の流路に背圧ポート側への圧油の流出を阻止す
るシャットオフ弁を設けてある請求項1または2記載の
制震構造物用可変減衰装置。
(3) The large flow switching valve has an inlet port and an outlet port on one end of the valve body, a back pressure port on the other end, and a flow path on the back pressure port side. 3. The variable damping device for a seismic damping structure according to claim 1, further comprising a shutoff valve for preventing pressure oil from flowing out.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491938A (en) * 1990-10-19 1996-02-20 Kajima Corporation High damping structure

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