JPH08109939A - 油圧式ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧式ダンパにおいて、ピストン杆の変位
（移動）によりダンピング作用を行なわせると同時に作
動油の冷却源としての低温空気を発生させる。 【構成】 油圧シリンダ１Ａに直列に空気シリンダ１Ｂ
を連設し、共通のピストン杆２に油圧ピストン２ａおよ
び空気ピストン２ｂを取り付け、ピストン杆２の変位に
より油圧シリンダ１Ａにより、油圧ダンパ本来のダンピ
ング作用を行なわせると同時に、空気シリンダ１Ｂによ
り高圧空気を発生させ、この高圧空気を空気温度分離器
12に導入して超高速の渦を発生させ、渦の中心部に発生
する低温空気を配管17により油圧タンク６の外周面に取
り付けた冷却管６ａに導いて、作動油の冷却に利用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物の振動を抑制す
るための油圧式ダンパに関し、特に橋梁における主塔に
対する橋桁の振動防止用ダンパとして好適な油圧式ダン
パに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、過渡振動，自由振動の減衰，共
振振幅の減少，自由振動の抑制のために、油圧式ダンパ
が使用されており、従来の油圧ダンパとして、図４に示
す基本構成をそなえたものが提案されている。すなわち
図４において、符号01はシリンダを示していて、このシ
リンダ01内をピストン02が摺動可能となっている。なお
シリンダ01は通常固定側に、そしてピストン杆02ａは振
動側に取り付けられている。そして、固定側と振動側と
で相対振動が生じると、シリンダ01内をピストン02が往
復運動を始めることになる。

【０００３】シリンダ01はピストン02により２つの室07
ａ，07ｂに分離され、これらの室07ａ，07ｂと油圧タン
ク06との間に逆止弁05，減圧弁04，オリフィス03から構
成される弁組がそれぞれ介装されている。油圧ダンパの
目的は、図３に示すごとく、速度ｖに応じた力Ｆをシリ
ンダで発生させることであり、減圧弁04，オリフィス03
は希望の特性になるように調整され、そして、オリフィ
ス03はピストンの動きに応じて油圧タンク06から室07
ａ，07ｂに作動油を補給するためのものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ダンパは基本的に機械
エネルギーを熱エネルギーに変換するものであり、油圧
式ダンパの場合は、機械エネルギーが油圧エネルギー，
熱エネルギーの順序で変換される。このため、作動油温
の上昇が避けられず、このことにより油圧式ダンパの能
力の限界が決まってくる。すなわち、温度上昇が著しい
と弁特性変化に伴うダンパ特性の変化および各種シール
類の破損等の不具合が生じてくる。

【０００５】この対策としてクーラを設置して作動油を
冷却するようにしたものが従来提案されたが、従来のク
ーラ式のものでは、冷却ファンを駆動するために電動モ
ータ等の外部動力が必要であり、ダンパの設置場所によ
っては適当に動力源を確保できないという問題点があ
る。本発明は、このような問題点の解決をはかろうとす
るもので作動油の冷却に必要なエネルギーを外部に頼る
ことなく、油圧式ダンパ自身でつくられるようにした、
油圧式ダンパを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に記載の油圧式ダンパは、油圧式ダンパに
おいて、油圧シリンダと、同油圧シリンダの内部に摺動
可能に配設された油圧ピストンと、同油圧ピストンを取
り付けられたピストン杆とをそなえ、上記油圧シリンダ
に直列に空気シリンダが連設されるとともに、上記空気
シリンダの内部に摺動可能に配設される空気ピストンが
上記ピストン杆の延長部に取り付けられ、上記ピストン
杆の移動に伴って上記空気シリンダで発生した圧縮空気
を導入される空気温度分離器が設けられ、同空気温度分
離器で得られた低温空気により上記油圧シリンダに供給
される作動油の冷却が行なわれるよう構成されているこ
とを特徴としている。

【０００７】また請求項２に記載の油圧式ダンパは、請
求項１に記載の油圧式ダンパにおいて、上記空気温度分
離器がその本体を円筒体で構成されるとともに、同円筒
体の内部で超高速の渦を発生させるために上記圧縮空気
を同円筒体の円周方向に吹き込み可能な圧縮空気入口ポ
ートおよび上記超高速の渦により上記円筒体の中心部に
発生した低温空気出口ポートが、上記円筒体に設けられ
ていることを特徴としている。

【０００８】さらに請求項３に記載の油圧式ダンパは、
請求項１または２に記載の油圧式ダンパにおいて、上記
の空気シリンダと空気温度分離器とを連通する高圧空気
管に、蓄圧タンクが接続されていることを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】上述の本発明の油圧式ダンパでは、油圧式ダン
パを取り付けられた構造物の振動により、ピストン杆が
動いて油圧ピストンと油圧シリンダとによりダンピング
作用が行なわれると同時に、空気ピストンと空気シリン
ダとにより圧縮空気がつくられる。この圧縮空気が温度
分離器で高温空気と低温温度とに分離され、低温空気に
より作動油の冷却が行なわれる。

【００１０】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
油圧式ダンパについて説明すると、図１はその模式構成
図、図２はその空気温度分離器の側断面図である。

【００１１】この実施例の油圧式ダンパも、固定側（例
えば橋梁の主塔）に取り付けられるシリンダ本体と振動
側（例えば橋桁）に取り付けられるピストン杆とをそな
え、図１に示すように、シリンダ本体１は油圧シリンダ
１Ａとこの油圧シリンダ１Ａに直列に連設された空気シ
リンダ１Ｂとで構成されている。そして、油圧シリンダ
１Ａおよび空気シリンダ１Ｂの各内部を、各シリンダの
軸方向に摺動可能に、１本の（共通の）ピストン杆２が
配設されている。

【００１２】ピストン杆２に油圧シリンダ用ピストン２
ａおよび空気シリンダ用ピストン２ｂがそれぞれ取り付
けられていて、これらのピストン２ａおよび２ｂによ
り、油圧シリンダ１Ａ内が２つの油圧室７ａ，７ｂに、
また空気シリンダ１Ｂ内が２つの空気室８ａ，８ｂにそ
れぞれ分割されている。油圧室７ａ，７ｂと油圧タンク
６との間に、逆止弁（油圧室から油圧タンクへの作動油
の流通を遮断する逆止弁）５，減圧弁４およびオリフィ
ス３を並列接続して構成された弁組がそれぞれ介装され
ている。

【００１３】この２組みの弁組により、油圧タンク６か
ら油圧室７ａ，７ｂに流れる作動油は逆止弁５を通る
が、油圧室７ａ，７ｂから油圧タンク６に流れる作動油
は減圧弁４およびオリフィス３を通ることになり、これ
によりダンパ力が発生する。このダンパ力は減圧弁４お
よびオリフィス３で図３の特性に一致するよう調整され
る。このときダンパ力は熱に変換される。

【００１４】空気シリンダ１Ｂには、各空気室８ａ，８
ｂへ空気を補給するための逆止弁13ａ，13ｂをそなえた
吸気管14a，14bが取り付けられるとともに、ピストン２
ｂの移動で得られた高圧空気（圧縮空気）を２つの空気
室８ａ，８ｂからそれぞれ取り出すために、高圧空気取
出管15ａ，15ｂがそれぞれ取り付けられ、両取出管15
ａ，15ｂを合流させるシャトル弁９が設けられている。
このシャトル弁９の下流側に接続される高圧空気管16に
は、空気の最高圧を規定する安全弁10および高圧空気を
蓄圧する高圧空気の蓄圧タンク11がそれぞれ接続されて
いる。そして、蓄圧タンク11の下流に空気温度分離器12
が設けられ、ここで得られた低温空気で油圧タンク６を
冷却できる構成となっている。

【００１５】ここで、空気温度分離器12について説明す
る。図２に示すように、空気温度分離器12はその本体を
円筒体12ａで形成されており、円筒体12ａの端部（図２
では左端部）よりの周面に、接線方向に圧縮空気を円筒
体12ａ内に吹き込むために、圧縮空気の入口ポートａが
設けられている。

【００１６】また、円筒体12ａの一端面中心部に低温空
気の出口ポートｂが設けられ、さらに円筒体12ａの他端
部（図２では右端部）には円板12ｃが円筒体12ａの内周
面との間にドーナツ状の隙間をあけて嵌着されていて、
このドーナツ状の隙間が熱空気の流出ポートｃを形成し
ている。上述の構成において、円筒体12ａの内部へ圧縮
空気が入口ポートａから吹き込まれると、円筒体12ａの
内部に超高速の渦12ｂが発生する。

【００１７】渦の中心部では圧力が外周部より低く、そ
の圧力差は渦の流速が速いほど大きくなるため、超高速
の渦12ｂの発生に伴って円筒体12ａ内には大きな圧力差
が生じ、この圧力差により中心部で空気の膨張が起こっ
て中心部に超低温空気が発生する。そしてこの超低温空
気が出口ポートｂからオリフィス（図示せず）を介して
取り出され、一方外周部の熱空気は流出ポートｃから放
出される。出口ポートｂから取り出された超低温空気は
配管17を介して油圧タンク６の外周面に取り付けられた
冷却管６ａに供給され、油圧タンク６内の作動油の冷却
に利用される。

【００１８】このようにして、この実施例の油圧式ダン
パでは、振動側に取り付けられたピストン杆２の変位
（振動）によって、従来の油圧式ダンパと同様のダンピ
ング作用が行なわれると同時に、ピストン杆２の動きに
より圧縮空気を発生させ、この圧縮空気を温度分離器12
に導入して低温空気と高温空気とに分離し、この低温空
気により油圧タンク６内の油の冷却を行なうようにした
ため、従来の油圧式ダンパの問題点であった油の温度上
昇を、油の冷却に外部動力を用いることなく遂行するこ
とができる。

【００１９】なお、空気シリンダ１Ｂを追設することに
より、ダンパの特性が目標特性からずれることが懸念さ
れるが、空気は作動油に比べてエネルギー密度が１桁以
上低いので、実用上支障はない。この実施例の油圧式ダ
ンパでは、シリンダ本体１が固定側にまたピストン杆２
が振動側にそれぞれ取り付けられているが、シリンダ本
体１を振動側にまたピストン杆２を固定側にそれぞれ取
り付けた場合にも、同様の作用効果が得られることは言
うまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の油圧式ダ
ンパによれば、次のような効果ないし利点が得られる。 (1) 油圧式ダンパ自体に作動油の冷却源が組込まれてい
て作動油の冷却を適切に行なうことができるため、従来
の油圧式ダンパの問題点であった作動油の温度上昇を防
止ないし抑制することができ、これにより油圧式ダンパ
の使用用途が格段と広くなる。 (2) 作動油の冷却源が、油圧式ダンパのピストン杆の変
位（移動）によって得られ、特に外部動力を必要としな
いため、動力（例えば電力）を得られない場所のダンパ
にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての油圧式ダンパの模式
構成図。

【図２】同空気温度分離器の側断面図。

【図３】油圧式ダンパの特性図。

【図４】従来の油圧式ダンパの模式構成図。

【符号の説明】

１ シリンダ本体 １ａ 油圧シリンダ １Ｂ 空気シリンダ ２ ピストン杆 ２ａ 油圧シリンダ用ピストン（油圧ピストン） ２ｂ 空気シリンダ用ピストン（空気ピストン） ３ オリフィス ４ 減圧弁 ５ 逆止弁 ６ 油圧タンク ７ａ，７ｂ 油圧室 ８ａ，８ｂ 空気室 ９ シャトル弁 10 安全弁 11 蓄圧タンク 12 空気温度分離器 12ａ 円筒体 12ｂ 超高速の渦 12ｃ 円板 13ａ，13ｂ 逆止弁 14ａ，14ｂ 吸気管 15ａ，15ｂ 高圧空気取出管 16 高圧空気管 17 配管 ａ 圧縮空気の入口ポート ｂ 低温空気の出口ポート ｃ 熱空気の流出ポート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧式ダンパにおいて、 油圧シリンダと、同油圧シリンダの内部に摺動可能に配
   設された油圧ピストンと、同油圧ピストンを取り付けら
   れたピストン杆とをそなえ、 上記油圧シリンダに直列に空気シリンダが連設されると
   ともに、上記空気シリンダの内部に摺動可能に配設され
   る空気ピストンが上記ピストン杆の延長部に取り付けら
   れ、 上記ピストン杆の移動に伴って上記空気シリンダで発生
   した圧縮空気を導入される空気温度分離器が設けられ、 同空気温度分離器で得られた低温空気により上記油圧シ
   リンダに供給される作動油の冷却が行なわれるよう構成
   されていることを特徴とする、油圧式ダンパ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の油圧式ダンパにおい
   て、 上記空気温度分離器がその本体を円筒体で構成されると
   ともに、同円筒体の内部で超高速の渦を発生させるため
   に上記圧縮空気を同円筒体の円周方向に吹き込み可能な
   圧縮空気入口ポートおよび上記超高速の渦により上記円
   筒体の中心部に発生した低温空気出口ポートが、上記円
   筒体に設けられていることを特徴とする、油圧式ダン
   パ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の油圧式ダンパ
   において、 上記の空気シリンダと空気温度分離器とを連通する高圧
   空気管に、蓄圧タンクが接続されていることを特徴とす
   る、油圧式ダンパ。