JPH11159572A - 振動数感応型油圧制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動数領域に応じて制振対象の振動を抑制
し、又は絶縁すること、スプール弁の油漏れを防止し、
円滑に開閉動作させること。 【解決手段】 本体２に付設した弁ユニット３に、吸油
弁１５、定圧弁１６、抵抗オリフィス１７、スプール弁
１８、計量オリフィス１９を設ける。吸油弁１５は、ピ
ストン９の移動によるシリンダ６の負圧側の圧力室１１
（１０）にシリンダ６と一体に設けたオイルリザーバ４
から油を供給するように開く。定圧弁１６は、収縮する
第１（第２）の圧力室１０（１１）の油圧により開いて
オイルリザーバ４へ油を吐出し、高振動数領域の振動を
減衰させる。抵抗オリフィス１７は、オイルリザーバ４
への油の流れに対して抵抗を与え、低振動数領域の振動
を減衰させる。弁体１８ｂにテーパ面１８ｄを設けたス
プール弁１８は、計量オリフィス１９により、振動数領
域に応じてオイルリザーバ４への油通路を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高層ビル、橋梁やプラ
ントなどの大型化傾向にある柱梁架構に用いられたり、
高速化する鉄道車両や自動車など、多様な振動を伴う輸
送機器に用いられる油圧式の制振装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】大型柱梁架構は風や地震などにより多様
な振動外力が作用する一方、広い空間を確保するために
固定壁が少なく、構造物自体で振動を減衰させることが
困難である。高速輸送機器にあっても、速度や路面状態
によって多様な振動外力が作用する。一般に、制振装置
の特性は、振動数に対する振動伝達率の変化で表すこと
ができ、図６に示すような各曲線となる。図中、横軸が
共振振動数に対する振動数の割合（ω／ωn）を示し、
ω／ωn＝１は共振点を表す。また、縦軸が振動伝達率
を表す。各曲線は減衰率Ｄの代表値について示し、Ｄ＝
１は無周期振動する減衰係数を与えた曲線である。この
図から、制振装置の特性は、ω／ωn＝√２の振動数を
境とする低振動数領域（以下、共振領域という）で減衰
効果を得ようとして大きな減衰力を発生させるほど、ω
／ωn＞√２の高振動数領域（以下、非共振領域とい
う）で振動伝達率が高くなる傾向にある。ところで、従
来の制振装置はその特性によってパッシブ型、アクティ
ブ型、セミアクティブ型の三種類に大別される。

【０００３】パッシブ型の制振装置としては、振動によ
るピストンの移動によって油圧シリンダ内の油の流れ
に、油通路上の調圧弁が抵抗を与えて振動を減衰させる
ものがある（特開平５−３２１９６８）。この制振装置
の特性は、減衰係数が固定されているので、共振領域で
は十分な減衰力を発生することで、振動伝達率を小さく
することができるが、非共振領域では減衰係数が大きい
ため、他の型式のものに比較して振動伝達率が大きくな
る。

【０００４】アクティブ型の制振装置としては、地震な
どの振動外力が制振対象に作用すると、外部エネルギを
用いた反力を積極的に構造物に与え、振動伝達率を低く
するものがある。この制振装置は、共振領域でＤ＝１の
曲線より低く、非共振領域でＤ＝０の曲線に近づくこと
を理想とする。従って、この制振装置は、共振、非共振
領域にかかわらず、最小の振動伝達率が得られ、特に共
振領域で振動伝達率を１以下にすることも可能である。

【０００５】セミアクティブ型の制振装置としては、入
力条件に応じて減衰係数を電子制御により変化させるも
のがある。これは外部エネルギを用いていないが、共振
領域では十分な減衰力を発生して振動伝達率を小さく
し、非共振領域では、減衰力を抑制して振動伝達率を小
さくするようにしている。即ち、この制振装置において
は、共振領域でＤ＝１の曲線に、非共振領域でＤ＝０の
曲線に近づくことを理想とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の制振装置の
うち、パッシブ型のものは、非共振領域で減衰係数が大
き過ぎ、振動伝達率が大きくなってしまうので、減衰係
数をあまり大きく設定することを避けざるを得ず、共振
領域での減衰効果が不十分になってしまう。アクティブ
型の制振装置は、各種センサとコンピュータなどの制御
装置や外部エネルギに依る大型駆動装置を必要とする
上、制御装置の応答に遅れがあって、十分な減衰効果を
得ることができない場合があり、さらに電気的な異常時
の対策も講じておく必要があり、制振効果、信頼性、コ
ストの面で実用性に乏しいという問題がある。セミアク
ティブ型のものも外部エネルギこそ使用していないが、
アクティブ型のものと同じように制振効果、信頼性など
の面で問題がある。ところで、共振領域や非共振領域の
ような特定の振動数に応じて開閉動作する弁として、図
５に示すようなスプール弁がある。この弁２０は、弁体
２１を挟んだ両側に弁室２２を有し、調圧ばね２３で弁
体２１を中立位置に保持している。スプール弁２０は、
弁室２２に作用する油圧により弁体２１が移動して連通
路２４を開閉する。弁体２１はこれより僅かに大きい弁
座２５内にはまり込んで連通路２４を閉止する。しか
し、このようなスプール弁２０では、弁体２１及び弁座
２５の径を精密に形成することが困難である。このた
め、両者間の隙間が大きいと油漏れが生じたり、これに
よって油圧回路内の所定の油圧抵抗を得ることができな
くなってしまう。逆に、隙間が小さいと油中の微細な混
入物により固着現象が生じ、円滑な開閉動作が阻害され
るという問題がある。そこで、本発明は、機械的な構造
により、特定の振動数を境とした共振振動数を含む低振
動数領域では減衰力を発生して制振対象の振動を抑制
し、高振動数領域では減衰力を小さくして振動絶縁性を
確保すること、さらに弁体と弁座との密閉を良好して油
漏れを防止し、円滑に開閉動作するコンパクトな振動数
感応型油圧制振装置を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１の発明においては、支持体又は被支持体の一方
にシリンダ６を連結して、内部に油を収容し、他方には
シリンダ６に出入り自在に挿入したピストンロッド８を
連結し、このピストンロッド８に、シリンダ６内を第１
及び第２の圧力室１０，１１に区画するピストン９を固
定し、第１、第２の圧力室１０，１１に、これらの圧力
をリリースするオイルリザーバ４を連通させ、このオイ
ルリザーバ４から圧力室１０，１１に油を供給するため
に開閉する吸油弁１５を設け、振動により収縮する第１
又は第２の圧力室１０，１１の油圧で夫々開いてオイル
リザーバ４に油を吐出し、所定の振動数を境とする高振
動数領域の振動を絶縁させる第１及び第２の定圧弁１６
を設け、この定圧弁１６に、所定の振動数を境とする低
振動数領域の振動による第１又は第２の圧力室１０，１
１の油圧によりオイルリザーバ４に油を吐出し、低振動
数領域の振動を減衰させる第１及び第２の抵抗オリフィ
ス１７を連通させ、第１、第２の圧力室１０，１１に、
定圧弁１６による定圧が作用して一定流量の油を通す第
１及び第２の計量オリフィス１９を連通させ、移動自在
に挿入された弁体１８ｂにより前後に一対の弁室１８ａ
を区画し、この弁室１８ａを第１及び第２の計量オリフ
ィス１９を介して圧力室１０，１１に連通させ、低振動
数領域の振動による圧力室１０，１１の油圧で定圧弁１
６とオイルリザーバ４との間を閉じ、圧力室１０，１１
の油圧を抵抗オリフィス１７に導くスプール弁１８を設
け、このスプール弁１８が所定の振動数で油の流通路を
切り替えることにより、高振動数領域の振動を定圧弁１
６で絶縁する一方、低振動数領域の振動を抵抗オリフィ
ス１７で減衰させる振動数感応型油圧制振装置におい
て、スプール弁１８の弁体１８ｂにおける弁座１８ｅと
の接触部にテーパ面１８ｄを形成した。第２の発明にお
いては、オイルリザーバ４をシリンダ６の外周に一体に
設けた。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面を参
照して説明する。図１は本発明に係る振動数感応型油圧
制振装置の正面図、図２は回路図、図３は図１における
縦断面図、図４は弁ユニットの横断面図である。図１乃
至図４に示すように、この振動数感応型油圧制振装置１
は、本体２と、その側部に設けられた弁ユニット３とを
備えている。本体２は、引手５を介して図示しない構築
物のような支持体又は被支持体に連結されるシリンダ６
と、引手７を介して被支持体又は支持体に連結され、シ
リンダ６に出入り自在に挿入されたピストンロッド８と
を備えている。また、シリンダ６には、その外周に環状
のオイルリザーバ４が一体に設けられており、このオイ
ルリザーバ４が本体２に内蔵された構造になっている。

【０００９】ピストンロッド８の一端に固定されたピス
トン９は、シリンダ６内に挿入され、シリンダ６内を第
１及び第２の圧力室１０，１１に区画している。図２に
示すように、オイルリザーバ４には、第１の油通路１
２、第２の油通路１３及び第３の油通路１４を介して第
１，第２の圧力室１０，１１が連通している。オイルリ
ザーバ４内には油が収容されている。

【００１０】第１，第２の油通路１２，１３と第３の油
通路１４との間には、容積が拡張した負圧の圧力室１
０，１１にオイルリザーバ４から油を供給する吸油弁１
５が夫々設けられている。吸油弁１５の弁室１５ａは、
第３の油通路１４を介してオイルリザーバ４に連通する
と共に、第１，第２の油通路１２，１３を介して第１，
第２の圧力室１０，１１に連通している。吸油弁１５の
弁体１５ｂには、これを閉じる方向に付勢する調圧ばね
１５ｃを備えている。

【００１１】第１，第２の油通路１２，１３上には、定
圧弁１６が夫々設けられている。定圧弁１６の弁室１６
ａは、第１，第２の油通路１２，１３を介して第１及び
第２の圧力室１０，１１に連通すると共に、スプール弁
１８の連通室２１及び第３の油通路１４を介してオイル
リザーバ４に連通している。定圧弁１６は、弁室１６ａ
内に弁体１６ｂがこれを閉じる方向に付勢する調圧ばね
１６ｃを介して設られている。従って、定圧弁１６は、
収縮する圧力室１０，１１からの所定の油圧で開放して
オイルリザーバ４側に油を吐出して油通路１２，１３の
油圧を一定に保つ。

【００１２】第３の油通路１４には、抵抗オリフィス１
７が設けられている。抵抗オリフィス１７はオイルリザ
ーバ４に連通しており、スプール弁１８を介した定圧弁
１６から一定以上の圧力が作用すると、油の流量を絞っ
て流れに抵抗を与える。

【００１３】スプール弁１８は、ポペット弁を突き合わ
せた構成としている。即ち、この弁は、弁体１８ｂを挟
んだ両側に弁室１８ａを有し、弁体１８ｂを調圧ばね１
８ｃで中立位置に付勢している。弁体１８ａは、定圧弁
１６とオイルリザーバ４との間を開閉する。弁体１８ｂ
は弁座１８ｅとの接触部には、油漏れを防止するための
テーパ面１８ｄが形成されており、小径側が弁座１８ｅ
内に入り込んでテーパ面１８ｄが弁座１８ｅの縁に当接
するように構成されている。

【００１４】スプール弁１８の弁室１８ａには計量オリ
フィス１９が連通している。この計量オリフィス１９
は、第１，第２の油通路１２，１３に連通している。計
量オリフィス１９は、定圧弁１６による油通路１２，１
３の定圧が作用すると、一定流量の油を通過させる。

【００１５】なお、弁ユニット３は、図４に示すよう
に、弁ケースの両端部に吸油弁１５を、中央部にスプー
ル弁１８を、両側部に定圧弁１６、抵抗オリフィス１７
及び計量オリフィス１９を配置して平面的に構成されて
いる。

【００１６】この振動数感応型油圧制振装置において
は、支持体と被支持体との間に振動による相対的変位が
生じると、ピストンロッド８がシリンダ６内に押し込ま
れ、あるいはそれから引き出される。いま、共振領域の
周期の長い振動により、ピストンロッド８がシリンダ６
内に押し込まれると、図２に示すようにピストン９が左
行する。このとき、定圧弁１６は計量オリフィス１９に
作用する油圧を一定に保つ。縮小する第１の圧力室１０
内の油は定圧弁１６を開き、スプール弁１８を通過して
オイルリザーバ４に流れ込むが、計量オリフィス１９を
一定流量の油が通過して、スプール弁１８が閉じると、
抵抗オリフィス１７を介して油が流れ、ここで流れを絞
り振動を有効に減衰させる。一方、非共振領域の周期の
短い振動であれば、ピストン９の反転往復動が短時間で
行われて、計量オリフィス１９を通過する油が少ないの
で、スプール弁１８の移動距離が短く、スプール弁１８
を閉じない。従って、油は定圧弁１６からスプール弁１
８を介してオイルリザーバ４に流れ込み、振動に対して
可及的に小さな減衰力を発生し、振動を絶縁する。

【００１７】スプール弁１８においては、弁座１８ｅの
縁にテーパ面１８ｅが当接して閉成するので、弁体１８
ｂと弁座１８ｅとが密着し、油漏れを防止することがで
きる。また、油に混入した異物が付着しても接触、解離
に支障がなく、開閉動作を円滑に行う。さらに、弁ユニ
ット３を装置の下部に配置すると共に、扁平に構成した
ので、重心が低く安定し、横転を防止することができ
る。調整の必要な抵抗オリフィス１７や計量オリフィス
１９を弁ケースの側面に向けたので、着脱が容易であ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、所定
の振動数を境とする低振動数領域の振動に対して減衰力
を発生して振動を有効に抑制することができる一方、高
振動数領域でほとんど減衰力を発生させないで、振動伝
達率を小さくして振動を絶縁することができる。また、
電気的な制御を伴うことがない機械的構造であるから振
動に対する応答が遅れることがなく、信頼性があり、比
較的低廉で、総合的に実用性に富む。さらにスプール弁
の弁体と弁座とが密着して、油漏れを防止することがで
きるし、円滑に開閉動作し、油圧制御の精度を向上させ
ることができる。また、オイルリザーバをコンパクトに
収容でき、制振装置を小型化することができるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動数感応型油圧制振装置の正面
図である。

【図２】振動数感応型油圧制振装置の説明図である。

【図３】振動数感応型油圧制振装置の縦断面図である。

【図４】弁ユニットの横断面図である。

【図５】従来のスプール弁の縦断面図である。

【図６】代表的な振動系の振動伝達率の特性を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 振動数感応型油圧制振装置 ２ 本体 ３ 弁ユニット ４ オイルリザーバ ６ シリンダ ８ ピストンロッド １０，１１ 圧力室 １５ 吸油弁 １６ 定圧弁 １７ 抵抗オリフィス １８ スプール弁 １８ａ 弁室 １８ｂ 弁体 １９ 計量オリフィス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体又は被支持体の一方に連結され、
   内部に油を収容したシリンダと、 他方に連結され、前記シリンダに出入り自在に挿入され
   たピストンロッドと、このピストンロッドに固定され、
   前記シリンダ内を第１及び第２の圧力室に区画するピス
   トンと、 第１、第２の圧力室に連通してこれらの圧力をリリース
   するオイルリザーバと、 このオイルリザーバから前記圧力室に油を供給するため
   に開閉する吸油弁と、 振動により収縮する前記第１又は第２の圧力室の油圧で
   夫々開いて所定の圧力を保持しつつオイルリザーバに油
   を吐出し、所定の振動数を境とする高振動数領域の振動
   を絶縁させる第１及び第２の定圧弁と、 この定圧弁に連通し、所定の振動数を境とする低振動数
   領域の振動による前記第１又は第２の圧力室の油圧によ
   りオイルリザーバに油を吐出し、低振動数領域の振動を
   減衰させる第１及び第２の抵抗オリフィスと、 前記第１、第２の圧力室に連通し前記定圧弁による定圧
   が作用して一定流量の油を通す第１及び第２の計量オリ
   フィスと、 移動自在に挿入された弁体により前後に一対の弁室が区
   画され、この弁室が前記第１及び第２の計量オリフィス
   を介して前記圧力室に連通し、低振動数領域の振動によ
   る前記圧力室の油圧で前記定圧弁とオイルリザーバとの
   間を閉じ、圧力室の油圧を前記抵抗オリフィスに導くス
   プール弁とを具備し、 前記スプール弁が所定の振動数で油の流通路を切り替え
   ることにより、高振動数領域の振動を前記定圧弁で絶縁
   する一方、低振動数領域の振動を前記抵抗オリフィスで
   減衰させる振動数感応型油圧制振装置において、 前記スプール弁の弁体における弁座との接触部にテーパ
   面が形成されていることを特徴とする振動数感応型油圧
   制振装置。
2. 【請求項２】 前記オイルリザーバが前記シリンダの外
   周に一体に設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の振動数感応型油圧制振装置。