JP2014070695A

JP2014070695A - ダンパ装置

Info

Publication number: JP2014070695A
Application number: JP2012217652A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Nakamura; 和明中村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP5926666B2

Abstract

【課題】本発明は体積補償機構の動作に伴う制約を改善することを課題とする。
【解決手段】ダンパ装置１０の体積補償機構７０は、リザーバロッド７２と、フリーピストン７４と、コイルバネ７６と、中空ロッド７８と、リザーバ室１００とを有する。ピストン３０が停止状態において、温度が上昇した場合、シリンダ室２２に充填された作動油の体積が膨張し、ピストン３０に設けられた温度補償弁１１０、１２０の内部の孔を通過してシリンダ室２２の作動油が分岐通路７７、及び中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂを介してリザーバロッド７２のタンク室１０４に流入する。ピストン３０が停止状態において、温度が低下した場合、シリンダ室２２に充填された作動油の体積が縮小して負圧が発生するため、タンク室１０４の作動油が中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂ及び分岐通路７７を通過して温度補償弁１１０、１２０を開弁し、シリンダ室２２に供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は構造物の耐震性を高めるダンパ装置に関する。

例えばビル等の構造物においては、ダンパ装置を取り付けることにより耐震強度を高めることが検討されている。この種のダンパ装置は、粘性を有する作動流体（オイル）の移動によって生じる減衰力（抵抗力）により構造物の揺れを制振する油圧緩衝器であり、作動流体が充填されたシリンダ内を減衰力発生機構を有するピストンが移動することで構造物の振動を制振するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、ダンパ装置には、シリンダ内に充填された作動流体が温度変化に応じて体積が変化するため、体積補償機構が設けられている。この体積補償機構は、ピストンロッドの内部を軸方向に貫通する連通路を介して体積膨張した作動流体がピストンロッドの反対側に延在するリザーバロッド内に形成されたリザーバ室（タンク室）に流入する構成である。また、リザーバ室には、作動流体の流入量に応じて移動するフリーピストンと、作動流体の体積が減少した場合にフリーピストンを押し戻すバネ部材と、ピストンに連結された中空ロッドと有する。中空ロッドの先端側は、リザーバロッドの内部を軸方向に貫通し、リザーバロッドの端部より外部に突出するように延在形成されている。

特開２００８−１９０５４４号公報

従来のダンパ装置は、体積補償機構を構成する中空ロッドがフリーピストンと結合されて一体的に移動するため、作動流体の体積膨張に応じて移動するフリーピストンと共に中空ロッドの端部の移動距離（リザーバロッドから突出する長さ）を考慮して取り付けスペース（取付長）を設定するため、例えば構造物の耐震性を高める所定の箇所のダンパ取付位置を長く設定することになり、ダンパ取付位置に制約が生じるという問題があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したダンパ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、作動流体が封入されたシリンダと、
該シリンダ内に摺動可能に嵌装されて前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、
該ピストンに一端が連結され、他端が前記シリンダの一端から外部に延在された第１ロッドと、
前記ピストンに一端が連結され、他端が前記シリンダの他端から外部へ延在され、前記ピストンの移動により生じる体積変化を補償する体積補償機構を内部に備えた第２ロッドと、を備え、
前記体積補償機構は、
一端が前記ピストン側に固定され、他端が前記第２ロッドの他端に向けて延び、軸方向に貫通して連通路を有する中空ロッドと、
該中空ロッドの外周側に摺動可能に嵌装され、前記第２ロッドの一端側の内を空気室と他端側のタンク室とに画成するフリーピストンと、
前記空気室に設けられ、前記フリーピストンの移動を抑制する方向に付勢する付勢手段と、からなり、
前記中空ロッドの連通路は、前記中空ロッドの一端側において、シリンダ内と連通し、他端側において、前記タンク室と連通することを特徴とする。

本発明によれば、中空ロッドにフリーピストンを摺動可能に嵌装したため、フリーピストンが摺動することで作動流体の体積膨張に対応でき、作動流体が体積膨張した場合でも中空ロッドが外部に突出せずに済むので、その分全長が短くなり、取り付けスペース（取付長）の制約を改善することが可能になる。

本発明によるダンパ装置の一実施形態を示す縦断面図である。ダンパ装置の取付状態を示す図である。ダンパ装置の体積補償機構を拡大して示す縦断面図である。ダンパ装置の変形例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

〔ダンパ装置の構成〕
図１は本発明によるダンパ装置の一実施形態を示す縦断面図である。図１に示されるように、ダンパ装置１０は、油圧ダンパを用いてビル等の構造物の揺れを制振する建築用ダンパ装置であり、両端を構造物に固定された状態に取り付けられる。ダンパ装置１０は、シリンダ２０と、ピストン３０と、第１の筒状部材４０と、ピストンロッド５０と、第２の筒状部材６０と、体積補償機構７０とを有する。ピストンロッド５０のピストン３０より筒状部材６０側が本発明の第１ロッドに該当する。

シリンダ２０は、ピストン３０が摺動可能に挿入されたシリンダ室２２を有しており、シリンダ室２２には粘性を有する作動油（作動流体）が充填されている。また、ピストン３０は、シリンダ室２２を左室２２ａと右室２２ｂとに画成しており、シリンダ室２２内を摺動する過程で作動油が左室２２ａから右室２２ｂ、あるいは右室２２ｂから左室２２ａへ移動する際に減衰力を発生する減衰力発生部３２を有する。この減衰力発生部３２は、作動油が調圧弁３４を通過する際に減衰力（抵抗する力）を発生するように構成されている。

ピストンロッド５０は、先端側がピストン３０の右端側よりＸｂ方向に延在形成されている。また、ピストンロッド５０は、基端側がピストン３０の左端側に貫通してＸａ方向に延在形成されており、ナット３０Ａで固定され、基端側端部には体積補償機構７０が設けられている。

第１の筒状部材４０は、シリンダ２０のガイド部材２４、２５により摺動方向をガイドされており、シリンダ２０の端部から軸方向に突出する体積補償機構７０を覆うようにＸａ方向に延在形成されている。さらに、ダンパ装置１０は、第１の筒状部材４０の端部、及び第２の筒状部材６０の端部にボールジョイントからなる連結部８０が設けられている。なお、連結部８０はボールジョイントに限らず、第１、第２の筒状部材４０、６０を固定的に柱９２に取付けるようにしてもよい。

図２はダンパ装置１０の取付状態を示す図である。図２に示されるように、ダンパ装置１０の連結部８０は、格子状に組み立てられた鉄骨の梁９０、柱９２の対角方向に延在する向きで取り付けられる。対角方向の角部には、取付部９４が設けられており、この取付部９４に連結部８０を締結することでダンパ装置１０が取り付けられる。よって、ダンパ装置１０は、構造物の揺れが取付部９４及び連結部８０を介して伝達されると、ピストン３０がシリンダ室２２を摺動することにより減衰力を発生させて構造物の振動エネルギを吸収する。

尚、ダンパ装置１０は、水平方向の梁９０の離間距離、及び垂直方向の柱９２の離間距離によって決まる対角方向の距離に応じた取付スペース（取付長）となるように第２の筒状部材６０の軸方向の長さ及び両端に設けられた連結部８０の位置が調整されている。

図３はダンパ装置１０の体積補償機構７０を拡大して示す縦断面図である。図３に示されるように、体積補償機構７０は、リザーバロッド７２と、フリーピストン７４と、コイルバネ（付勢手段）７６と、中空ロッド７８と、リザーバ室１００とを有する。

リザーバロッド７２及び、ピストンロッド５０のピストン３０よりリザーバロッド側（Ｘａ側）が本願発明の第２ロッドに該当する。

なお、本発明の第１ロッドはピストン３０のＸｂ方向側のロッド部分、第２ロッドはピストン３０のＸａ方向側のロッド部分であり、部材としては、第１ロッドと第２ロッドとを一つの部材で構成してもよく、又は、複数の部材で構成してもよい。また、体積補償機構７０は、第２ロッド内部に設けられていればよく、第１ロッド内部まで延びていてもよい。

リザーバロッド７２は、シリンダ２０の端部に取り付けられたガイドＸａ方向に延在形成され、内部にリザーバ室１００が形成されている。フリーピストン７４は、中空ロッド７８に嵌装されると共にリザーバ室１００内に摺動可能に挿入されており、リザーバ室１００を右側の空気室１０２と、左側のタンク室１０４とに画成する。タンク室１０４には、シリンダ室２２と同様に作動油が充填されている。また、空気室１０２には、フリーピストン７４の移動を抑制するようにタンク室１０４側（Ｘａ方向）に押圧するコイルバネ７６が設けられている。そのため、フリーピストン７４は、コイルバネ７６の押圧力によりタンク室１０４に充填された作動油を加圧するアキュムレータとして作用する。

なお、コイルバネ７６に代えて、空気室内の内圧を付勢手段として、この内圧でフリーピストン７４を付勢してもよい。

また、リザーバロッド７２は、外径がピストンロッド５０と同径である。そのため、ピストン３０が移動する場合、シリンダ室２２を軸方向に貫通するピストンロッド５０とリザーバロッド７２との容積に変化が生じないため、ピストン３０の移動量に応じたシリンダ室２２の作動油が減衰力発生部３２の調圧弁３４の絞りを通過して減衰力を発生する。

フリーピストン７４は、中空ロッド７８が嵌装される中央孔７５を有し、シリンダ室２２の作動油の体積変化に応じて、リザーバロッド７２内を摺動する。また、フリーピストン７４は、外周がリザーバロッド７２の内周面を摺動し、内周が中空ロッド７８の外周面を摺動するため、内周及び外周の夫々に作動油の漏れを防止するシール部材１３０、１４０が設けられている。

また、中空ロッド７８は、基端がピストン３０を貫通するピストンロッド５０の端部に開口する分岐通路７７の開口部７７ａに嵌合され、先端がリザーバ室１００を閉蓋する蓋部材１５０の中央孔１５２に嵌合する。そのため、中空ロッド７８は、軸方向の両端がピストンロッド５０と蓋部材１５０との間に固定されており、フリーピストン７４の摺動方向をガイドするガイドロッドとしても作用するように設けられている。

さらに、中空ロッド７８は、内部を軸方向に貫通する連通路７９ａと、連通路７９ａの先端で半径方向に形成されタンク室１０４に開口する開口孔７９ｂとを有する。この連通路７９ａ及び開口孔７９ｂは、後述するように温度変化に伴うシリンダ室２２に充填された作動油の体積変化を補償するための流路として作用する。

なお、中空ロッド７８の先端は固定せずにフリーにしてもよい。

また、体積補償機構７０においては、フリーピストン７４が中空ロッド７８の外周に沿って軸方向に摺動するように構成されているため、作動油の給排に応じてフリーピストン７４が移動しても中空ロッド７８が移動せず、中空ロッド７８の先端が外部に突出しないように構成されている。そのため、体積補償機構７０は、従来のダンパ装置（特許文献１を参照）のように中空ロッド７８がフリーピストンと一体に移動する構成ではないため、中空ロッド７８の突出長さを考慮せずに済み、構造上の制約が緩和される。

また、蓋部材１５０には、外側から中央孔１５２に螺入された逆止弁１６０が設けられている。この逆止弁１６０は、外部から作動油を注入する際に開弁して作動油の補充を可能にする。そして、逆止弁１６０は、通常は閉弁しており、シリンダ室２２からの作動油が中空ロッド７８の連通路７９ａを通過してタンク室１０４に供給される際に、作動油が流出することを防止する。

ここで、上記体積補償機構７０の動作について説明する。

例えば、構造物に揺れが生じた場合、ダンパ装置１０は、ピストン３０がシリンダ室２２を往復動すると共に、ピストン移動側（増圧側）の作動油のうち調圧弁３４を通過できない作動油が分岐通路７７、及び中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂを介してリザーバロッド７２のタンク室１０４に流入する。

また、ピストン３０が停止状態において、温度が所定温度以上（例えば２５°Ｃ以上）に上昇した場合には、シリンダ室２２に充填された作動油の体積が膨張するため、ピストン３０に設けられた温度補償弁１１０、１２０の内部の孔を通過してシリンダ室２２の作動油が分岐通路７７、及び中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂを介してリザーバロッド７２のタンク室１０４に流入する。これにより、リザーバ室１００に設けられたフリーピストン７４は、タンク室１０４に流入した作動油の供給量（体積）に応じた距離だけＸｂ方向に摺動する。

また、ピストン３０が停止状態において、温度が所定温度以下（例えば２０°Ｃ以下）に低下した場合には、シリンダ室２２に充填された作動油の体積が縮小して負圧が発生するため、コイルバネ７６によりＸａ方向に押圧されたフリーピストン７４により押し出されたタンク室１０４の作動油が中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂ及び分岐通路７７を通過して温度補償弁１１０、１２０を開弁し、シリンダ室２２に供給される。

このように、体積補償機構７０は、温度変化によりシリンダ室２２内の作動油の体積が増減した場合、温度補償弁１１０、１２０の開弁に伴ってシリンダ室２２内の作動油がタンク室１０４に移動し、あるいはタンク室１０４の作動油がシリンダ室２２へ供給されることによりシリンダ室２２の作動油の充填量を常に一定量となるように調整している。

〔変形例〕
図４はダンパ装置の変形例を示す縦断面図である。尚、図４において、上記実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

図４に示されるように、変形例のダンパ装置１０Ａでは、逆止弁１６０が蓋部材１５０の中央孔１５２に内蔵されている。従って、上記実施形態のものよりも逆止弁１６０が蓋部材１５０から突出していないため、その分、体積補償機構７０の軸方向の突出長さが短くなり、体積補償機構７０の取付スペースの制約を緩和することが可能になる。

尚、上記実施の形態では、ダンパ装置を梁と柱との対角方向に設置する場合を一例として挙げたが、これに限らず、構造物の耐震性を高めるように設置すれば良いので、他の取付方法を用いても良いのは勿論である。

また、上記実施の形態では、フリーピストン７４により画成された空気室１０２を右室側とし、タンク室１０４を左室側としたが、この位置を逆の位置（空気室１０２を左室側とし、タンク室１０４を右室側とする）となるようにしても良い。この場合、中空ロッド７８の連通路７９ａ、開口孔７９ｂがタンク室１０４に連通する位置に変更すると共に、コイルバネ７６によるフリーピストン７４の押圧方向も逆向きとすればよい。

１０、１０Ａダンパ装置
２０シリンダ
２２シリンダ室
２４、２５ガイド部材
３０ピストン
３２減衰力発生部
３４調圧弁
４０第１の筒状部材
５０ピストンロッド
６０第２の筒状部材
７０体積補償機構
７２リザーバロッド
７４フリーピストン
７６コイルバネ（付勢手段）
７７分岐通路
７８中空ロッド
７９ａ連通路
７９ｂ開口孔
８０連結部
９０梁
９２柱
９４取付部
１００リザーバ室
１０２空気室
１０４タンク室
１１０、１２０温度補償弁
１３０、１４０シール部材
１５０蓋部材
１５２中央孔
１６０逆止弁

Claims

作動流体が封入されたシリンダと、
該シリンダ内に摺動可能に嵌装されて前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、
該ピストンに一端が連結され、他端が前記シリンダの一端から外部に延在された第１ロッドと、
前記ピストンに一端が連結され、他端が前記シリンダの他端から外部へ延在され、前記ピストンの移動により生じる体積変化を補償する体積補償機構を内部に備えた第２ロッドと、を備え、
前記体積補償機構は、
一端が前記ピストン側に固定され、他端が前記第２ロッドの他端に向けて延び、軸方向に貫通して連通路を有する中空ロッドと、
該中空ロッドの外周側に摺動可能に嵌装され、前記第２ロッドの一端側の内を空気室と他端側のタンク室とに画成するフリーピストンと、
前記空気室に設けられ、前記フリーピストンの移動を抑制する方向に付勢する付勢手段と、からなり、
前記中空ロッドの連通路は、前記中空ロッドの一端側において、シリンダ内と連通し、他端側において、前記タンク室と連通することを特徴とするダンパ装置。