JP4591242B2 - Vibration energy absorber - Google Patents
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Description
本発明は、マンション等の集合住宅、事務所ビル、戸建住宅、橋梁等の構造物又はこの構造物を免震化した免震構造物に生じる振動を早期に減衰させるべくその振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収装置及び斯かる装置を備えた構造物に関する。 The present invention absorbs vibration energy in order to quickly attenuate vibrations generated in structures such as apartment buildings such as apartments, office buildings, detached houses, bridges, or seismic isolation structures obtained by isolating this structure. The present invention relates to a vibration energy absorbing device and a structure including such a device.
この種の振動エネルギ吸収装置(ダンパ)としては、粘性ダンパ、摩擦ダンパ、鉛ダンパ、鋼棒ダンパ等が知られており、斯かる振動エネルギ吸収装置は、免震構造物を初期位置に復帰させる、例えばばね装置と共に構造物に適用される。 As this type of vibration energy absorbing device (damper), there are known a viscous damper, a friction damper, a lead damper, a steel rod damper, etc., and such a vibration energy absorbing device returns the seismic isolation structure to the initial position. For example, it is applied to a structure together with a spring device.
ところで、ばね装置と共に粘性ダンパ、摩擦ダンパ等の振動エネルギ吸収装置を構造物、例えば免震構造物に適用すると、振動中、ばね装置の復元力に加えて振動エネルギ吸収装置の抵抗力が免震構造物に負荷されるために、免震構造物は、大きな力を受けることになる結果、振動エネルギ吸収装置の抵抗力とばね装置の復元力とを受ける部位の剛性を大きくせざるを得なくなる。 By the way, when a vibration energy absorbing device such as a viscous damper or a friction damper is applied to a structure such as a seismic isolation structure together with a spring device, the resistance force of the vibration energy absorbing device in addition to the restoring force of the spring device is isolated during vibration. Since the seismic isolation structure is subjected to a large force because it is loaded on the structure, the rigidity of the part that receives the resistance force of the vibration energy absorbing device and the restoring force of the spring device must be increased. .
一方、負の剛性を有した粘性ダンパが提案されているが、提案に係る粘性ダンパは、二つのシリンダをつなぐバイパス管にあるバルブの開度を外部指令により調節するものであるから、大きなスペースを占める虞がある上に,多くの場合には、バルブの開度調節及び外部指令等が電気的になされているために停電が生じると粘性ダンパは負の剛性をもって目的の動作を行わなくなる虞がある。 On the other hand, a viscous damper having negative rigidity has been proposed. However, the proposed viscous damper adjusts the opening degree of a valve in a bypass pipe connecting two cylinders by an external command. In many cases, when the power failure occurs due to the electrical adjustment of the valve opening and the external command, the viscous damper may not perform the intended operation with negative rigidity. There is.
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、停電が生じても目的の動作を行い得、しかも、それ程占有スペースを必要としないで小型に構成できる負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置及びそれを備えた構造物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to determine the rigidity of a structure that receives a resistance force or a part of a seismic isolation structure that receives a resistance force and a restoring force of a return means. A vibration energy absorbing device having negative rigidity that can perform a desired operation even if a power failure occurs and that can be configured in a small size without requiring an occupied space, and the vibration energy absorbing device are provided. To provide a structure.
本発明の振動エネルギ吸収装置は、液体を収容する収容体と、この収容体内を二室に区画すると共に収容体に対して可動な区画部材と、この区画部材に固着されていると共に収容体を貫通した振動伝達部材と、オリフィスを有すると共にこのオリフィスを介して収容体内の一方の室と他方の室とを連通する連通手段と、収容体内の一方の室に連通される第一のポート、収容体内の他方の室に連通される第二のポート、収容体内の一方の室に一方の一方向弁及びこの一方の一方向弁に並列に配された一方のオリフィスを介して連通される第三のポート並びに収容体内の他方の室に他方の一方向弁及びこの他方の一方向弁に並列に配された他方のオリフィスを介して連通される第四のポートを有した制御弁とを具備しており、制御弁は、収容体に対する区画部材の相対的な移動におけるその移動方向と移動位置とに基づく第三及び第四のポートに供給される流体圧によって第一及び第二のポートの連通を制御する軸方向に可動な弁体を有している。 The vibration energy absorbing device according to the present invention includes a container that contains a liquid, a compartment member that divides the container body into two chambers and that is movable with respect to the container, and is fixed to the compartment member and includes the container body. A vibration transmitting member that penetrates, a communication means that has an orifice and communicates the one chamber and the other chamber through the orifice, and a first port that communicates with the one chamber in the container. A second port that communicates with the other chamber in the body, a third port that communicates with one chamber within the containing body via one one-way valve and one orifice arranged in parallel with the one-way valve. And a control valve having a fourth port communicating with the other one-way valve in the other chamber of the container and the other orifice arranged in parallel with the other one-way valve. And the control valve An axially movable valve that controls the communication of the first and second ports by the fluid pressure supplied to the third and fourth ports based on the moving direction and the moving position of the relative movement of the partition members Have a body.
本発明の振動エネルギ吸収装置によれば、連通手段に加えて区画部材の変位に応じて弁体により第一及び第二のポートの連通が制御されるようになっているために、負剛性を現出することができる結果、当該振動エネルギ吸収装置を振動伝達部材を介して例えば免震構造物に用いる場合、抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、停電が生じても目的の動作を行い得、しかも、それ程占有スペースを必要としなく小型に構成できる。 According to the vibration energy absorbing device of the present invention, since the communication of the first and second ports is controlled by the valve body according to the displacement of the partition member in addition to the communication means, the negative rigidity is reduced. As a result of being able to appear, when the vibration energy absorbing device is used for, for example, a seismic isolation structure via a vibration transmission member, a structure that receives a resistance force or a base isolation structure that receives a resistance force and a restoring force of a return means It is not necessary to increase the rigidity of the part of the object, and it is possible to perform a desired operation even when a power failure occurs. In addition, it can be configured in a small size without requiring an occupied space.
本発明では、制御弁は、第一のポートと第二のポートとに連通された連通路と、第三のポートに連通されていると共に軸方向において一方の方向に可動な一方の弁座部材により二室に区画された一方の受圧室と、第四のポートに連通されていると共に軸方向において他方の方向に可動な他方の弁座部材により二室に区画された他方の受圧室と、一方の弁座部材を軸方向において他方の方向に弾性的に付勢する一方の弾性手段と、他方の弁座部材を軸方向において一方の方向に弾性的に付勢する他方の弾性手段とを有していてもよく、この場合、弁体は、連通路に配されていると共に連通路を開閉する主制御弁体と、この主制御弁体に連結されていると共に一方の受圧室の一方の室の流体圧を受容するように一方の弁座部材の貫通孔において当該一方の弁座部材に着座された一方の制御弁体と、主制御弁体に連結されていると共に他方の受圧室の一方の室の流体圧を受容するように他方の弁座部材の貫通孔において当該他方の弁座部材に着座された他方の制御弁体とを具備しているとよい。 In the present invention, the control valve includes a communication passage communicated with the first port and the second port, and one valve seat member communicated with the third port and movable in one direction in the axial direction. One pressure receiving chamber divided into two chambers by the other, and the other pressure receiving chamber divided into two chambers by the other valve seat member communicated with the fourth port and movable in the other direction in the axial direction, One elastic means for elastically urging one valve seat member in the other direction in the axial direction, and another elastic means for elastically urging the other valve seat member in one direction in the axial direction In this case, the valve body is arranged in the communication path and opens and closes the communication path, and is connected to the main control valve body and one of the pressure receiving chambers. In the through hole of one of the valve seat members so as to receive the fluid pressure of the other chamber. One control valve body seated on one valve seat member, and a through hole of the other valve seat member connected to the main control valve body and receiving the fluid pressure of one chamber of the other pressure receiving chamber And the other control valve body seated on the other valve seat member.
本発明における制御弁は、第一から第四のポート、連通路及び両受圧室が設けられていると共に弁体、両弁座部材及び弾性手段を収容した弁ハウジングと、第一のポート側において弁ハウジングに固定されている一方の固定板と、第二のポート側において弁ハウジングに固定されている他方の固定板とを具備していてもよく、この場合、一方の弁座部材は、一方の受圧室を二室に区画すると共に一方の受圧室の二室に開口した貫通孔を有した一方の弁座本体と、一方の受圧室の二室のうちの他方の室の一定以上の縮小を阻止するように、一方の固定板と一方の弁座本体との間に配されていると共に弁座本体に一体的に設けられた一方の阻止部とを具備しており、他方の弁座部材は、他方の受圧室を二室に区画すると共に他方の受圧室の二室に開口した貫通孔を有した他方の弁座本体と、他方の受圧室の二室のうちの他方の室の一定以上の縮小を阻止するように、他方の固定板と他方の弁座本体との間に配されていると共に他方の弁座本体に一体的に設けられた他方の阻止部とを具備しており、一方の制御弁体は、一端では主制御弁体に固着されていると共に他端では一方の弁座本体の貫通孔の開口端において当該一方の弁座本体に着座しており、且つ一方の固定板を軸方向に摺動自在に貫通しており、他方の制御弁体は、一端では主制御弁体に固着されていると共に他端では他方の弁座本体の貫通孔の開口端において当該他方の弁座本体に着座しており、且つ他方の固定板を軸方向に摺動自在に貫通しているとよい。 The control valve according to the present invention includes a first to a fourth port, a communication path, both pressure receiving chambers and a valve housing that accommodates a valve body, both valve seat members and elastic means, and a first port side. One fixing plate fixed to the valve housing and the other fixing plate fixed to the valve housing on the second port side may be provided. In this case, one valve seat member The pressure receiving chamber is divided into two chambers, and one valve seat body having a through hole opened in two chambers of one pressure receiving chamber, and reduction of the other of the two chambers of one pressure receiving chamber to a certain degree or more The other valve seat is provided between the one fixed plate and the one valve seat body and one blocking portion provided integrally with the valve seat body. The member divides the other pressure receiving chamber into two chambers and is divided into two chambers of the other pressure receiving chamber. The other fixed seat and the other valve seat main body so as to prevent the other chamber seat body having the opened through-hole and the other of the two pressure receiving chambers from being reduced more than a certain amount. The other valve seat body is provided integrally with the other blocking portion, and one control valve body is fixed to the main control valve body at one end and the other At the end, it is seated on the one valve seat body at the opening end of the through hole of one valve seat body, and penetrates one fixing plate so as to be slidable in the axial direction, and the other control valve body is The one end is fixed to the main control valve body, and the other end is seated on the other valve seat body at the opening end of the through hole of the other valve seat body, and the other fixing plate is slid in the axial direction. It should be penetrating freely.
本発明において、一方の弾性手段は、一方の弁座本体と弁ハウジングとの間に配されていてもよく、他方の弾性手段は、他方の弁座本体と弁ハウジングとの間に配されていてもよく、一方の受圧室の二室は、一方の弁座部材又は一方の固定板に設けられた孔を介して相互に連通されていてもよく、他方の受圧室の二室は、他方の弁座部材又は他方の固定板に設けられた孔を介して相互に連通されていてもよく、連通路は、中央通路と、第一のポートに連通された一方の大径通路と、第二のポートに連通された他方の大径通路と、一端では中央通路に他端では一方の大径通路に夫々連通されていると共に中央通路から一方の大径通路に向かうに連れて徐々に拡径された一方の拡径通路と、一端では中央通路に他端では他方の大径通路に夫々連通されていると共に中央通路から他方の大径通路に向かうに連れて徐々に拡径された他方の拡径通路とを具備していてもよく、この場合、主制御弁体は、中央通路を介する一方の拡径通路と他方の拡径通路との連通を制御するように中央通路の径と実質的に同一外径を有しているとよい。 In the present invention, one elastic means may be disposed between one valve seat body and the valve housing, and the other elastic means is disposed between the other valve seat body and the valve housing. The two chambers of one pressure receiving chamber may be communicated with each other through a hole provided in one valve seat member or one fixing plate, and the two chambers of the other pressure receiving chamber may May be communicated with each other through a hole provided in the valve seat member or the other fixing plate, and the communication passage includes a central passage, one large-diameter passage communicated with the first port, and a first passage. The other large-diameter passage communicated with the second port and the central passage at one end and the one large-diameter passage at the other end and gradually expand from the central passage toward the one large-diameter passage. One diameter-expanded passage is communicated with the central passage at one end and the other large-diameter passage at the other end. And the other enlarged passage gradually increased in diameter from the central passage toward the other large-diameter passage. In this case, the main control valve body passes through the central passage. It is preferable that the outer diameter is substantially the same as the diameter of the central passage so as to control the communication between the one enlarged passage and the other enlarged passage.
本発明の好ましい一つの例では、一方の一方向弁は、収容体内の一方の室から第三のポートへの流体の流れを許容するようになっており、他方の一方向弁は、収容体内の他方の室から第四のポートへの流体の流れを許容するようになっている。また本発明では、収容体は、液体を収容する円筒シリンダを具備し、円筒シリンダは、円筒部と、円筒部の両端面を閉塞した閉塞部とを具備し、区画部材は、円筒シリンダの円筒部内に軸方向に可動に配されたピストンを具備し、振動伝達部材は、円筒シリンダの各閉塞部を移動自在に貫通していると共にピストンに固着されたピストンロッドを具備していてもよい。 In one preferred example of the invention, one one-way valve is adapted to allow fluid flow from one chamber in the containment to a third port, while the other one-way valve is provided in the containment. Fluid flow from the other chamber to the fourth port. In the present invention, the container includes a cylindrical cylinder that stores a liquid, the cylindrical cylinder includes a cylindrical portion and a closed portion that closes both end surfaces of the cylindrical portion, and the partition member is a cylinder of the cylindrical cylinder. The vibration transmitting member may include a piston rod fixed to the piston while movably penetrating each closed portion of the cylindrical cylinder.
本発明の構造物は、免震構造物と、免震構造物を初期位置に復帰させる復帰手段と、上記のいずれかの態様の振動エネルギ吸収装置とを備えており、この場合、振動伝達部材は、免震構造物の振動を区画部材に伝達するように免震構造物に連結されている。 The structure of the present invention includes a seismic isolation structure, return means for returning the seismic isolation structure to an initial position, and the vibration energy absorbing device according to any one of the above aspects. Is connected to the base isolation structure so as to transmit the vibration of the base isolation structure to the partition member.
また本発明の構造物において、復帰手段は、免震構造物と免震構造物が設置される地盤との間に介在された弾性装置を具備していてもよく、斯かる弾性装置は、積層ゴム支承及びコイルばねのうちの少なくとも一つを具備していてもよい。 In the structure of the present invention, the return means may include an elastic device interposed between the seismic isolation structure and the ground where the seismic isolation structure is installed. At least one of a rubber bearing and a coil spring may be provided.
本発明によれば、抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、停電が生じても目的の動作を行い得、しかも、それ程占有スペースを必要としないで小型に構成できる負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置及びそれを備えた構造物を提供することができる。 According to the present invention, it is not necessary to particularly increase the rigidity of the structure that receives the resistance force or the seismic isolation structure that receives the resistance force and the restoring force of the return means. It is possible to provide a vibration energy absorbing device having a negative rigidity that can be operated and that can be configured in a small size without requiring an occupied space, and a structure including the same.
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。 Next, the present invention and its embodiments will be described in more detail based on preferred examples shown in the drawings. The present invention is not limited to these examples.
図1において、本例の振動エネルギ吸収装置1は、オイル等の液体を収容する収容体2と、収容体2内を二室3及び4に区画すると共に収容体2に対してX方向(収容体2の軸方向)に可動な区画部材5と、区画部材5に固着されていると共に収容体2を貫通した振動伝達部材6と、流路抵抗可変のオリフィス7を有すると共にオリフィス7を介して収容体2内の室3と室4とを連通する連通手段8と、収容体2内の室3に配管9を介して連通されるポート10、収容体2内の室4に配管11を介して連通されるポート12、収容体2内の室3に一方向弁13及び一方向弁13に並列に配された流路抵抗可変のオリフィス14を介して連通されるポート15並びに収容体2内の室4に一方向弁16及び一方向弁16に並列に配された流路抵抗可変のオリフィス17を介して連通されるポート18を有した制御弁19とを具備している。
In FIG. 1, the vibration energy absorbing device 1 of the present example includes a
収容体2は、液体Aを内部に収容する円筒シリンダ25を具備しており、円筒シリンダ25は、円筒部26と、円筒部26の両端面を閉塞した閉塞部27とを具備しており、区画部材5は、円筒シリンダ25の円筒部26内にX方向に可動に配されたピストン28を具備しており、振動伝達部材6は、円筒シリンダ25の各閉塞部27をX方向に移動自在に貫通していると共にピストン28に固着されたピストンロッド29と、ピストンロッド29の一端部を免震ビル等の免震構造物150(図11参照)に連結するための取付具30とを具備している。
The
円筒部26は、室3に連通すると共に配管9の一端が接続されるポート35と、室4に連通すると共に配管11の一端が接続されるポート36とを具備している。
The
連通手段8は、オリフィス7が途中に配設されていると共に一端がポート41に他端がポート42に連通された配管43を具備している。連通手段8としては、ポート41とポート42とをオリフィス7を介して連通する代わりに、ポート35とポート36とをオリフィス7を介して直接連通するように、オリフィス7が途中に配設された配管43の一端をポート35にその他端をポート36に直接取り付けてもよく、この場合には、ポート41とポート42とを設ける必要がない。オリフィス7は、配管43を流通する流体Aに調整された通路径に従う抵抗を与えるようになっている。
The communication means 8 includes a
一方向弁13は、収容体2内の室3からポート15への流体Aの流れを許容する一方その逆の流体Aの流れを禁止するように、一端がポート35に他端がポート15に連通されている配管45の途中に設けられており、一方向弁16は、収容体2内の室4からポート18への流体Aの流れを許容する一方その逆の流体Aの流れを禁止するように、一端がポート36に他端がポート18に連通されている配管46の途中に設けられている。
The one-
配管47の途中に設けられたオリフィス14は、配管47を介して一方向弁13に並列に配されており、配管47を流通する流体Aに調整された通路径に従う抵抗を与えるようになっており、配管48の途中に設けられたオリフィス17は、配管48を介して一方向弁16に並列に配されており、配管48を流通する流体Aに調整された通路径に従う抵抗を与えるようになっている。
The
制御弁19は、ポート10、12、15、18、41及び42に加えて、収容体2に対する区画部材5の相対的なX方向の移動におけるその移動方向と移動位置とに基づくポート15及び18に供給される流体圧によってポート10及び12の連通を制御するB方向(制御弁19の軸方向)に可動な弁体51と、ポート10とポート12とに連通された連通路52と、ポート15に連通されていると共にB方向に可動な弁座部材53により二室54及び55に区画された受圧室56と、ポート18に連通されていると共にB方向に可動な弁座部材57により二室58及び59に区画された受圧室60と、弁座部材53をB方向においてB1方向に弾性的に付勢するコイルばねからなる弾性手段61と、弁座部材57をB方向においてB1方向と反対の方向であるB2方向に弾性的に付勢するコイルばねからなる弾性手段62と、ポート10、12、15、18、41及び42、連通路52並びに受圧室56及び60が設けられていると共に弁体51、弁座部材53及び57並びに弾性手段61及び62を収容した弁ハウジング63と、ポート10側において弁ハウジング63に固定されていると共に二室54及び55を相互に連通する孔67が設けられた固定板64と、ポート12側において弁ハウジング63に固定されていると共に二室58及び59を相互に連通する孔68が設けられた固定板65とを具備している。
In addition to the
弁体51は、連通路52に配されていると共に連通路52を開閉する円板状の主制御弁体75と、主制御弁体75に連結されていると共に受圧室56の室54の流体圧を受容するように弁座部材53の貫通孔76において当該弁座部材53に截頭円錐状の端部で着座された円柱状又はロッド状の制御弁体77と、主制御弁体75に連結されていると共に受圧室60の室58の流体圧を受容するように弁座部材57の貫通孔78において当該弁座部材57に截頭円錐状の先端部で着座された円柱状又はロッド状の制御弁体79とを具備している。
The
主制御弁体75は、制御弁体77及び79の外径よりも大きな外径を有しており、通常、連通路52の中央部に位置している。
The main
弁座部材53は、受圧室56を室54及び55に区画すると共に受圧室56の室54及び55に開口した貫通孔76を有した弁座本体81と、室55の一定以上の縮小を阻止するように、固定板64と弁座本体81との間に配されていると共に一端では固定板64に当接し他端で弁座本体81に一体的に設けられた円筒状の阻止部82とを具備しており、阻止部82はその内外を連通する複数の貫通孔83を有している。
The
弁座部材57は、受圧室60を室58及び59に区画すると共に受圧室60の室58及び59に開口した貫通孔78を有した弁座本体85と、室59の一定以上の縮小を阻止するように、固定板65と弁座本体85との間に配されていると共に一端では固定板65に当接し他端で弁座本体85に一体的に設けられた円筒状の阻止部86とを具備しており、阻止部86はその内外を連通する複数の貫通孔87を有している。
The
制御弁体77は、一端では主制御弁体75に固着されていると共に截頭円錐状の他端では弁座本体81の貫通孔76の開口端において当該弁座本体81に着座しており、且つ固定板64をB方向に摺動自在に貫通しており、制御弁体79は、一端では主制御弁体75に固着されていると共に截頭円錐状の他端では弁座本体85の貫通孔78の開口端において当該弁座本体85に着座しており、且つ固定板65をB方向に摺動自在に貫通している。
The
連通路52は、中央通路91と、ポート10及び41に連通された大径通路92と、ポート12及び42に連通された大径通路93と、一端では中央通路91に他端では大径通路92に夫々連通されていると共に中央通路91から大径通路92に向かうに連れて徐々に拡径された拡径通路94と、一端では中央通路91に他端では大径通路93に夫々連通されていると共に中央通路91から大径通路93に向かうに連れて徐々に拡径された拡径通路95とを具備しており、主制御弁体75は、中央通路91を介する拡径通路94と拡径通路95との連通を制御するように中央通路91の径と実質的に同一外径を有している。
The
弾性手段61は、その一端で弁座本体81の突起96により、その他端で弁ハウジング63の端面壁部97の凹所98で夫々位置決めされて、弁座本体81と弁ハウジング63の端面壁部97との間に配されており、弾性手段62は、その一端で弁座本体85の突起99により、その他端で弁ハウジング63の端面壁部100の凹所101で夫々位置決めされて、弁座本体85と弁ハウジング63の端面壁部100との間に配されている。
The elastic means 61 is positioned at one end thereof by a
弁ハウジング63は、連通路52並びにポート10、12、41及び42を有した中央部111と、中央部111の一方の端面にねじ112により固着されていると共に受圧室56、ポート15及び端面壁部97を有した蓋部113と、中央部111の他方の端面にねじ114により固着されていると共に受圧室60、ポート18及び端面壁部100を有した蓋部115とを具備して三分割体からなる。
The valve housing 63 includes a
振動エネルギ吸収装置1において、各配管、各ポート、連通路52、受圧室56及び60には収容体2に収容された液体Aと同一の液体Aが充填されている。
In the vibration energy absorbing device 1, each pipe, each port, the
以上の振動エネルギ吸収装置1は、図11に示すような構造物151において、基礎を含む地盤152に対して水平方向Hに可動となるように転動自在なころ153を介して地盤152上に設置された免震構造物150側に振動伝達部材6が取付具30を介して連結される一方、収容体2が地盤151側に固定されて使用される。免震構造物150を初期位置に復帰させる復帰手段は、免震構造物150と免震構造物150が設置される地盤152との間に介在されたコイルばね154からなる弾性装置を具備しており、弾性係数Kを有したコイルばね154は、地震による免震構造物150の水平方向Hの振動において伸縮し、地震が収まると免震構造物150を振動前の初期位置にその復元力(弾性力)により復帰させるようになっている。取付具30を介する振動伝達部材6の免震構造物150側への連結は、免震構造物150に振動が生じていなくコイルばね154により免震構造物150が初期位置に復帰されて静止されている状態で、図1に示すようにピストン28がX方向において円筒部26の略中央に位置するようになされる。
The above-described vibration energy absorbing device 1 has a
この状態で、免震構造物150が地震により水平方向Hに振動されてピストンロッド29を介してピストン28が最初に図2に示すようにX方向においてX1方向に移動されると、室4の液体Aが増圧される一方、室3の液体Aが減圧される結果、室4の液体Aがオリフィス7を介して室3側に流動すると共に、室4の液体Aの増圧が主として一方向弁16を介して室58に伝達されて室58の液体Aが同じく増圧される一方、室3の液体Aの減圧がオリフィス14を介して室54に伝達されて室54の液体Aが同じく減圧される。ピストン28の最初のX1方向の移動においてその最大変位位置(D=+Max)の近傍までピストン28が移動されても、中央通路91を開通させる程度までは主制御弁体75がB2方向に移動されず、したがって、振動エネルギ吸収装置1は、円筒部26の略中央位置(D=0)からX1方向のピストン28の最大変位位置(D=+Max)の近傍までのピストンロッド29のX1方向の移動では、オリフィス7に基づく図10の曲線121で示す反力(抵抗)Rをピストンロッド29に与えることになる。
In this state, when the
更に、X1方向の最大変位位置(D=+Max)の近傍から最大変位位置(D=+Max)までピストン28が移動されると、室58の液体Aの増圧と室54の液体Aの減圧とで、弁体51及び弁座部材53が弾性手段62の伸長及び弾性手段61の縮小の生起と共にB2方向に移動されて図3及び図4に示すように制御弁体79が弁座本体85から離れると共に主制御弁体75が中央通路91から外れて拡径通路94を介して大径通路92側に位置し、而して、中央通路91が開通されて中央通路91、拡径通路94及び95を介する大径通路92と大径通路93との連通がなされ、室4の液体Aの室3側への流動がオリフィス7に代わって中央通路91を介してなされるようになる結果、振動エネルギ吸収装置1は、ピストン28のX1方向の最大変位位置(D=+Max)では、略零の反力Rをピストンロッド29に与えることになる。弁座部材53のB2方向への移動においては、大径通路92から孔67を介して室55に液体Aが導入される結果、室55が負圧になることがない。
Further, when the
X1方向の最大変位位置(D=+Max)までピストン28が移動された後に、ピストン28がX方向においてX1方向と反対の方向であるX2方向に移動され始めると、今度は、室3の液体Aが増圧される一方、室4の液体Aが減圧される結果、主として一方向弁13を介する室54の液体Aの増圧とオリフィス17を介する室58の液体Aの減圧とにより、弁体51及び弁座部材57がB2方向と反対の方向であるB1方向に移動されて図5に示すように主制御弁体75が中央通路91に再び位置し、中央通路91が閉鎖されて中央通路91、拡径通路94及び95を介する大径通路92と大径通路93との連通が阻止なされ、室3の液体Aの室4側への流動が中央通路91に代わって再びオリフィス7を介してなされる結果、振動エネルギ吸収装置1は、ピストン28のX1方向の最大変位位置(D=+Max)からX2方向の移動では、オリフィス7に基づく図10の曲線122で示す反力Rをピストンロッド29に与えることになる。弁座部材53のB1方向への移動においては、室55から孔67を介して大径通路92に液体Aが導出される。
After the
ピストン28のX1方向の最大変位位置(D=+Max)からピストン28のX2方向の移動において円筒部26の略中央位置(D=0)の近傍までピストン28が移動されても、図5に示すように中央通路91を開通させる程度までは主制御弁体75がB1方向に移動されず、したがって、振動エネルギ吸収装置1は、X1方向の最大変位位置(D=+Max)から円筒部26の略中央位置(D=0)の近傍までのピストンロッド29のX2方向の移動では、オリフィス7に基づく図10の曲線122で示す反力(抵抗)Rをピストンロッド29に与えることになる。
Even if the
ピストン28が円筒部26の略中央位置(D=0)から更にX2方向に継続して移動されると、室54の液体Aの増圧と室58の液体Aの減圧とにより弁体51及び弁座部材57が弾性手段61の伸長及び弾性手段62の縮小の生起と共にB1方向に大きく移動されて図6及び図7に示すように制御弁体77が弁座本体81から離れると共に主制御弁体75が中央通路91から外れて拡径通路95を介して大径通路93側に位置し、中央通路91が開通されて中央通路91、拡径通路94及び95を介する大径通路92と大径通路93との連通がなされ、室3の液体Aの室4側への流動がオリフィス7に代わって中央通路91を介してなされる結果、振動エネルギ吸収装置1は、ピストン28のX2方向の略中央位置(D=0)からX2方向の移動では、中央通路91に基づく図10の直線123で示す略零の反力Rをピストンロッド29に与えることになる。弁座部材57のB1方向への移動においては、大径通路93から孔68を介して室59に液体Aが導入される結果、室59が負圧になることがない。
When the
図8に示すように円筒部26の略中央位置(D=0)からX2方向の移動でピストン28がX2方向の最大変位位置(D=−Max)に到達後、最大変位位置(D=−Max)から再びX1方向に移動され始めると、室4の液体Aが増圧される一方、室3の液体Aが減圧される結果、主として一方向弁16を介する室58の液体Aの増圧とオリフィス14を介する室54の液体Aの減圧とにより、弁体51及び弁座部材57がB2方向に移動されて図1及び図8に示すように主制御弁体75が中央通路91に再び位置し、中央通路91が閉鎖されて中央通路91、拡径通路94及び95を介する大径通路92と大径通路93との連通が阻止なされ、室4の液体Aの室3側への流動が中央通路91に代わって再びオリフィス7を介してなされる結果、振動エネルギ吸収装置1は、ピストン28のX2方向の最大変位位置(D=−Max)からX1方向の移動では、オリフィス7に基づく図10の曲線124で示す反力Rをピストンロッド29に与えることになる。弁座部材57のB2方向への移動においては、室59から孔68を介して大径通路93に液体Aが導出される。
As shown in FIG. 8, after the
ピストン28が円筒部26の略中央位置(D=0)から更にX1方向に継続して移動されると、室58の液体Aの増圧と室54の液体Aの減圧とにより弁体51及び弁座部材53が前記とは逆に弾性手段61の縮小及び弾性手段62の伸長の生起と共にB2方向に大きく再び移動されて図4及び図9に示すように制御弁体79が弁座本体85から離れると共に主制御弁体75が中央通路91から外れて拡径通路94を介して大径通路92側に位置し、中央通路91が開通されて中央通路91、拡径通路94及び95を介する大径通路92と大径通路93との連通がなされ、室4の液体Aの室3側への流動がオリフィス7に代わって中央通路91を介してなされる結果、振動エネルギ吸収装置1は、ピストン28の略中央位置(D=0)からX1方向の移動では、中央通路91に基づく図10の直線125で示す略零の反力Rをピストンロッド29に与えることになる。
When the
X1方向の最大変位位置(D=+Max)まで再びピストン28が移動された以後は、ピストン28がX2及びX1方向に振動する限りにおいて上記の動作を繰り返して、振動エネルギ吸収装置1は、図10に示す曲線122、直線123、曲線124及び直線125で示す減衰ループからなる反力Rをピストンロッド29に与えることになる。そして振動エネルギ吸収装置1では、免震構造物150の地震による水平方向Hの振動の振幅及び速度の減少と共に曲線122、直線123、曲線124及び直線125で示される減衰ループが小さくなって、その減衰ループで示される減衰を免震構造物150の地震による水平方向Hの振動に対して与えることになり、免震構造物150の振動が収まると、コイルばね154の復元力によって免震構造物150は初期位置に配される。
After the
ところで、免震構造物150の振動中において免震構造物150には、ピストン28のX方向の各位置Dに対して図10に示す復元力直線130で表されるようなコイルばね154の復元力Rと振動エネルギ吸収装置1の反力Rとが負荷されることになるのであるが、振動エネルギ吸収装置1が免震構造物150の位置Dの変位に対して所謂負の剛性を有したものとなるために、免震構造物150に負荷される振動エネルギ吸収装置1の反力Rとコイルばねの復元力Rとの合力が比較的小さくなり、これら合力を受ける免震構造物150の剛性を特に大きくしなくてもよくなる。
By the way, during the vibration of the
加えて、振動エネルギ吸収装置1では、収容体2に対する区画部材5の相対的なX方向の移動におけるその移動方向と移動位置とに基づくポート15及び18に供給される流体圧によってポート10及び12の連通を制御するB方向に可動な弁体51を有した制御弁19を用いているために、停電が生じても目的の動作を行い得、しかも、それ程占有スペースを必要としないで負の剛性をもって小型に構成できる。
In addition, in the vibration energy absorbing device 1, the
上記は、ころ153によって免震化された免震構造物150の例であるが、これに代えて、滑り部材等を介して免震構造物150を地盤152に対して水平方向Hに可動となるように地盤152上に設置してもよく、更には、例えば積層ゴム支承でもって免震化された免震構造物でもよく、この場合には、コイルばね154を省いて、弾性装置としての積層ゴム支承に復帰機能を担わせてもよく、更には、構造物としては免震化されていない構造物であってもよく、この場合には、復帰手段を特に構造物とは別体に設けないで構造物自体に復帰機能を備えさせてもよい。また、オリフィス7、14及び17の流路抵抗を調節して免震構造物又は免震化されていない構造物に図10の曲線131、直線123、曲線132及び直線125又は曲線133、直線123、曲線134及び直線125で表されるような最適な減衰ループが得られるようにしてもよい。なお、図10に示す曲線は、説明のための原理的な曲線であって、実際には曲線122と直線123とは、原点(=0)を通ることなしに結ばれることになり、曲線124と直線125とについても同様である。
The above is an example of the
なお、二室54及び55を相互に連通する孔67を固定板64に、二室58及び59を相互に連通する孔68を固定板65に夫々設ける代わりに、孔67を弁座本体81に、孔68を弁座本体85に夫々設けてもよい。
Instead of providing a
1 振動エネルギ吸収装置
2 収容体
3、4 室
5 区画部材
6 振動伝達部材
7、14、17 オリフィス
8 連通手段
10、12、15、18 ポート
13、16 一方向弁
19 制御弁
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