JP4718408B2

JP4718408B2 - Damping device

Info

Publication number: JP4718408B2
Application number: JP2006266402A
Authority: JP
Inventors: 義仁渡邉
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008082518A

Description

本発明は、振動が伝達される２つの構造体の間に配設されて、振動源たる一方の構造体から他方の構造体へ伝達される振動エネルギを減衰させるための減衰装置に係り、特に、一方の構造体から伝達された振動を回転運動のエネルギに変換し、この回転運動のエネルギを熱エネルギに変換して消費させるように構成した減衰装置の改良に関する。 The present invention relates to a damping device that is disposed between two structures to which vibration is transmitted and that attenuates vibration energy transmitted from one structure as a vibration source to the other structure. Further, the present invention relates to an improvement of a damping device configured to convert vibration transmitted from one structure into energy of rotational motion and to convert the energy of rotational motion into heat energy for consumption.

この種の減衰装置としては、特開平１０−１８４７５７号公報や特開２００２−５２２９号公報に開示されるものが知られている。図８に示すように、この減衰装置は第１の構造体１００と第２の構造体１０１との間に設けられ、両者間に伝達される振動の減衰を行うものであり、前記第１の構造体１００に結合されるスクリューロッド１０６と、このスクリューロッド１０６を覆うようにして設けられると共に前記第２の構造体１０１に結合された固定外筒１０７とを具備している。前記スクリューロッド１０６には螺旋状のねじ溝が形成されており、このねじ溝には固定外筒１０７に対して回転自在に支承されたスクリューナット１０８が螺合している。すなわち、これらスクリューロッド１０６とスクリューナット１０８はボールねじを構成している。また、このスクリューナット１０８には円筒状の回転内筒１０９が固定されており、この回転内筒１０９の外周面は固定外筒１０７の内周面と対向して粘性流体の作用室１１０を形成している。 As this type of attenuator, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-184757 and 2002-5229 are known. As shown in FIG. 8, this damping device is provided between the first structure 100 and the second structure 101, and attenuates vibrations transmitted between them. A screw rod 106 coupled to the structure body 100 and a fixed outer cylinder 107 coupled to the second structure body 101 are provided so as to cover the screw rod 106. The screw rod 106 is formed with a helical thread groove, and a screw nut 108 rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder 107 is screwed into the thread groove. That is, the screw rod 106 and the screw nut 108 constitute a ball screw. A cylindrical rotating inner cylinder 109 is fixed to the screw nut 108, and the outer peripheral surface of the rotating inner cylinder 109 is opposed to the inner peripheral surface of the fixed outer cylinder 107 to form a viscous fluid working chamber 110. is doing.

従って、このような構造の減衰装置１では、前記第２の構造体１０１が第１の構造体１００に対して振動すると、スクリューロッド１０６がスクリューナット１０８に対して進退すると共に、かかるスクリューナット１０８が固定外筒１０７に対して回転を生じ、スクリューナット１０８に固定された回転内筒１０９も固定外筒１０７に対して回転を生じる。回転内筒１０９の外周面と固定外筒１０７の内周面との隙間は粘性流体の作用室１１０となっていることから、回転内筒１０９が回転を生じると、作用室１１０内の粘性流体に対して回転内筒１０９の回転角速度に応じた剪断摩擦力が作用し、かかる粘性流体が発熱する。つまり、この減衰装置１では第２の構造体１０１と第１の構造体１００との間の振動エネルギが回転エネルギに変換され、更にその回転エネルギが熱エネルギに変換され、その結果として第２の構造体１０１の保有する振動エネルギの減衰が効果的に行われるようになっている。 Therefore, in the damping device 1 having such a structure, when the second structure 101 vibrates with respect to the first structure 100, the screw rod 106 moves forward and backward with respect to the screw nut 108, and the screw nut 108 Rotates with respect to the fixed outer cylinder 107, and the rotating inner cylinder 109 fixed to the screw nut 108 also rotates with respect to the fixed outer cylinder 107. Since the gap between the outer peripheral surface of the rotating inner cylinder 109 and the inner peripheral surface of the fixed outer cylinder 107 serves as a viscous fluid working chamber 110, when the rotating inner cylinder 109 rotates, the viscous fluid in the working chamber 110 is rotated. On the other hand, a shear frictional force according to the rotational angular velocity of the rotating inner cylinder 109 acts, and the viscous fluid generates heat. That is, in this damping device 1, the vibration energy between the second structure 101 and the first structure 100 is converted into rotational energy, and the rotational energy is further converted into heat energy. The vibration energy held by the structure 101 is effectively attenuated.

この減衰装置の具体的使用例としては、例えば建築構造物の構造枠体において、かかる構造枠体の対向角部を連結する筋交いの如く配設する例が挙げられる。このような使用例では、地震などによって前記構造枠体に歪みが発生すると、前記減衰装置に軸方向の引っ張り力又は圧縮力が作用すると共に、前記スクリューロッドが固定外筒に対して進退し、前述した減衰効果が発揮されるようになっている。その結果、構造枠体の歪みエネルギが吸収され、建築構造物の揺れが有効に制振される。 As a specific example of use of this damping device, for example, in a structural frame of a building structure, an example in which the damping device is arranged like a brace connecting opposite corners of the structural frame can be given. In such a use example, when distortion occurs in the structural frame due to an earthquake or the like, an axial tensile force or compressive force acts on the damping device, and the screw rod advances and retreats with respect to the fixed outer cylinder. The above-described attenuation effect is exhibited. As a result, the distortion energy of the structural frame is absorbed, and the shaking of the building structure is effectively damped.

また、他の使用例としては、地震対策としての免震装置と一緒に用いる例が挙げられる。免震装置は建築構造物とその基盤との間に設けられて、建築構造物を基盤の揺れから絶縁する目的で用いられており、地震等による振動エネルギが建築構造物に伝播したとしても、建築構造物が基盤の振動周期とは無関係にそれ独自の振動周期で揺れることができるようになっている。もっとも、免震装置は基盤の揺れと建物の揺れとを絶縁するものであるから、地震が収まった後にも建築構造物の揺れは残存してしまうことになる。このため、基盤と建建築構造物との間に前述した減衰装置を設けると、かかる減衰装置によって建築構造物の振動エネルギが吸収され、建築構造物の振動を早期に収束させることができる。
特開平１０−１８４７５７号公報特開２００２−５２２９号公報 Moreover, as another example of use, the example used with the seismic isolation apparatus as an earthquake countermeasure is mentioned. The seismic isolation device is installed between the building structure and its base, and is used to insulate the building structure from the shaking of the base. Even if vibration energy due to earthquakes propagates to the building structure, The building structure can swing with its own vibration period regardless of the vibration period of the foundation. However, since the seismic isolation device insulates the shaking of the base from the shaking of the building, the shaking of the building structure will remain after the earthquake has stopped. For this reason, when the damping device described above is provided between the base and the building and building structure, the vibration energy of the building structure is absorbed by the damping device, and the vibration of the building structure can be converged at an early stage.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-184757 JP 2002-5229 A

このような構造の減衰装置においては、実際に回転内筒が回転して粘性流体に剪断力が作用すると、粘性流体が剪断摩擦によって高温となり、膨張することから、作用室内の圧力が高まり、かかる圧力の一部を解放する手段を設けなければ、回転軸受に隣接して作用室の両端に設けられたシール部材が破損を生じてしまう懸念があった。 In the damping device having such a structure, when the rotating inner cylinder is actually rotated and a shearing force is applied to the viscous fluid, the viscous fluid becomes high temperature and expands due to the shear friction, so that the pressure in the working chamber increases and is applied. If means for releasing part of the pressure is not provided, there is a concern that the seal members provided at both ends of the working chamber adjacent to the rotary bearing may be damaged.

圧力の一部を解放する方策としては、膨張した粘性流体の一部が作用室から流入するバッファ容器を設けることが考えられる。しかし、固定外筒に対して実際にバッファ容器を設け、粘性流体の膨張に任せて該粘性流体をバッファ容器に流入させると、回転内筒が固定外筒に対して反転を繰り返すにつれ、減衰力が徐々に低下していく現象が確認された。すなわち、作用室に連通するバッファ容器を設置したのみでは、動作中における作用室の内圧上昇を回避することはできるが、一定の減衰力を動作中に継続して発揮することができないといった問題点が浮かび上がってきた。 As a measure for releasing a part of the pressure, it is conceivable to provide a buffer container in which a part of the expanded viscous fluid flows from the working chamber. However, if a buffer container is actually provided for the fixed outer cylinder and the viscous fluid is allowed to flow into the buffer container by allowing the viscous fluid to expand, as the rotating inner cylinder repeatedly reverses with respect to the fixed outer cylinder, the damping force It was confirmed that the phenomenon gradually decreased. That is, only by installing a buffer container communicating with the working chamber, it is possible to avoid an increase in the internal pressure of the working chamber during operation, but it is not possible to continuously exhibit a certain damping force during operation. Has emerged.

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、動作中における作用室の内圧上昇による機器の破損を防止しつつ、かかる動作中に一定の減衰力を継続して発揮することが可能な減衰装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to maintain a constant damping force during the operation while preventing damage to the device due to an increase in the internal pressure of the working chamber during the operation. An object of the present invention is to provide an attenuator that can be used as an attenuator.

このような目的を達成するために、本発明の減衰装置は、第１の構造体に固定されると共に中空部を有して筒状に形成された固定外筒と、この固定外筒の中空部内に収容されると共に該固定外筒に対して回転自在に支承され、固定外筒の周壁と所定の隙間を介して対向して作用室を形成する回転内筒と、一端が前記第２の構造体に結合されて軸方向に進退すると共に外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたスクリューロッドと、このスクリューロッドに螺合すると共に前記回転内筒に固定されたスクリューナットと、前記作用室に密封された粘性流体とから構成されており、前記固定外筒には前記作用室と連通するバッファ容器が設けられている。また、このバッファ容器と作用室との間には、前記作用室における粘性流体の内部圧力を一定に保ちながら粘性流体の流動を制御する圧力調整手段が設けられている。 In order to achieve such an object, the damping device of the present invention includes a fixed outer cylinder that is fixed to the first structure and has a hollow portion and is formed in a cylindrical shape, and a hollow of the fixed outer cylinder. A rotating inner cylinder that is housed in the unit and is rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder, and faces a peripheral wall of the fixed outer cylinder through a predetermined gap, and one end of the rotating inner cylinder is the second A screw rod coupled to the structure and moving back and forth in the axial direction and having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface; a screw nut screwed into the screw rod and fixed to the rotating inner cylinder; The stationary outer cylinder is provided with a buffer container that communicates with the working chamber. Further, a pressure adjusting means is provided between the buffer container and the working chamber to control the flow of the viscous fluid while keeping the internal pressure of the viscous fluid in the working chamber constant.

このような本発明の減衰装置によれば、固定外筒に対して前記作用室に連通するバッファ容器を設けたので、前記回転内筒が固定外筒に対して繰り返し反転し、これに伴って作用室内の粘性流体が高温となって膨張しても、粘性流体は作用室からバッファ容器へ流入することができるので、作用室内が過度に高圧になるのを回避することができ、作用室を密封するシール部材等の機器の破損を回避することが可能となる。 According to the damping device of the present invention, since the buffer container that communicates with the working chamber is provided with respect to the fixed outer cylinder, the rotating inner cylinder is repeatedly reversed with respect to the fixed outer cylinder. Even if the viscous fluid in the working chamber expands at a high temperature, the viscous fluid can flow into the buffer container from the working chamber, so that an excessively high pressure can be avoided in the working chamber. It is possible to avoid damage to equipment such as a sealing member to be sealed.

また、粘性流体がバッファ容器に流入する際には、前記圧力調整手段が作用室の内圧を一定に保つように前記粘性流体の流動を制御する。本願発明者が実験を通して得た知見によれば、前記圧力調整手段を設けず、ハツファ容器に対する粘性流体の流入を何ら制限しない場合、粘性流体の粘度にもよるが、作用室内の内圧が２〜３気圧程度になると、前記バッファ容器内に対する粘性流体の流入が生じる。しかし、その場合には、内筒が繰り返し反転するにつれ、減衰力が徐々に低下していく現象が確認された。一方、前記圧力調整手段を設けてバッファ容器に対する粘性流体の流入を制限し、作用室の内圧がある程度まで高くなった状態で粘性流体のバッファ容器に対する流動が開始されるように設定すると共に、回転内筒の動作中はその内圧が維持されるようにすると、減衰力の低下は認められず、動作中は継続して一定の減衰力を発揮できた。 Further, when the viscous fluid flows into the buffer container, the pressure adjusting means controls the flow of the viscous fluid so as to keep the internal pressure of the working chamber constant. According to the knowledge obtained by the inventor through experiments, when the pressure adjusting means is not provided and the inflow of the viscous fluid into the Haffa container is not limited at all, the internal pressure in the working chamber is 2 to 2 depending on the viscosity of the viscous fluid. When the pressure is about 3 atmospheres, the viscous fluid flows into the buffer container. However, in that case, it was confirmed that the damping force gradually decreased as the inner cylinder was repeatedly reversed. On the other hand, the pressure adjusting means is provided to restrict the inflow of the viscous fluid into the buffer container so that the flow of the viscous fluid to the buffer container is started in a state where the internal pressure of the working chamber is increased to some extent, and the rotation is performed. If the internal pressure was maintained during the operation of the inner cylinder, no decrease in the damping force was observed, and a constant damping force could be exhibited continuously during the operation.

従って、前記圧力調整手段をバッファ容器と作用室との間に設け、回転内筒の動作中には前記作用室における粘性流体の内部圧力を一定に保つことで、かかる動作中に一定の減衰力を継続して発揮することが可能となる。 Therefore, the pressure adjusting means is provided between the buffer container and the working chamber, and the internal pressure of the viscous fluid in the working chamber is kept constant during the operation of the rotating inner cylinder, so that a constant damping force can be obtained during the operation. Can continue to be demonstrated.

前記圧力調整手段は作用室の内圧を一定に保つように機能するが、この内圧が高い程、回転内筒の動作中に発生する減衰力を高く維持することができると考えられる。しかし、その圧力を余りに高圧に設定すると、固定外筒、回転内筒及びシール部材の耐圧性能を高める必要が生じ、装置が大型化、重量化し、生産コストが嵩む懸念がある。従って、このような観点からすれば、圧力調整手段は作用室の内圧を１０〜１００気圧程度に保つのが好ましい。但し、この値は粘性流体の種類や装置の大きさによっても多少変動する。 The pressure adjusting means functions to keep the internal pressure of the working chamber constant, but it is considered that the higher the internal pressure, the higher the damping force generated during the operation of the rotating inner cylinder. However, if the pressure is set too high, it is necessary to increase the pressure resistance performance of the fixed outer cylinder, the rotating inner cylinder and the seal member, which may increase the size and weight of the device and increase the production cost. Therefore, from this point of view, the pressure adjusting means preferably keeps the internal pressure of the working chamber at about 10 to 100 atm. However, this value varies somewhat depending on the type of viscous fluid and the size of the apparatus.

以下、添付図面を用いて本発明の減衰装置を詳細に説明する。 Hereinafter, the damping device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は本発明を適用した減衰装置の一例を示すものである。この減衰装置１は第１の構造体と第２の構造体との間に存在する相対的な振動を減衰させ、かかる振動を早期に収束させるものであって、例えば、建物とこれを支える基盤との間に配置されて使用される。 FIG. 1 shows an example of an attenuation device to which the present invention is applied. The damping device 1 attenuates a relative vibration existing between the first structure and the second structure and converges the vibration at an early stage. For example, a building and a base supporting the building Used between and.

この減衰装置１は、中空部を有して筒状に形成された固定外筒１０と、この固定外筒１０の中空部内に収容されると共に該固定外筒１０に対して回転自在に支承されたロータ２０と、これら固定外筒１０及びロータ２０を貫通すると共に該ロータが螺合したスクリューロッド３０とを備えており、例えば、前記固定外筒１０は第１の構造体としての建物にボルトなどを用いて固定される一方、前記スクリューロッド３０はその一端が第２の構造体としての基盤１００に固定される。 The damping device 1 includes a fixed outer cylinder 10 having a hollow portion and formed in a cylindrical shape, and is accommodated in the hollow portion of the fixed outer cylinder 10 and is rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder 10. And the fixed outer cylinder 10 and a screw rod 30 that passes through the rotor 20 and is screwed together. For example, the fixed outer cylinder 10 is bolted to a building as a first structure. On the other hand, one end of the screw rod 30 is fixed to the base 100 as the second structure.

前記固定外筒１０は、筒状に形成された外筒本体１１と、この外筒本体１１の軸方向の両端面に固定される一対のエンドプレート１２，１３とから構成されている。外筒本体１１の内周面は、前記ロータ２０の外周面と所定の隙間を介して対向するスリーブ部１４と、このスリーブ部１４に対して軸方向へ隣接して設けられた一対の内筒支持部１５，１６とから構成されており、一対の内筒支持部１５，１６には前記回転内筒２０の回転を支承するための一対の回転ベアリング１７，１８が嵌合している。これらの回転ベアリング１７，１８は前記エンドプレート１２，１３を外筒本体１１に対してボルトを用いて固定することで、前記外筒本体１１の内筒支持部１５，１６に固定されるようになっている。尚、図中の符号１９は回転ベアリング１７，１８の外輪に接して該回転ベアリング１７，１８の軸方向の位置決めを行うスペーサリングである。 The fixed outer cylinder 10 includes an outer cylinder main body 11 formed in a cylindrical shape, and a pair of end plates 12 and 13 fixed to both end faces in the axial direction of the outer cylinder main body 11. The inner peripheral surface of the outer cylinder main body 11 has a sleeve portion 14 facing the outer peripheral surface of the rotor 20 with a predetermined gap, and a pair of inner cylinders provided adjacent to the sleeve portion 14 in the axial direction. The support parts 15 and 16 are comprised, A pair of rotation bearings 17 and 18 for supporting rotation of the said rotation inner cylinder 20 are fitted by a pair of inner cylinder support parts 15 and 16. As shown in FIG. These rotary bearings 17 and 18 are fixed to the inner cylinder support portions 15 and 16 of the outer cylinder main body 11 by fixing the end plates 12 and 13 to the outer cylinder main body 11 using bolts. It has become. Reference numeral 19 in the figure denotes a spacer ring that contacts the outer ring of the rotary bearings 17 and 18 to position the rotary bearings 17 and 18 in the axial direction.

一方、前記ロータ２０は、前記固定外筒１０の中空部内に収容されると共に、前述の回転ベアリング１７，１８によってその回転を支承された回転内筒２１と、この回転内筒２１の軸方向の一端にブラケット２２を介して固定されたスクリューナット４０とから構成されており、前記回転内筒２１の内周面とスクリューロッド３０の外周面との間には隙間が形成される一方、前記スクリューナット４０が前記スクリューロッド３０の外周面に螺合している。前記回転内筒２１は外筒本体１１のスリーブ部１４と対向するジャーナル部２４を有しており、外筒本体１１のスリーブ部１４と回転内筒２１のジャーナル部２４とが対向することにより、これらの間に粘性流体６の作用室２が形成されるようになっている。 On the other hand, the rotor 20 is housed in the hollow portion of the fixed outer cylinder 10, and the rotating inner cylinder 21 whose rotation is supported by the rotary bearings 17 and 18 described above, and the axial direction of the rotating inner cylinder 21. The screw nut 40 is fixed to one end via a bracket 22, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the rotating inner cylinder 21 and the outer peripheral surface of the screw rod 30. A nut 40 is screwed onto the outer peripheral surface of the screw rod 30. The rotating inner cylinder 21 has a journal portion 24 that faces the sleeve portion 14 of the outer cylinder main body 11, and the sleeve portion 14 of the outer cylinder main body 11 and the journal portion 24 of the rotating inner cylinder 21 face each other. A working chamber 2 for the viscous fluid 6 is formed between them.

この作用室２には粘性流体６が充填されている。前記ジャーナル部２４の軸方向の両端にはリング状のシール部材２５，２５が嵌められており、作用室２内に封入された粘性流体６が該作用室２から漏れだすのを防止している。前記作用室２に封入される粘性流体６としては、例えば、動粘度が１０万〜５０万ｍｍ² ／ｓ（２５℃）程度のシリコーンオイルが用いられる。 The working chamber 2 is filled with a viscous fluid 6. Ring-shaped seal members 25, 25 are fitted to both ends of the journal portion 24 in the axial direction to prevent the viscous fluid 6 enclosed in the working chamber 2 from leaking from the working chamber 2. . As the viscous fluid 6 sealed in the working chamber 2, for example, silicone oil having a kinematic viscosity of about 100,000 to 500,000 mm ² / s (25 ° C.) is used.

また、前記外筒本体１１のスリーブ部１４にはポート２３が設けられると共に、かかるポート２３には後述する圧力調整手段５を介して密閉式のバッファ容器５０が接続されている。固定外筒１０に対してロータ２０が回転すると、作用室２に充填された粘性流体６が剪断摩擦力によって発熱し、かかる粘性流体６の体積は膨張する。前記バッファ容器５０はそのような粘性流体６の体積変化を吸収するために設けられている。このバッファ容器５０内にはピストン５１が設けられると共に、かかるピストン５１は弾性部材５２によって背後から付勢されており、前記バッファ容器５０内に存在する粘性流体６の量に応じてピストン５１がバッファ容器５０内を移動するように構成されている。更に、作用室２内の圧力が所定の大きさに達するまでは、粘性流体６がバッファ容器５０へ流入することがないよう、前記圧力調整手段５はポート２３とバッファ容器との間で粘性流体の流動を制御している。 The sleeve portion 14 of the outer cylinder main body 11 is provided with a port 23, and a sealed buffer container 50 is connected to the port 23 via a pressure adjusting means 5 described later. When the rotor 20 rotates with respect to the fixed outer cylinder 10, the viscous fluid 6 filled in the working chamber 2 generates heat due to the shear frictional force, and the volume of the viscous fluid 6 expands. The buffer container 50 is provided to absorb such a volume change of the viscous fluid 6. A piston 51 is provided in the buffer container 50, and the piston 51 is urged from behind by an elastic member 52. The piston 51 is buffered according to the amount of the viscous fluid 6 existing in the buffer container 50. It is configured to move in the container 50. Further, the pressure adjusting means 5 is arranged between the port 23 and the buffer container so that the viscous fluid 6 does not flow into the buffer container 50 until the pressure in the working chamber 2 reaches a predetermined level. Is controlling the flow.

図２は前記スクリューロッド３０とスクリューナット４０との組み合わせを示す斜視図である。スクリューロッド３０の外周面には螺旋状のボール転動溝３１が形成されており、スクリューナット４０は前記ボール転動溝３１を転動する多数のボール３を介してスクリューロッド３０に螺合している。また、スクリューナット４０は前記スクリューロッド３０が挿通される貫通孔を有して円筒状に形成されると共に、前記スクリューロッド３０のボール転動溝３１を転動したボール３を循環させるための無限循環路が設けられている。すなわち、これらスクリューナット４０とスクリューロッド３０はボールスクリューを構成している。 FIG. 2 is a perspective view showing a combination of the screw rod 30 and the screw nut 40. A spiral ball rolling groove 31 is formed on the outer peripheral surface of the screw rod 30, and the screw nut 40 is screwed into the screw rod 30 via a large number of balls 3 rolling in the ball rolling groove 31. ing. Further, the screw nut 40 has a through hole through which the screw rod 30 is inserted and is formed in a cylindrical shape, and is infinite for circulating the ball 3 that has rolled in the ball rolling groove 31 of the screw rod 30. A circulation path is provided. That is, the screw nut 40 and the screw rod 30 constitute a ball screw.

そして、このスクリューナット４０の外周面にはフランジ部４１が設けられており、図３に示すように、かかるフランジ部４１に挿通された固定ボルト４２を前記ブラケット２２に締結することで、スクリューナット４０の回転がブラケット２２を介して前記回転内筒２１に伝達されるようになっている。前記ブラケット２２は回転内筒２１の軸方向の端面にボルトで締結されており、固定外筒１０を構成するエンドプレート１３から軸方向へ突出している。また、スクリューナット４０のフランジ部４１は固定外筒１０から突出したブラケット２２の端部に対して固定されている。従って、スクリューナット４０は前記固定外筒１０の内部には収容されておらず、固定ボルト４２の締結を解除することで、容易に固定外筒１０及び回転内筒２１の組立体をスクリューロッド３０から抜き取ることができるようになっている。 And the flange part 41 is provided in the outer peripheral surface of this screw nut 40, and as shown in FIG. 3, by fastening the fixing bolt 42 penetrated to this flange part 41 to the said bracket 22, screw nut The rotation of 40 is transmitted to the rotating inner cylinder 21 via the bracket 22. The bracket 22 is fastened to the axial end surface of the rotating inner cylinder 21 with a bolt, and protrudes in the axial direction from an end plate 13 that constitutes the fixed outer cylinder 10. Further, the flange portion 41 of the screw nut 40 is fixed to the end portion of the bracket 22 protruding from the fixed outer cylinder 10. Accordingly, the screw nut 40 is not housed in the fixed outer cylinder 10, and the assembly of the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 21 can be easily removed by releasing the fastening of the fixing bolt 42. Can be extracted from.

一方、図１に示すように、スクリューロッド３０の一端は円盤状の取付板４３に螺合しており、かかる取付板４３は図示外のボルトで基盤１００に対して固定されている。取付板４３とスクリューロッド３０の間には平行キー４４が挿入されており、取付板４３に対するスクリューロッド３０の回転止めがなされている。 On the other hand, as shown in FIG. 1, one end of the screw rod 30 is screwed into a disk-shaped mounting plate 43, and the mounting plate 43 is fixed to the base 100 with a bolt (not shown). A parallel key 44 is inserted between the mounting plate 43 and the screw rod 30 to prevent the screw rod 30 from rotating relative to the mounting plate 43.

従って、基盤１００に対して建物が図１中の矢線Ｘ方向に沿って振動すると、前記固定外筒１０は第１の構造体たる建物に固定されていることから、かかる振動は固定外筒１０に対するスクリューロッド３０の軸方向への進退運動となり、この進退運動に伴ってスクリューナット４０を含むロータ２０が固定外筒の中空部内でスクリューロッドの周囲を回転することになる。ロータ２０（回転内筒２１）が固定外筒１０に対して回転を生じると、前記作用室２に存在する粘性流体６に対して剪断力が作用し、回転内筒２１の運動エネルギが粘性流体６の熱エネルギに変換されて消費され、回転内筒２１の運動エネルギが減衰される。これにより、基盤１００に対する建物１０１のＸ方向の振動を強制的に減衰させることができるようになっている。 Accordingly, when the building vibrates along the arrow X direction in FIG. 1 with respect to the base 100, the fixed outer cylinder 10 is fixed to the building as the first structure. The forward and backward movement of the screw rod 30 relative to the axial direction 10 is performed, and the rotor 20 including the screw nut 40 rotates around the screw rod in the hollow portion of the fixed outer cylinder along with the forward and backward movement. When the rotor 20 (rotating inner cylinder 21) rotates with respect to the fixed outer cylinder 10, a shearing force acts on the viscous fluid 6 existing in the working chamber 2, and the kinetic energy of the rotating inner cylinder 21 is changed to a viscous fluid. The kinetic energy of the rotating inner cylinder 21 is attenuated. Thereby, the vibration of the building 101 in the X direction relative to the base 100 can be forcibly damped.

スクリューロッド３０のＸ方向に沿った進退運動をスクリューナット４０の回転運動に変換しているので、かかるスクリューナット４０にはスクリューロッド３０の軸方向に沿った外力が作用している。このため、ロータ２０の回転を支承する一対の回転ベアリング１７，１８のうち、スクリューナット４０に近接した側の回転ベアリング１８にはラジアル荷重とスラスト荷重を等分に負荷することが可能なクロスローラ軸受が採用され、スクリューナット４０から回転内筒に対して作用するスラスト荷重、すなわちスクリューロッド３０の軸方向に作用する外力を十分に負荷し得るように構成されている。 Since the forward / backward movement along the X direction of the screw rod 30 is converted into the rotational movement of the screw nut 40, an external force along the axial direction of the screw rod 30 acts on the screw nut 40. Therefore, among the pair of rotary bearings 17 and 18 that support the rotation of the rotor 20, the cross roller that can equally apply the radial load and the thrust load to the rotary bearing 18 on the side close to the screw nut 40. A bearing is employed, and a thrust load acting on the rotating inner cylinder from the screw nut 40, that is, an external force acting in the axial direction of the screw rod 30 can be sufficiently loaded.

また、前記クロスローラ軸受１８はブラケット２２を回転内筒２１に対して固定することで、その内輪が該回転内筒２１に固定されており、前記ブラケット２２はクロスローラ軸受１８の押え板としても機能している。 The cross roller bearing 18 fixes the bracket 22 to the rotating inner cylinder 21 so that the inner ring is fixed to the rotating inner cylinder 21, and the bracket 22 is also used as a pressing plate for the cross roller bearing 18. It is functioning.

図４乃至図６は、前記圧力調整手段５とバッファ容器５０の作用を示した概略図である。 4 to 6 are schematic views showing the operation of the pressure adjusting means 5 and the buffer container 50. FIG.

前記圧力調整手段５は、前記作用室２からバッファ容器５０へ粘性流体６が流動する第１通路５３と、前記バッファ容器５０から作用室２へ粘性流体６が流動する第２通路５４とを有している。前記第１通路５３には当該通路における粘性流体６の流動を遮断する放出弁５５が設けられ、この放出弁５５は第１スプリング５６によって第１通路５３を閉塞する方向に付勢されている。また、前記第２通路５４には当該通路における粘性流体６の流動を遮断する復帰弁５７が設けられ、この復帰弁５７は第２スプリング５８によって第２通路５４を閉塞する方向に付勢されている。前記放出弁５５及び復帰弁５７は球状に形成されており、第１通路５３には放出弁５５の接離によって閉塞又は開放されるオリフィスが形成される一方、第２通路５４には復帰弁５７の接離によって閉塞又は開放されるオリフィスが形成されている。 The pressure adjusting means 5 has a first passage 53 through which the viscous fluid 6 flows from the working chamber 2 to the buffer container 50 and a second passage 54 through which the viscous fluid 6 flows from the buffer container 50 to the working chamber 2. is doing. The first passage 53 is provided with a release valve 55 that blocks the flow of the viscous fluid 6 in the passage, and the release valve 55 is urged by a first spring 56 in a direction to close the first passage 53. The second passage 54 is provided with a return valve 57 for blocking the flow of the viscous fluid 6 in the passage. The return valve 57 is urged by a second spring 58 in a direction to close the second passage 54. Yes. The discharge valve 55 and the return valve 57 are formed in a spherical shape, and an orifice that is closed or opened by contact and separation of the release valve 55 is formed in the first passage 53, while the return valve 57 is formed in the second passage 54. An orifice that is closed or opened by the contact and separation of each other is formed.

図４は前記回転内筒２１が停止している状態を示している。この状態では、前記放出弁５５は第１スプリング５６の付勢力によって第１通路５３を閉塞する一方、前記復帰弁５７は第２スプリング５８の付勢力によって第２通路５４を閉塞している。従って、作用室２とバッファ容器５０との間で粘性流体６の移動は行われていない。 FIG. 4 shows a state where the rotating inner cylinder 21 is stopped. In this state, the discharge valve 55 closes the first passage 53 by the biasing force of the first spring 56, while the return valve 57 closes the second passage 54 by the biasing force of the second spring 58. Therefore, the viscous fluid 6 is not moved between the working chamber 2 and the buffer container 50.

次に、図５は回転内筒２１の回転が開始され、作用室２の内部圧力が高まってきた状態を示している。回転内筒２１が回転を開始すると、作用室２内の粘性流体６に剪断力が作用し、かかる粘性流体６が摩擦熱によって膨張することから、作用室２の内圧が高まってくる。前記放出弁５３は第１スプリング５６の付勢力とバッファ容器５０内の圧力によって第１通路５３のオリフィスに押し付けられていることから、前記作用室２の内圧がこれらを上回った力を放出弁５５に与えると、放出弁５５がオリフィスから離間して、作用室２内の粘性流体６が第１通路５３を経てバッファ容器５０内に流入する。一方、粘性流体６のバッファ容器５０への流出に起因して作用室２の内圧が低下し、あるいは回転内筒２１の停止に伴って作用室２の内圧が低下すれば、放出弁５５は再び第１通路５３のオリフィスに押し付けられ、作用室２からバッファ容器５０への粘性流体６の流動が制限される。これにより、作用室２の内圧は一定に保たれる。 Next, FIG. 5 shows a state where the rotation of the rotary inner cylinder 21 is started and the internal pressure of the working chamber 2 is increased. When the rotating inner cylinder 21 starts rotating, a shearing force acts on the viscous fluid 6 in the working chamber 2 and the viscous fluid 6 expands due to frictional heat, so that the internal pressure of the working chamber 2 increases. Since the release valve 53 is pressed against the orifice of the first passage 53 by the biasing force of the first spring 56 and the pressure in the buffer container 50, the release valve 55 applies a force that the internal pressure of the working chamber 2 exceeds these pressures. , The release valve 55 is separated from the orifice, and the viscous fluid 6 in the working chamber 2 flows into the buffer container 50 through the first passage 53. On the other hand, if the internal pressure of the working chamber 2 decreases due to the outflow of the viscous fluid 6 to the buffer container 50, or the internal pressure of the working chamber 2 decreases as the rotating inner cylinder 21 stops, the release valve 55 is again turned on. Pressed against the orifice of the first passage 53, the flow of the viscous fluid 6 from the working chamber 2 to the buffer container 50 is restricted. Thereby, the internal pressure of the working chamber 2 is kept constant.

このとき、バッファ容器５０内のピストン５１は、かかるバッファ容器５０内への粘性流体６０の流入に伴い後退する。従って、弾性部材５２がピストン５１を介してバッファ容器５０内の粘性流体６に対して及ぼしている圧力は、放出弁５５が開放される際の作用室２における内圧よりも低く設定されている。 At this time, the piston 51 in the buffer container 50 moves backward as the viscous fluid 60 flows into the buffer container 50. Therefore, the pressure exerted by the elastic member 52 on the viscous fluid 6 in the buffer container 50 via the piston 51 is set lower than the internal pressure in the working chamber 2 when the release valve 55 is opened.

また、放出弁５５が開放されている際には、作用室２の内圧がバッファ容器５０の内圧よりも高いので、復帰弁５７は作用室２の圧力によって第２通路５４のオリフィスに押し付けられており、常に閉塞した状態にある。従って、バッファ容器５０内の粘性流体６が第２通路５４を経て作用室２に流出することはない。 When the discharge valve 55 is opened, the internal pressure of the working chamber 2 is higher than the internal pressure of the buffer container 50, so that the return valve 57 is pressed against the orifice of the second passage 54 by the pressure of the working chamber 2. And is always closed. Therefore, the viscous fluid 6 in the buffer container 50 does not flow out to the working chamber 2 through the second passage 54.

一方、図６は回転内筒２１の回転中にバッファ容器５０に流入した粘性流体６が該回転内筒２１の停止後に該バッファ容器５０から作用室２へ戻る状態を示している。回転内筒２１の回転が停止し、放出弁５７が閉鎖している状態では、バッファ容器５０内の圧力は弾性部材５２の付勢力で決定されている。従って、回転内筒２１が停止し、作用室２内の粘性流体６が徐々に冷却されて収縮を生じると、次第に作用室２の内圧がバッファ容器５０の内圧に接近していき、作用室２の内圧がバッファ容器５０の内圧を下回った時点で、前記復帰弁５７が第２通路５４のオリフィスから離間し、バッファ容器５０の圧力に押し出されるようにして、粘性流体６がバッファ容器５０から作用室２へと流入する。従って、前記復帰弁５７が動作する圧力は、ピストン５１がバッファ容器５０内の粘性流体６に対して及ぼしている圧力よりも小さく設定されている。これにより、バッファ容器５０内の粘性流体６の量は、回転内筒２１の回転開始前の状態に復帰する。 On the other hand, FIG. 6 shows a state in which the viscous fluid 6 flowing into the buffer container 50 during the rotation of the rotating inner cylinder 21 returns from the buffer container 50 to the working chamber 2 after the rotating inner cylinder 21 stops. When the rotation of the rotating inner cylinder 21 is stopped and the discharge valve 57 is closed, the pressure in the buffer container 50 is determined by the urging force of the elastic member 52. Accordingly, when the rotating inner cylinder 21 is stopped and the viscous fluid 6 in the working chamber 2 is gradually cooled and contracted, the internal pressure of the working chamber 2 gradually approaches the internal pressure of the buffer container 50, and the working chamber 2 When the internal pressure of the buffer container 50 falls below the internal pressure of the buffer container 50, the return valve 57 is separated from the orifice of the second passage 54 and pushed out by the pressure of the buffer container 50, so that the viscous fluid 6 acts from the buffer container 50. Flows into chamber 2. Accordingly, the pressure at which the return valve 57 operates is set to be smaller than the pressure exerted by the piston 51 on the viscous fluid 6 in the buffer container 50. Thereby, the amount of the viscous fluid 6 in the buffer container 50 returns to the state before the rotation of the rotating inner cylinder 21 is started.

図７は、前記圧力調整手段５を設けた場合の減衰装置１と、圧力調整手段５を設けずにバッファ容器５０を大気圧に開放した場合の減衰装置とにおける減衰性能を比較したグラフである。グラフの横軸は時間経過を、縦軸は減衰力の大きさを示している。減衰力は固定外筒１０と回転内筒２１との相対速度差に比例するので、回転内筒２１が正転又は逆転を生じた際に減衰力が発生し、回転方向の切り替えのために停止した際に減衰力がゼロとなっている。 FIG. 7 is a graph comparing the attenuation performance of the attenuation device 1 when the pressure adjusting means 5 is provided and the attenuation device when the buffer container 50 is opened to the atmospheric pressure without providing the pressure adjusting means 5. . The horizontal axis of the graph represents the passage of time, and the vertical axis represents the magnitude of the damping force. Since the damping force is proportional to the relative speed difference between the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 21, a damping force is generated when the rotating inner cylinder 21 is rotated forward or reversely, and is stopped for switching the rotation direction. When it is done, the damping force is zero.

前記圧力調整手段５を設けなかった後者の場合では、回転内筒２１が正転及び逆転を繰り返すにつれ、減衰力のピークは小さくなっており、発揮し得る減衰力が弱まっていることが伺われる。これに対して、前記圧力調整手段５を設けた場合には、回転内筒２１が正転及び逆転を繰り返しても、減衰力のピークは一定値を維持しており、繰り返しの振動に対して減衰性能を有効に発揮していることが伺われる。尚、前記圧力調整手段５を設けた場合に、回転内筒２１の最初の正転時に減衰力のピークが僅かに小さくなっているのは、この時点では未だ粘性流体６の膨張が進行しておらず、作用室２内の圧力が十分に高まっていないためと考えられる。 In the latter case where the pressure adjusting means 5 is not provided, as the rotating inner cylinder 21 repeats normal rotation and reverse rotation, the peak of the damping force is reduced, and it can be seen that the damping force that can be exhibited is weakened. . On the other hand, when the pressure adjusting means 5 is provided, even if the rotating inner cylinder 21 repeats normal rotation and reverse rotation, the peak of the damping force is maintained at a constant value. It can be said that the damping performance is effectively exhibited. When the pressure adjusting means 5 is provided, the peak of the damping force is slightly smaller at the time of the first forward rotation of the rotating inner cylinder 21 because the expansion of the viscous fluid 6 is still proceeding at this point. This is probably because the pressure in the working chamber 2 is not sufficiently increased.

この結果からすれば、作用室２の内圧をある程度高い状態に保ちながら回転内筒２１を固定外筒１０に対して回転させた方が、作用室２内を大気圧に近い状態に保ちながら回転内筒２１を固定外筒１０に対して回転させた場合に比べて、より安定した減衰性能を発揮し得ることが判明した。 According to this result, rotating the rotating inner cylinder 21 with respect to the fixed outer cylinder 10 while maintaining the internal pressure of the working chamber 2 to a certain level is rotated while maintaining the inside of the working chamber 2 close to atmospheric pressure. It has been found that more stable attenuation performance can be exhibited as compared with the case where the inner cylinder 21 is rotated with respect to the fixed outer cylinder 10.

本発明を適用した減衰装置の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of the attenuation device to which this invention is applied. スクリューロッドとスクリューナットとの組み合わせを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the combination of a screw rod and a screw nut. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 放出弁及び復帰弁が共に閉鎖している状態の圧力調整手段の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the pressure adjustment means of the state in which the discharge valve and the return valve are both closed. 放出弁が開放している状態の圧力調整手段の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the pressure adjustment means in the state where the discharge valve is open. 復帰弁が開放している状態の圧力調整手段の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the pressure adjustment means of the state in which the return valve is open | released. 回転内筒が正転及び逆転を繰り返した場合の減衰力と時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between damping force and time when a rotation inner cylinder repeats normal rotation and reverse rotation. 従来の減衰装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional damping device.

符号の説明Explanation of symbols

２…作用室、５…圧力調整手段、６…粘性流体、１０…固定外筒、２１…回転内筒、３０…スクリューロッド、４０…スクリューナット、５０…バッファ容器 2 ... Working chamber, 5 ... Pressure adjusting means, 6 ... Viscous fluid, 10 ... Fixed outer cylinder, 21 ... Rotating inner cylinder, 30 ... Screw rod, 40 ... Screw nut, 50 ... Buffer container

Claims

第１の構造体に固定されると共に中空部を有して筒状に形成された固定外筒と、この固定外筒の中空部内に収容されると共に該固定外筒に対して回転自在に支承され、固定外筒の周壁と所定の隙間を介して対向して作用室を形成する回転内筒と、一端が第２の構造体に結合されて軸方向に進退すると共に外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたスクリューロッドと、このスクリューロッドに螺合すると共に前記回転内筒に固定されたスクリューナットと、前記作用室に密封された粘性流体と、から構成される減衰装置において、
前記固定外筒には前記作用室と連通するバッファ容器が設けられる一方、このバッファ容器と作用室との間には、前記作用室における粘性流体の内部圧力を一定に保ちながら粘性流体の流動を制御する圧力調整手段が設けられ、
前記圧力調整手段は、前記作用室の内部圧力が所定の上限圧力を上回った場合に、作用室側からバッファ容器側へ粘性流体を流動させる放出弁と、前記作用室の内部圧力がバッファ容器の内部圧力を下回った場合に、バッファ容器側から作用室側へ粘性流体を流動させる復帰弁とを備えていることを特徴とする減衰装置。 A fixed outer cylinder that is fixed to the first structure and has a hollow portion and is formed in a cylindrical shape, and is accommodated in the hollow portion of the fixed outer cylinder and is rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder. A rotating inner cylinder that forms a working chamber opposite to the peripheral wall of the fixed outer cylinder with a predetermined gap, and one end of which is coupled to the second structure body so as to advance and retreat in the axial direction. In a damping device composed of a screw rod formed with a thread groove, a screw nut screwed to the screw rod and fixed to the rotating inner cylinder, and a viscous fluid sealed in the working chamber,
While the fixed outer cylinder is provided with a buffer container communicating with the working chamber, the viscous fluid flows between the buffer container and the working chamber while keeping the internal pressure of the viscous fluid in the working chamber constant. Pressure adjusting means for controlling is provided ,
The pressure adjusting means includes: a release valve that causes the viscous fluid to flow from the working chamber side to the buffer container side when the internal pressure of the working chamber exceeds a predetermined upper limit pressure; A damping device comprising: a return valve that causes a viscous fluid to flow from the buffer container side to the working chamber side when the internal pressure falls below.

前記バッファ容器内には、かかるバッファ容器に対する粘性流体の流入量に応じて移動するピストンが設けられると共に、このピストンはバッファ容器内の粘性流体に対して前記上限圧力よりも低圧力を及ぼすように付勢されていることを特徴とする請求項１記載の減衰装置。A piston that moves in accordance with the amount of viscous fluid flowing into the buffer container is provided in the buffer container, and the piston exerts a pressure lower than the upper limit pressure on the viscous fluid in the buffer container. The damping device according to claim 1, wherein the damping device is biased.