JP6006657B2 - Hydraulic damper - Google Patents
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Description
この発明は、液圧ダンパに関し、特に、構造物や大型機械の振動を抑制する免震装置への利用に適する液圧ダンパの改良に関する。 The present invention relates to a hydraulic damper, and more particularly, to an improvement of a hydraulic damper suitable for use in a seismic isolation device that suppresses vibration of a structure or a large machine.
免震装置は、地盤と構造物との間に介装されるボールアイソレータやゴムといった支持装置を備え、構造物を地盤に対して変位可能に支持しており、地震動の構造物への伝達を絶縁するようになっている。また、この免震装置には、上記のような支持装置の他に、地盤と構造物との間に介装される液圧ダンパを備えており、構造物の振動を液圧ダンパが発生する減衰力で減衰させて構造物の振動を抑制するようになっている。 The seismic isolation device is equipped with a support device such as a ball isolator or rubber interposed between the ground and the structure, and supports the structure so that it can be displaced relative to the ground, and transmits seismic motion to the structure. It is designed to be insulated. Moreover, this seismic isolation device includes a hydraulic damper interposed between the ground and the structure in addition to the support device as described above, and the hydraulic damper generates vibration of the structure. Damping with a damping force suppresses the vibration of the structure.
免震装置は、地震が発生した場合に液圧ダンパの減衰力が小さければ小さいほど、地盤の振動の構造物へ伝達しにくくなり、高い振動絶縁性を確保することができるが、液圧ダンパの減衰力が小さいと大きな振動が入力された場合に構造物の移動を抑制できずに免震装置から構造物が脱落してしまう可能性があり、特に、狭小地に建てられた高層建築物等では振幅が大きくなると隣接地の建築物と干渉することもあって、大振幅の振動に対しては高い減衰力を発揮させることができる液圧ダンパが要望される。 The seismic isolation device has a smaller damping force of the hydraulic damper in the event of an earthquake, and is less likely to transmit the ground vibration to the structure and can ensure high vibration insulation. If the vibration damping force is small, it may not be possible to suppress the movement of the structure when large vibrations are input, and the structure may fall off from the seismic isolation device. Especially, a high-rise building built in a narrow area For example, when the amplitude increases, it may interfere with the adjacent building, and a hydraulic damper capable of exhibiting a high damping force against a large amplitude vibration is desired.
そこで、この種の免震装置に使用される液圧ダンパでは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されて当該シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、タンクと、伸側室からタンクへ通じる二つの通路と、これら通路の途中にそれぞれ設けた減衰弁と、タンクから圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁と、ピストンに設けられて圧側室から伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁とを備え、外力が大きくなり液圧ダンパのストローク量が大きくなると、一方の減衰弁への通路を遮断して、大きな振動に対しては減衰力勾配を高くすることができるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, in a hydraulic damper used in this type of seismic isolation device, a cylinder, a piston that is slidably inserted into the cylinder and divides the cylinder into an extension side chamber and a compression side chamber, a tank, and an extension Two passages leading from the side chamber to the tank, a damping valve provided in each of the passages, a check valve allowing only the flow of liquid from the tank to the pressure side chamber, and a piston provided from the pressure side chamber to the extension side chamber And a check valve that allows only the flow of liquid to the side.When the external force increases and the stroke of the hydraulic damper increases, the passage to one of the damping valves is blocked, and the damping force against large vibrations The gradient can be increased (for example, see Patent Document 1).
上記液圧ダンパは、小振幅の振動に対しては二つの減衰弁を有効として、減衰力勾配を低くして減衰力を発揮し、大振幅の振動に対しては、一方の通路に設けたシャットオフ弁を保持していたリングからピストンロッドに連動するピンが抜かれることで、このシャットオフ弁が上記通路を遮断して、減衰力勾配を高くして減衰力を発揮するようになっている。したがって、この液圧ダンパは、免震装置に適するダンパの要求を満足することができる。 The hydraulic damper has two damping valves effective for small-amplitude vibrations, exhibits a damping force by lowering the damping force gradient, and is provided in one passage for large-amplitude vibrations. By removing the pin linked to the piston rod from the ring that was holding the shut-off valve, this shut-off valve blocks the passage and increases the damping force gradient to exert the damping force. Yes. Therefore, this hydraulic damper can satisfy the demand of a damper suitable for a seismic isolation device.
ところで、上記液圧ダンパは、伸側室から排出された液体がタンクおよび圧側室を経て伸側室へ還流する液体の流れが一方通行となるユニフローダンパとされているので、伸長しても収縮しても液体はシリンダ内からタンクへ排出される。 By the way, the hydraulic damper is a uniflow damper in which the liquid discharged from the extension side chamber returns to the extension side chamber through the tank and the pressure side chamber and is a uniflow damper. The liquid is discharged from the cylinder into the tank.
その関係上、液圧ダンパの伸長作動時に、圧側室にてタンクから液体を吸い込む必要があって、伸長速度が速い場合には大量の液体を圧側室へ供給しなければならないが、通路径を大きくするには限界があって流量が追い付かず、圧側室にて吸込不足となる傾向にある。このようにシリンダ内で液体の吸込不足が生じると、液圧ダンパが設定どおりの減衰力を出力することができなくなり、構造物を効果的に制振することが難しくなる。 Therefore, when the hydraulic damper is extended, it is necessary to suck liquid from the tank in the pressure side chamber, and if the extension speed is high, a large amount of liquid must be supplied to the pressure side chamber. There is a limit to increasing the flow rate, and the flow rate cannot catch up, and the suction side tends to be insufficient. Thus, when insufficient suction of liquid occurs in the cylinder, the hydraulic damper cannot output the damping force as set, and it becomes difficult to effectively dampen the structure.
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、免震装置に適した減衰特性を実現しつつも、安定した減衰力を発揮することが可能な液圧ダンパを提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a stable damping force while realizing a damping characteristic suitable for a seismic isolation device. It is to provide a possible hydraulic damper.
上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段における液圧ダンパは、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画されたロッド側室とピストン側室と、タンクと、上記ロッド側室から上記ピストン側室への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える主伸側減衰手段と、上記ピストン側室から上記ロッド側室への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第一主圧側減衰手段と、上記ピストン側室から上記タンクへの液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第二主圧側減衰手段と、上記タンクから上記ピストン側室への液体の流れを許容する吸込通路とを備えた液圧ダンパにおいて、上記主伸側減衰手段を迂回して上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する伸側バイパス路と、上記第一主圧側減衰手段を迂回して上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する圧側バイパス路と、上記圧側バイパス路から分岐して上記タンクへ連通する排出通路と、上記伸側バイパス路の途中に設けられて上記ロッド側室から上記ピストン側室への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える副伸側減衰手段と、上記伸側バイパス路の途中に設けられて当該伸側バイパス路を開閉する伸側ロジック弁と、上記圧側バイパス路の途中であって上記排出通路の分岐点より下流に設けられて上記ピストン側室から上記ロッド側室への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第一副圧側減衰手段と、上記排出通路の途中に設けられて上記ピストン側室から上記タンクへの液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第二副圧側減衰手段と、上記圧側バイパス路の途中であって上記排出通路の分岐点より上流に設けられて当該圧側バイパス路を開閉する圧側ロジック弁と、上記伸側ロジック弁と上記圧側ロジック弁を開閉制御する制御弁とを備え、当該制御弁は上記ピストンロッドが中立位置から所定量以上ストロークすると上記伸側ロジック弁と上記圧側ロジック弁を閉作動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the hydraulic damper in the problem solving means of the present invention includes a cylinder, a piston that is slidably inserted into the cylinder, and a movably inserted into the cylinder. A piston rod coupled to the piston; a rod side chamber and a piston side chamber partitioned by the piston in the cylinder; a tank; and a flow of liquid from the rod side chamber to the piston side chamber while allowing the flow of liquid. A main extension side damping means for imparting resistance to the piston, a first main pressure side damping means for permitting the flow of liquid from the piston side chamber to the rod side chamber and for imparting resistance to the liquid flow, and from the piston side chamber to the tank. Second main pressure side damping means for allowing the flow of the liquid and giving resistance to the flow of the liquid, and from the tank to the piston side chamber In a hydraulic damper having a suction passage that allows a flow of liquid, an extension bypass path that bypasses the main extension side damping means and communicates the rod side chamber and the piston side chamber, and the first main pressure side attenuation A pressure side bypass passage that bypasses the means and communicates the rod side chamber and the piston side chamber, a discharge passage that branches from the pressure side bypass passage and communicates with the tank, and is provided in the middle of the extension side bypass passage. A secondary extension side damping means that allows the flow of liquid from the rod side chamber to the piston side chamber and provides resistance to the flow of the liquid, and an extension provided in the middle of the extension side bypass path to open and close the extension side bypass path A side logic valve and provided in the middle of the pressure side bypass passage and downstream from the branch point of the discharge passage allow the liquid to flow from the piston side chamber to the rod side chamber. Both of the first sub-pressure side damping means for providing resistance to the flow of the liquid and a second auxiliary pressure means provided in the middle of the discharge passage to allow the flow of liquid from the piston side chamber to the tank and to provide resistance to the liquid flow. A secondary pressure-side damping means, a pressure-side logic valve that is provided in the middle of the pressure-side bypass path and upstream from the branch point of the discharge passage, opens and closes the pressure-side bypass path, the extension-side logic valve, and the pressure-side logic valve And a control valve that controls opening and closing of the valve, and the control valve closes the extension side logic valve and the pressure side logic valve when the piston rod strokes a predetermined amount or more from a neutral position.
本発明の液圧ダンパは、ピストンロッドの中立位置からのストローク量が所定量未満の場合には、減衰力勾配(ピストン速度に対する減衰力特性における特性の傾き)を低くすることができ、ピストンロッドの中立位置からのストローク量が所定量以上となると、減衰力勾配を高くすることができる。 When the stroke amount from the neutral position of the piston rod is less than the predetermined amount, the hydraulic damper according to the present invention can reduce the damping force gradient (the gradient of the characteristic in the damping force characteristic with respect to the piston speed). When the stroke amount from the neutral position becomes a predetermined amount or more, the damping force gradient can be increased.
また、本発明の液圧ダンパは、伸長作動時に、圧縮されるロッド側室から拡大されるピストン側室へ液体が供給されるので、タンクからピストン側室へ吸い込まれる液体量はシリンダから退出するピストンロッドの体積に見合った量のみとなるから、シリンダ内で液体の吸込不足が生じることが無くなり、設定どおりの減衰力を出力する。 In the hydraulic damper according to the present invention, liquid is supplied from the rod side chamber to be expanded to the piston side chamber to be expanded during the extension operation, so that the amount of liquid sucked into the piston side chamber from the tank is reduced by the piston rod that retreats from the cylinder. Since the amount is only commensurate with the volume, there is no shortage of liquid in the cylinder, and the damping force is output as set.
よって、本発明の液圧ダンパによれば、免震装置に適した減衰特性を実現しつつも、安定した減衰力を発揮することができるのである。 Therefore, according to the hydraulic damper of the present invention, a stable damping force can be exhibited while realizing a damping characteristic suitable for a seismic isolation device.
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態における液圧ダンパDは、図1に示すように、シリンダ1と、当該シリンダ1内に摺動自在に挿入されるピストン2と、シリンダ1内に移動自在に挿入されて一端がピストン2に連結されるピストンロッド3と、シリンダ1内にピストン2で区画されたロッド側室R1とピストン側室R2と、タンク4と、ロッド側室R1からピストン側室R2への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える主伸側減衰手段5と、ピストン側室R2からロッド側室R1への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第一主圧側減衰手段6と、ピストン側室R2からタンク4への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第二主圧側減衰手段7と、タンク4からピストン側室R2への液体の流れを許容する吸込通路8と、主伸側減衰手段5を迂回してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通する伸側バイパス路9と、第一主圧側減衰手段6を迂回してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通する圧側バイパス路10と、圧側バイパス路10から分岐してタンク4へ連通する排出通路11と、伸側バイパス路9の途中に設けられてロッド側室R1からピストン側室R2への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える副伸側減衰手段12と、上記伸側バイパス路9の途中に設けられて当該伸側バイパス路9を開閉する伸側ロジック弁13と、圧側バイパス路10の途中であって排出通路11の分岐点より下流に設けられてピストン側室R2からロッド側室R1への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第一副圧側減衰手段14と、排出通路11の途中に設けられてピストン側室R2からタンク4への液体の流れを許容するとともに当該液体の流れに抵抗を与える第二副圧側減衰手段15と、圧側バイパス路10の途中であって排出通路11の分岐点より上流に設けられて当該圧側バイパス路10を開閉する圧側ロジック弁16と、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16を開閉制御する制御弁17とを備えて構成されている。
The present invention will be described below based on the illustrated embodiment. As shown in FIG. 1, a hydraulic damper D according to an embodiment includes a cylinder 1, a
また、上記ロッド側室R1とピストン側室R2には作動油等の液体が充填されるとともに、タンク4には、液体のほかに気体が充填されている。液体は、作動油以外にも、水や水溶液を使用することも可能である。
The rod side chamber R1 and the piston side chamber R2 are filled with a liquid such as hydraulic oil, and the
なお、タンク4内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無いが、加圧状態としてもよい。
The inside of the
この液圧ダンパDは、免震装置に適しており、図示はしないが、たとえば、地盤と構造物との間にボールアイソレータや積層ゴム等といった弾性体とともに介装されて免震装置に組み込まれるが、液圧ダンパの用途はこれに限定されるものではない。 The hydraulic damper D is suitable for a seismic isolation device, and although not shown, for example, it is interposed between the ground and a structure together with an elastic body such as a ball isolator or a laminated rubber, and is incorporated in the seismic isolation device. However, the use of the hydraulic damper is not limited to this.
以下、各部について説明する。シリンダ1は筒状であって、その図1中右端は蓋18によって閉塞され、図1中左端には環状のロッドガイド19が取り付けられている。また、上記ロッドガイド19の内周には、シリンダ1内に移動自在に挿入されるピストンロッド3が摺動自在に挿入されている。このピストンロッド3は、一端をシリンダ1内に摺動自在に挿入されているピストン2に連結してあり、他端をシリンダ1外へ突出させており、シリンダ2に対して移動自在とされている。
Hereinafter, each part will be described. The cylinder 1 has a cylindrical shape, and the right end in FIG. 1 is closed by a
そして、ピストンロッド3の図1中左端である他端と、シリンダ1の右端を閉塞する蓋18には、図示はしないが、この液圧ダンパDを構造物と地盤との間の設置箇所へ取り付けることができるようにブラケットが設けられる。また、ピストンロッド3には、連結棒21を介してこのピストンロッド3に平行して検出ロッド20が取付けられている。検出ロッド20は、中央部に凹部20aが設けられており、シリンダ1に対してピストンロッド3が軸方向に相対移動する際に、同じくシリンダ1に対して軸方向に相対移動するようになっている。
1, the
ピストン2は、シリンダ1内を上述の通り、ロッド側室R1とピストン側室R2とに区画するとともに、上述の主伸側減衰手段5と、第一主圧側減衰手段6とが設けられている。
The
主伸側減衰手段5は、この実施の形態の場合、ピストン2に設けられており、具体的には、ピストン2に設けられてロッド側室R1をピストン側室R2へ連通する主伸側通路51と、主伸側通路51に並列して設けた調圧弁52およびリリーフ弁53とを備えている。調圧弁52およびリリーフ弁53は、共に、ロッド側室R1からピストン側室R2へ向かう液体の流れのみを許容し、かつ、液体の流れに抵抗を与えるようになっている。これによって、主伸側減衰手段5は、ロッド側室R1からピストン側室R2への液体の流れを許容し、当該液体の流れに抵抗を与えることができるようになっている。
In this embodiment, the main extension side damping means 5 is provided in the
調圧弁52は、通過流量に対して圧力損失が略比例するような特性を備えており、ロッド側室R1とピストン側室R2の差圧が開弁圧に達してリリーフ弁53が開弁するまでは、主伸側通路51を通過する液体の流量に対して圧力損失が略比例する。他方、リリーフ弁53が開弁すると、主伸側通路51の有効断面積が増えるので、リリーフ弁開弁時の主伸側減衰手段5における流量圧力特性の傾きは、リリーフ弁53が閉弁状態にあったときの当該特性に比較して小さくなるようになっている。
The
第一主圧側減衰手段6は、この実施の形態の場合、ピストン2に設けられており、具体的には、ピストン2に設けられてピストン側室R2をロッド側室R1に連通する第一主圧側通路61と、第一主圧側通路61に並列して設けた調圧弁62およびリリーフ弁63とを備えている。調圧弁62およびリリーフ弁63は、共に、ピストン側室R2からロッド側室R1へ向かう液体の流れのみを許容し、かつ、液体の流れに抵抗を与えるようになっている。これによって、第一主圧側減衰手段6は、ピストン側室R2からロッド側室R1への液体の流れを許容し、当該液体の流れに抵抗を与えることができるようになっている。
In this embodiment, the first main pressure side damping means 6 is provided in the
第二主圧側減衰手段7は、この実施の形態の場合、ピストン側室R2をタンク4に連通する第二主圧側通路71と、第二主圧側通路71に並列して設けた調圧弁72およびリリーフ弁73とを備えている。調圧弁72およびリリーフ弁73は、共に、ピストン側室R2からタンク4へ向かう液体の流れのみを許容し、かつ、液体の流れに抵抗を与えるようになっている。これによって、第二主圧側減衰手段7は、ピストン側室R2からタンク4への液体の流れを許容し、当該液体の流れに抵抗を与えることができるようになっている。
In the case of this embodiment, the second main pressure side damping means 7 includes a second main
調圧弁62,72もまた調圧弁52と同様に、通過流量に対して圧力損失が略比例するような特性を備えており、第一主圧側減衰手段6および第二主圧側減衰手段7における流量圧力特性は、リリーフ弁63,73の開弁後に傾きが開弁前よりも小さくなる特性を示す。
Similarly to the
吸込通路8は、タンク4とピストン側室R2とを連通する連通路81と、連通路81の途中に設けられてタンク4からピストン側室R2への液体の流れのみを許容する逆止弁82とを備えている。液圧ダンパDが伸長作動する際にシリンダ1内からピストンロッド3が退出する体積に見合った量の液体が、この吸込通路8を介してタンク4からシリンダ1内に供給されることで、体積補償が行われる。
The
伸側バイパス路9は、主伸側減衰手段5を迂回して、つまり、主伸側減衰通路51に並列してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通するようになっている。この伸側バイパス路9の途中には、ロッド側室R1を上流として、伸側ロジック弁13と副伸側減衰手段12が順に設けられている。副伸側減衰手段12は、調圧弁とされていて、ロッド側室R1からピストン側室R2へ向かう液体の流れのみを許容し、調圧弁52と同様に、通過流量に対して圧力損失が略比例するような特性を備えている。
The extension side bypass passage 9 bypasses the main extension side damping means 5, that is, communicates the rod side chamber R1 and the piston side chamber R2 in parallel with the main extension
伸側ロジック弁13は、伸側バイパス路9を開閉する伸側弁体131と、伸側バイパス路9を閉じる方向へ伸側弁体131を附勢する伸側附勢部材としてのばね132と、伸側弁体131の背面側つまり反通路側に設けた伸側背圧室133と、伸側背圧室133をタンク4へ連通する伸側パイロット通路134とを備えている。なお、伸側附勢部材としては、ばね132の以外の部材であってもよく、伸側弁体131を附勢して伸側バイパス路9を閉じることができる部材であればよい。
The extension
この伸側弁体131は、伸側バイパス路9の上流の圧力、つまり、ロッド側室R1の圧力を正面側に受けるようになっていて、背面側には伸側背圧室133内の圧力が作用するようになっている。したがって、伸側パイロット通路134がタンク4に連通される状態では伸側背圧室133内がタンク圧となり、この状態でロッド側室R1が圧縮されてロッド側室R1内の圧力が上昇すると、ロッド側室R1の圧力を受けて伸側弁体131が伸側背圧室133を圧縮する方向へ移動し伸側ロジック弁13は開弁する。逆に、伸側パイロット通路134が遮断されてタンク4との連通が阻止される状態では、ロッド側室R1が圧縮されてロッド側室R1内の圧力が上昇しても、伸側背圧室133内の液体の逃げ場がないために伸側弁体131で伸側背圧室133を圧縮できず、伸側弁体131は伸側バイパス路9を遮断したままとなり伸側ロジック弁13は閉弁する。なお、伸側弁体131には、伸側弁体131の上流の圧力を伸側背圧室133へ導く絞り通路131aが設けられている。したがって、伸側弁体131が伸側背圧室133側に後退して伸側バイパス路9を開いている状態にあって、伸側パイロット通路134が遮断されると、伸側背圧室133とタンク4との連通が遮断されるので、伸側背圧室133内の圧力が上昇し、伸側バイパス路9を遮断する方向へ伸側弁体131を移動させ、伸側ロジック弁13は閉弁する。このように、伸側ロジック弁13は、伸側パイロット通路134が開放されて伸側背圧室133がタンク4へ通じる状態では、開弁可能な状態とされて、ロッド側室R1が圧縮されて圧力が上昇すると開弁し、逆に伸側パイロット通路134が遮断されて伸側背圧室133とタンク4との連通が断たれると閉弁することになる。なお、絞り通路131aを伸側弁体131に設けているが、たとえば、上記の絞り通路131aの代わりに伸側バイパス路9の伸側弁体133の上流を伸側背圧室131に連通する絞り通路を設けるようにしてもよく、当該絞り通路の途中に伸側弁体131の上流から伸側背圧室133へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁を設けるようにしてもよい。逆止弁を設けるのは、伸側ロジック弁13が閉弁する際の伸側弁体131の閉弁動作を妨げないようにするためである。圧側バイパス路10は、第一主圧側減衰手段6を迂回して、つまり、第一主圧側減衰通路
61に並列してピストン側室R2とロッド側室R1とを連通するようになっている。この圧側バイパス路10から分岐してピストン側室R2をタンク4に連通する排出通路11が設けられている。
The expansion
そして、ピストン側室R2を上流として、圧側バイパス路10の途中であって排出通路11の分岐点より上流には圧側ロジック弁16が、上記分岐点の下流には第一副圧側減衰手段14が設けられている。また、排出通路11の途中には第二副圧側減衰手段15が設けられている。第一副圧側減衰手段14は、調圧弁とされていて、ピストン側室R2からロッド側室R1へ向かう液体の流れのみを許容し、調圧弁62と同様に、通過流量に対して圧力損失が略比例するような特性を備えている。さらに、第二副圧側減衰手段15もまた、調圧弁とされていて、ピストン側室R2からタンク4へ向かう液体の流れのみを許容し、調圧弁72と同様に、通過流量に対して圧力損失が略比例するような特性を備えている。
Then, with the piston side chamber R2 being upstream, a pressure
圧側ロジック弁16は、圧側バイパス路10を開閉する圧側弁体161と、圧側バイパス路10を閉じる方向へ圧側弁体161を附勢する圧側附勢部材としてのばね162と、圧側弁体161の背面側つまり反通路側に設けた圧側背圧室163と、圧側背圧室163をタンク4へ連通する圧側パイロット通路164とを備えている。なお、圧側附勢部材としては、ばね162の以外の部材であってもよく、圧側弁体161を附勢して圧側バイパス路10を閉じることができる部材であればよい。
The pressure
この圧側弁体161は、圧側バイパス路10の上流の圧力、つまり、ピストン側室R2の圧力を正面側に受けるようになっていて、背面側には圧側背圧室163内の圧力が作用するようになっている。したがって、圧側パイロット通路164がタンク4に連通される状態では圧側背圧室163内がタンク圧となり、この状態でピストン側室R2が圧縮されてピストン側室R2内の圧力が上昇すると、ピストン側室R2の圧力を受けて圧側弁体161が圧側背圧室163を圧縮する方向へ移動し圧側ロジック弁16は開弁する。
The pressure side valve body 161 receives the pressure upstream of the pressure
逆に、圧側パイロット通路164が遮断されてタンク4との連通が阻止される状態では、ピストン側室R2が圧縮されてピストン側室R2内の圧力が上昇しても、圧側背圧室163内の液体の逃げ場がないために圧側弁体161で圧側背圧室163を圧縮できず、圧側弁体161は圧側バイパス路10を遮断したままとなり圧側ロジック弁16は閉弁する。なお、圧側弁体161には、圧側弁体161の上流の圧力を圧側背圧室163へ導く絞り通路161aが設けられている。したがって、圧側弁体161が圧側背圧室163側に後退して圧側バイパス路10を開いている状態にあって、圧側パイロット通路164が遮断されると、圧側背圧室163とタンク4との連通が遮断されるので、圧側背圧室163内の圧力が上昇し、圧側バイパス路10を遮断する方向へ圧側弁体161を移動させ、圧側ロジック弁16は閉弁する。このように、圧側ロジック弁16もまた、伸側ロジック弁13と同様の動作を呈するようになっており、具体的には、圧側パイロット通路164が開放されて圧側背圧室163がタンク4へ通じる状態では、開弁可能な状態とされて、ピストン側室R2が圧縮されて圧力が上昇すると開弁し、逆に圧側パイロット通路164が遮断されて圧側背圧室163とタンク4との連通が断たれると閉弁することになる。なお、この圧側ロジック弁16にっても、絞り通路161aを圧側弁体161に設けているが、たとえば、上記の絞り通路161aの代わりに圧側バイパス路10の伸側弁体161の上流を圧側背圧室162に連通する絞り通路を設けるようにしてもよく、当該絞り通路の途中に圧側弁体161の上流から圧側背圧室163へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁を設けるようにしてもよい。逆止弁を設けるのは、圧側ロジック弁16が閉弁する際の圧側弁体161の閉弁動作を妨げないようにするためである。
On the contrary, in the state where the pressure
以上述べたように、伸側ロジック弁13は、伸側パイロット通路134がタンク4に通じると開弁可能な状態におかれ、伸側パイロット通路134が遮断されると閉弁し、圧側ロジック弁16もまた圧側パイロット通路164がタンク4に通じると開弁可能な状態におかれ、圧側パイロット通路164が遮断されると閉弁するので、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16の開閉制御を伸側パイロット通路134および圧側パイロット通路164を開閉する制御弁17によって行うようにしている。
As described above, the expansion
具体的には、伸側パイロット通路134も圧側パイロット通路164も共にタンク4に連通するので、タンク側でこれらを一つに纏めた通路200を設けて、この伸側パイロット通路134と圧側パイロット通路164が共有する通路200の途中に制御弁17を設けている。このように、伸側パイロット通路134も圧側パイロット通路164を途中からタンク4までを纏めて一つの通路200として、この通路200に制御弁17を設けることで、制御弁17を伸側パイロット通路134と圧側パイロット通路164に一つずつ設けずに済む利点がある。
Specifically, since both the expansion side pilot passage 134 and the pressure
制御弁17は、ピストンロッド3に取り付けた検出ロッド20に連動して通路200を開閉するようになっており、ピストンロッド3が中立位置から所定量以上ストロークすると伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16を閉作動させるようになっている。
The
具体的には、制御弁17は、シリンダ1側に設けられており、遮断ポジション173と連通ポジション172とを備えた制御弁体171と、制御弁体171に外力を伝達可能であって当該制御弁体17の開閉の切換を可能とする切換レバー174と、制御弁体171を附勢して切換レバー174を検出ロッド20へ当接させる制御弁附勢手段としてのばね175とを備えている。なお、制御弁附勢部材としては、ばね175の以外の部材であってもよく、制御弁体171を附勢して通路200を閉じることができる部材であればよい。
Specifically, the
切換レバー174の検出ロッド側端には、ローラ174aが設けられていて、ピストンロッド3がシリンダ1に対して軸方向の相対移動をすると、つまり、液圧ダンパDが伸縮作動を呈すると、シリンダ1側に取り付けられた制御弁17の切換レバー174におけるローラ174aが、ピストンロッド3とともにシリンダ1に対して軸方向の相対移動をする検出ロッド20上を走行するようになっている。そして、検出ロッド20のローラ174aが走行する部位には、上述した凹部20aが設けられていて、ローラ174aが凹部20aを走行する状態では、制御弁体171がばね175によって附勢されているので、制御弁17は、連通ポジション172を採り、ローラ174aが凹部20a以外に当接している状態にあっては、制御弁17は遮断ポジション173を採るようになっている。したがって、切換レバー174が検出ロッド20の中央部に設けた凹部20aに当接する状態では制御弁17は伸側パイロット通路134および圧側パイロット通路164を開放して伸側背圧室133および圧側背圧室163をタンク4に連通させ、切換レバー174が検出ロッド20の凹部20aの両側の凹部20aが設けられていない部位に当接する状態では制御弁17は伸側パイロット通路134および圧側パイロット通路164を遮断して伸側背圧室133および圧側背圧室163をタンク4に連通させずに閉鎖する。
A roller 174a is provided at the detection rod side end of the switching
そして、ピストンロッド3が中立位置からのストローク量が所定量内であるときには、切換レバー174が必ず検出ロッド20の凹部20aに入り込んで、制御弁17が開弁するようになっていて、ピストンロッド3が中立位置からのストローク量が所定量以上となると、切換レバー174が検出ロッド20上の凹部20aの両側のいずれか一方の部位に当接して、つまり、凹部20aが設けられていない部位に当接して、制御弁17が閉弁するようになっている。これにより、ピストンロッド3が中立位置から所定量以上ストロークすると、制御弁17で伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16を閉作動させることができる。制御弁17には、図示するように、切換レバー174にディテント機構が設けられており、上記のように、制御弁17が連通ポジション172を採る開弁状態から遮断ポジション173を採る閉弁状態へ切換ると、制御弁17は、そのまま遮断ポジションを保持して閉弁状態を維持するようになっている。また、制御弁17が閉弁状態となった後、手動でディテント機構を操作して開弁状態へ復帰させることができるようになっている。なお、ローラ174aを設けているので、切換レバー174が検出ロッド20上を滑らかに走行することができ、ピストンロッド3のシリンダ1に対する相対移動を妨げることが無く、液圧ダンパDのスムーズな伸縮を保証できるが、ローラ174aを設けず検出ロッド20に当接させるようにすることも可能である。その場合、切換レバー174の先端を球面や円弧状面とすることが好ましい。
When the stroke amount from the neutral position of the piston rod 3 is within the predetermined amount, the switching
ピストンロッド3の中立位置、つまり、免震装置などに液圧ダンパDを取り付け、外力の入力が無い状態におけるシリンダ1に対するピストンロッド3の位置は、免震装置では振動の極性がないので、通常、シリンダ1に対してピストン2がストロークする範囲の中央ある状態におけるピストンロッド3のシリンダ1に対する位置に設定されるが、当該中立位置は任意に設定することができ、また、制御弁17が開弁状態から閉弁状態に切換るピストンロッド3のストローク量である上記所定量もまた任意に設定することができる。したがって、たとえば、制御弁17の開から閉への切換点である所定量について、液圧ダンパDの伸長側と収縮側とで異なるように設定することも可能であり、上記中立位置および所定量の設定は、検出ロッド20の凹部20aの軸方向長さと凹部20aへの検出ロッド20への設置位置の調節にて行うことができる。
The neutral position of the piston rod 3, that is, the position of the piston rod 3 relative to the cylinder 1 in the state where no external force is input is attached to the seismic isolation device, etc. The position of the piston rod 3 relative to the cylinder 1 in the center of the range in which the
また、この場合、検出ロッド20に凹部20aを設けて、この凹部20aに切換レバー174に当接する際に、制御弁17が開弁するようになっているが、反対に、検出ロッド20の中央部に凸部を設けるとともに図1中の制御弁体171の連通ポジション172と遮断ポジション173の上下を逆に配置した構造を採用して、凸部に切換レバー174が当接する際に、制御弁17が開弁するようにすることも可能である。
In this case, the
以上のように構成された液圧ダンパDの作動について説明する。まず、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満である場合について説明する。この場合、制御弁17は、上記したように、開弁状態にあって伸側パイロット通路134と圧側パイロット通路164とをタンク4に連通させるので、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16を開放動作可能な状態とする。したがって、この状況では、液圧ダンパDが伸長作動する場合、圧縮されるロッド側室R1内の液体は、拡大するピストン側室R2へ主伸側減衰手段5および副伸側減衰手段12を介して移動し、ピストンロッド3がシリンダ1から退出する体積に見合った量の液体が吸込通路8を介してタンク4からピストン側室R2へ供給される。よって、この場合、ピストン速度が低く、ロッド側室R1とピストン側室R2の差圧がリリーフ弁53の開弁圧に達しない程度に低いと、ロッド側室R1内の液体は、調圧弁52および調圧弁である副伸側減衰手段12のみを介してピストン側室R2へ移動するので、液圧ダンパDは、図2中の線aで示すように、減衰力勾配は低くなる。また、ピストン速度が高く、ロッド側室R1とピストン側室R2の差圧がリリーフ弁53の開弁圧に達する状態では、ロッド側室R1内の液体は、調圧弁52および調圧弁である副伸側減衰手段12以外にもリリーフ弁53を通過してピストン側室R2へ移動するので、図2中の線bで示すように、液圧ダンパDの減衰力のピストン速度に対する増加割合が低くなる。
The operation of the hydraulic damper D configured as described above will be described. First, the case where the stroke amount from the neutral position of the piston rod 3 is less than a predetermined amount will be described. In this case, as described above, the
また、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16が開放動作可能な状態であって液圧ダンパDが収縮作動する場合、圧縮されるピストン側室R2内の液体は、拡大するロッド側室R1へ第一主圧側減衰手段6および第一副圧側減衰手段14を介して移動し、さらに、ピストンロッド3がシリンダ1内へ侵入する体積に見合った量の液体が第二主圧側減衰手段7および第二副圧側減衰手段15を介してピストン側室R2からタンク4へ排出される。よって、この場合、ピストン速度が低く、リリーフ弁63,73が開弁しないと、ピストン側室R2内の液体は、調圧弁62,72および調圧弁である第一副圧側減衰手段14および第二副圧側減衰手段15を介してロッド側室R1とタンク4へ移動するので、液圧ダンパDは、図2中の線aで示すように、減衰力勾配が低い減衰特性を発揮する。また、ピストン速度が高く、リリーフ弁63,73が開弁する状態では、ピストン側室R2内の液体は、調圧弁62,72および調圧弁である副伸側減衰手段14,15以外にもリリーフ弁63,73を通過してロッド側室R1およびタンク4へ移動するので、図2中の線bで示すように、液圧ダンパDの減衰力のピストン速度に対する増加割合が低くなる。
When the expansion
なお、この液圧ダンパDの場合、免震装置に適するよう伸長作動する際の減衰特性と収縮作動する際の減衰特性が一致するように、調圧弁52,62,72、リリーフ弁53,63,73、副伸側減衰手段12である調圧弁、第一副圧側減衰手段14である調圧弁および第二副圧側減衰手段15である調圧弁の特性がそれぞれ設定されている。当然であるが、液圧ダンパDの伸長作動時の減衰特性と収縮作動時の減衰特性を異なるように設定することも可能である。
In the case of this hydraulic damper D, the
これに対して、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量以上となる場合、制御弁17は、上記したように、閉弁して伸側パイロット通路134および圧側パイロット通路164とタンク4との連通を遮断するので、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16が閉弁する。したがって、この状況では、液圧ダンパDが伸長作動する場合、圧縮されるロッド側室R1内の液体は、拡大するピストン側室R2へ主伸側減衰手段5のみを介して移動し、ピストンロッド3がシリンダ1から退出する体積に見合った量の液体が吸込通路8を介してタンク4からピストン側室R2へ供給される。よって、この場合、ピストン速度が低く、ロッド側室R1とピストン側室R2の差圧がリリーフ弁53の開弁圧に達しない程度に低い場合でも、ロッド側室R1内の液体は、調圧弁52のみを介してピストン側室R2へ移動するので、液圧ダンパDは、図2の線cで示すように、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満であるときの線aで示す特性に比較して、減衰力勾配が高い減衰力特性を発揮する。また、ピストン速度が高く、ロッド側室R1とピストン側室R2の差圧がリリーフ弁53の開弁圧に達する状態でも、ロッド側室R1内の液体は、調圧弁である副伸側減衰手段12を通過せず、調圧弁52およびリリーフ弁53を通過してピストン側室R2へ移動するので、図2の線dで示すように、液圧ダンパDの減衰力のピストン速度に対する増加割合が低くなるものの、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満であるときの線bで示す特性に比較して、液圧ダンパDは高い減衰力を発揮することになる。
On the other hand, when the stroke amount from the neutral position of the piston rod 3 is equal to or larger than the predetermined amount, the
また、伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16が閉弁状態であって液圧ダンパDが収縮作動する場合、圧縮されるピストン側室R2内の液体は、拡大するロッド側室R1へ第一主圧側減衰手段6のみを介して移動し、さらに、ピストンロッド3がシリンダ1内へ侵入する体積に見合った量の液体が第二主圧側減衰手段7のみを介してピストン側室R2からタンク4へ排出される。よって、この場合、ピストン速度が低く、リリーフ弁63,73が開弁しないと、ピストン側室R2内の液体は、調圧弁62,72のみを介してロッド側室R1とタンク4へ移動するので、液圧ダンパDは、図2中の線cで示すように、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満であるときの線aで示す特性に比較して、高い減衰力を発揮する。また、ピストン速度が高く、リリーフ弁63,73が開弁する状態でも、ピストン側室R2内の液体は、副伸側減衰手段14,15を通過せず、調圧弁62,72およびリリーフ弁63,73のみを通過してロッド側室R1およびタンク4へ移動するので、図2中の線dで示すように、液圧ダンパDの減衰力のピストン速度に対する増加割合が低くなるものの、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満であるときの線bで示す特性に比較して、液圧ダンパDは高い減衰力を発揮することになる。
When the expansion
上述のように本発明の液圧ダンパDは、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量未満の場合には、減衰力勾配を低くすることができ、ピストンロッド3の中立位置からのストローク量が所定量以上となると、減衰力勾配を高くするので、免震装置等に適する減衰特性を実現することができる。特に、狭小地に建てられた高層建築物等に用いられる免震装置には最適となる。 As described above, the hydraulic damper D of the present invention can reduce the damping force gradient when the stroke amount from the neutral position of the piston rod 3 is less than a predetermined amount, When the stroke amount is equal to or greater than the predetermined amount, the damping force gradient is increased, so that a damping characteristic suitable for a seismic isolation device or the like can be realized. In particular, it is most suitable for seismic isolation devices used for high-rise buildings built in narrow spaces.
そして、本発明の液圧ダンパDは、伸長作動時に、圧縮されるロッド側室R1から拡大されるピストン側室R2へ液体が供給されるので、タンク4からピストン側室R2へ吸い込まれる液体量はシリンダ1から退出するピストンロッド3の体積に見合った量のみとなるから、シリンダ1内で液体の吸込不足が生じることが無くなり、設定どおりの減衰力を出力することができ、構造物を効果的に制振することができる。つまり、本発明の液圧ダンパDによれば、免震装置に適した減衰特性を実現しつつも、安定した減衰力を発揮することができるのである。
In the hydraulic damper D of the present invention, liquid is supplied from the compressed rod side chamber R1 to the enlarged piston side chamber R2 during the extension operation, so that the amount of liquid sucked into the piston side chamber R2 from the
また、伸側バイパス路9の開閉を伸側ロジック弁13で行い、圧側バイパス路16の開閉を圧側ロジック弁16で行い、これら伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16の開閉制御を伸側ロジック弁13における伸側背圧室133をタンク4に連通させる伸側パイロット通路134と圧側ロジック弁16における圧側背圧室163をタンク4に連通させる圧側パイロット通路164の途中に設けられた制御弁17によって行うので、大きな圧力が作用する伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16の開閉を無理なく行うことができるとともに、制御弁17をピストンロッド3のシリンダ1に対する位置に応じて切換える簡単な構成で伸側ロジック弁13と圧側ロジック弁16の開閉制御を精度よく機械的に行うことができる。
Further, the expansion side bypass passage 9 is opened and closed by the expansion
また、ピストンロッド3にシリンダ1外に設けた検出ロッド20を設け、ピストンロッド3がシリンダ1に対して軸方向に相対移動する際に、制御弁17の制御弁体171を操作する切換レバー174が検出ロッド20上を走行する部位に凹部20a或いは凸部を設けて制御弁17を切換えるので、低い減衰特性から高い減衰特性への切換をピストンロッド3の位置で正確に行うことができる。そして、このように構成された液圧ダンパDにあっては、検出ロッド20の凹部20a或いは凸部の長さや設ける位置、さらには、検出ロッド20のピストンロッド3に対する取付位置の調節によって減衰特性が切換るピストンロッド3の中立位置および中立位置からのストローク量を簡単に設定することができる。また、この実施の形態の液圧ダンパDの場合、制御弁17が開弁状態から閉弁状態に切換るとディテント機構によって閉弁状態を維持するので、ピストンロッド3が中立位置からのストローク量が所定量未満になっても高い減衰特性を維持することができる。
A
また、主伸側減衰手段5と第一主圧側減衰手段6と第二主圧側減衰手段7が、いずれも、調圧弁52,62,72とリリーフ弁53,63,73とを有し、副伸側減衰手段12と第一副圧側減衰手段14と第二副圧側減衰手段15が、いずれも、調圧弁であるので、高低切換るいずれの減衰特性においても、リリーフ弁52,62,72が開弁すると減衰係数が低くなって、ピストン速度が低い場合には充分な減衰力を発揮できるとともに、ピストン速度が高い場合には減衰力が過剰となることがなく、免震装置に適した減衰特性を実現することができる。
The main extension side damping means 5, the first main pressure side damping means 6 and the second main pressure side damping means 7 all have
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1 シリンダ
2 ピストン
3 ピストンロッド
4 タンク
5 主伸側減衰手段
6 第一主圧側減衰手段
7 第二主圧側減衰手段
8 吸込通路
9 伸側バイパス路
10 圧側バイパス路
11 排出通路
12 副伸側減衰手段
13 伸側ロジック弁
131 伸側弁体
132 伸側附勢部材としてのばね
133 伸側背圧室
134 伸側パイロット通路
14 第一副圧側減衰手段
15 第二副圧側減衰手段
16 圧側ロジック弁
161 圧側弁体
162 圧側附勢部材としてのばね
163 圧側背圧室
164 圧側パイロット通路
17 制御弁
171 制御弁体
174 切換レバー
175 制御弁附勢手段としてのばね
20 検出ロッド
52,62,72 調圧弁
53,63,73 リリーフ弁
D 液圧ダンパ
R1 ロッド側室
R2 ピストン側室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
上記圧側ロジック弁は、上記圧側バイパス路を開閉する圧側弁体と、上記圧側バイパス路を閉じる方向へ上記圧側弁体を附勢する圧側附勢部材と、上記圧側弁体の背面側に設けた圧側背圧室と、当該圧側背圧室を上記タンクへ連通する圧側パイロット通路とを備え、
上記制御弁は、上記伸側パイロット通路と上記圧側パイロット通路の途中に設けられ、上記ピストンロッドが中立位置から所定量以上ストロークすると上記伸側パイロット通路と上記圧側パイロット通路を遮断して上記伸側ロジック弁と上記圧側ロジック弁を閉動作させることを特徴とする請求項1に記載の液圧ダンパ。 The extension side logic valve includes: an extension side valve body that opens and closes the extension side bypass path; an extension side biasing member that biases the extension side valve body in a direction to close the extension side bypass path; and the extension side valve. An extension side back pressure chamber provided on the back side of the body, and an extension side pilot passage communicating the extension side back pressure chamber to the tank,
The pressure side logic valve is provided on the back side of the pressure side valve body, a pressure side valve body that opens and closes the pressure side bypass path, a pressure side biasing member that biases the pressure side valve body in a direction to close the pressure side bypass path, and A pressure side back pressure chamber, and a pressure side pilot passage communicating the pressure side back pressure chamber to the tank,
The control valve is provided in the middle of the extension side pilot passage and the pressure side pilot passage, and when the piston rod strokes a predetermined amount or more from a neutral position, the extension side pilot passage and the pressure side pilot passage are cut off to extend the extension side. 2. The hydraulic damper according to claim 1, wherein the logic valve and the pressure side logic valve are closed.
上記制御弁は、上記伸側パイロット通路と上記圧側パイロット通路を開閉する制御弁体と、当該制御弁体の開閉を切換える切換レバーと、上記制御弁体を附勢して上記切換レバーを検出ロッドへ当接させる制御弁附勢手段とを備え、
上記検出ロッド上の上記切換レバーの走行部位に凹部或いは凸部を設け、上記ピストンロッドのストロークの際に上記制御弁を切換動作させることを特徴とする請求項2に記載の液圧ダンパ。 The piston rod includes the detection rod provided outside the cylinder,
The control valve includes: a control valve body that opens and closes the extension side pilot passage and the pressure side pilot passage; a switching lever that switches opening and closing of the control valve body; and the control valve body that energizes the control valve body and detects the switching lever. A control valve biasing means for contacting the
The hydraulic damper according to claim 2, wherein a recess or a projection is provided in a traveling portion of the switching lever on the detection rod, and the control valve is switched during a stroke of the piston rod.
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