JP6593127B2 - ダンパー - Google Patents
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Description
相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第1室と第2室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第1室と前記第2室とを連通する流路を有し、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室と前記第2室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室及び前記第2室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパーである。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第1室と第2室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第1室と前記第2室とを連通する流路を有し、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室と前記第2室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室及び前記第2室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパーである。
先ず、二部材の相対変位が小さい場合にはピストンは中央側摺動範囲に位置する。そして、その場合、高減衰回路の流路は、第1室と第2室とを連通するが、低減衰回路の流路も、第1室と第2室とを連通している。よって、ピストンの移動に伴って、液体は、専ら、流路抵抗の小さい低減衰回路の流路を流れて、これにより、低減衰回路の小さな減衰係数で振動を減衰する。一方、振動の速度が大きくなると、低減衰回路の流路を遮断回路が遮断する。よって、液体は、流路抵抗の大きい高減衰回路の流路を流れて、これにより、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰することができる。
他方、相対変位が大きい場合にはピストンは外側摺動範囲に位置する。そして、その場合、高減衰回路の流路は、第1室と第2室とを連通するが、低減衰回路の流路は、第1室及び第2室のうちの一方の室とだけ連通している。そのため、ピストンの移動に伴って、液体は、専ら高減衰回路の流路を流れて、これにより、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰する。よって、相対変位が大きくなると、高減衰回路の大きな減衰係数で振動を減衰することができる。
前記中央側摺動範囲と前記外側摺動範囲とは前記所定方向に隣接しており、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に収まっている場合には、前記第1室と前記第2室とを連通する一方、少なくとも前記ピストンにおける前記所定方向の端部が前記外側摺動範囲に位置している場合には、前記1室及び前記第2室のうちの一方の室とだけ前記流路が連通するのが望ましい。
前記速度が所定値より小さくなると、前記遮断回路が前記流路の遮断を解除するのが望ましい。
前記高減衰回路が有する前記流路は、前記ピストンに形成されているのが望ましい。
前記所定方向の一方側に前記第1室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第2室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第1外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第2外側摺動範囲とした場合に、
前記高減衰回路の前記流路は、前記第1外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第1室と連通しているとともに、前記第2外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第2室と連通しているのが望ましい。
前記所定方向の一方側に前記第1室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第2室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第1外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第2外側摺動範囲とした場合に、
前記遮断回路は、前記流路を前記所定方向の一方側の位置で開閉する第1開閉弁と、前記第1外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第1室と連通する第1パイロット通路と、前記流路を前記所定方向の他方側の位置で開閉する第2開閉弁と、前記第2外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第2室と連通する第2パイロット通路と、を有し、
前記第1パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第1開閉弁を開閉するとともに前記第2パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第2開閉弁を開閉するのが望ましい。
すなわち、先ず、前者の場合には、第1室が縮小し第2室が拡大する方向にピストンは移動するが、その際に、ピストンの速度が大きくなると、上記の第1パイロット通路の圧力値も大きくなる。よって、速度が前述の所定値よりも大きくなると、第1パイロット通路の圧力値に基づいて低減衰回路の流路を遮断回路の第1開閉弁で遮断することができる。
一方、後者の場合には、第1室が拡大し第2室が縮小する方向にピストンは移動するが、その際に、ピストンの速度が大きくなると、上記の第2パイロット通路の圧力値も大きくなる。よって、速度が前述の所定値よりも大きくなると、第2パイロット通路の圧力値に基づいて低減衰回路の流路を遮断回路の第2開閉弁で遮断することができる。
図1は、本実施形態のダンパー10の適用例の概略図である。また、図2A乃至図2Dは、同ダンパー10の概略断面図である。更に、図3Aは、相対変位が小さい場合の同ダンパー10のF−V線図であり、図3Bは、相対変位が大きい場合の同ダンパー10のF−V線図である。
そして、図1に示すように、シリンダ20が建物1に固定されているとともに、シリンダ20から外方に突出するロッド32が、建物1の基礎3に固定されていて、これにより、建物1と基礎3との間の水平振動が、ダンパー10に入力されるようになっている。
よって、ピストン30の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路34aを流れると、そのオリフィス35aをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン30の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路34bを流れると、そのオリフィス35bをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。なお、後者の場合には、右室21Rとオイルタンク40とを連通する後述の排出路44bも高減衰回路70の一部として機能して、つまり高減衰係数での振動の減衰に寄与することがあるが、これについては後述する。
よって、図2Aのように、ピストン30が中央側摺動範囲RCに位置する場合(例えばピストン30が中央側摺動範囲RCに収まっている場合)には、流路54は、左室21Lと右室21Rとを連通する一方、図2B乃至図2Dのように、ピストン30が外側摺動範囲RS(RSL,RSR)に位置する場合(例えば、少なくともピストン30における左右方向の端部30eL(30eR)が外側摺動範囲RS(RSL,RSR)に入っている場合)には、左室21L及び右室21Rのうちの一方の室21L(21R)とだけ流路54は連通する。例えば、図2Bの場合には、流路54の両端54eL,54eRが右室21Rに位置しているので、流路54は右室21Rとだけ連通しており、また、図2C及び図2Dの場合には、流路54の左端54eLがピストン30の外周面で塞がれているので、流路54は、右端54eRによって右室21Rとだけ連通している。なお、本発明のピストン30が外側摺動範囲に位置する場合には、左室21L及び右室21Rのうちの一方の室21L(21R)とだけ流路54は連通するとは、全く一方の室21L(21R)に流れない状態だけでなく、逆止弁33a,33bやピストン30に小さなオリフィスを形成し、微小流量を常時連通するものも含むものである。
よって、ピストン30の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路54aを流れると、そのオリフィス55aをオイルが流れることにより低減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン30の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路54bを流れると、そのオリフィス55bをオイルが流れることにより低減衰係数で振動が減衰される。そして、これにより、低減衰回路50についても、バイフロー方式とされている。
また、図4Aに示すように、スプール61sは、右側部分及び左側部分にそれぞれ流路断面に対応した形状のつば部61sR,61sLを有する。そして、各つば部61sR,61sLは、それぞれ、スプール61sの左右方向の両側の位置に配された圧縮ばね67L,67Rに当接していて、これにより、スプール61sには、総じて左側を向いた弾発力が付与されている。また、前述の第1パイロット通路63Lが、上記のベンド部の拡大された空間部分SP54Lに左方から連通している。そして、これにより、第1パイロット通路63L内のオイルの圧力が、スプール61sの左側のつば部61sLを含め左端面に作用していて、つまり、当該圧力が、スプール61sを右側に押すように作用している。更に、右側のつば部61sRと左側のつば部61sLとの間の空間SPBは、流路54の左端54eLを介して左室21Lと連通しているとともに、右側のつば部61sRには、左右方向に沿った貫通孔61sHが形成されている。
先ず、建物1と基礎3との間の相対変位が小さい場合には、図2Aに示すように、ピストン30は、中央側摺動範囲RCに位置する。そして、その場合、ピストン30に設けられた高減衰回路70の流路34a,34bは、左室21Lと右室21Rとを連通するが、低減衰回路50の流路54も、左室21Lと右室21Rとを連通している。よって、ピストン30の移動に伴って、オイルは、専ら、流路抵抗の小さい低減衰回路50の流路54を流れて、これにより、低減衰回路50の小さな減衰係数で振動を減衰する。すなわち、図3AのF−V線図において線分ABで示す低減衰係数に基づいて振動を減衰する。
図2Aの前述の実施形態では、高減衰回路70を主にピストン30に設けていたが、この図5の第1変形例のダンパー10aでは、低減衰回路50と同様にシリンダ20の外に高減衰回路70aを設けている。そして、主にこの点で前述の実施形態と相違し、これ以外の点は概ね前述の実施形態と同じである。そのため、以下では、主にこの相違点について説明し、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、その説明については省略する。
よって、ピストン30の右から左への移動に伴ってオイルが前者の流路74aを流れると、そのオリフィス75aをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。また、ピストン30の左から右への移動に伴ってオイルが後者の流路74bを流れると、そのオリフィス75bをオイルが流れることに基づいて高減衰係数で振動が減衰される。そして、これにより、この第1変形例の高減衰回路70aも、バイフロー方式とされている。
図2Aに示すように、前述の実施形態のダンパー10は、ピストン30の左側のみにロッド32が設けられた片ロッド方式のダンパー10であったが、この第2変形例のダンパー10bは、ピストン30の左側及び右側にそれぞれロッド32,32bが設けられた両ロッド方式のダンパー10bとなっている。また、ロッド32,32bが両側に設けられていることから、ピストン30が左右方向に移動しても、シリンダ20内に占めるロッド32,32bの体積は一定で変化しない。そのため、前述の実施形態で必要であったオイルタンク40が、この第2変形例では省略されている。なお、これ以外の点は、概ね前述の実施形態と同じである。そのため、同図6中では、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、その説明については省略する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
5 免震装置、
10 ダンパー、10a ダンパー、10b ダンパー、
20 シリンダ、20L 左室(第1室)、21LeL 左端部、
21R 右室(第2室)、21ReR 右端部、
30 ピストン、30eL 端部、30eR 端部、
32 ロッド、32b ロッド、
33a 逆止弁、33b 逆止弁、34a 流路、34b 流路、
35a オリフィス、35b オリフィス、
40 オイルタンク、
43a 逆止弁、43b 逆止弁、
44a 供給路、44b 排出路、45b オリフィス、
50 低減衰回路、
53a 逆止弁、53b 逆止弁、
54 流路、54L 左端部(端部)、54R 右端部(端部)、
54a 流路、54b 流路、54eL 左端、54eR 右端、
54f 縁部、
55a オリフィス、55b オリフィス、
60L 第1遮断回路、60R 第2遮断回路、
61L 第1開閉弁、61R 第2開閉弁、
61s スプール、61sH 貫通孔、
61sL 左側のつば部、61sR 右側のつば部、
61sv 弁座、
63L 第1パイロット通路、63R 第2パイロット通路、
70 高減衰回路、70a 高減衰回路、
73a 逆止弁、73b 逆止弁、
74a 流路、74aeL 左端、74aeR 右端、
74b 流路、74beL 左端、74beR 右端、
75a オリフィス、75b オリフィス、
RC 中央側摺動範囲、
RS 外側摺動範囲、RSL 外側摺動範囲、RSR 外側摺動範囲、
SP54L 拡大された空間部分、SPB 空間、
Claims (6)
- 相対変位可能に設けられた二部材同士の間の振動を減衰するダンパーであって、
液体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に所定方向に摺動自在に配置されて、前記シリンダ内を前記所定方向に関して第1室と第2室とに区画するピストンと、前記ピストンに接続されたロッドと、を有し、
前記ピストンは、前記所定方向の中央側に位置する中央側摺動範囲と、前記中央側摺動範囲の両側に位置する各外側摺動範囲と、を移動可能であり、
前記液体が流路を流れることによって所定の減衰係数で前記振動を減衰する低減衰回路と、前記液体が流路を流れることによって前記所定の減衰係数よりも高い減衰係数で前記振動を減衰する高減衰回路と、を有し、
前記高減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合及び前記外側摺動範囲に位置する場合のどちらの場合も、前記第1室と前記第2室とを連通する流路を有し、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室と前記第2室とを連通する一方、前記ピストンが前記外側摺動範囲に位置する場合には、前記第1室及び前記第2室のうちの一方の室とだけ前記流路は連通し、
前記中央側摺動範囲に位置する前記ピストンの前記所定方向の速度が所定値よりも大きくなると前記低減衰回路の前記流路を遮断する遮断回路を有することを特徴とするダンパー。 - 請求項1に記載のダンパーであって、
前記中央側摺動範囲と前記外側摺動範囲とは前記所定方向に隣接しており、
前記低減衰回路の前記流路は、前記ピストンが前記中央側摺動範囲に収まっている場合には、前記第1室と前記第2室とを連通する一方、少なくとも前記ピストンにおける前記所定方向の端部が前記外側摺動範囲に入っている場合には、前記1室及び前記第2室のうちの一方の室とだけ前記流路が連通することを特徴とするダンパー。 - 請求項1又は2に記載のダンパーであって、
前記速度が所定値より小さくなると、前記遮断回路が前記流路の遮断を解除することを特徴とするダンパー。 - 請求項1乃至3の何れかに記載のダンパーであって、
前記高減衰回路が有する前記流路は、前記ピストンに形成されていることを特徴とするダンパー。 - 請求項1乃至4の何れかに記載のダンパーであって、
前記所定方向の一方側に前記第1室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第2室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第1外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第2外側摺動範囲とした場合に、
前記高減衰回路の前記流路は、前記第1外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第1室と連通しているとともに、前記第2外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第2室と連通していることを特徴とするダンパー。 - 請求項1乃至5の何れかに記載のダンパーであって、
前記所定方向の一方側に前記第1室が区画され、前記所定方向の他方側に前記第2室が区画され、
前記各外側摺動範囲のうちの前記所定方向の一方側に位置する外側摺動範囲を第1外側摺動範囲とし、前記所定方向の他方側に位置する外側摺動範囲を第2外側摺動範囲とした場合に、
前記遮断回路は、前記流路を前記所定方向の一方側の位置で開閉する第1開閉弁と、前記第1外側摺動範囲における前記所定方向の一方側の端部で前記第1室と連通する第1パイロット通路と、前記流路を前記所定方向の他方側の位置で開閉する第2開閉弁と、前記第2外側摺動範囲における前記所定方向の他方側の端部で前記第2室と連通する第2パイロット通路と、を有し、
前記第1パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第1開閉弁を開閉するとともに前記第2パイロット通路での前記液体の圧力値に基づいて前記第2開閉弁を開閉することを特徴とするダンパー。
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