JP7133974B2

JP7133974B2 - 減衰機構

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Publication number: JP7133974B2
Application number: JP2018091645A
Authority: JP
Inventors: 和彦磯田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2038-05-10
Also published as: JP2019196818A

Description

本発明は、減衰機構に関する。

従来、免震層に減衰機構としてオイルダンパを設置して、応答加速度をあまり増大させずに免震層の変位を抑制する免震構造物が知られている（例えば、特許文献１参照）。最近ではＭ８（マグニチュード８）以上の巨大地震で生じる長周期・長時間地震動により免震構造物の免震層変位が過大になり、免震構造物が擁壁に衝突する虞が指摘されている。このため、免震層にオイルダンパを設置し、免震層の変位を抑制することは効果的な対策といえる。オイルダンパには、免震層変位が作用するため、オイルダンパのストロークは、この免震層変位以上確保する必要がある。

オイルダンパのストロークＳ（片振幅）、ピストン長さａ、シリンダボトム（縮み側の減衰弁が配置された部分）の長さＢとすると、外シリンダ長さｃは、鋼板厚さもあるため、ｃ＞２Ｓ＋ａ＋ｂとなる。
また、オイルダンパが伸びたときの最大長さＬ_ｍａｘは、両端部のクレビス（ピン）取付け用寸法ｄ,ｅもあるため、Ｌ_ｍａｘ＞ｃ＋２Ｓ＞４Ｓ＋ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅとなる。
現在、市販されている一般的な免震用オイルダンパでは、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ≒０．８ｍとなるため、Ｌ_ｍａｘ＞４Ｓ＋０．８となる。

オイルダンパのストロークを±１ｍとすると、オイルダンパが伸びたときの最大長さＬ_ｍａｘ＞４．８ｍとなる。このようにオイルダンパの長さが大きくなると、自重や上下地震動により大きな曲げモーメントが生じ、ピストンやロッドやシール部分が損傷してダンパーが正常に作動しなくなるおそれがある。また、ダンパー長が大きいと設置スペースも大きくなるという問題がある。
このようなことから、現在市販されているオイルダンパのストロークは、１ｍ以下とすることが多い。

特開２００９－２９３６９１号公報

しかしながら、免震構造物に長周期地震動が作用すると、免震層に１ｍ以上の変位が生じる可能性があると指摘されている。このため、大きな設置スペースを要さずに免震層の１ｍ以上の変位に対応できる減衰機構が求められている。なお、棟間に設けられる制振用減衰機構では、さらに大きな２ｍ以上の変位に対応しなくてはならない場合もある。

そこで、本発明は、より大きな変位に対応可能な減衰機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る減衰機構は、相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向に直交する平面に沿った方向に相対変位可能に構成され、
前記回転部材は、前記第１構造体に支持され、前記第１方向に直交する方向に延びる第１回転軸線まわりに回転するとともに前記第１方向に延びる第２回転軸線まわりに回転しながら前記第２構造体に沿って転動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明は、第１構造体と第２構造体との相対変位が回転部材によって回転量として油圧モータに伝達される構成である。一般的なオイルダンパを減衰機構として用いる場合は、シリンダの長さによって対応可能な第１構造体と第２構造体との相対変位量が制限されるが、本発明では、油圧モータの回転量に制限がないため第１構造体と第２構造体との相対変位量が制限されることもない。その結果、本発明の減衰機構は、第１構造体と第２構造体のより大きな相対変位に対応することができる。
そして、本発明では、油圧モータの連結管の内部に減衰弁が設けられていることにより、第１構造体と第２構造体とが相対変位した際の相対速度に比例した反力を生じる減衰機構とすることができ、第１構造体と第２構造体との相対変位を低減させることができる。
押しのけ容積（油圧モータが１回転したときに２つのポートから出入りする油量）Ｖ（ｍ^３）の油圧モータの２つのポート間に「圧力差Δｐのとき流量ｑの作動油が通過する減衰弁」を設け、第１構造体と第２構造体との相対速度（下式ではｘの上に・）相対変位ｘ、相対変位を回転に変換する回転部材の半径Ｒ、回転部材を介して伝えられる力Ｆとすると、油圧モータのトルクＴ、回転数ｎ、連結管に設けた減衰弁による減衰係数ｃ_p＝ΔＰ／ｑとおくと、本発明は下式により減衰係数ｃをもつオイルダンパと等価になることがわかる。

本発明に係る減衰機構は、前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向に直交する平面に沿った方向に相対変位可能に構成され、前記回転部材は、前記第１構造体に支持され、前記第１方向に直交する方向に延びる第１回転軸線まわりに回転するとともに前記第１方向に延びる第２回転軸線まわりに回転しながら前記第２構造体に沿って転動可能に構成されている。
このような構成とすることにより、第１方向に対向して設けられた第１構造体と第２構造体との第１方向に直交する平面に沿った方向の相対速度に比例した減衰力を得ることができる。
また、本発明に係る減衰機構では、前記油圧モータは、前記回転部材と同軸に設けられ、かつ前記回転部材に接続され、前記回転部材は、前記第２構造体と当接していてもよい。
また、本発明に係る減衰機構では、前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向に直交する一の直線に沿った第２方向に相対変位可能に構成され、前記回転部材は、前記第１構造体に固定された支持架台に前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に延びる第１回転軸線まわりに回転可能に支持され、前記第１回転軸線まわりに回転しながら前記第２構造体に当接して、かつ前記第２構造体に沿って転動可能に構成されていてもよい。
このような構成とすることにより、第１方向に対向して設けられた第１構造体と第２構造体との第２方向の相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る減衰機構は、相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向と直交する平面に沿った方向に相対変位可能に構成され、前記第１構造体と前記第２構造体との間に中間体が設けられ、前記中間体は、前記第１方向と直交する平面に沿った方向における一の直線に沿った第２方向に前記第１構造体と相対変位可能に構成されるとともに、前記第１方向および前記第２方向それぞれと直交する第３方向に前記第２構造体と相対変位可能に構成され、前記回転部材は、前記第１構造体と前記中間体との前記第２方向の相対変位量に応じて回転する第１回転部材と、前記第２構造体と前記中間体との前記第３方向の相対変位量に応じて回転する第２回転部材と、を有し、前記油圧モータは、前記第１回転部材と互いに回転を伝達可能な第１油圧モータと、前記第２回転部材と互いに回転を伝達可能な第２油圧モータと、を有し、前記第１油圧モータおよび前記第２油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、をそれぞれ有し、前記第１回転部材は、前記第１構造体に支持され、前記第３方向に延びる第１回転軸線まわりに回転しながら前記中間体に沿って転動可能に構成され、前記第２回転部材は、前記第２構造体に支持され、前記第２方向に延びる第３回転軸線まわりに回転しながら前記中間体に沿って転動可能に構成されていてもよい。
このような構成とすることにより、第１方向に対向して設けられた第１構造体と第２構造体との第１方向に直交する平面に沿った第２方向および第３方向の各々に対し相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る減衰機構は、相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、前記減衰機構が互いに対向しない前記第１構造体の第１設置面と前記第２構造体の第２設置面との間に設けられ、前記第１構造体と前記第２構造体とは、第２設置面に沿った方向に相対変位可能に構成され、前記第１構造体に前記第２設置面に直交する方向に延びる第４回転軸線まわりに回転可能に支持された第１中間体と、前記第２構造体に前記第２設置面に直交する方向に延びる第５回転軸線まわりに回転可能に支持された第２中間体と、を有し、前記第１中間体と前記第２中間体とは、前記第１中間体に沿い、かつ前記第２設置面と平行となる直線に沿った方向に相対変位可能に連結され、前記回転部材は、前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位による前記第１中間体と前記第２中間体との相対変位量に応じて回転する構成としてもよい。
このような構成とすることにより、互いに対向しない第１構造体と第２構造体の相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

また、本発明に係る減衰機構では、前記連結管の内部に設けられたリリーフ弁を有し、前記リリーフ弁は前記減衰弁と並列に設けられていてもよい。
このような構成とすることにより、第１構造体と第２構造体との相対速度が増加して油圧モータの回転数に比例して作動油の流量が増大した場合でも、油圧モータの２つのポート間の圧力差が頭打ちされ（所定の値以下となり）、リリーフ特性（過負荷防止機能）を付与することができる。

本発明によれば、第１構造体と第２構造体のより大きな相対変位に対応することができる。

本発明の第１実施形態による減衰機構の一例を示すＹ方向から見た図である。本発明の第１実施形態による減衰機構の一例を示すＸ方向から見た図である。連結管の内部を説明する図である。本発明の第２実施形態による減衰機構の一例を示すＹ方向から見た図である。本発明の第２実施形態による減衰機構の一例を示すＸ方向から見た図である。本発明の第３実施形態による減衰機構の一例を示すＹ方向から見た図である。本発明の第３実施形態による減衰機構の一例を示すＸ方向から見た図である。本発明の第４実施形態による減衰機構の一例を示す図で、図９のＡ－Ａ線断面図である。本発明の第４実施形態による減衰機構の一例を示す図で、図８のＢ方向矢視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による減衰機構について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１および図２に示す第１実施形態による減衰機構１Ａは、免震構造物１１の免震層１２に設けられている。免震層１２は、上下方向に対向し一の水平方向（以下、Ｘ方向とする）に相対変位可能な上部構造体（第１構造体）１３と下部構造体（第２構造体）１４との間に設けられ、免震支承（不図示）が設置されている。第１実施形態では、上部構造体１３と下部構造体１４とは、Ｘ方向のみに相対変位可能に構成されている。
上部構造体１３には、例えば、免震層１２の上部の床スラブや梁を想定し、下部構造体１４には、例えば免震層１２の床スラブや梁を想定している。
上下方向に対向する上部構造体１３の下面１３ａおよび下部構造体１４の上面１４ａは、それぞれ水平面に形成され、互いに上下方向に離間している。
Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とする。図面では上下方向を「Ｚ」で示している。

減衰機構１Ａは、上部構造体１３の下部に固定された支持架台２と、支持架台２に回転可能に支持された回転部材３と、回転部材３と同軸に設けられ回転部材３と接続された油圧モータ４と、を有している。
支持架台２は、上部構造体１３の下面１３ａから下側に突出していて、その下端部２ａが下部構造体１４と干渉しないように離間している。支持架台２は、上部構造体１３とともに変位し、下部構造体１４とＸ方向に相対変位可能に構成されている。

回転部材３は、所定の厚さを有する円板や車輪などで、回転軸線（第１回転軸線）３ｂがＹ方向に延びる向きに支持架台２に支持されている。回転部材３の下端部３ａは、支持架台２の下端部２ａよりも下側に突出し、下部構造体１４の上面１４ａと当接している。回転部材３は、支持架台２に支持された状態で、下部構造体１４の上面１４ａをＸ方向に転動可能に構成されている。このため、上部構造体１３と下部構造体１４とがＸ方向に相対変位すると、回転部材３が回転するように構成されている。
回転部材３の外周部には、下部構造体１４との摩擦を増大させるゴムなどが設けられていてもよい。

油圧モータ４は、例えば、歯車型の油圧モータやピストン型の油圧モータなどで、作動油４１と、作動油４１が収容された油室４２と、油室４２に流入する作動油４１により回転するモータ回転部材４３と、を有している。

油室４２は、作動油４１が収容され作動油４１が流入・流出する２つのポート４４，４５が設けられた油室本体部４６と、２つのポート４４，４５を連結する連結管４７と、を有している。連結管４７の内部は、２つのポート４４，４５から流出された作動油４１が流れるように構成されている。２つのポート４４，４５のうちの一方を第１ポート４４とし、他方を第２ポート４５とする。

モータ回転部材４３は、油圧モータ４の内部において回転軸線（モータの回転軸線）４３ａまわりに回転可能に構成されている。
モータ回転部材４３が回転軸線４３ａまわりの一方側に回転すると、油室４２の作動油４１は、第１ポート４４を介して油室本体部４６から連結管４７に流出し、第２ポート４５を介して連結管４７から油室本体部４６に戻るように流動する。モータ回転部材４３が回転軸線４３ａまわりの他方側に回転すると、油室４２の作動油４１は、第２ポート４５を介して油室本体部４６から連結管４７に流出し、第１ポート４４を介して連結管４７から油室４２に戻るように流動する。

モータ回転部材４３は、回転軸線４３ａが回転部材３の回転軸線３ｂと同軸となるように設けられている。モータ回転部材４３と回転部材３とは、それぞれの軸部が連結され、互いに回転を伝達可能に構成されている。
これにより、上部構造体１３と下部構造体１４とが相対変位して、回転部材３が回転すると、回転部材３の回転がモータ回転部材４３に伝達され、モータ回転部材４３も回転するように構成されている。回転部材３とモータ回転部材４３との間にギアを介して回転数を変えることもできるが、この場合もモータ回転部材４３の回転速度は回転部材３の回転速度に比例している。

図３に示すように、連結管４７の内部には、減衰弁４８が設けられている。減衰弁４８は、一般的なオイルダンパのピストン内にある減衰弁と同様の構成を有している。連結管４７の内部に減衰弁４８が設けられていることにより、連結管４７の内部を流れる作動油４１は、その速度に比例した減衰力を得ることになる。
連結管４７の内部を流れる作動油４１の速度は、モータ回転部材４３の回転速度に比例している。上述したように、モータ回転部材４３の回転速度は、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度に比例した回転部材３の回転速度に比例している。このため、モータ回転部材４３は、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度に比例した減衰力を得るように構成されている。

連結管４７の内部には、連結管４７の第１ポート４４側から第２ポート４５側に流れる作動油４１の速度を低減させる減衰弁４８（以下、第１減衰弁４８１とする）と、連結管４７の第２ポート４５側から第１ポート４４側に流れる作動油４１の速度を低減させる減衰弁４８（以下、第２減衰弁４８２とする）と、が設けられている。
モータ回転部材４３が回転軸線４３ａまわりの一方側に回転し、作動油４１が連結管４７の内部を第１ポート４４側から第２ポート４５側に向かって流動すると、第１減衰弁４８１によって作動油４１の流速が低減され、モータ回転部材４３が回転軸線４３ａまわりの他方側に回転し、作動油４１が連結管４７の内部を第２ポート４５側から第１ポート４４側に向かって流動すると、第２減衰弁４８２によって作動油４１の流速が低減される。

第１減衰弁４８１および第２減衰弁４８２それぞれの上流側にはオリフィス４８３，４８４が設けられ、オリフィス４８３，４８４を通過した作動油４１が第１減衰弁４８１および第２減衰弁４８２を通過するように構成されている。
このように、オリフィス４８３，４８４と減衰弁４８とをセットで使用することで、速度（流量）に比例した減衰力（圧力）を得ることができる。従って、リリーフ前であれば速度によらず減衰係数をほぼ一定にすることができる。
なお、図示していないが、連結管４７の内部に減衰弁４８と並列にリリーフ弁を設ければ、油圧モータ４の２つのポート４４，４５間の圧力差を頭打ちできるため、油圧モータ４のトルクにリリーフ特性（過負荷防止機能）を付与することができる。

第１実施形態による減衰機構１Ａでは、上部構造体１３と下部構造体１４とがＸ方向に相対変位すると、上部構造体１３に支持された回転部材３が下部構造体１４の上面１４ａを転動する。回転部材３が下部構造体１４の上面１４ａを転動すると、回転部材３の回転が油圧モータ４のモータ回転部材４３に伝達し、モータ回転部材４３が回転する。モータ回転部材４３が回転すると、作動油４１が流動して連結管４７の内部を流れる。連結管４７の内部を流れる作動油４１が第１減衰弁４８１または第２減衰弁４８２を通過すると、減衰弁両側に圧力差が生じるため作動油４１の流速が制限される。
連結管に減衰弁が追加されることにより、モータ回転部材４３の回転速度が低減され、モータ回転部材４３と連結された回転部材３の回転も低減される。そして、回転部材３が下部構造体１４の上面１４ａを転動する速度も低減されて、上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位が低減される。

続いて、減衰機構１Ａの減衰性能について説明する。
油圧モータ４の特性を下記とする（効率η＝１とする）。

減衰弁４８を、「圧力差Δｐのとき流量ｑの作動油４１が通過する」構成とし、作動油４１の流量を圧力差に比例した流量であるとすると、下式（４）の関係が得られる。

回転部材３の半径Ｒ、回転部材３を介して伝えられる力Ｆ、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度（上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位ｘを時間に対し１回微分したもので、下式ではｘの上に・で示す）は、下式（５）～（７）の関係が得られる。

これは、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度に対し、上部構造体１３と下部構造体１４との間に設置され下式（８）の反力Ｆを生じる「減衰係数ｃのオイルダンパ」と同じである。

このように、油圧モータ４に減衰弁４８を組み合わせれば、オイルダンパと同じ「相対速度に比例した減衰力を生じる装置」を実現できることがわかる。
また、この減衰機構の単位時間当たりの吸収エネルギーは下式（９）となり、油圧モータ４の仕事率Ｐと同じになる（水平力による仕事をトルクによる仕事に変換するだけなので当然ともいえる）。

なお、減衰機構と並列にリリーフ弁を追加すれば、相対速度が増加して油圧モータ４の回転数ｎに比例して流量ｑが増大しても油圧モータ４のポート間の圧力差Δｐが頭打ち（所定の値以下）となることから、上記の式（２）や式（７）から油圧モータ４のトルクＴや反力Ｆが頭打ちされるリリーフ特性（過負荷防止機能）を付与することができる。

次に、上述した第１実施形態による減衰機構１Ａの作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した第１実施形態による減衰機構１Ａでは、上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位を回転部材３によって回転に変換して油圧モータ４に伝達する構成としている。一般的なオイルダンパを減衰機構１Ａに用いる場合は、シリンダの長さによって対応可能な上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位量が制限されるが、本実施形態では、油圧モータ４の回転量に制限がないため上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位量が制限されることもない。その結果、本実施形態の減衰機構１Ａは、上部構造体１３と下部構造体１４のより大きな変位に対応することができる。
そして、本実施形態では、減衰機構１Ａにおいて油圧モータ４の連結管４７の内部に減衰弁４８が設けられていることにより、減衰機構１Ａを上部構造体１３と下部構造体１４とが相対変位した際の相対速度に比例した反力を生じる構成とすることができ、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度に比例した減衰力を得ることができる。
押しのけ容積（油圧モータ４が１回転したときに２つのポート４４，４５から出入りする油量）Ｖ（ｍ^３）の油圧モータ４の２つのポート４４，４５間に「圧力差Δｐのとき流量ｑの作動油４１が通過する減衰弁４８」を設け、上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度、回転部材３の半径Ｒ、回転部材３を介して伝えられる力Ｆとすると、本発明では、下式により減衰係数ｃをもつオイルダンパと等価になることがわかる。下式では上部構造体１３と下部構造体１４との相対速度を「ｘ」の上に「・」で示す。

（第２実施形態）
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図４および図５に示すように、第２実施形態による減衰機構１Ｂは、水平方向のいずれの方向（水平面に沿った方向）にも相対変位可能に構成された上部構造体（第１構造体）１３と下部構造体（第２構造体）１４との間の免震層１２に設けられている。上部構造体１３と下部構造体１４とは、第１実施形態と同様に上下方向に対向している。

第２実施形態による減衰機構１Ｂは、支持架台２Ｂが上部構造体１３に固定されておらず、上部構造体１３に対して上下方向に延びる鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。
支持架台２Ｂは、回転部材３および油圧モータ４が取り付けられる支持架台本体部２１と、支持架台本体部２１の上端部から上方に突出する円柱状の円柱部材２２と、を有している。上部構造体１３には、下側に開口する円筒状の孔部１３１が形成されていて、この孔部１３１に下側から円柱部材２２が挿入されている。円柱部材２２は、孔部１３１に挿入された状態で上下方向に延びる回転軸線（第２回転軸線）２２ａまわりに回転可能に構成されている。支持架台本体部２１と円柱部材２２とは固定されていて、円柱部材２２とともに円柱部材２２の回転軸線２２ａまわりに回転可能に構成されている。

回転部材３は、下端部３ａが下部構造体１４の上面１４ａと当接するように設けられている。回転部材３は、支持架台２Ｂとともに円柱部材２２の回転軸線２２ａまわりに回転するように構成されている。
本実施形態では、円柱部材２２の回転軸線２２ａと、回転部材３の回転軸線（第１回転軸線）３ｂとは交差しない位置に配置されている。回転部材３は、上部構造体１３に対して偏芯接合金物で回転自在に接合されたキャスターのように挙動する。なお、円柱部材２２の回転軸線２２ａは、回転部材３の回転軸線（第１回転軸線）３ｂに直交する方向に延びている。
回転部材３は、支持架台２Ｂが鉛直軸まわりに回転することにより、任意の方向に転動することが可能となり、下部構造体１４の上面１４ａに沿った水平面内のどの方向に向かって変位するときにも追従可能となっている。
これにより、上部構造体１３と下部構造体１４とが相対変位すると、支持架台２Ｂが鉛直軸まわりに回転して回転部材３の向きが変位方向に転動する向きとなり、回転部材３が下部構造体１４の上面１４ａを転動する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に回転部材３と油圧モータ４のモータ回転部材４３とは同軸に連結されている。回転部材３の回転軸線３ｂとモータ回転部材４３の回転軸線４３ａとは一致している。油圧モータ４は、第１実施形態と同様に連結管４７および減衰弁４８を有している。
これにより、上部構造体１３と下部構造体１４とが水平方向に相対変位すると、回転部材３が回転してその回転が伝達してモータ回転部材４３が回転し、作動油４１の流動によってモータ回転部材４３の回転速度に比例した減衰力が生じる。これにより、回転部材３の回転速度も低減し、上部構造体１３と下部構造体１４との変位も低減する。

第２実施形態による減衰機構１Ｂでは、水平面内のいずれの方向へも相対変位可能に構成された上部構造体１３と下部構造体１４に対し、相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

（第３実施形態）
図６および図７に示すように、第３実施形態による減衰機構１Ｃは、水平方向のどの方向にも相対変位可能に構成された上部構造体（第１構造体）１３と下部構造体（第２構造体）１４との間に設けられている。
第３実施形態では、減衰機構１Ｃは、上部構造体１３と下部構造体１４との間に設けられた中間体５と、上部構造体１３の下部に固定され上部構造体１３と中間体５との間に設けられた第１減衰部６と、下部構造体１４の上部に固定され下部構造体１４と中間体５との間に設けられた第２減衰部７と、第１減衰部６と中間体５とをＸ方向に相対変位可能にガイドする第１ガイド部８と、第２減衰部７と中間体５とをＹ方向に相対変位可能にガイドする第２ガイド部９と、を有している。

中間体５は、例えば、板状やブロック状の部材で、上面が上部構造体１３の下面と対向し、下面が下部構造体１４の上面と対向するように形成されている。

第１減衰部６は、上部構造体１３の下部に固定された第１支持架台６１と、中間体５の上面に固定されＸ方向に延びる第１ラックギア６２と、第１支持架台６１に支持され回転しながら第１ラックギア６２に沿ってＸ方向に移動可能な第１ピニオンギア（回転部材）６３と、第１支持架台６１に回転可能に支持され第１ピニオンギア６３の回転が伝達される第１回転伝達部材６４と、第１支持架台６１に取り付けられ第１回転伝達部材６４との間で互いの回転が伝達される第１油圧モータ６５と、を有している。

第１支持架台６１は、第１実施形態の支持架台２と同様の部材で構成されている。
第１ピニオンギア６３は、回転軸線（第１回転軸線）６３ａがＹ方向に延びる向きに配置され、回転軸線６３ａまわりに回転して第１ラックギア６２の上側に沿って第１ラックギア６２の長さ方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。第１ピニオンギア６３は、第１支持架台６１に固定された第１ガイド部８の第１ガイドブロック８２（後述する）を介して第１支持架台６１に支持されている。第１ラックギア６２は、上部構造体１３と中間体５とのＸ方向の相対変位に対応した長さに適宜設定されている。

第１回転伝達部材６４は、円板状やタイヤ状に形成され、回転軸線６４ａがＹ方向に延びる向きに配置されている。第１回転伝達部材６４は、第１ピニオンギア６３の上側に当接して設けられている。第１回転伝達部材６４は、第１ピニオンギア６３が回転すると、その回転によって回転するように構成されている。図示していないが、第１回転伝達部材６４の外周部にはギアが設けられていて、このギアと第１ピニオンギア６３とが噛み合うように設けられて、回転数を変換できるようにしてもよい。

第１油圧モータ６５は、第１実施形態の油圧モータ４と同様に構成され、モータ回転部材６５１の回転軸線６５１ａがＹ方向に延びる向きで第１回転伝達部材６４と同軸に配置されている。第１回転伝達部材６４とモータ回転部材６５１とは、第１実施形態の回転部材３とモータ回転部材４３と同様に互いの回転が伝達されるように構成されている。
第１油圧モータ６５は、第１実施形態の油圧モータ４の連結管４７および減衰弁４８と同様の連結管６４７および減衰弁６４８を有している。

第１ガイド部８は、リニアガイドで、中間体５の上面に固定されＸ方向に延びる第１ガイドレール８１と、第１支持架台６１に固定され第１ガイドレール８１に沿ってＸ方向に移動可能な第１ガイドブロック８２と、を有している。第１ガイド部８は、第１ガイドレール８１が固定された中間体５と、第１ガイドブロック８２が固定された第１支持架台６１とがＸ方向のみに相対変位するように相対変位の方向を規制している。これにより、第１支持架台６１と固定された上部構造体１３と、中間体５とは、Ｘ方向のみに相対変位可能となるように相対変位の方向が規制されている。

第２減衰部７は、下部構造体１４の上部に固定された第２支持架台７１と、中間体５の下面に固定されＹ方向に延びる第２ラックギア７２と、第２支持架台７１に支持され回転しながら第２ラックギア７２に沿ってＹ方向に移動可能な第２ピニオンギア７３（回転部材）と、第２支持架台７１に回転可能に支持された第２回転伝達部材７４と、第２支持架台７１に取り付けられ第２回転伝達部材７４との間で互いの回転が伝達される第２油圧モータ７５と、を有している。

第２支持架台７１は、第１支持架台６１と同様の部材で構成され、第１支持架台６１とは上下反転し、かつ水平方向に９０度回転した向きで下端部が下部構造体１４に固定されている。
第２ピニオンギア７３は、回転軸線（第３回転軸線）７３ａがＸ方向に延びる向きに配置され、回転軸線７３ａまわりに回転して第２ラックギア７２の下側に沿って第２ラックギア７２の長さ方向（Ｙ方向）に移動可能に配置されている。第２支持架台７１に固定された第２ガイド部９の第２ガイドブロック９２（後述する）を介して第２支持架台７１に支持されている。第２ラックギア７２は、下部構造体１４と中間体５とのＹ方向に相対変位に対応した長さに適宜設定されている。

第２回転伝達部材７４は、第１回転伝達部材６４と同様の部材で構成され、回転軸線７４ａがＸ方向に延びる向きに配置されている。第２回転伝達部材７４は、第２ピニオンギア７３の下側に当接していて、第２ピニオンギア７３が第２ラックギア７２に沿ってＹ方向に移動して回転軸線７４ａまわりに回転すると、その回転によって回転するように構成されている。図示していないが、第２回転伝達部材７４の外周部にはギアが設けられていて、このギアと第２ピニオンギア７３とが噛み合うように設けられていて、回転数を変換できるようにしてもよい。

第２油圧モータ７５は、第１油圧モータ６５と同様に構成され、モータ回転部材７５１の回転軸線７５１ａがＸ方向に延びる向きで第２回転伝達部材７４と同軸に配置されている。第２回転伝達部材７４と第２油圧モータ７５とは、第１実施形態の回転部材３とモータ回転部材４３と同様に互いの回転が伝達されるように構成されている。
第２油圧モータ７５は、第１実施形態の油圧モータ４の連結管４７および減衰弁４８と同様の連結管７４７および減衰弁７４８を有している。

第２ガイド部９は、リニアガイドで、中間体５の下面に固定されＹ方向に延びる第２ガイドレール９１と、第２支持架台７１に固定され第２ガイドレール９１に沿ってＹ方向に移動可能な第２ガイドブロック９２と、を有している。第２ガイド部９は、第２ガイドレール９１が固定された中間体５と、第２ガイドブロック９２が固定された第２支持架台７１とがＹ方向のみに相対変位するように相対変位の方向を規制している。これにより、第２支持架台７１と固定された下部構造体１４と中間体５とは、Ｙ方向のみに相対変位するように相対変位の方向が規制されている。

第３実施形態による減衰機構１Ｃでは、上部構造体１３と下部構造体１４とが水平方向に相対変位すると、上部構造体１３と中間体５とがＸ方向に相対変位するとともに下部構造体１４と中間体５とがＹ方向に相対変位する。

上部構造体１３と中間体５とがＸ方向に相対変位することにより、第１ピニオンギア６３が第１ラックギア６２をＸ方向に移動して回転し、その回転によって第１回転伝達部材６４が回転する。そして、第１回転伝達部材６４が回転することによって第１油圧モータ６５のモータ回転部材６５１も回転する。このとき、第１油圧モータ６５のモータ回転部材６５１が回転することにより生じた減衰力が、第１回転伝達部材６４を介して第１ピニオンギア６３に伝達され、第１ピニオンギア６３の回転速度が低減される。これにより、第１ピニオンギア６３と第１ラックギア６２とのＸ方向の相対変位も低減される。その結果、上部構造体１３と中間体５とのＸ方向の相対変位が低減される。

下部構造体１４と中間体５とがＹ方向に相対変位することにより、第２ピニオンギア７３が第２ラックギア７２をＹ方向に移動して回転し、その回転によって第２回転伝達部材７４が回転する。そして、第２回転伝達部材７４が回転することによって第２油圧モータ７５のモータ回転部材７５１も回転する。このとき、第２油圧モータ７５のモータ回転部材７５１が回転することにより生じた減衰力が、第２回転伝達部材７４を介して第１ピニオンギア６３に伝達され、第２ピニオンギア７３の回転速度が低減される。これにより、第２ピニオンギア７３と第２ラックギア７２とのＹ方向の相対変位も低減される。その結果、下部構造体１４と中間体５とのＹ方向の相対変位が低減される。

上述したように、上部構造体１３と中間体５とのＸ方向の相対変位が低減され、下部構造体１４と中間体５とのＹ方向の相対変位が低減されることによって、上部構造体１３と下部構造体１４との相対変位も低減される。

第３実施形態による減衰機構１Ｃによれば、水平方向のどの方向にも相対変位可能に構成された上部構造体１３と下部構造体１４に対し、水平方向の相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

（第４実施形態）
図８および図９に示すように、第４実施形態による減衰機構１Ｄは、柱部材１５（第１構造体）と、梁部材１６（第２構造体）との間に設けられている。
第４実施形態による減衰機構１Ｄは、柱部材１５に水平面内に回転可能に支持された長尺の第１中間体１０１と、梁部材１６に水平面内に回転可能に支持された第２中間体１０２と、第１中間体１０１と第２中間体１０２との間に設けられた減衰部１０３と、第１中間体１０１と第２中間体１０２とを第１中間体１０１の長さ方向に相対変位可能にガイドするガイド部１０４と、を有している。

第１中間体１０１は、長尺の部材で、その長さ方向が水平方向に延びる向きに配置されている。この向きにおける第１中間体１０１の長さ方向に直交する水平方向を幅方向とする。第１中間体１０１は、長さ方向の一方の端部がクレビス１０５を介して柱に連結されている。
クレビス１０５は、第１固定部１０５１と、第２固定部１０５２と、第１固定部１０５１と第２固定部１０５２とを同軸に連結する連結軸部１０５３とを有している。連結軸部１０５３は、第１固定部１０５１と第２固定部１０５２とを軸線まわりに相対回転可能に連結している。クレビス１０５は、連結軸部１０５３の軸線（以下、第４回転軸線１０５４とする）が鉛直方向となる向きで、第１固定部１０５１が柱に固定され、第２固定部１０５２が第１中間体１０１に固定されることで、柱部材１５と第１中間体１０１とを連結軸部１０５３の第４回転軸線１０５４まわりに相対回転可能に連結している。

第２中間体１０２は、長さ方向の寸法が第１中間体１０１の長さ方向の寸法よりも長さ方向の寸法が短く、長さ方向に直交する断面形状がＵ字形となる部材で、このＵ字形が上側に開口する向きに配置されている。この向きにおける第２中間体１０２の長さ方向に直交する水平方向を幅方向とする。第２中間体１０２は、下側に配置される下板部１０２１と、下板部１０２１の幅方向の両端部から上側に延びる一対の側板部１０２２，１０２３と、下板部１０２１の下面から下側に突出する円柱部材１０２４と、を有している。

梁部材１６には、上側に開口し、第２中間体１０２の円柱部材１０２４が挿入される孔部１６１が形成されている。円柱部材１０２４は、軸線（以下、第５回転軸線１０２５とする）が鉛直方向に延びる向きで孔部１６１に挿入され、孔部１６１内において第５回転軸線１０２５まわりに回転可能に構成されている。
第２中間体１０２は、梁部材１６に形成された孔部１６１に挿入された円柱部材１０２４の第５回転軸線１０２５まわりに梁部材１６と相対回転可能に構成されている。

第１中間体１０１の長さ方向に直交する断面形状は、第２中間体１０２の断面形状におけるＵ字形の内側の部分よりも小さくなるように設定されている。
第１中間体１０１と第２中間体１０２とは、それぞれの長さ方向が同じ方向となる向きで、第２中間体１０２の内側に第１中間体１０１が配置されている。第１中間体１０１と第２中間体１０２とは、それぞれの長さ方向が常に同じ方向となり、この長さ方向に相対変位可能に構成されている。

減衰部１０３は、第１中間体１０１の上面に固定され第１中間体１０１の長さ方向に延びるラックギア１０３１と、第２中間体１０２に支持され回転しながらラックギア１０３１に沿って第１中間体１０１の長さ方向に移動可能なピニオンギア１０３２（回転部材）と、第２中間体１０２に取り付けられピニオンギア１０３２との間で互いの回転が伝達される油圧モータ１０３３と、を有している。
ピニオンギア１０３２は、回転軸線１０３２ａが第２中間体１０２の幅方向に延びる向きでラックギア１０３１の上側に回転軸線１０３２ａまわりに回転可能に配置されている。ピニオンギア１０３２は、第２中間体１０２の一対の側板部１０２２，１０２３の間に配置され、軸部が一対の側板部１０２２，１０２３に支持されている。

油圧モータ１０３３は、第２中間体１０２の幅方向の一方の側方に、モータ回転部材１０３４の回転軸線１０３４ａが第２中間体１０２の幅方向に延びる向きでピニオンギア１０３２と同軸に設けられている。油圧モータ１０３３のモータ回転部材１０３４の軸部は、ピニオンギア１０３２の軸部と互いの回転が伝達するように連結されている。
油圧モータ１０３３は、第１実施形態の油圧モータ４の連結管４７および減衰弁４８と同様の連結管および減衰弁を有している。

ガイド部１０４は、リニアガイドで、第１中間体１０１の幅方向の両側面それぞれに固定され第１中間体１０１の長さ方向に延びるガイドレール１０４１と、第２中間体１０２の一対の側板部１０２２，１０２３の内側それぞれに固定されガイドレール１０４１に沿って移動可能なガイドブロック１０４２と、を有している。ガイド部１０４は、ガイドレール１０４１が固定された第１中間体１０１と、ガイドブロック１０４２が固定された第２中間体１０２とが第１中間体１０１の長さ方向のみに相対変位するように相対変位の方向を規制している。

上述したように、第１中間体１０１と柱部材１５とは、第４回転軸線１０５４まわりに水平面内において相対回転可能に構成され、第２中間体１０２と梁部材１６とは、第５回転軸線１０２５まわりに水平面内において相対回転可能に構成され、第１中間体１０１と第２中間体１０２とは第１中間体１０１の長さ方向に相対変位可能に構成されている。これにより、柱部材１５と梁部材１６とは、水平方向の相対変位が生じた際に、この相対変位に対して、第１中間体１０１と柱部材１５とが第４回転軸線１０５４まわりに相対回転し、第２中間体１０２と梁部材１６とが第５回転軸線１０２５まわりに相対回転し、第１中間体１０１と第２中間体１０２とが第１中間体１０１の長さ方向に相対変位することで追従可能に構成されている。

柱部材１５と梁部材１６とが水平方向に相対変位し、第１中間体１０１と第２中間体１０２とが第１中間体１０１の長さ方向に相対変位することにより、ピニオンギア１０３２がラックギア１０３１を第１中間体１０１の長さ方向に移動して回転し、その回転によって油圧モータ１０３３のモータ回転部材１０３４も回転する。このとき、モータ回転部材１０３４が回転することにより生じた減衰力が、ピニオンギア１０３２に伝達し、ピニオンギア１０３２の回転速度が低減される。これにより、ピニオンギア１０３２とラックギア１０３１との第１中間体１０１の長さ方向の相対変位も低減される。その結果、柱部材１５と梁部材１６との水平方向の相対変位が低減される。

第４実施形態による減衰機構１Ｄによれば、対向して配置されない柱部材１５と梁部材１６との相対速度に比例した減衰力を得ることができる。

以上、本発明による減衰機構の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の第１～第３実施形態による減衰機構１Ａ～１Ｃは、上下方向に対向する上部構造体１３と下部構造体１４との間に設けられているが、水平方向や上下方向および水平方向に対して斜めとなる方向に対向する構造体の間に設けられていてもよい。

１Ａ～１Ｄ減衰機構
３回転部材
３ｂ回転軸線（第１回転軸線）
４，１０３３油圧モータ
５中間体
１３上部構造体（第１構造体）
１４下部構造体（第２構造体）
２２ａ回転軸線（第２回転軸線）
４１作動油
４３ａ回転軸線
４４第１ポート（ポート）
４５第２ポート（ポート）
４７連結管
４８減衰弁
３３第１ピニオンギア（第１回転部材）
６３ａ回転軸線（第１回転軸線）
６４ａ回転軸線
６５第１油圧モータ
７３第２ピニオンギア（第２回転部材）
７３ａ回転軸線（第３回転軸線）
７４ａ回転軸線
７５第２油圧モータ
１０１第１中間体
１０２第２中間体
６５１ａ回転軸線
７５１ａ回転軸線
１０２５第５回転軸線
１０５４第４回転軸線

Claims

相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、
前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、
前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、
前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、
前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、
前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向に直交する平面に沿った方向に相対変位可能に構成され、
前記回転部材は、前記第１構造体に支持され、前記第１方向に直交する方向に延びる第１回転軸線まわりに回転するとともに前記第１方向に延びる第２回転軸線まわりに回転しながら前記第２構造体に沿って転動可能に構成されていることを特徴とする減衰機構。
前記油圧モータは、前記回転部材と同軸に設けられ、かつ前記回転部材に接続され、
前記回転部材は、前記第２構造体と当接していることを特徴とする請求項１に記載の減衰機構。
相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、
前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、
前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、
前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、
前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、
前記第１構造体および前記第２構造体が第１方向に対向して設けられ、前記第１方向と直交する平面に沿った方向に相対変位可能に構成され、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に中間体が設けられ、
前記中間体は、前記第１方向と直交する平面に沿った方向における一の直線に沿った第２方向に前記第１構造体と相対変位可能に構成されるとともに、前記第１方向および前記第２方向それぞれと直交する第３方向に前記第２構造体と相対変位可能に構成され、
前記回転部材は、前記第１構造体と前記中間体との前記第２方向の相対変位量に応じて回転する第１回転部材と、
前記第２構造体と前記中間体との前記第３方向の相対変位量に応じて回転する第２回転部材と、を有し、
前記油圧モータは、前記第１回転部材と互いに回転を伝達可能な第１油圧モータと、
前記第２回転部材と互いに回転を伝達可能な第２油圧モータと、を有し、
前記第１油圧モータおよび前記第２油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、
前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、をそれぞれ有し、
前記第１回転部材は、前記第１構造体に支持され、前記第３方向に延びる第１回転軸線まわりに回転しながら前記中間体に沿って転動可能に構成され、
前記第２回転部材は、前記第２構造体に支持され、前記第２方向に延びる第３回転軸線まわりに回転しながら前記中間体に沿って転動可能に構成されていることを特徴とする減衰機構。
相対変位可能な第１構造体と第２構造体との間に設けられる減衰機構において、
前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位量に応じて回転する回転部材と、
前記回転部材と互いに回転を伝達可能な油圧モータと、を有し、
前記油圧モータは、作動油が流入・流出する２つのポートを連結する連結管と、
前記連結管の内部に設けられた減衰弁と、を有し、
前記減衰機構が互いに対向しない前記第１構造体の第１設置面と前記第２構造体の第２設置面との間に設けられ、
前記第１構造体と前記第２構造体とは、第２設置面に沿った方向に相対変位可能に構成され、
前記第１構造体に前記第２設置面に直交する方向に延びる第４回転軸線まわりに回転可能に支持された第１中間体と、
前記第２構造体に前記第２設置面に直交する方向に延びる第５回転軸線まわりに回転可能に支持された第２中間体と、を有し、
前記第１中間体と前記第２中間体とは、前記第１中間体に沿い、かつ前記第２設置面と平行となる直線に沿った方向に相対変位可能に連結され、
前記回転部材は、前記第１構造体と前記第２構造体との相対変位による前記第１中間体と前記第２中間体との相対変位量に応じて回転することを特徴とする減衰機構。
前記連結管の内部に設けられたリリーフ弁を有し、
前記リリーフ弁は前記減衰弁と並列に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の減衰機構。