WO2008041545A1 - Dispositif d'amortissement - Google Patents

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WO2008041545A1
WO2008041545A1 PCT/JP2007/068541 JP2007068541W WO2008041545A1 WO 2008041545 A1 WO2008041545 A1 WO 2008041545A1 JP 2007068541 W JP2007068541 W JP 2007068541W WO 2008041545 A1 WO2008041545 A1 WO 2008041545A1
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WO
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fixed outer
working chamber
outer cylinder
viscous fluid
fixed
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PCT/JP2007/068541
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ryoji Tomono
Yoshihito Watanabe
Original Assignee
Thk Co., Ltd.
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/12—Devices with one or more rotary vanes turning in the fluid any throttling effect being immaterial, i.e. damping by viscous shear effect only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00—Nature of movement
    • F16F2232/06—Translation-to-rotary conversion

Definitions

  • the present invention relates to an attenuation device that is disposed between two structures to which vibration is transmitted, and attenuates vibration energy transmitted from one structure as a vibration source to the other structure.
  • 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 convert the energy of rotational motion into heat energy for consumption.
  • this damping device is provided between the first structure 100 and the second structure 101, and attenuates vibrations transmitted between them.
  • the screw rod 106 is formed with a spiral thread groove, and a screw nut 108 that is rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder 107 is screwed into the screw 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 faces the inner peripheral surface of the fixed outer cylinder 107 and forms a viscous fluid working chamber 110.
  • the screw rod 106 moves forward and backward with respect to the screw nut 108, and
  • the force and the screw nut 108 rotate 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.
  • 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.
  • a shear frictional force according to the rotational angular velocity of the rotating inner cylinder 109 acts, and the force and the viscous fluid generate heat.
  • 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 thermal energy.
  • the vibration energy possessed by the structure 101 of 2 is attenuated effectively.
  • the 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 opposing corners of the structural frame can be given.
  • 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.
  • the distortion energy of the structural frame is absorbed, and the shaking of the building structure is effectively damped.
  • an example of using it together with a seismic isolation device as an earthquake countermeasure can be given.
  • 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.
  • Patent Document 1 JP-A-10-184757
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-5229
  • vibration energy is attenuated according to the shear frictional force acting on the viscous fluid in the working chamber. Is required to increase the area of the outer peripheral surface of the rotating inner cylinder facing the working chamber, or to reduce the gap between the fixed outer cylinder and the rotating inner cylinder, that is, the thickness of the working chamber.
  • the working chamber is extremely thin as in the latter case, it becomes difficult to assemble the rotating inner cylinder to the fixed outer cylinder, and high and / or high precision is required for processing the fixed outer cylinder and the rotating inner cylinder. The production becomes complicated.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to reduce attenuation capable of improving the damping performance without increasing the size of the apparatus compared to the conventional one. It is to provide an attenuation device.
  • another object of the present invention is to provide a buffer container that can provide force even when a buffer container for releasing a part of the pressure in the working chamber is provided in communication with the working chamber. It is an object of the present invention to provide a damping device that is easy to handle and can be easily attached to a structure without protruding from a fixed outer cylinder.
  • 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 into a cylindrical shape. It is accommodated in the hollow part of the cylinder and is rotatably supported with respect to the fixed outer cylinder, and is fixed to the peripheral wall of the fixed outer cylinder.
  • a rotating inner cylinder that forms a cylindrical working chamber opposite to each other through the gap, and one end of which is coupled to the second structure and advances and retreats in the axial direction, and a helical thread groove is formed on the outer peripheral surface.
  • the fixed outer cylinder has a partition wall that closes one end of the hollow portion, while the rotating inner cylinder has a bottom plate facing the partition wall of the fixed outer cylinder, and is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • a disk-shaped working chamber continuous from the cylindrical working chamber is formed between the partition wall and the bottom plate of the rotating inner cylinder, and the viscous fluid is sealed in the disk-shaped working chamber.
  • the rotating inner cylinder is formed in a bottomed cylindrical shape, and a cylindrical working chamber is formed between the peripheral wall of the fixed outer cylinder and the fixed inner cylinder.
  • a disk-shaped working chamber that is continuous from the cylindrical working chamber is formed between the outer cylinder and the partition wall. Therefore, the outer diameter and the axial length of the fixed outer cylinder are the same, and the area of the rotating inner cylinder that is in contact with the viscous fluid can be increased by the provision of the disk-like action chamber. Even if the device size is the same as that of the attenuation device, it is possible to improve the attenuation performance.
  • a disk-shaped working chamber continuous with the cylindrical working chamber is formed at one end of the cylindrical working chamber, so that the cylindrical working chamber is opened only at the end opposite to the disk-shaped working chamber. Therefore, it is sufficient to provide a sealing member for sealing the viscous fluid in the cylindrical working chamber and the disc-like working chamber only on one end side of the fixed outer cylinder and the rotating inner cylinder. For this reason, the number of seal members disposed can be minimized, and the concern about leakage of viscous fluid is reduced.
  • the disk-like action chamber exists at the axial end of the rotating inner cylinder, when the rotating inner cylinder rotates and a shearing force acts on the viscous fluid in the disk-like action chamber, An effect similar to that of the fluid bearing can be expected in the axial direction of the cylinder, and the axial force acting on the screw nut from the screw rod can be effectively loaded.
  • the disk-like action chamber is provided between the partition wall of the fixed outer cylinder and the bottom plate of the rotating cylinder, the disk shape is sandwiched between the fixed outer cylinder and the partition wall.
  • a buffer container in which a part of the viscous fluid can flow from the disk-shaped working chamber can be provided at a position facing the working chamber. Even if a buffer container is provided for the partition wall that closes the hollow part of the fixed outer cylinder, the force and the axial length of the fixed outer cylinder are only slightly increased. No protrusion is provided on the peripheral wall of the outer cylinder. Therefore, even when the buffer container is provided, the damping device can be easily handled and can be easily attached to the first structure and the second structure.
  • the rotating inner cylinder rotates with respect to the fixed outer cylinder, and the viscous fluid sealed in the cylindrical working chamber and the disk-shaped working chamber is thermally expanded by shear friction.
  • the viscous fluid force S flows into the S buffer container.
  • the rotating inner cylinder stops and the viscous fluid cools and contracts, the viscous fluid flows out of the buffer container into the disk-like working chamber.
  • the temperature of the viscous fluid rises due to shear frictional heat, and its fluidity is considered to increase.
  • the temperature of the viscous fluid has already dropped, and it is considered that the fluidity is lower than that at the inflow. Therefore, a pressure above a certain level is applied to the viscous fluid in the buffer container so that even if the fluidity is lowered, the viscous fluid can be pushed out from the buffer container to the disk-shaped working chamber. It is preferable to keep it.
  • a piston that slides in the buffer container is provided, and the piston is directed toward the partition wall of the fixed outer cylinder. It is conceivable to provide elastic means for biasing.
  • FIG. 1 is a half sectional view showing a first embodiment of an attenuation device to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a combination of a screw rod and a screw nut.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a combined structure of a fixed outer cylinder and a rotor.
  • FIG. 4 is a sectional view of III Ill spring in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional damping device.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an attenuation device to which the present invention is applied.
  • the damping device 1 attenuates the relative vibration existing between the first structure and the second structure, and converges the vibration at an early stage. It is placed between the base and used.
  • 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 rotatable with respect to the fixed outer cylinder 10
  • a rotating inner cylinder 20 supported on the rotating inner cylinder 20 a screw rod 30 having a tip inserted into the rotating inner cylinder 20, and a screw nut 40 screwed into the screw rod and fixed to the rotating inner cylinder 20.
  • the fixed outer cylinder 10 is fixed to a building as a first structure using a bolt or the like
  • the screw rod 30 is a disc-shaped mounting plate 32 provided at one end thereof. It is fixed to the base as the second structure through.
  • the fixed outer cylinder 10 has a peripheral wall 11 with a constant inner diameter and is formed in a cylindrical shape, and one end of a hollow portion surrounded by the front peripheral wall 11 is closed by a partition wall 12 as a whole. Is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • An outer ring of a rotary bearing 13 is fixed to an open end opposite to the partition wall 12, and the rotary inner cylinder 20 is supported in the hollow portion via the rotary bearing 13.
  • the rotating inner cylinder 20 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10, and is formed in the hollow portion of the fixed outer cylinder 10 by the rotating bearing 13. It is supported by.
  • the rotating inner cylinder 20 has a bottom plate 21 facing the partition wall 12 of the fixed outer cylinder 10 and is formed in a bottomed cylinder shape smaller than the fixed outer cylinder 10 as a whole.
  • the inner ring of the rotating bearing 13 is fixed to the end of the opened rotating inner cylinder 20 on the side opposite to the bottom plate 21, and the screw nut 40 is fixed to the inner ring via a bracket 22.
  • the outer diameter of the screw rod 30 into which the screw nut 40 is screwed is set to be smaller than the inner diameter of the rotating inner cylinder 20, and the tip of the screw 30 passing through the screw nut 40 is inside the hollow portion of the rotating inner cylinder 20. It is configured to be purchased.
  • the rotating inner cylinder 20 and the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10 are opposed to each other with a predetermined gap, and a cylindrical working chamber 50 filled with a viscous fluid is formed between them. Yes. Also, the above The bottom plate 21 of the rotating inner cylinder 20 and the partition wall 12 of the fixed outer cylinder 10 are also opposed to each other with a predetermined gap, and a disk-shaped working chamber 51 filled with a viscous fluid is formed therebetween.
  • the rotating inner cylinder 20 is supported by the fixed outer cylinder 10 in a so-called cantilever structure because the rotating inner cylinder 20 is supported on the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10 only by the rotary bearing 13 provided at the open end thereof.
  • the disk-shaped working chamber 51 located at one end in the axial direction of the rotating inner cylinder 20 communicates with the cylindrical working chamber 50 located around the rotating inner cylinder 20, and the viscous fluid is in a cylindrical action. It can flow freely between the chamber 50 and the disk-shaped working chamber 51.
  • a ring-shaped sealing member 25 is fitted to one end of the cylindrical working chamber 50 adjacent to the rotary bearing 13 to prevent the viscous fluid sealed in the cylindrical working chamber 50 from leaking out. is doing.
  • silicone oil having a kinematic viscosity of about 100,000 to 500,000 mm 2 / s (25 ° C.) is used as the viscous fluid enclosed in the cylindrical working chamber 50 and the disc-like working chamber 51.
  • 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 script 30 via a plurality of balls 3 rolling in the ball rolling groove 31.
  • the screw nut 40 has a through-hole through which the screw rod 30 is passed and is formed in a cylindrical shape, and also circulates the ball 3 that has rolled in the ball rolling groove 31 of the screw rod 30.
  • An infinite circuit is provided. That is, these screw nut 40 and screw rod 30 constitute a ball screw.
  • a flange portion 41 is provided on the outer peripheral surface of the screw nut 40.
  • a fixing bolt 42 threaded through the flange portion 41 is fastened to the bracket 22 as shown in FIG.
  • the bracket 22 passes through the inner ring of the rotary bearing 13 and is fastened to the axial end surface of the rotary inner cylinder 20 with bolts, and protrudes from the end of the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10 in the axial direction.
  • 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. Therefore, the screw nut 40 is not accommodated in the fixed outer cylinder 10.
  • the assembly of the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 20 can be easily removed from the screw rod 30 by releasing the fastening of the fixing bolt 42.
  • the screw nut 40 converts the forward / backward movement along the X direction of the screw rod 30 into the rotational movement of the rotating inner cylinder 20. Therefore, the screw nut 40 has an axial direction of the screw rod 30.
  • the external force along is acting.
  • the only roller bearing 13 that supports the rotation of the rotating cylinder 20 is a cross roller bearing that can equally apply a radial load and a thrust load.
  • the thrust load acting on 20, that is, the external force acting in the axial direction of the screw rod 30 can be sufficiently loaded.
  • the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 20 are formed in a bottomed cylinder shape, and the partition wall 12 of the fixed outer cylinder 10 and the bottom plate 21 of the rotating inner cylinder 20 facing the partition wall 12 Since the disk-shaped working chamber 51 is provided between the two, the viscous fluid is compared with the damping device having only the cylindrical working chamber 50 facing the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10 as in the conventional damping device.
  • the area of the rotating inner cylinder 20 that is in contact with the contact area is enlarged, and a large damping force can be exerted accordingly.
  • the damping force is enhanced, the axial length of the fixed outer cylinder is substantially the same as that of the conventional damping device, and the damping force can be increased while avoiding an increase in the size of the device. From another point of view, if it is sufficient to exhibit the same level of damping force as before, the damping device should be Rimo / J, the ability to type S.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the attenuation device to which the present invention is applied.
  • a buffer container 60 that contains a viscous fluid is built in the fixed outer cylinder 10, and the viscosity is changed according to the internal pressure of the cylindrical working chamber 50 and the disk-shaped working chamber 51.
  • the fluid was configured to flow into the buffer container 60.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals as those in FIG. 1 are given in FIG. 4 and the detailed description thereof is omitted.
  • a buffer container 60 is provided at a position facing the disc-like working chamber 51 with the partition wall 12 interposed therebetween.
  • the buffer container 60 is partitioned by a cylindrical sleeve 61 formed integrally with the peripheral wall 11 of the fixed outer cylinder 10, an end cap 62 that closes the sleeve 61, and the partition wall 12. 12 is formed with a through hole 63 leading to the disk-shaped working chamber 51! /.
  • a piston 64 that slides in the container 60 along the axial direction of the fixed outer cylinder 10, and the piston 64 and the end cap 62 are disposed.
  • a spring 65 is provided as an elastic means for urging the piston 64 toward the partition wall 12.
  • a bellows 66 force S is provided between the outer peripheral edge of the piston 64 and the end cap 62 to prevent leakage of viscous fluid between the piston 64 and the sleeve 61.
  • the piston 64 moves in the sleeve 61 in the axial direction in accordance with the amount of the viscous fluid flowing into the buffer container 60 from the through hole 63, so that the capacity of the buffer container 60 is variable.
  • the capacity of the buffer container 60 variable according to the inflow amount of the viscous fluid in this way, it is possible to prevent air from being mixed with the viscous fluid in the buffer container 60.
  • the piston 64 urges the piston 64 toward the partition wall 12 by the spring 65, the viscous fluid is generated only when the internal pressure of the viscous fluid in the cylindrical action chamber 50 and the disk-like action chamber 51 rises above a certain level. It flows into the buffer container 60 through the through-hole 63.
  • the buffer container is located at a position facing the disc-like working chamber 51 with the partition wall 12 of the fixed outer cylinder 10 interposed therebetween.
  • the axial length of the fixed outer cylinder 10 is only slightly increased even if the buffer container 60 is provided. Therefore, the fixed outer cylinder 10 is approximately equal to the outer diameter of the peripheral wall 11. It becomes possible to reduce the size. Therefore, even when the buffer container is provided, it is possible to provide a damping device that can easily be attached to the structure with a force, a handling force that prevents the buffer container from protruding from the fixed outer cylinder. it can.

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Description

明 細 書
減衰装置
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] この種の減衰装置としては、特開平 10— 184757号公報ゃ特開 2002— 5229号 公報に開示されるものが知られている。図 5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 ユーロッド 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 一ナット 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 1 08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!/、る。
[0003] 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 1 00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、力、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となつ 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、力、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つている。
[0004] 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。
[0005] 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つている。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。
特許文献 1 :特開平 10— 184757号公報
特許文献 2：特開 2002— 5229号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] このような構造の減衰装置においては、前記作用室内の粘性流体に対して作用す る剪断摩擦力に応じて振動エネルギの減衰が行われることから、力、かる減衰能力を 高めるためには、作用室に面した回転内筒の外周面の面積を大きくする力、、あるい は固定外筒と回転内筒の隙間、すなわち作用室の厚みを薄くすることが必要とされる [0007] しかし、後者の如く作用室の厚みを極端に薄くすると、固定外筒に対する回転内筒 の組み付けが難しくなる他、固定外筒及び回転内筒の加工に高!/、精度が要求され、 製作が煩雑なものとなってしまう。
[0008] また、前記回転内筒は軸方向の両端が一対の回転軸受を介して固定外筒に支承 されていることから、前者の如く作用室に面した回転内筒の面積を大きく設定しようと すると、これら軸受間の距離を長く設定する必要が生じ、いきおい回転内筒及び固 定外筒が大型化してしまうとレ、つた不都合があった。
[0009] 更に、実際に回転内筒が回転して粘性流体に剪断摩擦力が作用すると、粘性流体 が発熱によって膨張することから、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。圧力の一部を解放するためには、膨張し た粘性流体の一部が流入するバッファ容器を設ければ良!/、のだが、そのようなバッフ ァ容器は作用室と連通している必要があり、作用室が固定外筒と回転内筒との間で 円筒状に形成されていることから、前記バッファ容器は固定外筒の周壁に対して取り 付ける必要があった。すなわち、ノ^ファ容器だけが固定外筒の周壁から突出してし まい、減衰装置が大型化してしまうと共に、減衰装置の取り扱い易さ、構造体への取 付け易さが失われてしまうといった不都合があった。
課題を解決するための手段
[0010] 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、従 来に比べて装置サイズを大型化することなぐ減衰性能の向上を図ることが可能な減 衰装置を提供することにある。
[0011] また、本発明の他の目的は、作用室内の圧力の一部を解放するためのバッファ容 器を該作用室に連通して設けた場合であっても、力、かるバッファ容器が固定外筒から 突出してしまうことがなぐ取り扱い易ぐしかも構造体への取付けが容易な減衰装置 を提供することにある。
[0012] 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円筒状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、前記円筒状作用室に密封された粘性流体とから構成されている。 前記固定外筒は前記中空部の一端を閉塞する隔壁を有する一方、前記回転内筒は 固定外筒の隔壁に対向する底板を有して有底筒状に形成されており、前記固定外 筒の隔壁と回転内筒の底板との間には、前記円筒状作用室から連続する円盤状作 用室が形成され、この円盤状作用室にも前記粘性流体が密封されている。
[0013] このような本発明の減衰装置によれば、前記回転内筒は有底筒状に形成されてお り、固定外筒の周壁との間に円筒状作用室を形成する他、固定外筒の隔壁との間に 前記円筒状作用室から連続する円盤状作用室を形成している。従って、固定外筒の 外径及び軸方向長さが同じであって、前記円盤状作用室を設けた分だけ粘性流体 と接している回転内筒の面積を増加させることができるので、従来の減衰装置と同程 度の装置サイズであっても、減衰性能の向上を図ることが可能となる。
[0014] また、前記円筒状作用室の一端にはこれと連続する円盤状作用室が形成されてい るので、円筒状作用室は円盤状作用室とは反対側の端部でのみ開放されており、円 筒状作用室及び円盤状作用室に粘性流体を密封するためのシール部材は、固定外 筒と回転内筒の一端側にのみ設ければ足りる。このため、シール部材配設個数を最 低限に抑えることかでき、粘性流体の漏出に対する懸念も軽減される。
[0015] 更に、回転内筒の軸方向の端部に円盤状作用室が存在することから、回転内筒が 回転し、円盤状作用室内の粘性流体に対して剪断力が作用すると、回転内筒の軸 方向に関して流体軸受と同様の効果を期待することができ、スクリューロッドからスクリ ユーナットに作用する軸方向の力を有効に負荷することが可能となる。
[0016] 一方、本発明の減衰装置では、このように固定外筒の隔壁と回転円筒の底板との 間に円盤状作用室を設けたので、前記固定外筒には隔壁を挟んで円盤状作用室と 対向する位置に対し、粘性流体の一部が円盤状作用室から流入可能なバッファ容 器を設けることが可能となる。固定外筒の中空部を閉塞する隔壁に対してバッファ容 器を設けたとしても、力、かる固定外筒の軸方向長さが若干長くなるだけであり、固定 外筒の周壁に対して突出物が設けられることはない。このため、前記バッファ容器を 設ける場合であっても、取り扱い易ぐしかも第 1の構造体及び第 2の構造体への取 付けが容易な減衰装置とすることができる。
[0017] このようなバッファ容器を設けた場合、回転内筒が固定外筒に対して回転を生じ、 円筒状作用室及び円盤状作用室に密封された粘性流体が剪断摩擦によって熱膨 張すると、これら円筒状作用室及び円盤状作用室の内圧の上昇に伴って粘性流体 力 Sバッファ容器に流入することになる。また、回転内筒が停止し、粘性流体が冷えて 収縮すると、これに伴って粘性流体はバッファ容器から円盤状作用室へ流出ことにな る。しかし、粘性流体が円盤状作用室からバッファ容器へ流入する際には、剪断摩擦 熱によって粘性流体の温度が上昇しており、その流動性は高まっていると考えられる 力 S、バッファ容器力 円盤状作用室へ流出する際には粘性流体の温度が既に低下し ており、流入時に比べて流動性は低いものと考えられる。従って、バッファ容器内の 粘性流体には一定以上の圧力を及ぼしておき、流動性が低下した場合であっても、 力、かる粘性流体をバッファ容器から円盤状作用室へ押し出せるように構成しておくの が好ましい。
[0018] また、バッファ容器内の粘性流体に対して一定以上の圧力を及ぼす構成としては、 力、かるバッファ容器内を摺動するピストンを設けると共に、このピストンを固定外筒の 隔壁に向けて付勢する弾性手段を設けることが考えられる。このように前記バッファ 容器内にピストンを設けると、力、かるバッファ容器の容積を粘性流体の流入量に応じ て変化させることができるので、バッファ容器に流入した粘性流体が空気と混ざるの を防止することができ、作用室内に空気が侵入するのを防止することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明を適用した減衰装置の第一の実施形態を示す半断面図である。
[図 2]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。
[図 3]固定外筒とロータの組み合わせ構造の一例を示す断面図である。
[図 4]図 1の III Ill泉断面図である。
[図 5]従来の減衰装置を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態 [0020] 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。
[0021] 図 1は本発明を適用した減衰装置の第一の実施形態を示すものである。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。
[0022] 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 回転内筒 20と、先端部がこの回転内筒 20に揷入されたスクリューロッド 30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 20に固定されたスクリューナット 40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はその一端に設けられた円盤状の取付 け板 32を介して第 2の構造体としての基盤に固定されている。
[0023] 前記固定外筒 10は、一定内径の周壁 11を有して筒状に形成されると共に、前周 壁 11によって囲まれた中空部の一端は隔壁 12によって閉塞されており、全体として は有底筒状に形成されている。また、前記隔壁 12と反対側における開放された端部 には回転ベアリング 13の外輪が固定されており、この回転ベアリング 13を介して前 記中空部内に前記回転内筒 20が支承されている。
[0024] 一方、前記回転内筒 20は前記固定外筒 10の周壁 11の内径よりも小さな外径を有 して筒状に形成されており、前記回転ベアリング 13によって固定外筒 10の中空部内 に支承されている。また、この回転内筒 20は固定外筒 10の隔壁 12に対向する底板 21を有しており、全体としては固定外筒 10よりも小さな有底筒状に形成されている。 底板 21と反対側における開放された回転内筒 20の端部には前記回転べァリング 13 の内輪が固定され、更に当該内輪にはブラケット 22を介して前記スクリューナット 40 が固定されている。このスクリューナット 40が螺合したスクリューロッド 30は、その外径 が回転内筒 20の内径よりも小さく設定されており、スクリューナット 40を貫通したスクリ ユーロッド 30の先端が回転内筒 20の中空部内に揷入されるように構成されている。
[0025] 前記回転内筒 20と固定外筒 10の周壁 11は所定の隙間を介して対向しており、こ れらの間には粘性流体が充填される円筒状作用室 50が形成されている。また、前記 回転内筒 20の底板 21と固定外筒 10の隔壁 12も所定の隙間を介して対向しており、 これらの間には粘性流体が充填される円盤状作用室 51が形成されている。前記回 転内筒 20はその開放端に設けられた回転ベアリング 13のみで固定外筒 10の周壁 1 1に対して支承されていることから、所謂片持ち構造で固定外筒 10に支持されており 、底板 21の近傍は固定外筒 10に対して何ら支承されていない。このため、前記回転 内筒 20の軸方向の一端に位置する円盤状作用室 51は、前記回転内筒 20の周囲に 位置する円筒状作用室 50と連通しており、粘性流体は円筒状作用室 50と円盤状作 用室 51との間を自由に流動できるようになつている。また、前記円筒状作用室 50の 一端には前記回転ベアリング 13に隣接してリング状のシール部材 25が嵌められて おり、円筒状作用室 50内に封入された粘性流体が漏れだすのを防止している。前記 円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51に封入される粘性流体としては、動粘度が 1 0万〜 50万 mm2 /s (25°C)程度のシリコーンオイルが用いられている。
[0026] 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 ユーロッド 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が揷 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。
[0027] 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、力、かるフランジ部 41に揷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及び回転ベアリング 13の内 輪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 ベアリング 13の内輪を貫通して回転内筒 20の軸方向の端面にボルトで締結されて おり、固定外筒 10の周壁 11の端部から軸方向へ突出している。また、スクリューナツ 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 20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つている。
[0028] 前記スクリューナット 40はスクリューロッド 30の X方向に沿った進退運動を前記回転 内筒 20の回転運動に変換しているので、力、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、回転円筒 20の回転を支承し ている唯一の回転ベアリング 13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 20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。
[0029] そして、このように構成された減衰装置では、スクリューロッドの端部が固定された基 盤に対し、固定外筒を保持した建物が図 1中の矢線 X方向に沿って振動すると、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の固定された回転内筒 20が固定外筒 10の中 空部内でスクリューロッド 30の周囲を回転することになる。回転内筒 20が固定外筒 1 0に対して回転を生じると、前記円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51に存在する 粘性流体に対して剪断力が作用し、回転内筒 20の運動エネルギが粘性流体の熱ェ ネルギに変換されて消費され、回転内筒 20の運動エネルギが減衰される。これによ り、基盤に対する建物の 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つ ている。
[0030] 特に、この減衰装置では固定外筒 10及び回転内筒 20が有底筒状に形成され、固 定外筒 10の隔壁 12とこの隔壁 12に対向する回転内筒 20の底板 21との間に円盤状 作用室 51が設けられているので、従来の減衰装置のように固定外筒 10の周壁 11に 面した円筒状作用室 50のみを具備する減衰装置と比較して、粘性流体と接する回 転内筒 20の面積が拡大し、その分だけ大きな減衰力を発揮することができるようにな つている。
[0031] また、減衰力は増強されるが、固定外筒の軸方向長さは従来の減衰装置と略同一 であり、装置の大型化を回避しつつ減衰力の増強を図ることができ、別な見方をすれ ば、従来と同程度の減衰力を発揮しさえすれば良いのであれば、減衰装置を従来よ りも/ J、型ィ匕すること力 Sできるものである。
[0032] 次に、図 4は本発明を適用した減衰装置の第二の実施形態を示すものである。
[0033] この第二の実施形態の減衰装置では、固定外筒 10に粘性流体を収容するバッフ ァ容器 60を内蔵させ、前記円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51の内圧に応じ、 粘性流体がバッファ容器 60に流入するように構成した。これ以外の構成は前記第一 の実施形態と同一であり、図 4中に図 1と同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
[0034] 前記固定外筒 10の端部には、隔壁 12を挟んで円盤状作用室 51と対向する位置 にバッファ容器 60が設けられている。このバッファ容器 60は、固定外筒 10の周壁 1 1 と一体に形成された円筒状スリーブ 61と、このスリーブ 61を閉塞するエンドキャップ 6 2と、前記隔壁 12とによって区画されており、前記隔壁 12には円盤状作用室 51に通 じる貫通孔 63が形成されて!/、る。
[0035] また、このバッファ容器 60内には、当該容器 60内を固定外筒 10の軸方向に沿って 摺動するピストン 64と、このピストン 64と前記エンドキャップ 62との間に配置されて該 ピストン 64を前記隔壁 12に向けて付勢する弾性手段としてのスプリング 65とが設け られている。また、前記ピストン 64の外周縁と前記エンドキャップ 62との間にはべロー ズ 66力 S設けられ、ピストン 64とスリーブ 61との間における粘性流体の漏出を防止して いる。
[0036] 前記ピストン 64は前記貫通孔 63からバッファ容器 60内に流入する粘性流体の量 に応じて前記スリーブ 61内を軸方向へ移動し、前記バッファ容器 60の容量を可変と している。また、このように粘性流体の流入量に応じてバッファ容器 60の容量を可変 とすることで、かかるバッファ容器 60内で空気が粘性流体と混じるのを防止することが できる。更に、前記スプリング 65でピストン 64を隔壁 12の方向へ付勢することにより、 円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51内における粘性流体の内圧が一定以上に 上昇した場合にのみ、粘性流体が貫通孔 63を介してバッファ容器 60へ流入してくる ようになつている。
[0037] スクリューロッド 30が固定外筒 10に対して進退運動を行い、この進退運動に伴って 回転内筒 20が固定外筒 10に対して回転を生じると、前記円筒状作用室 50及び円 盤状作用室 51に存在する粘性流体に対して剪断力が作用するが、粘性流体は剪断 摩擦熱によって膨張し、円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51内における粘性流 体の内圧は上昇する。このとき、バッファ容器 60を設けた図 4の減衰装置では、膨張 した粘性流体の一部が円盤状作用室 51から隔壁の貫通孔を通して前記バッファ容 器 60に流入するので、円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51における内圧の上昇 を抑えることが可能となり、シール部材 25の意図しない破損が防止される。
[0038] また、前記スプリング 65でピストン 64を付勢し、バッファ容器 60内の粘性流体に対 して常に所定以上の圧力を作用させておけば、固定外筒 10に対する回転内筒 20の 回転が停止し、円筒状作用室 50及び円盤状作用室 51における粘性流体が常温ま で冷却された際に、バッファ容器 60に流入した粘性流体を確実に円筒状作用室 50 及び円盤状作用室 51へ押し戻すことが可能となる。粘性流体は温度が低下すると粘 度が上昇する傾向にあるので、粘性流体をバッファ容器 60から円筒状作用室 50及 び円盤状作用室 51へ流動させるに当たっては、このような加圧手段があると有利で ある。
[0039] そして、このようなバッファ容器 60を設けた第二の実施形態の減衰装置においては 、前記固定外筒 10の隔壁 12を挟んで円盤状作用室 51と対向する位置に前記バッ ファ容器 60を設けることができるので、力、かるバッファ容器 60を設けたとしても、固定 外筒 10の軸方向長さが若干長くなるだけであり、固定外筒 10をその周壁 11の外径 程度の大きさに抑えることが可能となる。従って、前記バッファ容器を設ける場合であ つても、力、かるバッファ容器が固定外筒から突出してしまうことがなぐ取り扱い易ぐ し力、も構造体への取付けが容易な減衰装置とすることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の構造体 (100)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 (1 0, 107)と、この固定外筒 (10, 107)の中空部内に収容されると共に該固定外筒 (10,107) に対して回転自在に支承され、固定外筒 (10， 107)の周壁 (11)と所定の隙間を介して 対向して円筒状作用室 (50)を形成する回転内筒 (20, 109)と、一端が前記第 2の構造 体 (101)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 (30,106)と、このスクリューロッド (30,106)に螺合すると共に前記回転 内筒 (20,109)に固定されたスクリューナット (40,108)と、前記円筒状作用室 (50)に密封 された粘性流体と、から構成される減衰装置にお!/ヽて、
前記固定外筒 (10,107)は前記中空部の一端を閉塞する隔壁 (12)を有する一方、前 記回転内筒 (20,109)は固定外筒 (10,107)の隔壁 (12)に対向する底板 (21)を有して有 底筒状に形成され、
前記固定外筒 (10,107)の隔壁 (12)と回転内筒 (20, 109)の底板 (21)との間には、前記 円筒状作用室 (50)から連続する円盤状作用室 (51)が形成され、この円盤状作用室 (5 1)にも前記粘性流体が密封されていることを特徴とする減衰装置。
[2] 前記固定外筒 (10,107)には、前記隔壁 (12)を挟んで円盤状作用室 (51)と対向する位 置にバッファ容器 (60)が設けられ、前記円盤状作用室 (51)内の圧力に応じて粘性流 体が該円盤状作用室 (51)とバッファ容器 (60)との間を流動するように構成したことを特 徴とする請求項 1記載の減衰装置。
[3] 前記バッファ容器 (60)内には、このバッファ容器 (60)内を摺動するピストン (64)と、この ピストン (64)を前記隔壁 (12)に向けて付勢する弾性手段とが設けられていることを特 徴とする請求項 2記載の減衰装置。
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