(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震から建物を守るためのダンパ装置（１）であって、
前記ダンパ装置は、ロッドシャフト（３）に結合されたピストン（２）を有するシステムを備え、前記ピストン（２）および前記ロッドシャフト（３）が、嵌合またはシールされたシリンダ（４）内で運動し、前記シリンダ（４）が、前記シリンダ（４）のいずれかの端部にエンドキャップ（６）および流体シール要素を有し、前記システムが、前記ピストン（２）の一方の側と前記シリンダ（４）との間に配置された少なくとも１つの第１のキャビティ（５）内及び前記ピストン（２）の他方の側と前記シリンダ（４）との間に配置された少なくとも１つの第２のキャビティ（５）内の流体と、前記ピストン（２）を横切って接続されたバルブ部材（１５）によって前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティ（５）のいずれか一方に流体接続可能なアキュムレータ（９）とを含み、
前記バルブ部材（１５）は、静的および動的動作中に前記アキュムレータ（９）と、前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティのうちのより低圧のキャビティとの間の連通を維持し、前記バルブ部材（１５）は、インバースシャトルバルブの方式であり、前記インバースシャトルバルブは、互いに逆の状態に一斉に開閉するように固定長ピンによってインターロックされた２つのチェックバルブを含み、
前記ロッドシャフト（３）および前記ピストン（２）は、動的力が課される場合に前記シリンダ（４）に対して運動し、
前記ピストン（２）および前記ロッドシャフト（３）が、前記ピストン（２）および前記ロッドシャフト（３）に動的力が加えられた場合に、前記バルブ部材（１５）の動的な切り替えを駆動するように構成され、
前記アキュムレータ（９）が、前記第１のキャビティ（５）及び前記第２のキャビティ（５）内で、
（ａ）前記ロッドシャフト（３）および前記ピストン（２）の振動力および運動に起因する動的力および／または熱放散効果、ならびに
（ｂ）静止位置にある間に前記システムに課される環境温度変化によって引き起こされる体積変化
によって引き起こされる過圧または減圧を相殺する、ダンパ装置（１）。
【請求項２】
前記アキュムレータ（９）が、前記第１のキャビティ（５）及び前記第２のキャビティ（５）のいずれか一方と流体接続可能な前記ロッドシャフト（３）内の少なくとも１つのギャラリー（１２）を備え、前記ギャラリー（１２）が、前記ロッドシャフト（３）の内部の流体リザーバ（１３）に対して開いており、前記リザーバが、動作中常に流体レベルより下に位置する供給ホース（３０）を有するタンクを備え、前記アキュムレータの動作が、前記リザーバ（１３）内の前記流体レベルの上昇および下降を介して行われる、請求項１に記載のダンパ装置（１）。
【請求項３】
前記バルブ部材（１５）が部分的にのみ閉じ、それにより、流れを制限するが、前記チェックバルブ（１５ａ、１５ｂ）にわたる流体の流れは停止しない、請求項１に記載のダンパ装置（１）。
【請求項４】
前記アキュムレータ（９）が、前記ロッドシャフト（３）に少なくとも部分的に組み込まれている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項５】
前記ロッドシャフト（３）が、前記シリンダ（４）内で軸方向に運動する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項６】
加えられる前記動的力が振動力である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項７】
前記ロッドシャフト（３）が、前記シリンダ（４）の全長に達し、前記ピストン（２）が、前記ロッドシャフト（３）の長手方向軸線に沿った点で前記ロッドシャフト（３）に前記ピストン（２）を締り嵌めすることによって、前記ロッドシャフト（３）に結合されており、前記課される動的力は前記ピストン（２）に課されて前記ピストン（２）に伝達される、または、前記課される動的力は前記ピストン（２）に課されて前記締り嵌めの摩擦効果を介して前記ロッドシャフト（３）に伝達される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項８】
前記ピストン（２）が、２つのロッドシャフト端部の周りに締り嵌めされ、第１のロッドシャフトおよび第２のロッドシャフトが協働して、前記シリンダ（４）の全長に及ぶ、請求項７に記載のダンパ装置（１）。
【請求項９】
少なくとも１つの締り嵌めリングが、前記ロッドシャフト（３）と前記ピストン（２）との間の結合を増大させるために使用される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのキャビティの圧力が、前記ピストン（２）と前記ロッドシャフト（３）との間に結合力を課す、請求項１〜９のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【請求項１１】
前記ダンパ装置が粘性ダンパである、又は、液圧シリンダである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のダンパ装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれるニュージーランド特許出願第７０５５１６号から優先権を得る。
【技術分野】
【０００２】
本明細書には、エネルギー伝達装置および使用方法が記載されている。より具体的には、粘性ダンパまたは液圧シリンダ装置のようなエネルギー伝達装置が、それらの使用と共に記載され、装置は、内部液圧と、２つの空間的に離れた点の間の変位力との間でエネルギーを伝達し、エネルギー伝達の方向は、用途特有のものである。
【背景技術】
【０００３】
エネルギー伝達装置は、通常、運動システムに使用され、装置の目的は、運動の発生を低減、制限もしくは防止することであり、または回転／振動システムについては、回転／振動の固有共振周波数を低下させることである。減衰または運動の変化は、運動をできるだけ迅速に平衡まで減少させ得るか、または、運動を可能にするが、周波数および／もしくは振幅を減少させて固有共振周波数にし、ならびに／またはシステムを徐々に平衡に戻すことができる。代替的に、装置は、外部の物体に力および変位を加え、例えば、液圧シリンダ内のピストンの運動によって課される流体の運動によって運動アクチュエータとして機能するように構成することができる。
【０００４】
議論を容易にするために、以下では粘性ダンパを参照するが、液圧シリンダのような他のエネルギー伝達装置にも同じ原理を適用することができる。
【０００５】
粘性ダンパ装置は、流体からの粘性抵抗力を利用して、発生する振動運動を減速または減衰させる。
【０００６】
地震の振動を緩和するためにダンパを建物に使用することができる。このようなダンパは、建造物の上または内部の重要な構造位置に取り付けることができ、地震の際には、任意の振動を低減し、建物の損傷を防止するように作用することができる。ダンパは、横方向または垂直方向の運動を減衰させるために異なる方向に整列することができ、または、エネルギーを他の場所に、例えば、作動流体および／または熱に伝達することによって、横方向と垂直方向の両方の運動を減衰することができる。
【０００７】
既存のダンパには設計上の問題および結果もたらされる欠点があり得る。
【０００８】
例えば、ピストンまたはプランジャを運動するシャフトに結合するために、従来技術の装置は、ピストンヘッドをシャフト設計と一体化することができ、または代わりに、ピストンをシャフトに取り付けるために締結具を使用することができる。１ピースとしての一体化は、単にピストンまたはその一部を交換するのではなく、保守管理の際にシャフトおよびピストン全体を取り外しおよび／または交換する必要があることを意味する。締結具はまた、例えば、締結具が取り付けられているシャフトの穴に局部的な応力が生じる可能性があるため、理想的ではない。またピストンを取り外すには、締結具を取り外して交換するのにかなりの時間を要する。
【０００９】
いくつかのダンパ装置に関するさらなる課題は、摺動シールの使用を含む。摺動シールは故障する傾向があり、定期的な保守管理が必要であり、装置をできるだけ長い時間稼働させる必要がある建物用途には理想的ではない。
【００１０】
さらに別の問題は、従来技術のダンパが大きくて扱いにくい場合があり、特定の大きなレイアウトの建物の設計でしか使用できないということである。建物はより高価な地価および地震地域に合うようにコンパクトにする必要がある場合があるが、建物はより多くの構造ビームを有し得、したがって、より大型のダンパデバイスの大型化は設計に組み込むことがあまり好ましくないか、またはさらには不可能である。
【００１１】
従来技術のダンパ装置の上記の欠点の少なくともいくつかに対処するか、または少なくとも公衆に選択肢を提供することが有利であり得る。
【００１２】
ダンパ装置のさらなる態様および利点は、例としてのみ与えられる以下の説明から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【００１３】
本明細書において、粘性ダンパまたは液圧シリンダ装置などのエネルギー伝達装置がその使用とともに記載されており、装置は、２つの空間的に離れた点の間に、速度に依存する減衰力を生成する。
【００１４】
第１の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合またはシールされたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続されたアキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
アキュムレータは、少なくとも１つのキャビティ内で、
（ａ）ロッドシャフトおよびピストンの振動力および運動に起因する動的力および／または熱放散効果、ならびに
（ｂ）静止位置にある間にシステムに課される環境温度変化によって引き起こされる体積変化
によって引き起こされる過圧または減圧を相殺する。
【００１５】
第２の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合されたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
アキュムレータは、少なくとも部分的にロッドシャフト内に組み込まれ、少なくとも１つのキャビティ内の過圧または減圧を相殺する。
【００１６】
第３の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合するシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
少なくとも１つのバルブ部材が、静的および動的動作の間にアキュムレータと１つまたは複数の低圧キャビティとの間の連通を維持する。
【００１７】
第４の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合するシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
少なくとも１つのバルブ部材が、アキュムレータと１つまたは複数の低圧キャビティとの間の連通を維持し、少なくとも１つのバルブ部材が、ピストンの上および／または中に位置する。
【００１８】
第５の態様では、システムに課される動的力を減衰させる方法が提供され、この方法は、実質的に上記のような少なくとも１つのエネルギー伝達装置をシステムと一体化させて、システムに作用する、課される力を減衰させるステップを含む。
【００１９】
第６の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトと、ロッドシャフトの長手方向長さの少なくとも一領域の周りに位置する、ロッドシャフトに結合された少なくとも１つのピストンとを備え、ピストンおよびロッドシャフトは嵌合するシリンダ内を運動し、
（ａ）ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課された場合にシリンダに対して運動し、アキュムレータがピストンの片側または両側の過圧または減圧を相殺し、
（ｂ）少なくとも１つの結合されたピストンが、ロッドシャフトと少なくとも１つの結合されたピストンとの間の相対運動を防止するために、ロッドシャフトに締り嵌めされ、結合は、
ｉ．少なくとも１つの結合される要素の少なくとも一部とシャフトとの間に課される締り嵌めにより、少なくとも１つの結合される要素によってシャフトに課されるクランプ力と、
ｉｉ．少なくとも１つの結合される要素の少なくとも一部とシャフトとの接面の周りのクランプ締めによる摩擦効果
との組合せによって達成される。
【００２０】
上述のエネルギー伝達装置の利点は、例えば、以下を含む。
・容易な製造、すなわち挿入カートリッジとして、または、ピストンに直接機械加工されるかのいずれかで、デバイスを構成することが可能である。
・製造公差が低い、すなわち研磨されたもしくは嵌合される孔または精密な摺動構成要素がない。
・随意選択的な摺動シールの回避、すなわち圧縮のみのフェイスシールを使用することができる。
・高速スイッチング動作、すなわち高速動的用途で使用することができる。
・柔軟な設置要件、すなわち動的に動く構成要素に取り付けることができる。
・コンパクト、すなわち構成要素内に直接機械加工して、コンパクトな構成を提供することができる。
・高耐圧、すなわち高い圧力差で使用することが可能である。
・デブリ耐性、すなわちデブリ耐性のために大きな部分隙間がある。
【００２１】
エネルギー伝達装置および使用方法のさらなる態様は、例としてのみ与えられる以下の説明から、添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】粘性ダンパ装置の一実施形態の側断面図である。
【図２】図１に示す粘性ダンパ装置の斜視断面図である。
【図３】タンクおよびボリューム加圧手段を使用する代替的なリザーバの実施形態を示す、図１に示す粘性ダンパ装置の斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
上述したように、粘性ダンパまたは液圧シリンダ装置などのエネルギー伝達装置がその使用とともに記載されており、装置は、２つの空間的に離れた点の間に、速度に依存する減衰力を生成する。
【００２４】
本明細書の目的では、「約」または「およそ」という用語およびその文法上の変化形は、基準となる量、レベル、程度、値、数、頻度、割合、寸法、サイズ、量、重量または長さに対して３０，２５，２０，１５，１０，９，８，７，６，５，４，３，２または１％程度だけ変化する量、レベル、程度、値、数、頻度、割合、寸法、サイズ、量、重量または長さを意味する。
【００２５】
用語「実質的に」またはその文法上の変化形は、少なくとも約５０％、例えば７５％、８５％、９５％または９８％を指す。
【００２６】
用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびその文法上の変化形は、包括的な意味を有するものとする。すなわち、それが直接参照する列挙された構成要素だけでなく、他の指定されていない構成要素または要素をも含むことを意味する。
【００２７】
「粘性ダンパ」という用語またはその文法的変形は、粘性抵抗挙動の使用によって主に達成される運動に対する抵抗力を提供するデバイスを指し、それによって、ダンパが運動を受けるとエネルギーが伝達される。粘性抵抗挙動がここでは記載されているが、当業者であれば、他の方法も可能であるので、このような定義は限定的であると見なされるべきではないことを理解するであろう。これは、衝撃減衰または振動減衰が有益な用途に使用することができる。
【００２８】
「液圧シリンダ」という用語またはその文法的変形は、１つまたは複数の液圧力を少なくとも部分的に介してシリンダ内の部材間に結合力を課すデバイスを指す。
【００２９】
本明細書で使用される用語「シリンダ」またはその文法上の変形は、シリンダの長手方向軸線に沿ってその中に孔を有するシリンダを指す。
【００３０】
本明細書で使用される用語「締結具」またはその文法上の変形は、２つ以上の物体を互いに接合または固定する機械的締結具を指す。本明細書で使用される場合、この用語は、材料の単純な当接または対向を排除し、典型的には、障害物を通じて接合または固定する１つまたは複数の部品を指す。締結具の非限定的な例には、ねじ、ボルト、釘、クリップ、だぼ、カムロック、ロープ、紐またはワイヤが含まれる。
【００３１】
「弾性変位」という用語またはその文法的変化形は、力が加えられたときに弾性的に（すなわち非永久的に）形状が変位される材料抵抗力、および、力が除去されたときにこの変位を回復する材料の能力を指す。材料の弾性係数は、弾性変位または変形領域における材料の応力−歪み曲線の傾きとして定義される。
【００３２】
用語「締りによって嵌合する」またはその文法的変化形は、任意の他の締結手段によってではなく、部品が重ね合わされた後に１つまたは複数の部品に寸法変化が加えられたときに、１つまたは複数の部品の弾性変位の結果として生じるクランプ締め圧力によって達成される部品間の接続を指す。
【００３３】
「摩擦によって嵌合する」、「摩擦力」、「摩擦効果」、「摩擦嵌合」という用語またはそれらの文法的変形は、シャフトの面および結合される要素の面が摩擦によってともに保持されることを指し、接続は界面圧力と界面圧力に起因する摩擦力の両方の結果としてなされる。
【００３４】
「シール」という用語またはその文法的変形は、２つの流体ボリュームの間に障壁を形成するように作用する特徴のデバイスまたは構成を指す。
【００３５】
第１の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合またはシールされたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続されたアキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
アキュムレータは、少なくとも１つのキャビティ内で、
（ａ）ロッドシャフトおよびピストンの振動力および運動に起因する動的力および／または熱放散効果、ならびに
（ｂ）静止位置にある間にシステムに課される環境温度変化によって引き起こされる体積変化
によって引き起こされる過圧または減圧を相殺する。
【００３６】
一実施形態では、エネルギー伝達装置は粘性ダンパである。この実施形態では、システムはクローズドシステムであり、ロッドシャフトに力が加わってピストンを運動させ、その後、ロッドシャフトの運動エネルギーから剪断力の発生および熱エネルギーへのエネルギーの移行によって生じるロッドシャフトの動きを減衰させる。
【００３７】
代替的な実施形態では、エネルギー伝達装置は液圧シリンダである。この実施形態では、システムはオープンであり、それによって、例えば外部ソースからの液圧流体がシリンダ内のピストンおよびロッドシャフトに力を加えることができ、それによりシリンダ内のピストンおよびロッドシャフトの運動が駆動される。
【００３８】
上述のように、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合またはシールされたシリンダ内を運動する。これに関連して、「嵌合された」または「シールされた」という用語およびその文法的変化形は、ピストンの対向する両側の間に制限またはシールを形成するように、ピストンまたはその一部が実質的にシリンダ内壁に当接することを指す。
【００３９】
上述したように、装置は、システムにわたって圧力を均等化するためのアキュムレータを備える。
【００４０】
アキュムレータは、少なくとも部分的にロッドシャフトに組み込まれてもよい。
【００４１】
アキュムレータは、一実施形態では、ロッドシャフトに完全に一体化されてもよい。
【００４２】
アキュムレータは、少なくとも１つの流体キャビティと流体連通している、ロッドシャフト内の少なくとも１つのギャラリーを備えることができる。ギャラリーは、ロッドシャフト内の液体リザーバに対して開くことができる。代替的に、ギャラリーは、ロッドシャフト外の液体リザーバに対して開くことができる。
【００４３】
一実施形態では、リザーバは、リザーバにシールして配置された可動ピストンによって容積可変とすることができる。可動ピストンは、アキュムレータ内の流体の所定の圧力を維持するように付勢することができる。バイアスは、ばねおよび／またはシールされたガスキャビティから選択することができる。
【００４４】
代替の実施形態では、リザーバは、動作中常に流体レベルより下に位置する供給ホースを有するタンクを備えてもよく、アキュムレータの動作は、リザーバ内の流体レベルの上昇および下降を介して行われる。リザーバ内の流体ボリュームは、自由表面ガスボリューム、気体袋、ベローズ、独立気泡発泡体、およびそれらの組合せから選択される圧力付与手段によって変化させることができる。
【００４５】
アキュムレータは、少なくとも１つのキャビティ内の流体と常に連通してもよい。
【００４６】
上述の装置は、静的および／または動的動作中にアキュムレータと１つまたは複数の低圧キャビティとの間の連通を維持する少なくとも１つのバルブ部材を備えることができる。
【００４７】
少なくとも１つのバルブ部材は、ピストン上に配置されてもよい。この実施形態のアキュムレータは、ロッドシャフトの内部またはロッドシャフトの周りに配置することができる。
【００４８】
別の実施形態では、少なくとも１つのバルブ部材は、代わりに、シリンダ上に配置され、シリンダ壁から少なくとも１つのバルブまでの通路を有してもよい。この実施形態では、アキュムレータは、別個に（すなわち、ロッドおよび／またはピストンとは別個に）搭載され、バルブに取り付けられてもよい。
【００４９】
少なくとも１つのバルブ部材は、一実施形態では、少なくとも１つのインバースシャトルバルブであってもよい。他のバルブタイプを使用することができるため、これは限定とされるべきではない。
【００５０】
少なくとも１つのバルブ部材は、２つのチェックバルブの間のインターロックであってもよい。インターロックは、互いに逆の状態へ一斉に開閉するように接続されたチェックバルブから形成することができる。インターロックは、代替的に、一斉に閉鎖し、ただし互いに独立して開くように、間隔を置かれた接続されていないチェックバルブから形成されてもよい。選択された実施形態では、上述の少なくとも１つのバルブは、部分的にのみ閉鎖することができ、それにより流れを制限するが、チェックバルブにわたる流体の流れを止めない。さらに、チェックバルブのストローク長は、スイッチの位相を変えるために変更することができる。
【００５１】
ピストンおよびロッドシャフトは、ピストンおよびロッドシャフトに動的力が加えられた場合に、少なくとも１つのバルブ部材の動的な切り替えを駆動するのに十分な慣性を有することができる。これは、ピストンおよびロッドシャフトの動きに対して少なくとも１つのバルブのより速いまたはより遅い切り替えを駆動し、それによってシステムの動的応答を変えるのに有用であり得る。
【００５２】
少なくとも１つのバルブ部材は、バルブ作用の開始を閾値圧力勾配未満に制限するように付勢されてもよい。この変化は、システム応答を変更し、場合によってシステムにヒステリシスを導入するのにも役立ち得る。
【００５３】
ロッドシャフトは、シリンダ内で軸方向に運動することができる。課される動的力は、振動力であり得る。
【００５４】
一実施形態では、ピストンは、ピストンの片側のみに粘性流体を配置される片側ピストンであってもよい。代替的な実施形態では、ピストンは、ピストンの両側に粘性流体を配置される両側ピストンであってもよい。
【００５５】
シリンダとロッドシャフトとの間の横方向荷重を支持するために、ベアリング要素がエンドキャップ内に存在し得る。
【００５６】
ロッドシャフトは、シリンダの全長に達することができる。
【００５７】
ピストンは、直接的に、または、少なくとも１つの締結具を介して間接的に少なくとも１つのロッドシャフトに結合されてもよい。代替的に、ピストンは、ロッドシャフトの長手方向軸線に沿った点でロッドシャフトにピストンを締り嵌めすることによって、ロッドシャフトに結合されてもよい。締結具の使用と締り嵌め結合方法の両方の組合せも使用することができる。
【００５８】
ロッドシャフトに加えられる力は、ピストンに伝達されてもよく、またはピストンに対する力が、使用中に締り嵌めの摩擦効果を介してロッドシャフトに伝達されてもよい。
【００５９】
ピストンは、２つのロッドシャフト端部の周りに締り嵌めすることができ、第１のロッドシャフトおよび第２のロッドシャフトは協働して、シリンダの全長に及ぶ。この実施形態は、例えば、従動および駆動構成の２つのシャフトを互いに連結するのに有用であり得る。
【００６０】
一実施形態では、少なくとも１つの締り嵌めリングを使用して、ロッドシャフトとピストンとの間の結合を増大させることができる。
【００６１】
キャビティ内の流体によって課される少なくとも１つのキャビティ圧力は、ピストンとロッドシャフトとの間に結合力を課すことができる。この圧力は、ピストンをロッドシャフトに結合する大きなクランプ力を提供し得る。
【００６２】
第２の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合されたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
アキュムレータは、少なくとも部分的にロッドシャフト内に組み込まれ、少なくとも１つのキャビティ内の過圧または減圧を相殺する。
【００６３】
第３の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合されたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
少なくとも１つのバルブ部材が、静的および動的動作の間にアキュムレータと１つまたは複数の低圧キャビティとの間の連通を維持する。
【００６４】
第４の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトに結合されたピストンを有するシステムを備え、ピストンおよびロッドシャフトは、嵌合されたシリンダ内で運動し、シリンダは、シリンダのいずれかの端部にエンドキャップおよび流体シール要素を有し、システムは、ピストンとシリンダとの間に配置された少なくとも１つのキャビティ内の流体と、少なくとも１つのキャビティに流体接続された低圧アキュムレータとを含み、
ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課される場合にシリンダに対して運動し、
少なくとも１つのバルブ部材が、アキュムレータと１つまたは複数の低圧キャビティとの間の連通を維持し、少なくとも１つのバルブ部材が、ピストンの上および／または中に位置する。
【００６５】
第５の態様では、システムに課される動的力を減衰させる方法が提供され、この方法は、実質的に上記のような少なくとも１つのエネルギー伝達装置をシステムと一体化させて、システムに作用する、課される力を減衰させるステップを含む。
【００６６】
上記方法におけるシステムは、１つまたは複数の構造的要素であってもよい。例えば、システムは建物内の構造ビームであってもよく、エネルギー伝達装置は地震中に地震エネルギーを減衰させる。
【００６７】
第６の態様では、エネルギー伝達装置が提供され、エネルギー伝達装置は、
ロッドシャフトと、ロッドシャフトの長手方向長さの少なくとも一領域の周りに位置する、ロッドシャフトに結合された少なくとも１つのピストンとを備え、ピストンおよびロッドシャフトは嵌合するシリンダ内を運動し、
（ａ）ロッドシャフトおよびピストンは、動的力が課された場合にシリンダに対して運動し、アキュムレータがピストンの片側または両側の過圧または減圧を相殺し、
（ｂ）少なくとも１つの結合されたピストンが、ロッドシャフトと少なくとも１つの結合されたピストンとの間の相対運動を防止するために、ロッドシャフトに締り嵌めされ、結合は、
ｉ．少なくとも１つの結合される要素の少なくとも一部とシャフトとの間に課される締り嵌めにより、少なくとも１つの結合される要素によってシャフトに課されるクランプ力と、
ｉｉ．少なくとも１つの結合される要素の少なくとも一部とシャフトとの接面の周りのクランプ締めによる摩擦効果との組合せによって達成される。
【００６８】
上記のエネルギー伝達装置は、装置の内部要素を結合する代替手段を提供し、それによって製造コストおよび複雑さを最小化する。
【００６９】
要約すると、本明細書に記載のエネルギー伝達装置は、
・シリンダ、ロッドおよびピストンの正確な整列を確実にし、
・横ロッド荷重下で高い構造的剛性を提供し、
・流体漏れに対してピストン／シャフト境界面をシールし、
・ピストンとロッドとの間に高い熱伝達容量を提供し、
・大規模なデバイスを簡単に組み立てることを可能にする手段を提供する。
【００７０】
さらに、容積、ひいては温度補償が、ピストンの低圧側への作動キャビティ圧力の動的切り替えを可能にするバルブを随意選択的に備えたロッドに組み込まれたアキュムレータによって可能にされる。この構成は、
・コンパクトな設置、
・一体化された穿孔ギャラリーによる流体キャビティに対する簡単な圧力連通、
・高速の動的な切り替え、および
・材料の効率的な使用を可能にする。
【００７１】
上述のエネルギー伝達装置の利点は、例えば、以下を含む。
・容易な製造、すなわち挿入カートリッジとして、または、ピストンに直接機械加工されるかのいずれかで、デバイスを構成することが可能である。
・製造公差が低い、すなわち研磨されたもしくは嵌合される孔または精密な摺動構成要素がない。
・随意選択的な摺動シールの回避、すなわち圧縮面シールのみを使用することができる。
・高速スイッチング動作、すなわち高速動的用途で使用することができる。
・柔軟な設置要件、すなわち動的に動く構成要素に取り付けることができる。
・コンパクト、すなわち構成要素内に直接機械加工して、コンパクトな構成を提供することができる。
・高耐圧、すなわち高い圧力差で使用することが可能である。
・デブリ耐性、すなわちデブリ耐性のために大きな部分隙間がある。
【００７２】
上述した実施形態は、本出願明細書で個別にまたは集合的に参照されるかまたは示される部品、要素および特徴、ならびに、任意の２つ以上の上記部品、要素または特徴の任意のまたはすべての組合せからなると広く考えることもできる。
【００７３】
さらに、実施形態が関係する技術分野において既知の等価物を有する特定の整数が本明細書で言及されている場合、そのような既知の等価物は、個々に記載されているように本明細書に組み込まれると考えられる。
【実施例】
【００７４】
上述のエネルギー伝達装置および使用方法を、ここで具体例を参照して説明する。説明を簡単にするために、粘性ダンパが実施例に記載されているが、粘性ダンパに関する原理は、例えばピストンおよび／または液圧シリンダ装置などの、他の流体回路を含むデバイスにも適用することができる。粘性ダンパ応用形態への参照は、限定的であると考えられるべきではない。
【００７５】
実施例１
以下の図１および図２を参照すると、粘性ダンパ装置１は、一実施形態では、ロッドシャフト３に接続されたピストン２からなり、ピストン２およびロッドシャフト３は、粘性流体（図示せず）で満たされた嵌合するシリンダ４内を運動する。ロッド３は、シリンダ４の開放端部において、明確にするために図１にのみ示されているエンドキャップ６を通過し、流体シール要素（図示せず）が、ロッド３、ピストン２およびシリンダ４の間の１つまたは複数のキャビティ５内に流体を収容する。シリンダ４とロッド３との間の横方向荷重を支持するために、ベアリング要素（図示せず）がエンドキャップ６内に存在し得る。
【００７６】
ピストン２／ロッド３アセンブリは、シリンダ４の全長にわたって延伸する連続ロッド３に対して締り面または境界面７の周りに締り嵌めされたピストン部分２からなることができる。ロッド３は、ロッド３とシリンダ４との間、およびロッド３とピストン２との間の正確な整列を容易にするために連続的な設計とすることができるが、ロッド３は２ピース設計であってもよく、連続かまたは２ピースかの選択は少なくとも部分的に装置１に課される力に応じて決まる。
【００７７】
随意選択で、図２に示すように、ピストン２は、図２に示す１つまたは複数のクランプリング構成要素８と共に様々な形状（２つの例を図１および図２に示す）を有することができる。クランプリング構成要素８は、ロッド３とピストン２との間の締り面７を増大させ、それによってピストン２からロッド３に軸方向負荷を伝達する追加の手段を提供することができる。
【００７８】
このような一体構造には、
・シリンダ４、ロッド３およびピストン２の正確な整列を保証する効率的な手段、
・側方ロッド３荷重下での高い構造剛性、
・ピストン２とロッド３との間の高い伝熱能力、
・ピストン２にわたるロッドシャフト３の境界面が、ピストン２境界面にわたるシールをもたらすこと、および／または、
・大きな幾何形状に対する単純なアセンブリプロセス
を含む、いくつかの利点がある。
【００７９】
装置１の性質のために、作動流体（図示せず）の任意の静水圧容積変化は、１つまたは複数のキャビティ５の過圧または圧力不足をもたらす可能性がある。容積変化のこれら有害な影響を相殺するために、矢印９で全体的に示される低圧アキュムレータが使用される。
【００８０】
容積の変化にはいくつかの原因が考えられる。シングルエンドロッド３の構成では、ロッド３ストロークによって流体ボリュームが変化する。ダブルエンドロッド３の構成では、ピストン２ストロークで流体ボリュームの変化を打ち消し、それによってアキュムレータ９の必要容量を減少させる。環境および動作温度の変動も重要な影響であり、材料容器容積および流体ボリュームの両方に影響する。
【００８１】
再び図１および図２を参照すると、アキュムレータ９は、ロッド３内に形成されたアキュムレータシリンダ１１内の可動アキュムレータピストン１０によってロッドシャフト３に組み込まれてもよい。ロッド３に対する一体化は任意選択であるが、別個のアキュムレータ９と比較して部品点数を最小化し、また、ピストン２とロッドシャフト３の一方または両方内の穿孔ギャラリー１２を介して１つまたは複数の流体キャビティ５に対する単純な圧力連通をも可能にする、コンパクトなアセンブリを提供することを含む、いくつかの利点を提供することができる。
【００８２】
アキュムレータ９は、流体（図示せず）を収容するリザーバ部１３を有してもよい。リザーバ１３内の流体の運動は、アキュムレータピストン１０によって駆動することができ、ピストンは、全デバイス圧力をシールすることができる圧力シール（図示せず）を有する。ピストン２の後方には、ピストン２の１つまたは複数のシール（図示せず）の摩擦に反作用するように、ピストン２を予荷重する、任意選択的にシールされたガスキャビティ（図示せず）をも有するばね１４が位置付けられてもよい。
【００８３】
通常動作の下では、アキュムレータ９のピストン１０は、環境温度変化からの容積変化に応答して動くことができる。ピストンは、動的衝撃吸収の完全な熱放散からの容積変化に対応するのに十分な容量も有する。さらに、アキュムレータ９は、１つまたは複数のシリンダキャビティ５内の流体（図示せず）と常時連通しており、ピストン２のいずれかの側に対するキャビティ５の圧力は、周囲圧力からストローク方向の作動圧力まで変化する。静的動作と動的動作の両方の間にアキュムレータ９をピストン２の低圧側に接続する手段が必要である。これは、インバースシャトルバルブ１５の使用によって達成され得る。インバースシャトルバルブ１５は、ピストン２およびシャフト３内の穿孔ギャラリー１２によってアキュムレータ９と連通するピストン２内に収容することができる。インバースシャトルバルブ１５は、ピンを介して連結される、対向するチェックバルブ１５ａ、１５ｂを有してもよい。このような装置では、アキュムレータ９は、耐圧試験の下で装置１の全動作圧力しか見込まない。バルブ１５が運動するピストン２にわたって配置されることに起因する慣性作用は、改善された動的切り替えを可能にするが、これは必須ではない。
【００８４】
実施例２
上記に示した構成は、バルブ（複数可）１５がピストン２の一部として形成されている、運動するピストン２の設備である。ロッド３内に圧力ポートまたは穿孔ギャラリー（図示せず）を置くことによって、バルブ１５構成を、ピストン２と分離してロッド３内に収容することができる。代替的に、外部ポート（図示せず）がシリンダ４内に配置されてもよく、バルブ１５がシリンダ４のチューブの外部に取り付けられてもよい。したがって、バルブ１５の位置決めおよび配置は変更可能である。
【００８５】
実施例３
別の変形形態は、バルブ１５のチェックバルブ１５ａ、１５ｂの間のインターロックに関する。このインターロックは、
・バルブ１５ａ、１５ｂが一斉に開閉（例えば、接続固定長ピンの使用によって達成される）するような接続されたチェックバルブ１５ａ、１５ｂ、
・バルブが一斉に閉じるが、独立して開くような、間隔を置かれた接続されていないチェックバルブ１５ａ、１５ｂ
を含む、いくつかの形態をとることができる。
【００８６】
別の変形形態では、チェックバルブ１５ａ、１５ｂのストローク長を、スイッチの位相を変えるために変更することができる。
【００８７】
さらに、チェックバルブ１５ａ、１５ｂは、完全に閉じても、または部分的にのみ閉じてもよく、それによって、流れを制限または停止する。
【００８８】
実施例４
アキュムレータピストン１０のないアキュムレータ９を利用することができる。図３を参照すると、図１および図２のアキュムレータ９内のピストン１０およびばね１４は、代替の流体変更手段に置換されている。明確にするために、ピストンギャラリーおよびバルブは図３から削除されている。図３に示すように、開口部１６内の気体袋またはベローズまたは独立気泡発泡体は、アキュムレータ９のリザーバ１３内の流体２０に圧力を加え、それによってリザーバ１３内の流体２０の体積および圧力を変更する。（図示せず）３に示すように、アキュムレータ９は、動作中常に流体２０のレベル４０より下に位置する供給ホース３０を有するタンクの形状のリザーバ１３からなることができ、アキュムレータの動作は、リザーバ１３内の流体２０のレベル４０の上昇および下降を介して行われる。
【００８９】
上述した実施形態は広範に、本出願の明細書において個別にまたは集合的に参照されるかまたは示される部品、要素および特徴、ならびに、上記部分、要素または特徴の任意の２つ以上のうちのいずれかまたはすべての組み合わせからなると広く言及することもでき、実施形態が関係する技術分野において既知の等価物を有する特定の整数が本明細書で言及されている場合、そのような既知の等価物は、個々に記載されているように本明細書に組み込まれると考えられる。
【００９０】
本発明が関係する技術分野において既知の等価物を有する特定の整数が本明細書で言及されている場合、そのような既知の等価物は、個々に記載されているように本明細書に組み込まれると考えられる。
【００９１】
エネルギー伝達装置及び使用の方法の態様は、単なる例示として記載されており、修正および追加が可能であることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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