(57)【要約】【課題】  建物の揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパを所定の通りに作動させる除荷制御弁を所望の通りに作動し得て、ＨｉＤＡＸと称される制震装置への利用に適し、この制震装置の汎用性の向上を期待するようにする。【解決手段】  スプールＳを開放作動させる開弁指令時Ｔにソレノイド１３に供給する電流値を目標値Ｅより大きい電流値Ｅ１にすると共に爾後に目標値Ｅに戻す電流マップを選択する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドへの励磁時に附勢バネのバネ力に抗して摺動し流路の開放を可能にすると共にソレノイドへの消磁時に附勢バネのバネ力で摺動して流路の閉鎖を可能にするスプールを有しながら建物における柱と梁からなる構造体内に配在されて建物に作用する地震や風による揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパの作動を制御する除荷制御弁における制御方法において、スプールを開放作動させる開弁指令時にソレノイドに供給する電流値を目標値より大きい電流値にすると共に爾後に目標値に戻す電流マップを選択してなる除荷制御弁における制御方法
【請求項２】
ソレノイドに目標値より大きい電流値を供給する時間が任意の時間とされる電流マップを選択してなる請求項１に記載の除荷制御弁における制御方法
【請求項３】
スプールを開放作動させる開弁指令時前にソレノイドに待機電流を供給する電流マップを選択してなる請求項１に記載の除荷制御弁における制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、除荷制御弁における制御方法に関し、特に、制震装置を構成するダンパの作動を制御する除荷制御弁における制御方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、非特許文献１に開示されているＨｉＤＡＸ（登録商標）と称される制震装置にあって、建物が地震や風で揺れる際のエネルギーを吸収するダンパの作動を制御する制御弁たる除荷制御弁は、比例ソレノイドバルブからなるが、平時はソレノイドに電流が供給されずして閉鎖状態にあってダンパをロック状態に維持する一方で、地震や風で建物が揺れるときにこのロック状態にあるダンパができるだけこれに対抗し、ダンパの変位が変った瞬間に、ソレノイドに電流を供給して開放状態に切り換えダンパをフリー状態にし、それまで蓄積されていたエネルギーをダンパの作動で吸収する制御方法、すなわち、除荷制御弁における制御方法で制御されるとしている。
【０００３】
このとき、除荷制御弁は、フェール時には閉鎖状態になるから、このフェール時にいわゆるバイパス路を開放状態にしながらダンパの作動によるエネルギー吸収を可能にするフェールセーフ弁がこの除荷制御弁に並列されている。
【０００４】
そして、この除荷制御弁は、ソレノイドへの電流の供給時に摺動して流路を開放し、ソレノイドへの電流の供給が停止されたときに附勢バネのバネ力で戻り方向に摺動して流路を閉鎖するスプールを有する常閉型に設定されている。
【０００５】
それゆえ、上記のＨｉＤＡＸと称される制震装置にあっては、除荷制御弁が開放作動しない平時にロック状態にあるダンパがバネとして可能な限りにエネルギーを蓄え、その後、除荷制御弁が開放作動してフリー状態になったダンパの作動で蓄積されたエネルギー吸収を実践するから、効率の良い制震が可能になる。
【非特許文献１】発行人  カヤバ技法編集委員会，発行所  カヤバ工業株式会社，２００２年１０月１日発行  カヤバ技法  第２５号  第４２頁から第４５頁  （制震ダンパシステム  ＨｉＤＡＸ  小倉雅則）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したＨｉＤＡＸと称される制震装置にあっては、除荷制御弁における制御方法の如何では、この制震装置を好ましい状態に機能させ得なくなり、建物内の居住者にとって、より好ましいとされる制震効果が得られないと指摘される可能性がある。
【０００７】
すなわち、上記したＨｉＤＡＸと称される制御装置にあって、ダンパを作動させるべく除荷制御弁を作動する際には、ソレノイドへの電流の供給によるスプールの摺動が必須とされるが、ソレノイドコイルにおけるインダクタンスによる励磁遅れに加えて、附勢バネのバネ力に抗してスプールを摺動させること、および、このとき、スプール構造に起因するフリクションによる摺動抵抗が発生することから、結果的には、スプールがいわゆる応答遅れすることになり、設定通りの制御が実践されなくなる可能性がある。
【０００８】
それゆえ、上記したＨｉＤＡＸと称される制震装置にあっては、除荷制御弁において、特に、スプールの摺動量を小さくして許容する作動油の流量を少なくする制御をする場合に、上記したスプールの応答遅れが顕著に表れ、設定通りの制御を実践できなくする危惧がある。
【０００９】
この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、建物の揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパを作動させる除荷制御弁を所望の通りに制御し得て、ＨｉＤＡＸと称される制震装置への利用に適し、この制震装置の汎用性の向上を期待するのに最適となる除荷制御弁における制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、この発明による除荷制御弁における制御方法の構成を、請求項１では、ソレノイドへの励磁時に附勢バネのバネ力に抗して摺動し流路の開放を可能すると共にソレノイドへの消磁時に附勢バネのバネ力で摺動して流路の閉鎖を可能にするスプールを有しながら建物における柱と梁からなる構造体内に配在されて建物に作用する地震や風による揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパの作動を制御する除荷制御弁における制御方法において、スプールを開放作動させる開弁指令時にソレノイドに供給する電流値を目標値より大きい電流値にすると共に爾後に目標値に戻す電流マップを選択してなるとする。
【００１１】
そして、請求項２では、ソレノイドに目標値より大きい電流値を供給する時間が任意の時間とされる電流マップを選択してなるとし、請求項３では、スプールを開放作動させる開弁指令時前にソレノイドに待機電流を供給する電流マップを選択してなるとする。
【００１２】
ちなみに、除荷制御弁におけるソレノイドへの電流の供給および供給の停止は、ソレノイドに接続されたコントローラからの信号に基づき、このコントローラにはダンパに配在された各種センサからの信号が入力されるとする。
【発明の効果】
【００１３】
それゆえ、請求項１の発明にあっては、目標値が低い場合でも、この目標値を超える大きい電流値を一旦供給した後に目標値に戻すから、最初から目標値でソレノイドを励磁する場合に比較して短時間でソレノイドによるスプール推力を発現させることが可能になる。
【００１４】
そして、請求項２の発明にあっては、目標値より大きい電流値を供給する時間が任意とされるので、充分なスプール推力が保障された後に目標値に戻し得ることになる。
【００１５】
また、請求項３の発明にあっては、開弁指令時前にスプールを摺動するから、開弁指令時において開弁されるまでの時間を短縮でき、特に、高荷重域などに高速でスプールを摺動させる必要がある場合にも対応できることになる。
【００１６】
その結果、この発明によれば、建物の揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパを作動させる除荷制御弁を所望の通りに作動し得て、特に、ＨｉＤＡＸと称される制震装置への利用に適し、この制震装置の汎用性の向上を期待するのに最適となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、図１に示すように、この発明が具現化される除荷制御弁１は、建物（図示せず）における柱（図示せず）と梁（図示せず）からなる構造体（図示せず）内に配在されて建物に作用する地震や風による揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパＤを有する制震装置に装備されている。
【００１８】
このとき、ダンパＤは、図示するところでは、両ロッド型に形成されていて、構造体を構成する、たとえば、梁に連結されるシリンダ体Ｃ内にピストンＰで画成されて受圧面積を同一にする両方の油室Ｒ１，Ｒ２を有すると共に、ピストンＰに基端が連設されて先端が構造体を構成する柱に連結されるロッド体Ｒをシリンダ体Ｃのいわゆる軸封端から外部に突出させている。
【００１９】
そして、図示しないが、このダンパＤは、各種センサを有していて、この各種センサからの信号が除荷制御弁１におけるソレノイド１３に接続されたコントローラに入力されるとしている。
【００２０】
ちなみに、図示するダンパＤにあっては、シリンダ体Ｃ内でピストンＰが摺動するときに、シリンダ体Ｃ内における言わば異常高圧によるシール部材（図示せず）の破損などを回避するためのリリーフ弁Ｖ１，Ｖ２をピストンＰに有するとしているが、このリリーフ弁Ｖ１，Ｖ２については、所定の機能を発揮する限りには、ピストンＰに配在されることに代えて、図示しないが、たとえば、シリンダ体Ｃの外に配在されるとしても良い。
【００２１】
そして、このリリーフ弁Ｖ１，Ｖ２がシリンダ体Ｃの外に配在されるとする場合には、このリリーフ弁Ｖ１，Ｖ２がピストンＰに配在される場合に比較して、リリーフ弁Ｖ１，Ｖ２におけるリリーフ圧の変更や設定が容易になる点で有利となる。
【００２２】
一方、除荷制御弁１は、上記のダンパＤに連結される制御回路中に配在される、すなわち、この制御回路にあって上記したダンパＤにおける両方の油室Ｒ１，Ｒ２に連通する主通路たる流路（符示せず）に配在されるとしており、この除荷制御弁１にはフェールセーフ弁２が並列されるとしている。
【００２３】
そして、この除荷制御弁１は、図示するところでは、断電時に閉鎖状態になる常閉型の比例ソレノイドバルブからなり、また、フェールセーフ弁２は、断電時に開放状態になる常開型のソレノイドバルブからなるとしている。
【００２４】
ところで、この除荷制御弁１は、原理的には、バネ１１の附勢力で維持される遮断ポジション１２と、比例ソレノイド１３の励磁で切り換わる連通ポジション１４とを有してなり、具体的には、たとえば、図２に示すように、スプールＳを有していて、このスプールＳの摺動で遮断ポジション１２と連通ポジション１４との間における切り換わりが実現されるとしている。
【００２５】
ちなみに、この図２に示す状態は、除荷制御弁１が遮断ポジション１２にある状態であって、スプールＳにおけるランド部Ｓ１がポートからなる上流側Ｐ１と同じくポートからなる下流側Ｐ２との連通を遮断している状態から、図中に矢印ａで示す方向にスプールＳが摺動することで、上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とを連通するとき、すなわち、流路を連通ポジション１４に切り換える設定となっており、このとき、比例ソレノイド１３に供給される電流の大きさによってスプールＳの摺動ストロークが異なるとしている。
【００２６】
また、フェールセーフ弁２は、バネ２１の附勢力で維持される連通ポジション２２と、ソレノイド２３で切り換わる遮断ポジション２４とを有してなり、特に、連通ポジション２２に維持されるときに機能を発揮する減衰バルブ２５をいわゆる上流側に有している。
【００２７】
ちなみに、このフェールセーフ弁２を具体化するについては、種々の構成が選択されて良いが、多くの場合に、上記の除荷制御弁１と同様に、スプールを有する構成とされて、このスプールの摺動で連通ポジション２４と遮断ポジション２２との間における切り換えを実現するであろう。
【００２８】
なお、上記の制御回路にあって、流路には、各油室Ｒ１，Ｒ２からの作動油が除荷制御弁１あるいはフェールセーフ弁２を通過して反対側の油室に流入し得るように、整流用のチェック弁３１，３２，３３，３４が配在され、また、除荷制御弁１を通過する作動油が、この制御回路における油圧を保障し、あるいは、作動油の圧縮や温度変化による容積変化を補うなどするアキュムレータ３５に急激に流入することを阻止するためにチェック弁３２，３４に並列する絞り３６，３７が配在されるとしている。
【００２９】
上記した制御回路および前記したダンパＤを有してなる制震装置にあっては、制御開始前には、図示するように、除荷制御弁１が閉鎖状態にあり、フェールセーフ弁２が開放状態にあるが、制御開始時には、フェールセーフ弁２のソレノイド２３に電流が供給されて、フェールセーフ弁２が閉鎖状態に切り換えられるとしている。
【００３０】
このとき、除荷制御弁１についてであるが、この種の制震装置における旧来の制御方法では、除荷制御弁１におけるソレノイド１３も電流が供給されてこの除荷制御弁１が開放状態に切り換えられ、したがって、建物に地震などによる揺れが入力されるときには、それに伴うエネルギーがダンパＤで吸収される設定としていた。
【００３１】
しかしながら、この制御方法による場合では、ダンパＤは、言わば大きい地震や強風による超高荷重領域にのみ効果的なエネルギー吸収を実現するだけで、低荷重領域はもちろんのこと、中荷重領域や高荷重領域では効果的なエネルギー吸収を実現し得ないと指摘される危惧があった。
【００３２】
それに対して、上記した制震装置にあっては、制御開始時には除荷制御弁１におけるソレノイドに１３に電流が供給されずして、ダンパＤがロック状態に維持され、中高荷重領域の入力があったときにはダンパＤができるだけ対抗し、ダンパＤの変位が変った瞬間に、ソレノイドに１３に電流が供給されて除荷制御弁１がダンパＤの作動を許容して、このダンパＤが蓄積されたエネルギーを吸収する設定にしている。
【００３３】
さらに、上記した制震装置にあっては、制御開始時には除荷制御弁１に電流を供給せずして、閉鎖状態に維持するが、低荷重領域の入力があるときには除荷制御弁１に電流を供給して、ダンパＤを作動させて蓄積されたエネルギーを吸収する設定にしている。
【００３４】
一方、上記した除荷制御弁１にあっては、具体的には、前記したところでもあるが、スプールＳの摺動で流路の連通・遮断が選択されるとしており、このとき、摺動量に応じて作動油の通過する流路における開口面積を可変にするスプールＳを有していて、このスプールＳの摺動で上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通・遮断が実現されるとしている。
【００３５】
このとき、スプールＳは、図２に示すように、上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通を阻止するランド部Ｓ１に形成されてこのランド部Ｓ１の移動時に上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との開放を可能にするノッチＳ２を有してなる。
【００３６】
それゆえ、この発明による除荷制御弁１を構成するスプールＳにあっては、ノッチＳ２を有することから、ランド部Ｓ１が言わば退避して上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とがいきなり開放する場合よりも少ない作動油の流れで上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とを開放することを具現化でき、その分ショックの発生を和らげることが可能になる。
【００３７】
以上からすれば、上記の制震装置では、建物に入力される揺れによる荷重領域によって、除荷制御弁１に電流を供給するタイミングおよび供給する値をコントローラ（図示せず）が選択する設定とすることで、荷重領域が異なる毎に除荷制御弁１の開放・閉鎖を選択できることになり、適正な制震が実現されることになる。
【００３８】
このとき、上記の除荷制御弁１を言わば最適に制御するについて、この発明では、以下のような電流マップを利用するとしており、具体的には、図３に示すように、まず、スプールＳを開放作動させる開弁指令時Ｔにソレノイド１３に供給する電流値を目標値Ｅより大きい電流値Ｅ１にすると共に爾後に目標値Ｅに戻す電流マップとしている。
【００３９】
それゆえ、除荷制御弁１に対する制御方法を上記の電流マップによるとする場合には、目標値Ｅが低い場合でも、この目標値Ｅを超える大きい電流値Ｅ１を一旦供給した後の任意の時間（Ｔ〜Ｔ１）を経過後に目標値Ｅに戻すから、最初から目標値Ｅでソレノイド１３を励磁する場合（図３中の一点鎖線で示す状態）に比較して、図３中に破線で示すように、ソレノイドコイルにおけるインダクタンスの影響を小さくでき、したがって、短時間でソレノイド１３によるスプール推力を発現させることが可能になる。
【００４０】
このとき、目標値Ｅより大きい電流値Ｅ１を供給する時間が任意とされるので、充分なスプール推力が保障された後に目標値Ｅに戻し得ることになり、言わば確実に電流を目標値Ｅに維持することが迅速にして容易になり、特に、スプールＳを高速で摺動させるとする場合に有効となる。
【００４１】
そして、上記の任意の時間が短時間、たとえば、瞬時とされる場合には、ソレノイド１３に言わば過電流に等しい程の大きい電流が供給されても、それは一瞬であるから、ソレノイド１３に異変を起こさせるような不具合の招来を危惧しなくて済むことにもなる。
【００４２】
つぎに、図示する実施形態では、上記の開弁指令時Ｔ前の任意時間Ｔ２からソレノイド１３に僅かな電流、すなわち、開弁指令時Ｔの電流値に相当しない待機電流Ｅ２を供給しておくとしており、この方策による場合には、開弁指令時ＴにおいてスプールＳが摺動して開弁されるまでの時間を短縮でき、特に、高速でスプールＳ摺動させる必要がある場合にも対応できることになる。
【００４３】
すなわち、上記した待機電流Ｅ２を供給しない図４に示す従来の電流マップでは、開弁指令時Ｔに、しかも、目標値Ｅの電流を供給するから、ソレノイド１３が所定の励磁状態になってスプールＳを所定のストローク摺動させるについて、図３に示すところと比較すると、待機電流Ｅ２を供給した状態から目標値Ｅの電流を供給する場合に比較しても、より長い時間を要すことになる。
【００４４】
それに対して、この発明のように、待機電流Ｅ２を供給する電流マップによる場合には、高速でスプールＳ摺動させる必要がある場合に対応できるのはもちろんであるが、低速でスプールＳを摺動させる場合にも直ぐに開弁指令時の電流値Ｅ１の供給が可能になる。
【００４５】
ちなみに、ソレノイド１３に待機電流Ｅ２を供給するときに、上記したところでは、スプールＳが摺動しないとしているが、要は、待機電流Ｅ２の供給時には流路が開放されないことであって、このことからすれば、待機電流Ｅ２の供給時にスプールＳが摺動していても良いと言い得る。
【００４６】
また、この待機電流Ｅ２を供給する任意の時間（Ｔ２〜Ｔ）についてであるが、供給のタイミングがその前の除荷が終了した後の、たとえば、タイマーで測定されるであろう一定時間とされても良い。
【００４７】
以上からすれば、待機電流Ｅ２を供給して、開弁指令時Ｔに速やかにスプールＳが摺動を開始し、流路における所定の開口面積を確保し得るようにすることは、取りも直さず、建物が地震など揺れるときに、この制震装置が適正に対応できることを意味することになる。
【００４８】
すなわち、建物が地震など揺れるときには、建物に高荷重が作用しているときであり、したがって、ダンパＤでその際のエネルギーを効率良く吸収するには、ダンパＤが迅速にこれに対応する必要がある。
【００４９】
このことからすれば、ダンパＤは、地震による蓄積エネルギーの吸収を速やかに実現するために、作動方向を即座に切り換えられるように構成されていることが必須になるのはもちろんだが、除荷制御弁１自体も速やかな切り換えが可能なようにコントローラによって制御されることが肝要になり、このコントローラの制御を上記した図示する電流マップで実現し得ることになる。
【００５０】
その結果、この発明による制御方法にあっては、建物の揺れに伴うエネルギーを吸収するダンパＤを所定の通りに作動させる除荷制御弁１を所望の通りに作動し得ることになり、特に、ＨｉＤＡＸと称される制震装置を利用しての制御に適することになる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明を具現化する除荷制御弁が装備される制震装置を示す回路図である。
【図２】この発明による除荷制御弁におけるスプールを示す部分断面正面図である。
【図３】この発明による除荷制御弁の特性に従来の除荷制御弁の特性を併記した電流マップを示す図である。
【図４】従来の除荷制御弁の特性を表示した従来の電流マップを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  除荷制御弁
２１ａ  ランド部
１ｂ  ノッチ
１ｃ  サブノッチ
１１  附勢バネ
１３  ソレノイド
Ｄ  ダンパ
Ｅ  目標値
Ｅ１  目標値より大きい電流値
Ｅ２  待機電流
Ｓ  スプール
Ｔ  開弁指令時
Ｔ〜Ｔ１，Ｔ２〜Ｔ  任意の時間
【図１】
2005172014.tif 000003
【図２】
2005172014.tif 000004
【図３】
2005172014.tif 000005
【図４】
2005172014.tif 000006