(57)【要約】【課題】  除荷制御弁がスプールの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設定のとき、所望の摺動量に応じた開口面積が得られ、ＨｉＤＡＸと称される制震装置の利用に適するようにする。【解決手段】  建物における柱と梁からなる構造体内に配在されて作動時に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の作動を制御する除荷制御弁１０がその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１におけるランド部１ａに形成されたノッチ１ｂの閉塞端にノッチ１ｂにおける作動油の流量より少量となる作動油の流量を保障するサブノッチ１ｃが連続されてなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物における柱と梁からなる構造体内に配在されて作動時に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に際して、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を有する一方で、このスプールが流路を閉鎖するランド部を有すると共に、このランド部に形成されてこのランド部の移動時に流路の開放を可能にするノッチを有してなる制震装置における除荷制御弁において、ノッチの閉塞端にノッチにおける作動油の流量より少量となる作動油の流量を保障するサブノッチが連続されてなることを特徴とする制震装置における除荷制御弁
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制震装置における除荷制御弁の改良に関する。
【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は、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が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とし、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、言わば限界になったら、ソレノイドに電流を供給して制御弁を開放状態に切り換えて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としている。
【０００３】
ちなみに、このＨｉＤＡＸと称される制震装置にあって、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、除荷制御弁に電流が供給されない平時にロック状態にあるダンパが可能な限りに建物の揺れに対抗し、その後、除荷制御弁に電流が供給されてフリー状態になったダンパが作動して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】
【０００５】
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、除荷制御弁の構成如何では、この制震装置を装備する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。
【０００６】
すなわち、除荷制御弁を構成するのに際して、スプールの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設定の場合に、たとえば、図４に示すところで、仮に、スプール１のランド部１ａにノッチ１ｂが形成されていない場合に、このスプール１が図４中に符号ａで示す方向に摺動していきなり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とが連通状態になるとしたら、除荷時のいわゆるショックが大きくなり、たとえば、揺れが戻るときに建物内の居住者に慣性が働くような不具合が招来される。
【０００７】
そこで、図３に示すように、ランド部１ａに（複数の）ノッチ１ｂを形成することで、上記と同様にスプール１が符号ａで示す方向に摺動した場合に、ノッチ１ｂ分のいわゆる前流れがあった後に上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とが連通状態になる設定の場合には、上記したようなショックが低減され、それゆえ、上記した建物内の居住者に慣性が働くような不具合の招来を回避できることになる。
【０００８】
しかし、たとえば、微風などで建物が比較的小さく揺れる場合にも、上記のスプール１の摺動でノッチ１ｂを開口して上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通で除荷状態を演出するためには、スプール１を極めて小さいストロークで摺動させてノッチ１ｂがわずかに開口する状態を現出させなければならないが、この除荷制御弁におけるスプールの実際の大きさを鑑みると、このスプール１を極めて小さいストロークに摺動させることは事実上困難になる。
【０００９】
その結果、上記したＨｉＤＡＸと称される制震装置にあっては、除荷制御弁がスプールの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設定とされる場合には、微風などで建物が比較的小さく揺れるときに、所定のエネルギー吸収を実現できるが、除荷時間を充分に採れないために、除荷時のショックが建物たる構造体に伝播され、それゆえ、たとえば、構造体たる柱を構成する鉄骨が音鳴りすることになると指摘される可能性がある。
【００１０】
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、除荷制御弁がスプールの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設定の場合にあって、所望の摺動量に応じた開口面積が得られて、ＨｉＤＡＸと称される制震装置の利用に適して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制震装置における除荷制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するために、この発明による制震装置における除荷制御弁の構成を、建物における柱と梁からなる構造体内に配在されて作動時に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に際して、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を有する一方で、このスプールが流路を閉鎖するランド部を有すると共に、このランド部に形成されてこのランド部の移動時に流路の開放を可能にするノッチを有してなる制震装置における除荷制御弁において、ノッチの閉塞端にノッチにおける作動油の流量より少量となる作動油の流量を保障するサブノッチが連続されてなるとする。
【００１２】
このとき、サブノッチは、ランド部の外周面において、矩形，三角形，半長円形あるいは半楕円形の平面視形状を呈してなるとして良く、また、ランド部の外周において、サブノッチの閉塞端の上流側に表出される不感帯の長さは、サブノッチを連続させないノッチの閉塞端の上流側に表出される不感帯の長さと同一とあるいはほぼ同一とされてなるとするのが良い。
【発明の効果】
【００１３】
それゆえ、この発明にあっては、言わば主たるノッチの閉塞端にこのノッチと比較すれば少量となる作動油の流れを許容するサブノッチが連続されるから、主たるノッチによって発現される言わば作動油の主たる流れの前にサブノッチのよって比較すれば少量となるいわゆる前流れが発現されることになり、主たるノッチが上流側と下流側とを開放する場合よりショックの発生を和らげることが可能になる。
【００１４】
このとき、この発明にあって、サブノッチがランド部の外周面において、矩形，三角形，半長円形あるいは半楕円形の平面視形状を呈してなるとする場合には、サブノッチにおける形状の選択で、ノッチの開口ストロークと開口面積とで現出される流路における特性を種々に設定できる。
【００１５】
また、ランド部の外周において、サブノッチの閉塞端の上流側に表出される不感帯の長さをサブノッチを連続させない主たるノッチの閉塞端の上流側に表出される不感帯の長さと同一とあるいはほぼ同一とする場合には、スプールが摺動してサブノッチがいわゆる開口するまでの摺動ストロークを従来の主たるノッチを開口させる場合と同一の摺動ストロークで制御することが可能になり、スプールを摺動させて上流側と下流側とを開放する際のソレノイドへの供給電流の大きさを同一にする、すなわち、除荷重時間を長くするために、ソレノイドへの供給電流を大きくするなどの変更を要しないことが可能になる。
【００１６】
その結果、この発明によれば、除荷制御弁がスプールの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設定の場合にあって、所望の摺動量に応じた開口面積が得られて、ＨｉＤＡＸと称される制震装置の利用に適して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、この発明が具現化される制震装置は、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）内に配在されて作動時に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（図１参照）を有してなる。
【００１８】
このとき、ダンパＤは、図１に示すように、両ロッド型のダンパからなり、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】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
一方、このダンパＤに連結される制御回路は、両方の油室Ｒ１，Ｒ２に連通する主通路たる流路（符示せず）に配在される除荷制御弁１０と、この除荷制御弁１０に並列するフェールセーフ弁２０とを有してなる。
【００２２】
このとき、除荷制御弁１０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、フェールセーフ弁２０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。
【００２３】
そして、この除荷制御弁１０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、特に、具体的には、図２に示すように、スプール１を有していて、このスプール１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。
【００２４】
ちなみに、この図２に示す状態は、除荷制御弁１０が遮断ポジション１２にあり（図１参照）、図中に矢印ａで示す方向にスプール１が摺動することで、ランド部１ａが摺動し、上流側ポートＰ１と下流側ポートＰ２とが開放するとき、連通ポジション１４に切り換わる設定となっており、このときの比例ソレノイド１３への励磁力の大きさによってスプール１の摺動ストロークが異なるとしている。
【００２５】
また、フェールセーフ弁２０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。
【００２６】
ちなみに、このフェールセーフ弁２０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１０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わりを実現するであろう。
【００２７】
なお、上記の制御回路にあって、主通路には、各油室Ｒ１，Ｒ２からの作動油が除荷制御弁１０あるいはフェールセーフ弁２０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１０を通過する作動油がこの制御回路における油圧を保障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。
【００２８】
以上の回路構成から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１０が閉鎖状態にあり、フェールセーフ弁２０が開放状態にあるが、制御開始時には、フェールセーフ弁２０への電流が供給で、これが閉鎖状態に切り換えられるとしている。
【００２９】
このとき、除荷制御弁１０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１０にも電流が供給されてこれ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建物に蓄積されることなくダンパＤで吸収される設定とされていた。
【００３０】
しかしながら、この制御方法では、ダンパＤが連結される、たとえば、ブレースなどがバネ作用をすることになり、したがって、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。
【００３１】
それに対して、上記したこの発明における制震装置にあっては、制御開始時には除荷制御弁１０に電流が供給せずして、閉鎖状態に維持し、中高荷重領域の入力があったときにはダンパＤが対抗できるだけ対抗し、ダンパＤの変位が変わった瞬間に、除荷制御弁１０に電流が供給されてダンパＤが作動して蓄積されたエネルギーを吸収する設定にしている。
【００３２】
さらに、この発明における制震装置にあっては、制御開始時には除荷制御弁１０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１０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。
【００３３】
以上からすれば、この発明における制震装置では、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１０に電流を供給するタイミングをコントローラ（図示せず）が選択する設定としているから、荷重領域が異なる毎に除荷制御弁１０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。
【００３４】
一方、この発明による除荷制御弁１０にあっては、具体的には、前記した図４に示す従来の除荷制御弁１０における場合と同様に、スプール１の摺動で開放・閉鎖が選択されるとしている。
【００３５】
すなわち、前記したことでもあるが、この除荷制御弁１０にあっては、図２に示すように、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１を有していて、このスプール１の摺動で上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通・遮断、すなわち、流路の開放・閉鎖が実現されるとしている。
【００３６】
このとき、スプール１は、前記した図４に示す従来の除荷制御弁の場合と同様に、上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通を阻止するランド部１ａを有すると共に、このランド部１ａに形成されてこのランド部１ａの移動時に上流側Ｐ１と下流側Ｐ２との連通、すなわち、流路の開放を可能にするノッチ１ｂを有してなる。
【００３７】
そして、上記のランド部１ａの外周にあって、上記のノッチ１ｂの図中で左端となる閉塞端にこのノッチ１ｂにおける作動油の流量より少量となる作動油の流量を保障するサブノッチ１ｃが連続されてなるとしている。
【００３８】
このとき、このサブノッチ１ｃにおける平面視におけるいわゆる幅、すなわち図２中で上下方向となる幅は、ノッチ１ｂの同方向の幅に比較して小さくなるのはもちろんであるが、その深さについては、図示しないが、ノッチ１ｂと同じ深さとされても良く、また、ノッチ１ｂに比較して浅くなるように設定されるとしても良い。
【００３９】
それゆえ、この発明による除荷制御弁１０を構成するスプール１にあっては、主たるノッチ１ｂの閉塞端にこのノッチ１ｂと比較すれば少量となる作動油の流れを許容するサブノッチ１ｃが連続されるから、図３に示すように、スプール１の摺動で主たるノッチ１ｂが開口する前にサブノッチ１ｃが開口することになり、実線で示す特性に表示されるように、破線で示す従来の除荷制御弁１０における特性に比較して、変曲点ｐを出現させるが如くに小さい開口面積の除荷時間を延すことが可能になる。
【００４０】
そして、この除荷制御弁１０におけるスプール１にあっては、主たるノッチ１ｂによって発現される作動油の流れの前にサブノッチ１ｃのよって比較すれば少量となるいわゆる前流れを発現させ得ることになり、ノッチ１ｂが上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とを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。
【００４１】
ところで、ノッチ１ｂの閉塞端にサブノッチ１ｃを連続させるとき、図示するところでは、サブノッチ１ｃが後退されたノッチ１ｂの閉塞端に連続されると共に、サブノッチ１ｃの閉塞端が、後退される前のノッチ１ｂ（図３参照）の閉塞端位置に位置決められてなるとしている。
【００４２】
すなわち、ランド部１ａの外周において、サブノッチ１ｃの閉塞端の上流側に表出される不感帯１ｄ（図２参照）の長さがサブノッチ１ｃを連続させないノッチ１ｂの閉塞端の上流側に表出される不感帯１ｄ（図４参照）の長さと同一になるとしている。
【００４３】
それゆえ、スプール１が摺動してサブノッチ１ｃがいわゆる開口するまでの摺動ストロークを従来のサブノッチ１ｃを有せずして直接ノッチ１ｂを開口させる場合と同一の摺動ストロークで制御することが可能になり、スプール１を摺動させて上流側Ｐ１と下流側Ｐ２とを開放する際の比例ソレノイド１３（図１参照）への電流が供給を同一にする、すなわち、除荷重時間を長くするために、比例ソレノイド１３への電流が供給タイミングを変更させなくても済むことになる点で有利となる。
【００４４】
そして、図示しないが、サブノッチ１ｃにおける平面視形状について、ランド部１ａの外周面において、矩形，三角形，半長円形あるいは半楕円形などの任意の形状が選択されることで、スプール１の摺動ストローク、すなわち、いわゆるノッチの開口ストロークと開口面積とで現出される流路における特性を種々に設定できるであろう。
【００４５】
なお、上記したところでは、図２に示すサブノッチ１ｃを有する場合における不感帯１ｄの長さと、図４に示すノッチ１ｂのみを有する場合における不感帯１ｄの長さとを同一にしているが、要は、ノッチ１ｂの閉塞端にサブノッチ１ｃを連続させることであるから、上記の長さがほぼ同一となる場合にも、この発明が目的とするところを達成できるのはもちろんである。
【００４６】
また、前記したところは、除荷制御弁１０において低荷重領域における除荷時間を長くする構成としたが、この発明が意図するところからすれば、これに代えて、たとえば、高荷重領域で作動する除荷制御弁１０に低荷重領域で作動する容量の小さいサブの除荷制御弁を並列させる構成としても良く、この構成の場合には、既存の回路構成にサブの除荷制御弁を追加するだけで足りる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明によ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を従来の除荷制御弁の特性と併せて表示する図である。
【図４】従来の除荷制御弁におけるスプールを図２と同様に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  スプール
１ａ  ランド部
１ｂ  ノッチ
１ｃ  サブノッチ
１ｄ  不感帯
１０  除荷制御弁
Ｄ  ダンパ
Ｐ１  上流側
Ｐ２  下流側
【図１】
2005155278.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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