(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にピストンを介してピストンロッドが移動自在に挿入され、ピストンはシリンダ内にロッド側油室のみを区画し、ロッド側油室は伸側油路と圧側油路を介してアキュムレータに接続され、伸側油路にはロッド側油室からアキュムレータに向けて作動油の流れを許容する調圧弁を開閉自在に設け、圧側油路にはアキュムレータからロッド側油室に向けて作動油の流れを許容する逆止弁を開閉自在に設け、上記アキュムレータに蓄圧された圧力を上記ピストンに作用させてピストンロッドを常時縮み方向に附勢している伸び方向片効きのオイルダンパ。
【請求項２】
アキュムレータと伸側油路と圧側油路とがシリンダの外部に配設されている請求項１のオイルダンパ。
【請求項３】
ピストンにピストンロッドと反対側にチューブを連設し、このチューブ内にフリーピストンで区画されたアキュムレータを設け、当該アキュムレータをピストンに設けた伸側油路と圧側油路を介してロッド側油室に接続させている請求項１のオイルダンパ。
【請求項４】
アキュムレータに外部から作動油を給油する給油用油路が接続されている請求項１、２又は３のオイルダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱梁構造の骨組に取付けられてブレース母材と協働して建築物や土木構造物の制振を行うのに適する制振用オイルダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
柱梁構造の骨組にブレース母材とオイルダンパとで直列に接続したブレースを対角線に配設することにより建築物や土木構造物の制振を行う制振装置として、例えば、実用新案登録第２６０１４３９号公報に開示されたものが開発されている。
【０００３】
この制振装置は、図５に示すように鉄骨柱１，１に対して鉄骨梁２，２を上下平行に架設して柱梁構造の骨組Ａを構成し、この骨組Ａに対してブレース母材３とオイルダンパ４とを直列に接続したブレース５，５を対角線状に組付けたものである。
【０００４】
オイルダンパ４は図６に示すようにシリンダ６と、シリンダ６内にピストン７を介して移動自在に挿入したピストンロッド８と、シリンダ６内にピストン７で区画されたロッド側油室９及び反ロッド側油室１０と、二つの油室９，１０を接続するバイパス１１と、バイパス１１内に設けられて圧縮時に作動油の流れを許容する逆止弁１２とからなるものである。
【０００５】
上記従来の制振装置によれば、骨組Ａが地震等により引張方向と圧縮方向の交番荷重を受けた場合でもオイルダンパ４が効き、建築物等の柱梁構造の骨組Ａの変形が阻止される。
【０００６】
即ち、地震や強風等の揺れによる矢印Ｘ方向の引張力がブレース５にそれぞれ作用したときは、ピストンロッド８が伸長しょうとするが逆止弁１２によって作動油の作動が阻止されるため引張力に対して強固な抵抗力が発生する。逆に同じブレース５に対して矢印Ｙ方向の圧縮力が作用したときは、逆止弁１２が作動油の流動を許容し、オイルダンパ４が収縮するためブレース母材３の座屈が防止され、これによりブレース５の降伏による振動エネルギの吸収が効果的になされ、骨組の変形が防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のオイルダンパを使用した制振構造には次のような問題点があり、その改善が要望されている。
【０００８】
即ち、第１に、シリンダ６のピストン前後の油室９，１０をつなぐバイパス１１に逆止弁１２を設けただけのため、シリンダ６には殆ど減衰能力がないので構造物に付加減衰を与えることができない。そのために、ブレース５に発生する応力が降伏点に達することによる履歴減衰しか期待できないと言う問題点があった。
【０００９】
第２に、ブレース５に発生する応力が降伏点に達するということは、構造耐力が低下するということであるため、一度降伏点に達した後に再度地震等による大きな外力を受けた際には、外力に抵抗して構造が持ちこたえることが出来ずに、建物が損傷又は倒壊するという危険性があるので、大きな外力を受けた後にはブレース５を交換する必要が有ると言う問題点があった。
【００１０】
第３に、シリンダ６にはピストンロッド８を引き込む力がないので、骨組Ａのコーナとブレース母材３にダンパ４を結合させるには、結合部で中折れさせないためにボルト・ナット等により強固に結合する必要があるが、ブレース母材３の製作精度により必ずしもシリンダ６の軸芯と取付部の軸芯が一致しないことからピストンロッド８に曲げ力が掛かり、長期に亘って設置した場合にはパッキンからの油漏れにつながる恐れがあると言う問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的はブレース母材に直列に接続して柱梁構造物の骨組に結合した時、地震等の外力により構造物が振動してブレースに引張り力が発生する方向には、ピストンロッドの伸び方向に減衰力を発生させて建物に付加減衰を与えることができ、構造物の振動方向が逆転してブレースに圧縮力が発生する方向には、ピストンロッドが抵抗無く縮小してブレースに圧縮力を発生させず、更にピストンロッドの縮み方向に力を発生させることにより、骨組とブレースに対する結合がピン結合可能になり、ピストンロッドに曲げ力が加えられることのない伸び方向片効きの制振用オイルダンパを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、シリンダ内にピストンを介してピストンロッドが移動自在に挿入され、ピストンはシリンダ内にロッド側油室のみを区画し、ロッド側油室は伸側油路と圧側油路を介してアキュムレータに接続され、伸側油路にはロッド側油室からアキュムレータに向けて作動油の流れを許容する調圧弁を開閉自在に設け、圧側油路にはアキュムレータからロッド側油室に向けて作動油の流れを許容する逆止弁を開閉自在に設け、上記アキュムレータに蓄圧された圧力を上記ピストンに作用させてピストンロッドを常時縮み方向に附勢している伸び方向片効きのオイルダンパであることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、アキュムレータと伸側油路と圧側油路とがシリンダの外部に配設されていても良い。
【００１４】
同じく、ピストンにピストンロッドと反対側にチューブを連設し、このチューブ内にフリーピストンで区画されたアキュムレータを設け、当該アキュムレータをピストンに設けた伸側油路と圧側油路を介してロッド側油室に接続させてもよい。
【００１５】
上記各手段において、アキュムレータに外部から作動油を給油する給油用油路が接続されているのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４にもとづいて説明する。
【００１７】
本発明のオイルダンパの基本形態は図１の基本回路に示すように、シリンダ２０内にピストン２１を介してピストンロッド２３が移動自在に挿入され、ピストン２１はシリンダ２０内にロッド側油室２３のみを区画し、ロッド側油室２３は伸側油路２５と圧側油路２６を介してアキュムレータ２４に接続され、伸側油路２５にはロッド側油室２３からアキュムレータ２４に向けて作動油の流れを許容する調圧弁２８を開閉自在に設け、圧側油路２６にはアキュムレータ２４からロッド側油室２３に向けて作動油の流れを許容する逆止弁２９を開閉自在に設けたものである。
そして、このオイルダンパは、伸び作動時に上記調圧弁２８で減衰力を発生させる伸び方向片効きオイルダンパであり、且つ上記アキュムレータ２４に蓄圧された圧力を圧側油路２６とロッド側油室２３を介して上記ピストン２１に作用させてピストンロッド２２を常時縮み方向に附勢しているものである。
【００１８】
伸側油路２５と圧側油路２６は共通の油路２７から並列に分岐しても良く、又はそれぞれ独立して直接ロッド側油室２３とアキュムレータ２４に並列に接続してもよい。尚、油路２７には給油用油路３０が接続され、アキュムレータ２４に外部から作動油が供給できるようになっている。
【００１９】
上記オイルダンパは例えばピストンロッド２２の外端をブラケットを介して図５に示すような柱梁構造の骨組Ａのコーナに結合され、同じくシリンダ２０の外端をブラケットを介してブレース母材３の端部に直列に接続して建築物又は土木構造物の制振用ブレースとして使用される。但し一般的なオイルダンパとして単独で使用することもできる。
【００２０】
上記アキュムレータ２４、伸側及び圧側油路２５，２６、調圧弁２８、逆止弁２９はシリンダ２０の外部に設けても良く、あるいはシリンダ２０とピストン２１とピストンロッド２２内に組付けても良い。
【００２１】
図２は、これらの各部材をシリンダ内に組込んだオイルダンパの一実施の形態を示す。
【００２２】
以下、このオイルダンパの構造を詳細に説明する。
【００２３】
シリンダ２０内にピストン２１を介してピストンロッド２２が移動自在に挿入され、ピストン２１はシリンダ２０内にロッド側油室２３を区画している。
【００２４】
ピストンロッド２２は外端のブラケット３１を介して例えば図５に示す骨組Ａのコーナに結合され、シリンダ２０の外端は同じくブラケット３２を介して図５に示すブレース母材３の端部に直列に結合される。
【００２５】
ピストン２１にはピストンロッド２２と反対側にチューブ３３を結合し、チューブ３３内にはピストン２１とフリーピストン３４とでアキュムレータ２４が区画されている。
【００２６】
フリーピストン３４はチューブ３３内に移動自在に挿入され、チューブ３３の端部にはスプリングシート３５が設けられ、フリーピストン３４はこのスプリングシート３５との間に介装したスプリング３６でピストン方向に付勢されている。スプリング３６はスプリングシート３５から起立するガイド３７で案内され、座屈の発生を防止している。
【００２７】
ピストンロッド２２と反対側のシリンダ２０内は大気室３８となっており、シリンダ２０に形成した孔３９を介して大気に連通している。但し、作動ストロークが短く、空気の圧縮抵抗がオイルダンパ自体の伸縮作動に大きく影響しない場合には、この孔３９は無くてもよい。
【００２８】
ピストン２１には複数の圧側油路２６が形成されてロッド側油室２３とアキュムレータ２４とを接続し、圧側油路２６の出口端にはスプリング４０で閉じ方向に付勢された逆止弁２９が開閉自在に設けられている。
【００２９】
ピストン２１の内部にはロッド側油室２３をアキュムレータ３３に接続する伸側油路２５たる縦孔２５ａと横孔２５ｂとが形成され、縦孔２５ａの小径部にはポペット型の弁体からなる調圧弁２８が開閉自在に設けられている
【００３０】
調圧弁２８は多孔のスプリングシート４１との間に介装されたスプリング４２で常時閉じ方向に付勢され、ロッド側油室２３の内圧が上昇した時そのパイロット圧でスプリング４２に抗して開くようになっている。縦孔２５ａは調圧弁２８の下流においてスプリングシート４１に形成した孔を介してアキュムレータ２４に連通している。
【００３１】
ピストンロッド２２の先端にはプラグ４３が取付けられ、このプラグ４３には給油口４４が設けられ、この給油口４４は縦孔２５ａを介してそれぞれロッド側油室２３とアキュムレータ３３に作動油が供給されるようになっている。
【００３２】
図１，図２に示すオイルダンパが例えば従来の図５に示すようにブレース母材３に直接に結合してブレース５を構成し、これを柱梁構造の骨組Ａにクロスして対角線状に配置した場合、オイルダンパの作動によりすぐれた制振効果を発揮する。
【００３３】
図５に示すように地震，強風等で外力が骨組Ａにかかり、矢印Ｘ方向に引張力が作用するとオイルダンパのピストンロッド２２が伸長し、矢印Ｙ方向の圧縮力が作用した時ピストンロッド２２は圧縮する。
【００３４】
以下作動を詳しく述べると、伸び方向作動時は、ロッド側油室２３内の作動油がピストン２１により圧縮されつつ、調圧弁２８を連通してアキュムレータ２４に移動する。作動油が調圧弁２８を連通する際の抵抗が、オイルダンパとしての減衰力となる。
【００３５】
また、アキュムレータ２４には作動油が蓄圧されているため、ピストン２１の受圧面積×蓄圧された圧力の力がピストンロッド２２の縮み方向に掛っている。このため、縮み方向作動時は圧縮外力に抵抗することなく、且つ瞬時に縮み作動に移行する。
【００３６】
伸側油路２５に調圧弁２８を設けたことにより、図４に示す第１勾配ａの減衰力（ピストン速度に比例して低効力が増す）を得ることができ、地震等の外力により生じる構造物の振動エネルギを効率良く熱エネルギに変換して消散できるために、構造物に減衰力を付加することができ、構造物の振動を効率よく低減することができるようになる。
【００３７】
調圧弁２８のリリーフ機能により、ロッド側油室２３内の圧力が設定圧より上昇した場合に、作動油の通過抵抗を低くしてアキュムレータ２４側に逃がすことにより、図４に示す第２勾配ｂの減衰力を持つことができるため、ブレース母材３に発生する応力が降伏点を越えないようにすることができる。このことにより、地震などにより大きな外力を受けた後にも、構造物の耐力低下を招かないため部材交換などが不要になる。
【００３８】
アキュムレータ２４に圧力を蓄圧するので、常にピストンロッド２２を引き込む方向に力が発生しているため、ブラケット３１，３２が常に軸方向に引張られているからこのブラケット３１，３２における結合部での中折れを生じさせることなくオイルダンパと構造物及びブレース母材３をピン結合することもできる。このことにより、オイルダンパのピストンロッド２２の取付部の自由度が上がり、ピストンロッド２２に曲げ力を生じさせる心配が無くなる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果がある。
【００４０】
(1) 各請求項の発明によれば、伸側油路に調圧弁を設けているのでピストン速度に比例した減衰力を得ることができる。この為、柱梁構造の骨組にブレースとして適用した時地震等の外力により生じる構造物の振動エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換して消散できるため、構造物に減衰力を付加して構造物の振動を高率よく低減することができる。
【００４１】
(2) 同じく、ロッド側油室の内圧が所定以上に上昇するとこの内圧で調圧弁がリリーフ機能で大きく開き、ロッド側油室の作動油の抵抗を低くしてアキュムレータに逃がすと共に更なる減衰力を調圧弁で発生する。この為ブレース母材に結合して骨組のブレースとして使用した時、ブレース母材に発生する応力が降伏点を越えないようにすることができる。このことにより地震などにより大きな外力を受けた後にも構造物の耐久低下を招かないためブレース部材の交換などが不要になる。
【００４２】
(3) 同じく、アキュムレータには常に圧が蓄圧されているため、この圧が常にピストンロッドを圧縮方向に付勢することができる。従ってブレース母材に結合して骨組のブレースとして使用した時オイルダンパの両端におけるブレース母材と骨組に対するブラケット等の結合部が軸方向に引張られており、この結合部が中折れするのが防止され、これにより結合部としてはピン結合その他どのような構造のものても使用できる。従ってオイルダンパの取付け部の自由度が上がり、ピストンロッドに曲げ力を生じさせる心配もなくなる。
【００４３】
(4) 請求項２の発明によれば、アキュムレータ等がシリンダの外部に配設していることによりオイルダンパの設計の自由度が増す。
【００４４】
(5) 請求項３の発明によれば、アキュムレータ等の全ての部材がシリンダ内に組込まれているので、構造がコンパクトで設置スペースの影響を受けないですむ。
【００４５】
(6) 請求項４の発明によれば、作動油が漏れてもその都度作動油を供給でき、常に一定した減衰力特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオイルダンパの基本的な回路である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るオイルダンパの縦断正面図である。
【図３】図１のオイルダンパの一部拡大断面図である。
【図４】オイルダンパの減衰力特性を示すグラフである。
【図５】従来の柱梁構造の骨組とブレースの略示正面図である。
【図６】従来のオイルダンパの縦断正面図である。
【符号の説明】
２０  シリンダ
２１  ピストン
２２  ピストンロッド
２３  伸側油路
２４  アキュムレータ
２５  伸側油路
２６  圧側油路
２８  調圧弁
２９  逆止弁
３０  給油用油路
３３  チューブ
３４  フリーピストン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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