(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に作動油を収容したシリンダと、
他方に連結され、前記シリンダに出入り自在に挿入されたピストンロッドと、
このピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第１及び第２の圧力室に区画すると共に、軸線方向に間隔を置いて相対向し、両者の空間に油通室を形成する一対のピストンと、
前記第１、第２の圧力室と前記油通室との間に介在するように前記ピストンに夫々設けられ、作動油の流通路を開閉する弁機構とを具備し、
前記弁機構は、油通室に開口して軸線方向に間隔を置いて対向するように配置された一対の弁座に、開閉自在に臨む先細りのテーパを備えた互いに逆向きの一対の弁体と、両弁体間に係止されて弁体を閉じる方向に弱いばね力で付勢する弁ばねとを有して、前記第１、第２の圧力室と油通室との間を開閉する第１の調圧弁と、
同じく油通室に開口して軸線方向に間隔を置いて対向するように配置された一対の弁座に、開閉自在に臨む先細りのテーパを備えた互いに逆向きの一対の弁体と、両弁体間に係止されて弁体を閉じる方向に前記第１の調圧弁のそれより強いばね力で付勢する弁ばねとを有して、前記第１、第２の圧力室と油通室との間を開閉する第２の調圧弁と、
前記油通室と第１、第２の圧力室との間を開閉し、ピストンの移動と共に収縮する圧力室側から前記調圧弁を介して油通室に流入した作動油を他方の圧力室へ流出させるために開放する吸油弁とを具備し、
低速の作動油に対して第１の調圧弁の弁ばねの弱いばね力で油圧を調整し、高速の作動油に対して第２の調圧弁の弁ばねの強いばね力で油圧を調整することにより、低速域から高速域までの流体の速度−圧力の関係を連続的な比例関係に近づけて、振動を有効に減衰することを特徴とする油圧制振装置。
【請求項２】
支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に作動油を収容したシリンダと、
他方に連結され、前記シリンダに出入り自在に挿入されたピストンロッドと、
このピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第１及び第２の圧力室に区画すると共に、軸線方向に間隔を置いて相対向し、両者の空間に油通室を形成する一対のピストンと、
前記第１、第２の圧力室と前記油通室との間に介在するように前記ピストンに夫々設けられ、作動油の流通路を開閉する弁機構とを具備し、
前記弁機構は、油通室に開口して軸線方向に間隔を置いて対向するように配置された一対の弁座に、開閉自在に臨む先細りのテーパを備えた互いに逆向きの一対の弁体と、両弁体間に係止されて弁体を閉じる方向に付勢する不等ピッチの弁ばねとを有して、前記第１、第２の圧力室と油通室との間を開閉する調圧弁と、
前記油通室と第１、第２の圧力室との間を開閉し、ピストンの移動と共に収縮する圧力室側から前記調圧弁を介して油通室に流入した作動油を他方の圧力室へ流出させるために開放する吸油弁とを具備し、
低速の作動油に対して調圧弁の弁ばねの弱いばね力で油圧を調整し、高速の作動油に対して調圧弁の弁ばねの強いばね力で油圧を調整することにより、低速域から高速域までの流体の速度−圧力の関係を連続的な比例関係に近づけて、振動を有効に減衰することを特徴とする油圧制振装置。
【請求項３】
前記弁機構は、高速域の振動により収縮する前記第１又は第２の圧力室の圧力上昇により夫々開いて所定の圧力を保持しつつ油通室に作動油を吐出し、振動に対する過大な減衰力の発生を防止する定圧弁をさらに具備し、
前記シリンダは、内部にオイルリザーバを有し、
前記ピストンロッドは、前記オイルリザーバと前記油通室とを連通させる油通路を有し、
この油通路には、油通室の油圧の降下を防止するためにオイルリザーバから作動油を補充する給油弁と、油通室の油圧の上昇を防止するために過剰な作動油をオイルリザーバへもどす低圧弁とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制振対象に対する風などによる低速の振動を減衰させる一方、地震などの高速の振動に対して過大な減衰力の発生を防止し、高層ビル、橋梁やプラントなどの大型化傾向にある柱梁架構や、高速化する鉄道車両や自動車など、多様な振動を伴う輸送機器に適用される油圧式の制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧制振装置は、支持体又は被支持体の一方にシリンダが連結され、他方にはシリンダに出入り自在に挿入したピストンロッドが連結され、このピストンロッドに、シリンダ内を第１及び第２の圧力室に区画するピストンを固定し、シリンダの内部に作動油を充填している。シリンダの第１、第２の圧力室には作動油を供給するオイルリザーバが連通し、この連通路上には弁機構が介設される。この弁機構はピストンの移動に伴う作動油の流れを制御して制振効果を得るものである。オイルリザーバ及び弁機構はシリンダの外側に一体または別体に設けられている。弁機構に用いられる調圧弁は、弁体を単一の圧縮ばねでこれを閉じる方向に付勢する型式のもので、弁座に対する弁体の位置により開放部の広さが変化して吐出される作動油の圧力を調整する。また、オイルリザーバから作動油を供給する給油弁は、オイルリザーバから供給される油通路を閉じるように弁ばねで付勢され、弁体の先端に小孔を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の油圧制振装置においては、調圧弁による作動油の圧力調整が単一のばねに依存しているので、制振装置の速度−減衰力特性を調圧弁の弁体のテーパの傾斜した輪郭線を直線状にして比例関係にしようとすると、弁ばねに若干の遊びを設ける必要が生じ、低速域では十分な圧力調整ができず、減衰力が低下して制振効果が減少してしまう。調圧弁の弁体のテーパの傾斜した輪郭線を湾曲線状にして弁ばねの遊びをなくすことができるが、加工精度などに難がある。また、シリンダの外側に弁機構やオイルリザーバが固定されるので、装置の小型化を妨げるし、製作も容易でなくコスト高になってしまうという問題がある。さらに、給油弁では、振動数や変位が大きくなってダイナミックレベルが高くなると、弁体の小孔だけでは過給油を防止することができず、これに対して小孔を拡大させると、圧力室への給油が不十分になるという問題がある。
そこで、本発明は、低速域から高速域までの作動油の速度に比例した圧力調整を行う調圧弁を用いてコンパクトな構造で、装置全体の小型化を図れ、しかも広い範囲で安定した制振作用を発揮し、さらに作動油の過不足のない適切な給油を行う油圧制振装置を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に作動油を収容したシリンダ１と、他方に連結され、シリンダ１に出入り自在に挿入されたピストンロッド２と、このピストンロッド２に固定され、シリンダ１内を第１及び第２の圧力室７，８に区画すると共に、軸線方向に間隔を置いて相対向し、両者の空間に油通室を形成する一対のピストン３と、油通室９に作動油を供給するオイルリザーバ１１と、第１、第２の圧力室７，８と油通室９との間に介在するようにピストン３に夫々設けられ、作動油の流通路２ａを開閉する弁機構とを具備させて油圧制振装置を構成した。特に、弁機構に、ばね力の異なる弁ばね１６ｃ，１７ｃを用いた調圧弁１６，１７を設けた。
また、弁機構に、圧縮長に対してばね力が曲線的に変化する弁ばね１９ｃを用いた調圧弁１８を設けた。
さらに、オイルリザーバ１１と油通室９とのの連通路２ａに給油弁１２と低圧弁１３とを設けて、給油の過不足をなくした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る油圧制振装置の縦断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図１のIII−III線断面図、図４は図２のIV−IV線断面図、図５は図２のV−V線断面図、図６は給油弁の縦断面図、図７（Ａ）は吸油弁の縦断面図、図７（Ｂ）は吸油弁の正面図、図８（Ａ）は第１調圧弁の縦断面図、（Ｂ）は第２調圧弁の縦断面図、図９は定圧弁の縦断面図である。
図１において、この油圧制振装置は、図示しない構築物のような支持体又は被支持体に引手４を介して連結されるシリンダ１と、被支持体又は支持体に引手５を介して連結され、シリンダ１に軸線方向へ出入り自在に挿入されたピストンロッド２とを備えている。ピストンロッド２にカラー６で固定されたピストン３は、シリンダ１内を第１及び第２の圧力室７，８に区画する。このピストン３は、軸線方向に間隔を置いて相対向して一対設けられ、互いにボルトで結合されている。ピストン３，３とシリンダ１との間には、油通室９が形成される。
【０００６】
ピストンロッド２の自由端側には、軸線方向に内部を連通路２ａが貫通している。一方、シリンダ１の閉鎖端側内部には、ピストンロッド２の端部を気密にかつ軸線方向へ出入り自在に受け入れる円筒状のロッドカバー１０が固定されている。このロッドカバー１０の一端はシリンダ１の閉鎖端壁に固定され、他端がシリンダ１の側壁に気密に嵌合し固定されている。従って、ロッドカバー１０の端部がシリンダ１の閉鎖端側を圧力室７と仕切ってオイルリザーバ１１が形成される。オイルリザーバ１１は、ロッドカバー１０に開口する連通孔１０ａによってロッドカバー１０と連通している。第１及び第２の圧力室７，８及び油通室９に充填される作動油は連通路２ａを通じてオイルリザーバ１１から供給される。ピストンロッド２の先端には連通路２ａを開閉する給油弁１２及び低圧弁１３が設けられている。
【０００７】
給油弁１２は、図６に示すように、弁室１２ａ内に弁体１２ｂが圧縮された弁ばね１２ｃを介してオイルリザーバ１１側の弁座１２ｄに押し付けられるように構成されている。弁体１２ｂは弁室１２ａに軸線方向へ摺動自在に嵌合しているが、一端側の小径部と弁室１２ａとの間に空隙を形成してそこに開口する連通孔１２ｅにより弁体１２ｂの前後の油通路が連通する。即ち、弁体１２ｂが弁ばね１２ｃに抗して図中右方へ移動して弁を開き、オイルリザーバ１１から作動油を供給し、連通路２ａ側の圧力が回復すると、弁ばね１２ｃを圧縮しながら元位置に復帰して弁を閉じる。給油弁１２は、一方の圧力室７（８）が収縮するときに、作動油自体の弾性によって他方の圧力室８（７）への作動油の供給が不足するのを防止するため、オイルリザーバ１１から作動油を補給する。
【０００８】
また、給油弁１２に隣設した低圧弁１３は、給油弁１２とほぼ同様な構成を有する。即ち、弁室１３ａ内に弁体１３ｂが圧縮された弁ばね１３ｃを介して連通路２ａ側の弁座１３ｄに押し付けられるように構成されている。弁体１３ｂは弁室１３ａに軸線方向へ摺動自在に嵌合しているが、一端側の小径部と弁室１３ａとの間に空隙を形成してそこに開口する連通孔１３ｅにより弁体１３ｂの前後の油通路が連通する。即ち、連通路２ａ側の油圧が高まって、弁体１３ｂが弁ばね１３ｃに抗して図中左方へ移動して弁を開き、オイルリザーバ１１へ作動油を吐出し、連通路２ａ側の圧力が低下すると、弁ばね１３ｃを圧縮しながら元位置に復帰して弁を閉じる。なお、弁ばね１３ｃは給油弁１２のそれよりばね力の強いものが適用される。一方の圧力室７（８）が収縮するときに、給油弁１２が開いて他方の圧力室８（７）への作動油を補給するが、作動油の供給が過大になって油通室９側の油圧が高まると、後述する他の各弁は弁ばねのばね力が大きくなった状態になってしまい、収縮側圧力室７（８）の油圧を当初の設定より上昇させてしまう。これを回避するために、低圧弁１３が開いてオイルリザーバ１１へ作動油を吐出する。なお、給油弁１２は０.２〜０.４気圧程度で開き、低圧弁１３は２〜４気圧程度で開くように設定されている。
【０００９】
図２乃至図４に示すように、両ピストン３，３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９との間を開閉する吸油弁１４が夫々設けられている。この吸油弁１４は、図７に示すように、ピストン３に形成された弁室１４ａ内に弁体１４ｂが弁ばね１４ｃを介して設けられている。弁体１４ｂは弁ばね１４ｃで弁室１４ａを油通室９から閉じる方向に付勢される。吸油弁１４は、容積が拡張して負圧になった一方の圧力室７（８）へ、収縮して作動油を吐出する他方の圧力室８（７）から油通室９を介して作動油を供給するように開く。吸油弁１４と圧力室７，８との仕切り板１５には複数の油通孔１５ａを有し、弁室１４ａと圧力室７，８とを連通させる。
【００１０】
図２、図３及び図５に示すように、ピストン３，３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９との間を開閉する第１，第２調圧弁１６，１７が夫々設けられている。第１調圧弁１６は、図８に示すように、逆向き一対の弁体１６ｂ，１６ｂが軸線方向へ伸縮自在に夫々連結されてピストン３，３間をわたり、弁ばね１６ｃで弁座１６ａ側に夫々付勢されて弁を閉じている。弁体１６ｂは傾斜した輪郭線が直線を成す先細りのテーパを有し、その端部が開口内に挿入されてテーパ面が弁座１６ａに当接するようになっている。第２調圧弁１７も第１調圧弁１６と同様に、逆向き一対の弁体１７ｂ，１７ｂが軸線方向へ伸縮自在に夫々連結されてピストン３，３間をわたり、弁ばね１７ｃで弁座１７ａ側に夫々付勢されて弁を閉じている。そして弁体１７ｂは先細りのテーパを有し、開口内に挿入されている。第２調圧弁１７の弁ばね１７ｃは第１調圧弁１６のそれ１６ｃよりばね力の大きいものが適用される。そして、一方の圧力室７（８）が収縮して油圧が高まると、先ず第１調圧弁１６の弁体１６ｂ，１６ｂ間が収縮し始め、油圧が一定以上になってから第２調圧弁１７の弁体１７ｂ，１７ｂ間が収縮し始めて共に圧縮されるようになっている。なお、調圧弁１６，１７は後記する定圧弁１８のそれより弁座１６ｄ，１７ｄの開口径が小さく、しかも両弁ばね１６ｃ，１７ｆのばね力が小さいので、定圧弁１８に設定された作動開始圧力以下の範囲でのピストン３の移動時に作動油の流れに対してピストン３の移動速度に比例した圧力を与える。また、この速度範囲内において、一定の速度以下の低速のピストン３の移動に対し第１調圧弁１６が弁ばね１６ｃの弱いばね力で作動油の圧力を調整し、一定の速度以上のピストン３の移動に対し第１調圧弁１６の弁ばね１６ｃと共に第２調圧弁１７が弁ばね１７ｃの強いばね力を合算した力で作動油の圧力を調整することにより移動速度に比例した圧力を与える。各弁座１６ａ，１７ａは、固定ねじ１６ｄ，１７ｄを調整ナット１６ｅ，１７ｅに螺合させてピストン３に固定される。固定ねじ１６ｄ，１７ｄのねじ穴は調整ナット１６ｅ，１７ｅに円弧状に複数設けられており、固定ねじ１６ｄ，１７ｄに結合させるねじ穴を適宜変更することにより弁座１６ａ，１７ａの位置が前後に変わって弁ばね１６ｃ，１７ｃの圧縮長を調整することができる。
【００１１】
図２乃至図４に示すように、ピストン３，３には、第１及び第２圧力室７，８と油通室９との間を開閉する二つの定圧弁１８が設けられている。各定圧弁１８は、図９に示すように、逆向き一対の弁体１８ｂ，１８ｂが軸線方向へ伸縮自在に連結され、ピストン３，３間をわたっており、圧縮された弁ばね１８ｃで延長方向へ弁座１８ａに夫々付勢されている。弁座１８ａは、固定ねじ１８ｄを調整ナット１８ｅに螺合させてピストン３に固定される。固定ねじ１８ｄのねじ穴は調整ナット１８ｅに複数設けられており、固定ねじ１８ｄに結合させるねじ穴を適宜変更することにより弁座１８ａの位置が前後に位置調整でき弁ばね１８ｃの圧縮長を調整することができる。この定圧弁１８は、ピストン３の速度の増加と共に調圧弁１６，１７の調整する圧力が上昇し、一定の圧力に達したときに開いて圧力上昇を防止して、ピストン３の移動を許容する。
【００１２】
この油圧制振装置は例えば高層建築物の構造材間に介設する。両者間に振動による相対的変位が生じると、ピストンロッド２がシリンダ１内に押し込まれ、あるいはそれから引き出される。いま、風などにより高層建築物に加わる一定の速度以下の遅い振動により、ピストン３が左行すると、圧力室７側の調圧弁１６が開いて作動油の流れに対してピストン３の移動速度に比例した抵抗を与えて、振動を減衰させる。このとき、低速域の振動の場合には、ピストン３の移動に伴う第１調圧弁１６の弁ばね１６ｃの弱いばね力で作動油の圧力を調整する。高速域の振動の場合には、ピストン３の移動に伴う第１調圧弁１６の弁ばね１６ｃの弱いばね力に第２調圧弁１７の弁ばね１７ｃの強いばね力を加えて作動油の圧力を調整する。従って、低速域から高速域まで速度に比例した圧力が発生するので、振動に対する適切な減衰力が得られる。
【００１３】
一方、地震などにより高層建築物に加わる一定の速度以上の振動により、ピストン３が急激に左行すると、調圧弁１６．１７の発生する圧力が定圧弁１８の作動開始圧力に達し、定圧弁１８が開いて作動油を油通室９に吐出して過大な抵抗力を抑制して建屋などの破損を防止する。
【００１４】
振動時のピストンの移動によって一方の圧力室７（８）が収縮するとき、給油弁１２が開き、連通路２ａを介してオイルリザーバ１１から作動油を補給する。従って、作動油自体の弾性による他方の圧力室８（７）への作動油の供給不足を防止する。このとき、他方の圧力室８（７）への作動油の供給により油通路２ａ側の油圧が一定以上に高まると、低圧弁１３が開いて、調圧弁１６．１７及び定圧弁１８の動作開始圧力が初期の設定から狂うことがない。
【００１５】
他の実施形態を図１０及び図１１に示す。本実施形態においては、先の第１，第２調圧弁に代えて、ばね力変動型の調圧弁１９を設ける。この調圧弁１９の弁ばね１９ｃには、ピッチが不均一な不等ピッチばねを適用している。弁ばね１９ｃのばね力は、通常のばねのように圧縮長によって比例的に変化せず、圧縮長の小さい範囲でばね力が弱く、大きい範囲で強くなる曲線状の変化を示す。従って、低速域の振動の場合には、ピストン３の移動に伴う調圧弁１９の弁ばね１９ｃの弱いばね力で作動油の圧力を調整し、高速域の振動の場合には、ピストン３の移動に伴う調圧弁１９の強いばね力で作動油の圧力を調整する。従って、低速域から高速域まで低速域でも十分な圧力調整ができ、適切な減衰力が得られる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の油圧制振装置においては、低速域からピストンの速度に比例した振動減衰力を発生するため、風などの微振動にも有効に作用するので、低速域から高速域まで広い範囲で振動の減衰力を得ることができる。
また、シリンダ及びピストンに一体に組み込む構成であるから、装置がコンパクトになり、全体を小型化することができ、製作も容易で、安価に提供することができる。
さらに、ピストンの移動時に作動油の供給を過不足なく適切に行うことができ、弁機構の動作を初期の設定通りに確実に行うできるから、安定した制振作用を発揮するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制振装置の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のV−V線断面図である。
【図６】給油弁の縦断面図である。
【図７】（Ａ）は吸油弁の縦断面図、（Ｂ）は吸油弁の正面図である。
【図８】調圧弁の縦断面図である。
【図９】定圧弁の縦断面図である。
【図１０】図１のVIII−VIII線断面図である。
【図１１】他の実施形態の調圧弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１    シリンダ
２    ピストンロッド
２ａ  連通路
３    ピストン
７    圧力室
８    圧力室
９    油通室
１０    給油弁
１１    オイルリザーバ
１４    吸油弁
１６    第１の調圧弁
１６ｃ  弁ばね
１７    第２の調圧弁
１７ｃ  弁ばね
１８    定圧弁
１９    調圧弁
１９ｃ  弁ばね
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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