(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態におけるダンパDは、
図1に示すように、シリンダ1と、シリンダ1内に直列に設けた二つの作動室R1,R2と、作動室R1,R2毎に挿入されて対応する作動室R1,R2内を伸側室A1,A2と圧側室B1,B2とに区画する複数のピストン2,3と、シリンダ1内に移動自在に挿入されて各ピストン2,3に連結されるロッド4と、作動室R1,R2毎に設けられて対応する作動室R1,R2内の伸側室A1,A2と圧側室B1,B2とをシリンダ1内で連通して通過する流体の流れに抵抗を与える複数の減衰通路5,6と、作動室R1,R2毎に設けられて対応する作動室R1,R2内の伸側室A1,A2と圧側室B1,B2とをシリンダ1外で連通する複数の連通路7,8と、連通路7,8毎に設けられる複数の開閉弁9,10とを備えて構成されている。
【0012】
ダンパDは、図示はしないが、たとえば、構造物の柱と梁との間や上層の梁と下層の梁との間等に介装されて制振装置の一部として機能したり、地盤と構造物との間にボールアイソレータや積層ゴム等といった弾性体とともに介装されて免震装置の一部として機能したりすることができるが、ダンパDの用途はこれに限定されるものではない。
【0013】
以下、ダンパDの各部について詳細に説明する。シリンダ1は、筒状であって、
図1中左端がキャップ11によって閉塞されている。このキャップ11には、ダンパDを設置個所へ取り付けるためブラケット12が設けられている。
【0014】
また、シリンダ1には、二つの作動室R1,R2を形成するための仕切として機能する三つの環状のロッドガイド13,14,15が装着されている。詳しくは、ロッドガイド13,14は、シリンダ1内に間隔をあけて挿入されて取り付けられている。また、ロッドガイド15は、ロッドガイド14に対して間隔をあけてシリンダ1の右端に嵌合されるとともにシリンダ1に固定され、シリンダ1の右端を閉塞している。そして、ロッドガイド13とロッドガイド14との間の空間で作動室R1が形成され、ロッドガイド14とロッドガイド15との間の空間で作動室R2が形成され、これら作動室R1,R2内には、たとえば、作動油等の流体が充填されている。流体は、作動油以外の液体のほか、気体を用いることも可能である。このように、作動室R1と作動室R2は、シリンダ1内に軸方向に直列に配置されて設けられている。
【0015】
ロッドガイド13,14,15内には、ロッド4が摺動自在に挿入されており、図示はしないが、各ロッドガイド13,14,15とロッド4との間はシール部材によってシールされており、作動室R1と作動室R2が互いに連通しないようになっている。
【0016】
さらに、シリンダ1内であって、ロッドガイド13とロッドガイド14との間には、ピストン2が摺動自在に挿入されている。ピストン2は、ロッド4の途中に固定されており、作動室R1を伸側室A1と圧側室B1とに区画している。また、シリンダ1内であって、ロッドガイド14とロッドガイド15との間には、ピストン3が摺動自在に挿入されている。ピストン3は、ロッド4の途中に固定されており、作動室R2を伸側室A2と圧側室B2とに区画している。
【0017】
そして、ロッド4が
図1中右方へ移動するとロッド4に固定されているピストン2,3がロッド4とともに移動して伸側室A1,A2を圧縮するとともに、圧側室B1,B2を拡大させることができ、反対に、ロッド4が
図1中左方へ移動するとロッド4に固定されているピストン2,3がロッド4とともに移動して圧側室B1,B2を圧縮するとともに、伸側室A1,A2を拡大させることができる。ロッド4は、左右いずれへ移動しても、ロッドガイド13,14,15から抜けることがない長さに設定されており、各作動室R1,R2内を貫通している。よって、ロッド4が左右動しても各作動室R1,R2内の容積が変化しないようになっている。つまり、この例では、ダンパDは、丁度、二つの両ロッド型ダンパをシリンダ1とロッド4を共通にして一体化した構造となっている。
【0018】
なお、ロッド4の
図1中右端には、ダンパDを設置個所へ取り付けるためブラケット16が設けられている。上記したブラケット12とブラケット16は、ともに、ボールジョイントを備えており、ダンパDの設置個所に対する首振り動作を可能としている。
【0019】
ピストン2には、伸側室A1と圧側室B1とをシリンダ1内で連通して通過する流体の流れに抵抗を与える減衰通路5が設けられている。減衰通路5は、詳細には、伸側室A1と圧側室B1とを連通する第一通路5aおよび第二通路5bと、第一通路5aの途中に設けられて伸側室A1から圧側室B1へ向かう流体の流れに対して抵抗を与えるとともに逆向きの流れを阻止する圧力制御弁5cと、第二通路5bの途中に設けられて圧側室B1から伸側室A1へ向かう流体の流れに対して抵抗を与えるとともに逆向きの流れを阻止する圧力制御弁5dとを備えて構成されている。このように、一つの減衰通路5は、複数の通路と弁とで構成されてもよいし、単一の通路と当該通路に設けられる絞り弁等の双方向流れを許容する弁とで構成されてもよい。また、第一通路5aおよび第二通路5bに設けられる弁は、圧力制御弁以外の弁とされてもよい。さらに、減衰通路5は、ピストン2ではなく、ロッド4に設けることも可能であるが、ピストン2に設ける方が減衰通路5の設置が簡単で加工も容易となる。
【0020】
また、作動室R1の伸側室A1と圧側室B1とは、シリンダ1の側方に設けたバルブブロック17に設けた連通路7で連通されており、この連通路7の途中には、同じくバルブブロック17内に収容される開閉弁9が設けられている。
【0021】
よって、開閉弁9が閉じられた状態では、たとえば、ピストン2が右方へ移動して伸側室A1を圧縮すると、流体は減衰通路5における第一通路5aおよび圧力制御弁5cを通過して伸側室A1から圧側室B1へ移動する。開閉弁9が開弁している状態では、たとえば、ピストン2が右方へ移動して伸側室A1を圧縮すると、流体は、減衰通路5に比して抵抗の少ない連通路7を優先して通過して伸側室A1から圧側室B1へ移動することになる。開閉弁9は、電磁弁として外部からの制御指令により開閉できるようになっていてもよいし、手動操作によって開閉できるようになっていてもよい。
【0022】
さらに、ピストン3には、伸側室A2と圧側室B2とをシリンダ1内で連通して通過する流体の流れに抵抗を与える減衰通路6が設けられている。減衰通路6は、詳細には、伸側室A2と圧側室B2とを連通する第一通路6aおよび第二通路6bと、第一通路6aの途中に設けられて伸側室A2から圧側室B2へ向かう流体の流れに対して抵抗を与えるとともに逆向きの流れを阻止する圧力制御弁6cと、第二通路6bの途中に設けられて圧側室B2から伸側室A2へ向かう流体の流れに対して抵抗を与えるとともに逆向きの流れを阻止する圧力制御弁6dとを備えて構成されている。このように、一つの減衰通路6は、複数の通路と弁とで構成されてもよいし、単一の通路と当該通路に設けられる絞り弁等の双方向流れを許容する弁とで構成されてもよい。また、第一通路6aおよび第二通路6bに設けられる弁は、圧力制御弁以外の弁とされてもよい。さらに、減衰通路6は、ピストン3ではなく、ロッド4に設けることも可能であるが、ピストン2に設ける方が減衰通路6の設置が簡単で加工も容易となる。
【0023】
また、作動室R2の伸側室A2と圧側室B2とは、シリンダ1の側方に設けたバルブブロック18に設けた連通路8で連通されており、この連通路8の途中には、同じくバルブブロック18内に収容される開閉弁10が設けられている。開閉弁10は、電磁弁として外部からの制御指令により開閉できるようになっていてもよいし、手動操作によって開閉できるようになっていてもよい。
【0024】
よって、開閉弁10が閉じられた状態では、たとえば、ピストン3が右方へ移動して伸側室A2を圧縮すると、流体は減衰通路6における第一通路6aおよび圧力制御弁6cを通過して伸側室A2から圧側室B2へ移動する。開閉弁10が開弁している状態では、たとえば、ピストン3が右方へ移動して伸側室A2を圧縮すると、流体は、減衰通路6に比して抵抗の少ない連通路8を優先して通過して伸側室A2から圧側室B2へ移動することになる。
【0025】
ダンパDは、以上のように構成されており、つづいて、当該ダンパDの作動について説明する。まず、開閉弁9,10を閉弁させた状態におけるダンパDの作動を説明する。開閉弁9,10が閉じている場合、作動室R1における伸側室A1と圧側室B1とを行き来する流体は、減衰通路5のみを通過し、作動室R2における伸側室A2と圧側室B2とを行き来する流体は、減衰通路6のみを通過することになる。
【0026】
ロッド4が
図1中右方へ移動するダンパDの伸長作動時には、ロッド4とともにピストン2,3が移動して伸側室A1および伸側室A2が圧縮される。伸側室A1から圧側室B1へ移動する流体は減衰通路5を通過し、圧力制御弁5cが流体の流れに抵抗を与えるので、伸側室A1内の圧力が上昇する。ピストン2に伸側室A1と圧側室B1の差圧が作用し、ピストン2の上記右方への移動を抑制する力F1が発生する。また、伸側室A2から圧側室B2へ移動する流体は減衰通路6を通過し、圧力制御弁6cが流体の流れに抵抗を与えるので、伸側室A2内の圧力が上昇する。ピストン3に伸側室A2と圧側室B2の差圧が作用して、ピストン3の上記右方への移動を抑制する力F2が発生する。ピストン2,3がロッド4に取り付けられていることから、ピストン2,3に作用する差圧によって生じた力F1,F2の合力(F1+F2)がロッド4に作用することになり、この合力がロッド4の右方への移動を妨げるダンパDの減衰力となる。
【0027】
また、ロッド4が
図1中左方へ移動するダンパDの収縮作動時には、ロッド4とともにピストン2,3が移動して圧側室B1および圧側室B2が圧縮される。圧側室B1から伸側室A1へ移動する流体は減衰通路5を通過し、圧力制御弁5dが流体の流れに抵抗を与えるので、圧側室B1内の圧力が上昇する。ピストン2に圧側室B1と伸側室A1の差圧が作用し、ピストン2の上記左方への移動を抑制する力F1が発生する。また、伸側室A2から圧側室B2へ移動する流体は減衰通路6を通過し、圧力制御弁6cが流体の流れに抵抗を与えるので、伸側室A2内の圧力が上昇する。ピストン3に伸側室A2と圧側室B2に差圧が作用して、ピストン3の上記右方への移動を抑制する力F2が発生する。ピストン2,3がロッド4に取り付けられていることから、ピストン2,3に作用する差圧によって生じた力F1,F2の合力(F1+F2)がロッド4に作用することになり、この合力がロッド4の右方への移動を妨げるダンパDの減衰力となる。
【0028】
つづいて、開閉弁9を開弁して開閉弁10を閉弁した状態とする場合について説明する。開閉弁9を開弁すると、上述したように、作動室R1内の流体は、減衰通路5に優先して連通路7を通過して伸側室A1と圧側室B1とを行き来するようになる。連通路7には、減衰通路5に比すると小さいが通過流体の流れに抵抗を与えるので、ロッド4が左右動すると、伸側室A1と圧側室B1の圧力に差が生じて、ピストン2に伸側室A1と圧側室B1の差圧が作用し、ピストン2の上記左右への移動を抑制する力f1が発生する。よって、開閉弁9を開弁して開閉弁10を閉弁した状態では、ピストン2,3に作用する差圧によって生じた力f1,F2の合力(f1+F2)がロッド4に作用することになり、この合力がロッド4の左右への移動を妨げるダンパDの減衰力となる。
【0029】
これに対して、開閉弁9を閉弁して開閉弁10を開弁した状態とする場合には、上述したように、作動室R2内の流体は、減衰通路6に優先して連通路8を通過して伸側室A2と圧側室B2とを行き来するようになる。連通路8には、減衰通路6に比すると小さいが通過流体の流れに抵抗を与えるので、ロッド4が左右動すると、伸側室A2と圧側室B2の圧力に差が生じて、ピストン3に伸側室A2と圧側室B2の差圧が作用し、ピストン3の上記左右への移動を抑制する力f2が発生する。よって、開閉弁9を閉弁して開閉弁10を開弁した状態では、ピストン2,3に作用する差圧によって生じた力F1,f2の合力(F1+f2)がロッド4に作用することになり、この合力がロッド4の左右への移動を妨げるダンパDの減衰力となる。
【0030】
開閉弁9,10を開弁した状態では、上記したところから理解できるように、流体は、伸側室A1,A2と圧側室B1,B2との行き来に際して連通路7,8を優先して通過することになる。したがって、ロッド4が左右動すると、開閉弁9,10とともに開弁した状態では、ピストン2,3に作用する差圧によって生じた力f1,f2の合力(f1+f2)がロッド4に作用することになり、この合力がロッド4の左右への移動を妨げるダンパDの減衰力Fとなる。
【0031】
このように、ダンパDは、開閉弁9,10の開閉の切り替えによって、4つの減衰力特性を実現でき、四つの減衰力特性から希望する減衰力特性を選択することができる。
【0032】
そして、このダンパDにあっては、開閉弁9,10のみをシリンダ1外に設置すればよいため、従来のダンパに比較して、径方向の大型化を招くことがない。また、従来のダンパでは、ダンパDと同様に四つの減衰力特性を実現するためには、少なくとも圧力制御弁が二つと開閉弁が三つ必要となって、バルブブロック内にすべての弁を仕込むことになるために、構造が複雑となるが、本ダンパDでは、開閉弁9,10をシリンダ1外へ配置して減衰力特性の切り替えを行えるので、構造が非常に簡単となる。
【0033】
以上より、本発明のダンパDによれば、減衰力特性の切り替えを行うことが可能でありつつも大型化を招かず構造が簡単となる。また、ダンパDの大型化を招かないので、構造物の壁内などの狭小スペースへの設置も容易で、設置個所が制限されにくい。
【0034】
また、ダンパDのピストン2,3に作用する伸側室A1,A2と圧側室B1,B2の差圧によって生じる力の合力を減衰力とするので、差圧を受けるピストン2,3の受圧面積を大きく確保することができる。このように、ダンパDは、ピストン2,3の受圧面積を大きく確保することができるので、同じ特性の圧力制御弁を使用する場合、ピストン径が同じであれば単一のピストンしか持たないダンパに比較して2倍の大きさの減衰力を発生することができる。
【0035】
なお、上記したところでは、二つの作動室R1,R2をシリンダ1内に設けた例について説明したが、作動室は、二つ以上であればよく、3つ以上を設けることもできる。その場合、作動室を伸側室と圧側室に区画するピストンをロッド4に取り付ければよい。作動室数をnとすれば、2
nの減衰力特性を選択することが可能となる。また、ダンパDが伸長作動時に流体が通過する圧力制御弁5c,6cとダンパDが収縮作動時に流体が通過する圧力制御弁6c,6dとで特性を変えることで、ダンパDの伸長作動時と収縮作動時とで異なる減衰力特性となるように設定することも可能である。
【0036】
つづいて、他の実施の形態のダンパD1について説明する。このダンパD1にあっては、
図2に示すように、
図1に示したダンパDの構成に加えて、シリンダ1内に作動室R1,R2のほかにロック用作動室R3を作動室R1,R2に対して軸方向の直列に配置して設けてある。
【0037】
このダンパD1では、ロッド4に取り付けられてシリンダ1内にロッドガイド13よりも
図3中左方側に間隔をあけて環状のロッドガイド20を設けており、ロッドガイド20とロッドガイド13との間にロック用作動室R3が形成されている。ロック用作動室R3内には、作動室R1,R2と同様に流体が充填されている。
【0038】
ロッドガイド20内には、ロッド4が摺動自在に挿入されており、図示はしないが、ロッドガイド20とロッド4との間はシール部材によってシールされており、ロッド用作動室R3と作動室R1とが互いに連通しないようになっている。
【0039】
さらに、シリンダ1内であって、ロッドガイド20とロッドガイド13との間には、ロック用ピストン21が摺動自在に挿入されている。ロック用ピストン21は、ロッド4の途中に固定されており、ロック用作動室R3をロック用伸側室A3とロック用圧側室B3とに区画している。
【0040】
そして、ロッド4が
図2中右方へ移動するとロッド4に固定されているロック用ピストン21がロッド4とともに移動してロック用伸側室A3を圧縮するとともに、ロック用圧側室B3を拡大させることができ、反対に、ロッド4が
図2中左方へ移動するとロッド4に固定されているロック用ピストン21がロッド4とともに移動してロック用圧側室B3を圧縮するとともに、ロック用伸側室A3を拡大させることができる。ロッド4は、左右いずれへ移動しても、ロッドガイド20から抜けることがない長さに設定されており、ロック用作動室R3内を貫通している。
【0041】
また、ロック用作動室R3のロック用伸側室A3とロック用圧側室B3とは、シリンダ1の側方に設けたバルブブロック22に設けたロック用通路23で連通されており、このロック用通路23の途中には、同じくバルブブロック22内に収容されるロック用開閉弁24が設けられている。
【0042】
よって、ロック用開閉弁24が閉じられた状態では、ロック用伸側室A3とロック用圧側室B3との連通が断たれるために、流体がロック用伸側室A3とロック用圧側室B3を行き来することができない。そのため、ロッド4を左右方向へ動かそうとしても動かすことができなくなり、ダンパD1の伸縮を不能とするロック状態とすることできる。ロック用開閉弁24が開いている場合には、ロック用伸側室A3とロック用圧側室B3とが連通状態とされ、流体がロック用伸側室A3とロック用圧側室B3を行き来することができるようになる。この状態では、ダンパD1は、一実施の形態のダンパDと同様に、ロッド4の左右方向の移動に対してこれを抑制する減衰力を発揮することができ、開閉弁9,10の開閉の切り替えによって四つの減衰力特性から選択された減衰力特性にてダンパDは減衰力を発揮する。
【0043】
他の実施の形態におけるダンパD1にあっては、ロック用開閉弁24の開閉によってダンパD1を伸縮不能とするロック状態と伸縮可能とするフリー状態のいずれか一方の状態に維持することができる。よって、たとえば、構造物の免震装置に使用すれば、地震発生時には、ダンパD1をフリー状態として構造物の振動を抑制させることができ、地震は発生していないが強風が吹いている時にはダンパD1をロック状態として構造物が強風にて振動してしまうことを阻止することができる。
【0044】
このように、ダンパD1をロック状態とするロック機能をダンパD1に追加してもダンパD1が径方向へ大型化することがないので、ダンパD1の狭小個所への設置が可能となる。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。