特開 2023-139990 回転慣性質量ダンパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023139990

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】回転慣性質量ダンパ

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20230927BHJP

   F16F 15/023 20060101ALI20230927BHJP

   F16F 9/512 20060101ALI20230927BHJP

   F16F 7/10 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 C

F16F15/023 A

F16F9/512

F16F7/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022045817

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】504242342

【氏名又は名称】株式会社免制震ディバイス

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(72)【発明者】

【氏名】木田 英範

(72)【発明者】

【氏名】中南 滋樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 久也

(72)【発明者】

【氏名】尾家 直樹

(72)【発明者】

【氏名】籠宮 千秋

(72)【発明者】

【氏名】高橋 靖

【テーマコード（参考）】

3J048

3J066

3J069

【Ｆターム（参考）】

3J048AD06

3J048BE03

3J048BF14

3J048CB21

3J048EA38

3J066AA26

3J066DA01

3J066DB03

3J066DB04

3J069AA54

3J069EE02

3J069EE64

(57)【要約】

【課題】圧力モータを備え、軸線方向の長さの短縮によって、免震装置としてもコンパクトに用いることができる回転慣性質量ダンパを提供する。
【解決手段】マスダンパ１は、作動油ＨＦが充填されたインナーシリンダ２と、インナーシリンダ２との間にタンク室１２を画成するアウターシリンダ９と、インナーシリンダ２内に摺動自在に設けられ、第１端壁２ｂ側の第１油室２ｅと第２端壁２ｃ側の第２油室２ｆに区画するピストン３と、ピストン３から第１油室２ｅ側に延びるピストンロッド１０と、第１及び第２油室２ｅ、２ｆに連通し、アウターシリンダ９を貫通する連通路４と、タンク室１２から第２油室２ｆ及びその逆方向の作動油ＨＦの流れのみをそれぞれ許容する第１及び第２逆止弁２７、２５と、連通路４内の作動油ＨＦの流動を回転運動に変換する歯車モータ５と、歯車モータ５で駆動され、回転慣性質量効果を発揮するフライホイール６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物を含む系内の相対変位する第１部位と第２部位の間に設けられ、前記構造物の振動を抑制する回転慣性質量ダンパであって、
周壁と軸線方向に互いに対向する第１及び第２端壁を有し、作動流体が充填されたインナーシリンダと、
少なくとも前記インナーシリンダの前記周壁と前記第２端壁を取り囲むように設けられ、前記周壁及び前記第２端壁との間に作動流体を貯留するタンク室を画成するとともに、前記第１部位に連結されるアウターシリンダと、
前記インナーシリンダ内に摺動自在に設けられ、当該インナーシリンダ内を前記第１端壁側の第１流体室と前記第２端壁側の第２流体室に区画するピストンと、
当該ピストンに一体に設けられ、当該ピストンから前記第１流体室側に軸線方向に延び、前記第１端壁を貫通して外部に延び、前記第２部位に連結されるピストンロッドと、
前記ピストンをバイパスし、前記第１及び第２流体室に連通するとともに、前記アウターシリンダを貫通して外部に延び、作動流体が充填された連通路と、
前記インナーシリンダの前記第２端壁に設けられ、前記タンク室から前記第２流体室への作動流体の流れのみを許容する第１逆止弁、及び前記第２流体室から前記タンク室への作動流体の流れのみを許容する第２逆止弁と、
前記連通路に設けられ、当該連通路内の作動流体の流動を回転運動に変換する圧力モータと、
当該圧力モータに連結され、当該圧力モータで駆動されることによって、回転慣性質量効果を発揮する回転マスと、を備えることを特徴とする回転慣性質量ダンパ。

【請求項2】

前記ピストンに設けられ、前記第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、前記第１流体室内の作動流体を前記第２流体室に流出させることによって、前記第１流体室内の圧力を調整する第１調圧弁と、前記第２流体室内の作動流体の圧力が前記第１所定圧に達したときに開弁し、前記第２流体室内の作動流体を前記第１流体室に流出させることによって、前記第２流体室内の圧力を調整する第２調圧弁とを、さらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の回転慣性質量ダンパ。

【請求項3】

前記ピストンに設けられ、前記第１流体室内の作動流体の圧力が、前記第１所定圧よりも大きな第２所定圧に達したときに開弁し、前記第１流体室内の圧力を前記第２流体室に逃がす第１リリーフ弁と、前記第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、前記第２流体室内の圧力を前記第１流体室に逃がす第２リリーフ弁とを、さらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の回転慣性質量ダンパ。

【請求項4】

前記連通路は、前記アウターシリンダをシールを介して液密に貫通し、外部に延びていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の回転慣性質量ダンパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力モータで駆動される回転マスの回転慣性質量効果によって、構造物の振動を抑制する回転慣性質量ダンパに関する。

【背景技術】

【0002】

出願人は、この種の回転慣性質量ダンパを、例えば特許文献１において開示している。この回転慣性質量ダンパは、例えば構造物内の上梁と下梁の間に制振装置として設置されるものであり、作動流体が充填され、上梁に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に設けられ、シリンダ内を第１流体室と第２流体室に区画するピストンと、ピストンから軸線方向の両側に延び、シリンダの両端壁を貫通するとともに、一方の端部が下梁に連結されるピストンロッドと、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通する連通路を備える。連通路には歯車モータが設けられ、歯車モータには回転マスが連結されている。

【0003】

この回転慣性質量ダンパでは、地震時などに構造物の上梁と下梁が相対的に変位すると、その相対変位がシリンダ及びピストンに伝達されることによって、ピストンがシリンダに対して往復動する。それに伴い、第１及び第２流体室の一方の作動流体が、ピストンで押し出されることで、連通路を流動し、歯車モータに流入する。これに伴い、作動流体の流動が歯車モータにより回転運動に変換され、回転マスに伝達されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果が発揮される。また、作動流体が連通路を流動する際の粘性抵抗により、粘性減衰効果が併せて発揮されることによって、制振効果が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－９４６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したような歯車モータ式の回転慣性質量ダンパを、構造物と地盤の間に設置し、免震装置として用いた場合には一般に、構造物内で制振装置として用いる場合と比較して、ダンパのストローク（相対変位）は非常に大きくなる。これに対し、上述した従来の回転慣性質量ダンパでは、ピストンロッドがピストンの両側に延びており、ダンパの軸線方向の設置長さとして、ピストンロッドの長さとダンパのストロークとの合計の長さが少なくとも必要であるため、ダンパを軸線方向にコンパクトに構成できないという問題がある。

【0006】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧力モータを備える場合において、軸線方向の長さを短縮することによって、免震装置としてもコンパクトに用いることができる回転慣性質量ダンパを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、構造物を含む系内の相対変位する第１部位と第２部位の間に設けられ、構造物の振動を抑制する回転慣性質量ダンパであって、周壁と軸線方向に互いに対向する第１及び第２端壁を有し、作動流体が充填されたインナーシリンダと、少なくともインナーシリンダの周壁と第２端壁を取り囲むように設けられ、周壁及び第２端壁との間に作動流体を貯留するタンク室を画成するとともに、第１部位に連結されるアウターシリンダと、インナーシリンダ内に摺動自在に設けられ、インナーシリンダ内を第１端壁側の第１流体室と第２端壁側の第２流体室に区画するピストンと、ピストンに一体に設けられ、ピストンから第１流体室側に軸線方向に延び、第１端壁を貫通して外部に延び、第２部位に連結されるピストンロッドと、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するとともに、アウターシリンダを貫通して外部に延び、作動流体が充填された連通路と、インナーシリンダの第２端壁に設けられ、タンク室から第２流体室への作動流体の流れのみを許容する第１逆止弁、及び第２流体室からタンク室への作動流体の流れのみを許容する第２逆止弁と、連通路に設けられ、連通路内の作動流体の流動を回転運動に変換する圧力モータと、圧力モータに連結され、圧力モータで駆動されることによって、回転慣性質量効果を発揮する回転マスと、を備えることを特徴とする。

【0008】

本発明の回転慣性質量ダンパは、上述した構成のインナーシリンダ、アウターシリンダ、ピストン、ピストンロッド、連通路、圧力モータ及び回転マスを有する圧力モータ型のものであり、振動の抑制対象である構造物を含む系内の相対変位する第１部位と第２部位の間に設けられる。この回転慣性質量ダンパでは特に、ピストンロッドはピストンから第１流体室側にのみ延び、インナーシリンダとアウターシリンダの間のタンク室に作動流体が貯留されるとともに、ピストンロッドが設けられていない第２流体室側の第２端壁に、タンク室から第２流体室への作動流体の流れのみ、及びその逆方向の流れのみをそれぞれ許容する第１及び第２逆止弁が設けられている。

【0009】

この構成では、地震時などに構造物に振動が入力され、第１及び第２部位の間に相対変位が発生すると、その相対変位がアウターシリンダ及びピストンロッドに伝達されることによって、ピストンがインナーシリンダ内を摺動（往復動）する。このピストンの往復動に伴い、その両側の第１又は第２流体室内の作動流体がピストンで押し出され、圧力モータが設けられた連通路に流入する。これに伴い、作動流体の流動が圧力モータにより回転運動に変換され、回転マスに伝達されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果が発揮され、それにより、構造物の振動が抑制される。

【0010】

また、本発明の回転慣性質量ダンパによれば、ピストンが第１流体室側に移動するとき（ピストンロッドの伸長時）には、第２流体室内の圧力が低下するのに応じて第１逆止弁が開弁することによって、作動流体がタンク室から第２流体室に流入する。これにより、ピストンロッドの有無に応じた第１及び第２流体室間の断面積の差異による不足分の作動流体が、第２流体室に補充される。

【0011】

これとは逆に、ピストンが第２流体室側に移動するとき（ピストンロッドの収縮時）には、第２流体室内の圧力が上昇するのに応じて第２逆止弁が開弁することによって、作動流体が第２流体室からタンク室に流出する。これにより、ピストンロッドの有無に応じた第１及び第２流体室間の断面積の差異による余剰分の作動流体が、第２流体室から排出される。

【0012】

以上のように、構造物の振動時、ピストンが往復動するのに伴い、第１及び第２逆止弁の作用により、ピストンロッドの有無に応じた、第２流体室に対する作動流体の補充又は排出が、過不足なく自動的に行われる。これにより、ピストンの往復動や連通路における作動流体の流動が円滑に行われ、圧力モータの良好な動作が確保されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果を良好に発揮させることができる。

【0013】

また、本発明の回転慣性質量ダンパによれば、ピストンロッドは、ピストンの片側にのみ設けられていて、ピストンの両側に設けられる従来の場合よりも短いので、その分、回転慣性質量ダンパの軸線方向の長さを短縮でき、免震装置としてもコンパクトに用いることができる。

【0014】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転慣性質量ダンパにおいて、ピストンに設けられ、第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第１流体室内の作動流体を前記第２流体室に流出させることによって、第１流体室内の圧力を調整する第１調圧弁と、第２流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第２流体室内の作動流体を第１流体室に流出させることによって、第２流体室内の圧力を調整する第２調圧弁とを、さらに備えることを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、第１調圧弁及び第２調圧弁がピストンに設けられている、第１調圧弁は、第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第１流体室内の作動流体を第２流体室に流出させることによって、第１流体室内の圧力を調整する。これにより、第１流体室内の圧力の上昇が抑制されるとともに、作動流体が第１調圧弁を通って流動する際の粘性抵抗による減衰力が得られる。同様に、第２流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第２流体室内の作動流体を第１流体室に流出させることによって、第２流体室内の圧力を調整する。これにより、第２流体室内の圧力の上昇が抑制されるとともに、作動流体が第２調圧弁を通って流動する際の粘性抵抗による減衰力が得られる。

【0016】

以上のような第１及び第２調圧弁の作用により、振動の初期において、第１及び第２流体室がクッションとして機能することによって、圧力モータへの衝撃を緩和し、衝撃による悪影響を回避することができる。

【0017】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の回転慣性質量ダンパにおいて、ピストンに設けられ、第１流体室内の作動流体の圧力が、第１所定圧よりも大きな第２所定圧に達したときに開弁し、第１流体室内の圧力を第２流体室に逃がす第１リリーフ弁と、第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、第２流体室内の圧力を第１流体室に逃がす第２リリーフ弁とを、さらに備えることを特徴とする。

【0018】

この構成によれば、第１リリーフ弁及び第２リリーフ弁がピストンに設けられている、第１リリーフ弁は、第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧よりも大きな第２所定圧に達したときに開弁し、それにより、作動流体が第２流体室に逃がされることによって、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第１流体室内の圧力が第２所定圧以下に制限される。同様に、第２リリーフ弁は、第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、それにより、作動流体が第１流体室に逃がされることによって、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第２流体室内の圧力が第２所定圧以下に制限される。以上により、第１及び第２流体室内の圧力の過大化を防止し、インナーシリンダ及びピストンに作用する軸力や、圧力モータに作用する作動流体の圧力を適切に制限することができる。

【0019】

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の回転慣性質量ダンパにおいて、連通路は、アウターシリンダをシールを介して液密に貫通し、外部に延びていることを特徴とする。

【0020】

この構成によれば、連通路と連通路が貫通するアウターシリンダとの隙間が、シールによって液密状態に保たれるので、回転慣性質量ダンパの設置時や作動時、輸送時などにおける、この隙間からのタンク室内の作動流体の漏れを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態によるマスダンパを示す断面図である。

【図2】マスダンパを含む免震装置を構造物に設置した例を概略的に示す図である。

【図3】マスダンパ及び支持部材で構成される付加振動系をモデル化して示す図である。

【図4】ピストン内を流れる作動油の速度と減衰力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、実施形態による回転慣性質量ダンパ（以下「マスダンパ」という）１は、水平に配置されるインナーシリンダ２と、インナーシリンダ２の外側に設けられたアウターシリンダ９と、インナーシリンダ２内に設けられたピストン３と、ピストン３をバイパスし、インナーシリンダ２内に連通する連通路４と、連通路４に配置された、圧力モータとしての歯車モータ５と、歯車モータ５に連結されたフライホイール６などを備える。

【0023】

インナーシリンダ２は、円筒状の周壁２ａと、周壁２ａの両端部に設けられた、薄い板状の第１端壁２ｂと、より厚いブロック状の第２端壁２ｃを一体に有する。これらの３つの壁２ａ～２ｃによって、インナーシリンダ２の内部空間が画成されている。

【0024】

ピストン３は、インナーシリンダ２内に軸線方向に摺動自在に設けられており、インナーシリンダ２の内部空間を、第１端壁２ｂ側の第１油室２ｅと第２端壁２ｃ側の第２油室２ｆに区画している。第１及び第２油室２ｅ、２ｆと連通路４には、作動油ＨＦが充填されている。作動油ＨＦは、適度な粘性を有する通常のものである。

【0025】

ピストン３には、ピストンロッド１０が同心状に一体に設けられている。ピストンロッド１０は、第１油室２ｅ側にのみ設けられており、インナーシリンダ２の第１端壁２ｂ及びアウターシリンダ９の後述する第１端壁９ｂを、シール１１を介して液密に貫通し、外部に延びている。ピストンロッド１０の外端部には、自在継手（図示せず）を介して第１取付具ＦＬ１が設けられている。

【0026】

アウターシリンダ９は、インナーシリンダ２の全体を取り囲んでおり、円筒状の周壁９ａと、その両端部に設けられた板状の第１及び第２端壁９ｂ、９ｃを一体に有し、第１端壁９ｂは、インナーシリンダ２の第１端壁２ｂに接した状態で固定されている。一方、インナーシリンダ２及びアウターシリンダ９の周壁２ａ、９ａの間と第２端壁２ｃ、９ｃの間には、空間が画成され、この空間がタンク室１２になっている。タンク室１２には、最上部に空気層Ａを残した状態で、作動油ＨＦが貯留されている。アウターシリンダ９の第２端壁９ｃには、自在継手（図示せず）を介して第２取付具ＦＬ２が設けられている。

【0027】

連通路４は、門型のものであり、上下方向に延びる一対の鉛直通路部４ａ、４ａと、それらの上端部間に連結された水平通路部４ｂで構成されている。鉛直通路部４ａ、４ａは、下端部において、インナーシリンダ２の第１及び第２油室２ｅ、２ｆにそれぞれ連通するとともに、シール１３を介してインナーシリンダ２の周壁２ａを液密に貫通し、シール１４を介してアウターシリンダ９の周壁９ａを液密に貫通している。

【0028】

歯車モータ５は、連通路４の水平通路部４ｂに設けられている。歯車モータ５は、例えば内接式のものであり、２つの出入口（図示せず）を介して水平通路部４ｂに連通するハウジング７と、ハウジング７に収容され、互いに噛み合う回転自在の入力ギヤ及び出力ギヤ（いずれも図示せず）と、出力ギヤに一体に設けられた出力軸８を有する。なお、歯車モータ５として、内接式に代えて外接式のものを用いてもよい。

【0029】

また、ハウジング７内には、作動油ＨＦを排出するためのドレン通路（図示せず）が設けられている。このドレン通路には、ドレン配管３１の一端部が接続され、ドレン配管３１の他端部はタンク室１２に挿入されている。

【0030】

フライホイール６は、歯車モータ５の出力軸８に取り付けられている。フライホイール６は、比重が比較的大きな材料、例えば鋼材などで円板状に形成されており、出力軸８に同軸状に一体に設けられている。

【0031】

一方、ピストン３には、軸線方向に貫通し、第１及び第２油室２ｅ、２ｆに連通する４つの連通路が形成されている。これらの連通路にはそれぞれ、第１調圧弁２１、第１リリーフ弁２２、第２調圧弁２３及び第２リリーフ弁２４が設けられている。これらの弁２１～２４はいずれも、常閉弁として構成されており、連通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁側に付勢するばねを有する。

【0032】

第１調圧弁２１は、第１油室２ｅ内の圧力が値０に近い第１所定圧に達したときに開弁し、作動油ＨＦを第２油室２ｆ側に流出させることで、第１油室２ｅ内の圧力を調整する。第１リリーフ弁２２は、第１油室２ｅ内の圧力が第１所定圧よりも高い第２所定圧（リリーフ荷重相当）に達したときに開弁し、作動油ＨＦを第２油室２ｆ側に逃がすことで、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第１油室２ｅ内の圧力を第２所定圧以下に制限する。上記とは逆に、第２調圧弁２３は、第２油室２ｆ内の圧力が第１所定圧に達したときに開弁することで、第２油室２ｆ内の圧力を調整し、第２リリーフ弁２４は、第２油室２ｆ内の圧力が第２所定圧に達したときに開弁することで、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第２油室２ｆ内の圧力を第２所定圧以下に制限する。

【0033】

また、インナーシリンダ２の第２端壁２ｃには、軸線方向に貫通し、第２油室２ｆ及びタンク室１２に連通する２つの連通路が形成されている。これらの連通路にはそれぞれ、上記の弁２１～２４と同様に構成された第３調圧弁２５及び第３リリーフ弁２６が設けられている。

【0034】

第３調圧弁２５は、第２油室２ｆ側からタンク室１２側への作動油ＨＦの流出のみを許容する第２逆止弁の機能を有するものであり、第２油室２ｆ内の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、作動油ＨＦをタンク室１２側に流出させることで、第２油室２ｆ内の圧力を調整する。第３リリーフ弁２６は、第２油室２ｆ内の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、作動油ＨＦをタンク室１２側に逃がすことで、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第２油室２ｆ内の圧力を第２所定圧以下に制限する。

【0035】

さらに、インナーシリンダ２の第２端壁２ｃには、軸線方向に貫通する２つの連通孔が形成されており、これらの連通孔は逆止弁２７によって開閉される。逆止弁２７は、連通孔を開閉する弁体２７ａ、２７ａと、弁体２７ａを閉弁側に付勢するばね２７ｂで構成されており、それにより、タンク室１２側から第２油室２ｆ側への作動油ＨＦの流入のみを許容する。

【0036】

以上の構成のマスダンパ１は、例えば図２に示すように、構造物（建物）Ｂとその基礎Ｆの間に、積層ゴムタイプなどの複数の免震支承５２とともに、免震装置５１として設けられる。具体的には、マスダンパ１は、構造物Ｂから垂下する第１支持部材ＥＮ１と、基礎Ｆから立設する第２支持部材ＥＮ２に、それぞれ第１及び第２取付具ＦＬ１、ＦＬ２を介して取り付けられている。以下、このように構成・設置されたマスダンパ１の動作について説明する。

【0037】

まず、構造物Ｂが振動していないとき、マスダンパ１は、図１に示す初期状態にある。この初期状態から、地震時に基礎Ｆが振動すると、第１及び第２支持部材ＥＮ１、ＥＮ２の間に相対変位が発生し、その相対変位がインナーシリンダ２及びピストン３に伝達されることによって、ピストン３がインナーシリンダ２内を往復動する。

【0038】

例えば、ピストン３が第１油室２ｅ側に移動するとき（ピストンロッド１０の伸長時）には、ピストン３で押圧されることにより、第１油室２ｅ内の圧力が上昇し、第１所定圧に達することで、第１調圧弁２１が開弁し、ピストン３で押圧された作動油ＨＦの一部が、第１調圧弁２１を通って第２油室２ｆ側に流出する。また、作動油ＨＦの残りは、第１油室２ｅから連通路４の一方の鉛直通路部４ａを介して水平通路部４ｂに流入し、歯車モータ５のハウジング７内を流動した後、他方の鉛直通路部４ａを経て、第２油室２ｆに戻る。この場合、ピストンロッド１０の有無に応じた第１及び第２油室２ｅ、２ｆの間の断面積の差異による、第２油室２ｆの不足分の作動油ＨＦは、逆止弁２７が開弁することによって、タンク室１２から第２油室２ｆに補充される。

【0039】

一方、上記とは逆に、ピストン３が第２油室２ｆ側に移動するとき（ピストンロッド１０の収縮時）には、ピストン３で押圧されることにより、第２油室２ｆ内の圧力が上昇し、第１所定圧に達することで、第２調圧弁２３が開弁し、ピストン３で押圧された作動油ＨＦの一部が、第１油室２ｅ側に流出する。また、押圧された作動油ＨＦの一部は、第２油室２ｆから連通路４の一方の鉛直通路部４ａを介して水平通路部４ｂに流入し、歯車モータ５のハウジング７内を流動した後、他方の鉛直通路部４ａを経て、第１油室２ｅに戻る。この場合、第１及び第２油室２ｅ、２ｆの間の断面積の差異による、第２油室２ｆの余剰分の作動油ＨＦは、第３調圧弁２５が開弁することによって、第２油室２ｆからタンク室１２に排出される。

【0040】

上記のように作動油ＨＦが歯車モータ５のハウジング７内を流動する際、作動油ＨＦの圧力が歯車モータ５の回転運動に変換され、出力軸８と一体のフライホイール６が回転駆動されることによって、回転慣性質量効果（慣性力）が発揮される。また、作動油ＨＦが連通路４を流動する際の粘性抵抗による粘性減衰効果（粘性力）が発揮されることで、回転慣性質量効果と併せて構造物の振動抑制効果を得ることができる。

【0041】

また、マスダンパ１の作動中、第１油室２ｅ内の作動油ＨＦの圧力が第１所定圧に達したときに、第１調圧弁２１が開弁し、作動油ＨＦを第２油室２ｆに流出させることによって、第１油室２ｅ内の圧力が逃がされ、その上昇が抑制されるとともに、作動油ＨＦが第１調圧弁２１を通って流動する際、粘性抵抗による減衰力が得られる。同様に、第２油室２ｆ内の作動油ＨＦの圧力が第１所定圧に達したときに、第２調圧弁２３が開弁し、作動油ＨＦを第１油室２ｅに流出させることによって、第２油室２ｆ内の圧力が逃がされ、その上昇が抑制されるとともに、作動油ＨＦが第２調圧弁２３を通って流動する際、粘性抵抗による減衰力が得られる。以上のような第１及び第２調圧弁２１、２３の作用により、振動の初期において、第１及び第２油室２ｅ、２ｆがクッションとして機能することによって、歯車モータ５への衝撃が緩和され、衝撃による悪影響が回避される。

【0042】

さらに、第１油室２ｅ内の作動油ＨＦの圧力が第２所定圧に達したときに、第１リリーフ弁２２が開弁し、作動油ＨＦが第２油室２ｆに逃がされることによって、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第１油室２ｅ内の圧力が第２所定圧以下に制限される。同様に、第２油室２ｆ内の作動油ＨＦの圧力が第２所定圧に達したときに、第２リリーフ弁２４が開弁し、作動油ＨＦが第１油室２ｅに逃がされることによって、リリーフ後の減衰係数が０の場合は、第２油室２ｆ内の圧力が第２所定圧以下に制限される。以上により、第１及び第２油室２ｅ、２ｆ内の圧力の過大化が防止され、インナーシリンダ２及びピストン３に作用する軸力や歯車モータ５に作用する作動油ＨＦの圧力が適切に制限される。

【0043】

また、例えば長周期地震動の入力に対する構造物の応答などに伴い、歯車モータ５が長時間、作動することによって、ハウジング７内の作動油ＨＦの圧力が増加し、歯車モータ５のドレンから作動油ＨＦが漏れ出る状態になった場合には、作動油ＨＦは、ドレン配管３１を介して、大気状態にあるタンク室１２に逃がされる。これにより、ハウジング７内の過度の高圧化が確実に防止される。

【0044】

上述したマスダンパ１と支持部材（第１及び第２支持部材ＥＮ１、ＥＮ２）で構成される付加振動系は、図３のようにモデル化される。すなわち、互いに並列関係にある（ａ）フライホイール６及び作動油ＨＦから成る、等価質量λｍｄの慣性質量要素、及び（ｂ）連通路４や歯車モータ５を流動する作動油ＨＦから成る減衰係数ｃｄの粘性要素に、（ｃ）リリーフ弁（第１及び第２リリーフ弁２２、２４）のリリーフ前の調圧弁（第１及び第２調圧弁２１、２３）を流動する作動油ＨＦから成る、減衰係数ｃ１の粘性要素、リリーフ弁によるリリーフ荷重Ｆｒの制限要素、及びリリーフ後の調圧弁及びリリーフ弁を流動する作動油ＨＦから成る減衰係数ｃ２の粘性要素と、（ｄ）作動油ＨＦの圧縮剛性を含む支持部材から成る剛性ｋｂのばね要素が、直列に接続されたモデルになる。

【0045】

図３のモデルにおいて、Ｆｄは、マスダンパ１に作用するダンパ外力、Ｆｒは、第１及び第２リリーフ弁２２、２４のリリーフ荷重である。ｘｂは、作動油ＨＦの圧縮量を含む支持部材の変位である。ｘiHGDは、ダンパ外力Ｆｄが作用したときのピストン移動量であり、ピストン３の移動に伴う押し出し流量をＶ、ピストン断面積をＡｐとすると、次式（１）で表される。
ｘiHGD ＝ Ｖ／Ａｐ ・・・（１）
また、ｘｒは、調圧弁やリリーフ弁を通ってピストン３内を流れる作動油ＨＦの流量Ｖｒをピストン断面積Ａｐで除した見かけの移動量であり、次式（２）で表される。ｘｄは、連通路４を通って歯車モータ５に流れる作動油ＨＦの流量Ｖｄをピストン断面積Ａｐで除した見かけの移動量であり、次式（３）で表される。
ｘｒ ＝ Ｖｒ／Ａｐ ・・・（２）
ｘｄ ＝ Ｖｄ／Ａｐ ・・・（３）

【0046】

そして、Ｖ、ＶｒとＶｄの間に次式（４）の関係が成立するので、式（４）と式（１）～（３）から、次式（５）の関係が成立する。
Ｖ ＝ Ｖｒ＋Ｖｄ ・・・（４）
ｘiHGD ＝ ｘｒ＋ｘｄ ・・・（５）
また、ピストン３に設置した調圧弁やリリーフ弁に作用する圧力と歯車モータ５に作用する圧力は、互いに等しい。 ・・・（６）

【0047】

これらの（５）及び（６）の関係などから、次式（７）～（９）が成立する。
ｘ ＝ ｘｂ＋ｘiHGD ＝ ｘｂ＋ｘｒ＋ｘｄ ・・・（７）
｜ｖｒ｜≦Ｆｒ／ｃ１のとき（リリーフ前の条件）
Ｆｄ ＝ ｋｂ・ｘｂ
＝ ｃ１・ｖｒ
＝ λｍｄ・αｄ＋ｃｄ・ｖｄ ・・・（８）
｜ｖｒ｜＞Ｆｒ／ｃ１のとき（リリーフ後の条件）
Ｆｄ ＝ ｋｂ・ｘｂ
＝ sgn(ｖｒ)・Ｆｒ＋ｃ２・(ｖｒ－sgn(ｖｒ)・Ｆｒ／ｃ１)
＝ λｍｄ・αｄ＋ｃｄ・ｖｄ ・・・（９）
ここで、 ｘ：付加振動系全体の変位
ｃ１：リリーフ前の減衰係数
ｃ２：リリーフ後の減衰係数
ｖｒ：ｘｒの速度
ｖｄ：ｘｄの速度
αｄ：ｘｄの加速度
λｍｄ：マスダンパの等価質量
ｃｄ：マスダンパの減衰係数

【0048】

上記の式（８）及び（９）から、調圧弁やリリーフ弁を通ってピストン３内を流れる作動油ＨＦから算出した見かけの速度ｖｒと、その粘性抵抗による減衰力Ｆ（＝ダンパ反力）との関係は、ｖｒ≧０の範囲に対して、図４のように表される。すなわち、減衰力Ｆは速度ｖｒに対してバイリニア特性を示し、減衰係数は、リリーフ荷重Ｆｒに達するまでは、作動油ＨＦが調圧弁だけを流れることによって、より大きな減衰係数ｃ１になり、リリーフ荷重Ｆｒに達した後には、作動油ＨＦが調圧弁及びリリーフ弁の両方を流れることによって、より小さな減衰係数ｃ２になる。

【0049】

以上のように、本実施形態のマスダンパ１によれば、ピストンロッド１０は、ピストン３の片側にのみ設けられていて、ピストンの両側に設けられる従来の場合よりも短いので、その分、マスダンパ１の軸線方向の長さを短縮でき、免震装置としてコンパクトに用いることができる。

【0050】

また、構造物Ｂの振動時、ピストン３が往復動するのに伴い、逆止弁２７及び第３調圧弁２５の作用により、ピストンロッド１０の有無に応じた、第２油室２ｆに対する作動油ＨＦの補充又は排出が、過不足なく自動的に行われる。これにより、ピストン３の往復動や連通路４における作動油ＨＦの流動が円滑に行われ、歯車モータ５の良好な動作が確保されることによって、回転マスによる回転慣性質量効果を良好に発揮させることができる。

【0051】

さらに、第１油室２ｅ内又は第２油室２ｆ内の作動油ＨＦの圧力が第１所定圧に達したときに、ピストン３に設けられた第１又は第２調圧弁２１、２３が開弁し、作動油ＨＦを反対側の第２油室２ｆ又は第１油室２ｅに流出させる。これにより、第１油室２ｅ内又は第２油室２ｆ内の圧力の上昇が抑制されるとともに、作動油ＨＦが第１又は第２調圧弁２１、２３を通って流動する際の粘性抵抗による減衰力が得られる。以上の作用により、振動の初期において、第１及び第２油室２ｅ、２ｆがクッションとして機能することによって、歯車モータ５への衝撃を緩和し、衝撃による悪影響を回避することができる。

【0052】

また、第１油室２ｅ内又は第２油室２ｆ内の作動油ＨＦの圧力が第１所定圧よりも大きな第２所定圧に達したときに、ピストン３に設けられた第１又は第２リリーフ弁２２、２４が開弁し、作動油ＨＦを反対側の第２油室２ｆ又は第１油室２ｅに逃がす。これにより、リリーフ荷重Ｆｒに達した後の減衰係数ｃ２が０の場合は、第１油室２ｅ内又は第２油室２ｆ内の作動油ＨＦの圧力が第２所定圧以下に制限されることによって、その過大化を防止し、インナーシリンダ２及びピストン３に作用する軸力や、歯車モータ５に作用する作動油ＨＦの圧力を適切に制限することができる。

【0053】

さらに、連通路４の鉛直通路部４ａ、４ａとそれらが貫通するアウターシリンダ９との隙間にシール１４が設けられ、液密状態に保たれるので、マスダンパ１の設置時や作動時、輸送時などにおける、この隙間からのタンク室１２内の作動油ＨＦの漏れを確実に防止することができる。

【0054】

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、インナーシリンダ２の第２端壁２ｃに、第２逆止弁として兼用される第３調圧弁２５と第３リリーフ弁２６が設けられているが、これらの弁２５、２６を省略し、第２油室２ｆ側からタンク室１２側への作動油ＨＦの流出のみを許容する第２逆止弁のみを設けてもよい。

【0055】

さらに、実施形態では、ピストン３に、第１及び第２調圧弁２１、２３と第１及び第２リリーフ弁２２、２４が設けられているが、これらの調圧弁及びリリーフ弁の一方又は両方を省略してもよく、そのように構成されたマスダンパもまた、本発明の範囲内のものである。

【0056】

また、マスダンパ１の圧力モータとして、歯車モータを用いているが、作動流体の流動を回転運動に変換するものである限り、他の形式の圧力モータを用いてもよく、例えばピストンモータやベーンモータ、ねじモータを用いてもよい。また、実施形態では、ダンパの作動流体として、通常の作動油を用いると説明したが、他の適当な作動流体を用いてもよいことはもちろんである。

【0057】

また、実施形態では、マスダンパ１を、免震装置として用いるものとして説明したが、これに限らず、制振装置として用いてもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ マスダンパ（回転慣性質量ダンパ）
２ インナーシリンダ
２ａ インナーシリンダの周壁
２ｂ インナーシリンダの第１端壁
２ｃ インナーシリンダの第２端壁
２ｅ 第１油室（第１流体室）
２ｆ 第２油室（第２流体室）
３ ピストン
４ 連通路
５ 歯車モータ（圧力モータ）
６ フライホイール（回転体）
９ アウターシリンダ
１０ ピストンロッド
１２ タンク室
１４ シール
２１ 第１調圧弁
２２ 第１リリーフ弁
２３ 第２調圧弁
２４ 第２リリーフ弁
２５ 第３調圧弁（第２逆止弁）
２７ 逆止弁（第１逆止弁）
ＨＦ 作動油（作動流体）
Ｂ 構造物
Ｆ 基礎

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】