(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】P2023160668
(43)【公開日】2023-11-02
(54)【発明の名称】オイルダンパ
(51)【国際特許分類】
F16F 9/34 20060101AFI20231026BHJP
F16F 9/20 20060101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
F16F9/34
F16F9/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022071183
(22)【出願日】2022-04-22
(71)【出願人】
【識別番号】509338994
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩインフラシステム
(74)【代理人】
【識別番号】100067736
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100192212
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 貴明
(74)【代理人】
【識別番号】100200001
【弁理士】
【氏名又は名称】北原 明彦
(74)【代理人】
【識別番号】100203910
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 健弘
(72)【発明者】
【氏名】宇野 名右衛門
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 剛
【テーマコード（参考）】
3J069
【Ｆターム（参考）】
3J069AA55
3J069CC09
3J069CC13
3J069EE03
(57)【要約】
【課題】橋梁等に発生した振動を減衰させることができるオイルダンパを提供する。
【解決手段】
ダンパ１００は、厚さ方向に貫通する貫通孔３１が形成された仕切板２０と、前記貫通孔３１に挿入されるとともに、前記貫通孔３１を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材５１と、前記封止部材５１をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材５４と、前記仕切板２０において前記貫通孔３１から連続して前記流入方向に直交する放射方向に形成されるとともに、前記放射方向に進むに従い深さが変化する複数の溝条３２と、を有するオリフィス機構５０を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】
ダンパ１００は、厚さ方向に貫通する貫通孔３１が形成された仕切板２０と、前記貫通孔３１に挿入されるとともに、前記貫通孔３１を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材５１と、前記封止部材５１をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材５４と、前記仕切板２０において前記貫通孔３１から連続して前記流入方向に直交する放射方向に形成されるとともに、前記放射方向に進むに従い深さが変化する複数の溝条３２と、を有するオリフィス機構５０を備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された仕切板と、
前記貫通孔に挿入されるとともに、前記貫通孔を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材と、
前記封止部材をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材と、
前記仕切板において前記貫通孔から連続して前記流入方向に直交する放射方向に形成されるとともに、前記放射方向に進むに従い深さが変化する複数の溝条と、
を有するオリフィス機構を備えることを特徴とするオイルダンパ。
前記貫通孔に挿入されるとともに、前記貫通孔を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材と、
前記封止部材をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材と、
前記仕切板において前記貫通孔から連続して前記流入方向に直交する放射方向に形成されるとともに、前記放射方向に進むに従い深さが変化する複数の溝条と、
を有するオリフィス機構を備えることを特徴とするオイルダンパ。
【請求項2】
前記複数の溝条のそれぞれは、前記他方側から前記一方側に向かう深さが前記放射方向に進むに従い減少すること
を特徴とする請求項１に記載のオイルダンパ。
を特徴とする請求項１に記載のオイルダンパ。
【請求項3】
前記複数の溝条のそれぞれは、複数の連通路により構成され、
前記複数の連通路のそれぞれは、深さの減少率が異なっていること
を特徴とする請求項１に記載のオイルダンパ。
前記複数の連通路のそれぞれは、深さの減少率が異なっていること
を特徴とする請求項１に記載のオイルダンパ。
【請求項4】
オイルが封入されたシリンダと、
前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、
前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドとを備え、
前記ピストンは前記仕切板であり、前記オリフィス機構が前記ピストンに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のオイルダンパ。
前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、
前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドとを備え、
前記ピストンは前記仕切板であり、前記オリフィス機構が前記ピストンに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のオイルダンパ。
【請求項5】
前記オリフィス機構は、前記第１室側から前記第２室側へ向かう第１の方向にオイルの移動を許容する複数の第１オリフィス機構と、前記第２室側から前記第１室側へ向かう第２の方向にオイルの移動を許容する複数の第２オリフィス機構を有し、
前記複数の第１オリフィス機構及び前記複数の第２オリフィス機構は、それぞれ前記ピストンの周方向において均等な位置に設けられていること
を特徴とする請求項４に記載のオイルダンパ。
前記複数の第１オリフィス機構及び前記複数の第２オリフィス機構は、それぞれ前記ピストンの周方向において均等な位置に設けられていること
を特徴とする請求項４に記載のオイルダンパ。
【請求項6】
オイルが封入されたシリンダと、
前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、
前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドと、
前記シリンダの外側に設けられるとともに前記第１室と前記第２室とを繋ぐ連通管とを備え、
前記連通管には、前記オリフィス機構が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のオイルダンパ。
前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、
前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドと、
前記シリンダの外側に設けられるとともに前記第１室と前記第２室とを繋ぐ連通管とを備え、
前記連通管には、前記オリフィス機構が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のオイルダンパ。
【請求項7】
前記オリフィス機構は、前記第１室側から前記第２室側へ向かう第１の方向にオイルの移動を許容する複数の第１オリフィス機構と、前記第２室側から前記第１室側へ向かう第２の方向にオイルの移動を許容する複数の第２オリフィス機構を有すること
を特徴とする請求項６に記載のオイルダンパ。
を特徴とする請求項６に記載のオイルダンパ。
【請求項8】
前記複数の第１オリフィス機構及び前記複数の第２オリフィス機構は、それぞれ前記仕切板の周方向において均等な位置に設けられていること
を特徴とする請求項７に記載のオイルダンパ。
を特徴とする請求項７に記載のオイルダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オイルダンパに関し、特に橋梁等の構造物に採用されるダンパ等のオイルダンパに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地震発生時に橋梁等に発生する揺れを低減するために、橋脚間、橋桁と橋台間等の離間する部材間にダンパを配置することにより、エネルギーを吸収し部材間の相対変位を減少させる効果を得ることが行われている。ダンパは、オイル等の作動流体が封入されたシリンダと、このシリンダ内で移動可能なピストンと、シリンダーが基礎に固定され、ピストンと結合されたピストンロッドの一端は橋梁部材に結合されている。橋梁にダンパが配置された状態で地震が発生した場合、部材間に生じる相対変位を減少させることにより、地震に起因する相対変位を減少させる効果を得ることができる。
【0003】
設計に適用される地震の大きさは近年大きなものになってきている。地震の応答解析を行うと、自重の２倍にも及ぶ水平力を基礎構造が支える必要がある。水平方向の地震反力を小さくするため、ブランコのように吊るすような支持形式をとることもできるが、大地震では、地盤が１ｍ以上も動くので、Expansion Joint等の橋と地盤との取り合いが難しくなる。このため、固有周期を長くして、固定反力を小さくし、しかも地盤との相対変位を小さくする工夫が求められる。この時使用されるのが、オイルダンパであり、オイルダンパは、速度に関係してその反力が決まるので、変位最大時に弾性固定された、支点反力と位相差があり、最大反力は、足し算とならないのが、オイルダンパの良いところである。
【0004】
特許文献１には、橋梁等の構造物に使用する制振用オイルダンパが開示されている。制振用オイルダンパは、内部に減衰流体としてのオイルを封入するシリンダと、シリンダ内に移動可能に設けられてシリンダ内を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに区画するピストンと、ピストンに接続されたピストンロッド等から構成されている。ピストンには、これを貫通して第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とを連通する減衰流路が穿設されている。例えば地震の振動がピストンロッドの一方側に加わったとすると、ピストンロッドに接続されたピストンを一方側に移動させようとする力が加わり、第１のシリンダ室内に収容されたオイルは圧縮される。第１のシリンダ室内の圧力が上昇すると、第１シリンダ室内のオイルはピストンに穿設された減衰流路を通り減衰力を発生しながら第２のシリンダ室へと移動しようとする。また、ピストンロッドに反対側への力が加わった場合には、上記とは反対の現象、即ち第２のシリンダ室内に収容されたオイルが圧縮され、第２シリンダ室内のオイルはピストンに穿設された減衰流路を通り第１のシリンダ室へと移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００４－３４６９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１のオイルダンパでは、ピストンの厚さ方向に貫通するオリフィスの開口面積は、流入方向の開始及び終了地点いずれもほぼ同じである。しかしながら、このような形状を有するオリフィスでは、振動の大きさが変化してピストンが動く速さが変化した場合には、ダンパが配置された部材間に発生する振動を十分に抑制できないという不都合があった。このような不都合を解消できないと、大規模な地震が今後も頻発する可能性が高い日本では、多くの車両が通行する橋梁等において十分な減衰効果が得られない場合、交通の被害が甚大となることも想定される。また、上記不都合に加え、特許文献１のオイルダンパでは、減衰力を付与するために絞り機構が設けられる等、機構が複雑であり、オイルダンパ自体の全長が長くなる傾向があった。シリンダ内のオイルは特殊なものが必要であった。さらに、地震の振動が大き過ぎるあるいは小さ過ぎる場合には、同一機構では対処できないという不都合もあった。
【0007】
そこで、上述の如き従来の実情に鑑み、橋梁等に発生した振動を減衰させることができるとともに、機構が単純であり、オイルに特殊なものを必要とせず、全長を短くすることができ、振動の大きいものから小さいものまで同一機構で対処できるオイル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】
【0008】
本発明の一態様に係るオイルダンパは、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された仕切板と、前記貫通孔に挿入されるとともに、前記貫通孔を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材と、前記封止部材をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材と、前記仕切板において前記貫通孔から連続して前記流入方向に直交する放射方向に形成されるとともに、前記放射方向に進むに従い深さが変化する複数の溝条と、を有するオリフィス機構を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明に係るオイルダンパにおいて、前記複数の溝条のそれぞれは、前記他方側から前記一方側に向かう深さが前記放射方向に進むに従い減少することとすることができる。
【0010】
また、本発明に係るオイルダンパにおいて前記複数の溝条のそれぞれは、複数の連通路により構成され、前記複数の連通路のそれぞれは、深さの減少率が異なっていることとすることができる。
【0011】
また、本発明に係るオイルダンパにおいてオイルが封入されたシリンダと、前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドとを備え、前記ピストンは前記仕切板であり、前記オリフィス機構が前記ピストンに設けられていることとすることができる。
【0012】
また、本発明に係るオイルダンパにおいて前記オリフィス機構は、前記第１室側から前記第２室側へ向かう第１の方向にオイルの移動を許容する複数の第１オリフィス機構と、前記第２室側から前記第１室側へ向かう第２の方向にオイルの移動を許容する複数の第２オリフィス機構を有し、前記複数の第１オリフィス機構及び前記複数の第２オリフィス機構は、それぞれ前記ピストンの周方向において均等な位置に設けられていることとすることができる。
【0013】
また、本発明に係るオイルダンパにおいてオイルが封入されたシリンダと、前記シリンダを第１室と第２室に分割し、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられる円板状のピストンと、前記シリンダ内に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるピストンロッドと、前記シリンダの外側に設けられるとともに前記第１室と前記第２室とを繋ぐ連通管とを備え、前記連通管には、前記オリフィス機構が設けられることとすることができる。
【0014】
また、本発明に係るオイルダンパにおいて前記オリフィス機構は、前記第１室側から前記第２室側へ向かう第１の方向にオイルの移動を許容する複数の第１オリフィス機構と、前記第２室側から前記第１室側へ向かう第２の方向にオイルの移動を許容する複数の第２オリフィス機構を有することとすることができる。
【0015】
また、本発明に係るオイルダンパにおいて前記複数の第１オリフィス機構及び前記複数の第２オリフィス機構は、それぞれ前記仕切板の周方向において均等な位置に設けられていることとすることができる。
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように本発明によれば、橋梁等に発生した振動を減衰させることができるとともに、機構が単純であり、オイルに特殊なものを必要とせず、全長を短くすることができ、振動の大きいものから小さいものまで同一機構で対処できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図9】第２の実施形態に係るダンパを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
＜第１の実施形態＞
まず本発明の第１の実施形態に係るダンパについて説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
まず本発明の第１の実施形態に係るダンパについて説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【0019】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るダンパ（オイルダンパ）１００の縦断面図であり、図１（ｂ）は、ピストン２０を厚み方向から見た図である。先ず、ダンパ１００がオイルダンパである場合の基本的事項について説明する。図１（ａ）に示すように、ダンパ１００は、シリンダ１０と、ピストン２０と、ピストン２０に連結された棒状部材のピストンロッド２５とを有して構成される。
【0020】
ここで、ピストン２０に形成されるオリフィスの断面積（ａ）とシリンダ１０内の圧力（ｐ）との関係は、圧力とピストン２０の速度（Ｖ）の関係式を簡略表現することにより得られる。
ｐ＝１／２・ρ・Ｓ２／ａ２・Ｖ２
なお、
ｐ：シリンダ内の圧力（ＭＰａ）
ρ：オイルの密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｓ：ピストンの断面積（ｍ２）
ａ：オリフィスの断面積（ｍ２）
Ｖ：ピストンの速さ（ｍ／ｓ）
である。
ｐ＝１／２・ρ・Ｓ２／ａ２・Ｖ２
なお、
ｐ：シリンダ内の圧力（ＭＰａ）
ρ：オイルの密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｓ：ピストンの断面積（ｍ２）
ａ：オリフィスの断面積（ｍ２）
Ｖ：ピストンの速さ（ｍ／ｓ）
である。
【0021】
また、ｐとＶとの間には、以下の関係が成立する。
ｐ∝Ｖ２／ａ２
オイルダンパの性能は、速度Ｖに対して、どのように発揮させるかが求められる。ここで圧力ｐが速度の１／ｎ乗に比例させるとして、次式で表す。
ｐ∝Ｖ（１／ｎ）
これを、速度を左辺に持ってくると次式になる。
Ｖ∝ｐｎ・・・式（１）
これを代入すれば次式が得られる。
ｐ∝Ｖ２／ａ２∝ｐ２ｎ／ａ２
これを書き換えれば、シリンダ１０内の圧力とオリフィスの断面積の式が得られる。
ａ２∝ｐ（２ｎ－１）・・・式（２）
オリフィスの断面積ａと速度との関係は次式になる。
ａ∝Ｖ（１－１／２ｎ）
ｐ∝Ｖ２／ａ２
オイルダンパの性能は、速度Ｖに対して、どのように発揮させるかが求められる。ここで圧力ｐが速度の１／ｎ乗に比例させるとして、次式で表す。
ｐ∝Ｖ（１／ｎ）
これを、速度を左辺に持ってくると次式になる。
Ｖ∝ｐｎ・・・式（１）
これを代入すれば次式が得られる。
ｐ∝Ｖ２／ａ２∝ｐ２ｎ／ａ２
これを書き換えれば、シリンダ１０内の圧力とオリフィスの断面積の式が得られる。
ａ２∝ｐ（２ｎ－１）・・・式（２）
オリフィスの断面積ａと速度との関係は次式になる。
ａ∝Ｖ（１－１／２ｎ）
【0022】
ここで、例えば式（２）におけるｐをバネ５４による変形量ととらえればオリフィスの深さであり、ａはオリフィスの断面積であるが、溝幅を単位幅とすれば、溝の長さ、深さとすることができる。また、ダンパ１００の大きさを決める、Ｐ０、ｐ０、ａ０との比を取れば、無次元化することができる。図２（ａ）は、式（１）に示されるように、シリンダ１０内の圧力とピストン２０の速度（Ｖ）との関係を示している。ｎ＝１の時、速度に直線的に比例して圧力が変化する。ｎ＝２の時、速度の２乗根に比例して圧力が変化する。ｎが大きくなるに従い、上に凸の放物線状になり、速度に対しダンパ１００の圧力、力は速度に対し急激に大きくなることになる。図２（ｂ）は、オリフィスの最大オリフィスの断面積（ａ０）に対するオリフィスの断面積（ａ）の比率とバネ５４の最大変形量（ｐ０）に対する変形量（ｐ）の比率との関係を示し、具体的には式（２）に示される関係を有する。
【0023】
説明を図１に戻す。シリンダ１０は、円筒状に形成され軸線Ｘ方向（長手方向）に延びるとともに内周面１１ｂを有する筒状部材１１と、筒状部材１１の両側に位置する端部１２により構成される。筒状部材１１と端部１２により形成された空間にはオイル１１０（作動油）が充填され、シリンダ１０内における仕切板として機能するピストン２０により２つの油室に分割されている。図１（ａ）において、説明の便宜上、第１油室１０１が紙面左側に位置し、第２油室１０２が紙面右側に位置するものとする。また、オイル１１０をドットのハッチングにて示す。図１（ａ）中の第１の方向及び第２の方向を示す矢印は、オイル１１０が移動する方向を示している。
【0024】
ピストン２０は、シリンダ１０内を往復移動する。具体的には、ピストン２０の外周面２１は、シリンダ１０において筒状部材１１の内周面１１ｂと接した状態で軸線Ｘ方向に沿って移動自在に設けられている。ピストン２０は、シリンダ１０内を第１油室１０１と第２油室１０２とに区画し、第１油室１０１側に位置する一端面２０ａと、第２油室１０２側に位置する他端面２０ｂとを有する。即ち、ピストン２０の厚み方向（軸線Ｘ方向）における一方側の面は一端面２０ａとされ、他方側の面は他端面２０ｂとされている。ピストン２０には、シリンダ１０内に挿入されるとともにピストン２０に連結されるピストンロッド２５が連結されている。
【0025】
図１（ｂ）は、ピストン２０を厚み方向から見た図である。図１（ｂ）に示すように、ピストン２０は略円板状に形成され、周方向において等間隔に４つの凹部２２が形成されている。凹部２２は正面視略正方形状に形成され、底面２２ａを有している。なお、凹部の位置及び個数は、特に限定されるものではない。底面２２ａの略中央部分には、シリンダ１０内に充填されたオイル１１０の流路として機能するオリフィス３０が形成されている。オリフィス３０は、ピストン２０に形成された正面視略十字形の孔である。オリフィス３０は、第１オリフィス３０ａと第２オリフィス３０ｂにより構成されている。
【0026】
図１（ｂ）に示すように、凹部２２には、シリンダ１０の軸方向（軸線Ｘ方向）に沿って第１油室１０１側から第２油室１０２側へ向かう第１の方向に作動油の移動を許容する第１オリフィス３０ａと、前記第２室側から第１油室１０１側へ向かう第２の方向に作動油の移動を許容する第２オリフィス３０ｂが形成されている。第１オリフィス３０ａと第２オリフィス３０ｂは、ピストン２０の周方向において均等な位置に形成されている。なお、第１オリフィス３０ａと第２オリフィス３０ｂは基本的に同様の構成であるため、以下、第１オリフィス３０ａを代表して、あるいは単にオリフィス３０として説明する。
【0027】
オリフィス３０は、ピストン２０の周方向の４ヶ所に均等に形成されている。具体的には、一対の第１オリフィス３０ａが軸線Ｘに関して対称な位置に形成され、一対の第２オリフィス３０ｂが軸線Ｘに関して対称な位置に形成されている。これにより、シリンダ１０に充填されている作動油に対して均等に圧力がかかるため、ピストン２０をシリンダ１０内で軸線Ｘ方向に対してほぼ直交した状態で移動させることができる。なお、オリフィス３０の個数及び位置は特に限定されるものではない。例えば、一部又は全てのオリフィス３０が底面２２ａ以外の一端面２０ａあるいは他端面２０ｂに形成されてもよい。ピストン２０に作用する圧力を均等に分散させるために、オリフィス３０はピストン２０の周方向において均等な位置に形成されていることが望ましい。
【0028】
図３（ａ）は、オリフィス３０を有するオリフィス機構５０の模式図であり、図３（ｂ）は、オリフィス機構５０を含むピストン２０の正面図である。図３（ａ）における上下方向は、図１（ａ）における軸線Ｘ方向と一致している。オリフィス機構５０は、ピストン２０においてオリフィス３０を封止する位置に設けられ、オリフィス３０を開放又は閉塞することにより第１油室１０１と第２油室１０２との間のオイル１１０の移動を調整する。オリフィス機構５０は、仕切板として機能するピストン２０と、オリフィス３０に形成される複数の溝条３２と、軸部５１と、支持板５２と、ボルト５３と、バネ５４とを有して構成されている。
【0029】
軸部５１は、ピストン２０を厚さ方向に貫通する貫通孔３１に挿入されるとともに、貫通孔３１を一方側から他方側に向けて流入するオイルを封止する封止部材である。軸部５１は、例えば円柱状の部材である。軸部５１は、オリフィス機構５０の中央部分に位置し、オリフィス３０の貫通孔３１内に配置されて貫通孔３１を封止する。軸部５１は、オリフィス３０の深さよりも長い寸法に形成されている。軸部５１は、支持板５２の略中央部分を貫通するように配置され、オリフィス３０内に挿入されて流路を封止する。
【0030】
軸部５１が貫通孔３１内に誘導されて、オリフィス機構５０は凹部２２において所定の位置に位置決めされた状態となる。これにより、オリフィス機構５０を、ピストン２０における適正な位置に容易に位置決めすることができる。
【0031】
支持板５２は、平面視略正方形状に形成された平板状の部材である。支持板５２の略中央部分には、軸部５１が配置されている。支持板５２のオリフィス３０側の面は、オリフィス３０に対向する対向面５２ａとされている。支持板５２は、対向面５２ａが底面２２ａに当接した状態で、オリフィス３０を覆うように配置されている。
【0032】
ボルト５３は、バネ５４を支持板５２に対して固定するために設けられている。一対のボルト５３とバネ５４は、支持板５２の４隅に設けられている。バネ５４は、例えば皿バネであるが、これに限定されるものではない。バネ５４の付勢力により、対向面５２ａは底面２２ａに当接する。即ち、バネ５４は貫通孔３１において軸部５１をオイルの流入方向とは逆向きに付勢する付勢部材である。なお、バネ５４の付勢力を強化することで、ピストン２０の厚みを薄くして、シリンダ１０におけるピストン２０の可動域を増加させることができる。オリフィス機構５０に設けられるバネ５４の個数は特に限定されない。
【0033】
バネ５４の１個当たりの性能表を表１に示す。なお、表１のバネの性能は、ダンパ力が１０００ｔであり、シリンダ油圧が５００ｋｇ／ｃｍ２（５０ＭＰ）であり、最大移動速度１ｍ／ｓｅｃとの前提によるものである。
【表1】
【0034】
オリフィス機構５０は、ピストン２０の一方側及び他方側にそれぞれ２か所ずつ設けられている。具体的には、一端面２０ａ及び他端面２０ｂにそれぞれ２個ずつ配置され、一端面２０ａに設けられるオリフィス機構５０は第２油室１０２から第１油室１０１へのオイル１１０の流入を抑制し、他端面２０ｂに設けられるオリフィス機構５０は第１油室１０１から第２油室１０２へのオイル１１０の流入を抑制する。これは、第１油室１０１から第２油室１０２あるいはその逆方向のいずれの方向にも移動するオイル１１０の流れを防止するためである。一対のオリフィス機構５０は、周方向において均等な位置に形成されている第１オリフィス３０ａ及び第２オリフィス３０ｂに設けられる。従って、ピストン２０への均等な圧力を確保することができる。
【0035】
図４（ａ）は、オリフィス３０を上方から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図４（ａ）に示すように、オリフィス３０はピストン２０において上面視略十字形に形成されている。オリフィス３０は、流入方向における上流側に誘導部３３を有するとともに、ピストン２０を貫通する貫通孔３１と、貫通孔３１から連続して流入方向に直交する放射方向に形成される複数の溝条３２を有する。貫通孔３１は、オリフィス３０の中央部分に位置している。貫通孔３１は、ピストン２０を上下方向に貫通するオイル１１０の流路であり、ピストン２０の厚み方向に亘って均一の開口径を有するように形成されている。溝条３２は、オイルの流入方向における下流側から上流側に向かう深さが放射方向に進むに従い減少するオイル１１０の流路である。溝条３２は、スリット形状を有し、貫通孔３１の周囲に略９０度間隔で対称な位置に４箇所形成されている。なお溝条３２の深さ方向は、ピストン２０の厚み方向と一致する。
【0036】
各溝条３２は、複数の連通路により構成されている。具体的には、各溝条３２は、貫通孔３１に近い側から第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３をこの順に有している。第１連通路４１、第２連通路４２及び第３連通路４３は、この順にピストン２０の厚み方向に沿って連続的かつ一体的に形成されている。第１連通路４１、第２連通路４２及び第３連通路４３の底面は、貫通孔３１から遠ざかるに従い深さが減少するように形成されている。オリフィス３０が有する溝条３２の個数は、特に限定されるものではなく、４個以外の任意の数であってもよい。また、溝条３２を構成する連通路の個数も特に限定されるものではなく、３個以外の任意の数であってもよい。
【0037】
第１連通路４１は、貫通孔３１に連続して形成され、貫通孔３１から遠ざかるに従い深さが減少する。具体的には、第１連通路４１は、流入方向の下流側に進むに従いオイル１１０の流入量が増加するように断面視直線状に傾斜するように形成されている。第１連通路４１の傾斜角度は、特に限定されるものではない。
【0038】
第２連通路４２は、第１連通路４１に連続して形成され、流入方向の上流側に凸となるように形成されている。具体的には、第２連通路４２は、流入方向の下流側に進むに従いオイル１１０の流入量が増加するように断面視凹状に形成されている。なお、第２連通路４２の凹形状は、特に限定されるものではない。
【0039】
第３連通路４３は、第２連通路４２に連続して形成され、貫通孔３１から遠ざかるに従い深さが減少する。具体的には、第３連通路４３は、流入方向の下流側に進むに従いオイル１１０の流入量が増加するように断面視直線状に傾斜するように形成されている。第３連通路４３の傾斜角度は、特に限定されるものではない。
【0040】
上記の通り、オリフィス３０における溝条３２は、深さが異なる第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３が貫通孔３１から連続的に形成され、この順に深さが減少する。従って、ダンパ１００に生じる振動を段階的に減衰させることができる。また、第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３は、深さの減少率がそれぞれ異なっていることが望ましい。従って、連通路毎に異なる圧力を生じさせることができる。更に、第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３は、この順に深さの減少率が増加することが望ましい。オリフィス３０は、貫通孔３１から遠ざかるに従い深さの減少率が増加することにより、流入方向に進むに連れて増加するオイル１１０の圧力を減少させることができる。即ち、ダンパ１００において多段階の減衰効果を得ることができる。
【0041】
一例として、表２に５種類のオリフィス３０の特徴を示す。オイル１１０が通過するオリフィス３０の断面積ａは、一般的にピストン２０の速度Ｖと抵抗力Ｐに依存する。
【表2】
【0042】
また、表３に断面視直線状に開口した第１連通路４１又は第３連通路４３におけるピストン２０の速度Ｖと抵抗力Ｐの関係の一例を示す。
【表3】
【0043】
表４に、上流側に向かって断面視凸状に開口した第２連通路４２におけるピストン２０の速度Ｖと抵抗力Ｐの関係の一例を示す。
【表4】
【0044】
ピストン２０に形成されるオリフィス３０の数、形状、大きさ等は特に限定されない。例えば、オリフィス３０が有する連通路の個数は、２個でも良いし、４個以上であってもよい。また、第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３は、一部又は全てが断面視直線状に形成されていてもよく、湾曲するような形状（流入方向における上流側あるいは下流側に向かって凸状）となるように形成されていてもよい。
【0045】
上記構成を有するダンパ１００は、例えば橋脚間、橋桁と橋台間等において水平方向に配設される。地震が発生していない状態、即ちダンパ１００に振動が伝達されていない状態では、貫通孔３１は軸部５１により封止されている。地震発生時に振動が発生すると、振動はダンパ１００のピストンロッド２５を介してピストン２０に伝達され、ピストン２０がシリンダ１０内を軸線Ｘ方向の一方側に移動する。これに伴い、シリンダ１０内のオイル１１０が圧縮されて軸部５１の貫通孔３１に対する封止が解除され、オイル１１０が貫通孔３１を介してシリンダ１０内を移動する。オイル１１０の第１油室１０１と第２油室１０２との間の移動時において発生する抵抗（圧力）により、減衰力が発生し、振動を抑制することができる。なお、貫通孔３１を通過するオイル１１０の流量は、貫通孔３１は軸部５１との相対的な位置により規定される流路面積に依存する。
【0046】
図５乃至図８により、振動発生に伴う減衰力発生のメカニズムを説明する。なお、図５はダンパ１００に振動が生じていない状態（初期状態）における軸部５１と貫通孔３１の位置関係を示す図であり、図６は振動発生直後であって、軸部５１の先端５１ａが第１連通路４１中に位置する状態（第１の状態）を示す図であり、図７は振動発生後であって、軸部５１の先端５１ａが第２連通路４２中に位置する状態（第２の状態）を示す図であり、図８は振動発生後であって、軸部５１の先端５１ａが第３連通路４３中に位置する状態（第３の状態）を示す図である。
【0047】
図５（ａ）は、オリフィス３０近傍の拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。初期状態では、貫通孔３１は軸部５１によって封止されている。具体的には、軸部５１が流入方向と反対側に付勢された状態で、第１連通路４１が軸部５１によって封止されている。初期状態では、オイル１１０が流入方向に移動しないため、軸部５１が第１連通路４１を隙間なく封止した状態が維持される。図中のドット部分は、オイル１１０が流入した領域を示している。なお、説明の都合上、流入方向における上流側が第１油室１０１であり、流入方向における下流側が第２油室１０２であるとする。
【0048】
橋梁等に地震等の振動が発生すると、橋梁を構成する部材に接続されているピストンロッド２５を介して振動が伝達されたピストン２０が矢印Ａ方向に移動する。ピストン２０の矢印Ａ方向の移動に伴い、第１油室１０１に充填されたオイル１１０が圧縮され、圧縮されたオイル１１０はオリフィス３０を介して流入方向の下流側、即ち第２油室１０２側に流入する。
【0049】
図６（ａ）は、軸部５１が流入方向における下流側に移動し、軸部５１の先端５１ａが第１連通路４１中に位置した状態（第１の状態）のオリフィス３０近傍の拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ－Ｃ線断面図である。軸部５１とオリフィス３０との間には、流路Ｐ１が形成されている。流路Ｐ１の面積（流路面積）は、オリフィス３０におけるオイル１１０の流入面積から軸部５１の断面積を差し引いた値である。具体的には、軸部５１の先端５１ａと第１連通路４１との間に生じるオイル１１０が通過可能な流路の面積である。流路Ｐ１の面積は、軸部５１による貫通孔３１の封止が解除された後、軸部５１の流入方向における下流側への移動に伴い増加する。図中のドット部分は、オイル１１０が流入した領域を示している。軸部５１の先端５１ａが第１連通路４１中を流入方向における下流側へ移動する場合、流路Ｐ１の面積は増加し続ける。
【0050】
更に時間経過とともにオイル１１０の圧力が増加すると、軸部５１が流入方向における下流側に移動し、軸部５１の先端５１ａは第２連通路４２中に位置する。図７（ａ）は、軸部５１が流入方向における下流側に移動し、軸部５１の先端５１ａが第２連通路４２中に位置した状態（第２の状態）のオリフィス３０近傍の拡大図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＤ－Ｄ線断面図である。
【0051】
軸部５１とオリフィス３０との間には、流路Ｐ２が形成されている。流路Ｐ２の面積（流路面積）は、オリフィス３０におけるオイル１１０の流入面積から軸部５１の断面積を差し引いた値である。具体的には、軸部５１の先端５１ａと第２連通路４２との間に生じるオイル１１０が通過可能な流路の面積である。流路Ｐ１の面積は、軸部５１による貫通孔３１の封止が解除された後、軸部５１の流入方向における下流側への移動に伴い増加する。軸部５１の先端５１ａが第２連通路４２中を流入方向における下流側へ移動する場合、流路Ｐ２の面積は増加し続ける。
【0052】
更に時間経過とともにオイル１１０の圧力が増加すると、軸部５１が流入方向における下流側に移動し、軸部５１の先端５１ａは第３連通路４３中に位置する。図８（ａ）は、軸部５１が流入方向における下流側に移動し、軸部５１の先端５１ａが第３連通路４３中に位置した状態（第３の状態）のオリフィス３０近傍の拡大図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＥ－Ｅ線断面図である。
【0053】
軸部５１とオリフィス３０との間には、流路Ｐ３が形成されている。流路Ｐ３の面積（流路面積）は、オリフィス３０におけるオイル１１０の流入面積から軸部５１の断面積を差し引いた値である。具体的には、軸部５１の先端５１ａと第３連通路４３との間に生じるオイル１１０が通過可能な流路の面積である。流路Ｐ１の面積は、軸部５１による貫通孔３１の封止が解除された後、軸部５１の流入方向における下流側への移動に伴い増加する。軸部５１の先端５１ａが第３連通路４３中を流入方向における下流側へ移動する場合、流路Ｐ３の面積は増加し続ける。
【0054】
軸部５１の先端５１ａの断面積は一定であるが、流路Ｐ１、流路Ｐ２、流路Ｐ３の面積は、この順で増加する。そのため、軸部５１と貫通孔３１との間に形成された流路面積は、先端５１ａが第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３へと進むに従い増加する。従って、オリフィス３０を通過するオイル１１０の流量も、第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３へと進むに従い増加する。なお、ピストン２０における軸部５１の先端５１ａの位置は、ダンパ１００に生じる振動の規模あるいはオイル１１０の粘性に依存する。例えば、ダンパ１００に生じる振動が小規模の場合には、軸部５１の先端５１ａが第３連通路４３あるいは第２連通路４２のいずれにも到達しない場合がある。
【0055】
また、ダンパ１００のサイズは、ダンパ１００に生じる振動の規模とオイル１１０の粘性の少なくともいずれかに依存するものである。例えば、ダンパ１００に生じた振動が同程度の場合であっても、シリンダ１０に粘性の高いオイル１１０を充填すれば、粘性の低いオイル１１０に比べてピストン２０の移動速度及び移動距離を減少させることができる。従って、ダンパ１００の全体の長さを短くすることができる。また、このようなダンパ１００は、従来のダンパと比較して機構が単純であり、地震の振動が大きいものから小さなものまで、同一機構で対処できる。また、オイル１１０として、特殊なものを必要としないという利点もある。
【0056】
このように、オリフィス３０が深さの異なる複数の第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３を有するため、各第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３においてオイル１１０に生じる圧力が異なる。また、各第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３は、貫通孔３１から遠ざかるに従い深さが減少するようにしてもよい。これにより、各第１連通路４１、第２連通路４２、第３連通路４３において生じる減衰力を変化させることができる。即ち、オリフィス３０（溝）の底の形状を変えることにより、ダンパ１００の性能を容易に設定することができる。従って、ダンパ１００が配設された橋梁等に発生した振動を減衰させることができる。
【0057】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るダンパ２００について説明する。図９は、第２の実施形態に係るダンパ２００を示す図である。第２の実施形態に係るダンパ２００は、オリフィス３０及びオリフィス機構５０がシリンダ１０の外側に設けられている点で第１の実施形態と異なっている。なお、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
次に、本発明の第２の実施形態に係るダンパ２００について説明する。図９は、第２の実施形態に係るダンパ２００を示す図である。第２の実施形態に係るダンパ２００は、オリフィス３０及びオリフィス機構５０がシリンダ１０の外側に設けられている点で第１の実施形態と異なっている。なお、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0058】
シリンダ１０の外部における一方側（図中上方側）には、第１油路８１を介して開閉機構７０が設けられている。開閉機構７０は、作動油が封入された第１収容室７１と、第２収容室７２と、オリフィス機構５０を有している。第１収容室７１及び第２収容室７２との間には、オリフィス機構５０が有する仕切板７３が設けられている。仕切板７３は、略円板状に形成され、第１収容室７１から第２収容室７２側に向けて作動油の移動を許容する第１オリフィス３０ａと、第２収容室７２から第１収容室７１側に向けて作動油の移動を許容する第２オリフィス３０ｂが形成されている。第１オリフィス３０ａ及び第２オリフィス３０ｂは、仕切板７３の周方向において均等な位置に複数形成されており、オリフィス機構５０は第１オリフィス３０ａ及び第２オリフィス３０ｂに設けられる。なお、第１オリフィス３０ａ及び第２オリフィス３０ｂは、仕切板７３において１ヶ所のみ形成されてもよい。なお、シリンダ１０の外部における他方側（図中下方側）には、第２油路８２を介して同様の構成を有する開閉機構７０が設けられている。
【0059】
ダンパ２００に振動が発生し、第１油室１０１から第２油室１０２側へのオイル１１０の流れが生じると、オイル１１０は油路８１を介して開閉機構７０側に移動し、軸部５１を第２収容室７２から第１収容室７１側へ移動させる。この結果、オリフィス３０と軸部５１との間に流路が形成され、オイル１１０がオリフィス３０を通過する。これにより、ダンパ２００において減衰力が生じる。
【0060】
また、ダンパ２００に振動が発生し、第２油室１０２から第１油室１０１側へのオイル１１０の流れが生じると、オイル１１０は油路８２を介して開閉機構７０側に移動し、軸部５１を第２収容室７２から第１収容室７１側へ移動させる。この結果、オリフィス３０と軸部５１との間に流路が形成され、オイル１１０がオリフィス３０を通過する。これにより、ダンパ２００において減衰力が生じる。
【0061】
第２の実施形態に係るダンパ２００では、シリンダ１０内にオリフィス機構５０を設ける必要が無い。即ち、シリンダ１０の寸法に関わらず、オリフィス機構５０を大型化することができる。また、オリフィス３０を有するピストン２０がシリンダ１０内に配置されている場合、異なる性能を有するオリフィス３０に変更する場合にはピストン２０自体を交換する必要があった。しかし、オリフィス３０を有する開閉機構７０がシリンダ１０の外部に設けられている場合には、仕切板７３を交換することにより容易に異なる性能を有するオリフィス３０に変更することができる。即ち、ダンパ２００を容易にメンテナンスすることができる。
【0062】
なお、上記のように本発明の一実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【0063】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、オイルダンパの構成も本発明の一実施形態及び実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【0064】
１０ シリンダ、２０ ピストン、２５ ピストンロッド、３０ オリフィス、３１ 貫通孔、３２ 溝条、４１、４２、４３ 連通路、５０ オリフィス機構、７０ 開閉機構、７３ 仕切板、８１ 第１油路、８２ 第２油路、１０１ 第１油室、１０２ 第２油室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
