油圧式ダンパ用油圧弁および油圧式ダンパ
【課題】 簡易な構造で、線形性に優れ、２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式ダンパを提供する。
【解決手段】 弁部２７は、大きく第１弁部３３と第２弁部３５とに分けられる。第１弁部には、流路である溝部４１が設けられる。溝部４１は、根本部（弁体１９側）が略半円形状であり、半円形状に接続され軸方向に略平行な形状を（略Ｕ字形状）の所定深さの溝である。溝部４１は、第１弁部３３の全長にわたって設けられず、弁部２７の根本部（弁体１９との境界近傍）には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成される。円柱部３９は、略円柱形状であり、周囲に溝やテーパ、切欠き等を有さない部位である。第２弁部３５は、第１弁部３３の先端に形成され、第２弁部の根本側（第１弁部３３境界側）から先端側に向かって縮径するテーパ部３７を有する。
【解決手段】 弁部２７は、大きく第１弁部３３と第２弁部３５とに分けられる。第１弁部には、流路である溝部４１が設けられる。溝部４１は、根本部（弁体１９側）が略半円形状であり、半円形状に接続され軸方向に略平行な形状を（略Ｕ字形状）の所定深さの溝である。溝部４１は、第１弁部３３の全長にわたって設けられず、弁部２７の根本部（弁体１９との境界近傍）には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成される。円柱部３９は、略円柱形状であり、周囲に溝やテーパ、切欠き等を有さない部位である。第２弁部３５は、第１弁部３３の先端に形成され、第２弁部の根本側（第１弁部３３境界側）から先端側に向かって縮径するテーパ部３７を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形性に優れ、ピストンの速度領域における低速度領域と高速度領域の双方に適応した減衰係数を有する油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震や風などにより構造物が振動した際の制震性を高める為、ブレース等に油圧式ダンパが用いられる場合がある。油圧式ダンパは、流体抵抗を利用し、構造物の揺れを抑える効果を有する。このような油圧式ダンパは、構造物の特性に応じて最適な減衰係数が設定される。この際、油圧式ダンパのピストンの変位速度と発生する減衰力との関係である減衰係数は線形であることが望ましい。したがって、線形性が良い減衰係数の油圧式ダンパを得るためには、線形性に優れた調圧弁が使用される。
【０００３】
一方、ある程度以上の大きな揺れが生じ、ある程度以上の速度で油圧式ダンパのピストンが変位した場合には、油圧式ダンパが過大な減衰力を発生し、建物が破損する恐れがある。そこで、通常、調圧弁の他に、リリーフ弁が設けられ、所定以上の大きな減衰力を油圧式ダンパが発生した際には、リリーフ弁が開き、過剰な減衰力を発生することを防いでいる。
【０００４】
このような、２段階の減衰特性を有する油圧式ダンパとしては、例えばピストンで区切られた油圧室をつなぐ流路に、複数のチェック弁と、調圧弁と、一対のリリーフ弁とが設けられた油圧式ダンパがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧式ダンパは、多くの弁を必要とし、構造が複雑であることから、ピストンの加工性などの製造面やコストの面で、より簡易な２段減衰特性を有する油圧式ダンパが望まれている。
【０００７】
特に、特殊な油圧回路やチェック弁等を組み合わせるような方法ではなく、通常の油圧弁と置き換えることで、簡単に２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用の油圧弁が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、線形性に優れ、２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式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】
【０００９】
前述した目的を達成するための第１の発明は、油圧式ダンパに用いられる油圧弁であって、弁体と、前記弁体と対向する弁体押さえ部材と、前記弁体を前記弁体押さえ部材に押し付けるばねと、を具備し、前記弁体の先端には、前記弁体押さえ部材に設けられた孔に挿入可能な第１の弁部と、前記第１の弁部の先端に設けられた第２の弁部を有し、前記第１の弁部には流路が形成され、前記第２の弁部は、前記第１の弁部先端から縮径する第２弁テーパ部を有し、前記弁体が前記ばねに対抗して移動した状態で、前記第１の弁部が前記孔に挿入されている間は、前記流路と前記孔との隙間を流体が流れ、前記第１の弁部が前記孔から抜けると、前記第２弁テーパ部と前記孔との隙間を流体が流れることを特徴とする油圧式ダンパ用油圧弁である。
【００１０】
前記第１の弁部の前記弁体近傍には、前記流路が設けられず前記孔の内径に対応する円柱部が形成されることが望ましい。
【００１１】
前記弁体の前記第１および第２の弁部が設けられる側には、本体テーパ部が設けられ、前記孔の周囲には、段部が設けられ、前記本体テーパ部が前記段部の縁と接触可能であってもよい。
【００１２】
前記流路は、前記第１の弁部の側面に設けられ、前記弁体の動作方向に対してＵ字状、Ｖ字状、半円形状または、Ｕ字状、Ｖ字状および半円形状の組み合わせによる形状の溝部であってもよい。
【００１３】
または、前記流路は、前記第１の弁部に設けられ先端方向に縮径した第１弁テーパ部であり、前記弁体の軸方向に対する前記第１弁テーパ部のテーパ角度は、前記第２弁テーパ部のテーパ角度よりも小さくてもよく、この場合、前記第２弁テーパ部の前記弁体の軸方向に対するテーパ角度は３０から１２０°の範囲であることが望ましい。
【００１４】
第１の発明の油圧式ダンパ用油圧弁によれば、弁体の先端に第１の弁部と第２の弁部とを有し、第１の弁部には通常時の制震に対する調圧が可能な流路が形成され、第２の弁部には、線形性に優れ、性能設計が非常に容易なテーパ部を有するため、弁体押さえ部材に対する弁体の変位量に応じて、２段階の減衰特性を得ることができる。特に、第２の弁部がテーパであるため、リリーフ特性が極めて安定し、かつ設計が容易である。なお、テーパ部のテーパ角度を３０〜１２０°の範囲とすれば、リリーフ特性が安定して望ましい。
【００１５】
また、通常の油圧弁に対して弁体先端形状のみを変更するものであるため、構造が簡易であり、一つの油圧弁によって容易に２段階の減衰特性を得ることができる。
【００１６】
また、第１の弁部と弁体との交差部近傍には、流路が設けられない円柱部が形成されるため、弁体が閉じている状態において、弁体と弁体押さえ部材との間に油の漏れる隙間が生じた場合であっても、円柱部と弁体押さえ部材の孔との間で確実に油の逆流を防止することができる。
【００１７】
第１の弁部および第２の弁部が設けられる側の弁体の肩部には、本体テーパ部が設けられ、弁体押さえ部材に設けられた段部の縁と接触可能とすれば、弁体と弁体押さえ部材との接触面積が小さくなり、面圧が大きくなるため、背圧による作動油の漏れを抑えることができる。
【００１８】
また、第１の弁部に設けられる流路の形態は、設計される減衰特性等に応じて種々の形状が選択できるため、第２の弁部のテーパ部とは独立した設計が可能である。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明にかかる油圧式ダンパ用油圧弁を一対有し、互いに逆向きに配置されることを特徴とする油圧式ダンパである。
【００２０】
第２の発明の油圧式ダンパによれば、線形性に優れ、極めて簡易な構造で２段階の減衰特性を得ることができる。たとえば、第１の発明にかかる油圧式ダンパ用油圧弁を一対逆向きに配置するだけで、２段階の減衰特性を簡単に得ることができ、油圧回路が極めてシンプルで簡易構造の油圧式ダンパを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易な構造で、線形性に優れ、２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式ダンパを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】油圧式ダンパ１を示す断面図。
【図２】油圧弁１１を示す断面図。
【図３】油圧弁１１の弁体１９先端の第１弁部３３、第２弁部３５の形状を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図４】弁体１９の動作と作動油の流れを示す図。
【図５】油圧式ダンパ１による減衰特性を示す図。
【図６】弁体１９にテーパ部５３が形成され、段部５１と接触する状態を示す図。
【図７】その他の実施形態にかかる第１弁部３３の形態を示す図。
【図８】その他の実施形態にかかる第１弁部３３の形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる油圧式ダンパ１を示す図である。油圧式ダンパ１は、主に、シリンダ３、ピストン５、ピストンロッド７ａ、７ｂ、油圧弁１１ａ、１１ｂ等から構成される。
【００２４】
シリンダ３は円筒状部材である。シリンダ３内にはピストン５が設けられる。ピストン５の外径はシリンダ３の内径と対応し、ピストン５はシリンダ３内を軸方向に往復移動が可能である。ピストン５の軸方向の両側には、それぞれピストンロッド７ａ、７ｂが設けられる。ピストンロッド７ａ、７ｂはシリンダ３を貫通する。ピストンロッド７ａ、７ｂとシリンダ３と間の摺動部は液密が保たれる。すなわち、シリンダ３内部は、液密が保たれる。
【００２５】
一方の側のピストンロッド７ａは、シリンダ３の外部に突出し、ピストンロッド７ａの端部には、ブレース等と接合されるジョイント１３ａが設けられる。シリンダ３のピストン７ａが突出する側とは逆側には、ジョイント１３ｂが設けられる。ジョイント１３ｂは構造物等と固定される。ピストンロッド７ｂはジョイント１３ｂ側に配置される。すなわち、ピストンロッド７ｂは、外部からは見えない。
【００２６】
ピストン５には、油圧弁１１ａ、１１ｂが設けられる。油圧弁１１ａ、１１ｂは、それぞれ同一の構造であるが、互いに逆向きにピストン５に設けられる。なお、ピストン１１ａ、１１ｂの詳細については後述する。
【００２７】
シリンダ３内は、ピストン５によって２つの圧力室に区画される。油圧室９ａは、ピストンロッド７ａ側の圧力室であり、油圧室９ｂはピストンロッド７ｂ側の圧力室である。油圧室９ａ、９ｂには作動油が充填されている。作動油は、油圧弁１１ａ、１１ｂ等を介して油圧室９ａ、９ｂ間を移動可能である。なお、油圧弁１１ａは油圧室９ａから油圧室９ｂ側への作動油の移動のみを許容し、逆方向へは作動油は流れない（図中矢印Ｃ、Ｄ）。一方、油圧弁１１ｂは、油圧室９ｂから油圧室９ａ側への作動油の移動のみを許容し、逆方向へは作動油は流れない（図中矢印Ｅ、Ｆ）。
【００２８】
なお、図示は省略するが、油圧式ダンパ１にはさらにアキュムレータが設けられることが望ましい。たとえば、ピストン５で区切られた油圧室９ａ、９ｂを連通する流路をピストン５内部等に設け、絞り弁等を介してアキュムレータを設置することが望ましい。アキュムレータは作動油の熱膨張等の影響を吸収し、油圧式ダンパ１の動作を安定させるためのものである。
【００２９】
次に、油圧式ダンパ１の動作について説明する。油圧式ダンパ１のジョイント１３ｂは構造物等に接続される。また、ジョイント１３ａがブレース等に接続される。このため、通常時には、構造物とブレース等とが油圧式ダンパ１を介して接続されている。
【００３０】
この状態から、地震等により揺れが発生し、例えばピストンロッド７ａがシリンダ３より伸びる側（図中矢印Ａ方向）に移動しようとする力が加わると、油圧室９ａ内の作動油が圧縮される。油圧室９ａ内が所定圧力以上になると油圧弁１１ａが開き、油圧室９ａ内の作動油は、油圧室９ａから油圧弁１１ａを通り（図中矢印Ｃ）、油圧室９ｂへ流出する（図中矢印Ｄ）。したがって、ピストンロッド７ａは図中矢印Ａ方向にシリンダ３より伸びる側に移動する。
【００３１】
次に、揺れの方向が反転し、ピストンロッド７ａがシリンダ３内に縮む側（図中矢印Ｂ方向）に移動しようとする力が加わると、油圧室９ｂ内の作動油が圧縮される。油圧室９ｂ内が所定圧力以上になると油圧弁１１ｂが開き、油圧室９ｂ内の作動油は、油圧室９ｂから油圧弁１１ｂを通り（図中矢印Ｅ）、油圧室９ａへ流出する（図中矢印Ｆ）。したがって、ピストンロッド７ａは図中矢印Ｂ方向にシリンダ３内に縮む側に移動する。
【００３２】
作動油が油圧室９ａ、９ｂ間を油圧弁１１ａ、１１ｂを通り移動する際、その流路抵抗等によって振動が減衰する。すなわち、油圧式ダンパ１が振動エネルギーを吸収する。油圧弁１１ａ、１１ｂの減衰特性を、構造物に応じた所定値に調圧することで、適切な減衰性能を得ることができる。
【００３３】
次に、油圧弁１１について説明する。図２は油圧弁１１を示す断面図である。油圧弁１１は、主に、スリーブ１４、弁体１９、シート１５、ばね２１、ばね押さえ２３等から構成される。
【００３４】
スリーブ１４は筒状部材であり、内部にシート１５、ばね押さえ２３等を保持する。スリーブ１４の一方の端部には弁体押さえ部材であるシート１５が設けられる。シート１５は、中心を貫通する孔１７ａが設けられた筒状部材であり、スリーブ１４に固定される。
【００３５】
スリーブ１４の他方の端部には、ばね押さえ２３が設けられる。ばね押さえ２３は、中心を貫通する孔１７ｂが設けられた部材であり、スリーブ１４に固定される。ばね押さえ２３は、ばね２１を保持可能な凹形状を有しており、ばね２１の端部が挿入されて保持される。
【００３６】
弁体１９は、先端に弁部２７を有する部材である。また、弁体１９内部には弁体流路２５が設けられる。弁部２７はシート１５の孔１７ａに挿入される。なお、弁部２７の詳細は後述する。弁体１９の弁部２７が設けられる側の端面は弁体接触部２９であり、対応するシート１５の端面がシート接触部３１となる。弁体接触部２９は、弁体１９軸方向に対して垂直な平面である。
【００３７】
弁体１９とばね押さえ２３との間には、ばね２１が設けられる。ばね２１は、弁体１９をシート１５に対して所定の力で押し付けるものである。弁体１９がシート１５に押しつけられると、弁体接触部２９とシート接触部３１とが接触する。このため、通常時には作動油の流れが遮断される。弁体１９が後方に移動すると、シート１５と弁体１９（弁部２７）との間に隙間が生じる。したがって、孔１７ａから流入する作動油が隙間を通り、弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する。
【００３８】
次に、弁部２７の詳細について説明する。図３は、弁部２７近傍の形状を示す図であり、図３（ａ）は図２のＧ部に相当する平面図であり、図３（ｂ）は弁部２７の正面図である。弁体１９の端部には略円柱形状の弁部２７が形成される。弁部２７は、大きく第１弁部３３と第２弁部３５とに分けられる。第１弁部には、流路である溝部４１が設けられる。溝部４１は、根本部（弁体１９側）が略半円形状であり、半円形状に接続され軸方向に略平行な形状（略Ｕ字形状）の所定深さの溝である。すなわち、溝部４１は、軸方向に対してＵ字形状の溝（深さ方向に対しては単なる矩形溝）であり、弁部２７の対向する両側に設けられる。なお、溝部４１の形状はこれに限られない。
【００３９】
なお、溝部４１は、第１弁部３３の全長にわたって設けられず、弁部２７の根本部（弁体１９との境界近傍）には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成される。すなわち、円柱部３９は、略円柱形状であり、周囲に溝やテーパ、切欠き等を有さない部位である。円柱部３９の外径は、孔１７ａの内径に対応するため、弁部２７が孔１７ａに挿入されると、円柱部３９の外面と孔１７ａの内面との間にはほとんど隙間が生じない。
【００４０】
第２弁部３５は、第１弁部３３の先端に形成され、第２弁部の根本側（第１弁部３３境界側）から先端側に向かって縮径するテーパ部３７を有する。テーパ部３７のテーパ角度は、設置される構造物等によって適宜決定されるが、軸方向に対して３０〜１２０°程度が望ましい。
【００４１】
図４は、弁体１９が動作した際の第１弁部３３、第２弁部３５の機能について示す図である。なお、図１に示すように、油圧弁１１ａと油圧弁１１ｂとは逆向きに設置されるため、例えば油圧弁１１ａが動作する際には、油圧弁１１ｂは閉じた状態であり、作動油を流さない。以下の説明では、動作側の油圧弁１１ａについて説明する。図４（ａ）に示すように、通常時（振動がない場合）には、前述の通り、弁体接触部２９とシート接触部３１とが接触し、作動油の流路は断たれている。なお、わずかに弁体１９が移動した場合などでも、円柱部３９が設けられるため、弁部２７と孔１７ａとの間の隙間が塞がれているため、通常時における作動油の漏れは抑制される。
【００４２】
次に、図４（ｂ）に示すように、油圧式ダンパ１のピストン５が所定の速度で移動し始める（図１矢印Ａ方向）と、移動速度に応じた力で弁体１９がばね２１（図２参照）の押しつけ力に対抗して押し戻され、後方（ばね２１側）に移動する。この際、円柱部３９は完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａには第１弁部３３の一部と第２弁部３５とが挿入されている。すなわち、弁部２７における第１弁部３３の軸方向範囲が孔１７ａの縁部に位置している。なお、前述の通り、この際に逆向きの油圧弁１１ｂは図４（ａ）の状態を保持して作動油を流さず、また、ピストン５の動作方向が逆向き（図１矢印Ｂ方向）の場合には、逆向きの油圧弁１１ｂが図４（ｂ）の動作を行い、この際には油圧弁１１ａが図４（ａ）の状態を保持して作動油を流さない。以下同様である。
【００４３】
図４（ｂ）の状態においては、弁体接触部２９とシート接触部３１とが離れるため、弁体１９とシート１５の間に隙間が生じる。また、孔１７ａ内に挿入されている第１弁部３３には溝部４１が形成されている。したがって、孔１７ａに流入した作動油は、溝部４１と孔１７ａ内面との隙間を流れ（図中矢印Ｈ）弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。さらに、作動油は弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する（図２参照）。
【００４４】
第１弁部３３が孔１７ａ内に挿入されている状態における油圧式ダンパ１の減衰特性は、溝部４１の形状およびばね２１の押しつけ力により決定される。すなわち、溝部４１の形状を最適化することで線形性に優れ、高い減衰特性を得ることができる。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、ピストン５がさらに大きな移動速度で移動した場合、弁体１９はより大きな力で押し戻される。この際、所定量以上の力が加わると、第１弁部３３が完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａ内には第２弁部の一部のみが挿入されている。すなわち、弁部２７における第２弁部３５の軸方向範囲が孔１７ａの縁部に位置している。
【００４６】
この状態においては、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部３７と孔１７ａ内面（縁部）との隙間を流れ（図中矢印Ｉ）、弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。さらに、作動油は弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する（図２参照）。
【００４７】
第２弁部３５が孔１７ａ内に挿入されている状態における油圧式ダンパ１の減衰特性は、テーパ部３７の角度およびばね２１の押しつけ力により決定される。すなわち、テーパ角度３７を最適化することで線形性に優れ、高い減衰特性を得ることができる。
【００４８】
ここで、通常弁の特性を設計する際には、弁体に発生する流体力とばねによる力を考慮する。流体力は、流体が流れる際に弁体等へ加わる力であるが、この流体力の算出は、テーパ形状であると比較的容易に算出することができる。このため、少なくとも第２弁部の形状をテーパ形状とすることが、油圧弁の設計を容易にし、安定した減衰特性を得るためには望ましい。
【００４９】
図５は、油圧式ダンパ１を用いた減衰特性を示す図である。第１弁部３３が孔１７ａ内に挿入されている間（Ｊ部より左側）は、油圧式ダンパ１は、第１減衰係数４３により決定される減衰特性を発揮する。一方、Ｊ部以上の速度でピストン５が移動した際には、第２弁部３５が孔１７ａに挿入されており、油圧式ダンパ１は、第２減衰係数４５により決定される減衰特性を発揮する。
【００５０】
すなわち、例えば、第２弁部３５が機能している状態（図４（ｃ））において、弁体１９が後方へ所定の量移動した際における、テーパ部３７と孔１７ａによる流路抵抗の減少割合（すなわち流路断面積の増加割合）をＳとする。同様に、第１弁部３３が機能している状態（図４（ｂ））において、同じ弁体１９の移動量に対して溝４１と孔１７ａによる流路抵抗の減少割合（すなわち流路断面積の増加割合）をＴとすると、ＳはＴよりも大きくなる。
【００５１】
したがって、第１弁部が機能する間においては、大きな減衰特性を発揮するが、第２弁部が機能する間においては過剰な減衰力の発生を抑制し、建物の破損を防止することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施形態にかかる油圧式ダンパ１によれば、線形性に優れ、極めて簡易な構造で２段階の減衰特性を得ることができる。特に、油圧弁１１ａ、１１ｂの一対の油圧弁を逆向きに配置するだけで、２段階の減衰特性を簡単に得ることができ、油圧回路が極めてシンプルで簡易構造の油圧式ダンパ１を得ることができる。
【００５３】
油圧弁１１は弁体１９の先端に第１弁部３３と第２弁部３５とを有し、第１弁部３３には溝部４１が形成され、第２弁部３５には、テーパ部３７を有するため、シート１５に対する弁体１９の変位量に応じて、２段階の減衰特性を得ることができる。特に、第２弁部３５がテーパ部３７を有するため、リリーフ特性が極めて安定し、かつ設計が容易である。
【００５４】
また、第１弁部３３と弁体１９との境界部近傍には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成されるため、弁体接触部２９とシート接触部３１との接触面が傾くなどして、双方が確実に密着しない場合であっても、円柱部３９が孔１７ａに挿入されている状態では、孔１７ａへの油の逆流（または孔１７ａからの油の流入）を防止することができる。すなわち、弁体１９（弁部２７）が閉じた状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００５５】
次に、その他の実施例について説明する。なお、以下の実施例において、図１〜図４で示した構成と同じ機能を奏する構成については、同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００５６】
図６は、弁体１９に代えて、テーパ部５３を有する弁体５２を用いた例である。テーパ部５３は、弁部２７との境界近傍から後方（ばね側）に向けて拡径するようなテーパ形状である。弁体５２を押さえるシート５０は、弁体５２と対向する面の孔１７ａの外部に段部５１が形成される。すなわち、孔１７ａの後方に、孔１７ａよりも大径の段部が形成される。
【００５７】
ばねにより弁体５２をシート５０に押し付けると、テーパ部５３が段部５１の縁部に接触する。すなわち、弁体５２とシート５０とは面接触しない。なお、この状態においても、通常時は孔１７ａ内に円柱部３９が挿入されるように円柱部３９の範囲を設定すればよい。
【００５８】
弁体５２およびシート５０を用いれば、弁体５２とシート５０との接触面積が極めて小さくなるため、接触部の押しつけ圧力が大きくなり、弁体接触部２９とシート接触部３１との隙間からの作動油の逆方向への流れを確実に防止することができる。
【００５９】
次に、第１弁部に設けられる流路形状の他の実施例について説明する。第１弁部３３に設けられる流路の形状は種々変更することもできる。図７は、流路である溝部の形状を種々変更したものである。
【００６０】
たとえば、図７（ａ）に示すように、溝部６１の形状を、根本部（弁体側）を略半円形状とし、そこから末広がり状に先端（第２弁部側）にむけて幅が広がるように形成してもよい。すなわち、弁部６０の軸方向に対して、略Ｖ字状（またはＶ字状および半円形状の組み合わせ形状）の溝部６１（深さ方向は一定の単なる矩形）としてもよい。この場合も図７（ｂ）に示すように、弁部６０の対向する両側に溝部６１を設けてもよい。このほか、溝部を、軸方向に対して単純な半円形状としてもよい。なお、先端に行くにつれて幅が広がるような形状（Ｖ字、半円、これらの組み合わせ）である方が、線形性に優れて望ましい。また、いずれの場合でも、弁体１９との境界部近傍には、溝部を有さない円柱部３９を設けることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部６０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６１】
また、図７（ｃ）に示すように、第１弁部に設けられる流路を溝部７１のようなスリット形状としてもよい。溝部７１は、先端に向けて深さが深くなるように形成されたスリットである。溝部７１は、図７（ｄ）に示すように、例えば弁部７０の一部に設けられる。なお、この場合でも、第１弁部の溝部７１端部と弁体１９との間に、スリットが設けられない円柱部３９を設けることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部７０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６２】
さらに、図８（ａ）に示すように、第１弁部にテーパ部８１が設けられた弁部８０としてもよい。テーパ部８１は前述の溝部と同様に流路となる部位である。なお、第１弁部のテーパ部８１の軸方向に対するテーパ角度は、第２弁部のテーパ部３７の軸方向に対するテーパ角度よりも小さい。すなわち、弁体の同じ移動量に対して、第１弁部での流路抵抗の低下（流路面積の増加）割合が、第２弁部での流路抵抗の低下（流路面積の増加）割合よりも小さくなる。したがって、第１弁部での減衰係数は、第２弁部での減衰係数よりも大きく設定できる。なお、この場合であっても、第１弁部３３の根本部近傍に、テーパ部８１が設けられない円柱部３９が設けられることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部８０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６３】
図８（ｂ）は、弁部８０の第１弁部による流路を示した図である。図８（ｂ）に示すように、第１弁部３３の一部と第２弁部３５とが孔１７ａに挿入されている状態においては、孔１７ａ内に挿入されている第１弁部３３のテーパ部８１と孔１７ａの内面との間に隙間が形成されている。したがって、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部８１と孔１７ａ内面との隙間を流れ（図中矢印Ｋ）弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。
【００６４】
また、図８（ｃ）に示すように、第１弁部３３が完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａ内には第２弁部の一部のみが挿入されている状態においては、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部３７と孔１７ａ内面（縁部）との隙間を流れ（図中矢印Ｌ）、弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。以上により、２段階の減衰特性を容易に得ることができる。
【００６５】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
例えば、油圧弁１１はピストン５内部ではなく、シリンダ３内部に設けられてもよく、またシリンダ３外部に設けられてもよい。また、油圧式ダンパ１には、その他の弁を設けてもよい。
【００６７】
また、ばね押さえ２３には、ばね２１が挿入される凹部を設けたが、ばね２１の内側に挿入される凸部を設け、凸部によってばね２１を保持してもよい。また、スリーブ１４を用いずに直接ピストン５内部に油圧弁を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１………油圧式ダンパ
３………シリンダ
５………ピストン
７ａ、７ｂ………ピストンロッド
９ａ、９ｂ………油圧室
１１………油圧弁
１３ａ、１３ｂ………ジョイント
１４………スリーブ
１５、５０………シート
１７ａ、１７ｂ………孔
１９、５２………弁体
２１………ばね
２３………ばね押さえ
２５………弁体流路
２７、６０、７０、８０………弁部
２９………弁体接触部
３１………シート接触部
３３………第１弁部
３５………第２弁部
３７………テーパ部
３９………円柱部
４１、６１、７１………溝部
５１………段部
５３………テーパ部
８１………テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形性に優れ、ピストンの速度領域における低速度領域と高速度領域の双方に適応した減衰係数を有する油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震や風などにより構造物が振動した際の制震性を高める為、ブレース等に油圧式ダンパが用いられる場合がある。油圧式ダンパは、流体抵抗を利用し、構造物の揺れを抑える効果を有する。このような油圧式ダンパは、構造物の特性に応じて最適な減衰係数が設定される。この際、油圧式ダンパのピストンの変位速度と発生する減衰力との関係である減衰係数は線形であることが望ましい。したがって、線形性が良い減衰係数の油圧式ダンパを得るためには、線形性に優れた調圧弁が使用される。
【０００３】
一方、ある程度以上の大きな揺れが生じ、ある程度以上の速度で油圧式ダンパのピストンが変位した場合には、油圧式ダンパが過大な減衰力を発生し、建物が破損する恐れがある。そこで、通常、調圧弁の他に、リリーフ弁が設けられ、所定以上の大きな減衰力を油圧式ダンパが発生した際には、リリーフ弁が開き、過剰な減衰力を発生することを防いでいる。
【０００４】
このような、２段階の減衰特性を有する油圧式ダンパとしては、例えばピストンで区切られた油圧室をつなぐ流路に、複数のチェック弁と、調圧弁と、一対のリリーフ弁とが設けられた油圧式ダンパがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧式ダンパは、多くの弁を必要とし、構造が複雑であることから、ピストンの加工性などの製造面やコストの面で、より簡易な２段減衰特性を有する油圧式ダンパが望まれている。
【０００７】
特に、特殊な油圧回路やチェック弁等を組み合わせるような方法ではなく、通常の油圧弁と置き換えることで、簡単に２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用の油圧弁が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、線形性に優れ、２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式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】
【０００９】
前述した目的を達成するための第１の発明は、油圧式ダンパに用いられる油圧弁であって、弁体と、前記弁体と対向する弁体押さえ部材と、前記弁体を前記弁体押さえ部材に押し付けるばねと、を具備し、前記弁体の先端には、前記弁体押さえ部材に設けられた孔に挿入可能な第１の弁部と、前記第１の弁部の先端に設けられた第２の弁部を有し、前記第１の弁部には流路が形成され、前記第２の弁部は、前記第１の弁部先端から縮径する第２弁テーパ部を有し、前記弁体が前記ばねに対抗して移動した状態で、前記第１の弁部が前記孔に挿入されている間は、前記流路と前記孔との隙間を流体が流れ、前記第１の弁部が前記孔から抜けると、前記第２弁テーパ部と前記孔との隙間を流体が流れることを特徴とする油圧式ダンパ用油圧弁である。
【００１０】
前記第１の弁部の前記弁体近傍には、前記流路が設けられず前記孔の内径に対応する円柱部が形成されることが望ましい。
【００１１】
前記弁体の前記第１および第２の弁部が設けられる側には、本体テーパ部が設けられ、前記孔の周囲には、段部が設けられ、前記本体テーパ部が前記段部の縁と接触可能であってもよい。
【００１２】
前記流路は、前記第１の弁部の側面に設けられ、前記弁体の動作方向に対してＵ字状、Ｖ字状、半円形状または、Ｕ字状、Ｖ字状および半円形状の組み合わせによる形状の溝部であってもよい。
【００１３】
または、前記流路は、前記第１の弁部に設けられ先端方向に縮径した第１弁テーパ部であり、前記弁体の軸方向に対する前記第１弁テーパ部のテーパ角度は、前記第２弁テーパ部のテーパ角度よりも小さくてもよく、この場合、前記第２弁テーパ部の前記弁体の軸方向に対するテーパ角度は３０から１２０°の範囲であることが望ましい。
【００１４】
第１の発明の油圧式ダンパ用油圧弁によれば、弁体の先端に第１の弁部と第２の弁部とを有し、第１の弁部には通常時の制震に対する調圧が可能な流路が形成され、第２の弁部には、線形性に優れ、性能設計が非常に容易なテーパ部を有するため、弁体押さえ部材に対する弁体の変位量に応じて、２段階の減衰特性を得ることができる。特に、第２の弁部がテーパであるため、リリーフ特性が極めて安定し、かつ設計が容易である。なお、テーパ部のテーパ角度を３０〜１２０°の範囲とすれば、リリーフ特性が安定して望ましい。
【００１５】
また、通常の油圧弁に対して弁体先端形状のみを変更するものであるため、構造が簡易であり、一つの油圧弁によって容易に２段階の減衰特性を得ることができる。
【００１６】
また、第１の弁部と弁体との交差部近傍には、流路が設けられない円柱部が形成されるため、弁体が閉じている状態において、弁体と弁体押さえ部材との間に油の漏れる隙間が生じた場合であっても、円柱部と弁体押さえ部材の孔との間で確実に油の逆流を防止することができる。
【００１７】
第１の弁部および第２の弁部が設けられる側の弁体の肩部には、本体テーパ部が設けられ、弁体押さえ部材に設けられた段部の縁と接触可能とすれば、弁体と弁体押さえ部材との接触面積が小さくなり、面圧が大きくなるため、背圧による作動油の漏れを抑えることができる。
【００１８】
また、第１の弁部に設けられる流路の形態は、設計される減衰特性等に応じて種々の形状が選択できるため、第２の弁部のテーパ部とは独立した設計が可能である。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明にかかる油圧式ダンパ用油圧弁を一対有し、互いに逆向きに配置されることを特徴とする油圧式ダンパである。
【００２０】
第２の発明の油圧式ダンパによれば、線形性に優れ、極めて簡易な構造で２段階の減衰特性を得ることができる。たとえば、第１の発明にかかる油圧式ダンパ用油圧弁を一対逆向きに配置するだけで、２段階の減衰特性を簡単に得ることができ、油圧回路が極めてシンプルで簡易構造の油圧式ダンパを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易な構造で、線形性に優れ、２段減衰特性を得ることができる油圧式ダンパ用油圧弁およびこれを用いた油圧式ダンパを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】油圧式ダンパ１を示す断面図。
【図２】油圧弁１１を示す断面図。
【図３】油圧弁１１の弁体１９先端の第１弁部３３、第２弁部３５の形状を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図４】弁体１９の動作と作動油の流れを示す図。
【図５】油圧式ダンパ１による減衰特性を示す図。
【図６】弁体１９にテーパ部５３が形成され、段部５１と接触する状態を示す図。
【図７】その他の実施形態にかかる第１弁部３３の形態を示す図。
【図８】その他の実施形態にかかる第１弁部３３の形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる油圧式ダンパ１を示す図である。油圧式ダンパ１は、主に、シリンダ３、ピストン５、ピストンロッド７ａ、７ｂ、油圧弁１１ａ、１１ｂ等から構成される。
【００２４】
シリンダ３は円筒状部材である。シリンダ３内にはピストン５が設けられる。ピストン５の外径はシリンダ３の内径と対応し、ピストン５はシリンダ３内を軸方向に往復移動が可能である。ピストン５の軸方向の両側には、それぞれピストンロッド７ａ、７ｂが設けられる。ピストンロッド７ａ、７ｂはシリンダ３を貫通する。ピストンロッド７ａ、７ｂとシリンダ３と間の摺動部は液密が保たれる。すなわち、シリンダ３内部は、液密が保たれる。
【００２５】
一方の側のピストンロッド７ａは、シリンダ３の外部に突出し、ピストンロッド７ａの端部には、ブレース等と接合されるジョイント１３ａが設けられる。シリンダ３のピストン７ａが突出する側とは逆側には、ジョイント１３ｂが設けられる。ジョイント１３ｂは構造物等と固定される。ピストンロッド７ｂはジョイント１３ｂ側に配置される。すなわち、ピストンロッド７ｂは、外部からは見えない。
【００２６】
ピストン５には、油圧弁１１ａ、１１ｂが設けられる。油圧弁１１ａ、１１ｂは、それぞれ同一の構造であるが、互いに逆向きにピストン５に設けられる。なお、ピストン１１ａ、１１ｂの詳細については後述する。
【００２７】
シリンダ３内は、ピストン５によって２つの圧力室に区画される。油圧室９ａは、ピストンロッド７ａ側の圧力室であり、油圧室９ｂはピストンロッド７ｂ側の圧力室である。油圧室９ａ、９ｂには作動油が充填されている。作動油は、油圧弁１１ａ、１１ｂ等を介して油圧室９ａ、９ｂ間を移動可能である。なお、油圧弁１１ａは油圧室９ａから油圧室９ｂ側への作動油の移動のみを許容し、逆方向へは作動油は流れない（図中矢印Ｃ、Ｄ）。一方、油圧弁１１ｂは、油圧室９ｂから油圧室９ａ側への作動油の移動のみを許容し、逆方向へは作動油は流れない（図中矢印Ｅ、Ｆ）。
【００２８】
なお、図示は省略するが、油圧式ダンパ１にはさらにアキュムレータが設けられることが望ましい。たとえば、ピストン５で区切られた油圧室９ａ、９ｂを連通する流路をピストン５内部等に設け、絞り弁等を介してアキュムレータを設置することが望ましい。アキュムレータは作動油の熱膨張等の影響を吸収し、油圧式ダンパ１の動作を安定させるためのものである。
【００２９】
次に、油圧式ダンパ１の動作について説明する。油圧式ダンパ１のジョイント１３ｂは構造物等に接続される。また、ジョイント１３ａがブレース等に接続される。このため、通常時には、構造物とブレース等とが油圧式ダンパ１を介して接続されている。
【００３０】
この状態から、地震等により揺れが発生し、例えばピストンロッド７ａがシリンダ３より伸びる側（図中矢印Ａ方向）に移動しようとする力が加わると、油圧室９ａ内の作動油が圧縮される。油圧室９ａ内が所定圧力以上になると油圧弁１１ａが開き、油圧室９ａ内の作動油は、油圧室９ａから油圧弁１１ａを通り（図中矢印Ｃ）、油圧室９ｂへ流出する（図中矢印Ｄ）。したがって、ピストンロッド７ａは図中矢印Ａ方向にシリンダ３より伸びる側に移動する。
【００３１】
次に、揺れの方向が反転し、ピストンロッド７ａがシリンダ３内に縮む側（図中矢印Ｂ方向）に移動しようとする力が加わると、油圧室９ｂ内の作動油が圧縮される。油圧室９ｂ内が所定圧力以上になると油圧弁１１ｂが開き、油圧室９ｂ内の作動油は、油圧室９ｂから油圧弁１１ｂを通り（図中矢印Ｅ）、油圧室９ａへ流出する（図中矢印Ｆ）。したがって、ピストンロッド７ａは図中矢印Ｂ方向にシリンダ３内に縮む側に移動する。
【００３２】
作動油が油圧室９ａ、９ｂ間を油圧弁１１ａ、１１ｂを通り移動する際、その流路抵抗等によって振動が減衰する。すなわち、油圧式ダンパ１が振動エネルギーを吸収する。油圧弁１１ａ、１１ｂの減衰特性を、構造物に応じた所定値に調圧することで、適切な減衰性能を得ることができる。
【００３３】
次に、油圧弁１１について説明する。図２は油圧弁１１を示す断面図である。油圧弁１１は、主に、スリーブ１４、弁体１９、シート１５、ばね２１、ばね押さえ２３等から構成される。
【００３４】
スリーブ１４は筒状部材であり、内部にシート１５、ばね押さえ２３等を保持する。スリーブ１４の一方の端部には弁体押さえ部材であるシート１５が設けられる。シート１５は、中心を貫通する孔１７ａが設けられた筒状部材であり、スリーブ１４に固定される。
【００３５】
スリーブ１４の他方の端部には、ばね押さえ２３が設けられる。ばね押さえ２３は、中心を貫通する孔１７ｂが設けられた部材であり、スリーブ１４に固定される。ばね押さえ２３は、ばね２１を保持可能な凹形状を有しており、ばね２１の端部が挿入されて保持される。
【００３６】
弁体１９は、先端に弁部２７を有する部材である。また、弁体１９内部には弁体流路２５が設けられる。弁部２７はシート１５の孔１７ａに挿入される。なお、弁部２７の詳細は後述する。弁体１９の弁部２７が設けられる側の端面は弁体接触部２９であり、対応するシート１５の端面がシート接触部３１となる。弁体接触部２９は、弁体１９軸方向に対して垂直な平面である。
【００３７】
弁体１９とばね押さえ２３との間には、ばね２１が設けられる。ばね２１は、弁体１９をシート１５に対して所定の力で押し付けるものである。弁体１９がシート１５に押しつけられると、弁体接触部２９とシート接触部３１とが接触する。このため、通常時には作動油の流れが遮断される。弁体１９が後方に移動すると、シート１５と弁体１９（弁部２７）との間に隙間が生じる。したがって、孔１７ａから流入する作動油が隙間を通り、弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する。
【００３８】
次に、弁部２７の詳細について説明する。図３は、弁部２７近傍の形状を示す図であり、図３（ａ）は図２のＧ部に相当する平面図であり、図３（ｂ）は弁部２７の正面図である。弁体１９の端部には略円柱形状の弁部２７が形成される。弁部２７は、大きく第１弁部３３と第２弁部３５とに分けられる。第１弁部には、流路である溝部４１が設けられる。溝部４１は、根本部（弁体１９側）が略半円形状であり、半円形状に接続され軸方向に略平行な形状（略Ｕ字形状）の所定深さの溝である。すなわち、溝部４１は、軸方向に対してＵ字形状の溝（深さ方向に対しては単なる矩形溝）であり、弁部２７の対向する両側に設けられる。なお、溝部４１の形状はこれに限られない。
【００３９】
なお、溝部４１は、第１弁部３３の全長にわたって設けられず、弁部２７の根本部（弁体１９との境界近傍）には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成される。すなわち、円柱部３９は、略円柱形状であり、周囲に溝やテーパ、切欠き等を有さない部位である。円柱部３９の外径は、孔１７ａの内径に対応するため、弁部２７が孔１７ａに挿入されると、円柱部３９の外面と孔１７ａの内面との間にはほとんど隙間が生じない。
【００４０】
第２弁部３５は、第１弁部３３の先端に形成され、第２弁部の根本側（第１弁部３３境界側）から先端側に向かって縮径するテーパ部３７を有する。テーパ部３７のテーパ角度は、設置される構造物等によって適宜決定されるが、軸方向に対して３０〜１２０°程度が望ましい。
【００４１】
図４は、弁体１９が動作した際の第１弁部３３、第２弁部３５の機能について示す図である。なお、図１に示すように、油圧弁１１ａと油圧弁１１ｂとは逆向きに設置されるため、例えば油圧弁１１ａが動作する際には、油圧弁１１ｂは閉じた状態であり、作動油を流さない。以下の説明では、動作側の油圧弁１１ａについて説明する。図４（ａ）に示すように、通常時（振動がない場合）には、前述の通り、弁体接触部２９とシート接触部３１とが接触し、作動油の流路は断たれている。なお、わずかに弁体１９が移動した場合などでも、円柱部３９が設けられるため、弁部２７と孔１７ａとの間の隙間が塞がれているため、通常時における作動油の漏れは抑制される。
【００４２】
次に、図４（ｂ）に示すように、油圧式ダンパ１のピストン５が所定の速度で移動し始める（図１矢印Ａ方向）と、移動速度に応じた力で弁体１９がばね２１（図２参照）の押しつけ力に対抗して押し戻され、後方（ばね２１側）に移動する。この際、円柱部３９は完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａには第１弁部３３の一部と第２弁部３５とが挿入されている。すなわち、弁部２７における第１弁部３３の軸方向範囲が孔１７ａの縁部に位置している。なお、前述の通り、この際に逆向きの油圧弁１１ｂは図４（ａ）の状態を保持して作動油を流さず、また、ピストン５の動作方向が逆向き（図１矢印Ｂ方向）の場合には、逆向きの油圧弁１１ｂが図４（ｂ）の動作を行い、この際には油圧弁１１ａが図４（ａ）の状態を保持して作動油を流さない。以下同様である。
【００４３】
図４（ｂ）の状態においては、弁体接触部２９とシート接触部３１とが離れるため、弁体１９とシート１５の間に隙間が生じる。また、孔１７ａ内に挿入されている第１弁部３３には溝部４１が形成されている。したがって、孔１７ａに流入した作動油は、溝部４１と孔１７ａ内面との隙間を流れ（図中矢印Ｈ）弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。さらに、作動油は弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する（図２参照）。
【００４４】
第１弁部３３が孔１７ａ内に挿入されている状態における油圧式ダンパ１の減衰特性は、溝部４１の形状およびばね２１の押しつけ力により決定される。すなわち、溝部４１の形状を最適化することで線形性に優れ、高い減衰特性を得ることができる。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、ピストン５がさらに大きな移動速度で移動した場合、弁体１９はより大きな力で押し戻される。この際、所定量以上の力が加わると、第１弁部３３が完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａ内には第２弁部の一部のみが挿入されている。すなわち、弁部２７における第２弁部３５の軸方向範囲が孔１７ａの縁部に位置している。
【００４６】
この状態においては、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部３７と孔１７ａ内面（縁部）との隙間を流れ（図中矢印Ｉ）、弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。さらに、作動油は弁体流路２５内を流れ、スリーブ１４内を流れて孔１７ｂから後方へ流出する（図２参照）。
【００４７】
第２弁部３５が孔１７ａ内に挿入されている状態における油圧式ダンパ１の減衰特性は、テーパ部３７の角度およびばね２１の押しつけ力により決定される。すなわち、テーパ角度３７を最適化することで線形性に優れ、高い減衰特性を得ることができる。
【００４８】
ここで、通常弁の特性を設計する際には、弁体に発生する流体力とばねによる力を考慮する。流体力は、流体が流れる際に弁体等へ加わる力であるが、この流体力の算出は、テーパ形状であると比較的容易に算出することができる。このため、少なくとも第２弁部の形状をテーパ形状とすることが、油圧弁の設計を容易にし、安定した減衰特性を得るためには望ましい。
【００４９】
図５は、油圧式ダンパ１を用いた減衰特性を示す図である。第１弁部３３が孔１７ａ内に挿入されている間（Ｊ部より左側）は、油圧式ダンパ１は、第１減衰係数４３により決定される減衰特性を発揮する。一方、Ｊ部以上の速度でピストン５が移動した際には、第２弁部３５が孔１７ａに挿入されており、油圧式ダンパ１は、第２減衰係数４５により決定される減衰特性を発揮する。
【００５０】
すなわち、例えば、第２弁部３５が機能している状態（図４（ｃ））において、弁体１９が後方へ所定の量移動した際における、テーパ部３７と孔１７ａによる流路抵抗の減少割合（すなわち流路断面積の増加割合）をＳとする。同様に、第１弁部３３が機能している状態（図４（ｂ））において、同じ弁体１９の移動量に対して溝４１と孔１７ａによる流路抵抗の減少割合（すなわち流路断面積の増加割合）をＴとすると、ＳはＴよりも大きくなる。
【００５１】
したがって、第１弁部が機能する間においては、大きな減衰特性を発揮するが、第２弁部が機能する間においては過剰な減衰力の発生を抑制し、建物の破損を防止することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施形態にかかる油圧式ダンパ１によれば、線形性に優れ、極めて簡易な構造で２段階の減衰特性を得ることができる。特に、油圧弁１１ａ、１１ｂの一対の油圧弁を逆向きに配置するだけで、２段階の減衰特性を簡単に得ることができ、油圧回路が極めてシンプルで簡易構造の油圧式ダンパ１を得ることができる。
【００５３】
油圧弁１１は弁体１９の先端に第１弁部３３と第２弁部３５とを有し、第１弁部３３には溝部４１が形成され、第２弁部３５には、テーパ部３７を有するため、シート１５に対する弁体１９の変位量に応じて、２段階の減衰特性を得ることができる。特に、第２弁部３５がテーパ部３７を有するため、リリーフ特性が極めて安定し、かつ設計が容易である。
【００５４】
また、第１弁部３３と弁体１９との境界部近傍には、溝部４１が設けられない円柱部３９が形成されるため、弁体接触部２９とシート接触部３１との接触面が傾くなどして、双方が確実に密着しない場合であっても、円柱部３９が孔１７ａに挿入されている状態では、孔１７ａへの油の逆流（または孔１７ａからの油の流入）を防止することができる。すなわち、弁体１９（弁部２７）が閉じた状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００５５】
次に、その他の実施例について説明する。なお、以下の実施例において、図１〜図４で示した構成と同じ機能を奏する構成については、同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００５６】
図６は、弁体１９に代えて、テーパ部５３を有する弁体５２を用いた例である。テーパ部５３は、弁部２７との境界近傍から後方（ばね側）に向けて拡径するようなテーパ形状である。弁体５２を押さえるシート５０は、弁体５２と対向する面の孔１７ａの外部に段部５１が形成される。すなわち、孔１７ａの後方に、孔１７ａよりも大径の段部が形成される。
【００５７】
ばねにより弁体５２をシート５０に押し付けると、テーパ部５３が段部５１の縁部に接触する。すなわち、弁体５２とシート５０とは面接触しない。なお、この状態においても、通常時は孔１７ａ内に円柱部３９が挿入されるように円柱部３９の範囲を設定すればよい。
【００５８】
弁体５２およびシート５０を用いれば、弁体５２とシート５０との接触面積が極めて小さくなるため、接触部の押しつけ圧力が大きくなり、弁体接触部２９とシート接触部３１との隙間からの作動油の逆方向への流れを確実に防止することができる。
【００５９】
次に、第１弁部に設けられる流路形状の他の実施例について説明する。第１弁部３３に設けられる流路の形状は種々変更することもできる。図７は、流路である溝部の形状を種々変更したものである。
【００６０】
たとえば、図７（ａ）に示すように、溝部６１の形状を、根本部（弁体側）を略半円形状とし、そこから末広がり状に先端（第２弁部側）にむけて幅が広がるように形成してもよい。すなわち、弁部６０の軸方向に対して、略Ｖ字状（またはＶ字状および半円形状の組み合わせ形状）の溝部６１（深さ方向は一定の単なる矩形）としてもよい。この場合も図７（ｂ）に示すように、弁部６０の対向する両側に溝部６１を設けてもよい。このほか、溝部を、軸方向に対して単純な半円形状としてもよい。なお、先端に行くにつれて幅が広がるような形状（Ｖ字、半円、これらの組み合わせ）である方が、線形性に優れて望ましい。また、いずれの場合でも、弁体１９との境界部近傍には、溝部を有さない円柱部３９を設けることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部６０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６１】
また、図７（ｃ）に示すように、第１弁部に設けられる流路を溝部７１のようなスリット形状としてもよい。溝部７１は、先端に向けて深さが深くなるように形成されたスリットである。溝部７１は、図７（ｄ）に示すように、例えば弁部７０の一部に設けられる。なお、この場合でも、第１弁部の溝部７１端部と弁体１９との間に、スリットが設けられない円柱部３９を設けることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部７０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６２】
さらに、図８（ａ）に示すように、第１弁部にテーパ部８１が設けられた弁部８０としてもよい。テーパ部８１は前述の溝部と同様に流路となる部位である。なお、第１弁部のテーパ部８１の軸方向に対するテーパ角度は、第２弁部のテーパ部３７の軸方向に対するテーパ角度よりも小さい。すなわち、弁体の同じ移動量に対して、第１弁部での流路抵抗の低下（流路面積の増加）割合が、第２弁部での流路抵抗の低下（流路面積の増加）割合よりも小さくなる。したがって、第１弁部での減衰係数は、第２弁部での減衰係数よりも大きく設定できる。なお、この場合であっても、第１弁部３３の根本部近傍に、テーパ部８１が設けられない円柱部３９が設けられることが望ましい。円柱部３９によれば、弁部８０が孔１７ａに挿入された状態での作動油の漏えいを確実に防止することができる。
【００６３】
図８（ｂ）は、弁部８０の第１弁部による流路を示した図である。図８（ｂ）に示すように、第１弁部３３の一部と第２弁部３５とが孔１７ａに挿入されている状態においては、孔１７ａ内に挿入されている第１弁部３３のテーパ部８１と孔１７ａの内面との間に隙間が形成されている。したがって、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部８１と孔１７ａ内面との隙間を流れ（図中矢印Ｋ）弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。
【００６４】
また、図８（ｃ）に示すように、第１弁部３３が完全に孔１７ａから抜け、孔１７ａ内には第２弁部の一部のみが挿入されている状態においては、孔１７ａに流入した作動油は、テーパ部３７と孔１７ａ内面（縁部）との隙間を流れ（図中矢印Ｌ）、弁体接触部２９とシート接触部３１との間に流入する。以上により、２段階の減衰特性を容易に得ることができる。
【００６５】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
例えば、油圧弁１１はピストン５内部ではなく、シリンダ３内部に設けられてもよく、またシリンダ３外部に設けられてもよい。また、油圧式ダンパ１には、その他の弁を設けてもよい。
【００６７】
また、ばね押さえ２３には、ばね２１が挿入される凹部を設けたが、ばね２１の内側に挿入される凸部を設け、凸部によってばね２１を保持してもよい。また、スリーブ１４を用いずに直接ピストン５内部に油圧弁を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１………油圧式ダンパ
３………シリンダ
５………ピストン
７ａ、７ｂ………ピストンロッド
９ａ、９ｂ………油圧室
１１………油圧弁
１３ａ、１３ｂ………ジョイント
１４………スリーブ
１５、５０………シート
１７ａ、１７ｂ………孔
１９、５２………弁体
２１………ばね
２３………ばね押さえ
２５………弁体流路
２７、６０、７０、８０………弁部
２９………弁体接触部
３１………シート接触部
３３………第１弁部
３５………第２弁部
３７………テーパ部
３９………円柱部
４１、６１、７１………溝部
５１………段部
５３………テーパ部
８１………テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧式ダンパに用いられる油圧弁であって、
弁体と、
前記弁体と対向する弁体押さえ部材と、
前記弁体を前記弁体押さえ部材に押し付けるばねと、
を具備し、
前記弁体の先端には、前記弁体押さえ部材に設けられた孔に挿入可能な第１の弁部と、前記第１の弁部の先端に設けられた第２の弁部を有し、
前記第１の弁部には流路が形成され、
前記第２の弁部は、前記第１の弁部先端から縮径する第２弁テーパ部を有し、
前記弁体が前記ばねに対抗して移動した状態で、前記第１の弁部が前記孔に挿入されている間は、前記流路と前記孔との隙間を流体が流れ、
前記第１の弁部が前記孔から抜けると、前記第２弁テーパ部と前記孔との隙間を流体が流れることを特徴とする油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項２】
前記第１の弁部の前記弁体近傍には、前記流路が設けられず前記孔の内径に対応する円柱部が形成されることを特徴とする請求項１記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項３】
前記弁体の前記第１および第２の弁部が設けられる側には、本体テーパ部が設けられ、前記孔の周囲には、段部が設けられ、前記本体テーパ部が前記段部の縁と接触可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項４】
前記流路は、前記第１の弁部の側面に設けられ、前記弁体の動作方向に対してＵ字状、Ｖ字状、半円形状または、Ｕ字状、Ｖ字状および半円形状の組み合わせによる形状の溝部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項５】
前記流路は、前記第１の弁部に設けられ先端方向に縮径した第１弁テーパ部であり、前記弁体の軸方向に対する前記第１弁テーパ部のテーパ角度は、前記第２弁テーパ部のテーパ角度よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項６】
前記第２弁テーパ部の前記弁体の軸方向に対するテーパ角度は３０から１２０°の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁を一対有し、互いに逆向きに配置されることを特徴とする油圧式ダンパ。
【請求項１】
油圧式ダンパに用いられる油圧弁であって、
弁体と、
前記弁体と対向する弁体押さえ部材と、
前記弁体を前記弁体押さえ部材に押し付けるばねと、
を具備し、
前記弁体の先端には、前記弁体押さえ部材に設けられた孔に挿入可能な第１の弁部と、前記第１の弁部の先端に設けられた第２の弁部を有し、
前記第１の弁部には流路が形成され、
前記第２の弁部は、前記第１の弁部先端から縮径する第２弁テーパ部を有し、
前記弁体が前記ばねに対抗して移動した状態で、前記第１の弁部が前記孔に挿入されている間は、前記流路と前記孔との隙間を流体が流れ、
前記第１の弁部が前記孔から抜けると、前記第２弁テーパ部と前記孔との隙間を流体が流れることを特徴とする油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項２】
前記第１の弁部の前記弁体近傍には、前記流路が設けられず前記孔の内径に対応する円柱部が形成されることを特徴とする請求項１記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項３】
前記弁体の前記第１および第２の弁部が設けられる側には、本体テーパ部が設けられ、前記孔の周囲には、段部が設けられ、前記本体テーパ部が前記段部の縁と接触可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項４】
前記流路は、前記第１の弁部の側面に設けられ、前記弁体の動作方向に対してＵ字状、Ｖ字状、半円形状または、Ｕ字状、Ｖ字状および半円形状の組み合わせによる形状の溝部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項５】
前記流路は、前記第１の弁部に設けられ先端方向に縮径した第１弁テーパ部であり、前記弁体の軸方向に対する前記第１弁テーパ部のテーパ角度は、前記第２弁テーパ部のテーパ角度よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項６】
前記第２弁テーパ部の前記弁体の軸方向に対するテーパ角度は３０から１２０°の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の油圧式ダンパ用油圧弁を一対有し、互いに逆向きに配置されることを特徴とする油圧式ダンパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２０９９５９（Ｐ２０１０−２０９９５９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４７０６（Ｐ２００９−５４７０６）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
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