JP6368204B2 - 鉄道用制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用制振装置に関する。

従来、この種の鉄道用制振装置にあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるアクチュエータ或いは減衰力可変ダンパを備える鉄道用制振装置が知られている。

アクチュエータを備える鉄道用制振装置では、車体の振動をセンサで検知し、車体の振動を抑制する方向にアクチュエータに推力を発揮させて、車体振動を抑制するようになっており、車両における乗り心地を向上できる（たとえば、特許文献１参照）。

また、減衰力可変ダンパを備える鉄道用制振装置では、同じく、車体の振動をセンサで検知し、減衰力可変ダンパがこの車体の振動を抑制する方向の減衰力を発揮できる場合には減衰力を大きくし、反対に、車体の振動を助長してしまう方向の減衰力しか発揮できない場合には減衰力を最小にして、パッシブなダンパでスカイフック制御を実現するようにしている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平０６−２３９２３２号公報 特開平１０−３１５９６５号公報

アクチュエータを備えた鉄道用制振装置では、アクチュエータに油圧を供給するためにポンプと、ポンプを駆動するモータが必要であり、モータの制御には、モータを駆動するためのインバータと制御指令を生成するコントローラを備えた制御箱の設置が必須となる。アクチュエータは、重い車体の振動を制振しなければならないため、台車一台につき一本で車体を制振使用とすると力不足となるため、台車一台当たりにつき二本設けられる場合が多く、そうすると、１車両あたり４本のアクチュエータが必要で、制御箱も同様に四つ必要であるから、鉄道車両への搭載性に難があり、コストも嵩んでしまう。

対して、減衰力可変ダンパを備えた鉄道用制振装置では、自ら積極的に伸長および収縮できないため、アクチュエータで制振する鉄道用制振装置に比較して制振効果は及ばない。

そこで、本発明は前記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、鉄道車両への搭載性を損なわずに鉄道車両を効果的に制振できる鉄道用制振装置の提供である。

前記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段の鉄道用制振装置は、第一シリンダ装置が第一シリンダ本体と液圧回路とポンプとを備えてアクチュエータとしてもダンパとしても機能し、第二シリンダ装置が第二シリンダ本体とダンパ回路とを備えてダンパとしてのみ機能し、液圧回路とダンパ回路とが同一回路であるので、モータを備えているのは第一シリンダ装置のみであり、第二シリンダ装置にはモータが設けられず、インバータを備える大型の制御箱が必要なのは第一シリンダ装置のみとなり、台車一台当たり第一シリンダ装置と第二シリンダ装置を一つずつ設けても鉄道車両へ難なく搭載できる。また、第一シリンダ装置とともに第二シリンダ装置が車体を制振するので、高い制振効果が得られる。

また、鉄道用制振装置の構成を、第一シリンダ本体におけるシリンダの内径と第二シリンダ本体におけるシリンダの内径とを同一径とし、第一シリンダ本体におけるピストンの外径と第二シリンダ本体におけるピストンの外径を同一径とし、第一シリンダ本体におけるロッドの外径と第二シリンダ本体におけるロッドの外径を同一径とする場合には、同じ制御指令を与えると、第一シリンダ装置の推力と第二シリンダ装置の減衰力とが等しくできるので、制御信号を共通化できる。よって、第一シリンダ装置および第二シリンダ装置に対して一つの制御箱を設ければ足り、より一層車両搭載性が向上し、より一層鉄道用制振装置が安価に済む。

さらに、鉄道用制振装置における液圧回路およびダンパ回路がともに、伸側室と圧側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、圧側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、タンクから圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、圧側室から伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、伸側室をタンクへ接続する排出通路と、排出通路の途中に設けた可変リリーフ弁とを備えて構成されるので、第二シリンダ装置を片効きのダンパとして機能させれば、第一シリンダ装置の制振制御を一切邪魔せず、第二シリンダ装置の減衰力も振動抑制に寄与できるから、より一層、高い制振効果が得られる。

また、鉄道用制振装置は、第一シリンダ装置がポンプと、ポンプを伸側室と前記タンクとに連通する供給通路と、供給通路の途中に配置されるとともにポンプから伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁と、ポンプを駆動するモータとが設けられる回路ブロックを備えるので、第二シリンダ装置にこの回路ブロックを装着するだけで第一シリンダ装置を製造でき、第一シリンダ装置の製造が飛躍的に容易となる。

本発明の鉄道用制振装置によれば、鉄道車両への搭載性を損なわずに鉄道車両を効果的に制振できる。

第一の実施の形態における鉄道用制振装置を鉄道車両の車体と台車との間に介装した状態を示す図である。 第一の実施の形態における鉄道用制振装置の第一シリンダ装置の概略図である。 第一の実施の形態における鉄道用制振装置の第二シリンダ装置の概略図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。本発明の一実施の形態における鉄道用制振装置Ｓは、基本的には、図１に示すように、鉄道車両の車体Ｂに設けた中心ピンＰと台車Ｗとの間に設けた第一シリンダ装置Ａと同じく中心ピンＰと台車Ｗとの間であって第一シリンダ装置Ａとは中心ピンＰを挟んで反対側に配置される第二シリンダ装置Ｄとを備えて構成されている。このように、第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄは、車体Ｂと台車Ｗとの間に並列されて介装されており、これら第一シリンダ装置Ａが出力する推力と第二シリンダ装置Ｄが出力する減衰力で車体Ｂの左右方向の振動を抑制するようになっている。また、車体Ｂは台車Ｗとの間に介装される空気ばねＡＳによって弾性支持されていて、台車Ｗに対して図１中上下左右方向への相対移動が許容されている。

まず、第一シリンダ装置Ａについて説明する。第一シリンダ装置Ａは、図２に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画した伸側室５と圧側室６とを備えた第一シリンダ本体Ｃ１と、タンク７と、第一シリンダ本体Ｃ１の推力発生方向と推力を調節する液圧回路ＬＣと、伸側室５へ液体を供給するポンプ１２とを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。また、前記伸側室５と圧側室６には作動油等の液体が充填されるとともに、タンク７には、液体のほかに気体が充填されている。なお、タンク７内は、特に、気体の圧縮充填によって加圧状態とする必要は無い。

液圧回路ＬＣは、この場合、伸側室５と圧側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、圧側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１と、タンク７から圧側室６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路１８と、圧側室６から伸側室５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路１９と、伸側室５をタンク７へ接続する排出通路２１と、排出通路２１の途中に設けた可変リリーフ弁２２とを備えて構成されている。

そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とするとともに第二開閉弁１１を閉じた状態でポンプ１２を駆動すると、この第一シリンダ装置Ａを伸長駆動でき、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とするとともに第一開閉弁９を閉じた状態でポンプ１２を駆動すると、第一シリンダ装置Ａを収縮駆動できるようになっている。

以下、第一シリンダ装置Ａの各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図２中右端は蓋１３によって閉塞され、図２中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、前記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端を同じくシリンダ２内に摺動自在に挿入されているピストン３に連結してある。

なお、ロッド４の外周とロッドガイド１４の内周とロッドガイド１４の外周とシリンダ２との間は、図示を省略したシール部材によってシールされており、シリンダ２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画される伸側室５と圧側室６には、前述のように液体として作動油が充填されている。

また、この第一シリンダ装置Ａの場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３の伸側室５側の受圧面積が圧側室６側の受圧面積の二分の一となるようになっており、伸長駆動時と収縮駆動時とで伸側室５の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなるようになっており、第一シリンダ装置Ａの変位量に対する流量も伸縮両側で同じとなる。

詳しくは、第一シリンダ装置Ａを伸長駆動させる場合、伸側室５と圧側室６を連通させた状態となって伸側室５内と圧側室６内の圧力が等しくなって、第一シリンダ装置Ａは、ピストン３における伸側室５側と圧側室６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、第一シリンダ装置Ａを収縮駆動させる場合、伸側室５と圧側室６との連通が断たれて圧側室６をタンク７に連通させた状態となるので、第一シリンダ装置Ａは、伸側室５内の圧力とピストン３における伸側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生する。このように、第一シリンダ装置Ａの発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一に伸側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、この第一シリンダ装置Ａの推力を制御する場合、伸長駆動、収縮駆動共に、伸側室５の圧力を制御すればよい。この第一シリンダ装置Ａでは、ピストン３の伸側室５側の受圧面積を圧側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側で伸側室５の圧力が同じとなって制御が簡素となり、加えて変位量に対する流量も同じとなって伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３の伸側室５側の受圧面積を圧側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、伸側室５の圧力で第一シリンダ装置Ａの伸縮両側の推力の制御できる点は変わらない。

戻って、ロッド４の図２中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３には、図示しない取付部を備えており、この第一シリンダ装置Ａを鉄道車両における車体Ｂと台車Ｗとの間に介装できるようになっている。

そして、伸側室５と圧側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外で伸側室５と圧側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。

第一開閉弁９は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放して伸側室５と圧側室６とを連通する連通ポジション９ｂと、伸側室５と圧側室６との連通を遮断する遮断ポジション９ｃとを備えたバルブ９ａと、遮断ポジション９ｃを採るようにバルブ９ａを附勢するバネ９ｄと、通電時にバルブ９ａをバネ９ｄに対抗して連通ポジション９ｂに切換えるソレノイド９ｅとを備えて構成されている。

つづいて、圧側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放して圧側室６とタンク７とを連通する連通ポジション１１ｂと、圧側室６とタンク７との連通を遮断する遮断ポジション１１ｃとを備えたバルブ１１ａと、遮断ポジション１１ｃを採るようにバルブ１１ａを附勢するバネ１１ｄと、通電時にバルブ１１ａをバネ１１ｄに対抗して連通ポジション１１ｂに切換えるソレノイド１１ｅとを備えて構成されている。

ポンプ１２は、モータ１５によって駆動されるようになっており、ポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するポンプとされており、その吐出口は供給通路１６によって伸側室５へ連通され、吸込口はタンク７に通じて、モータ１５によって駆動されると、タンク７から液体を吸込んで伸側室５へ液体を供給する。

前述のようにポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用できる。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用できる。

なお、供給通路１６の途中には、伸側室５からポンプ１２への液体の逆流を阻止する逆止弁１７を設けてある。よって、ポンプ１２への液体の逆流が阻止されるため、第一シリンダ装置Ａは、動作方向とは逆向きの力を発揮する際に、モータ１５の最大トルクには縛られずに大きな力を発揮できる。

また、伸側室５とタンク７とが排出通路２１を通じて接続されており、この排出通路２１の途中に開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２が設けられている。

可変リリーフ弁２２は、排出通路２１の途中に設けた弁体２２ａと、排出通路２１を遮断するように弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂと、通電時にバネ２２ｂに対抗する推力を発生する比例ソレノイド２２ｃとを備えて構成され、比例ソレノイド２２ｃに流れる電流量を調節すると開弁圧を調節できるようになっている。

この可変リリーフ弁２２は、弁体２２ａに作用させる排出通路２１の上流となる伸側室５の圧力がリリーフ圧（開弁圧）を超えると、当該排出通路２１を開放させる方向に弁体２２ａを推す前記圧力に起因する推力と比例ソレノイド２２ｃによる推力との合力が、排出通路２１を遮断させる方向へ弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂの附勢力に打ち勝つようになって、弁体２２ａを後退させて排出通路２１を開放するようになっている。

また、この可変リリーフ弁２２にあっては、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を増大させると、比例ソレノイド２２ｃが発生する推力を増大できるようになっており、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を最大とすると開弁圧が最小となり、反対に、比例ソレノイド２２ｃに全く電流を供給しないと開弁圧が最大となる。

そして、可変リリーフ弁２２は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状態に関わらず、第一シリンダ装置Ａに伸縮方向の過大な入力があって、伸側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路２１を開放して伸側室５をタンク７へ連通し、伸側室５内の圧力をタンク７へ逃がして、第一シリンダ装置Ａのシステム全体を保護するようになっている。

また、タンク７と圧側室６とを連通する吸込通路１８が設けられており、この吸込通路１８の途中には逆止弁１８ａが設けられて、当該吸込通路１８は、タンク７から圧側室６へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、圧側室６と伸側室５とを連通する整流通路１９が設けられており、この整流通路１９の途中には逆止弁１９ａが設けられて、当該整流通路１９は、圧側室６から伸側室５へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、吸込通路１８については、第二開閉弁１１の遮断ポジション１１ｃを逆止弁とすると第二通路１０に集約でき、整流通路１９は、第一開閉弁９の遮断ポジション９ｃを逆止弁とすると第一通路８に集約できる。

第一シリンダ装置Ａに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとして、モータ１５を所定の回転数で回転させポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすると、伸側室５と圧側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図２中左方へ押され第一シリンダ装置Ａは伸長方向の推力を発揮する。伸側室５内および圧側室６内の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁２２が開弁して液体が排出通路２１を介してタンク７へ逃げるので、伸側室５内および圧側室６内の圧力は、可変リリーフ弁２２に与える電流量で決まる可変リリーフ弁２２の開弁圧にコントロールされる。よって、第一シリンダ装置Ａは、ピストン３における伸側室５側と圧側室６側の受圧面積差に前記した可変リリーフ弁２２によってコントロールされる伸側室５内および圧側室６内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。

これに対して、第一シリンダ装置Ａに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとして、モータ１５を所定の回転数で回転させつつポンプ１２から伸側室５内へ液体を供給する。このようにすると、圧側室６とタンク７が連通状態におかれるとともに伸側室５にポンプ１２から液体が供給されるので、ピストン３が図２中右方へ押され第一シリンダ装置Ａは収縮方向の推力を発揮する。前記したところと同様に、可変リリーフ弁２２の電流量を調節すると、第一シリンダ装置Ａは、ピストン３における伸側室５側の受圧面積と可変リリーフ弁２２にコントロールされる伸側室５内の圧力を乗じた値からピストン３における圧側室６側の受圧面積にタンク圧を乗じた値を差し引きした値の収縮方向の推力を発揮する。

このように、モータ１５を所定の回転数で定速回転させると、ポンプ１２の回転数が変化しないので、ポンプ１２の回転数変動に伴う騒音の発生を防止でき、第一シリンダ装置Ａの制御応答性をも良好なものとなるが、可変リリーフ弁２２による圧力調整にモータ１５の回転数の変更を加味して第一シリンダ装置Ａを調節するようにしてもよい。

また、この第一シリンダ装置Ａにあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ１５の駆動状況に関わらず、ダンパとしても機能させうる。第一シリンダ装置Ａには、吸込通路１８と整流通路１９が設けられており、第一開閉弁９と第二開閉弁１１が閉弁する場合、第一シリンダ装置Ａが伸縮すると必ずシリンダ２内から液体が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。

具体的には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１が閉弁する場合、第一シリンダ装置Ａが伸長すると伸側室５が圧縮されて液体が排出通路２１を通じてタンク７へ排出され、拡大される圧側室６には吸込通路１８を介してタンク７から液体が供給される。第一開閉弁９と第二開閉弁１１が閉弁する状態で、反対に、第一シリンダ装置Ａが収縮すると圧側室６が圧縮されて液体が整流通路１９を通じて伸側室５へ移動し、さらに、シリンダ２内へのロッド４の侵入によって余剰となる液体がシリンダ２内から排出通路２１を通じてタンク７へ排出される。このように、第一シリンダ装置Ａでは、伸縮すると必ずシリンダ２内から液体が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。この液体の流れに可変リリーフ弁２２で抵抗を与えて、伸側室５内の圧力を制御すれば、第一シリンダ装置Ａは所望の減衰力を発揮する。また、この第一シリンダ装置Ａは、ピストン３の伸側室５側の受圧面積を圧側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、可変リリーフ弁２２の開弁圧が変わらなければ、伸縮両側で同じ減衰力を発揮する。

また、第一開閉弁９を開き、第二開閉弁１１を閉じると伸側室５と圧側室６が連通され、この状態で第一シリンダ装置Ａが収縮すると、ロッド４のシリンダ２内への侵入によって、伸側室５と圧側室６が圧縮されて、ロッド４がシリンダ２内に侵入する体積分の液体が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。この液体の流れに対して可変リリーフ弁２２が抵抗を与えるので、第一シリンダ装置Ａは、収縮側の減衰力を発揮する。第一開閉弁９を開き、第二開閉弁１１を閉じた状態で、反対に、第一シリンダ装置Ａが伸長すると、伸側室５と圧側室６が連通されているので、液体が伸側室５から抵抗なく圧側室６へ移動するとともに、ロッド４のシリンダ２内からの退出によって不足する液体は吸込通路１８を通じてタンク７から供給される。このように、第一シリンダ装置Ａが伸長する場合、可変リリーフ弁２２を液体が通過しないため、第一シリンダ装置Ａは、伸長側の減衰力を発揮しない。

第一開閉弁９を閉じ、第二開閉弁１１を開くと、伸側室５と圧側室６は連通されず、圧側室６とタンク７とが連通される。この状態で第一シリンダ装置Ａが伸長すると、伸側室５が圧縮されて、伸側室５から液体が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。拡大する圧側室６には、液体がタンク７から抵抗なく供給される。この液体の流れに対して可変リリーフ弁２２が抵抗を与えるので、第一シリンダ装置Ａは、伸長側の減衰力を発揮する。第一開閉弁９を閉じ、第二開閉弁１１を開いた状態で、反対に、第一シリンダ装置Ａが収縮すると、圧縮される圧側室６から整流通路１９を通じて抵抗なく拡大する伸側室５へ液体が移動する。ロッド４のシリンダ２内への侵入によって余剰となる液体は、圧側室６とタンク７とが連通状態となっているので、シリンダ２内から抵抗なくタンク７へ排出される。このように、第一シリンダ装置Ａが収縮する場合、可変リリーフ弁２２を液体が通過しないため、第一シリンダ装置Ａは、収縮側の減衰力を発揮しない。よって、第一開閉弁９と第二開閉弁１１の開閉の切換えによって、伸長側でのみ減衰力を発揮する片効きのダンパと、収縮側でのみ減衰力を発揮する片効きのダンパと、伸縮両側で減衰力を発揮するダンパのいずれかに第一シリンダ装置Ａを設定できる。このように、液圧回路ＬＣは、第一シリンダ装置Ａをアクチュエータとしてもダンパとしても機能させうるのである。

つづいて、第二シリンダ装置Ｄについて説明する。第二シリンダ装置Ｄは、図３に示すように、シリンダ３２と、シリンダ３２内に摺動自在に挿入されるピストン３３と、シリンダ３２内に挿入されてピストン３３に連結されるロッド３４と、シリンダ３２内にピストン３３で区画した伸側室３５と圧側室３６とを備えた第二シリンダ本体Ｃ２と、タンク３７と、第二シリンダ本体Ｃ２の推力発生方向と推力を調節するダンパ回路ＤＣとを備えており、片ロッド型のダンパとして構成されている。また、前記伸側室３５と圧側室３６には作動油等の液体が充填されるとともに、タンク３７には、液体のほかに気体が充填されている。なお、タンク３７内は、特に、気体の圧縮充填によって加圧状態とする必要は無い。

ダンパ回路ＤＣは、この場合、伸側室３５と圧側室３６とを連通する第一通路３８の途中に設けた第一開閉弁３９と、圧側室３６とタンク３７とを連通する第二通路４０の途中に設けた第二開閉弁４１と、タンク３７から圧側室３６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路４８と、圧側室３６から伸側室３５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路４９と、伸側室３５をタンク３７へ接続する排出通路５１と、排出通路５１の途中に設けた可変リリーフ弁５２とを備えて構成されている。

以下、第二シリンダ装置Ｄの各部について詳細に説明する。シリンダ３２は筒状であって、その図３中右端は蓋１３によって閉塞され、図３中左端には環状のロッドガイド４４が取り付けられている。また、前記ロッドガイド４４内には、シリンダ３２内に移動自在に挿入されるロッド３４が摺動自在に挿入されている。このロッド３４は、一端をシリンダ３２外へ突出させており、シリンダ３２内の他端を同じくシリンダ３２内に摺動自在に挿入されているピストン３３に連結してある。

なお、ロッド３４の外周とロッドガイド４４の内周と、ロッドガイド４４の外周とシリンダ３２との間は、図示を省略したシール部材によってシールされており、シリンダ３２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ３２内にピストン３３によって区画される伸側室３５と圧側室３６には、前述のように液体として作動油が充填されている。

また、この第二シリンダ装置Ｄの場合、ロッド３４の断面積をピストン３３の断面積の二分の一にして、ピストン３３の伸側室３５側の受圧面積が圧側室３６側の受圧面積の二分の一となるようになっており、伸長駆動時と収縮駆動時とで伸側室３５の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなるようになっており、第二シリンダ装置Ｄの変位量に対する流量も伸縮両側で同じとなる。

詳しくは、第二シリンダ装置Ｄが伸長駆動される場合、伸側室３５と圧側室３６を連通させた状態となって伸側室３５内と圧側室３６内の圧力が等しくなって、第二シリンダ装置Ｄは、ピストン３３における伸側室３５側と圧側室３６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、第二シリンダ装置Ｄが収縮駆動される場合、伸側室３５と圧側室３６との連通が断たれて圧側室３６をタンク３７に連通させた状態となるので、第二シリンダ装置Ｄは、伸側室３５内の圧力とピストン３３における伸側室３５側の受圧面積を乗じた推力を発生する。このように、第二シリンダ装置Ｄの発生推力は伸縮の双方でピストン３３の断面積の二分の一に伸側室３５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、この第二シリンダ装置Ｄの推力を制御する場合、伸長駆動、収縮駆動共に、伸側室３５の圧力を制御すればよい。この第二シリンダ装置Ｄでは、ピストン３３の伸側室３５側の受圧面積を圧側室３６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側で伸側室３５の圧力が同じとなって制御が簡素となり、加えて変位量に対する流量も同じとなって伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３３の伸側室３５側の受圧面積を圧側室３６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、伸側室３５の圧力で第二シリンダ装置Ｄの伸縮両側の推力の制御できる点は変わらない。

戻って、ロッド３４の図２中左端とシリンダ３２の右端を閉塞する蓋１３には、図示しない取付部を備えており、この第二シリンダ装置Ｄを鉄道車両における車体Ｂと台車Ｗとの間に介装きるようになっている。

そして、伸側室３５と圧側室３６とは、第一通路３８によって連通されており、この第一通路３８の途中には、第一開閉弁３９が設けられている。この第一通路３８は、シリンダ３２外で伸側室３５と圧側室３６とを連通しているが、ピストン３３に設けられてもよい。

第一開閉弁３９は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路３８を開放して伸側室３５と圧側室３６とを連通する連通ポジション３９ｂと、伸側室３５と圧側室３６との連通を遮断する遮断ポジション３９ｃとを備えたバルブ３９ａと、遮断ポジション３９ｃを採るようにバルブ３９ａを附勢するバネ３９ｄと、通電時にバルブ３９ａをバネ３９ｄに対抗して連通ポジション３９ｂに切換えるソレノイド３９ｅとを備えて構成されている。

つづいて、圧側室３６とタンク３７とは、第二通路４０によって連通されており、この第二通路４０の途中には、第二開閉弁４１が設けられている。第二開閉弁４１は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路４０を開放して圧側室３６とタンク３７とを連通する連通ポジション４１ｂと、圧側室３６とタンク３７との連通を遮断する遮断ポジション４１ｃとを備えたバルブ４１ａと、遮断ポジション４１ｃを採るようにバルブ４１ａを附勢するバネ４１ｄと、通電時にバルブ４１ａをバネ４１ｄに対抗して連通ポジション４１ｂに切換えるソレノイド４１ｅとを備えて構成されている。

また、伸側室３５とタンク３７とが排出通路５１を通じて接続されており、この排出通路５１の途中に開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁５２が設けられている。

可変リリーフ弁５２は、排出通路５１の途中に設けた弁体５２ａと、排出通路５１を遮断するように弁体５２ａを附勢するバネ５２ｂと、通電時にバネ５２ｂに対抗する推力を発生する比例ソレノイド５２ｃとを備えて構成され、比例ソレノイド５２ｃに流れる電流量を調節すると開弁圧を調節できるようになっている。

この可変リリーフ弁５２は、弁体５２ａに作用させる排出通路５１の上流となる伸側室３５の圧力がリリーフ圧（開弁圧）を超えると、当該排出通路５１を開放させる方向に弁体５２ａを推す前記圧力に起因する推力と比例ソレノイド５２ｃによる推力との合力が、排出通路５１を遮断させる方向へ弁体５２ａを附勢するバネ５２ｂの附勢力に打ち勝つようになって、弁体５２ａを後退させて排出通路５１を開放するようになっている。

また、この可変リリーフ弁５２にあっては、比例ソレノイド５２ｃに供給する電流量を増大させると、比例ソレノイド５２ｃが発生する推力を増大できるようになっており、比例ソレノイド５２ｃに供給する電流量を最大とすると開弁圧が最小となり、反対に、比例ソレノイド５２ｃに全く電流を供給しないと開弁圧が最大となる。

そして、可変リリーフ弁５２は、第一開閉弁３９および第二開閉弁４１の開閉状態に関わらず、第二シリンダ装置Ｄに伸縮方向の過大な入力があって、伸側室３５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路５１を開放して伸側室３５をタンク３７へ連通し、伸側室３５内の圧力をタンク３７へ逃がして、第二シリンダ装置Ｄのシステム全体を保護するようになっている。

また、タンク３７と圧側室３６とを連通する吸込通路４８が設けられており、この吸込通路４８の途中には逆止弁４８ａが設けられて、当該吸込通路４８は、タンク３７から圧側室３６へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、圧側室３６と伸側室３５とを連通する整流通路４９が設けられており、この整流通路４９の途中には逆止弁４９ａが設けられて、当該整流通路４９は、圧側室３６から伸側室３５へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、吸込通路４８についても、第二開閉弁４１の遮断ポジション４１ｃを逆止弁とすると第二通路４０に集約でき、整流通路４９は、第一開閉弁３９の遮断ポジション３９ｃを逆止弁とすると第一通路３８に集約できる。

第一開閉弁３９と第二開閉弁４１が閉弁する場合、第二シリンダ装置Ｄが伸長すると伸側室３５が圧縮されて液体が排出通路５１を通じてタンク３７へ排出され、拡大される圧側室３６には吸込通路４８を介してタンク３７から液体が供給される。第一開閉弁３９と第二開閉弁４１が閉弁する状態で、反対に、第二シリンダ装置Ｄが収縮すると圧側室３６が圧縮されて液体が整流通路４９を通じて伸側室３５へ移動し、さらに、シリンダ３２内へのロッド３４の侵入によって余剰となる液体がシリンダ３２内から排出通路５１を通じてタンク３７へ排出される。このように、第二シリンダ装置Ｄでは、伸縮すると必ずシリンダ３２内から液体が排出通路５１を介してタンク３７へ排出される。この液体の流れに可変リリーフ弁５２で抵抗を与えて、伸側室３５内の圧力を制御すれば、第二シリンダ装置Ｄは所望の減衰力を発揮する。また、この第二シリンダ装置Ｄは、ピストン３の伸側室３５側の受圧面積を圧側室３６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、可変リリーフ弁５２の開弁圧が変わらなければ、伸縮両側で同じ減衰力を発揮する。

また、第一開閉弁３９を開き、第二開閉弁４１を閉じると伸側室３５と圧側室３６が連通され、この状態で第二シリンダ装置Ｄが収縮すると、ロッド３４のシリンダ３２内への侵入によって、伸側室３５と圧側室３６が圧縮されて、ロッド３４がシリンダ３２内に侵入する体積分の液体が排出通路５１を介してタンク３７へ排出される。この液体の流れに対して可変リリーフ弁５２が抵抗を与えるので、第二シリンダ装置Ｄは、収縮側の減衰力を発揮する。第一開閉弁３９を開き、第二開閉弁４１を閉じた状態で、反対に、第二シリンダ装置Ｄが伸長すると、伸側室３５と圧側室３６が連通されているので、液体が伸側室３５から抵抗なく圧側室３６へ移動するとともに、ロッド３４のシリンダ３２内からの退出によって不足する液体は吸込通路４８を通じてタンク３７から供給される。このように、第二シリンダ装置Ｄが伸長する場合、可変リリーフ弁５２を液体が通過しないため、第二シリンダ装置Ｄは、伸長側の減衰力を発揮しない。

第一開閉弁３９を閉じ、第二開閉弁４１を開くと、伸側室３５と圧側室３６は連通されず、圧側室３６とタンク３７とが連通される。この状態で第二シリンダ装置Ｄが伸長すると、伸側室３５が圧縮されて、伸側室３５から液体が排出通路５１を介してタンク３７へ排出される。拡大する圧側室３６には、液体がタンク３７から抵抗なく供給される。この液体の流れに対して可変リリーフ弁５２が抵抗を与えるので、第二シリンダ装置Ｄは、伸長側の減衰力を発揮する。第一開閉弁３９を閉じ、第二開閉弁４１を開いた状態で、反対に、第二シリンダ装置Ｄが収縮すると、圧縮される圧側室３６から整流通路４９を通じて抵抗なく拡大する伸側室３５へ液体が移動する。ロッド３４のシリンダ３２内への侵入によって余剰となる液体は、圧側室３６とタンク３７とが連通状態となっているので、シリンダ３２内から抵抗なくタンク３７へ排出される。このように、第二シリンダ装置Ｄが収縮する場合、可変リリーフ弁５２を液体が通過しないため、第二シリンダ装置Ｄは、収縮側の減衰力を発揮しない。よって、第一開閉弁３９と第二開閉弁４１の開閉の切換えによって、伸長側でのみ減衰力を発揮する片効きのダンパと、収縮側でのみ減衰力を発揮する片効きのダンパと、伸縮両側で減衰力を発揮するダンパのいずれかに第二シリンダ装置Ｄを設定できる。

前記したところから理解できるように、第二シリンダ装置Ｄにおけるダンパ回路ＤＣと、第一シリンダ装置Ａにおける液圧回路ＬＣは、共に同一の部品を採用し同一の構造を採用しており、両者は同一の回路となっている。また、第一シリンダ本体Ｃ１および第二シリンダ本体Ｃ２も同一の構造となっている。したがって、第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄとの違いは、第一シリンダ装置Ａでは、第一シリンダ本体Ｃ１と液圧回路ＬＣの他に、供給通路１６、ポンプ１２、モータ１５および逆止弁１７を備えているのに対して、第二シリンダ装置Ｄでは、第一シリンダ本体Ｃ１と同一構造の第二シリンダ本体Ｃ２と液圧回路ＬＣと同一構造のダンパ回路ＤＣのみを備える点である。つまり、第一シリンダ装置Ａは、第二シリンダ装置Ｄの構成に、供給通路１６、ポンプ１２、モータ１５および逆止弁１７を加えた構成となっている。

本実施の形態の鉄道用制振装置Ｓでは、第一シリンダ装置Ａにおけるシリンダ２の内径と第二シリンダ装置Ｄにおけるシリンダ３２の内径を同じにしてあり、第一シリンダ装置Ａにおけるピストン３の外径と第二シリンダ装置Ｄにおけるピストン３３の外径を同じにしてあり、さらに、第一シリンダ装置Ａにおけるロッド４の外径と第二シリンダ装置Ｄにおけるロッド３４の外径を同じにしてある。よって、第一シリンダ装置Ａにおける可変リリーフ弁２２の開弁圧と、第二シリンダ装置Ｄにおける可変リリーフ弁５２の開弁圧とを等しくすると、第二シリンダ装置Ｄが減衰力を発揮できる状況では、第一シリンダ装置Ａの推力と第二シリンダ装置Ｄの減衰力とが等しくなる。

このように構成された鉄道用制振装置Ｓでは、モータ１５を備えているのは第一シリンダ装置Ａのみであり、第二シリンダ装置Ｄにはモータが設けられていないので、消費電力も少なくて済み、装置が安価に済む。また、インバータを備える大型の制御箱が必要なのは第一シリンダ装置Ａだけであるので、制御箱まで含めた鉄道用制振装置Ｓのシステム全体のコストも低減される。さらに、インバータを備える大型の制御箱が必要なのは第一シリンダ装置Ａだけであるので、鉄道用制振装置Ｓの鉄道車両への搭載性が向上する。

そして、前述のように鉄道用制振装置Ｓでは、台車Ｗ一台当たり第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄを一つずつ設けても鉄道車両へ難なく搭載できる。鉄道用制振装置Ｓは、第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄとが車体Ｂを制振するから、高い制振効果が得られる。したがって、トンネル走行時にトンネル内の空気圧によって車体Ｂが加振された場合に対しても、鉄道用制振装置Ｓは、効果的に車体Ｂを制振できる。

よって、本発明の鉄道用制振装置Ｓによれば、鉄道車両への搭載性を損なわずに鉄道車両を効果的に制振できる。

さらに、液圧回路ＬＣとダンパ回路ＤＣは、同一構成とされているので、車体Ｂの制振制御に際して、第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄを共に伸長側或いは収縮側へ力を発揮するように制御すればよいので、液圧回路ＬＣとダンパ回路ＤＣの第一開閉弁９，３９および第二開閉弁１１，４１への制御指令は同じとなり、制御信号を共通化できる。よって、第一シリンダ装置Ａと第二シリンダ装置Ｄを制御するコントローラを一つのコントローラに集約可能となる。

また、液圧回路ＬＣおよびダンパ回路ＤＣが、伸側室５，３５と圧側室６，３６とを連通する第一通路８，３８の途中に設けた第一開閉弁９，３９と、圧側室６，３６とタンク７，３７とを連通する第二通路１０，４０の途中に設けた第二開閉弁１１，４１と、タンク７，３７から圧側室６，３６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路１８，４８と、圧側室６，３６から伸側室５，３５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路１９，４９と、伸側室５，３５をタンク７，３７へ接続する排出通路２１，５１と、排出通路２１，５１の途中に設けた可変リリーフ弁２２，５２とを備えて構成されると、たとえば、第一シリンダ装置Ａに伸長する方向に推力を発揮させる場合、第二シリンダ装置Ｄについては伸長方向の減衰力を発揮する片効きのダンパとすれば、第二シリンダ装置Ｄは、第一シリンダ装置Ａの推力に同方向の減衰力を発揮し、第一シリンダ装置Ａの推力と逆向きの減衰力を発揮しないので、第一シリンダ装置Ａの制振制御を一切邪魔せず、第二シリンダ装置Ｄの減衰力も車体Ｂの振動抑制に寄与できるから、より一層、高い制振効果が得られる。

第一シリンダ装置Ａは、第二シリンダ装置Ｄと同じ構成に、供給通路１６、ポンプ１２、モータ１５および逆止弁１７を設けた構成とされているので、第一シリンダ装置Ａの製造に当たって、第二シリンダ装置Ｄに供給通路１６、ポンプ１２、モータ１５および逆止弁１７を取り付ければよいから、製造も容易となる。また、第一シリンダ装置Ａにおける第一シリンダ本体Ｃ１と第二シリンダ装置Ｄにおける第二シリンダ本体Ｃ２とを共通の部品で構成し、液圧回路ＬＣとダンパ回路ＤＣとを共通の部品で構成すると、より一層製造が容易となる。なお、図２に示すように、供給通路１６、ポンプ１２、モータ１５および逆止弁１７を一つの回路ブロックＢＲに設けるようにすれば、第二シリンダ装置Ｄにこの回路ブロックＢＲを装着するだけで第一シリンダ装置Ａを製造でき、第一シリンダ装置Ａの製造が飛躍的に容易となる。

そして、第一シリンダ装置Ａにおけるシリンダ２の内径と第二シリンダ装置Ｄにおけるシリンダ３２の内径を同じにしてあり、第一シリンダ装置Ａにおけるピストン３の外径と第二シリンダ装置Ｄにおけるピストン３３の外径を同じにしてあり、さらに、第一シリンダ装置Ａにおけるロッド４の外径と第二シリンダ装置Ｄにおけるロッド３４の外径を同じにしてある。こうすることで、第一シリンダ装置Ａにおける可変リリーフ弁２２の開弁圧と、第二シリンダ装置Ｄにおける可変リリーフ弁５２の開弁圧とを等しくすると、第二シリンダ装置Ｄが減衰力を発揮できる状況では、第一シリンダ装置Ａの推力と第二シリンダ装置Ｄの減衰力とが等しくなって、可変リリーフ弁２２，５２についても制御信号を共通化できる。よって、コントローラが一つになって第一シリンダ装置Ａおよび第二シリンダ装置Ｄに対して一つの制御箱を設ければ足り、より一層車両搭載性が向上し、鉄道用制振装置Ｓが安価に済む。

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。

２，３２・・・シリンダ、３，３３・・・ピストン、４，３４・・・ロッド、５，３５・・・伸側室、６，３６・・・圧側室、７，３７・・・タンク、８，３８・・・第一通路、９，３９・・・第一開閉弁、１０，４０・・・第二通路、１１，４１・・・第二開閉弁、１２・・・ポンプ、１５・・・モータ、１６・・・供給通路、１７・・・逆止弁、１８，４８・・・吸込通路、１９，４９・・・整流通路、２１，５１・・・排出通路、２２，５２・・・可変リリーフ弁、Ａ・・・第一シリンダ装置、ＢＲ・・・回路ブロック、Ｃ１・・・第一シリンダ本体、Ｃ２・・・第二シリンダ本体、Ｄ・・・第二シリンダ装置、ＤＣ・・・ダンパ回路、ＬＣ・・・液圧回路、Ｓ・・・鉄道用制振装置

Claims (4)

1. シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドとを備えた第一シリンダ本体と、前記第一シリンダ本体内に液圧を供給するポンプと、前記第一シリンダ本体の推力発生方向と推力を調節する液圧回路とを備え、アクチュエータとしてもダンパとしても機能する第一シリンダ装置と、
   シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドとを備えた第二シリンダ本体と、前記第二シリンダ本体を伸長時にのみ減衰力を発揮するダンパと収縮時にのみ減衰力を発揮するダンパと伸縮の両側で減衰力を発揮するダンパのいずれかに設定可能なダンパ回路とを備え、ダンパとしてのみ機能する第二シリンダ装置とを備え、
   前記液圧回路と前記ダンパ回路が同一回路である
   ことを特徴とする鉄道用制振装置。
2. 前記第一シリンダ本体における前記シリンダの内径と前記第二シリンダ本体における前記シリンダの内径とは同一径であり、
   前記第一シリンダ本体における前記ピストンの外径と前記第二シリンダ本体における前記ピストンの外径とは同一径であり、
   前記第一シリンダ本体における前記ロッドの外径と前記第二シリンダ本体における前記ロッドの外径とは同一径である
   ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道用制振装置。
3. 前記第一シリンダ装置は、前記シリンダ内に前記ピストンで区画した伸側室と圧側室と、タンクとを備え、
   前記第二シリンダ装置は、前記シリンダ内に前記ピストンで区画した伸側室と圧側室と、タンクとを備え、
   前記液圧回路および前記ダンパ回路は、前記伸側室と前記圧側室とを連通する第一通路と、前記第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、前記圧側室と前記タンクとを連通する第二通路と、前記第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、前記タンクから前記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、前記圧側室から前記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、前記伸側室を前記タンクへ接続する排出通路と、前記排出通路の途中に設けた可変リリーフ弁とを備えた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道用制振装置。
4. 前記第一シリンダ装置は、
   前記ポンプと、前記ポンプを前記伸側室と前記タンクとに連通する供給通路と、前記供給通路の途中に配置されるとともに前記ポンプから前記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁と、前記ポンプを駆動するモータとが設けられる回路ブロックを備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の鉄道用制振装置。

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