JP5826520B2

JP5826520B2 - シリンダ装置

Info

Publication number: JP5826520B2
Application number: JP2011122605A
Authority: JP
Inventors: 柴原　和晶; 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: JP2012250561A

Description

本発明は、シリンダ装置に関する。

鉄道車両用のセミアクティブサスペンションにおいては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。また、減衰力がハード側とソフト側との間で可変される伸び側比例ソレノイド弁及び縮み側ソレノイド弁を備えるユニフロー型シリンダ装置が組み込まれたセミアクティブサスペンションが知られている。

特開２０００−１７７５８６号公報

ところで、比例ソレノイド弁は、精密部品であるためオン／オフ弁と比較して固着し易く、比例ソレノイド弁がソフト側の減衰力で固着した場合、フェール時を含み車両の走行安定性能が損なわれる。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、仮に比例ソレノイド弁が固着した場合であっても車両の走行安定性能を確保することができ、且つ耐久性を向上させたシリンダ装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダ装置は、台車と車体との間に介装されるシリンダ装置であって、内部に作動流体が充填されるシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌されて前記シリンダ内を２つの液室に画分するピストンと、前記ピストンに設けられて前記シリンダの一側の液室から他側の液室への作動流体の流通のみを許容する第１チェック弁と、前記一側の液室に接続されるリザーバと、前記リザーバから前記一側の液室への作動流体の流通のみを許容する第２チェック弁と、前記一側の液室に接続される一側流路と、前記他側の液室に接続される他側流路と、前記リザーバに接続されるリザーバ側流路と、前記他側流路と前記一側流路とを連通させる第１流路の連通・遮断を制御する第１電磁弁と、前記他側流路と前記リザーバ側流路とを連通させる第２流路の流路面積を減衰力がミディアム側からハード側までの間で調節されるように可変制御する第１比例ソレノイド弁と、を備えて、前記第１電磁弁は、通電時に前記ミディアム側よりも小さいソフト側の減衰力を発生させ、非通電時に遮断されるように構成されて、前記第１流路と前記第２流路とは、前記他側流路に対して並列に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、仮に比例ソレノイド弁が固着した場合であっても車両の走行安定性能を確保することができ、且つ耐久性を向上させたシリンダ装置を提供することができる。

第１実施形態のシリンダ装置の概略構造を示す図である。第２実施形態のシリンダ装置の概略構造を示す図である。第３実施形態のシリンダ装置の概略構造を示す図である。第４実施形態のシリンダ装置の概略構造を示す図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、第１実施形態では、鉄道車両のセミアクティブサスペンションに組み込まれるユニフロー型シリンダ装置１を説明する。
図１に、第１実施形態のシリンダ装置１の概略を示す。シリンダ装置１は、内部に作動油が充填されるシリンダ２、シリンダ２内に摺動可能に挿嵌されてシリンダ２内を２つの液室２Ａ，２Ｂに分画するピストン３、及び、一方の端部がピストン３に連結されて他側の液室２Ｂを通過してシリンダ２の外部へ延びるピストンロッド４を含む。ピストン３には、一側の液室２Ａと他側の液室２Ｂとの間を連通させる油路５、及び油路５における一側の液室２Ａから他側の液室２Ｂへの作動油の流通のみを許容する第１チェック弁６が設けられる。

図１に示されるように、他側の液室２Ｂには、他側流路７が接続されている。また、一側の液室２Ａには、一側流路８が接続されている。他側流路７と一側流路８とは、第１流路９によって接続（連通）されている。また、他側流路７と一側流路８とは、第２流路１０によって接続（連通）されている。言い換えると、他側流路７は、分岐部１１で第１流路９と第２流路１０とに分岐されて、各流路９，１０は、一側流路８に接続されている。第１流路９には、ポペット型のオン／オフ弁によって構成される第１電磁弁１２が設けられる。第１電磁弁１２は、非通電時、第１流路９における作動油の流通を遮断するように構成されている。また、第１電磁弁１２は、通電時、他側流路７から一側流路８への作動油の流通を許容して、伸び行程時にソフト側の減衰力を発生させるように構成されている。

第２流路１０には、通電される制御電流の電流値に応じて発生する減衰力が調節される第１比例ソレノイド弁１３（伸び側比例ソレノイド弁）が設けられる。第１比例ソレノイド弁１３は、制御装置によって指令される制御電流に応じて第２流路１０の流路面積を可変制御することで、減衰力がミディアム側からハード側までの間で調節されるように構成されている。そして、第１実施形態には、他側流路７、第１流路９、及び一側流路８を経由して他側の液室２Ｂと一側の液室２Ａとを連通させる第１経路１４と、他側流路７、第２流路１０、及び一側流路８を経由して他側の液室２Ｂと一側の液室２Ａとを連通させる第２経路１５と、が構成されている。また、図１から理解できるように、第１電磁弁１２と第１比例ソレノイド弁１３とは、他側流路７に対して並列に接続されている。

シリンダ装置１は、作動油が補充されたリザーバ１６を備えている。リザーバ１６には、リザーバ側流路１７が接続されている。そして、リザーバ側流路１７と一側の液室２Ａとは、油路１８によって接続（連通）されている。また、油路１８には、リザーバ側流路１７（リザーバ１６）から一側の液室２Ａへの作動油の流通のみを許容する第２チェック弁１９が設けられている。一側流路８とリザーバ側流路１７とは、第３流路２０によって接続（連通）されている。また、一側流路８とリザーバ側流路１７とは、第４流路２１によって接続（連通）されている。言い換えると、一側流路８は、分岐部２２で第３流路２０と第４流路２１とに分岐されて、各流路２０，２１は、リザーバ側流路１７に接続されている。

第３流路２０には、ポペット型のオン／オフ弁によって構成される第２電磁弁２３が設けられる。第２電磁弁２３は、非通電時、第３流路２０における作動油の流通を遮断するように構成されている。また、第２電磁弁２３は、通電時、一側流路８からリザーバ側流路１７への作動油の流通を許容して、縮み行程時にソフト側の減衰力を発生させるように構成されている。第４流路２１には、通電される制御電流の電流値に応じて発生する減衰力が調節される第２比例ソレノイド弁２４（縮み側ソレノイド弁）が設けられる。第２比例ソレノイド弁２４は、制御装置によって指令される制御電流に応じて第４流路２１の流路面積を可変制御することで、減衰力をミディアム側からハード側まで変化させることができるように構成されている。

そして、第１実施形態には、一側流路８、第３流路２０、及びリザーバ側流路１７を経由して一側の液室２Ａとリザーバ１６とを連通させる第３経路２５と、一側流路８、第４流路２１、及びリザーバ側流路１７を経由して一側の液室２Ａとリザーバ１６とを連通させる第４経路２６と、が構成されている。また、図１から理解できるように、第２電磁弁２３と第２比例ソレノイド弁２４とは、一側流路８に対して並列に接続されている。なお、他側流路７とリザーバ側流路１７とは、第１流路９又は第２流路１０と第３流路２０又は第４流路２１とを経由して接続（連通）されている。

次に、第１実施形態の作用を説明する。
シリンダ装置１の伸び行程時には、第１電磁弁１２が閉弁されるとともに第２電磁弁２３が開弁される。そして、ピストン３の移動に伴ってピストン３の第１チェック弁６が閉弁されて他側の液室２Ｂ内の作動油が加圧される。これにより、作動油は、第２経路１５、すなわち、他側流路７、第２流路１０を経由して第１比例ソレノイド弁１３へ流れ、さらに、第２流路１０、一側流路８を経由して一側の液室２Ａへ流れる。ここで、作動油が第１比例ソレノイド弁１３を通過することで、制御電流に応じて調節されたミディアム側とハード側との間の伸び側の減衰力が発生する。そして、ピストンロッド４がシリンダ２内から退出した分の作動油が、リザーバ１６からリザーバ側流路１７、油路１８のチェック弁１９を通過して一側の液室２Ａへ流れる。なお、第１電磁弁１２に通電することにより、伸び行程時にソフト側の減衰力を発生させることができる。

また、シリンダ装置１の縮み行程時には、第２電磁弁２３が閉弁されるとともに第１電磁弁１２が開弁される。そして、ピストン３の移動に伴ってピストン３の第１チェック弁６が開弁されて、作動油が油路５を通って一側の液室２Ａから他側の液室２Ｂへ流れる。他方、ピストンロッド４のシリンダ２内への侵入により、油路１８の第２チェック弁１９が閉弁されて一側の液室２Ａ内の作動油が加圧される。これにより、ピストン３の移動によってシリンダ２内へ侵入したピストンロッド４の体積に相当する分の作動油が、一側の液室２Ａから第４経路２６、すなわち、一側流路８、第４流路２１を経由して第２比例ソレノイド弁２４へ流れ、さらに、第４流路２１、リザーバ側流路１７を経由してリザーバ１６へ流れる。ここで、作動油が第２比例ソレノイド弁２４を通過することで、制御電流に応じて調節されたミディアム側とハード側との間の縮み側の減衰力が発生する。なお、第２電磁弁２３に通電することにより、縮み行程時にソフト側の減衰力を発生させることができる。

なお、システムのフェイル時、すなわち、第１実施形態のシリンダ装置１を含むシステムへの電力供給が停止した場合、第１電磁弁１２及び第２電磁弁２３が閉弁される。これにより、伸び行程時には、第１比例ソレノイド弁１３が少なくともミディアム側の減衰力を発生して、また、縮み行程時には、第２比例ソレノイド弁２４が少なくともミディアム側の減衰力を発生する。すなわち、第１実施形態では、フェイル時であっても、伸び側及び縮み側の減衰力がソフト側に固定されることはない。

したがって、第１実施形態によれば、第１比例ソレノイド弁１３又は第２比例ソレノイド弁２４が固着してしまった場合、又はシステムのフェイル時であっても、伸び行程時には、第１比例ソレノイド弁１３が少なくともミディアム側の減衰力を発生して、縮み行程時には、第２比例ソレノイド弁２４が少なくともミディアム側の減衰力を発生する、すなわち、伸び側及び縮み側の減衰力がソフト側で固定されることがないので、車両の走行安定性能を確保することができる。
また、伸び側の減衰力を発生させる第１比例ソレノイド弁１３と縮み側の減衰力を発生させる第２比例ソレノイド弁２４とを個々に設けたので、１つの比例ソレノイド弁で伸び側の減衰力と縮み側の減衰力とを発生させるシリンダ装置と比較した場合、各比例ソレノイド弁１３，２４に作用する圧力負荷頻度を減少（半減）させることができる。これにより、各比例ソレノイド弁１３，２４、延いては、シリンダ装置１の耐久性を向上させることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１実施形態と重複する説明を省く。
図２に、第２実施形態のシリンダ装置３１の概略を示す。前述した第１実施形態のシリンダ装置１は、伸び側の減衰力を発生させる第１比例ソレノイド弁１３と縮み側の減衰力を発生させる第２比例ソレノイド弁２４とを備えているが、第２実施形態のシリンダ装置３１は、伸び側の減衰力を発生させる第１比例ソレノイド弁１３のみを備えている。すなわち、第２実施形態のシリンダ装置３１は、第１実施形態のシリンダ装置１に対して、第２電磁弁２３と第２比例ソレノイド弁２４とが省かれて構成されている。

第２実施形態のシリンダ装置３１では、他側流路７とリザーバ側流路１７とは、第５流路３２によって接続（連通）されている。言い換えると、他側流路７は、分岐部１１で第１流路９と第５流路３２とに分岐されて、第１流路９は一側流路８に接続されて、第５流路３２はリザーバ側流路１７に接続されている。そして、第１実施形態のシリンダ装置１と同様に、第１電磁弁１２と第１比例ソレノイド弁１３とは、他側流路７に対して並列に接続されている。また、第３流路２０には、第１実施形態のシリンダ装置１における第２電磁弁２３の代わりに、第３流路２０の流路面積を絞ることで既定の減衰力を発生するオリフィス３３が設けられている。なお、作動油がオリフィス３３を通過することにより発生する減衰力は、車両の走行安定性能が損なわれない程度に設定されている。

第２実施形態によれば、シリンダ装置３１の縮み行程時には、第１電磁弁１２が開弁される。そして、ピストン３の移動に伴ってピストン３の第１チェック弁６が開弁されて、作動油が油路５を通って一側の液室２Ａから他側の液室２Ｂへ流れる。他方、ピストンロッド４のシリンダ２内への侵入により、油路１８の第２チェック弁１９が閉弁されて一側の液室２Ａ内の作動油が加圧される。これにより、ピストン３の移動によってシリンダ２内へ侵入したピストンロッド４の体積に相当する分の作動油が、一側の液室２Ａから、第３経路２５、すなわち、一側流路８、第３流路２０を経由してオリフィス３３へ流れ、さらに、第３流路２０、リザーバ側流路１７を経由してリザーバ１６へ流れる。ここで、作動油が第３流路２０に配置されたオリフィス３３を通過することで、既定の縮み側の減衰力が発生する。

第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、第２実施形態のシリンダ装置３１では、第２電磁弁２３及び第２比例ソレノイド弁２４を省いて縮み側の減衰力を発生させる回路を簡易化したことで、第１実施形態のシリンダ装置１と比較して製造コストを低下させることができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１及び第２実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１及び第２実施形態と重複する説明を省く。
図３に、第３実施形態のシリンダ装置４１の概略を示す。第３実施形態のシリンダ装置４１は、第１実施形態のシリンダ装置１に対して、第２電磁弁２３を省いて縮み側の減衰力を発生させる回路が簡易化されている。また、第３実施形態のシリンダ装置４１は、第２実施形態のシリンダ装置３１に対して、第３流路２０に、オリフィス３３の代わりに第３比例ソレノイド弁４２（縮み側比例ソレノイド弁）が設けられている点で構成が異なる。なお、第３比例ソレノイド弁４２は、制御装置によって指令される制御電流に応じて第３流路２０の流路面積を可変制御することで、減衰力をハード側からソフト側まで変化させることができるように構成されている。

第３実施形態のシリンダ装置４１における縮み行程時には、第１電磁弁１２が開弁される。そして、ピストン３の移動に伴ってピストン３の第１チェック弁６が開弁されて、作動油が油路５を通って一側の液室２Ａから他側の液室２Ｂへ流れる。他方、ピストンロッド４のシリンダ２内への侵入により、油路１８の第２チェック弁１９が閉弁されて一側の液室２Ａ内の作動油が加圧される。これにより、ピストン３の移動によってシリンダ２内へ侵入したピストンロッド４の体積に相当する分の作動油が、一側の液室２Ａから、第３経路２５、すなわち、一側流路８、第３流路２０、リザーバ側流路１７を経由してリザーバ１６へ流れる。ここで、作動油が第３流路２０に配置された第３比例ソレノイド弁４２を通過することで、制御電流に応じて調節されたハード側とソフト側との間の縮み側の減衰力が発生する。

第３実施形態によれば、前述した第１及び第２実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、第３実施形態のシリンダ装置４１では、第２電磁弁２３を省いて縮み側の減衰力を発生させる回路を簡易化したことで、第１実施形態のシリンダ装置１と比較して製造コストを低下させることができる。
なお、第３実施形態のシリンダ装置４１では、第３比例ソレノイド弁４２が固着して第３比例ソレノイド弁４２の減衰力がソフト側で固定されることがあるが、車両の走行安定性能への影響がより大きい伸び側の減衰力はソフト側に固定されることはないので、車両の走行安定性能は最小限確保される。
また、フェイル時には、減衰力がハード側で固定される比例ソレノイド弁４２を使用したので、フェイル時に減衰力がソフト側で固定されるシステムと比較した場合、車両の走行安定性能は確保される。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１乃至第３実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１乃至第３実施形態と重複する説明を省く。
図４に、第４実施形態のシリンダ装置５１の概略を示す。第４実施形態のシリンダ装置５１は、第３実施形態のシリンダ装置４１を基に、フェイル時に、伸び側の回路が予め決定された減衰力を発生するように構成したものである。また、第４実施形態のシリンダ装置５１では、第３実施形態のシリンダ装置４１の第５流路３２に設けられて減衰力がミディアム側からハード側までの間で調節される第１比例ソレノイド弁１３が、減衰力がハード側からミディアム側までの間で調節される第４比例ソレノイド弁５２に交換されている。

第４実施形態のシリンダ装置５１では、他側流路７とリザーバ側流路１７とが、第５流路３２とは別個に、第６流路５３によって接続（連通）されている。この第６流路５３には、ポペット型のオン／オフ弁によって構成される第３電磁弁５４と、第３電磁弁５４に対してリザーバ側流路１７側（図４における右側）に配置されて第６流路５３の流路面積を絞ることで予め決められた減衰力を発生するオリフィス５５と、が直列に接続されている。なお、第３電磁弁５４は、非通電時に開弁されて、第６流路５３における作動油の流通を許容するように構成されている。

第４実施形態のシリンダ装置５１では、フェイル時、すなわち、第４実施形態のシリンダ装置５１を含むシステムへの電力供給が停止した場合、第１電磁弁１２が閉弁されるとともに第３電磁弁５４が開弁される。そして、シリンダ装置５１の伸び行程時には、第４比例ソレノイド弁５２がハード側の減衰力で固定されていることで、作動油は、他側流路７、第６流路５３、リザーバ側流路１７、油路１８を経由して一側の液室２Ａへ流れる。ここで、作動油が第６流路５３に配置されたオリフィス５５を通過することで、既定の伸び側の減衰力が発生する。

第４実施形態によれば、前述した第１乃至第３実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、第４実施形態のシリンダ装置５１では、フェイル時の伸び行程時に、作動油がオリフィス５５を通過するので、予め決定された伸び側の減衰力を発生させることができ、特に、第３実施形態のシリンダ装置４１を採用したシステムと比較して、フェール時における車両の走行安定性能をより向上させることができる。

１シリンダ装置、２シリンダ、２Ａ一側の液室、２Ｂ他側の液室、３ピストン、６第１チェック弁、７他側流路、８一側流路、９第１流路、１０第２流路、１２第１電磁弁、１３第１比例ソレノイド弁、１６リザーバ、１７リザーバ側流路、１９第２チェック弁

Claims

台車と車体との間に介装されるシリンダ装置であって、
内部に作動流体が充填されるシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌されて前記シリンダ内を２つの液室に画分するピストンと、
前記ピストンに設けられて前記シリンダの一側の液室から他側の液室への作動流体の流通のみを許容する第１チェック弁と、
前記一側の液室に接続されるリザーバと、
前記リザーバから前記一側の液室への作動流体の流通のみを許容する第２チェック弁と、
前記一側の液室に接続される一側流路と、
前記他側の液室に接続される他側流路と、
前記リザーバに接続されるリザーバ側流路と、
前記他側流路と前記一側流路とを連通させる第１流路の連通・遮断を制御する第１電磁弁と、
前記他側流路と前記リザーバ側流路とを連通させる第２流路の流路面積を減衰力がミディアム側からハード側までの間で調節されるように可変制御する第１比例ソレノイド弁と、を備えて、
前記第１電磁弁は、通電時に前記ミディアム側よりも小さいソフト側の減衰力を発生させ、非通電時に遮断されるように構成されて、
前記第１流路と前記第２流路とは、前記他側流路に対して並列に接続されることを特徴とするシリンダ装置。
前記一側流路と前記リザーバ側流路とを連通させる第３流路の連通・遮断を制御する第２電磁弁と、
前記一側流路と前記リザーバ側流路とを連通させる第４流路の流路面積を可変制御する第２比例ソレノイド弁と、を備えて、
前記第２電磁弁が非通電時に遮断されるように構成されて、
前記第３流路と前記第４流路とは、前記一側流路に対して並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。