JP6916696B2 - Railroad vehicle dampers and railroad vehicle vibration damping devices - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両用ダンパおよび鉄道車両用制振装置に関する。 The present invention relates to a damper for a railway vehicle and a vibration damping device for a railway vehicle.
従来、この種の鉄道車両用ダンパは、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて、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る鉄道車両用制振装置として利用される。鉄道車両用制振装置は、鉄道車両用ダンパの他にアクチュエータ或いはセミアクティブダンパを備えており、アクチュエータ等が発揮する力で車体の振動を抑制する。 Conventionally, this type of damper for a railway vehicle is installed between the vehicle body and the trolley of the railway vehicle, and is used as a vibration damping device for the railway vehicle that suppresses the vibration of the railway vehicle in the left-right direction with respect to the traveling direction of the vehicle body. It will be used. The vibration damping device for railway vehicles includes an actuator or a semi-active damper in addition to the damper for railway vehicles, and suppresses the vibration of the vehicle body by the force exerted by the actuator or the like.
ところで、鉄道車両が走行中に強い地震が発生する場合、車体が大きく揺れて脱輪する恐れがあるので、このような場合には、鉄道車両用制振装置にあっては、鉄道車両用ダンパに高い減衰力を発揮させて脱輪を未然に防ぎたい。 By the way, when a strong earthquake occurs while a railroad vehicle is running, the vehicle body may shake greatly and the wheel may come off. I want to exert a high damping force to prevent derailment.
他方、地震が発生していない平常時では、アクチュエータ等の力が車体の振動を抑制するのに最適に制御されるため、平常時における鉄道車両用ダンパの発生減衰力が高いと、アクチュエータ等による車体の制振効果を妨げてしまう。 On the other hand, in normal times when an earthquake does not occur, the force of the actuator etc. is optimally controlled to suppress the vibration of the vehicle body. It interferes with the vibration damping effect of the vehicle body.
そこで、本発明は、地震時には脱輪を効果的に防止できるとともに平常時には車体の制振効果を損なわない鉄道車両用ダンパおよび鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a damper for a railway vehicle and a vibration damping device for a railway vehicle, which can effectively prevent derailment in the event of an earthquake and do not impair the vibration damping effect of the vehicle body in normal times.
本発明の鉄道車両用ダンパは、鉄道車両の車体と台車との間にアクチュエータ或いはセミアクティブダンパとともに並列に介装される鉄道車両用ダンパであって、シリンダとシリンダ内に挿入されるロッドとシリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにロッドに連結されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンとを備えた伸縮体と、伸縮体が伸縮する際に減衰力を発揮させる減衰部とを備え、伸縮速度が第一速度以上となると鉄道車両の脱輪の防止に要求される減衰力以上の減衰力を発揮し、伸縮速度が第一速度よりも低い第二速度までは10kNを超えずに減衰力を発揮し、第一速度が0.6m/secであって、第二速度が0.2m/secであることを特徴としている。このように構成された鉄道車両用ダンパによれば、鉄道車両が走行中に地震が発生しても車体の振動が速やかに低減されて脱輪を効果的に抑制でき、伸縮体の伸縮速度が第二速度未満では、10kN以下の減衰力しか発揮しないので、セミアクティブダンパやアクチュエータが発揮する減衰力による車体の制振効果に悪影響を与えない。 The railcar damper of the present invention is a railcar damper that is interposed between the vehicle body and the carriage together with an actuator or a semi-active damper, and is a cylinder and a rod and a cylinder inserted into the cylinder. A stretchable body that is slidably inserted inside and has a piston that is connected to a rod to divide the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, and a damping portion that exerts a damping force when the stretchable body expands and contracts. with the door, stretch rate exerts derailing damping force than the damping force required for prevention of the railway vehicle when the first speed or more, expansion and contraction speed of the second speed until the 10kN lower than the first speed It is characterized in that it exerts a damping force without exceeding it, the first speed is 0.6 m / sec, and the second speed is 0.2 m / sec . According to the damper for railroad vehicles configured in this way, even if an earthquake occurs while the railroad vehicle is running, the vibration of the vehicle body can be quickly reduced, derailment can be effectively suppressed, and the expansion / contraction speed of the telescopic body can be increased. If the speed is lower than the second speed, only a damping force of 10 kN or less is exerted, so that the damping force exerted by the semi-active damper or the actuator does not adversely affect the vibration damping effect of the vehicle body.
また、鉄道車両用ダンパは、タンクと、ピストン側室からロッド側室へ向かう流れのみを許容する整流通路と、タンクからピストン側室へ向かう流れのみを許容する吸込通路と、ロッド側室とタンクとを連通する排出通路と、排出通路に設けた絞りとを備えていてもよい。このように構成された鉄道車両用ダンパによれば、ユニフロー型のダンパに設定されて、一つの排出通路と一つの絞りとで減衰部が構成されるので、製造コストが非常に安価となる。 Further, the railcar damper communicates the tank, the rectifying passage that allows only the flow from the piston side chamber to the rod side chamber, the suction passage that allows only the flow from the tank to the piston side chamber, and the rod side chamber and the tank. A discharge passage and a throttle provided in the discharge passage may be provided. According to the damper for railway vehicles configured in this way, the damping portion is formed by one discharge passage and one throttle in the uniflow type damper, so that the manufacturing cost is very low.
さらに、鉄道車両用制振装置は、一つ以上の鉄道車両用ダンパと、アクチュエータ或いはセミアクティブダンパの少なくとも一方を有し、伸縮速度が第一速度以上となる際に発揮される減衰力の総和を地震時に一つの台車あたり要求される必要減衰力以上としてある。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、一つの台車に対して設置された鉄道車両用ダンパ、アクチュエータおよびセミアクティブダンパが協同して脱輪の防止に要する必要減衰力以上の減衰力を発揮するので、鉄道車両が走行中に地震が発生しても車体の振動が速やかに低減されて脱輪を効果的に抑制できる。 Further, the vibration damping device for a railroad vehicle has one or more dampers for a railroad vehicle and at least one of an actuator or a semi-active damper, and is the sum of the damping forces exerted when the expansion / contraction speed becomes the first speed or higher. Is more than the required damping force per vehicle during an earthquake. According to the vibration damping device for railway vehicles configured in this way, the dampers, actuators and semi-active dampers for railway vehicles installed on one trolley work together to exceed the damping force required to prevent derailment. since exerts a damping force, railcar vibration is quickly reduced derailing also car body earthquake can be effectively suppressed during traveling.
また、鉄道車両用制振装置は、伸縮速度が第一速度以上となる際に発揮する減衰力を、必要減衰力を一つの台車に設置される鉄道車両用ダンパ、アクチュエータおよびセミアクティブダンパの設置総数で割った値に等しくして構成されてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、鉄道車両への搭載性が良好となる。 In addition, the vibration damping device for rolling stock installs dampers, actuators, and semi-active dampers for rolling stock, which exert the damping force exerted when the expansion and contraction speed becomes the first speed or higher, and the required damping force is installed on one trolley. It may be configured equal to the value divided by the total number. According to the vibration damping device for a railway vehicle configured in this way, the mountability on a railway vehicle is improved.
本発明の鉄道車両用ダンパおよび鉄道車両用制振装置によれば、地震時には脱輪を効果的に防止できるとともに平常時には車体の制振効果を損なわないで済む。 According to the railroad vehicle damper and the railroad vehicle vibration damping device of the present invention, it is possible to effectively prevent wheel derailment in the event of an earthquake and to maintain the vibration damping effect of the vehicle body in normal times.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。第一の実施の形態における鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両の車体Bの制振に利用されている。本例の鉄道車両用制振装置Sは、図1に示すように、車体Bと台車Tとの間に介装される鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとを備えている。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the figure. The vibration damping device S for a railway vehicle in the first embodiment is used for vibration damping of a vehicle body B of a railway vehicle. As shown in FIG. 1, the railroad vehicle vibration damping device S of this example includes a railroad vehicle damper PD and a semi-active damper AD interposed between the vehicle body B and the bogie T.
鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADは、鉄道車両の場合、車体Bの下方に垂下されるピンPに連結され、車体Bと台車Tとの間で対を成して並列に介装されている。台車Tは、車輪Wを回転自在に保持しており、車体Bと台車Tとの間には、懸架ばねCSが介装され、車体Bが下方から弾性支持されることにより、台車Tに対する車体Bの横方向への移動が許容されている。 In the case of a railroad vehicle, the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD are connected to a pin P hanging below the vehicle body B, and are interposed in parallel between the vehicle body B and the bogie T in pairs. ing. The bogie T holds the wheels W rotatably, and a suspension spring CS is interposed between the bogie B and the bogie T, and the bogie B is elastically supported from below to support the bogie T. Lateral movement of B is allowed.
<鉄道車両用ダンパ>
まず、鉄道車両用ダンパPDについて説明する。鉄道車両用ダンパPDは図2に示すように、伸縮体1と、減衰部Vとを備えている。伸縮体1は、鉄道車両の車体Bに連結されるシリンダ2と、シリンダ2内に摺動可能に挿入されてシリンダ2内をロッド側室5とピストン側室6とに区画するピストン3と、シリンダ2内に挿入されてピストン3と台車Tとに連結されるロッド4と、シリンダ2とシリンダ2の外周を覆う外筒7との間に設けたタンク8とを備えている。
<Railway vehicle damper>
First, the damper PD for railway vehicles will be described. As shown in FIG. 2, the railroad vehicle damper PD includes a telescopic body 1 and a damping portion V. The telescopic body 1 includes a
シリンダ2と外筒7はともに筒状であって、図2中左端側の開口部は、環状であって両者に嵌合するロッドガイド9によって閉塞され、シリンダ2と外筒7の図2中右端側の開口部は、両者に嵌合するボトムキャップ10によって閉塞されている。また、前記ロッドガイド9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おり、ロッド4の軸方向の移動がロッドガイド9によって案内される。また、ロッド4は、ロッドガイド9を通して一端をシリンダ2外へ突出させており、シリンダ2内の他端をシリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3に連結している。
Both the
なお、ロッド4の外周、ロッドガイド9とシリンダ2との間、ロッドガイド9と外筒7との間、シリンダ2とボトムキャップ10との間および外筒7とボトムキャップ10との間は、それぞれ、図示を省略したシール部材によってシールされている。これによりシリンダ2内およびタンク8は密閉状態に維持されている。
The outer circumference of the rod 4, between the
そして、シリンダ2内にピストン3によって区画されるロッド側室5とピストン側室6には、本例では、作動液体として作動油が充填されるとともに、タンク8には、作動油が貯留される他に気体が充填されている。なお、タンク8内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動液体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。
Then, in this example, the
伸縮体1は、図示はしないが、ロッド4が鉄道車両の台車と車体の一方に、シリンダ2が台車と車体の他方に連結されて、台車と車体との間に介装される。伸縮体1は、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のシリンダ装置に比較してストローク長を確保しやすく、伸縮体1の全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。
Although not shown, the telescopic body 1 is interposed between the bogie and the car body by connecting the rod 4 to one of the bogie and the car body of the railway vehicle and the
また、図2に示すように、鉄道車両用ダンパPDは、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう流れのみを許容する整流通路13を備えている。なお、整流通路13は、ピストン3以外に設けてもよい。さらに、鉄道車両用ダンパPDは、タンク8からピストン側室6へ向かう流れのみを許容する吸込通路14を備えている。
Further, as shown in FIG. 2, the railroad vehicle damper PD includes a rectifying
さらに、鉄道車両用ダンパPDは、ロッド側室5とタンク8とを連通する排出通路11と、排出通路11に設けた絞り12とを備えており、排出通路11と絞り12とで減衰部Vを構成している。
Further, the railroad vehicle damper PD includes a
したがって、本例の鉄道車両用ダンパPDにあっては、外力を受けて伸縮体1が伸長すると、圧縮されるロッド側室5から作動油が排出通路11を通じてタンク8へ押し出される。そして、拡大するピストン側室6には吸込通路14を通じてタンク8から作動油が供給される。よって、この伸長作動時において、鉄道車両用ダンパPDは、排出通路11を通過する作動油の流れに絞り12で抵抗を与えて減衰力を発揮する。
Therefore, in the railroad vehicle damper PD of this example, when the telescopic body 1 is extended by receiving an external force, hydraulic oil is pushed out from the compressed
反対に、本例の鉄道車両用ダンパPDにあっては、外力を受けて伸縮体1が収縮すると、整流通路13を介して圧縮されるピストン側室6からロッド側室5へ作動油が移動する。また、伸縮体1の収縮時には、ロッド4がシリンダ2内に侵入するため、ロッド4がシリンダ2内に侵入する体積分の作動油がシリンダ2内で過剰となって排出通路11を通じてタンク8へ排出される。よって、この収縮作動時において、鉄道車両用ダンパPDは、排出通路11を通過する作動油の流れに絞り12で抵抗を与えて減衰力を発揮する。
On the contrary, in the railroad vehicle damper PD of this example, when the telescopic body 1 contracts due to an external force, the hydraulic oil moves from the
また、この伸縮体1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のロッド側室5側の受圧面積がピストン側室6側の受圧面積の二分の一になっている。よって、伸縮体1の伸長時と収縮時とでシリンダ2内から排出通路11を通じてタンク8へ排出される流量が等しくなる。鉄道車両用ダンパPDが発揮する減衰力は、シリンダ2から排出されてタンク8へ向かう作動油の通過流量に対して絞り12にて生じる圧力損失にピストン3の断面積の二分の一を乗じた値となる。よって、鉄道車両用ダンパPDは、伸縮両側でピストン3の移動速度が同じであれば、等しい減衰力を発揮できる。
Further, in the case of the telescopic body 1, the cross-sectional area of the rod 4 is halved from the cross-sectional area of the
本例では、絞り12は、伸縮体1の伸縮速度が第一速度v1以上となると、脱輪を防止するための減衰力を鉄道車両用ダンパPDに発揮させる。鉄道車両用ダンパPDが目安となる第一速度v1で伸縮する場合において、鉄道車両用制振装置Sは、一つの台車Tあたりで地震時において鉄道車両の脱輪を防止するために必要な必要減衰力を発揮すればよい。
In this example, when the expansion / contraction speed of the expansion / contraction body 1 becomes the first speed v1 or higher, the
そして、本例の鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADを備えており、それぞれが第一速度v1で伸縮する際に発揮する減衰力の総和が必要減衰力以上となっていればよい。本例では、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADは、第一速度v1で伸縮する際に、各々が必要減衰量を等しく分担するようにしてあり、必要減衰力の二分の一ずつの減衰力を発揮する。第一速度v1は、鉄道車両が脱輪する可能性のある伸縮体1の伸縮速度に設定されており本例では、0.6m/secに設定されており、必要減衰力を80kNとしている。よって、鉄道車両用ダンパPDは、図3に示したように、シリンダ装置C1の伸縮速度が0.6m/secで40kNの減衰力を発揮するよう設定されている。第一速度v1を超える伸縮速度に対しては、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADの減衰力の総和が必要減衰力以上になっていればよい。なお、本例では、一つの台車Tに対して一つの鉄道車両用ダンパPDと一つのセミアクティブダンパADとを備えているから、鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとが第一速度v1で必要減衰力の二分の一を出力するようなっているが、必要減衰力の分担割合は変更してもよい。また、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADの一つの台車Tあたりの総設置数が3つ以上であれば、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADが第一速度v1で出力する減衰力の総和が必要減衰力以上となるように設定すればよい。なお、必要減衰力は、鉄道車両に適した値に設定されればよい。 The railroad vehicle vibration damping device S of this example includes a railroad vehicle damper PD and a semi-active damper AD, and the total damping force exerted when each expands and contracts at the first speed v1 is required. It suffices if it becomes the above. In this example, the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD are designed to share the required damping amount equally when expanding and contracting at the first speed v1, and the damping is halved of the required damping force. Demonstrate power. The first speed v1 is set to the expansion / contraction speed of the expansion / contraction body 1 in which the railroad vehicle may derail, and in this example, it is set to 0.6 m / sec, and the required damping force is 80 kN. Therefore, as shown in FIG. 3, the railroad vehicle damper PD is set to exhibit a damping force of 40 kN when the expansion / contraction speed of the cylinder device C1 is 0.6 m / sec. For the expansion / contraction speed exceeding the first speed v1, the total damping force of the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD may be greater than or equal to the required damping force. In this example, since one railroad vehicle damper PD and one semi-active damper AD are provided for one bogie T, the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD have the first speed v1. Is designed to output half of the required damping force, but the share of the required damping force may be changed. Further, if the total number of installations of the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD per bogie T is three or more, the damping force output by the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD at the first speed v1. It may be set so that the total sum of is equal to or greater than the required damping force. The required damping force may be set to a value suitable for the railway vehicle.
また、絞り12は、伸縮体1の伸縮速度が第一速度v1よりも低い第二速度v2未満では10kN以下の減衰力を鉄道車両用ダンパPDに発揮させる。具体的には、第二速度v2は、地震が発生した際に到達するであろう伸縮体1の伸縮速度に設定されており、0.2m/secに設定されており、絞り12は、伸縮体1の伸縮速度が0.2m/sec未満では鉄道車両用ダンパPDに10kN以下の減衰力を発生させる。
Further, the
したがって、鉄道車両用ダンパPDの伸縮速度に対する減衰力の特性(減衰力特性)は、図3に示したように、オリフィス特有の二乗特性となっており、第二速度v2である0.2m/sec未満の範囲では10kN未満となり、第一速度v1である0.6m/sec以上となると40kN以上となる特性となっている。なお、減衰部Vにおける絞り12は、伸縮速度が第二速度v2未満で減衰力が10kNとなり伸縮速度が第一速度v1以上となると脱輪を防止できる減衰力以上の減衰力を発揮できれば、絞り12以外の減衰弁に置換できる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the damping force characteristic (damping force characteristic) with respect to the expansion / contraction speed of the damper PD for railroad vehicles is the square characteristic peculiar to the orifice, which is the second speed v2 of 0.2 m /. In the range of less than sec, it is less than 10 kN, and when it is 0.6 m / sec or more, which is the first speed v1, it is 40 kN or more. If the expansion / contraction speed of the
なお、前述したところでは、鉄道車両用ダンパPDは、所謂、作動油の流れが一方通行となるユニフロー型のダンパとされているが、バイフロー型のダンパに設定される場合、減衰部Vは、ロッド側室5からピストン側室6へ向かう作動油の流れに抵抗を与える減衰通路と、ピストン側室6からタンク8へ向かう作動油の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて構成されてもよい。本例のように鉄道車両用ダンパPDがユニフロー型のダンパとされると、一つの排出通路11と一つの絞り12或いは減衰弁とで減衰部Vを構成すれば済むために、鉄道車両用ダンパPDが安価となる。また、本例における減衰部Vの減衰力を発生させる要素として絞り12を用いると、弁体やスプールで作動油の流れに抵抗を与える減衰弁に比較して、鉄道車両用ダンパPDを安価にできる。
As mentioned above, the damper PD for railroad vehicles is a so-called uniflow type damper in which the flow of hydraulic oil is one-way, but when it is set to a biflow type damper, the damping part V is It may be configured to include a damping passage that resists the flow of hydraulic oil from the
本例では、第一速度v1は、0.6m/secに設定され、第二速度v2は、0.2m/secに設定されているが、ともに他の数値に設定されてもよい。また、必要減衰力については、鉄道車両の仕様に応じて脱輪を防止できる値に設定されればよい。 In this example, the first speed v1 is set to 0.6 m / sec and the second speed v2 is set to 0.2 m / sec, but both may be set to other numerical values. Further, the required damping force may be set to a value that can prevent derailing according to the specifications of the railway vehicle.
<セミアクティブダンパ>
セミアクティブダンパADは、図4に示すように、鉄道車両用ダンパPDの構成に対して、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路15と、第一通路15に設けた第一開閉弁16と、ピストン側室6とタンク8とを連通する第二通路17と、第二通路17に設けた第二開閉弁18とを設けるとともに、絞り12に代えて排出通路11に可変リリーフ弁19と減衰力切換部20と設けている。以下、鉄道車両用ダンパPDと異なるセミアクティブダンパADの各部について説明する。
<Semi-active damper>
As shown in FIG. 4, the semi-active damper AD has a
第一開閉弁16は、電磁開閉弁とされており、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する連通ポジションとロッド側室5とピストン側室6との連通を絶つ遮断ポジションとを備えており、通電時には第一通路15を開放してロッド側室5とピストン側室6とを連通する。
The first on-off
第二開閉弁18は、電磁開閉弁とされており、ピストン側室6とタンク8とを連通する連通ポジションと、ピストン側室6とタンク8との連通を絶つ遮断ポジションとを備えており、通電時には第二通路17を開放してピストン側室6とタンク8とを連通する。
The second on-off
排出通路11には、開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁19が設けられている。可変リリーフ弁19は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、供給される電流量に応じて開弁圧を調節でき、前記電流量が最大となると開弁圧を最小とし、電流の供給がないと開弁圧を最大とするようになっている。
The
減衰力切換部20は、本例では、排出通路11における可変リリーフ弁19の下流に設けられる減衰弁21と、排出通路11の減衰弁21の上流から分岐して減衰弁21を迂回してタンク8に連通される迂回路22と、排出通路11の可変リリーフ弁19と減衰弁21との間に設けた切換弁23とを備えている。
In this example, the damping
本例では、減衰弁21は、絞り12と同様の流量圧力損失特性を持つオリフィスとされている。そして、伸縮体1が第二速度v2以上で伸縮する際にシリンダ2内から排出通路11を通じてタンク8へ排出される流量の作動油が減衰弁21を通過する際の圧力損失は、同じ流量の作動油が非通電時の可変リリーフ弁19を通過する際に生じる圧力損失よりも大きく設定されている。なお、排出通路11を通過する作動油の流量は、ピストン3の断面積からロッド4の断面積を引いた値にピストン3の移動量を乗じた量になる。よって、第二速度v2が前述のように設定されると、第二速度v2で伸縮する際にシリンダ2内から排出通路11を通じてタンク8へ排出される流量が一義的に決まり、この流量を設定流量としてある。
In this example, the damping
切換弁23は、排出通路11の途中に設けられて可変リリーフ弁19の下流を迂回路22へ連通する第一ポジション23bと可変リリーフ弁19の下流を減衰弁21へ接続する第二ポジション23cとを備えた弁体23aと、第一ポジション23bを採るように弁体23aを附勢するばね23dと、可変リリーフ弁19より下流であって切換弁23の上流の圧力を弁体23aに対して第二ポジション23cを採るように作用させるパイロット通路23eとを備えている。切換弁23は、第一ポジション23bを採る際に作動油の通過に対して圧力損失を生じるようになっている。そして、作動油の通過流量が前記設定流量となるとパイロット通路23eで導入される圧力による弁体23aを押す力がばね23dの附勢力に打ち勝って弁体23aは、第一ポジション23bから第二ポジション23cへ切換わる。よって、切換弁23は、排出通路11を流れる作動油の流量が設定流量に満たない場合には、迂回路22を選択して減衰弁21を通過させずに作動油をタンク8へ流す。他方、切換弁23は、排出通路11を流れる作動油の流量が設定流量以上となると減衰弁21を選択して、減衰弁21を介して可変リリーフ弁19を通過した作動油をタンク8へ流す。つまり、切換弁23は、伸縮体1が第二速度v2未満で伸縮する場合には、迂回路22を選択し、伸縮体1が第二速度v2以上で伸縮する場合には、減衰弁21を選択する。迂回路22は、殆ど抵抗なく作動油を通過させるので、第一ポジション23bおよび迂回路22で生じる圧力損失は、可変リリーフ弁19で生じる圧力損失に比較しても非常に小さくなるように設定されている。
The switching
よって、減衰力切換部20は、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2未満では可変リリーフ弁19に比較して小さな圧力損失しか生じさせず、前記伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2以上となると減衰弁21により可変リリーフ弁19より大きな圧力損失を生じさせる。
Therefore, when the expansion / contraction speed of the expansion / contraction body 1 is less than the second speed v2, the damping
したがって、この本例のセミアクティブダンパADにあっては、第一開閉弁16および第二開閉弁18が遮断ポジションを採る場合にあって、外力を受けて伸長すると、圧縮されるロッド側室5から作動油が排出通路11を通じてタンク8へ押し出される。そして、拡大するピストン側室6には吸込通路14を通じてタンク8から作動油が供給される。この伸長作動時において伸縮体1の伸長速度が第二速度v2未満では、セミアクティブダンパADは、可変リリーフ弁19で作動油の流れに抵抗を与えて、伸長を抑制する減衰力を発揮する。また、伸長作動時において伸縮体1の伸長速度が第二速度v2以上となると、セミアクティブダンパADは、可変リリーフ弁19および減衰力切換部20における減衰弁21で作動油の流れに抵抗を与えて伸長を抑制する減衰力を発揮する。
Therefore, in the semi-active damper AD of this example, when the first on-off
反対に、第一開閉弁16および第二開閉弁18が遮断ポジションを採る場合にあって、外力を受けて伸縮体1が収縮すると、整流通路13を介して圧縮されるピストン側室6からロッド側室5へ作動油が移動する。また、伸縮体1の収縮時には、ロッド4がシリンダ2内に侵入するため、ロッド4がシリンダ2内に侵入する体積分の作動油がシリンダ2内で過剰となって排出通路11を通じてタンク8へ排出される。この収縮作動時において伸縮体1の収縮速度が第二速度v2未満では、セミアクティブダンパADは、可変リリーフ弁19で作動油の流れに抵抗を与えて、収縮を抑制する減衰力を発揮する。また、収縮作動時において伸縮体1の収縮速度が第二速度v2以上となると、セミアクティブダンパADは、可変リリーフ弁19および減衰力切換部20における減衰弁21で作動油の流れに抵抗を与えて収縮を抑制する減衰力を発揮する。
On the contrary, when the first on-off
なお、第一開閉弁16も第二開閉弁18も非通電時に遮断ポジションを採り、電力供給不能な失陥時には、本例のセミアクティブダンパADは、前述のように伸縮に対して必ず減衰力を発揮するので、パッシブなダンパとして機能する。
Both the first on-off
また、本例のセミアクティブダンパADは、にあっては、第一開閉弁16を連通ポジションとして第二開閉弁18を遮断ポジションとする場合、ロッド側室5とピストン側室6が第一通路15を介して連通されるがピストン側室6とタンク8との連通が絶たれる。この状態で伸縮体1が外力を受けて収縮すると、ロッド4がシリンダ2内に侵入する体積分の作動油がシリンダ2から排出通路11へ排出され、前記同様に収縮に対抗する減衰力を発揮する。他方、この状態で、伸縮体1が伸長すると、縮小するロッド側室5から拡大するピストン側室6へ第一通路15を介して作動油が移動し、ロッド4がシリンダ2から退出する体積分の作動油が吸込通路14を介してタンク8からシリンダ2内へ供給される。よって、この場合、作動油が排出通路11へ流れないので、セミアクティブダンパADは減衰力を発揮しない。
Further, in the semi-active damper AD of this example, when the first on-off
さらに、本例のセミアクティブダンパADにあっては、第一開閉弁16を遮断ポジションとして第二開閉弁18を連通ポジションとする場合、ロッド側室5とピストン側室6の連通が絶たれるが、ピストン側室6とタンク8とが第二通路17を介して連通される。この状態で伸縮体1が外力を受けて伸長すると、ロッド側室5の縮小に伴ってロッド側室5から作動油が排出通路11へ排出され、前記同様に伸長に対抗する減衰力を発揮する。他方、この状態で、伸縮体1が収縮すると、縮小するピストン側室6から拡大するロッド側室5へ整流通路13を介して作動油が移動し、ロッド4がシリンダ2内へ侵入する体積分の作動油が第二通路17を介してピストン側室6からタンク8内へ排出される。よって、この場合、作動油が排出通路11へ流れないので、セミアクティブダンパADは減衰力を発揮しない。このように、このセミアクティブダンパADはでは、伸長と収縮のいずれか一方を選択して減衰力を発揮する片利きのダンパとして機能できるようになっている。
Further, in the semi-active damper AD of this example, when the first on-off
このように構成されたセミアクティブダンパADにおける非通電時の減衰力特性は、図5に示したようになる。非通電時では、第一開閉弁16、第二開閉弁18および可変リリーフ弁19に電力供給せず、セミアクティブダンパADがパッシブダンパとして機能し、可変リリーフ弁19の開弁圧が最大となっている。非通電時におけるセミアクティブダンパADの減衰力特性は、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2(本例では、0.2m/sec)未満では、可変リリーフ弁19で減衰力を発揮するので、その減衰力特性は、図5に示すように、可変リリーフ弁19における特性が表れる。伸縮体1の伸縮速度が高くなり第二速度v2以上となると、切換弁23が第二ポジション23cに切換わって作動油は減衰弁21を通過するようになる。この場合、減衰弁21には設定流量以上の流量の作動油が流れ、この状態において減衰弁21おける圧力損失が可変リリーフ弁19における圧力損失よりも大きい。そのため、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2である0.2m/sec以上となると、セミアクティブダンパADの減衰力特性は、減衰弁21の特性が表れる。具体的には、図5に示すようにオリフィスの二乗特性が表れ、セミアクティブダンパADの高い減衰力を発揮する。なお、可変リリーフ弁19の開弁圧を調節すると、可変リリーフ弁19の特性のみが表れる伸縮体1の伸縮速度が0.2m/sec未満の範囲では、図5の特性線より下の範囲においてセミアクティブダンパADの減衰力を高低調節できる。
The damping force characteristics of the semi-active damper AD configured in this way when not energized are as shown in FIG. When the power is off, power is not supplied to the first on-off
また、減衰弁21の流量圧力損失特性が絞り12と同じであるため、伸縮体1の伸縮速度が第一速度v1である0.6m/secとなるとに達するとセミアクティブダンパADの減衰力は40kNとなる。
Further, since the flow pressure loss characteristic of the damping
前述したところから、セミアクティブダンパADは、第一開閉弁16および第二開閉弁18を遮断ポジションとする場合、パッシブダンパとして機能し、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2未満では可変リリーフ弁19へ供給する通電量を調節して開弁圧を調節すると減衰力を調節できる。また、第一開閉弁16および第二開閉弁18を遮断ポジションとする場合、セミアクティブダンパADは、パッシブダンパとして機能し、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2以上になると減衰弁21により発生する減衰力が高くなる。
From the above, the semi-active damper AD functions as a passive damper when the first on-off
また、第一開閉弁16を連通ポジションとして第二開閉弁18を遮断ポジションとする場合および第一開閉弁16を遮断ポジションとして第二開閉弁18を連通ポジションとする場合には、前述したように、伸長或いは収縮のいずれか一方に対してのみセミアクティブダンパADが減衰力を発揮するモードとなる。よって、たとえば、このモードを選択すれば、減衰力を発揮する方向が鉄道車両の台車の振動により車体を加振してしまう方向である場合、そのような方向には減衰力を出さないようにセミアクティブダンパADを片効きのダンパとできる。よって、このセミアクティブダンパADでは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパADをスカイフックセミアクティブダンパとして機能させ得る。このように第一開閉弁16および第二開閉弁18を開閉させる場合、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2未満である場合には、可変リリーフ弁19によって減衰力を発揮するので、当該減衰力の調整が可能である。また、第一開閉弁16および第二開閉弁18を開閉させる場合であっても、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2以上となる場合には、セミアクティブダンパADは、減衰弁21によって高い減衰力を発揮する。
Further, when the first on-off
つづいて、鉄道車両の走行中に大きな地震が発生する等して、電力供給が途絶えた制御失陥時には、第一開閉弁16および第二開閉弁18が遮断ポジションを採り、前述のようにセミアクティブダンパADはパッシブダンパとして機能する。この状態では、伸縮体1が伸縮すると必ずシリンダ2内から作動油が排出され、排出された作動油は、排出通路11を通過してタンク8へ流入する。したがって、この制御失陥時にあってもセミアクティブダンパADは減衰力を発揮するが、大地震によって台車が激しく振動して車体との相対速度が速く、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2以上となると、セミアクティブダンパADは、減衰弁21によって減衰力を発揮するようになるため、可変リリーフ弁19のみで減衰力を発揮する平常時より高い減衰力を発揮する。
Subsequently, when the power supply is interrupted due to a large earthquake occurring while the railroad vehicle is running and the control is lost, the first on-off
このように構成された鉄道車両用制振装置Sは、地震によって車体Bが著大な振動を呈するような場合には、鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとが協同して脱輪の防止に要する必要減衰力以上の減衰力を発揮する。よって、鉄道車両用ダンパPDおよび鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両が走行中に地震が発生しても車体Bの振動が速やかに低減されて脱輪を効果的に抑制できる。 In the vibration damping device S for railway vehicles configured in this way, when the vehicle body B exhibits significant vibration due to an earthquake, the damper PD for railway vehicles and the semi-active damper AD cooperate to remove the wheels. Demonstrates a damping force that exceeds the damping force required for prevention. Therefore, in the railroad vehicle damper PD and the railroad vehicle vibration damping device S, even if an earthquake occurs while the railroad vehicle is running, the vibration of the vehicle body B is quickly reduced and derailment can be effectively suppressed.
また、鉄道車両用ダンパPDは、伸縮体1の伸縮速度が第二速度v2未満では、10kN未満の減衰力しか発揮しないので、セミアクティブダンパADが発揮する減衰力による車体Bの制振効果に悪影響を与えない。よって、鉄道車両用ダンパPDおよび鉄道車両用制振装置Sは、地震時には脱輪を効果的に防止できるとともに平常時には車体の制振効果を損なわない。 Further, the damper PD for railway vehicles exerts only a damping force of less than 10 kN when the expansion / contraction speed of the expansion / contraction body 1 is less than the second speed v2. Does not have an adverse effect. Therefore, the railroad vehicle damper PD and the railroad vehicle vibration damping device S can effectively prevent derailment in the event of an earthquake and do not impair the damping effect of the vehicle body in normal times.
さらに、本例の鉄道車両用ダンパPDは、タンク8と、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路13と、タンク8からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路14と、ロッド側室5とタンク8とを連通する排出通路11と、排出通路11に設けた絞り12とを備えている。このように構成された鉄道車両用ダンパPDによれば、ユニフロー型のダンパに設定されて、一つの排出通路11と一つの絞り12とで減衰部Vが構成されるので、製造コストが非常に安価となる。
Further, the railroad vehicle damper PD of this example has a
また、本発明の鉄道車両用制振装置Sでは、一つの台車Tに対して設置された鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとが協同して脱輪の防止に要する必要減衰力以上の減衰力を発揮する。よって、一つの鉄道車両用ダンパのみで必要減衰力を発揮する場合に比較して、鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとが発揮すべき減衰力の上限を低くできるので、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADのロッド4の径が小径となってシリンダ2および外筒7の外径も小さくなる。また、一つの鉄道車両用ダンパで必要減衰力を発揮する場合、強度面の問題から鉄道車両側でも鉄道車両用ダンパPDを取付けるブラケットの大型化が避けられないが、本例の鉄道車両用制振装置Sでは、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADが必要減衰力を分担するので前記ブラケットの大型化も避けられる。よって、鉄道車両用制振装置Sは、脱輪防止を可能としつつも、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADの外径の大径化と鉄道車両側のブラケットの大型化も防止できるので鉄道車両への搭載性が良好となる。
Further, in the vibration damping device S for railway vehicles of the present invention, the damping force PD for railway vehicles installed on one bogie T and the semi-active damper AD cooperate with each other to exceed the damping force required to prevent derailment. Demonstrates damping force. Therefore, the upper limit of the damping force that the railroad vehicle damper PD and the semi-active damper AD should exert can be lowered as compared with the case where only one railroad vehicle damper exerts the required damping force. The diameter of the rod 4 of the PD and the semi-active damper AD becomes smaller, and the outer diameters of the
さらに、本例の鉄道車両用制振装置Sでは、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADは、第一速度v1で伸縮する場合に発揮する減衰力は必要減衰力を設置数で除した値に設定されている。よって、鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADを構成するシリンダ2、ピストン3、ロッド4といった各部品を共通部品で構成でき、より一層の小型化に寄与でき、鉄道車両側のブラケットも共通部品となる。したがって、鉄道車両用制振装置Sにおける各鉄道車両用ダンパPDおよびセミアクティブダンパADの加工、組付、メンテナンスも非常に容易となる。
Further, in the vibration damping device S for a railway vehicle of this example, the damping force exerted when the damper PD and the semi-active damper AD for a railway vehicle expand and contract at the first speed v1 is a value obtained by dividing the required damping force by the number of installations. Is set to. Therefore, each part such as the
また、減衰力切換部20は、本例では、排出通路11における可変リリーフ弁19の下流に設けられる減衰弁21と、排出通路11の減衰弁21の上流から分岐して減衰弁21を迂回してタンク8に連通される迂回路22と、排出通路11の可変リリーフ弁19と減衰弁21との間に設けた切換弁23とを備えている。そして、減衰力切換部20によって高い減衰力を発揮し始める第二速度v2としては、本例では、地震時に到達するであろう台車Tに対する車体Bの相対速度に設定されている。減衰力切換部20がこのように構成されたシリンダ装置C1では、地震時以外の平常時では切換弁23が迂回路22を選択して減衰弁21を迂回するため減衰弁21の影響を受けず、地震時には減衰弁21を有効として高減衰力を発揮して脱輪を効果的に防止できる。また、減衰弁21は、本例ではオリフィスとされているので安価で済むが、オリフィス以外の弁を採用してもよい。
Further, in this example, the damping
なお、減衰力切換部20は、前記構成に限定されるものではない。減衰力切換部20は、伸縮体1の伸縮速度が所定速度以上となると可変リリーフ弁19より大きな圧力損失を生じさせるものであればよい。このようにすれば、減衰力切換部20は、第二速度v2未満では可変リリーフ弁19よる小さな圧力損失を生じさせるので、平常時における可変リリーフ弁19よって発揮される減衰力への影響が少なく、地震時には脱輪を防止できる。
The damping
また、本例のセミアクティブダンパADにあっては、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路15の途中に設けた第一開閉弁16と、ピストン側室6とタンク8とを連通する第二通路17の途中に設けた第二開閉弁18と、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう流れのみを許容する整流通路13と、タンク8からピストン側室6へ向かう流れのみを許容する吸込通路14とを備えている。よって、本例のセミアクティブダンパADでは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現でき、セミアクティブダンパADをスカイフックセミアクティブダンパとして機能させ得る。なお、整流通路13を第一開閉弁16の遮断ポジションに統合し、吸込通路14を第二開閉弁18の遮断ポジションに統合してもよい。
Further, in the semi-active damper AD of this example, the first on-off
また、鉄道車両用制振装置Sでは、鉄道車両用ダンパPDとセミアクティブダンパADとで構成されているが、鉄道車両用ダンパPDと以下の構成のアクチュエータAとで構成されてもよい。 Further, although the railroad vehicle vibration damping device S is composed of a railroad vehicle damper PD and a semi-active damper AD, it may be composed of a railroad vehicle damper PD and an actuator A having the following configuration.
<アクチュエータ>
アクチュエータAは、図6に示すように、セミアクティブダンパADの構成に加えて、ロッド側室5へ作動油を供給可能なポンプ25を設けたものである。アクチュエータAは、具体的には、タンク8とロッド側室5とを連通する供給通路24と、この供給通路24に設けられて作動油をタンク8から吸い上げてロッド側室5へ吐出するポンプ25と、供給通路24のポンプ25の吐出側に設けられてロッド側室5からタンク8へ向かう作動油の流れを阻止する逆止弁26とを備えている。
<Actuator>
As shown in FIG. 6, the actuator A is provided with a
そして、ポンプ25は、図示しないコントローラに制御されるモータ27によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するポンプとされている。また、ポンプ25は、供給通路24に吸込口をタンク8側に吐出口をロッド側室5側に向けて設置されていて、モータ27によって駆動されるとタンク8から作動油を吸込んでロッド側室5へ作動油を供給する。
The
前述のようにポンプ25は、一方向のみに作動油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が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。
As described above, since the
さらに、ポンプ25の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ25を駆動する駆動源であるモータ27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27も安価なものを使用できる。なお、逆止弁26は、アクチュエータAが外力によって強制的に伸縮させられる際に、ポンプ25側への作動油の逆流を阻止するために設けてある。
Further, since the rotation direction of the
つづいて、前記のように構成されたアクチュエータAに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、モータ27を回転させポンプ25からシリンダ2内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁16を連通ポジションとし第二開閉弁18を遮断ポジションとする。すると、ロッド側室5とピストン側室6とが連通状態におかれて両者にポンプ25から作動油が供給され、ピストン3が図6中左方へ押されアクチュエータAは伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力が可変リリーフ弁19の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁19が開弁して作動油が排出通路11を介してタンク8へ排出される。よって、ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力は、可変リリーフ弁19に与える電流量で決まる可変リリーフ弁19の開弁圧にコントロールされる。そして、アクチュエータAは、ピストン3におけるピストン側室6側とロッド側室5側の受圧面積差に可変リリーフ弁19によってコントロールされるロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。
Subsequently, when the actuator A configured as described above exerts a thrust in a desired extension direction, the first on-off
これに対して、アクチュエータAに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、モータ27を回転させてポンプ25からロッド側室5内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁16を遮断ポジションとし第二開閉弁18を連通ポジションとする。すると、ピストン側室6とタンク8が連通状態におかれるとともにロッド側室5にポンプ25から作動油が供給されるので、ピストン3が図6中右方へ押されアクチュエータAは収縮の推力を発揮する。そして、前述と同様に、可変リリーフ弁19へ与える電流量の調節により、アクチュエータAは、ピストン3におけるロッド側室5側の受圧面積と可変リリーフ弁19によってコントロールされるロッド側室5内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。
On the other hand, when the actuator A exerts a thrust in a desired contraction direction, the
また、第一開閉弁16を開き第二開閉弁18を閉じた状態で、外力でロッド4が図6中左方へ移動する場合、ポンプ25の駆動の有無に拘わらず、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の力を発揮しない。この場合、ポンプ25が駆動中では、ロッド4がシリンダ2から退出する際に減少するシリンダ2内における体積変化にポンプ25の吐出流量が追い付かなくなるが、吸込通路14を通じてタンク8からシリンダ2内へ作動油が供給される。また、この場合において、ポンプ25が駆動していない場合には、ロッド4がシリンダ2から退出する体積分の作動油が吸込通路14を通じてタンク8からシリンダ2内へ作動油が供給される。いずれにせよ、この場合には、シリンダ2内の圧力はタンク圧となるから、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の減衰力を発揮しない。
Further, when the rod 4 moves to the left in FIG. 6 by an external force while the first on-off
なお、第一開閉弁16を開き第二開閉弁18を閉じた状態で、外力でロッド4が図6中右方へ移動する場合、ポンプ25の駆動の有無に拘わらず、シリンダ2内へのロッド4の侵入によってシリンダ2内から押し出された作動油は、排出通路11を通じてタンク8へ戻される。この場合には、シリンダ2内の圧力が可変リリーフ弁19によって所望の圧力に制御されるので、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の力を発揮できる。
When the rod 4 moves to the right in FIG. 6 by an external force with the first on-off
他方、第一開閉弁16を閉じ第二開閉弁18を開いた状態で、外力でロッド4が図6中右方へ移動する場合、ポンプ25の駆動の有無に拘わらず、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の力を発揮しない。この場合、ポンプ25が駆動中では、ロッド4がシリンダ2へ進入する際に増加するロッド側室5内における体積変化にポンプ25の吐出流量が追い付かなくなるが、整流通路13を通じてピストン側室6からロッド側室5内へ作動油が供給される。また、ロッド4がシリンダ2内へ進入するために、シリンダ2内でロッド4のシリンダ2侵入分の体積の作動油が過剰となるが、圧縮側のピストン側室6が第二通路17を通じており、この過剰分の作動油がタンク8へ排出される。また、この場合において、ポンプ25が駆動していない場合にも、駆動中と同様に、ロッド4がシリンダ2へ進入する際に増加するロッド側室5内の体積分の作動油が整流通路13を通じてピストン側室6から供給される。そして、過剰となるロッド4のシリンダ2侵入分の体積の作動油は、圧縮されるピストン側室6から第二通路17を介してタンク8へ排出される。いずれにせよ、この場合には、シリンダ2内の圧力はタンク圧となるから、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の減衰力を発揮しない。
On the other hand, when the rod 4 moves to the right in FIG. 6 by an external force with the first on-off
なお、第一開閉弁16を閉じて第二開閉弁18を開いた状態で、外力でロッド4が図6中左方へ移動する場合、ポンプ25の駆動の有無に拘わらず、ロッド側室5から押し出された作動油は、排出通路11を通じてタンク8へ戻される。この場合には、ロッド側室5内の圧力が可変リリーフ弁19によって所望の圧力に制御されるので、アクチュエータAはロッド4の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の力を発揮できる。
When the rod 4 moves to the left in FIG. 6 by an external force with the first on-off
つまり、第一開閉弁16を開いて第二開閉弁18を閉じる場合或いは第一開閉弁16を閉じて第二開閉弁18を開く場合、ポンプ25の駆動状況に拘わらず、アクチュエータAは、外力からの振動入力に対して伸長或いは収縮のいずれか一方にのみ減衰力を発揮する状態となる。
That is, when the first on-off
よって、本例のアクチュエータAは、たとえば、力を発揮する方向が鉄道車両の台車Tの振動により車体Bを加振する方向である場合、そのような方向には力を出さないようにアクチュエータAを片効きのダンパとして機能させ得る。よって、このアクチュエータAは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。 Therefore, in the actuator A of this example, for example, when the direction in which the force is exerted is the direction in which the vehicle body B is vibrated by the vibration of the bogie T of the railway vehicle, the actuator A does not exert the force in such a direction. Can function as a one-sided damper. Therefore, since this actuator A can easily realize semi-active control based on Carnop's skyhook theory, it can also function as a semi-active damper.
そして、このアクチュエータAにあっても、セミアクティブダンパADの説明で理解できるように、第一開閉弁16と第二開閉弁18の開閉のみでダンパとして機能もできる。つまり、モータ27でポンプ25を駆動している状況にあっても、アクチュエータAが外力で強制的に伸縮させられる際には、スカイフックセミアクティブダンパとしてもパッシブダンパとしても機能でき、可変リリーフ弁19の開弁圧の調節で減衰力も調節できる。このように、アクチュエータAは、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ27の駆動状況に拘わらず、第一開閉弁16と第二開閉弁18の開閉のみでダンパとしても機能できる。そして、アクチュエータAが推力或いは減衰力を発揮すべき方向は、第一開閉弁16と第二開閉弁18の開閉のみで制御され、推力と減衰力を発揮すべき方向が同じである場合には第一開閉弁16と第二開閉弁18の開閉状態は一致する。よって、アクチュエータAでは、アクチュエータとスカイフックセミアクティブダンパの状態の切換えを、ポンプ25の停止と駆動の切換えや、面倒かつ急峻な第一開閉弁16と第二開閉弁18の切換動作を伴わずに行える。したがって、アクチュエータAは、応答性および信頼性が高いシステムとなる。
The actuator A can also function as a damper only by opening and closing the first on-off
このように構成されたアクチュエータAは、減衰力切換部20を備えているので、セミアクティブダンパASと同様に、アクチュエータAが外力で伸縮させられた際に伸縮速度が所定速度以上となると減衰弁21によって高い減衰力を発揮する。よって、鉄道車両用ダンパPDと本例のアクチュエータAとで鉄道車両用制振装置Sを構成しても、車体Bが著大な振動を呈しても高減衰力を発揮して車体Bの振動を低減でき、鉄道車両が走行中に地震が発生しても車体Bの振動が速やかに低減されて脱輪を効果的に抑制できる。
Since the actuator A configured in this way includes the damping
また、鉄道車両用ダンパPDは、伸縮速度が第二速度v2未満の平常時には、低い減衰力しか発生しないので、アクチュエータAによる車体Bの振動抑制に対して悪影響を与えずに済む。 Further, since the damper PD for a railway vehicle generates only a low damping force in normal times when the expansion / contraction speed is less than the second speed v2, it is not necessary to adversely affect the vibration suppression of the vehicle body B by the actuator A.
なお、鉄道車両用制振装置Sは、一つ以上の鉄道車両用ダンパPDと、アクチュエータAとセミアクティブダンパADのうち一方とを有して構成されればよい。よって、鉄道車両用制振装置Sは、一つ以上の鉄道車両用ダンパPDと一つ以上のアクチュエータAとで構成されてもよいし、一つ以上の鉄道車両用ダンパPDと一つ以上のセミアクティブダンパADとで構成されてもよい。さらには、鉄道車両用制振装置Sは、一つ以上の鉄道車両用ダンパPDと一つ以上のアクチュエータAと一つ以上のセミアクティブダンパADとで構成されてもよい。そして、必要減衰力を鉄道車両用ダンパPD、アクチュエータAおよびセミアクティブダンパADの一つの台車Tあたりの総設置数で割った値に鉄道車両用ダンパPD、アクチュエータAおよびセミアクティブダンパADが第一速度v1以上の速度で伸縮する際に発揮する減衰力を設定すれば、鉄道車両用ダンパPD、アクチュエータAおよびセミアクティブダンパADを小型化でき鉄道車両への搭載性が向上する。 The railroad vehicle vibration damping device S may be configured to include one or more railroad vehicle damper PDs, and one of the actuator A and the semi-active damper AD. Therefore, the railroad vehicle vibration damping device S may be composed of one or more railroad vehicle damper PDs and one or more actuators A, or one or more railroad vehicle damper PDs and one or more. It may be composed of a semi-active damper AD. Further, the railroad vehicle vibration damping device S may be composed of one or more railroad vehicle damper PDs, one or more actuators A, and one or more semi-active damper ADs. Then, the required damping force is divided by the total number of installations of the railroad vehicle damper PD, the actuator A and the semi-active damper AD per bogie T, and the railroad vehicle damper PD, the actuator A and the semi-active damper AD are the first. By setting the damping force exerted when expanding and contracting at a speed of v1 or higher, the damper PD for railway vehicles, the actuator A, and the semi-active damper AD can be miniaturized, and the mountability on railway vehicles is improved.
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, they can be modified, modified, and modified as long as they do not deviate from the claims.
1・・・伸縮体、2・・・シリンダ、3・・・ピストン、4・・・ロッド、5・・・ロッド側室、6・・・ピストン側室、8・・・タンク、11・・・排出通路、12・・・絞り、13・・・第二通路、14・・・第二開閉弁、20・・・減衰力切換部、21・・・減衰弁、A・・・アクチュエータ、AD・・・セミアクティブダンパ、B・・・車体、PS・・・鉄道車両用ダンパ、S・・・鉄道車両用制振装置、T・・・台車、V・・・減衰部 1 ... Telescopic body, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Rod, 5 ... Rod side chamber, 6 ... Piston side chamber, 8 ... Tank, 11 ... Discharge Passage, 12 ... throttle, 13 ... second passage, 14 ... second on-off valve, 20 ... damping force switching unit, 21 ... damping valve, A ... actuator, AD ...・ Semi-active damper, B ・ ・ ・ Body, PS ・ ・ ・ Damper for railroad vehicle, S ・ ・ ・ Vibration damping device for railroad car, T ・ ・ ・ Bogie, V ・ ・ ・ Damping part
Claims (4)
シリンダと、前記シリンダ内に挿入されるロッドと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともに前記ロッドに連結されて、前記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンとを有して、前記車体と前記台車との間に介装される伸縮体と、
前記伸縮体が伸縮する際に減衰力を発揮させる減衰部とを備え、
伸縮速度が第一速度以上となると鉄道車両の脱輪の防止に要求される減衰力以上の減衰力を発揮し、前記伸縮速度が前記第一速度よりも低い第二速度までは10kNを超えずに減衰力を発揮し、
前記第一速度が0.6m/secであって、前記第二速度が0.2m/secである
ことを特徴とする鉄道車両用ダンパ。 It is a damper for railway vehicles that is installed in parallel with an actuator or a semi-active damper between the body of the railway vehicle and the bogie.
It has a cylinder, a rod inserted into the cylinder, and a piston slidably inserted into the cylinder and connected to the rod to divide the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber. The telescopic body interposed between the vehicle body and the trolley,
It is provided with a damping portion that exerts a damping force when the stretchable body expands and contracts.
Stretch rate exerts a damping force than the damping force required to prevent derailment of the rail vehicle when the first speed or more, the stretch rate does not exceed the second speed until the 10kN lower than said first speed It exerts a damping force to,
A railroad vehicle damper characterized in that the first speed is 0.6 m / sec and the second speed is 0.2 m / sec.
前記ピストン側室から前記ロッド側室へ向かう流れのみを許容する整流通路と、
前記タンクから前記ピストン側室へ向かう流れのみを許容する吸込通路とを備え、
前記減衰部は、前記ロッド側室と前記タンクとを連通する排出通路と、前記排出通路に設けた絞りを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用ダンパ。 With the tank
A rectifying passage that allows only the flow from the piston side chamber to the rod side chamber,
It is provided with a suction passage that allows only the flow from the tank to the piston concubine.
The damper for a railway vehicle according to claim 1, wherein the damping portion has a discharge passage that communicates the rod side chamber and the tank, and a throttle provided in the discharge passage.
前記車体と前記台車との間に介装されるアクチュエータ或いはセミアクティブダンパの少なくとも一方を有し、
前記伸縮速度が前記第一速度以上となる際に発揮される減衰力の総和を地震時に一つの前記台車あたり要求される必要減衰力以上とした
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。 The railroad vehicle damper according to claim 1 or 2, which is interposed between the vehicle body and the bogie.
It has at least one of an actuator or a semi-active damper interposed between the vehicle body and the bogie.
A vibration damping device for railroad vehicles, characterized in that the total damping force exerted when the expansion / contraction speed becomes equal to or higher than the first speed is equal to or greater than the required damping force required for one of the bogies during an earthquake.
ことを特徴とする請求項3に記載の鉄道車両用制振装置。 The damping force exerted when the expansion / contraction speed becomes equal to or higher than the first speed is divided by the required damping force by the total number of installations of the railroad vehicle damper, the actuator, and the semi-active damper installed on one of the carriages. The vibration damping device for a railroad vehicle according to claim 3, wherein the values are equal to each other.
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