CN102149925A - 气缸装置 - Google Patents

Abstract

本发明的气缸装置(1)具备：气缸(2)、能够自由滑动地插入气缸(2)内的活塞(3)、插入气缸(2)内连接活塞(3)的连杆(4)、在气缸(2)内用活塞(3)划分开的连杆侧室(5)和活塞侧室(6)、罐(7)、设置在连通连杆侧室(5)和活塞侧室(6)的第一通道(8)中途的第一开闭阀(9)、设置在连通活塞侧室(6)和罐(7)的第二通道(10)中途的第二开闭阀(11)，以及向连杆侧室(5)提供液体的泵(12)。

Description

气缸装置

技术领域

本发明是关于气缸装置的改良。

背景技术

众所周知，一直以来这种气缸装置被用于例如为了在铁道车辆上抑制车身相对于前进方向的左右振动，它被安装于铁道车辆车身和转向架之间来使用。

此外，该气缸装置例如在日本专利特开2005-7944号公报和日本专利特开2006-137294号公报中已有公开，如图6所示，这种气缸装置具备：气缸100；滑动自如地插入到气缸100内的活塞101；插入在气缸100内且中间部与活塞101连接的连杆102；向气缸100中被活塞101划分开的两个运转室103、104中任意一方有选择地供给压油的油压回路105，构成双杆型。

更具体的是，油压回路105是具备了以下所构成：通过发动机106进行正反旋转的双方向排出型泵107；将泵107与各运转室103、104相连接的一对流路108、109；设置在这些流路108、109的中途上的开闭阀110、111；油温变化时等进行体积补偿的储液器112；与泵107并列并连接流路108、109，同时将运转室103、104中的低压侧与上述储液器112相连接的低压优先梭形滑阀113。

因此，例如将该气缸装置中的连杆102向左侧驱动时，驱动泵107使之向流路109一方供给压油，而且，打开开闭阀110、111。这样的话，压油被供给到右侧的运转室104中，将活塞101向左侧推，连杆102则被向左侧推进。将连杆102向右侧驱动时，与上述相反，使泵107反向旋转即可。

发明内容

根据如上所述的日本专利特开2005-7944号公报和日本专利特开2006-137294号公报中所公开的气缸装置，发挥推力抑制车身振动的主动控制是可以实现的，可以确保舒适的乘车感觉。

但是，上述气缸装置因为被设置成双杆型，须设定成使连杆的两端在行程中不要没入到气缸内。如果无视配备于活塞和气缸两端的轴支撑连杆的导杆的轴方向长度的话，必须将杆长，即杆的轴方向长度设置为气缸长，即气缸的轴方向长度的2倍以上。因此，气缸装置的全长变长，与包括铁道在内的各种车辆之间的搭载性方面存在难点。

此外，运转室内混入气体或者原本溶于油中的气体在减压时变成气泡进入运转室的话，由于气体的压缩性使所要的推力无法发挥，同时由于推力发生的响应性恶化，要求将运转室内的气体快速排出到气缸外，但是过去的气缸装置的构造，运转时各个运转室中只是交替地进出油，通过装置的运转独自地将气体从运转室内排出比较困难。

因此，在该气缸装置的组装工序中，有必要实施油中组装或真空环境下的组装，除此之外，根据情况有时也需要考虑将注入的油高度脱气，无论进行哪一项生产性都存在困难并且成本高。而且，如上所述，一旦运转室内混入气体就无法独自将其排出，因此为恢复性能就只能实施对气缸装置进行分解等维护措施，由于不得不实施定期维护措施，即使从保养方面来讲也存在着耗费劳动力，且加重成本负担的担忧。

而且，启动运转气缸装置时，通过将低压侧的运转室与储液器连通，来避免气缸内的压力滞留或低压侧运转室中的负压，进而为稳定所产生的推力，将低压优先梭形滑阀设置在回路内，但也存在以下的问题，即，每当气缸装置的运转方向发生切换的时候，该低压优先梭形滑阀的阀体都会撞击阀座产生撞击声音，该撞击声对乘车者来说很刺耳，令人产生不快和不安。

另外，因为泵向双方向驱动，在泵的驱动源中，对于切换旋转方向时的响应性要求很高，因此该驱动源价格很高，并且由于泵为双方向排出型，为了以高精度来抑制振动，在切换旋转方向时必须要使用尽可能不使排出量发生变动的泵，泵本身价格很高因此气缸装置整体的经济性也存在问题。

本发明是为了改善上述缺陷所创，其目的为提高气缸装置对车辆的搭载性，另外一个目的是提高气缸装置的生产性，降低制造和保养方面的成本，还有就是提高气缸装置的静音性，另外还有一个目的是提高气缸装置的经济性。

为达到上述目的，在本发明的解决课题的手段中的气缸装置其特征为，具备：气缸；滑动自如地插入到气缸内的活塞；插入在气缸内中间部与活塞连接的杆；在连通气缸中被活塞划分开的连杆侧室和活塞侧室；罐；连通连杆侧室和活塞侧室的第一通路的中途设置的第一开闭阀；在连通活塞侧室和罐的第二通路的中途设置的第二开闭阀；以及向连杆侧室供给液体的泵。

根据本发明的气缸装置，由于设置成单杆型，与双杆型的气缸装置相比，容易确保冲程长，气缸装置的全长变短，对于包括铁道车辆在内的各种车辆的搭载性得到提高。

另外，在该气缸装置中，来自泵的液体供给以及由于伸缩动作所产生的液体流顺次通过连杆侧室，活塞侧室最终流回到罐里，即使连杆侧室或者活塞侧室中混入气体，也会通过气缸装置的伸缩动作独自地被排出到罐里，因此可以阻止产生推力的响应性的恶化。

因此，在气缸装置的制造当中，不用面临麻烦的液体中的组装以及真空环境下的组装，也不需要对液体进行高度的脱气，因此在提高生产性的同时制造成本也得以降低。

并且，即便气体混入连杆侧室或活塞侧室，也可以通过气缸装置的伸缩动作将其独自排出到罐，由此无需频繁进行为恢复性能的维护保养，也可削减保养方面的劳动力以及成本负担。

而且，如上所述的液体流顺次通过连杆侧室，活塞侧室最终流回到罐里，因此不存在连杆侧室内和活塞侧室内压力滞留的问题，无需设定用来稳定推力的低压优先梭形滑阀，低压优先梭形滑阀的撞击声问题也解决了，气缸装置的静音性提高，搭载到车辆上也不会使车辆搭乘者产生不快和不安。

此外，泵只是单方向排出，所以不用担心旋转切换时的容量变动，可以使用价格便宜的泵，作为泵的驱动源的发动机，由于切换运转方向时不需要较高的响应性因此也可以使用价格便宜的发动机，作为气缸装置的整体价格也降低了，经济性得到提高。

另外，该气缸装置中，因外力而被强制伸缩时，能够停止泵的驱动而发挥减振器的功能，不仅能作为执行器发挥功能通过主动控制抑制减振对象的振动，也可以通过以“斯铠忽克”(英文：skyhook、日文：スカイフツク)悬架半主动控制为代表的半主动控制来抑制减振对象的振动，还可以根据振动模式从主动控制和半主动控制中选择一种最适合的振动控制方式来对气缸装置进行控制，因此可以提高对减振对象的振动抑制效果。

附图说明

图1是一实施方式的气缸装置的回路图。

图2是一实施方式的一变型例的气缸装置的回路图。

图3是一实施方式其他变型例的气缸装置的回路图。

图4是一实施方式的另外的变型例的气缸装置的回路图。

图5是可调减压阀的回路图。

图6是背景技术中的气缸装置的回路图。

具体实施方式

一实施方式的气缸装置1，如图1所示基本上具备：气缸2；滑动自如地插入到气缸2内的活塞3；插入在气缸2内与活塞3连接的连杆4；气缸2中被活塞3划分开连杆侧室5和连杆侧室6；罐7；设置在连通连杆侧室5和活塞侧室6的第一通路8中途的第一开闭阀9；设置在连通活塞侧室6和罐7的第二通路10中途的第二开闭阀11；向连杆侧室5供给液体的泵12，并构成单杆型气缸装置。此外，上述连杆侧室5和活塞侧室6内被填充了工作油等液体的同时，罐7内除了填充液体之外还被填充了气体。在罐7内，不需要进行特别是通过压缩填充气体来实现的加压状态。

另外，基本上用第一开闭阀9将第一通路8设为连通状态，而且，在关闭第二开闭阀11的状态下驱动泵12，以此可以驱动该气缸装置1伸长，用第二开闭阀11将第二通路10设为连通状态，而且，在关闭第一开闭阀9的状态下驱动泵12，以此可以驱动气缸装置1收缩。

以下关于各部分进行详细说明。气缸2为筒状，其图1中右端被盖13封闭，图1中左端安装有环状的导杆14。另外，上述导杆14内滑动自如地插入有连杆4，该连杆4是被移动自如地插入在气缸2内的。该连杆4一端向气缸2外部突出，气缸2内的另一端与同样是滑动自如地插入在气缸2内的活塞3相连接。

此外，连杆4的外周与气缸2之间通过省略图示的密封构件密封，以此气缸2内被维持成密封状态。另外，气缸2中被活塞3划分开的连杆侧室5和活塞侧室6中，如上所述填充有作为液体的工作油。

此外，该气缸装置1，将连杆4的截面积设为活塞3的截面积的二分之一，活塞3的连杆侧室5侧的受压面积为活塞侧室6侧受压面积的二分之一，使伸长驱动时和收缩驱动时的连杆侧室5的压力相同的话，伸缩双方产生的推力也变得相同，相对于气缸装置1的位移量的流量也变得伸缩两侧相同。

具体来说，驱动气缸装置1伸长时，连杆侧室5和活塞侧室6变成连通状态，连杆侧室内5和活塞侧室6内的压力变得相同，产生对活塞3中的连杆侧室5侧和活塞侧室6侧的受压面积差乘以上述压力而所得的推力，相反，驱动气缸装置1收缩时，连杆侧室5与活塞侧室6的连通被隔断，活塞侧室6与罐7相连通，所以产生将连杆侧室5内的压力与活塞3中连杆侧室5侧的受压面积相乘所得的推力，气缸装置1产生的推力为，对活塞3伸缩双方的截面积的二分之一乘以连杆侧室5的压力所得的值。所以，控制该气缸装置1的推力时，可以通过伸长驱动和收缩驱动一起控制连杆侧室5的压力即可，因为活塞3的连杆侧室5侧的受压面积被设置成活塞侧室6侧的受压面积的二分之一，伸缩两侧产生相同推力时，伸长侧和收缩侧连杆侧室5的压力变得相同，所以控制变得简洁，此外相对于位移量的流量也相同，因此具有伸缩两侧的响应性相同的优点。另外，即使不把活塞3的连杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一，可以通过连杆侧室5的压力控制气缸装置1的伸缩两侧的推力这一点不变。

话说回来，封闭连杆4的图1中左端和气缸2的右端的盖13上具备没有被图示的安装部，可以将该气缸装置1安装在车辆上的车身和车轴之间。

另外，连杆侧室5和活塞侧室6通过第一通路8相连通，该第一通路8中途设置有第一开闭阀9。该第一通路8虽然在气缸2外将连杆侧室5与活塞侧室6相连通，但也可以设置在活塞3上。

在该实施方式下，第一开闭阀9作成电磁开闭阀，具备以下而构成：阀门9a；为了保持阻断位置9c对阀门9a施力的弹簧9d；和通电时将阀门9a与弹簧9d相对向切换成连通位置9b的螺线管9e；该阀门9a具备开放第一通路8将连杆侧室5与活塞侧室6相连通的连通位置9b以及阻断连杆侧室5和活塞侧室6之间连通的阻断位置9c。

接下来，活塞侧室6与罐7，通过第二通路10相互连通，在该第二通路10的中途设置有第二开闭阀11。在该实施方式下，第二开闭阀11作成电磁开闭阀，具备以下而构成：具备开放第二通路10将活塞侧室6与罐7相连通的连通位置11b以及阻断杆活塞侧室6与罐7之间连通的阻断位置11c的阀门11a；为了保持阻断位置11c对阀门11a施力的弹簧11d；通电时将阀门11a与弹簧11d相对向切换成连通位置11b的螺线管11e。

在该实施方式下，泵12通过发动机15来驱动，泵12作为只向单方向喷出液体的泵，其排出口通过供给通路16与连杆侧室5相连通，吸入口通向罐7由发动机15驱动时，从罐7吸入液体，向连杆侧室5供给液体。如上所述的泵12，只向单方向排出液体所以没有切换旋转方向的动作，所以完全没有切换旋转时排出量变化的问题，所以可以使用价格便宜的齿轮泵等。而且，因为泵12的旋转方向经常保持同一方向，驱动泵12的驱动源发动机15中，对于旋转切换不要求较高的响应性，因此发动机15也可以使用价格便宜的发动机。

另外，供给通路16的中途设置有阻止液体从连杆侧室5逆向流入泵12的止回阀17。

另外，在该实施方式下，连杆侧室5与罐7通过通路18相连接，在该通路18的中途，设置有通过预先设定好的开阀压打开通路18的减压阀19。

该减压阀19作用于阀体19a的成为通路18上流的连杆侧室5的压力超过开阀压时，由朝开放该通路18的方向推动阀体19a的上述压力引起的推力，克服向阻断通路18方向上对阀体19a施加的弹簧19b的弹力，使得阀体19a后退而开放通路18。

此外，减压阀19不论第一开闭阀9和第二开闭阀11的开闭状态如何，若气缸装置1有伸缩方向上的过大的受力，连杆侧室5的压力处于超过开阀压的状态时，打开通路18将连杆侧室5与罐7相连通，将连杆侧室5内的压力排到罐7中，保护气缸装置1的整体系统。

气缸装置1如上所述构成，接下来就该气缸装置1的运转进行说明。

将气缸装置1作为执行器运转的情况下，如上所述，可以通过控制连杆侧室5的压力来控制气缸装置1伸缩两侧的推力。

其中的一个具体方法是，通过开闭控制第一开闭阀9和第二开闭阀11对连杆侧室5的压力进行的调节，可以将气缸装置1的推力控制在所期望的数值。

比如，使气缸装置1伸长的同时要得到所期望的伸长方向的所期望的推力时，将第一开闭阀9作成连通位置9b，驱动发动机15从泵12向气缸2内供给液体。通过这样做，连杆侧室5和活塞侧室6被处于连通状态，从泵12向两者供给液体，活塞3被推向图1中左侧，气缸装置1呈现伸长动作。与这个动作同时，通过开闭第二开闭阀11调节连杆侧室5的压力使得连杆侧室5的压力和活塞3中的活塞侧室6侧和连杆侧室5侧的受压面积差相乘所得数值与所期望推力相同。在此，活塞侧室6的压力与连杆侧室5的压力变成同压，所以通过控制连杆侧室5的压力也可以控制活塞侧室6的压力。

即，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过高，则打开第二开闭阀11将活塞侧室6和连杆侧室5的压力排到罐7中，相反要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过低，则关闭第二开闭阀11，通过从泵12供给液体使活塞侧室6和连杆侧室5的压力上升，以此能够得到气缸装置1的伸长方向上所期望的推力。据此，要进行该控制，预先感测连杆侧室5的压力即可。

此外，气缸装置1受到外力而收缩但要得到对此加以阻止的伸长方向的所期望的推力时，与伸长的同时得到伸长方向的推力同样，在将第一开闭阀9作为连通位置9b的同时驱动发动机15从泵12向气缸2内供给液体的状态下开闭控制第二开闭阀11，可以等到所期望的推力。另外，在这种情况下，气缸装置1处在不发挥大于等于外力的推力的状态，气缸装置1只要作为减振器发挥功能就足够，因此即使中断从泵12的液体供给，在使第一开闭阀9成为连通位置9b的状态下，通过开闭控制第二开闭阀11，也能得到所期望的推力。

与此相对，如果收缩气缸装置1同时要得到所期望的收缩方向的推力的话，将第二开闭阀11作为连通位置11b，驱动发动机11从泵12向气缸2内供给液体。与该动作同时，开闭第一开闭阀9，将连杆侧室5的压力调节成连杆侧室5的压力和活塞3中的连杆侧室5侧的受压面积相乘所得的值与上述所期望的推力相同。

即，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过高，则打开第一开闭阀9通过开放的第二通路10将连杆侧室5的压力排到罐7中，相反要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过低，则关闭第一开闭阀9，通过从泵12液体供给使连杆侧室5中的压力上升，以此能够得到气缸装置1的收缩方向上所期望的推力。

另外，气缸装置1受到外力而伸长但要得到对此加以阻止的收缩方向的所期望的推力时，与收缩的同时得到收缩方向的推力同样，在将第二开闭11作为连通位置11b，驱动发动机15从泵12向气缸2内供给液体的状态下开闭控制第一开闭阀11，可以得到所期望的推力。另外，在这种情况下，气缸装置1处在不发挥大于等于外力的推力的状态，所以气缸装置1只要作为减振器发挥功能就足够，因此即使中断从泵12的液体供给，在使第二开闭阀11成为连通位置11b的状态下，通过开闭控制第一开闭阀9，也能得到所期望的推力。

这样，气缸装置1就发挥作为执行器的功能。另外，该气缸装置1，由于被设置成单杆型，与双杆型气缸装置相比较容易确保冲程长，气缸装置的全长变短，对于包括铁道在内的各种车辆的搭载性提高了。

另外，该气缸装置1中，来自泵12的液体供给以及由伸缩动作引起的液体流，顺次通过连杆侧室5和活塞侧室6最终流回到罐7，即使连杆侧室5或活塞侧室6内混入了气体，气缸装置1通过伸缩动作也可以独自地将气体排出到罐7中，因此可以阻止推进力发生的响应性的恶化。

所以，在气缸装置1的制造中，不必面临比较麻烦的在液体中的组装或者真空环境下的组装，因为不需要液体的高度脱气所以在生产性提高的同时制造成本也可以降低。

而且，即使连杆侧室5或活塞侧室6内混入了气体，通过气缸装置1的伸缩动作也可以独自地将气体排出到罐7中，所以不需要频繁进行恢复性能的维护，保养维护方面的劳动力和成本负担也可以减轻。

而且，如上所述液体流顺次通过连杆侧室5和活塞侧室6最终流回到罐7，所以连杆侧室5内和活塞侧室6内不会滞留压力，也不需要为稳定推力而设置低压优先梭形滑阀，因此低压优先梭形滑阀的撞击声音问题就解决了，气缸装置1的静音性提高，搭载到车辆上也不会使乘客有不快感和不安感。

此外进一步，因为泵12仅是单方向排出，所以不用担心旋转切换时的容量变动，可以使用价格便宜的泵12，关于泵12的驱动源发动机15，因为旋转方向切换中不要求较高的响应性所以发动机15也可以使用价格便宜的，气缸装置1的整体价格降低，经济性提高。

而且，该气缸装置1因外力被迫使强制收缩的情况下，仅通过使泵12停止驱动也可以作为减振器发挥功能，不仅是通过作为执行器发挥功能主动控制减振对象的振动，也可以通过“斯铠忽克”悬架半主动控制等的半主动地控制减振对象的振动。根据振动模式可以从主动控制和半主动控制中选择最适合振动控制的一种来控制气缸装置1，所以减振对象的振动抑制效果提高。而且，将气缸装置1作为减振器发挥功能，实施“斯铠忽克”悬架半主动控制的情况下，减振对象的振动方向和气缸装置1的相对方向相同时，发挥“斯铠忽克”悬架阻尼系数乘以气缸装置1的气缸2和连杆4的相对速度所得到的推力，减振对象的振动方向和气缸装置1的相对方向不同时，实施使气缸装置1的推力无限小的控制，所以为了满足其要求，开闭控制第一开闭阀9和第二开闭阀11即可，使气缸装置1的推力无限小的情况时，同时将第一开闭阀9和第二开闭阀11作成连通位置9b、11b即可。

此外，该实施方式的情况下，因为在泵12的下游供给通路16的中途设有止回阀17，即使气缸装置1因外力被迫使强制收缩的情况下，从连杆侧室5流向泵12的液体逆流也可以被阻止。所以即使发生发动机M的扭矩推力不足的事态，通过开关第一开闭阀9和第二开闭阀11，将气缸装置1作为减振器发挥功能，可以得到发动机M的扭矩产生的推力以上的推力。

话说回来，将气缸装置作为执行器使其运转的具体方法的第二点，通过控制发动机15的扭矩来调节连杆侧室5的压力，将气缸装置的推力控制在所期望的数值。而且，在这种情况下，如同图2所示的一个实施方式的一个变型例的气缸装置1a一样，可以撤掉设在供给通路16上的止回阀17。

另外，将气缸装置1a伸长的同时要得到所期望的伸长方向的所期望的推力的情况下，将第一开闭阀9作为连通位置9b，将第二开闭阀11作为阻断位置11c，驱动发动机15从泵12向气缸2内供给液体。以此，连杆侧室5和活塞侧室6处在连通状态，从泵12向两者供给液体，活塞3被推向图2中左侧，气缸装置1a呈现伸长动作。与该动作同时，通过调节发动机15的扭矩来调节连杆侧室5的压力，使得连杆侧室5的压力与活塞3中活塞侧室6侧和连杆侧室5侧的受压面积差相乘所得的值与上述所期望的值相一致。在此，用发动机15的扭矩驱动泵12，泵12因为受到连杆侧室5的压力，通过调节与泵12的排出压力成比例的发动机15的扭矩可以控制连杆侧室5的压力。

即，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过高，则减少发动机15的扭矩降低连杆侧室5的压力。相反，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过低，则通过增大发动机15的扭矩使活塞侧室6和连杆侧室5的压力上升，可以如所期望的那样得到气缸装置1a的伸长方向的推力。据此，为进行该项控制，可以直接感测发动机15的扭矩，或者可以感测发动机15的线圈上流动的电流得到发动机15的发生扭矩。

另外，在气缸装置1a受到外力收缩，但要得到对此加以阻止的伸长方向的所期望的推力的情况下，与伸长的同时得到伸长方向的推力相同，将第一开闭阀9作为连通位置9b，将第二开闭阀11作为阻断位置11同时调节发动机15的扭矩即可。这种情况下，虽然发动机15和泵12被逆旋转，因为作为给发动机15的指令经常是使泵12向正方向旋转，因此发动机15不会进行向逆方向旋转的驱动。另外，在这种情况下，因为气缸装置1a处于不发挥大于等于外力的推力的状态，只要将气缸装置1a作为减振器发挥功能就足够了，因此即使中断来自泵12的液体供给，将第一开闭阀9作为连通位置9b的状态下，通过开闭控制第二开闭阀11也可以得到所期望的推力。

与此相对，收缩气缸装置1a的同时要得到所期望的收缩方向的推力的情况下，将第一开闭阀9作为阻断位置9c，第二开闭阀11作为连通位置11b，驱动发动机15从泵12向气缸2内供给液体。与该动作同时，通过调节发动机15的扭矩，调节连杆侧室5的压力，使连杆侧室5的压力与活塞3中的连杆侧室5侧的受压面积差相乘所得的值与上述所期望的值相一致。

即，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过高，则减少发动机15的扭矩降低连杆侧室5的压力。相反，要得到所期望的推力，若连杆侧室5的压力过低，则通过增大发动机15的扭矩使连杆侧室5的压力上升，可以得到所期望的气缸装置1a的伸长方向的推力。

另外，气缸装置1a受外力而伸长，但同时要得到对此加以阻止的收缩方向上的推力的话，与收缩的同时得到收缩方向的推力一样，可以将第一开闭阀9作为阻断位置9c，将第二开闭阀11作为连通位置11b同时调节发动机15的扭矩即可。另外，在这种情况下，因为气缸装置1a处于不发挥大于等于外力的推力的状态，只要将气缸装置1a作为减振器发挥功能就足够了，因此即使中断来自泵12的液体供给，将第二开闭阀11作为连通位置11b的状态下，通过开闭控制第一开闭阀9也可以得到所期望的推力。

而且，在上述控制中，气缸装置1a的伸缩方向和推力方向如果是反方向的情况下，必须设置成将气缸装置1a作为减振器发挥功能时，最好预先阻止液体逆向流回泵12，因此不需要撤掉设在通路16上的止回阀17，如图1所示的气缸气缸装置1，对设置有止回阀17的也可适用该控制。

这样，即使通过控制发动机15的扭矩，气缸装置1a也能发挥作为执行器的功能。由于只是增加了控制方法的变化(variation)而推力的产生原理是一样的，所以能够发挥上述一实施方式的气缸装置1中的各种作用效果。

而且，即使在该气缸装置1a中，在因外力而被强制性地伸缩的情况下，也能作为减振器来发挥功能。作为执行器发挥功能，减振对象的振动不仅通过主动控制来抑制，也可以通过半主动控制来抑制减振对象的振动。

接着，就图3所示的一实施方式的其他变型例所示的气缸装置1b进行说明。在该其他变型例所示的气缸装置1b中，撤掉在一实施方式的气缸装置1中的通道18和减压阀19，取而代之的是通过排出通道21连接连杆侧室5和罐7，同时在该排出通道21中途上设置可以变更开阀压(Opening pressure)的可调减压阀22。

可调减压阀22具有安装在排出通道21中途上的阀体22a、为阻断排出通道21向阀体22a施力的弹簧22b，以及通电时产生对弹簧22b的推力的比例螺线管22c并由此构成，通过调节流经比例螺线管22c的电流量能够调节开阀压。

该可调减压阀22，当作用于阀体22a的位于排出通道21上流的连杆侧室5的压力超过安全压力时，朝使该排出通道21开放的方向推动阀体22a的上述压力所产生的推力和比例螺线管22c所产生的推力的合力，大于弹簧22b施加给阀体22a的使排出通道21阻断的方向上的弹力，使得阀体22a后退并开放排出通道21。

此外，该可调减压阀22中，如果增大供应给比例螺线管22c的电流量，则能增大比例螺线管22c产生的推力，将供应给比例螺线管22c的电流量增至最大，则开阀压变为最小，相反，完全不向比例螺线管22c供应电流，则开阀压变为最大。

而且，可调减压阀22，与第一开闭阀9以及第二开闭阀11的开闭状态无关，当气缸装置1b在伸缩方向上受力过多，连杆侧室5的压力超过开阀压时，开放排出通道21连通连杆侧室5与罐7，将连杆侧室5内的压力排放到罐7，以保护气缸装置1的整个系统。

在该实施方式的气缸装置1b中，因为具备可调减压阀22，因此将气缸装置1b当执行器来运作时，除了上述两种具体方法以外，也可以通过调节该可调减压阀22的开阀压来控制连杆侧室5的压力从而控制气缸装置1的推力。总而言之，通过可调减压阀22来控制连杆侧室5的压力，并控制使得由第一开闭阀9以及第二开闭阀11决定推力的方向。

例如，在使气缸装置1b伸长的同时要得到所期望的伸长方向的所期望的推力时，将第一开闭阀9作为连通位置9b，第二开闭阀11作为阻断位置11c，驱动发动机15使液体从泵12供应到气缸2中。与该操作同时，通过调节比例螺线管22c的电流量，调节上述开阀压，使得可调减压阀22的开阀压和活塞3中的活塞侧室6侧与连杆侧室5侧的受压面积差的相乘的值和上述所期望的推力相同。

换言之，与活塞侧室6同压的连杆侧室5的压力超过可调减压阀22的开阀压时，可调减压阀22打开，活塞侧室6以及连杆侧室5的压力逃往罐7，与此相反，连杆侧室5的压力小于可调减压阀22的开阀压时，可调减压阀22关闭，活塞侧室6以及连杆侧室5的压力因来自泵12的液体供给而上升，因此其结果为，活塞侧室6以及连杆侧室5的压力受可调减压阀22的开阀压的控制，据此，可以得到所期望的气缸装置1的伸长方向的推力。因此，要进行该控制，只要把握可调减压阀22的流向比例螺线管22c的电流量和开阀压的关系，即可进行开环控制。而且，也可以预先感测流向比例螺线管22c的通电量并使用电流环(current loop)进行反馈控制。甚至进一步也可以感测连杆侧室5的压力并进行反馈控制。

此外，气缸装置1b受到外力而收缩但要得到对此加以阻止的伸长方向的所期望的推力时，与伸长的同时得到伸长方向的推力一样，将第一开闭阀9作为连通位置9b，第二开闭阀11作为阻断位置11c，驱动发动机15使液体从泵12供应到气缸2中，在此状态下调节可调减压阀22的开阀压，可以得到所期望的推力。而且，在这种情况下，由于气缸装置1b处于不发挥大于等于外力的推力的状态，只要将气缸装置1b作为减振器来发挥功能就已足够，所以断开泵12的液体供给，将第一开闭阀9作为连通位置9b，第二开闭阀11作为阻断位置11c，通过控制可调减压阀22的开阀压，也可以得到所期望的推力。

与此相对，收缩气缸装置1b的同时要得到所期望的收缩方向的所期望的推力时，将第一开闭阀9作为阻断位置9c，第二开闭阀11作为连通位置11b，驱动发动机15使液体从泵12供应到气缸2中。与该操作同时，通过调节比例螺线管22c的电流量，调节上述开阀压，使得可调减压阀22的开阀压和活塞3中的连杆侧室5侧的受压面积的相乘的值，和上述所期望的推力相同。

换言之，连杆侧室5的压力超过可调减压阀22的开阀压时，可调减压阀22打开，压力逃向罐7，与此相反，连杆侧室5的压力小于可调减压阀22的开阀压时，可调减压阀22关闭，连杆侧室5的压力因来自泵12的液体供给而上升，因此其结果为，连杆侧室5的压力受可调减压阀22开阀压的控制，据此，可以得到所期望的气缸装置1b的伸长方向的推力。而且，活塞侧室6通过第二开闭阀11的连通位置11b来连通罐7，因此不会妨碍气缸装置1的收缩运动。

气缸装置1b受到外力而伸长但要得到与此相抵抗的收缩方向的所期望的推力时，与收缩的同时得到收缩方向的推力一样，将第一开闭阀9作为阻断位置9c，第二开闭阀11作为连通位置11b，驱动发动机15使液体从泵12供应到气缸2中，在此状态下调节可调减压阀22的开阀压，可以得到所期望的推力。而且，在这种情况下，由于气缸装置1b处于不发挥大于等于外力的推力的状态，只要将气缸装置1b作为减振器来发挥功能就已足够，所以断开泵12的液体供给，将第一开闭阀9作为阻断位置9c，第二开闭阀11作为连通位置11b，通过控制可调减压阀22的开阀压，也可以得到所期望的推力。

这样，在其他变型例的气缸装置1b中，在连通连杆侧室5与罐7的排出通道21的中途安装可调减压阀22，因此除了一实施方式和该一变型例的气缸装置1、1a的控制方法以外，通过对可调减压阀22的开阀压的控制，也可以控制推力，发挥作为执行器的功能。而且，由于只是增加了控制方法的变化而推力的产生原理是一样的，所以能够发挥上述一实施方式的气缸装置1中的各种作用效果。

除此之外，在这种情况下，因为通过对可调减压阀22的开阀压的控制也可以控制推力的大小，因此具有以下优点：只要把握好供应给比例螺线管22c的电流量和开阀压，不需要特别感测其他的状态量，也可以调节气缸装置1b的推力。

进而，即使在该气缸装置1b中，在因外力而强制性地伸缩的情况下，也可以停止泵12的驱动，作为减振器来发挥功能，可以通过控制可调减压阀22的开阀压来调节推力，作为执行器发挥功能，减振对象的振动不仅通过主动控制来抑制，也可以通过“斯铠忽克”悬架半主动控制来抑制减振对象的振动。此外，在进行“斯铠忽克”悬架半主动控制的情况下，在使气缸装置1b的推力无限小的时候，只要将第一开闭阀9和第二开闭阀11同时作成连通位置9b、11b即可。

接着，就图4所示的一实施方式的其他变型例中的气缸装置1c进行说明。在该气缸装置1c中，一实施方式的其他变型例中的气缸装置1b的第一开闭阀9和第二开闭阀11分别用第一开闭阀23和第二开闭阀24代替。

在该实施方式的情况下，第一开闭阀23为电磁开闭阀，具备阀23a、弹簧23d和螺线管23e并由此构成，其中，阀23a具备开放第一通道8连通连杆侧室5和活塞侧室6的连通位置23b和只允许从活塞侧室6流向连杆侧室5流动的阻断位置23c，弹簧23d向阀23a施力以使其保持阻断位置23c，螺线管23e在通电时使阀23a与弹簧23d相对并将其切换为连通位置23b。

接着，在该实施方式的情况下，设置在第二通道10中途的第二开闭阀24，被作成电磁开闭阀，具备阀24a、弹簧24d和螺线管24e并由此构成，其中，阀24a具备开放第二通道10连通活塞侧室6和罐7的连通位置24b和只允许从罐7流向活塞侧室6的流动的阻断位置24c，弹簧24d向阀24a施力以使其保持阻断位置24c，螺线管24e在通电时使阀24a与弹簧24d相对并将其切换为连通位置24b。

由于这样的构造，在第一开闭阀23保持阻断位置23c和第二开闭阀24保持阻断位置24c的状态下，气缸装置1c如果受到外力而被强制性伸缩，则可作为由可调减压阀22调节阻尼力的减振器来发挥功能。具体为，在气缸装置1c伸长的情况下，活塞侧室6的容积扩大，通过第二开闭阀24的阻断位置24c从罐7吸入液体，另一方面，连杆侧室5被压缩，液体通过排出通道21向罐7排出。用可调减压阀22对该排出通道21的液体流动施加阻力，发挥抑制气缸装置1c伸长的阻尼力。与此相反，在气缸装置1c被压缩的情况下，活塞侧室6被压缩，活塞侧室6内的液体通过第一开闭阀23的阻断位置23c流入扩大的连杆侧室5内，与此同时，连杆4进入气缸2内的体积所对应的部分的液体在气缸2内过剩，因此过剩的液体通过排出通道21排出至罐7。这样，液体的流动成为按照活塞侧室6、连杆侧室5以及罐7的顺序循环的单向流动，由于气缸装置1c的伸缩动作而从气缸2排出的液体在经过排出通道21时，用可调减压阀22对该液体流动施加阻力，发挥抑制气缸装置1c压缩的阻尼力。换言之，在该气缸装置1c中，第一开闭阀23和第二开闭阀24同时保持阻断位置23c、24c，则作为单向流动型减振器发挥功能。

此外，在该气缸装置1c的情况下不能通电时，第一开闭阀23和第二开闭阀24的阀23a、24a受到弹簧23d、24d的按压，分别保持阻断位置23c、24c，可调减压阀22，作为开阀压被固定为最大的压力控制阀来发挥功能，因此在不能通电等故障情况下能自动地作为被动减振器来发挥功能。此外，通过将活塞3的连杆侧室5侧的受压面积设为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一，只要活塞速度在伸缩时一样，就能够使伸缩双方产生的阻尼力相等，所以，特别是如此设定的气缸装置1，对于铁道车辆的车身和转向架的相对振动之类的在振动方向上不具有极性的减振对象来说最为适合。

换言之，在这种情况下，第一开闭阀23的阻断位置23c，与第一通道8一起作用作为只允许从活塞侧室6流向连杆侧室5的液体流动的整流通道来发挥功能，第二开闭阀24的阻断位置24c，与第二通道10一起作用作为只允许从罐7流向活塞侧室6的液体流动的吸入通道来发挥功能。这样，虽然可以将整流通道汇集到第一开闭阀23的阻断位置23c和第一通道8上，但也可以采用从第一通道8中独立出去而另外设置连通活塞侧室6和连杆侧室5的通道并在该通道中途安装止回阀的构造，例如也可以安装到活塞3上。此外，吸入通道也一样，虽然可以汇集到第二开闭阀24的阻断位置24c和第二通道10上，但也可以采用从第二通道10中独立出去而另外设置连通活塞侧室6和罐7的通道并在该通道中途安装止回阀的构造，例如也可以安装到盖13上。

甚至在该气缸装置1c中，连杆侧室5和罐7通过限制通道25连接，在该限制通道25中途设置有对流经的液体流施加阻力的节流孔26。

在组装气缸装置1c时，关闭第一开闭阀23、第二开闭阀24以及可调减压阀22使得气缸装置1c处于作为单向流动减振器的状态下，如果使气缸装置1c进行伸缩动作，则液体通过限制通道25在气缸2和罐7中循环，通过将有可能混入气体的液体排出到罐7，不可能混入气体的液体从罐7吸入到气缸2内，能够进行气缸2内的除空气处理。换言之，该限制通道25作为除空气用的通道发挥功能，在通常动作时，节流孔26形成阻力而大大限制了经过限制通道25的流量，在将气缸装置1c作为执行器发挥功能的情况下，能够将经过限制通道25的液体的损耗降到最低限度。此外，也可以在气缸装置1c故障时作为减振器发挥功能的情况下，与可调减压阀22共同作用通过节流孔26产生阻尼力，甚至还可以在可调减压阀22不能开阀的状态发生时，确保通过节流孔26单体发挥阻尼力。而且，上述限制通道25和节流孔26，也可以设置在上述各形态中的气缸装置1、1a、1b的回路中。

而且，将其他实施方式的气缸装置1c作为执行器运作的控制方法，能够像上述气缸装置1b一样实施，既可以仅靠第一开闭阀23以及第二开闭阀24的开闭控制来控制推力的大小和方向，也可以靠第一开闭阀23以及第二开闭阀24来控制推力的方向，靠控制发动机15的扭矩来控制推力的大小，还可以靠第一开闭阀23以及第二开闭阀24来控制推力的方向，靠可调减压阀22的开阀压来控制推力的大小。

而且，在作压缩动作时将气缸装置1c作为减振器发挥功能的情况下，切断来自泵12的液体供给，使第二开闭阀24处于阻断位置24c，通过控制可调减压阀22的开阀压可得到所期望的推力。而且，第一开闭阀23在阻断位置23c处允许从活塞侧室6流向连杆侧室5的液体流动，即使保持阻断位置23c气缸装置1也能收缩，因此在气缸装置1c不进行后述“斯铠忽克”悬架半主动控制而完全作为被动减振器来发挥功能的情况下，第一开闭阀23保持连通位置23b和阻断位置23c的任意一个均可。同样，在气缸装置1c作伸长动作时作为减振器发挥功能的情况下，也可以通过切断来自泵12的液体供给，将第一开闭阀23置于阻断位置23c，控制可调减压阀22的开阀压来得到所期望的推力。第二开闭阀24在阻断位置24c处允许从罐7流向活塞侧室6的液体流动，即使保持阻断位置24c气缸装置1c也能伸长，因此在气缸装置1c不进行后述“斯铠忽克”悬架半主动控制而完全作为被动减振器来发挥功能的情况下，第二开闭阀24保持连通位置24b和阻断位置24c的任意一个均可。

这样在其他变型例的气缸装置1c中，因为在连通连杆侧室5和罐7的排出通道21中途设置有可调减压阀22，因此可以在各形态的气缸装置1、1a、1b的控制方法中任选一种作为执行器来发挥功能。这样在气缸装置1c中，对于气缸装置1，由于只是增加控制方法的变化而推力的产生原理是一样的，所以能够发挥上述一实施方式的气缸装置1中的各种作用效果。

除此之外，在这种情况下，因为通过控制可调减压阀22的开阀压也可以控制推力的大小，因此具有以下优点：只要把握好供应给比例螺线管22c的电流量和开阀压，不需要特别进行检测(Sensing)，也可以调节气缸装置1b的推力。

甚至在该气缸装置1c中，在因外力而强制性地被伸缩的情况下，特别设置了整流通道和吸入通道，因此即使不控制第一开闭阀23和第二开闭阀24，也可以作为被动单向流动减振器来发挥功能，即使在不能通电时也能确保减振器功能的发挥。

而且，在该气缸装置1c中，可以驱动泵12作为执行器来发挥功能，也可以停止泵12的驱动作为减振器来发挥功能，可以通过控制可调减压阀22的开阀压来调节推力，作为执行器发挥功能，减振对象的振动不仅通过主动控制来抑制，也可以通过“斯铠忽克”悬架半主动控制来抑制。

此外，在进行“斯铠忽克”悬架半主动控制时，要在伸长动作时将气缸装置1c的推力无限减小，则只要将第一开闭阀23作为连通位置23b，第二开闭阀24作为阻断位置24c即可。与之相反，要在压缩动作时将气缸装置1c的推力无限减小，则只要将第一开闭阀23作为阻断位置23c，第二开闭阀24作为连通位置24b即可。

因此，在进行“斯铠忽克”悬架半主动控制时，要在伸长动作时发挥抑制它的阻尼力，则只要将第一开闭阀23作为阻断位置23c，第二开闭阀24作为连通位置24c即可。即使不切换减振对象的振动方向而只切换气缸装置1c的伸缩方向，第一开闭阀23成为阻断位置23c，第二开闭阀24成为连通位置24c，因此能够使气缸装置1c的阻尼力变得无限小，而不会对减振对象加振。相反，要在压缩动作时发挥抑制它的阻尼力，则只要将第一开闭阀23作为连通位置23b，第二开闭阀24作为阻断位置24b即可。即使不切换减振对象的振动方向而只切换气缸装置1c的伸缩方向，第一开闭阀23成为连通位置23b，第二开闭阀24成为阻断位置24b，因此能够使气缸装置1c的阻尼力变得无限小，而不会对减振对象加振。

因此，在其他实施方式的气缸装置1c中，在进行“斯铠忽克”悬架半主动控制时，即使不进行カルノツプ理论的极性判别，在减振对象的振动方向和气缸装置1的相对方向不同时，气缸装置1c机械地使阻尼力接近0，因此能够减轻进行“斯铠忽克”悬架半主动控制的演算负担，同时第一开闭阀23以及第二开闭阀24的控制也变得简单。

进而，在该实施方式中，气缸2的外周设置外筒27，在气缸2与外筒27之间设罐7。这样，通过在气缸2与外筒27之间设罐7，可以将限制通道25与节流孔26设在气缸2的图4中的上方壁厚处，如图所示将气缸装置1c水平横放时，将混入到气缸2内的气体迅速排出到罐7，具有最快地解决气缸装置1c的响应性下降问题的好处。而且，理所当然外筒27可适用于上述各实施方式。

甚至还可以将上述气缸装置1b、1c中的可调减压阀22，变更为图5所示的可调减压阀30。该图5的可调减压阀30具备比例螺线管31，被连接于排出通道21中途的减振通道32，与减振通道32并列的减压通道33，切换阀体34，以及减压阀体35并由此构成，该切换阀体34被施力以开放减振通道32，而且被设定成在比例螺线管通电时关闭减振通道32，在减振通道开放时对液体流动施加阻力，该减压阀体35被施力使得减压通道33关闭，而且在比例螺线管通电时根据通电量减少开阀压。

更加具体为，切换阀体34连接着朝减压阀体35侧延伸的推杆36，若向比例螺线管31通电，则切换阀体34受到该比例螺线管31按压并切换为阻断位置，同时该推杆36抵接减压阀体35，能够使比例螺线管31的推力作用到减压阀体35上。

而且，比例螺线管31的推力在与施力于减压阀体35的弹簧37相反的方向上作用于该减压阀体35，因此通过调节流向比例螺线管31的通电量，可以控制减压阀体35的开阀压。

换言之，在不向比例螺线管31提供电流的情况下，可调减压阀30，因为切换阀体34开放减振通道32对经过的作业油的流动施加阻力，因此能够作为节流阀发挥功能，而且，对于过大的受力，开阀压被设定为最大的减压阀体35开放减压通道33，发挥减压功能。

与此相对，在向比例螺线管31提供电流的情况下，切换阀体34阻断减振通道32，因此减压阀体35依靠根据流向比例螺线管31的通电量而调节的开阀压，来开放减压通道33，发挥减压功能。

即使使用这种比例电磁式可调减压阀30，也能够控制气缸装置1b、1c的执行器的推力大小，可以适用于主动控制和半主动控制这两种控制。甚至在故障时作为节流阀来发挥功能，因此只要应用到气缸装置1c中，气缸装置1c作为被动减振器来发挥功能，该被动减振器通过作为节流阀而发挥功能的可调减压阀30发挥阻尼力，而且能够使在故障时的减振特性不是依存于减压阀的特性，而是依存于各种节流阀的特性，因此能够发挥更适合于铁道车辆振动的阻尼力。

上面就本发明的实施方式进行了说明，当然本发明的范围不受图示的或说明的详细内容所限制。

工业上利用的可能性

本发明可以利用于例如包括铁道车辆的各种车辆上所搭载的气缸装置。

Claims (11)

1.一种气缸装置，其特征在于，具备：气缸、能够自由滑动地插入气缸内的活塞、插入气缸内连接活塞的连杆、在气缸内用活塞划分开的连杆侧室和活塞侧室、罐、设置在连通连杆侧室和活塞侧室的第一通道中途的第一开闭阀、设置在连通活塞侧室和罐的第二通道中途的第二开闭阀，以及向连杆侧室提供液体的泵。

2.如权利要求1所述的气缸装置，其特征在于，设置有连接连杆侧室和罐的排出通道，和在排出通道中途能够改变开阀压的可调减压阀。

3.如权利要求2所述的气缸装置，其特征在于，通过控制可调减压阀的开阀压，控制推力。

4.如权利要求1或2所述的气缸装置，其特征在于，通过泵所提供的液体使连杆进行从气缸突出的伸长动作时，将第一开闭阀维持在开阀状态，而且，通过开闭第二开闭阀控制伸长方向的推力，通过泵所提供的液体使连杆进行进入气缸内的压缩动作时，将第二开闭阀维持在开阀状态，而且，通过开闭第一开闭阀控制压缩方向的推力。

5.如权利要求1或2所述的气缸装置，其特征在于，泵由发动机驱动，通过控制发动机扭矩来控制推力。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的气缸装置，其特征在于，具备只允许从罐流向活塞侧室的液体流动的吸入通道，以及只允许从活塞侧室流向连杆侧室的液体流动的整流通道。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的气缸装置，其特征在于，设有连接连杆侧室和罐，而且，在中途具备节流孔的限制流路。

8.如权利要求1、2、3、4、6以及7所述的气缸装置，其特征在于，在泵和连杆侧室之间，设置有防止从连杆侧室流向泵的液体流动的止回阀。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的气缸装置，其特征在于，罐由气缸和覆盖该气缸的外筒之间的环形间隙所形成。

10.如权利要求2至9中任意一项所述的气缸装置，其中，在铁道车辆的车身和转向架的一方连接气缸，而且，在车身和转向架的另一方连接连杆，按照主动控制和半主动控制中任意选择的控制方法进行控制。

11.如权利要求2至10中任意一项所述的气缸装置，其特征在于，第一开闭阀、第二开闭阀为电磁开闭阀，在非通电时靠弹簧保持阻断位置，而且，可调减压阀是能通过比例螺线管调节开阀压的电磁式可调减压阀，在非通电时将开阀压设为最大。

Images