CN103608235A - 铁路车辆用减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明的铁路车辆用减震装置(1)具备：罐体(7)，其贮存向致动器的缸体(2)供给及从致动器的缸体(2)排出的液体；第一开闭阀(9)，其设置于第一通路(8)，能够打开和关闭该第一通路(8)，该第一通路(8)使由插入到缸体(2)内的活塞(3)所划分的杆侧室(5)与活塞侧室(6)连通；第二开闭阀(11)，其设置在使上述活塞侧室(6)与上述罐体(7)连通的第二通路(10)，能够打开和关闭该第二通路(10)；以及泵(12)，其被驱动以预定的普通转速进行旋转，从上述罐体(7)向上述杆侧室(5)供给液体，其中，上述泵(12)在推力指令值低于普通下限值的情况下，其转速降低，该普通下限值是在以上述普通转速旋转时致动器所能产生的推力的下限值。

Description

铁路车辆用减震装置

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆用减震装置的改进。

背景技术

一直以来，作为铁路车辆用减震装置，例如已知为了抑制相对于铁路车辆的行进方向的左右方向的震动而安装在车体与转向架之间使用的装置。

在JP2010-65797A中公开了一种铁路车辆用减震装置，其具备：缸体，其与铁路车辆的转向架和车体中的一方连结；活塞，其滑动自如地插入到缸体内；杆，其插入到缸体内，并与转向架和车体中的另一方以及活塞连结；杆侧室和活塞侧室，其通过活塞在缸体内划分而得到；罐体，其贮存向缸体供给的液体；第一开闭阀，其设置在使杆侧室与活塞侧室连通的第一通路的中途；第二开闭阀，其设置在使活塞侧室与罐体连通的第二通路的中途；泵，其向杆侧室供给动作油；排出通路，其将杆侧室与罐体连接；以及可变溢流阀，其设置在排出通路的中途，能够变更开阀压力。通过对该泵、第一开闭阀、第二开闭阀以及可变溢流阀进行驱动，致动器能够向伸缩双方发挥推力，通过该推力来抑制车体的震动。

发明内容

但是，在铁路车辆用减震装置中，以规定的转速(每单位时间的转数)对泵进行旋转驱动，根据车体的震动状况适当地驱动第一开闭阀、第二开闭阀以及可变溢流阀。这样，利用油压得到抑制车体的震动的推力，抑制铁路车辆的震动。

以规定的转速被旋转驱动的泵所送出的动作油被从罐体吸出，通过用于驱动致动器的油压回路，最终返回到罐体。这时，由于油压回路的管路阻抗等而产生压力损失，因此缸体内的压力不与罐体压力相等。

另外，从致动器所要求的推力和推力产生响应性来看，必须确保最低限度所需要的动作油量。因此，泵的转速被设定为能够确保该最低限度所需要的动作油量的转速。

这样，决定了泵的转速的下限。另外，无法完全消除因管路阻抗等造成的压力损失，因此致动器的可产生推力存在下限。由此，致动器无法产生比该下限更小的推力。

因此，在想要反馈致动器的推力来进行反馈控制时，在推力指令值为产生比上述的推力的下限还小的推力的值的情况下，致动器的推力与推力指令值相比变得过剩。因此，推力指令值与实际的推力的偏差变大，致动器的推力产生成为振荡的共振。由此，有可能使车体的乘坐舒适性恶化。

另外，当如上述那样产生共振时，频繁进行第一开闭阀和第二开闭阀的切换动作，因此它们的寿命变短。由此，有可能损害铁路车辆用减震装置的经济性。

本发明就是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于，提供一种不使车体的乘坐舒适性恶化、并且经济性优良的铁路车辆用减震装置。

根据本发明的某个方式，是一种铁路车辆用减震装置，求出要使致动器输出的推力作为推力指令值，控制上述致动器来抑制车体的震动，上述致动器具备：缸体，其与铁路车辆的转向架和车体中的一方连结；活塞，其滑动自如地插入到上述缸体内；杆，其插入到上述缸体内，并与上述转向架和上述车体中的另一方以及上述活塞连结；以及杆侧室和活塞侧室，其通过上述活塞在上述缸体内划分而得到，该铁路车辆用减震装置具备：罐体，其贮存向上述缸体供给及从上述缸体排出的液体；第一开闭阀，其设置在使上述杆侧室与上述活塞侧室连通的第一通路，能够打开和关闭该第一通路；第二开闭阀，其设置在使上述活塞侧室与上述罐体连通的第二通路，能够打开和关闭该第二通路；以及泵，其被驱动以预定的普通转速进行旋转，从上述罐体向上述杆侧室供给液体，其中，在上述推力指令值低于普通下限值的情况下，上述泵的转速降低，该普通下限值是在上述泵以上述普通转速旋转时上述致动器所能产生的推力的下限值。

以下参照附图详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是表示以平面视图观察安装有本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置的铁路车辆的状态的结构图。

图2是本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置的详细图。

图3是本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置的控制器的控制框图。

图4是本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置的控制器的指令运算部的控制框图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置1。

铁路车辆用减震装置1被用作铁路车辆的车体B的减震装置。铁路车辆用减震装置1如图1所示，具备：前侧的致动器Af，其安装在前侧的转向架Tf与车体B之间；后侧的致动器Ar，其安装在后侧的转向架Tr与车体B之间；以及控制器C，其对这些致动器Af、Ar进行主动控制。铁路车辆用减震装置1求出要使致动器Af、Ar输出的推力作为推力指令值，控制致动器Af、Ar来抑制车体B的震动。

致动器Af、致动器Ar分别各设置一对。前后的致动器Af、Ar与向铁路车辆的车体B的下方垂下的销P连结，在车体B和前后的转向架Tf、Tr之间成对地并列安装。

前后的致动器Af、Ar基本上通过主动控制来抑制相对于车体B的车辆行进方向的水平横向的震动。在该情况下，控制器C控制前后的致动器Af、Ar，来进行主动控制使得抑制车体B的横向的震动。

具体地说，控制器C在进行抑制车体B的震动的控制时，检测相对于车体B的前部Bf的车辆行进方向的水平横向的横向加速度αf和相对于车体B的后部Br的车辆行进方向的水平横向的横向加速度αr。控制器C根据检测出的横向加速度αf和横向加速度αr，计算前后的转向架Tf、Tr的正上方的围绕车体中心G的角加速度即摇摆加速度ω。另外，控制器C根据检测出的横向加速度αf和横向加速度αr，计算车体中心G的水平横向的加速度即晃动加速度β。另外，控制器C根据计算出的摇摆加速度ω和晃动加速度β，计算要通过前后的致动器Af、Ar分别产生的推力即推力指令值Ff、Fr。控制器C进行反馈控制使得前后的致动器Af、Ar产生如这些推力指令值Ff、Fr那样的推力，由此抑制车体B的横向的震动。

另外，在图1中，致动器Af和致动器Ar分别设置两个，通过单一的控制器C控制它们，但也可以代替它，而对各个致动器Af、Ar逐一地设置控制器C。

接着，参照图2说明铁路车辆用减震装置1的具体结构。

使前后的致动器Af、Ar伸缩的铁路车辆用减震装置1具有相同的结构。以下，为了避免说明的重复，而只说明具备前侧致动器Af的铁路车辆用减震装置1的结构，省略对具备后侧的致动器Ar的铁路车辆用减震装置1的具体说明。

致动器Af具备：缸体2，其与铁路车辆的转向架Tf和车体B中的一方连结；活塞3，其滑动自如地插入到缸体2内；杆4，其插入到缸体2内，并与转向架Tf和车体B中的另一方以及活塞3连结；以及杆侧室5和活塞侧室6，其通过活塞3在缸体2内划分而得到。致动器Af构成为单杆型的致动器。另外，铁路车辆用减震装置1还具备：罐体7，其贮存向缸体2供给及从缸体2排出的作为液体的动作油；第一开闭阀9，其设置在使杆侧室5与活塞侧室6连通的第一通路8，能够打开和关闭第一通路8；第二开闭阀11，其设置在使活塞侧室6与罐体7连通的第二通路10，能够打开和关闭第二通路10；以及泵12，其被驱动以预定的普通转速进行旋转，从罐体7向杆侧室5供给动作油。在杆侧室5和活塞侧室6中填充有动作油，并且在罐体7中除了填充有动作油以外还填充有气体。另外，在罐体7内，不需要特别通过压缩地填充气体而成为加压状态。

致动器Af在由第一开闭阀9使第一通路8成为连通状态并且将第二开闭阀11关闭的状态下驱动泵12，由此进行伸长动作。另外，致动器Af在由第二开闭阀11使第二通路10成为连通状态并且将第一开闭阀9关闭的状态下驱动泵12，由此进行收缩动作。

以下，详细说明致动器Af的各部。

缸体2形成为筒状，其一端(在图2中为右端)被盖子13闭塞，其另一端(在图2中为左端)安装有环状的杆导轨14。另外，在杆导轨14内，滑动自如地插入有移动自如地插入到缸体2内的杆4。该杆4的一端向缸体2外突出，另一端与滑动自如地插入到缸体2内的活塞3连结。

杆4的外周与杆导轨14之间被未图示的密封构件密封。由此，在缸体2内维持密闭状态。另外，通过活塞3在缸体2内划分出的杆侧室5和活塞侧室6中如上述那样填充有动作油。在缸体2内填充的液体除了动作油以外，还能够使用适合于致动器的液体。

在致动器Af中，形成为杆4的截面积为活塞3的截面积的二分之一。即，杆侧室5侧的活塞3的受压面积为活塞侧室6侧的活塞3的受压面积的二分之一。由此，在伸长动作时和收缩动作时，杆侧室5的压力相同的情况下，在伸缩双方产生的推力也相同。另外，向杆侧室5供给及从杆侧室5排出的动作油量在伸缩两侧相对于致动器Af的位移量也相同。

具体地说，在使致动器Af进行伸长动作的情况下，成为杆侧室5和活塞侧室6经由第一通路8连通的状态，杆侧室5和活塞侧室6内的动作油的压力相等。由此，产生活塞3的杆侧室5侧和活塞侧室6侧之间的受压面积差乘以动作油的压力所得的推力。另一方面，在使致动器Af进行收缩动作的情况下，杆侧室5与活塞侧室6的连通被切断，成为活塞侧室6经由第二通路10与罐体7连通的状态。由此，产生活塞3的杆侧室5侧的受压面积乘以杆侧室5内的动作油的压力所得的推力。这样，致动器Af所产生的推力在伸缩双方时为活塞3的截面积的二分之一乘以杆侧室5内的动作油的压力所得的值。因此，在控制致动器Af的推力的情况下，在伸长动作、收缩动作时都只要控制杆侧室5的压力即可。

这时，在致动器Af中，活塞3的杆侧室5侧的受压面积被设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一。因此，在使伸缩两侧产生相同的推力的情况下，杆侧室5的压力在伸长侧和收缩侧相同，因此控制简单。另外，向杆侧室5供给及从杆侧室5排出的动作油量相对于位移量也相同，因此在伸缩两侧响应性相同。

另外，在不将活塞3的杆侧室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的情况下，也能够按照杆侧室5的压力对致动器Af的伸缩两侧的推力进行控制。

在杆4的自由端(在图2中左端)和闭塞缸体2的一端的盖子13设置有未图示的安装部。通过这些安装部，能够将致动器Af安装在铁路车辆的车体B与转向架Tf之间。

杆侧室5和活塞侧室6通过第一通路8连通。在第一通路8的中途设置有第一开闭阀9。该第一通路8在缸体2的外部使杆侧室5与活塞侧室6连通，但也可以代替它，在活塞3内设置使杆侧室5与活塞侧室6连通的通路。

第一开闭阀9是电磁开闭阀，具备：具有连通位置9b和切断位置9c的阀9a；弹簧9d，其对阀9a施压使得切换到切断位置9c；以及螺线管9e，其在通电时使阀9a与弹簧9d相对而切换到连通位置9b。第一开闭阀9在切换到连通位置9b时，打开第一通路8而使杆侧室5与活塞侧室6连通。第一开闭阀9在切换到切断位置9c时，切断杆侧室5与活塞侧室6的连通。

活塞侧室6和罐体7通过第二通路10连通。在第二通路10的中途设置有第二开闭阀11。第二开闭阀11是电磁开闭阀，具备：阀11a，其具有连通位置11b和切断位置11c；弹簧11d，其对阀11a施压使得切换到切断位置11c；以及螺线管11e，其在通电时使阀11a与弹簧11d相对而切换到连通位置11b。第二开闭阀11在切换到连通位置11b时，打开第二通路10而使活塞侧室6与罐体7连通。第二开闭阀11在切换到切断位置11c时，切断活塞侧室6与罐体7的连通。

泵12被电动机15驱动。泵12是只向一个方向喷出动作油的泵。泵12的喷出口经由供给通路16与杆侧室5连通，泵12的吸入口与罐体7连通。泵12在被电动机15驱动时，从罐体7吸入动作油，向杆侧室5供给动作油。

这样，泵12只向一个方向喷出动作油，不需要旋转方向的切换动作。因此，完全没有在切换旋转方向时喷出量变化之类的问题。由此，能够将廉价的齿轮泵等应用于泵12。进而，泵12的旋转方向始终是同一方向，因此，驱动泵12的驱动源即电动机15也不要求对旋转切换的高响应性。由此，也能够将廉价的电动机应用于电动机15。另外，在供给通路16设置有阻止动作油从杆侧室5向泵12的逆流的逆止阀17。

在铁路车辆用减震装置1中，从泵12向杆侧室5供给规定的喷出流量。在铁路车辆用减震装置1中，在使致动器Af进行伸长动作时，打开第一开闭阀9，并且打开和关闭第二开闭阀11，由此调节杆侧室5内的压力。另一方面，在铁路车辆用减震装置1中，在使致动器Af进行收缩动作时，打开第二开闭阀11，并且打开和关闭第一开闭阀9，由此调节杆侧室5内的压力。由此，能够得到如上述的推力指令值Ff所指示那样的推力。

在伸长动作时，杆侧室5和活塞侧室6成为连通状态，活塞侧室6内的压力与杆侧室5的压力相同。因此，在铁路车辆用减震装置1中，在伸长动作时和收缩动作时，都对杆侧室5的压力进行控制，由此能够控制致动器Af的推力。

另外，第一开闭阀9和第二开闭阀11也可以是能够调节开阀压力并具备开闭功能的可变溢流阀。在该情况下，不是在伸缩动作时使第一开闭阀9或第二开闭阀11进行开闭动作，而是调节开阀压力，由此能够调节致动器Af的推力。

如上述那样，能够调节致动器Af的推力，但为了能够更简单地进行推力调节，在铁路车辆用减震装置1中设置有：排出通路21，其使杆侧室5与罐体7连接；以及可变溢流阀22，其设置在该排出通路21的中途并能够变更开阀压力。

可变溢流阀22是比例电磁溢流阀，具备：阀体22a，其设置在排出通路21；弹簧22b，其对阀体22a施压使得切断排出通路21；以及比例螺线管22c，其在通电时产生与弹簧22b相对的推力。可变溢流阀22通过调节流过比例螺线管22c的电流量，能够调节开阀压力。

在可变溢流阀22中，处于排出通路21的上游的杆侧室5的动作油的压力作为引导压力而作用于阀体22a。在可变溢流阀22中，在作用于阀体22a的动作油的压力超过溢流压力(开阀压力)时，因杆侧室5的动作油的压力造成的推力和因比例螺线管22c产生的推力的合力克服向切断排出通路21的方向对阀体22a施压的弹簧22b的施压力，使阀体22a后退，由此打开排出通路21。

在可变溢流阀22中，在使向比例螺线管22c供给的电流量增大时，比例螺线管22c所产生的推力增大。因此，在使向比例螺线管22c供给的电流量成为最大时，开阀压力成为最小，相反，在完全不向比例螺线管22c供给电流时，开阀压力成为最大。

因此，通过设置排出通路21和可变溢流阀22，在使致动器Af进行伸缩动作时，杆侧室5内的压力与可变溢流阀22的开阀压力变得相同。由此，通过调节可变溢流阀22的开阀压力，能够容易地调节杆侧室5的压力。

这样，通过调节可变溢流阀22的开阀压力，来控制致动器Af的推力。由此，不需要调节致动器Af的推力所需要的传感器类，也不需要高速地打开和关闭第一开闭阀9和第二开闭阀11，或将第一开闭阀9和第二开闭阀11设为带有开闭功能的可变溢流阀。因此，能够廉价地构成铁路车辆用减震装置1，通过硬件和通过软件都能够构筑稳固的系统。

另外，通过使用能够根据所施加的电流量使开阀压力比例性地变化的比例电磁溢流阀来作为可变溢流阀22，由此开阀压力的控制变得容易。但是，可变溢流阀22只要是能够调节开阀压力的溢流阀即可，因此并不限于比例电磁溢流阀。

可变溢流阀22在与第一开闭阀9和第二开闭阀11的开闭状态无关地对致动器Af具有伸缩方向的过大输入而成为杆侧室5的压力超过开阀压力的状态时，打开排出通路21，将杆侧室5与罐体7连通。由此，杆侧室5内的压力向罐体7释放，能够保护铁路车辆用减震装置1的系统整体。这样，通过设置排出通路21和可变溢流阀22，还能够保护系统。

铁路车辆用减震装置1具备减震器回路D。该减震器回路D用于在第一开闭阀9和第二开闭阀11都闭阀的情况下，使致动器Af作为减震器发挥功能。减震器回路D具备：整流通路18，其形成在活塞3内，只允许动作油从活塞侧室6流向杆侧室5；以及吸入通路19，其只允许动作油从罐体7流向活塞侧室6。另外，铁路车辆用减震装置1具备排出通路21和可变溢流阀22，因此在致动器Af作为减震器发挥功能时，可变溢流阀22作为衰减阀而发挥功能。

具体地说，整流通路18使活塞侧室6与杆侧室5连通，在其中途具备逆止阀18a。通过该逆止阀18a，整流通路18成为只允许动作油从活塞侧室6流向杆侧室5的单向通行的通路。另一方面，吸入通路19使罐体7与活塞侧室6连通，在其中途具备逆止阀19a。通过该逆止阀19a，吸入通路19成为只允许动作油从罐体7流向活塞侧室6的单向通行的通路。

另外，通过在第一开闭阀9的切断位置9c安装只允许动作油从活塞侧室6流向杆侧室5的逆止阀，还能够将第一通路8用作整流通路18。另外，通过在第二开闭阀11的切断位置11c安装只允许动作油从罐体7流向活塞侧室6的逆止阀，还能够将第二通路10用作吸入通路19。

通过设置上述那样构成的减震器回路D，在铁路车辆用减震装置1的第一开闭阀9和第二开闭阀11分别切换到切断位置9c、11c的情况下，通过整流通路18、吸入通路19以及排出通路21，将杆侧室5、活塞侧室6以及罐体7连通为一串。另外，整流通路18、吸入通路19以及排出通路21是动作油只向一个方向流动的通路，因此，在致动器Af由于外力而伸缩时，从缸体2排出的动作油经由排出通路21返回到罐体7，从罐体7经由吸入通路19向缸体2内供给在缸体2中变得不足的动作油。

这时，针对动作油的流动，可变溢流阀22成为阻抗而作为将缸体2内的压力调节为开阀压力的压力控制阀发挥功能。由此，致动器Af作为无源单向流动型的减震器发挥功能。

在发生无法向铁路车辆用减震装置1的各设备通电那样的失效时，第一开闭阀9和第二开闭阀11的各个阀9a、11a被弹簧9d、11d按压，分别切换到切断位置9c、11c。这时，可变溢流阀22作为开阀压力被固定为最大的状态的压力控制阀发挥功能。因此，致动器Af在失效时，自动作为无源减震器发挥功能。

另外，也可以代替设置有可变溢流阀22和排出通路21的结构，而设为由将杆侧室5与罐体7连接的通路和设置在该通路的中途的衰减阀构成减震器回路D。

在使致动器Af、Ar发挥希望的伸长方向的推力的情况下，控制器C使电动机15旋转而从泵12向缸体2内供给动作油，并且将各第一开闭阀9切换到连通位置9b，将第二开闭阀11切换到切断位置11c。这样，杆侧室5和活塞侧室6成为连通状态，从泵12向两者供给动作油，向伸长方向(在图2中为左方)按压活塞3。由此，致动器Af、Ar发挥伸长方向的推力。这时，致动器Af、Ar发挥活塞3的活塞侧室6侧与杆侧室5侧的受压面积差乘以杆侧室5和活塞侧室6的压力所得的大小的向伸长方向的推力。

在杆侧室5和活塞侧室6的压力高于可变溢流阀22的开阀压力时，可变溢流阀22开阀，从泵12供给的动作油的一部分经由排出通路21向罐体7释放。由此，根据由对可变溢流阀22施加的电流量所决定的可变溢流阀22的开阀压力，来控制杆侧室5和活塞侧室6的压力。

另一方面，在使致动器Af发挥希望的收缩方向的推力的情况下，控制器C使电动机15旋转而从泵12向杆侧室5内供给动作油，并且将各第一开闭阀9切换到切断位置9c，将第二开闭阀11切换到连通位置11b。这样，活塞侧室6和罐体7成为连通状态，从泵12向杆侧室5供给动作油，由此向收缩方向(在图2中为右方)按压活塞3。由此，致动器Af、Ar发挥收缩方向的推力。这时，致动器Af、Ar发挥活塞3的杆侧室5侧的受压面积乘以杆侧室5的压力所得的大小的向收缩方向的推力。

这时，与使得发挥伸长方向的推力的情况同样地，根据由对可变溢流阀22施加的电流量所决定的可变溢流阀22的开阀压力，来控制杆侧室5内的压力。

另外，该致动器Af、Ar不只作为致动器发挥功能，还能够与电动机15的驱动状况无关地，只通过第一开闭阀9和第二开闭阀11的开闭切换而作为减震器发挥功能。由此，不会伴随有麻烦并且急剧的阀的切换动作，由此能够提供响应性和可靠性高的系统。

另外，该致动器Af、Ar是单杆型，与双杆型的致动器相比，容易确保冲程长度。由此，致动器Af、Ar的全长变短，由此向铁路车辆的安装性提高。

另外，关于从泵12的动作油的供给和因伸缩动作产生的动作油的流动，依次地通过致动器Af、Ar的杆侧室5和活塞侧室6，最终回流到罐体7。由此，即使气体混入到杆侧室5或活塞侧室6，也由于致动器Af、Ar的伸缩动作而自动地向罐体7排出。因此，能够防止因气体混入到动作油中造成的产生推进力时的响应性的恶化。

因此，在制造铁路车辆用减震装置1时，不会强迫进行麻烦的油中的组装、真空环境下的组装。另外，也不需要动作油的高度的脱气。由此，铁路车辆用减震装置1的生产性提高，并且能够降低制造成本。

进而，即使在杆侧室5或活塞侧室6中混入气体，气体通过致动器Af、Ar的伸缩动作，也自动地向罐体7排出。因此，不需要频繁地进行用于性能恢复的维护。由此，能够减轻维护方面的劳力和成本负担。

接着，主要参照图3和图4，说明控制器C的结构。

控制器C如图所示，具备：前侧加速度传感器40，其针对作为车体的前侧的车体前部Bf的车辆行进方向，检测水平横向的横向加速度αf；以及后侧加速度传感器41，其针对作为车体的后侧的车体后部Br的车辆行进方向，检测水平横向的横向加速度αr。另外，控制器C如图2和图3所示，具备：带通滤波器42、43，其从横向加速度αf、αr中除去曲线行驶时的恒定加速度、漂移成分以及噪声；以及控制部44，其根据通过带通滤波器42、43进行滤波所得的横向加速度αf、αr，计算控制指令并向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管11e以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出。由此，控制器C控制各致动器Af、Ar的推力。

此外，由于通过带通滤波器42、43除去包含在横向加速度αf和横向加速度αr中的曲线行驶时的恒定加速度，因此控制器C能够只抑制使乘坐舒适性恶化的震动。

控制部44如图3所示，具备：摇摆加速度计算部44a，其根据横向加速度αf和横向加速度αr，计算前后的转向架Tf、Tr正上方的围绕车体中心G的摇摆加速度ω；晃动加速度计算部44b，其根据横向加速度αf和横向加速度αr，计算车体B的车体中心G的晃动加速度β；指令计算部44c，其根据摇摆加速度ω和晃动加速度β，计算要通过前后的致动器Af、Ar分别产生的推力即推力指令值Ff、Fr；以及驱动部44d，其根据推力指令值Ff、Fr，驱动电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管11e以及可变溢流阀22的比例螺线管22c。

作为硬件，控制器C构成为例如具备：A/D转换器，其用于将前侧加速度传感器40和后侧加速度传感器41输出的信号转换为数字信号而取入；上述的带通滤波器42、43；ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等存储装置，其存储在控制铁路车辆用减震装置1所需要的处理中使用的程序；CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)等运算装置，其执行基于程序的处理；以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储装置，其向CPU提供存储区域。能够通过由CPU执行用于进行上述处理的程序，来实现控制器C的控制部44的各部。另外，关于带通滤波器42、43，也可以代替设置为硬件，而由CPU执行程序从而在软件上实现。

横向加速度αf、αr例如设定为：以在行进方向(在图1中为左右方向)上通过车体B的中央的轴为基准，在成为朝向右侧(在图1中为上方侧)的方向的情况下为正的加速度，在成为朝向左侧(在图1中为下方侧)的方向的情况下为负的加速度。摇摆加速度计算部44a将前侧的横向加速度αf与后侧的横向加速度αr之差除以2，从而计算前侧的转向架Tf和后侧的转向架Tr各自的正上方的围绕车体中心G的摇摆加速度ω。晃动加速度计算部44b将横向加速度αf与横向加速度αr之和除以2，从而计算车体中心G的晃动加速度β。

为了计算摇摆加速度ω，前侧加速度传感器40可以配置在沿着包含车体B的车体中心G的前后方向或对角方向的线上并且前侧致动器Af附近。另外，后侧加速度传感器41也同样可以配置在沿着包含车体B的车体中心G的前后方向或对角方向的线上并且后侧致动器Ar附近。

另外，能够根据加速度传感器40、41相对于车体中心G的距离、它们之间的位置关系以及横向加速度αf、αr，来计算摇摆加速度ω。因此，也能够任意地设定加速度传感器40、41的安装位置。在该情况下，摇摆加速度ω不是将横向加速度αf与横向加速度αr之差除以2而求出的，而是根据横向加速度αf与横向加速度αr之差、加速度传感器40、41相对于车体中心G的距离以及它们之间的位置关系来计算。

具体地说，在设前侧加速度传感器40与车体中心G之间的前后方向距离为Lf、后侧加速度传感器41与车体中心G之间的前后方向距离为Lr时，通过ω=(αf-αr)/(Lf+Lr)来计算摇摆加速度ω。另外，也可以代替根据由前侧加速度传感器40和后侧加速度传感器41检测出的加速度计算摇摆加速度ω，而使用摇摆加速度传感器来检测摇摆加速度ω。

指令计算部44c如图4所示，构成为包含H∞控制器44c1、44c2。指令计算部44c具备：H∞控制器44c1，其根据由摇摆加速度计算部44a计算出的摇摆加速度ω，计算抑制车体B的摇摆震动的推力Fω(摇摆指令值)；H∞控制器44c2，其根据由晃动加速度计算部44b计算出的晃动加速度β，计算抑制车体B的晃动震动的推力Fβ(晃动指令值)；加法器44c3，其将推力Fω和推力Fβ相加，来计算指示前侧的致动器Af所要输出的推力的推力指令值Ff；以及减法器44c4，其将推力Fβ减去推力Fω，来计算指示后侧的致动器Ar所要输出的推力的推力指令值Fr。

在指令计算部44c中，执行H∞控制，因此能够与输入到车体B的震动的频率无关地得到高的控制效果，能够得到高耐用性。另外，这并不否定使用H∞控制以外的控制。因此，例如也可以使用根据横向加速度αf、αr得到横向速度并将横向速度乘以高空气球衰减系数来求出推力指令值的高空气球控制，来控制前后的致动器Af、Ar。另外，也可以代替根据摇摆加速度ω和晃动加速度β使前后的致动器Af、Ar关联地控制其推力，而分别独立地控制前侧的致动器Af和后侧的致动器Ar。

驱动部44d如图3所示，为了如推力指令值Ff、Fr那样使各致动器Af、Ar发挥推力，而输出控制指令。具体地说，驱动部44d根据推力指令值Ff、Fr，计算要向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管11e以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出的控制指令，输出该控制指令。另外，也可以在根据推力指令值Ff、Fr计算控制指令时，反馈这时致动器Af、Ar输出的推力，进行反馈控制而计算控制指令。

具体地说，驱动部44d如上述那样，根据推力指令值Ff、Fr计算要对第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管11e以及可变溢流阀22的比例螺线管22c施加的控制指令，输出该控制指令。

驱动部44d在推力指令值Ff为预先设定的普通下限值以上的情况下，驱动电动机15使得泵12以普通转速旋转。另一方面，驱动部44d在推力指令值Ff低于预先设定的普通下限值的情况下，降低泵12的转速。即，驱动部44d驱动电动机15使得泵12以预先设定为比普通转速低的转速的低推力时转速旋转。另外，驱动部44d由于对前后的致动器Af、Ar进行驱动，对于与后侧的致动器Ar对应的推力指令值Fr也进行同样的计算，将泵12的转速切换为普通转速和低推力时转速两个等级。

将普通转速设定得满足以下两者：在发挥致动器Af、Ar所要求的最大推力上所需要的压力；为了对驱动部44d的第一开闭阀9、第二开闭阀11以及可变溢流阀22的驱动发挥推力所要求的响应速度。

具体地说，驱动部44d将与前侧的致动器Af对应的推力指令值Ff和与后侧的致动器Ar对应的推力指令值Fr分别与上述的普通下限值进行比较。然后，驱动部44d决定以普通转速驱动泵12还是使其以低推力时转速旋转，从而驱动泵12进行旋转。

在驱动泵12以普通转速进行旋转而使可变溢流阀22的开阀压力为最小时，由于动作油从泵12喷出并通过上述的油压回路移动到罐体7时所产生的压力损失(基础压力损失)，而将普通下限值设定为致动器Af、Ar所能够输出的推力的最小值。即，普通下限值是在以普通转速使泵12旋转时致动器Af、Ar所能够产生的推力的下限值。另外，在致动器Af、Ar所能够产生的下限值分别不同的情况下，也能够将前侧的致动器Af的普通下限值和后侧的致动器Ar的普通下限值设定为不同的值。

在如上述那样，推力指令值Ff、Fr低于普通下限值的情况下，驱动部44d控制电动机15使得泵12的转速切换到低推力时转速。但是，在推力指令值跨过普通下限值而振荡地变化的情况下，泵12的转速频繁地增减。因此，驱动部44d在推力指令值Ff、Fr低于普通下限值并且该状态持续了规定时间Td的期间的情况下，使泵12的转速降低到低推力时转速。

另外，在泵12的转速降低后，推力指令值Ff、Fr成为普通下限值以上的情况下，控制电动机15使得泵12的转速恢复到普通转速。但是，在该情况下也同样地，在推力指令值跨过普通下限值而振荡地变化的情况下，泵12的转速频繁地增减。因此，驱动部44d在推力指令值Ff、Fr为普通下限值以上并且该状态持续了规定时间Tu的期间的情况下，使泵12的转速恢复到普通转速。

另外，关于推力指令值Ff、Fr是否在规定时间Td以上的期间内都低于普通下限值的判断，能够利用控制部44的控制周期来计算。例如，将规定时间Td设定为N秒，在控制部44每隔m秒(其中N>m)计算推力指令值Ff、Fr的情况下，在推力指令值Ff、Fr持续低于普通下限值的次数连续(N÷m)次以上时，满足推力指令值Ff、Fr在规定时间Td以上的期间内都低于普通下限值的条件。由此，对推力指令值Ff、Fr连续低于普通下限值的次数进行计数，由此能够判断是否满足条件。

这样，能够利用控制周期来判断推力指令值Ff、Fr是否在规定时间Td以上的期间内都低于普通下限值。另外，也能够与之同样地判断推力指令值Ff、Fr是否在规定时间Tu以上的期间内都为普通下限值以上。

另外，也能够代替它而实际测量规定时间Td、Tu来进行上述的判断。具体地说，在对抑制铁路车辆的车体B的震动没有障碍的范围内，根据针对电动机15的转速切换的响应时间设定规定时间Td、Tu。在车体B的震动非常小或者车体B没有晃动的状态下，输出比普通下限值低的推力指令值Ff、Fr。这时，虽然也与作为控制对象的铁路车辆相关，但车体B的震动频率是0.5Hz左右。在该情况下，虽然也与电动机15的响应时间有关，但例如将规定时间Td、Tu设定为相当于半个周期的1秒钟左右即可。

另外，也可以将规定时间Td、Tu分别设定为不同的值。在使泵12的转速从低推力时转速恢复到普通转速的情况下，还有可能有对车体B产生大的震动的情况，因此必须使致动器Af、Ar高响应性地发挥大的推力。由此，可以将在使转速恢复到普通转速时使用的规定时间Tu设定为比在转速降低时使用的规定时间Td短的时间。

另外，在本实施方式中，在使泵12的转速从普通转速降低到低推力时转速的情况和从低推力转速恢复到普通转速的情况两者下，随着时间的经过而改变转速，从而避免转速的急剧变化。即，泵12的转速通过渐变控制而逐渐变化。

通过如上那样构成，根据本实施方式的铁路车辆用减震装置1，在推力指令值Ff、Fr为普通下限值以上的情况下，泵12以普通转速旋转，能够使致动器Af、Ar高响应性地充分发挥抑制震动的推力。相反，在推力指令值Ff、Fr低于普通下限值的情况下，泵12的转速降低到比普通转速低的低推力时转速，因此泵12的喷出流量降低，致动器Af、Ar的油压回路中的压力损失减小，能够发挥低于普通下限值的推力。

因此，根据本实施方式的铁路车辆用减震装置1，在对致动器Af、Ar的推力进行反馈控制的情况下，即使推力指令值Ff、Fr低于普通下限值，推力指令值Ff、Fr和实际输出的推力之间的偏差也不大。因此，致动器Af、Ar的推力不会产生矩形地振荡的共振。由此，不会使铁路车辆的车体B起振而使震动状况恶化。另外，不会产生共振，因此也不会频繁地进行第一开闭阀9和第二开闭阀11的切换动作，也不会产生缩短它们的寿命而损害经济性之类的问题。因此，根据本发明，能够提供不使车体的乘坐舒适性恶化而经济性优良的铁路车辆用减震装置1。

另外，在推力指令值Ff、Fr低于普通下限值并且该状态持续了规定时间Td以上的情况下，泵12的转速降低。因此，在铁路车辆用减震装置1中，能够降低泵12的转速降低的频率，使泵12的转速稳定，还能够使致动器Af、Ar的推力稳定。

同样，在推力指令值Ff、Fr为普通下限值以上并且该状态持续了规定时间Tu以上的情况下，泵12的转速从低推力时转速恢复到普通转速。因此，在铁路车辆用减震装置1中，能够降低泵12的转速恢复的频率，使泵12的转速稳定，也能够使致动器Af、Ar的推力稳定。

另外，在铁路车辆用减震装置1中，泵12的转速能够切换到普通转速和低推力时转速两个等级的转速。因此，在转速降低时，例如能够通过事先对驱动部44d设定数字接点输出，来两个等级地指示泵12的转速。由此，与通过与推力指令值Ff、Fr成比例等控制使其可行地降低的情况相比，对噪声的耐性强，并且能够延长泵12、电动机15的密封件和轴承的寿命。因此，能够低成本地构筑耐用性高的系统。

另外，通过将泵12的转速设定成两个等级，起到上述的效果，但并不限于此，在推力指令值Ff、Fr低于普通下限值的情况下，也可以与推力指令值Ff、Fr的值相应地可行地改变泵12的转速，使其比普通转速低。

另外，在使泵12的转速降低或恢复的情况下，随着时间的经过而改变转速。由此，泵12的转速的变化不会变得急剧，致动器Af、Ar所产生的推力不急剧变化，不会损害车辆B的乘坐舒适性。

另外，在上述的实施方式中，通过单一的控制器C控制多个致动器Af、Ar，但并不限于此，当然可以针对每个致动器Af、Ar设置控制器C来分别进行控制。

以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，并不是要将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

本申请基于在2011年6月20日向日本专利局申请的特愿2011-136161要求优先权，通过参照而将该申请的全部内容组合到本说明书中。

本发明的实施例所包含的排他性或特征如以下那样做出权利要求。

Claims (8)

1.一种铁路车辆用减震装置，求出要使致动器输出的推力作为推力指令值，控制上述致动器来抑制车体的震动，

上述致动器具备：

缸体，其与铁路车辆的转向架和车体中的一方连结；

活塞，其滑动自如地插入到上述缸体内；

杆，其插入到上述缸体内，并与上述转向架和上述车体中的另一方以及上述活塞连结；以及

杆侧室和活塞侧室，其通过上述活塞在上述缸体内划分而得到，

该铁路车辆用减震装置具备：

罐体，其贮存向上述缸体供给及从上述缸体排出的液体；

第一开闭阀，其设置在使上述杆侧室与上述活塞侧室连通的第一通路，能够打开和关闭该第一通路；

第二开闭阀，其设置在使上述活塞侧室与上述罐体连通的第二通路，能够打开和关闭该第二通路；以及

泵，其被驱动以预定的普通转速进行旋转，从上述罐体向上述杆侧室供给液体，

其中，在上述推力指令值低于普通下限值的情况下，上述泵的转速降低，该普通下限值是在上述泵以上述普通转速旋转时上述致动器所能产生的推力的下限值。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

在上述推力指令值低于上述普通下限值且该状态持续了规定时间的情况下，上述泵的转速降低。

3.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

预先设定比上述普通转速低的低推力时转速，能够在上述普通转速和上述低推力时转速这两个等级间切换上述泵的转速。

4.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

在降低上述泵的转速后，在上述推力指令值为上述普通下限值以上的情况下，使上述泵的转速恢复为上述普通转速。

5.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

在降低上述泵的转速后，在上述推力指令值为上述普通下限值以上且该状态持续了规定时间的情况下，使上述泵的转速恢复为上述普通转速。

6.根据权利要求4所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

在使上述泵的转速降低或恢复的情况下，使上述泵的转速随着时间的经过而变化。

7.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，还具备：

排出通路，其将上述杆侧室与上述罐体连接；以及

可变溢流阀，其设置在上述排出通路的中途，能够变更开阀压力，

其中，调节上述可变溢流阀的开阀压力来控制上述致动器的推力。

8.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，还具备：

吸入通路，其只允许液体从上述罐体流向上述活塞侧室；以及

整流通路，其只允许液体从上述活塞侧室流向上述杆侧室。

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