CN110998131A - 气缸装置和铁路车辆用减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明的气缸装置(C1)具备：缸体(2)；插入缸体(2)内的杆(4)；滑动自如地插入缸体(2)内并与杆(4)连结，并且将缸体(2)内划分为杆侧室(5)和活塞侧室(6)的活塞(3)；工作流体箱(8)；将杆侧室(5)与工作流体箱(8)连通的排出通道(21)；设置于排出通道(21)中的溢流阀(22)；以及在活塞(3)相对于缸体(2)的相对速度为规定速度以上时产生比溢流阀(22)更大的压力损失的阻尼部(23)。

Description

气缸装置和铁路车辆用减震装置

技术领域

本发明涉及一种气缸装置和铁路车辆用减震装置。

背景技术

目前，这种气缸装置例如被用作抑制铁路车辆的车身相对于前进方向而在左右方向上的振动的铁路车辆用减震装置。铁路车辆用减震装置由安装于车身与转向架之间的多个气缸装置构成，利用气缸装置发挥的推力或阻尼力来抑制车身的振动。

而且，这种铁路车辆用减震装置中利用的气缸装置例如JP2010-65797所公开那样，由缸体、滑动自如地插入缸体内的活塞、插入缸体内且与活塞连结的杆、在缸体内由活塞划分出的杆侧室和活塞侧室、工作流体箱、以及设置于将杆侧室与工作流体箱连通的排出通道的途中的电磁溢流阀构成。

而且，铁路车辆用减震装置利用电磁溢流阀来控制缸体内的压力，对气缸装置产生的推力或阻尼力进行高低调节，从而抑制铁路车辆的车身的振动。

发明内容

然而，在铁路车辆行驶期间发生强烈地震的情况下，存在车身大幅摇摆而脱轨的风险，因此，在这样的情况下，铁路车辆用减震装置使气缸装置发挥高阻尼力以防脱轨于未然。另外，在发生地震时，存在无法接受电力供给的情况，因而期望气缸装置在相当于控制失效时的状况下发挥高阻尼力。

因此，本发明的目的在于提供一种能够有效地防止地震时的脱轨的气缸装置和铁路车辆用减震装置。

因此，气缸装置具备缸体；插入缸体内的杆；滑动自如地插入缸体内并与杆连结，并将缸体内划分为杆侧室和活塞侧室的活塞；工作流体箱；将杆侧室与工作流体箱连通的排出通道；设置于排出通道中的溢流阀；以及在活塞相对于缸体的相对速度为规定速度以上时产生比溢流阀更大的压力损失的阻尼部。在如此构成的气缸装置中，即使车身因为地震而明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而减小车身的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生地震，也能够迅速地减小车身的振动，从而有效地抑制脱轨。

附图说明

图1是示出搭载于铁路车辆中的状态下的气缸装置的图。

图2是第一实施方式中的气缸装置的液压回路图。

图3是示出第一实施方式中的气缸装置的相对于伸缩速度的阻尼力的特性即阻尼力特性的图。

图4是第二实施方式中的气缸装置的液压回路图。

具体实施方式

下面，根据图示的实施方式来说明本发明。此外，对于以下说明的各实施方式的气缸装置和铁路车辆用减震装置中相同的构成标注相同的附图标记，为了避免重复说明，关于在一个实施方式的说明中已说明的构成，在其他实施方式的说明中省略其详细的说明。

＜第一实施方式＞

第一实施方式中的铁路车辆用减震装置S1用于铁路车辆的车身B的减震。如图1和图2所示，本例的铁路车辆用减震装置S1具备安装于车身B与转向架T之间的多个气缸装置C1。

在铁路车辆的情况下，气缸装置C1与朝向车身B的下方下垂的销P连结，成对地排列安装于车身B与转向架T之间。转向架T将车轮W旋转自如地保持，在车身B与转向架T之间安装有悬架弹簧CS，该悬架弹簧CS从下方弹性支撑车身B，并容许车身B相对于转向架T横向移动。

如图2所示，气缸装置C1具备：与铁路车辆的车身B连结的缸体2、可滑动地插入缸体2内且将缸体2内划分为杆侧室5和活塞侧室6的活塞3、插入缸体2内且与活塞3和转向架T连结的杆4、以及设置于缸体2与覆盖缸体2的外周的外筒7之间的工作流体箱8。进而，气缸装置C1具备将杆侧室5与工作流体箱8连通的排出通道21、设置于排出通道21中的作为溢流阀的可变溢流阀22、以及阻尼部23。

以下，详细地对气缸装置C1的各部进行说明。如图2所示，缸体2和外筒7均为筒状，图2中的左端侧的开口部被呈环状且与两者嵌合的杆引导件9封闭，缸体2和外筒7的图2中的右端侧的开口部被与两者嵌合的底盖10封闭。另外，移动自如地插入缸体2内的杆4滑动自如地插入所述杆引导件9内，通过杆引导件9引导杆4的轴向移动。另外，杆4的一端穿过杆引导件9朝向缸体2外突出，而缸体2内的另一端与滑动自如地插入缸体2内的活塞3连结。

此外，杆4的外周、杆引导件9与缸体2之间、杆引导件9与外筒7之间、缸体2与底盖10之间以及外筒7与底盖10之间分别利用省略图示的密封构件密封。由此，缸体2内和工作流体箱8维持为密闭状态。

而且，在本例中，在缸体2内由活塞3划分出的杆侧室5和活塞侧室6中填充有工作油作为工作液体，并且，工作流体箱8中除了贮存工作油之外还填充有气体。此外，无需特别将气体压缩后进行填充而使工作流体箱8内变为加压状态。另外，工作液体除了工作油以外也可以利用其他液体。

虽未图示，但气缸装置C1以杆4与铁路车辆的转向架和车身中的一方连结、缸体2与转向架和车身中的另一方连结的方式安装于转向架与车身之间。气缸装置C1设定为单杆型，因此，相比于双杆型的气缸装置，容易确保冲程长度，气缸装置C1的全长变短，从而相对于铁路车辆的搭载性提高。

另外，在该气缸装置C1的情况下，使杆4的截面积为活塞3的截面积的二分之一，从而活塞3的杆侧室5侧的受压面积为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一。因而，在气缸装置C1的伸长时和收缩时，从缸体2内通过排出通道21向工作流体箱8排出的流量相等。

返回到前面，杆4的图2中的左端和封闭缸体2的右端的底盖10具备未图示的安装部，从而能够将该气缸装置C1安装于铁路车辆中的车身B与转向架T之间。

而且，在本例的气缸装置C1中，杆侧室5与活塞侧室6通过第一通道11连通，该第一通道11中设置有第一开关阀12。该第一通道11在缸体2外部将杆侧室5与活塞侧室6连通，但可以设置于活塞3中。

第一开关阀12为电磁开关阀，具备将杆侧室5与活塞侧室6连通的连通位置、和切断杆侧室5与活塞侧室6的连通的切断位置，在通电时，打开第一通道11而将杆侧室5与活塞侧室6连通。

另外，在本例的气缸装置C1中，活塞侧室6与工作流体箱8通过第二通道13连通，该第二通道13的中途设置有第二开关阀14。第二开关阀14为电磁开关阀，具备将活塞侧室6与工作流体箱8连通的连通位置、和切断活塞侧室6与工作流体箱8的连通的切断位置，在通电时，打开第二通道13而将活塞侧室6与工作流体箱8连通。

排出通道21连接杆侧室5与工作流体箱8，该排出通道21的中途设置有能够变更开阀压力的可变溢流阀22。在本例中，可变溢流阀22为比例电磁溢流阀，能够根据供给的电流量来调节开阀压力，当所述电流量最大时将开阀压力设为最小，当未供给電流时将开阀压力设为最大。

在本例中，阻尼部23具备：设置于排出通道21中的可变溢流阀22的下游的阻尼阀V、从排出通道21的阻尼阀V的上游分叉并绕过阻尼阀V与工作流体箱8连通的迂回路BP、以及设置于排出通道21的可变溢流阀22与阻尼阀V之间的切换阀24。

在本例中，阻尼阀V为节流孔。将气缸装置C1以规定速度以上的速度伸缩时从缸体2内经由排出通道21向工作流体箱8排出的流量的工作油通过阻尼阀V时的压力损失设定为比相同流量的工作油通过非通电时的可变溢流阀22时产生的压力损失大。具体地说，规定速度设定为发生地震时达到的气缸装置C1的伸缩速度，在本例中设定为0.2m/sec。此外，通过排出通道21的工作油的流量为活塞3的截面积减去杆4的截面积的值与活塞3的移动量相乘而得到的量。因而，当设定了规定速度时，唯一地确定以规定速度伸缩时从缸体2内经由排出通道21向工作流体箱8排出的流量，并将该流量设为设定流量。

切换阀24具备：阀体24a，其设置于排出通道21的中途，并具备将可变溢流阀22的下游与迂回路BP连通的第一位置24b和将可变溢流阀22的下游与阻尼阀V连接的第二位置24c；弹簧24d，其对阀体24a施加作用力以使其位于第一位置24b；以及先导通道24e，其使可变溢流阀22的下游且切换阀24的上游的压力作用于阀体24a以使其位于第二位置24c。切换阀24在位于第一位置24b时相对于工作油的通过而产生压力损失。而且，当工作油的通过流量为所述设定流量时，利用通过先导通道24e导入的压力推压阀体24a的力超过弹簧24d的作用力，使得阀体24a从第一位置24b向第二位置24c切换。因而，在流过排出通道21的工作油的流量低于设定流量的情况下，切换阀24选择迂回路BP，使工作油不通过阻尼阀V而向工作流体箱8流动。另一方面，当流过排出通道21的工作油的流量在设定流量以上时，切换阀24选择阻尼阀V，经由阻尼阀V使通过可变溢流阀22的工作油向工作流体箱8流动。也就是说，切换阀24在气缸装置C1以规定速度以下的速度进行伸缩时选择迂回路BP，在气缸装置C1以规定速度以上的速度进行伸缩时选择阻尼阀V。迂回路BP使工作油几乎没有阻力地通过，因此，将第一位置24b和迂回路BP中产生的压力损失设定为相比于可变溢流阀22中产生的压力损失非常小。

因而，阻尼部23在活塞3相对于缸体2的相对速度低于规定速度时，只产生比可变溢流阀22小的压力损失，在所述相对速度为规定速度以上时通过阻尼阀V产生比可变溢流阀22更大的压力损失。

另外，如图2所示，本例的气缸装置C1具备只容许从活塞侧室6朝向杆侧室5的流动的整流通道18。此外，整流通道18也可以设置于活塞3以外。进而，本例的气缸装置C1具备只容许从工作流体箱8朝向活塞侧室6的流动的吸入通道19。

因而，在该本例的气缸装置C1中，在第一开关阀12和第二开关阀14位于切断位置的情况下，当受到外力而伸长时，工作油被从压缩的杆侧室5通过排出通道21向工作流体箱8推出。而且，通过吸入通道19从工作流体箱8向扩大的活塞侧室6供给工作油。在该伸长动作时，在气缸装置C1的伸长速度低于规定速度时，气缸装置C1通过可变溢流阀22对工作油的流动施加阻力，从而发挥抑制伸长的阻尼力。另外，在伸长动作时，当气缸装置C1的伸长速度为规定速度以上时，气缸装置C1通过可变溢流阀22和阻尼部23中的阻尼阀V对工作油的流动施加阻力，从而发挥抑制伸长的阻尼力。

反之，在第一开关阀12和第二开关阀14位于切断位置的情况下，当受到外力而气缸装置C1收缩时，工作油经由整流通道18从压缩的活塞侧室6向杆侧室5移动。另外，在气缸装置C1收缩时，由于杆4进入缸体2内，因而相当于杆4进入缸体2内的体积的量的工作油在缸体2内过剩，并通过排出通道21向工作流体箱8排出。在该收缩动作时，在气缸装置C1的收缩速度低于规定速度时，气缸装置C1通过可变溢流阀22对工作油的流动施加阻力，从而发挥抑制收缩的阻尼力。另外，在收缩动作时，当气缸装置C1的收缩速度为规定速度以上时，气缸装置C1通过可变溢流阀22和阻尼部23中的阻尼阀V对工作油的流动施加阻力，从而发挥抑制收缩的阻尼力。

此外，在该情况下，通过排出通道21的工作油的流量为杆4的截面积与活塞3的移动量相乘而得到的量。在此，由于杆4的截面积设定为活塞3的截面积的二分之一，因此，不论气缸装置C1伸长还是收缩，只要活塞3的移动量相同，则通过排出通道21的工作油的流量就相等。因而，只要伸缩两侧的活塞3的移动速度相同，气缸装置C1就能够发挥相等的阻尼力。

此外，在第一开关阀12和第二开关阀14在非通电时均位于切断位置，并且不能供给电力的失效时，本例的气缸装置C1如上所述一定对伸缩发挥阻尼力，因而作为被动的阻尼器发挥功能。

另外，在本例的气缸装置C1中，在使第一开关阀12位于连通位置，使第二开关阀14位于切断位置的情况下，杆侧室5与活塞侧室6经由第一通道11连通，但活塞侧室6与工作流体箱8的连通断开。当在该状态下气缸装置C1受到外力而收缩时，相当于杆4进入缸体2内的体积的量的工作油从缸体2向排出通道21排出，从而与上述同样地发挥抵抗收缩的阻尼力。另一方面，在该状态下，当气缸装置C1伸长时，工作油从缩小的杆侧室5经由第一通道11朝向扩大的活塞侧室6移动，经由吸入通道19从工作流体箱8向缸体2内供给相当于杆4从缸体2退出的体积的量的工作油。因而，在该情况下，工作油不向排出通道21流动，因而气缸装置C1不发挥阻尼力。

进而，在本例的气缸装置C1中，在使第一开关阀12位于切断位置，使第二开关阀14位于连通位置的情况下，杆侧室5与活塞侧室6的连通断开，但活塞侧室6与工作流体箱8经由第二通道13连通。当在该状态下气缸装置C1受到外力而伸长时，伴随杆侧室5的缩小，工作油从杆侧室5向排出通道21排出，从而与上述同样地发挥抵抗伸长的阻尼力。另一方面，在该状态下，当气缸装置C1收缩时，工作油从缩小的活塞侧室6经由整流通道18向扩大的杆侧室5移动，相当于杆4进入缸体2内的体积的量的工作油经由第二通道13从活塞侧室6向工作流体箱8内排出。因而，在该情况下，工作油不向排出通道21流动，因而气缸装置C1不发挥阻尼力。这样，在该气缸装置C1中，能够作为选择伸长与收缩中的任一方来发挥阻尼力的单向的阻尼器发挥功能。

如此构成的气缸装置C1的非通电时的阻尼力特性如图3所示。在非通电时，不对第一开关阀12、第二开关阀14以及可变溢流阀22供给电力，气缸装置C1作为被动阻尼器发挥功能，可变溢流阀22的开阀压力为最大。关于非通电时的气缸装置C1的阻尼力特性，在活塞3相对于缸体2的相对速度、也就是气缸装置C1的伸缩速度低于规定速度(在本例中为0.2m/sec)时，由于通过可变溢流阀22发挥阻尼力，因而该阻尼力特性如图3所示呈现可变溢流阀22中的特性。当活塞3相对于缸体2的相对速度提高且为规定速度以上时，切换阀24切换为第二位置24c，使得工作油通过阻尼阀V。在该情况下，在阻尼阀V中流过设定流量以上的流量的工作油，在该状态下，阻尼阀V中的压力损失比可变溢流阀22中的压力损失大。因此，当气缸装置C1的伸缩速度为规定速度0.2m/sec以上时，气缸装置C1的阻尼力特性呈现阻尼阀V的特性。具体地说，如图3所示，呈现节流孔的二乘特性，气缸装置C1发挥高阻尼力。此外，当调节可变溢流阀22的开阀压力时，在仅呈现可变溢流阀22的特性的气缸装置C1的伸缩速度小于0.2m/sec的范围中，能够在图3中的特性线之下的范围中对气缸装置C1的阻尼力进行高低调节。

而且，本例的铁路车辆用减震装置S1针对一个转向架T具备两个气缸装置C1。在发生地震时，为了抑制车身B的振动从而防止铁路车辆的车轮W从轨道脱轨而每个转向架T所需的阻尼力可以根据经验得知。因而，只要通过两个气缸装置C1发挥上述防止脱轨所需的阻尼力(必要阻尼力)以上的阻尼力即可，本发明的铁路车辆用减震装置S1通过各气缸装置C1分担而发挥上述必要阻尼力。具体地说，本例的铁路车辆用减震装置S1针对一个转向架T设置有两个气缸装置C1，因此，各气缸装置C1分别在以基准速度伸缩时输出必要阻尼力的二分之一，从而整体发挥必要阻尼力。

在铁路车辆用减震装置S1在地震时发挥必要阻尼力的情况下，为了防止地震时的脱轨，要求在气缸装置C1的伸缩速度为作为目标的基准速度下发挥必要阻尼力。而且，在本例的铁路车辆用减震装置S1中，由于各气缸装置C1发挥必要阻尼力的二分之一，因此，各气缸装置C1只要能够以基准速度各发挥必要阻尼力的二分之一即可。基准速度设定为比规定速度高且铁路车辆有可能发生脱轨的速度，在本例中，设定为0.6m/sec。另外，必要阻尼力设定为80kN。因而，如图3所示，各气缸装置C1设定为：气缸装置C1的伸缩速度为0.6m/sec时发挥40kN的阻尼力。相对于超过基准速度的伸缩速度而言，只要各气缸装置C1的阻尼力的总和为必要阻尼力以上即可。此外，在本例中，针对一个转向架T具备两个气缸装置C1，因此，各气缸装置C1在基准速度下输出必要阻尼力的二分之一，但必要阻尼力的分担比例可以变更。另外，在每个转向架T上的气缸装置C1的设置数为三个以上的情况下，只要设定为各气缸装置C1在基准速度下输出的阻尼力的总和为必要阻尼力以上即可。此外，必要阻尼力只要设定为适于铁路车辆的值即可。

返回到前面，如上所述，气缸装置C1在使第一开关阀12和第二开关阀14位于切断位置的情况下，作为被动阻尼器发挥功能，在气缸装置C1的伸缩速度低于规定速度时，当调节向可变溢流阀22供给的通电量而调节开阀压力时，可以调节阻尼力。另外，在使第一开关阀12和第二开关阀14位于切断位置的情况下，气缸装置C1作为被动阻尼器发挥功能，当气缸装置C1的伸缩速度为规定速度以上时，通过阻尼阀V产生的阻尼力变高。

另外，在使第一开关阀12位于连通位置、使第二开关阀14位于切断位置时以及使第一开关阀12位于切断位置、使第二开关阀14位于连通位置时，如上所述，成为气缸装置C1只对伸长或收缩中的任一方发挥阻尼力的模式。因而，例如在选择该模式，发挥阻尼力的方向为通过铁路车辆的转向架的振动而使车身振动的方向的情况下，能够将气缸装置C1设为单向的阻尼器，以使其不朝向该方向输出阻尼力。因而，在该气缸装置C1中，能够容易地实现基于卡诺普的天棚理论的半主动控制，因此，能够使气缸装置C1作为天棚半主动阻尼器发挥功能。在像这样使第一开关阀12和第二开关阀14打开或关闭的情况下，当气缸装置C1的伸缩速度低于规定速度时，通过可变溢流阀22发挥阻尼力，因而能够调整该阻尼力。另外，即使在使第一开关阀12和第二开关阀14打开或关闭的情况下，当气缸装置C1的伸缩速度为规定速度以上时，气缸装置C1通过阻尼阀V发挥高阻尼力。

接着，当在铁路车辆行驶期间因为发生大地震等原因而使电力供给中断的控制失效时，第一开关阀12和第二开关阀14位于切断位置，如上所述，气缸装置C1作为被动阻尼器发挥功能。在该状态下，当气缸装置C1伸缩时，一定从缸体2内排出工作油，被排出的工作油通过排出通道21流入工作流体箱8。因而，即使在该控制失效时，气缸装置C1也发挥阻尼力，但是，当因为大地震使得转向架激烈振动而使其与车身的相对速度加快，气缸装置C1的伸缩速度变为规定速度以上时，气缸装置C1通过阻尼阀V发挥阻尼力，因此，发挥相比只通过可变溢流阀22发挥阻尼力的平常时高的阻尼力。

由此，根据本发明的气缸装置C1，即使因为地震而使车身B明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而抑制车身B的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生地震，也能够迅速地减小车身B的振动，从而有效地抑制脱轨。

另外，根据本发明的铁路车辆用减震装置S1，即使因为地震而使车身B明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而减小车身B的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生地震，也能够迅速地减小车身B的振动，从而有效地抑制脱轨。而且，在本例的铁路车辆用减震装置S1中，具备针对一个转向架T设置的多个气缸装置C1，因此，各气缸装置C1分担发挥用于防止脱轨的必要阻尼力。因而，在本例的铁路车辆用减震装置S1中，与只通过一个气缸装置C1发挥必要阻尼力时相比，能够降低各气缸装置C1应该发挥的阻尼力的上限，因此，各气缸装置C1的杆4的直径变小，缸体2和外筒7的外径也变小。另外，在通过一个气缸装置发挥必要阻尼力的情况下，由于强度方面的问题，无法避免铁路车辆侧安装气缸装置的支架的大型化，但是，在本例的铁路车辆用减震装置S1中，各气缸装置C1分担必要阻尼力，因而也能够避免上述支架的大型化。因而，铁路车辆用减震装置S1能够防止脱轨，并且也能够防止各气缸装置C1的外径的大径化和铁路车辆侧的支架的大型化，因此，各气缸装置C1相对于铁路车辆的搭载性良好。

进而，在本例的铁路车辆用减震装置S1中，各气缸装置C1在以基准速度伸缩时发挥的阻尼力设定为必要阻尼力除以设置数而得到的值。因而，能够通过共通部件来构成构成各气缸装置C1的缸体2、活塞3、杆4之类的各部件，有助于进一步的小型化，铁路车两侧的支架也成为共通部件。因而，铁路车辆用减震装置S1中的各气缸装置C1的加工、安装、维护也变得非常容易。

另外，在本例中，阻尼部23具备：设置于排出通道21中的可变溢流阀22的下游的阻尼阀V、从排出通道21的阻尼阀V的上游分叉并绕过阻尼阀V与工作流体箱8连通的迂回路BP、以及设置于排出通道21的可变溢流阀22与阻尼阀V之间的切换阀24。而且，作为通过阻尼部23开始发挥高阻尼力的规定速度，在本例中，设定为地震时达到的车身B相对于转向架T的相对速度。在如此构成阻尼部23的气缸装置C1中，在地震时以外的平常时，切换阀24选择迂回路BP而绕过阻尼阀V，因此，不会受到阻尼阀V的影响，而在地震时使阻尼阀V变为有效而发挥高阻尼力，从而能够有效地防止脱轨。另外，阻尼阀V在本例中设为节流孔，因而价格便宜，但也可以采用节流孔以外的阀。进而，在本例中，规定速度设定为0.2m/sec，但也可以设定为其他数值。

此外，阻尼部23并不限定为上述构成。阻尼部23只要在活塞3相对于缸体2的相对速度为规定速度以上时产生比溢流阀(可变溢流阀22)更大的压力损失即可。通过这样，阻尼部23在规定速度以下时产生比溢流阀(可变溢流阀22)小的压力损失，因此，对于平常时通过溢流阀(可变溢流阀22)发挥的阻尼力的影响少，并且能够在地震时防止脱轨。

另外，在本例的气缸装置C1中，具备设置于将杆侧室5与活塞侧室6连通的第一通道11的中途的第一开关阀12、设置于将活塞侧室6与工作流体箱8连通的第二通道13的中途的第二开关阀14、只容许从活塞侧室6朝向杆侧室5的流动的整流通道18、以及只容许从工作流体箱8朝向活塞侧室6的流动的吸入通道19。因而，在本例的气缸装置C1中，能够容易地实现基于卡诺普的天棚理论的半主动控制，能够使气缸装置C1作为天棚半主动阻尼器发挥功能。此外，也可以将整流通道18整合在第一开关阀12的切断位置，将吸入通道19整合在第二开关阀14的切断位置。另外，在从气缸装置C1的构成中省略第一通道11、第一开关阀12、第二通道13以及第二开关阀14的情况下，气缸装置C1作为被动阻尼器发挥功能。因而，在无需使气缸装置C1作为天棚半主动阻尼器发挥功能，而只作为被动阻尼器发挥功能的情况下，也可以省略第一通道11、第一开关阀12、第二通道13以及第二开关阀14。

此外，在本例的气缸装置C1中，将溢流阀设为可变溢流阀22，但在使阻尼力不可变的情况下，也可以将溢流阀设为开阀压力固定不变的溢流阀。即使如此构成气缸装置C1，在地震时阻尼阀V也可以减少流道面积而提高阻尼力，从而能够防止脱轨。

＜第二实施方式＞

如图4所示，第二实施方式中的气缸装置C2是在第一实施方式的气缸装置C1的构成中设置能够向杆侧室5供给工作油的泵15。另外，虽未图示，但铁路车辆用减震装置S2与第一实施方式的铁路车辆用减震装置S1同样地针对一个转向架T具备两个气缸装置C2。

具体地说，气缸装置C2具备：将工作流体箱8与杆侧室5连通的供给通道16、设置于该供给通道16中并从工作流体箱8吸入工作油且向杆侧室5喷出的泵15、以及设置于供给通道16的泵15的喷出侧来阻止从杆侧室5朝向工作流体箱8的工作油的流动的止回阀17。

而且，泵15设为通过由未图示的控制器控制的马达20进行驱动，只向一方向喷出工作油的泵。另外，泵15设置为在供给通道16中吸入口朝向工作流体箱8侧、喷出口朝向杆侧室5侧，当通过马达20驱动时，从工作流体箱8吸入工作油并且向杆侧室5供给工作油。

如上所述，泵15只向一方向喷出工作油而没有旋转方向的切换动作，因此，完全没有在旋转切换时喷出量发生变化这样的问题，能够使用廉价的齿轮泵等。

进而，由于泵15的旋转方向始终为同一方向，因此，对于作为驱动泵15的驱动源的马达20而言，也不要求相对于旋转切换的高响应性，与此相应地，马达20也能够使用廉价的马达。此外，为了在气缸装置C2因为外力而强制性地收缩时阻止工作油朝向泵15侧倒流，从而设置有止回阀17。

接着，在使上述那样构成的气缸装置C2发挥期望的伸长方向的推力时，使马达20旋转而从泵15向缸体2内供给工作油，并且使第一开关阀12位于连通位置，使第二开关阀14位于切断位置。于是，杆侧室5与活塞侧室6成为连通状态，从泵15向两者供给工作油，从而朝向图4中的左侧推动活塞3，气缸装置C2发挥伸长方向的推力。当杆侧室5内和活塞侧室6内的压力超过可变溢流阀22的开阀压力时，可变溢流阀22打开，工作油经由排出通道21向工作流体箱8排出。因而，杆侧室5内和活塞侧室6内的压力被控制为根据向可变溢流阀22供给的电流量决定的可变溢流阀22的开阀压力。而且，气缸装置C2发挥活塞3中的活塞侧室6侧与杆侧室5侧的受压面积差乘以通过可变溢流阀22控制的杆侧室5内和活塞侧室6内的压力而得到的值的伸长方向的推力。

相对于此，在使气缸装置C2发挥期望的收缩方向的推力时，使马达20旋转而从泵15向杆侧室5内供给工作油，并且使第一开关阀12位于切断位置，使第二开关阀14位于连通位置。于是，活塞侧室6与工作流体箱8成为连通状态，并且从泵15向杆侧室5供给工作油，因此，朝向图4中的右侧推动活塞3，气缸装置C2发挥收缩的推力。而且，与上述同样地，通过调节向可变溢流阀22供给的电流量，气缸装置C2发挥活塞3中的杆侧室5侧的受压面积与通过可变溢流阀22控制的杆侧室5内的压力相乘而得到的收缩方向的推力。这样，第二实施方式的气缸装置C2能够作为致动器发挥功能。

另外，在第一开关阀12打开、第二开关阀14关闭的状态下，通过外力使得杆4朝向图4中的左侧移动的情况下，不论有无泵15的驱动，气缸装置C2均不发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是收缩方向的力。该情况下，在泵15的驱动期间，泵15的喷出流量赶不上杆4从缸体2退出时减少的缸体2内的体积变化，但通过吸入通道19从工作流体箱8向缸体2内供给工作油。另外，在该情况下，当泵15未驱动时，经由吸入通道19从工作流体箱8向缸体2内供给相当于杆4从缸体2退出的体积的量的工作油。总之，在该情况下，由于缸体2内的压力为工作流体箱圧力，因此，气缸装置C2不发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是收缩方向的阻尼力。

此外，在第一开关阀12打开、第二开关阀14关闭的状态下，通过外力使得杆4向图4中的右侧移动的情况下，不论有无泵15的驱动，因为杆4进入缸体2内而从缸体2内推出的工作油都经由排出通道21返回工作流体箱8。在该情况下，缸体2内的压力通过可变溢流阀22被控制为期望的压力，因此，气缸装置C2能够发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是伸长方向的力。

另一方面，在第一开关阀12关闭、第二开关阀14打开的状态下，通过外力使得杆4向图4中的右侧移动的情况下，不论有无泵15的驱动，气缸装置C2均不发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是伸长方向的力。在该情况下，在泵15的驱动期间，泵15的喷出流量赶不上杆4进入缸体2时增加的杆侧室5内的体积变化，但通过整流通道18从活塞侧室6向杆侧室5内供给工作油。另外，由于杆4进入缸体2内，因而在缸体2内产生相当于杆4进入缸体2的量的体积的工作油的过剩，但压缩侧的活塞侧室6与第二通道13连通，从而将该过剩量的工作油向工作流体箱8排出。另外，在该情况下，即使在未驱动泵15的情况下，也与驱动时同样，经由整流通道18从活塞侧室6供给相当于杆4进入缸体2时增加的杆侧室5内的体积的量的工作油。而且，过剩的相当于杆4进入缸体2的量的体积的工作油从被压缩的活塞侧室6经由第二通道13向工作流体箱8排出。总之，在该情况下，由于缸体2内的压力成为工作流体箱圧力，因此，气缸装置C2不会发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是伸长方向的阻尼力。

此外，在第一开关阀12关闭、第二开关阀14打开的状态下，通过外力使得杆4向图4中的左侧移动的情况下，不论有无泵15的驱动，从杆侧室5推出的工作油都经由排出通道21返回工作流体箱8。在该情况下，由于杆侧室5内的压力通过可变溢流阀22控制为期望的压力，因此，气缸装置C2能够发挥妨碍杆4的移动的方向、也就是收缩方向的力。

也就是说，在第一开关阀12打开、第二开关阀14关闭时或者第一开关阀12关闭、第二开关阀14打开时，不论泵15的驱动状况如何，气缸装置C2均为相对于来自外力的振动输入只向伸长或收缩中的任一方发挥阻尼力的状态。

因而，本例的气缸装置C2例如在发挥力的方向为通过铁路车辆的转向架T的振动而使车身B振动的方向的情况下，能够使气缸装置C2作为单向的阻尼器发挥功能，以使其不朝向该方向输出力。因而，该气缸装置C2能够容易地实现基于卡诺普的天棚理论的半主动控制，因而也能够作为半主动阻尼器发挥功能。

而且，即使在该气缸装置C2中，如可从第一实施方式的气缸装置C1的说明理解的那样，也能够只通过第一开关阀12和第二开关阀14的开关而作为阻尼器发挥功能。也就是说，即使在通过马达20驱动泵15的状况下，在通过外力强制地使气缸装置C2伸缩时，即使设为天棚半主动阻尼器也能够作为被动阻尼器发挥功能，从而能够通过调节可变溢流阀22的开阀压力来调节阻尼力。这样，气缸装置C2不仅作为致动器发挥功能，而且不论马达20的驱动状况如何，均能够只通过第一开关阀12和第二开关阀14的开关而作为阻尼器发挥功能。而且，气缸装置C2应发挥推力或阻尼力的方向只通过第一开关阀12和第二开关阀14的开关来控制，在应发挥推力和阻尼力的方向相同的情况下，第一开关阀12和第二开关阀14的开关状态一致。因而，在气缸装置C2中，进行致动器与天棚半主动阻尼器的状态的切换不需要泵15的停止与驱动的切换、麻烦且急剧的第一开关阀12与第二开关阀14的切换动作。因而，气缸装置C2为响应性和可靠性高的系统。

如此构成的气缸装置C2具备阻尼部23，因而与气缸装置C1同样地，当通过外力而使气缸装置C2伸缩时伸缩速度在规定速度以上时，通过阻尼阀V发挥高阻尼力。因而，在本发明的气缸装置C2中，即使车身B明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而减小车身B的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生地震，也能够迅速地减小车身B的振动，从而有效地抑制脱轨。

另外，根据本发明的铁路车辆用减震装置S2，即使因为地震使得车身B明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而减小车身B的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生了地震，也迅速地减小车身B的振动，从而有效地防止脱轨。而且，在本例的铁路车辆用减震装置S2中，由于具备针对一个转向架T设置的多个气缸装置C2，因此，各气缸装置C2分担发挥用于防止脱轨的必要阻尼力。因而，在本例的铁路车辆用减震装置S2中，与只通过一个气缸装置C2发挥必要阻尼力时相比，能够降低各气缸装置C2应发挥的阻尼力的上限，因此，各气缸装置C2的杆4的直径变小，缸体2和外筒7的外径也变小。另外，在通过一个气缸装置发挥必要阻尼力的情况下，由于强度方面的问题，无法避免铁路车两侧安装气缸装置的支架的大型化，但是，在本例的铁路车辆用减震装置S2中，各气缸装置C2分担必要阻尼力，因而也能够避免上述支架的大型化。因而，铁路车辆用减震装置S2能够防止脱轨，并且也能够防止各气缸装置C2的外径的大径化和铁路车辆侧的支架的大型化，因而各气缸装置C2相对于铁路车辆的搭载性良好。

进而，在本例的铁路车辆用减震装置S2中，各气缸装置C2在以基准速度进行伸缩时发挥的阻尼力设定为必要阻尼力除以设置数而得到的值，因此，能够通过共通部件来构成构成各气缸装置C2的缸体2、活塞3、杆4之类的各部件，有助于进一步的小型化，铁路车辆侧的支架也成为共通部件。因而，铁路车辆用减震装置S2中的各气缸装置C2的加工、安装、维护也非常容易。

＜铁路车辆用减震装置的变形＞

此外，铁路车辆用减震装置也可以由多个构成完全相同的气缸装置C1(C2)构成，但是，从防止发生地震时的脱轨的观点出发，也可以由气缸装置C1和气缸装置C2构成，也就是由构成不同的多个气缸装置构成。因而，铁路车辆用减震装置也可以由气缸装置C1和从气缸装置C1的构成中省略第一通道11、第一开关阀12、第二通道13以及第二开关阀14的只具有被动阻尼器功能的气缸装置构成。因而，铁路车辆用减震装置也可以从将气缸装置C1的构成中的第一通道11、第一开关阀12、第二通道13以及第二开关阀14省略而只具有被动阻尼器功能的气缸装置、气缸装置C1以及气缸装置C2中适当地选择任意多个气缸装置并加以组合而构成。即使这样，铁路车辆用减震装置即使因为地震使得车身B明显大幅振动，也能够发挥高阻尼力而减小车身B的振动，即使在铁路车辆行驶期间发生地震，也能够迅速地减小车身B的振动，从而有效地抑制脱轨。另外，铁路车辆用减震装置具备针对一个转向架T设置的多个气缸装置，各气缸装置分担发挥用于防止脱轨的必要阻尼力，因此，相对于铁路车辆的搭载性良好。

以上，详细地对本发明的优选实施方式进行了说明，但只要不脱离权利要求书的范围，就能够进行改造、变形以及变更。

本申请要求2017年8月31日向日本专利局申请的特愿2017-167005作为优先权，并通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (7)

1.一种气缸装置，其特征在于，具备：

缸体，其填充有液体；

杆，其插入所述缸体内；

活塞，其滑动自如地插入所述缸体内并与所述杆连结，并且将所述缸体内划分为杆侧室和活塞侧室；

工作流体箱，其贮存所述液体；

排出通道，其将所述杆侧室与所述工作流体箱连通；

溢流阀，其设置于所述排出通道中；以及

阻尼部，其在所述活塞相对于所述缸体的相对速度为规定速度以上时，产生比所述溢流阀更大的压力损失。

2.根据权利要求1所述的气缸装置，其特征在于，具备：

整流通道，其只容许从所述活塞侧室朝向所述杆侧室的所述液体的液体流动；和

吸入通道，其只容许从所述工作流体箱朝向所述活塞侧室的所述液体的流动。

3.根据权利要求1所述的气缸装置，其特征在于，具备：

第一开关阀，其设置于将所述杆侧室与所述活塞侧室连通的第一通道中；和

第二开关阀，其设置于将所述活塞侧室与所述工作流体箱连通的第二通道中。

4.根据权利要求3所述的气缸装置，其特征在于，具备：

供给通道，其将所述工作流体箱与所述杆侧室连通；和

泵，其设置于所述供给通道中，并能够从所述工作流体箱朝向所述杆侧室供给所述液体。

5.根据权利要求1所述的气缸装置，其特征在于，

所述阻尼部具备：

阻尼阀，其设置于所述溢流阀的下游；

迂回路，其从所述排出通道的所述阻尼阀的上游分叉并绕过所述阻尼阀而与所述工作流体箱连通；以及

切换阀，其选择所述阻尼阀和所述迂回路中的一方。

6.一种铁路车辆用减震装置，其特征在于，具备从以下三种气缸装置中任意选择的多个气缸装置；

第一种气缸装置具有：填充有液体的缸体；插入所述缸体内的杆；滑动自如地插入所述缸体内并与所述杆连结，并且将所述缸体内划分为杆侧室和活塞侧室的活塞；贮存所述液体的工作流体箱；只容许从所述活塞侧室朝向所述杆侧室的所述液体的流动的整流通道；只容许从所述工作流体箱朝向所述活塞侧室的所述液体的流动的吸入通道；将所述杆侧室与所述工作流体箱连通的排出通道；设置于所述排出通道中的溢流阀；以及在所述活塞相对于所述缸体的相对速度为规定速度以上时产生比所述溢流阀更大的压力损失的阻尼部；

第二种气缸装置具有：填充有液体的缸体；插入所述缸体内的杆；滑动自如地插入所述缸体内并与所述杆连结，并且将所述缸体内划分为杆侧室和活塞侧室的活塞；贮存所述液体的工作流体箱；只容许从所述活塞侧室朝向所述杆侧室的所述液体的流动的整流通道；只容许从所述工作流体箱朝向所述活塞侧室的所述液体的流动的吸入通道；设置于将所述杆侧室与所述活塞侧室连通的第一通道中的第一开关阀；设置于将所述活塞侧室与所述工作流体箱连通的第二通道中的第二开关阀；将所述杆侧室与所述工作流体箱连通的排出通道；设置于所述排出通道中的溢流阀；以及在所述活塞相对于所述缸体的相对速度为规定速度以上时产生比所述溢流阀更大的压力损失的阻尼部；

第三种气缸装置具有：填充有液体的缸体；插入所述缸体内的杆；滑动自如地插入所述缸体内并与所述杆连结，并且将所述缸体内划分为杆侧室和活塞侧室的活塞；贮存所述液体的工作流体箱；设置于将所述杆侧室与所述活塞侧室连通的第一通道中的第一开关阀；设置于将所述活塞侧室与所述工作流体箱连通的第二通道中的第二开关阀；将所述工作流体箱与所述杆侧室连通的供给通道；设置于所述供给通道中，并能够从所述工作流体箱向所述杆侧室供给所述液体的泵；将所述杆侧室与所述工作流体箱连通的排出通道；设置于所述排出通道中的溢流阀；以及在所述活塞相对于所述缸体的相对速度为规定速度以上时产生比所述溢流阀更大的压力损失的阻尼部；

各个所述气缸装置安装于铁路车辆中的车身与转向架之间；

各个所述气缸装置分别在所述活塞相对于所述缸体的相对速度为规定速度以上时通过所述阻尼部发挥阻尼力；

各个所述气缸装置在以基准速度伸缩时通过所述阻尼部产生的阻尼力的总和与地震时每个转向架要求的必要阻尼力相等。

7.根据权利要求6所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，

各个所述气缸装置在以基准速度伸缩时通过所述阻尼部产生的阻尼力与所述必要阻尼力除以一个转向架上设置的各个所述气缸装置的设置数而得到的值相等。

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