DE112013003296T5

DE112013003296T5 - Krafterzeugungsmechanismus

Info

Publication number: DE112013003296T5
Application number: DE201311003296
Authority: DE
Inventors: Yusuke Akami; Noriyuki Utsumi; Yusei Kimura; Shunsuke Mori; Tsutomu Iwamura; Tomoyuki Lee
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-03-26
Also published as: CN104487733B; JPWO2014002981A1; US20150183443A1; WO2014002981A1; JP5778344B2; CN104487733A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Krafterzeugungsmechanismus bereit, der imstande ist, eine gewünschte Kraft gemäß einer Bedingung zu erzeugen. Eine Dämpfungsvorrichtung 12 als Krafterzeugungsmechanismus, die zwischen einem Fahrzeugkörper 2 und einem Fahrgestell 5 angebracht ist, weist einen Absorptionsdämpfer 13, einen Elektrodämpfer 14 und eine Getriebevorrichtung 15 auf. Der Absorptionsdämpfer 13 weist einen Stab 13B auf, der von einem Zylinder 13A hervorsteht, und erzeugt eine Dämpfungskraft durch Umwandeln von Bewegungsenergie einer Vor- oder Rückbewegung des Stabs 13B in Wärmeenergie. Der Elektrodämpfer 14 weist einen Stator 14A und ein bewegliches Element 14B auf, das relativ zum Stator 14A linear beweglich ist. Die Getriebevorrichtung 15 ist zwischen dem Absorptionsdämpfer 13 und dem Elektrodämpfer 14 vorgesehen und kann den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14 zwischen einer Reihenverbindung und einer Parallelverbindung mechanisch umschalten. Die Getriebevorrichtung 15 schaltet einen Verbindungszustand zwischen dem Absorptionsdämpfer 13 und dem Elektrodämpfer 14 gemäß der Bedingung um.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Krafterzeugungsmechanismus, der zum Beispiel vorzugsweise als eine Dämpfungsvorrichtung für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Schienenfahrzeug oder ein Kraftfahrzeug, verwendet wird.
Hintergrund
Im Allgemeinen wird eine Dämpfungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Stoßdämpfer mit einstellbarer Dämpfungskraft in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Schienenfahrzeug oder einem Kraftfahrzeug, zwischen einer gefederten Seite (einer Fahrzeugkörperseite) und einer nicht gefederten Seite (einer Fahrgestellseite oder einer Achsenseite) verbaut. Als eine Art einer solchen Dämpfungsvorrichtung ist eine Dämpfungsvorrichtung bekannt, die einen Hydraulikdämpfer und einen elektromagnetischen Dämpfer, die parallel angeordnet sind, aufweist (vgl. beispielsweise PTL 1).
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2003-252203 ( japanisches Patent Nr. 4085368 )

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß der herkömmlichen Technik, die in der PTL 1 besprochen wird, sind der Hydraulikdämpfer und der elektromagnetische Dämpfer parallel angeordnet. Auf der anderen Seite ist es gemäß einer Betriebsbedingung oder dergleichen wünschenswert, lediglich entweder den Hydraulikdämpfer (ein Absorptionsdämpfer (attenuation damper)) oder den elektromagnetischen Dämpfer (ein Elektrodämpfer) zu verwenden und beide (den Absorptionsdämpfer und den Elektrodämpfer) parallel zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den Nachteil der oben beschriebenen herkömmlichen Technik entwickelt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Krafterzeugungsmechanismus bereitzustellen, der imstande ist, eine gewünschte Kraft gemäß einer Bedingung zu erzeugen.
Lösung des Problems
Zum Erzielen der oben beschriebenen Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung einen Krafterzeugungsmechanismus, der aufgebaut ist, um zwischen zwei Elementen, die ein relativ zueinander bewegliches eines Element und anderes Element sind, angebracht zu sein. Der Krafterzeugungsmechanismus weist mehrere Krafterzeugungseinheiten des Direktantriebs und eine Schalteinheit auf, die zwischen einer und einer anderen der Krafterzeugungseinheiten angeordnet ist und imstande ist, die eine und die andere Krafterzeugungseinheit zwischen einer Reihenverbindung und einer Parallelverbindung mechanisch umzuschalten.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine gewünschte Kraft gemäß einer Bedingung zu erzeugen.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schienenfahrzeug mit einem daran angebrachten Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Fahrgestell, den Krafterzeugungsmechanismus und dergleichen zeigt, genommen entlang einer Richtung, die mit Pfeilen II-II, die in 1 gezeigt sind, gekennzeichnet ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schalteinheit und dergleichen des Krafterzeugungsmechanismus schematisch darstellt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die das Fahrgestell, den Krafterzeugungsmechanismus und dergleichen schematisch darstellt.
5(A) bis (D) sind Draufsichten, die jeweils den Krafterzeugungsmechanismus für jeden geschalteten Zustand (jede Betriebsart) schematisch darstellen, betrachtet aus derselben Richtung wie in der 2.
6(A) bis (D) stellen schematisch den Krafterzeugungsmechanismus für jeden geschalteten Zustand zur Vereinfachung des Verständnisses eines Funktionsprinzips des Krafterzeugungsmechanismus dar.
7 stellt den Krafterzeugungsmechanismus zusammen mit Variablen schematisch dar, die dessen Zustand kennzeichnen, zur Vereinfachung des Verständnisses einer Funktionsweise des Krafterzeugungsmechanismus.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit, die in 1 gezeigt ist, darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt der Steuerung durch die Steuereinheit, die in 1 gezeigt ist, darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt der Verarbeitung in einer Normalbetriebsart, die in 9 gezeigt ist, darstellt.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt der Verarbeitung in einer sicheren Betriebsart 1, die in 9 gezeigt ist, darstellt.
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt der Verarbeitung in einer sicheren Betriebsart 2, die in 9 gezeigt ist, darstellt.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt einer Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung, die in 10 gezeigt ist, darstellt.
14 ist ein Flussdiagramm, das einen Inhalt der Verarbeitung zum Bestimmen, ob ein Elektrodämpfer blockiert ist, gezeigt in 11, darstellt.
15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
16(A) bis (D) zeigen jeweils schematisch den Krafterzeugungsmechanismus für jeden geschalteten Zustand zur Vereinfachung des Verständnisses eines Funktionsprinzips des Krafterzeugungsmechanismus.
17 ist eine Querschnittsansicht, die einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
18 zeigt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 6(A) bis 6(D).
19 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 16(A) bis (D).
20 zeigt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 6(A) bis (D).
21 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 16(A) bis (D).
22 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer fünften Modifikation der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 6(A) bis (D).
23 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 16(A) bis (D).
24 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer siebten Modifikation der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 16(A) bis (D).
25 stellt schematisch einen Krafterzeugungsmechanismus gemäß einer achten Modifikation der vorliegenden Erfindung dar, betrachtet aus derselben Richtung wie in den 16(A) bis (D).
Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung werden Krafterzeugungsmechanismen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, basierend auf einem Beispiel, in dem der Krafterzeugungsmechanismus für eine Dämpfungsvorrichtung angewendet wird, die beispielsweise an einem Schienenfahrzeug angebracht ist.
Die 1 bis 14 stellen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Mit Bezug auf die Zeichnungen weist ein Schienenfahrzeug 1 im Wesentlichen einen Fahrzeugkörper 2, in dem sich beispielsweise Fahrgäste und die Besatzung aufhalten, und ein Fahrgestell 5 auf, das unterhalb des Fahrzeugkörpers 2 vorgesehen ist und von zwei Schienen 4 über Fahrzeugräder 3 geführt wird. Die 1 und 4 zeigen lediglich ein einziges Fahrwerk 5, das auf einer Seite des Fahrzeugkörpers 2 in der Vor-/Rückrichtung angebracht ist, aber tatsächlich sind Fahrgestelle 5 auf entsprechend beiden Seiten des Fahrzeugkörpers 2 in der Vor-/Rückrichtung angebracht.
Ein mittlerer Pin 6 ist an einem Boden des Fahrzeugkörpers 2 befestigt, genauer gesagt an einem Abschnitt auf einer Bodenflächenseite des Fahrzeugkörpers 2, der jedem der Fahrgestelle 5 in einer vertikalen Richtung zugewandt ist, um von der Bodenfläche des Fahrzeugkörpers 2 nach unten hervorzustehen. Ein Ritzel 19 einer Getriebevorrichtung 15, die in der Dämpfungsvorrichtung 12, die unten beschrieben wird, enthalten ist, ist an diesem zentralen Pin 6 über ein Lager 7, wie beispielsweise ein Wälzlager, angebracht.
Auf der anderen Seite weist das Fahrgestell 5 im Wesentlichen einen linken Träger 5A und einen rechten Träger 5B, die so angeordnet sind, dass diese in einer Links-/Rechtsrichtung voneinander beabstandet sind, und einen vorderen Querträger 5C, einen mittleren vorderen Querträger 5D, einen mittleren hinteren Querträger 5E und einen hinteren Querträger 5F, welche diese linken und rechten Träger 5B verbinden, auf. Ferner lagern der linken und rechte Träger 5A und 5B Achsen 8 mit den daran angebrachten Fahrzeugrädern 3 über Lagervorrichtungen 9 auf eine drehbare Weise.
Ferner ist eine Traktionsvorrichtung (nicht dargestellt), welche eine Traktionskraft und eine Steuerkraft überträgt, die in einer Vor-/Rückrichtung aufgebracht wird, zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, zwischen dem mittleren Pin 6, der an dem Fahrzeugkörper 2 angebracht ist, und den mittleren Querträgern 5D und 5E des Fahrgestells 5 angeordnet. Die Traktionsvorrichtung weist einen Verbindungsmechanismus auf, der beispielsweise eine I-Form oder eine Z-Form, betrachtet von oben, hat. Ferner verbindet die Traktionsvorrichtung den mittleren Pin 6 des Fahrzeugkörpers 2 und die mittleren Querträger 5D und 5E des Fahrgestells 5, so dass die Traktionskraft und die Steuerkraft zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 übertragen werden kann, während der Fahrzeugkörper 2 relativ zum Fahrgestell 5 in der vertikalen Richtung, der Links-/Rechtsrichtung, einer Gierrichtung (Drehung des Fahrgestells) und einer Neigungsrichtung verschoben (bewegt) werden kann.
Ferner ist eine Anbringungshalterung 5G an dem mittleren vorderen Querträger 5D des Fahrgestells 5 an einer Position angeordnet, die näher an einer Seite in der Links-/Rechtsrichtung liegt (der rechten Seite in dem Beispiel, das in den Zeichnungen dargestellt ist). Ein Elektrodämpfer 14 (ein Stator 14A desselben), der in der Dämpfungsvorrichtung 12, die unten beschrieben wird, enthalten ist, ist schwenkbar an dieser Anbringungshalterung 5G über eine mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 14D angebracht. Auf der anderen Seite ist eine Anbringungshalterung 5H an dem mittleren hinteren Querträger 5E an einer Position angebracht, die näher an der anderen Seite in der Links-/Rechtsrichtung liegt (der linken Seite in dem Beispiel, das in den Zeichnungen dargestellt ist). Ein Absorptionsdämpfer (attenuation damper) 13 (ein Zylinder 13A desselben), der in der Dämpfungsvorrichtung 12, die unten beschrieben wird, enthalten ist, ist über eine mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 13D schwenkbar an dieser Anbringungshalterung 5H angebracht.
Eine Aufhängungsvorrichtung 10 ist zwischen dem Fahrzeugkörper 2, der einer gefederten Seite entspricht, und dem Fahrgestell 5, das einer ungefederten Seite entspricht, angeordnet. Die Aufhängungsvorrichtung 10 weist im Wesentlichen Pneumatikfedern 11 auf, die den Fahrzeugkörper 2 relativ zum Fahrgestell 5 in der vertikalen Richtung und der Links-/Rechtsrichtung schwenkbar unterstützen, und wobei die Dämpfungsvorrichtung 12 zwischen dem Fahrzeugkörper 2 (der zentrale Pin 6 ist daran angebracht) und dem Fahrgestell 5 (die mittleren Querträger 5D und 5E desselben) angeordnet ist und als Krafterzeugungsmechanismus dient. Zwei Pneumatikfedern 11 sind zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell angeordnet, um in der Links-/Rechtsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Da die Fahrgestelle 5 entsprechend auf den beiden Seiten des Fahrzeugkörpers 2 in der Vor-/Rückrichtung angeordnet sind, ist dieses Schienenfahrzeug 1 mit insgesamt zwei Aufhängungsvorrichtungen 10 aufgebaut, das heißt insgesamt vier Pneumatikfedern 11 und zwei Dämpfungsvorrichtungen 12 für jedes Fahrzeug (für jeden Fahrzeugkörper).
Als Nächstes wird die Dämpfungsvorrichtung 12, welche Schwingungen zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 dämpft, beschrieben.
Die Dämpfungsvorrichtung 12 als Krafterzeugungsmechanismus ist zwischen zwei Elementen, dem Fahrzeugkörper 2 als eines der relativ zueinander beweglichen Elemente, und dem Fahrgestell 5, als das andere der relativ zueinander beweglichen Elemente, angebracht. Die Dämpfungsvorrichtung 12 erzeugt (aktiv und passiv) eine Kraft (eine Schubkraft und eine Dämpfungskraft) zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, um Schwingungen (eine relative Verschiebung) zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 zu dämpfen. Speziell ist die Dämpfungsvorrichtung 12 als eine Links-/Rechtsbewegungs-Dämpfungsvorrichtung aufgebaut, um eine Kraft (eine Schubkraft und eine Dämpfungskraft) zum Verringern von Schwingungen des Fahrzeugkörpers 2 relativ zum Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung zu erzeugen, um dadurch die Schwingungen des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung zu dämpfen.
Die Dämpfungsvorrichtung 12 weist mehrere Krafterzeugungseinheiten des Direktantriebs auf, genauer gesagt den Absorptionsdämpfer 13 als eine Krafterzeugungseinheit und den Elektrodämpfer 14 als eine weitere Krafterzeugungseinheit, und eine Getriebevorrichtung 15 als eine Schalteinheit ist zwischen dem Absorptionsdämpfer 13 und dem Elektrodämpfer 14 angeordnet. Mit anderen Worten weist die Dämpfungsvorrichtung 12 im Wesentlichen den Absorptionsdämpfer 13 als Krafterzeugungseinheit, den Elektrodämpfer 14 als Krafterzeugungseinheit und die Getriebevorrichtung 15 als Schalteinheit auf.
Der Absorptionsdämpfer 13 als die eine Krafterzeugungseinheit weist einen Stab 13B auf, der von dem Zylinder 13A hervorsteht, und erzeugt eine Dämpfungskraft durch Umwandeln von Bewegungsenergie einer Vor- oder Zurückbewegung des Stabs 13B in Wärmeenergie. Genauer gesagt wird der Absorptionsdämpfer 13 beispielsweise durch einen Fluiddruckdämpfer (ein Fluiddruckstoßdämpfer), wie beispielsweise einen Hydraulikdämpfer (einen Hydraulikstoßdämpfer), der eine Dämpfungskraft unter Verwendung eines Hydraulikfluids (eines viskosen Widerstands desselben), wie beispielsweise Hydrauliköl, erzeugt, oder einen Reibungsdämpfer (ein Reibungsstoßdämpfer) realisiert, der eine Dämpfungskraft unter Verwendung eines Reibwiderstands erzeugt, der bei einer Verschiebungsbewegung zwischen Gleitflächen erzeugt wird. In den 3 bis 6 (und in den 16 und 18 bis 25, die später beschrieben werden) wird der Text ”H-DMP”, der den Hydraulikdämpfer als ein repräsentatives Beispiel des Absorptionsdämpfers 13 kennzeichnet, dem Absorptionsdämpfer 13 hinzugefügt, um eine Unterscheidung des Absorptionsdämpfers 13 von dem Elektrodämpfer 14, der unten beschrieben wird, zu vereinfachen.
Der Absorptionsdämpfer 13 weist im Wesentlichen den zylindrischen Zylinder 13A, der Hydraulikfluid abgedichtet darin aufweist, einen Kolben (nicht dargestellt), der verschiebbar in dem Zylinder 13A enthalten ist, den Stab 13B, dessen Ende auf der einen Seite (ein Ende auf der rechten Seite in den 1 bis 5) von einem Ende des Zylinders 13A hervorsteht, und dessen Ende auf der gegenüberliegenden Seite (ein Ende auf der linken Seite in den 1 bis 5) an dem Kolben fest angebracht ist, und einen Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus (nicht dargestellt) auf, der in dem Zylinder 13A, der den Kolben enthält, angeordnet ist und aufgebaut ist, um eine Strömung des Hydraulikfluids zu dämpfen, wodurch eine Dämpfungskraft erzeugt wird.
Eine Anbringöse 13C zum Anbringen eines nahen Endes des Zylinders 13A an dem Fahrgestell 5 ist an dem nahen Ende (dem linken Ende in den 1 bis 5) des Zylinders 13A vorgesehen, was einer Bodenseite des Absorptionsdämpfers 13 entspricht. In diesem Fall ist die mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 13D in der Anbringöse 13C fest angebracht, und ein Anbringpin dieser mit einem Pin ausgestatteten Gummihülse 13D ist an der Anbringungshalterung 5H des Fahrgestells 5 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen befestigt.
Auf der anderen Seite ist eine Anbringungsöse 13E zum Anbringen eines entfernten Endes des Stabs 13B an einer Zahnstange 18, die unten beschrieben wird, an dem entfernten Ende (dem rechten Ende in den 1 bis 5) des Stabs 13B vorgesehen, was einer Stabseite des Absorptionsdämpfers 13 entspricht. In diesem Fall ist eine mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 13F in der Anbringungsöse 13E befestigt, und ein Anbringungspin dieser mit einem Pin ausgestatteten Gummihülse 13F ist an einem Dämpferanbringungsabschnitt 18C der Zahnstange 18 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen befestigt. Die mit einem Pin ausgestatteten Gummihülsen 13D und 13F absorbieren eine Kraft, die durch das Rollen des Fahrzeugkörpers 2 und durch eine Gierbewegung des Fahrgestells 5 erzeugt wird, mittels einer elastischen Verformung der Gummihülsen.
Ferner ist eine Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G (vgl. 6 und 8) an dem Absorptionsdämpfer 13 (oder zwischen dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 und dem Fahrgestell 5) angeordnet, um eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B (eine Vor/Rück-Bewegung des Stabs 13B relativ zum Zylinder 13A) zu unterbinden (blockieren). Diese Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G stellt eine Widerstandskraft gegen eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B variabel ein, und die Relativbewegung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B wird unterbunden (gesperrt bzw. blockiert), wenn die Widerstandskraft maximal ist.
Diese Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G kann beispielsweise einen Aufbau, der einen Fluss des Hydraulikfluids in dem Zylinder 13A unterbindet (verbietet), einen Aufbau, der den Stab 13B relativ zum Zylinder 13A mechanisch fixiert, oder einen Aufbau, der den Stab 13B relativ zum Fahrgestell 5 mechanisch fixiert, als einen Aufbau zur Maximierung der Widerstandskraft (Sperrung bzw. Blockierung) des Absorptionsdämpfers 13 anwenden. Mit anderen Worten kann die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G irgendeine der verschiedenen Arten von Konfigurationen anwenden (eine Sperrkonfiguration und eine Bremskonfiguration), wie beispielsweise eine Konfiguration bzw. einen Aufbau, der Reibung ausnutzt, einen Aufbau, der einen Pin (Eingriff) verwendet, und einen Aufbau, der Hydraulikdruck verwendet, solange dieser Aufbau die erforderliche Widerstandskraft gewährleisten kann.
Wie es in 8 dargestellt ist, ist die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G mit einer Steuereinheit 23 verbunden, die unten beschrieben wird, und wird diese zwischen einem Sperrzustand und einem entsperrten Zustand (einem Freigabezustand) gemäß einem Befehlssignal (einem Steuersignal) von dieser Steuereinheit 23 umgeschaltet. Beispielsweise wird die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G gemäß einem Signal von der Steuereinheit 23 in den Sperrzustand geschaltet, wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in einer Normalbetriebsart befindet, die in den 5(B) und 6(B), die später beschrieben werden, dargestellt ist. In diesem Fall ist es möglich, einen Betriebszustand (eine Betriebsart) zu realisieren, der den Elektrodämpfer 14 allein verwendet, wie es unten beschrieben wird.
Der Elektrodämpfer 14 als eine weitere Krafterzeugungseinheit weist den Stator 14A und ein bewegliches Element 14B auf, das relativ zu diesem Stator 14 in einer linearen Richtung beweglich ist. Genauer gesagt wird der Elektrodämpfer 14 von einem elektrischen Aktuator realisiert, der eine Kraft basierend auf einer Leistungszufuhr (Leistungsbetätigung) erzeugt, wie beispielsweise ein Linearmotor (ein Linearaktuator), wie beispielsweise einem Dreiphasen-Linearsynchronmotor, der eine lineare Schubkraft basierend auf einer Kraft erzeugt, die aus einer Anziehung und Abstoßung zwischen einem Anker (einer Wicklung desselben) und einem Permanentmagneten erzeugt wird. In den 3 bis 6 (und in den 16 und 18 bis 25, die später beschrieben werden), wird eine Bezeichnung ”ACTR”, welche den Elektroaktuator als repräsentatives Beispiel des Elektrodämpfers 14 kennzeichnet, dem Elektrodämpfer 14 hinzugefügt, um eine einfache Unterscheidung zwischen dem Elektrodämpfer 14 und dem Absorptionsdämpfer 13 zu ermöglichen.
Der Elektrodämpfer 14 weist im Wesentlichen den zylindrischen Stator 14A, der einen Anker mit mehreren daran vorgesehenen Wicklungen aufweist, und das bewegliche Element 14B auf, das mehrere zylindrische Permanentmagneten aufweist, die in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Bei einer Stromzufuhr an die Wicklungen des Ankers wird eine elektromagnetische Kraft zwischen dem Strom, der durch die entsprechenden Wicklungen fließt, und dem Permanentmagneten erzeugt, und eine Schubkraft (eine Dämpfungskraft) wird aus dieser elektromagnetischen Kraft erzeugt. Diese Schubkraft wird gemäß einem Schubkraftbefehlswert (ein Steuersignal oder ein Befehlsstrom) eingestellt, der von der Steuereinheit 23 (vgl. 8), die unten beschrieben wird, ausgegeben wird.
Eine Anbringungsöse 14C zum Anbringen eines nahen Endes des Stators 14A an der Anbringungshalterung 5G des Fahrgestells 5 ist an dem nahen Ende (dem rechten Ende in den 1 bis 5) des Stators 14A vorgesehen. In diesem Fall ist die mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 14D in der Anbringungsöse 14C befestigt, und ein Anbringungspin dieser mit einem Pin ausgestatteten Gummihülse 14D ist an der Anbringungshalterung 5G des Fahrgestells 5 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen befestigt.
Auf der anderen Seite ist eine Anbringungsöse 14E zum Anbringen eines entfernten Endes des beweglichen Elements 14B an einer Zahnstange 17, die unten beschrieben wird, an dem entfernten Ende (dem linken Ende in den 1 bis 5) des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 vorgesehen. In diesem Fall ist eine mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 14F in der Anbringungsöse 14E befestigt, und ein Anbringungspin dieser mit einem Pin ausgestatteten Gummihülse 14F ist an einem Dämpferanbringungsabschnitt 17C der Zahnstange 17 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen angebracht. Die mit einem Pin ausgestatteten Gummihülsen 14D und 14F absorbieren eine Kraft, die vom Rollen des Fahrzeugkörpers 2 und einer Gierbewegung des Fahrgestells 5 erzeugt wird, durch elastische Verformung der Gummihülsen.
Eine Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, die eine Relativbewegung zwischen dem Stator 14A und dem beweglichen Element 14B (eine Vor- oder Zurückbewegung des beweglichen Elements 14B relativ zum Stator 14A) unterbindet (verbietet), kann an dem Elektrodämpfer 14 (oder zwischen dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 und dem Fahrgestell 5) sofern erforderlich vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung aufgebaut sein, um einen Sperrzustand gemäß einem Befehl (einem Signal) von der Steuereinheit 23 realisieren zu können. Aufgrund dieses Aufbaus kann die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung einen Zustand einer sicheren Betriebsart 2, die in den 5(C) und 6(C) dargestellt ist, die später beschrieben werden, erzeugen, das heißt einen Zustand, der äquivalent zu einem solchen Zustand ist, in dem der Stator 14A und das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 aneinander befestigt sind (relativ zueinander blockiert sind), gemäß dem Befehl von der Steuereinheit 23. Mit anderen Worten ermöglicht die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, dass der Elektrodämpfer 14 gesperrt werden kann (dass das bewegliche Element 14B fixiert werden kann) gemäß dem Befehl von der Steuereinheit 23, wodurch ein Betriebszustand (eine Betriebsart) unter alleiniger Verwendung des Absorptionsdämpfers 13 hergestellt wird.
Die Getriebevorrichtung 15 als Schalteinheit ist zwischen dem Absorptionsdämpfer 13 und dem Elektrodämpfer 14 vorgesehen. Die Getriebevorrichtung 15 ermöglicht eine mechanische Umschaltung des Absorptionsdämpfers 13 und des Elektrodämpfers 14 zwischen einer Reihenverbindung und einer Parallelverbindung. Folglich weist die Getriebevorrichtung 15 im Wesentlichen ein Getriebegehäuse 16, die zwei Zahnstangen 17 und 18, das Ritzel 19 und eine Ritzelbremsvorrichtung 20 auf.
Das Getriebegehäuse 16 ist als ein im Wesentlichen quaderförmiger fester Kasten ausgebildet und ist unterhalb des Fahrzeugkörpers 2 angebracht, wobei der zentrale Pin 6 an einem Zentrum desselben eingebracht ist (in diesen eindringt). Das Getriebegehäuse 16 weist einen oberen Plattenabschnitt 16A (vgl. 1), welcher der Bodenfläche des Fahrzeugkörpers 2 zugewandt ist, einen Bodenplattenabschnitt 16B gegenüber den Zahnstangen 17 und 18 und gegenüber dem Ritzel 19 bezüglich des oberen Plattenabschnitts 16A in der vertikalen Richtung und einen vorderen Plattenabschnitt 16C, einen hinteren Plattenabschnitt 16D, einen linken Plattenabschnitt 16E und einen rechten Plattenabschnitt 16F auf, welche die Zahnstangen 17 und 18 und das Ritzel 19 auf vier Seiten zwischen dem oberen Plattenabschnitt 16A und dem Bodenplattenabschnitt 16B umgeben.
Öffnungen (nicht dargestellt) sind entsprechend an zentralen Positionen des oberen Plattenabschnitts 16A und des Bodenplattenabschnitts bzw. unteren Plattenabschnitts 16B zum Einbringen des mittleren Pins 6 ausgebildet. Der obere Plattenabschnitt 16A und der untere Plattenabschnitt 16B sind an dem mittleren Pin 16 befestigt, wobei es sich hier um die Fahrzeugkörperseite handelt, wobei der mittlere Pin 16 durch deren entsprechende Öffnungen eingebracht ist. Eine Öffnung 16C1 ist an dem vorderen Plattenabschnitt 16C zum Einbringen eines Armabschnitt 17B der Zahnstange 17 ausgebildet, und eine Öffnung 16D1 ist an dem hinteren Plattenabschnitt 16D zum Einbringen eines Armabschnitts 18B der Zahnstange 18 ausgebildet. Entlastungsöffnungen 16E1 und 16F1 sind entsprechend an dem linken Plattenabschnitt 16E und dem rechten Plattenabschnitt 16F zum verschiebbaren Einbringen der Zahnstangen 17 und 18 ausgebildet.
Die beiden Zahnstangen (Zahnstangengetriebe) 17 und 18 sind in dem Getriebegehäuse 16 angeordnet, um das Ritzel 19 in der Vor-/Rückrichtung des Fahrzeugkörpers 2 sandwichartig einzufassen. Diese zwei Zahnstangen 17 und 18 sind so gelagert, dass diese in dem Getriebegehäuse 16 in der Links-/Rechtsrichtung über nicht dargestellte Lager, Verschiebungselemente und dergleichen verschiebbar sind. Die drei Elemente, die beiden Zahnstangen 17 und 18 und das Ritzel 19, die in der Getriebevorrichtung 15 enthalten sind, sind an den drei Elementen, dem Elektrodämpfer 14, dem Absorptionsdämpfer 13 und dem Fahrzeugkörper 2 entsprechend angebracht, und die vorliegende Ausführungsform ist auf eine solche Weise aufgebaut, dass die Zahnstangen 17 und 18 entsprechend an dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 und dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 angebracht sind und das Ritzel 19 an dem Fahrzeugkörper 2 angebracht ist.
Die Zahnstange 17 auf der Vorderseite weist im Wesentlichen einen Zahnabschnitt (einen Zahnstangenabschnitt) 17A, der sich in der Links-/Rechtsrichtung erstreckt und mit dem Ritzel 19 im Zahneingriff steht, und den Armabschnitt 17B auf, der sich von einer zentralen Position des Zahnabschnitts 17A in der Links-/Rechtsrichtung erstreckt. Eine entfernte Endseite des Armabschnitts 17B steht von der Öffnung 16C1 des Getriebegehäuses 16 hervor, und der Dämpferanbringungsabschnitt 17C ist an einem entfernten Ende davon vorgesehen. Die Anbringungsöse 14E des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 ist an diesem Dämpferanbringungsabschnitt 17C über die mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 14F angebracht.
Die Zahnstange 18 auf der Rückseite weist im Wesentlichen einen Zahnabschnitt (einen Zahnstangenabschnitt) 18A, der sich in der Links-/Rechtsrichtung erstreckt und mit dem Ritzel 19 im Zahneingriff steht, und den Armabschnitt 18B auf, der sich von einer zentralen Position des Zahnabschnitts 18A in der Links-/Rechtsrichtung erstreckt. Eine entfernte Endseite des Armabschnitts 18C steht von der Öffnung 16D1 des Getriebegehäuses 16 hervor, und der Dämpferanbringungsabschnitt 18C ist an einem entfernten Ende davon vorgesehen. Die Anbringungsöse 13E des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 ist an diesem Dämpferanbringungsabschnitt 18C über die mit einem Pin ausgestattete Gummihülse 13F angebracht.
Das Ritzel (Ritzelgetriebe) 19 ist als ein ringförmiges Element ausgebildet, das einen Zahnabschnitt 19A aufweist, der mit den Zahnstangen 17 und 18 auf der Außenumfangsseite davon im Zahneingriff steht, und ist bezüglich eines Drehzentrums (eines Zentrums beim Schwenken bzw. bei der Kurvenfahrt) des Fahrgestells 5 konzentrisch vorgesehen. In diesem Fall ist das Ritzel 19 so angeordnet, dass dieses den zentralen Pin 6, der sich von dem Fahrzeugkörper 2 nach unten erstrecken, umgibt. Genauer gesagt ist das Ritzel 19 an dem zentralen Pin 6 angebracht, um relativ zu diesem zentralen Pin 6 über das Wälzlager 7 drehbar zu sein. Das Ritzel 19 (der Zahnabschnitt 19A davon) steht mit den entsprechenden Zahnstangen 17 und 18 (den Zahnabschnitten 17A und 18B) an zwei Positionen, die um 180 Grad in der Vor-/Rückrichtung voneinander beabstandet sind, im Zahneingriff.
Folglich, wenn die Ritzelbremsvorrichtung 20, die unten beschrieben wird, das Ritzel 19 freigibt (wenn das Ritzel 19 frei drehbar ist), bewirkt eine Verschiebung der Zahnstange 17 oder der Zahnstange 18 in der Links-/Rechtsrichtung, dass sich das Ritzel 19 gemäß dieser Verschiebung um den zentralen Pin 6 dreht. In diesem Fall ist, beispielsweise wenn sich die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G im Sperrzustand befindet, das heißt der Stab 13B relativ zum Zylinder 13A fixiert ist, die Zahnstange 18 relativ zum Fahrgestell 5 fixiert. Folglich, wenn die Zahnstange 17 in der Links-/Rechtsrichtung basierend auf einer Schubkraft des Elektrodämpfers 14 verschoben wird, verschiebt sich das Ritzel 19 in der Links-/Rechtsrichtung, während sich dieses um den zentralen Pin 6 dreht. Detaillierte Funktionsweisen des Absorptionsdämpfers 13, des Elektrodämpfers 14, der Zahnstangen 17 und 18 und des Ritzels 19 werden später beschrieben.
Die Ritzelbremsvorrichtung 20 (vgl. 2 und 8), welche zusammen mit den Zahnstangen 17 und 18 und dem Ritzel 19 die Getriebevorrichtung 15 bildet, ist in dem Getriebegehäuse 16 angeordnet, beispielsweise um dem Ritzel 19 zugewandt zu sein. Die Ritzelbremsvorrichtung 20 stellt eine Reibungskraft eines Getriebes mit dem Ritzel 19 ein. Genauer gesagt, wenn die Reibungskraft maximiert wird, verhindert (verbietet) die Ritzelbremsvorrichtung 20, dass sich das Ritzel 19 relativ zum zentralen Pin 6 (dem Fahrzeugkörper 2) dreht. Wenn die Reibungskraft minimiert wird (wenn die Reibungskraft auf null eingestellt wird oder das Ritzel 19 freigegeben wird), erlaubt die Ritzelbremsvorrichtung 20, dass sich das Ritzel 19 relativ zum zentralen Pin 6 (dem Fahrzeugkörper 2) dreht (freigegeben).
Die Ritzelbremsvorrichtung 20 kann beispielsweise aufgebaut sein, um einen Eingriffsabschnitt (nicht dargestellt) aufzuweisen, der mit dem Ritzel 19 im Reibeingriff steht. Mit anderen Worten kann die Ritzelbremsvorrichtung 20 aufgebaut sein, um zu verhindern, dass sich das Ritzel 19 dreht, indem der Eingriffsabschnitt gegen das Ritzel 19 gedrückt wird (in Eingriff bringen des Eingriffsabschnitts mit dem Ritzel 19), wenn sich diese in einem Bremszustand (einem Sperrzustand) mit maximaler Reibungskraft befindet, und dem Ritzel 19 zu erlauben, sich mit minimaler Reibungskraft zu drehen, indem der Eingriffsabschnitt von dem Ritzel 19 zurückgezogen wird (Aufheben des Eingriffszustands zwischen dem Eingriffsabschnitt von dem Ritzel 19), wenn sich diese nicht im Bremszustand befindet (im Freigabezustand befindet).
Die Ritzelbremsvorrichtung 20 muss nicht notwendigerweise so aufgebaut sein, dass diese einen Reibungseingriff auf diese Weise anwendet. Mit anderen Worten kann die Ritzelbremsvorrichtung 20 verschiedene Arten von Konfigurationen annehmen (eine Bremskonfiguration und eine Sperrkonfiguration), wie beispielsweise eine Konfiguration, welche Reibung anwendet, eine Konfiguration, welche einen Pin (Eingriff) verwendet, und eine Konfiguration, die einen Hydraulikdruck verwendet, solang dieser Aufbau bzw. diese Konfiguration die gewünschte Widerstandskraft (Reibungskraft) erzielen kann.
Wie es in 8 dargestellt ist, ist die Ritzelbremsvorrichtung 20 mit der Steuereinheit 23, die unten beschrieben wird, verbunden, und schaltet zwischen dem Bremszustand (dem Sperrzustand) und dem Zustand, bei dem kein Bremsen stattfindet (dem Freigabezustand), gemäß einem Befehlssignal (einem Steuersignal) von der Steuereinheit 23 um. Beispielsweise wird die Ritzelbremsvorrichtung 20 gemäß einem Befehl (einem Signal) von der Steuereinheit 23 in den Bremszustand (den Sperrzustand) geschaltet, wenn sich das Schienenfahrzeug 1 in der sicheren Betriebsart 1 befindet, die in den 5(D) und 6(D) dargestellt ist, die später beschrieben werden. In diesem Fall sind der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 parallel miteinander verbunden, und es ist möglich, den Betriebszustand (die Betriebsart), der sowohl den Absorptionsdämpfer 13 als auch den Elektrodämpfer 14 verwendet, zu realisieren.
Auf der anderen Seite, wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in der Normalbetriebsart befindet, wie es in den 5(B) und 6(B) dargestellt ist, oder in der sicheren Betriebsart 2, die in den 5(C) und 6(C) dargestellt ist, wird die Ritzelbremsvorrichtung 20 gemäß einem Befehl (einem Signal) von der Steuereinheit 23 in den Zustand geschaltet, in dem kein Bremsen stattfindet (dem Freigabezustand), wodurch dem Ritzel 19 ermöglicht wird, sich um den zentralen Pin 6 zu drehen. In diesem Fall sind der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 mechanisch in Reihe verbunden bzw. geschaltet. Wenn der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 auf diese Weise in Reihe verbunden sind, kann mit Fixierung entweder des Absorptionsdämpfers 13 oder des Elektrodämpfers 14 (es wird vermieden, dass sich einer derselben auseinanderzieht oder zusammenzieht) der Betriebszustand (die Betriebsart) realisiert werden, bei dem der andere der beiden, Absorptionsdämpfer 13 bzw. Elektrodämpfer 14, allein verwendet wird. Beispielsweise kann das Versetzen der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G in den Sperrzustand die Betriebsart realisieren, bei welcher allein der Elektrodämpfer 14 verwendet wird, das heißt die Normalbetriebsart, die in den 5(B) und 6(B) gezeigt ist.
Als Nächstes wird ein Funktionsprinzip der Dämpfungsvorrichtung 12 mit Bezug auf die 6(A) bis (D) beschrieben. In den 6(A) bis (D) sind der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 so dargestellt, als würden diese dieselben Abmessungen und Kompressionsrichtungen aufweisen, um das Verständnis der Funktionsweise der entsprechenden Bestandteile der Dämpfungsvorrichtung 12 zu vereinfachen. Ferner sind der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 und das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 schematisch dargestellt, als seien die Zahnstangen 17 und 18 (die Zahnabschnitte 17A und 18B) direkt auf eine solche Weise daran ausgebildet, dass die Zahnstangen 17 und 18 einander zugewandt sind. Ferner ist in den 6(A) bis (D) ein Element, das dem zentralen Pin 6, der in den 1 bis 5 dargestellt ist, entspricht, das heißt ein Element (ein Fahrzeugkörperkopplungselement), das den Fahrzeugkörper 2 und das Ritzel 9 miteinander verbindet (koppelt) als ein stabförmiges Element (ein Stabelement) dargestellt.
Ein schwarzes Dreieck X1, das in den 6(B) dargestellt ist, kennzeichnet, dass der Stab 13B durch die Dämpfungsvorrichtung 13G gesperrt (fixiert) ist. Ein schwarzes Dreieck X2, das in der 6(C) dargestellt ist, kennzeichnet, dass das bewegliche Element 14B aufgrund einer Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14 oder durch die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, sofern erforderlich, gesperrt (blockiert oder fixiert) ist. Ein schwarzes Dreieck X3, das in 6(D) dargestellt ist, kennzeichnet, dass eine Drehung des Ritzels 19 von der Ritzelbremsvorrichtung 20 unterbunden (blockiert) wird.
6(A) stellt einen neutralen Zustand (eine neutrale Position und eine initiale Position) dar. Dieser Fall entspricht beispielsweise einem solchen Zustand, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G, Ritzelbremsvorrichtung 20 und die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, bereitgestellt sofern erforderlich, alle deren entsprechende Ziele entsperren (oder sperren).
6(B) stellt die Normalbetriebsart dar, das heißt einen aktiven Betrieb, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 sperrt (fixiert), und die Ritzelbremsvorrichtung 20 (und die sofern erforderlich bereitgestellte Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung) das Ritzel 19 (und den Elektrodämpfer 14) freigibt. In diesem Zustand ist eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 eingeschränkt (unterbunden) (der Stab 13B ist relativ zum Fahrgestell 5 fixiert), während eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 14A und dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 und eine Drehung des Ritzels 19 nicht eingeschränkt sind (nicht unterbunden).
In diesem Fall, wenn der zentrale Pin 6 (das Ritzel 19) zusammen mit dem Fahrzeugkörper 2 in der Links-/Rechtsrichtung (einer vertikalen Richtung in den 6(A) bis (D)) des Fahrzeugkörpers 2 aufgrund einer Eingabe von der Seite des Fahrzeugkörpers verschoben wird (schwingt), verschiebt sich das Ritzel 19, das mit der Zahnstange 18 (dem Zahnabschnitt 18A) des Stabs 13B im Zahneingriff steht, in der Links-/Rechtsrichtung des Fahrzeugkörpers 2 (der vertikalen Richtung, die in den 6(A) bis (D) dargestellt ist), während sich dieses entlang der Zahnstange 18 (des Zahnabschnitts 18A) des Stabs 13B basierend auf dem Zahneingriff dreht, da eine Verschiebung des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 eingeschränkt ist. Zu der Zeit, da das Ritzel 19 auch mit der Zahnstange 17 (dem Zahnabschnitt 17A) des Stators 14A des Elektrodämpfers 14 im Zahneingriff steht, wird der Stator 14A um einen Verschiebungsbetrag verschoben, der das Zweifache eines Verschiebungsbetrags des Ritzels 19 beträgt, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Ritzels 19, gemäß der Verschiebung des Ritzels 19 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung, die in den 6(A) bis (D) dargestellt ist).
Gleichzeitig ist der Absorptionsdämpfer 13 gesperrt, wodurch der Absorptionsdämpfer 13 nicht in der Hinsicht fungiert, um die Bewegung des Elektrodämpfers 14 aufzuheben (dieser wird nicht von der Bewegung des Elektrodämpfers 14 beeinflusst). Folglich wird eine Kraft, die von dem Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, effektiv zum zentralen Pin 6 (dem Fahrzeugkörper 2) übertragen. Ferner ist ein Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (eine Reduziereinrichtung) zwischen dem Ritzel 19 und den Zahnstangen 17 und 18 aufgebaut, wodurch eine Kraft, die das Zweifache der Kraft beträgt, die durch den Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, zum zentralen Pin 6 (dem Fahrzeugkörper 2) übertragen wird.
6(C) stellt die sichere Betriebsart 2 dar, das heißt einen passiven Betrieb, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G und die Ritzelbremsvorrichtung 20 entsprechend den Absorptionsdämpfer 13 und das Ritzel 19 entsperren, und der Elektrodämpfer 14 aufgrund einer Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14 oder durch die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, die je nach Erfordernis bereitgestellt ist, gesperrt (blockiert oder fixiert) ist. In diesem Zustand ist eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 14A und dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 eingeschränkt (unterbunden), während eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 und eine Drehung des Ritzels 19 nicht eingeschränkt (nicht unterbunden) sind.
In diesem Fall, wenn der zentrale Pin 6 (das Ritzel 19) zusammen mit dem Fahrzeugkörper 2 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung in den 6(A) bis (D)) des Fahrzeugkörpers 2 aufgrund einer Eingabe von der Seite des Fahrzeugkörpers verschoben wird (schwingt), verschiebt sich das Ritzel 19, das mit der Zahnstange 17 (dem Zahnabschnitt 17A) des beweglichen Elements 14B im Zahneingriff steht, in der Links-/Rechtsrichtung des Fahrzeugkörpers 2 (der vertikalen Richtung, die in den 6(A) bis (D) dargestellt ist), während sich dieses zusammen mit der Zahnstange 17 (des Zahnabschnitts 17A) des beweglichen Elements 14B basierend auf diesem Zahneingriff dreht, da eine Verschiebung des beweglichen Elements 14b des Elektrodämpfers 14 eingeschränkt ist. Gleichzeitig, da das Ritzel 19 auch im Zahneingriff mit der Zahnstange 18 (dem Zahnabschnitt 18A) des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 steht, verschiebt sich der Stab 13B um einen Verschiebungsbetrag, der das Zweifache des Betrags des Ritzels 19 beträgt, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Ritzels 19, gemäß der Verschiebung des Ritzels 19 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung, die in den 6(A) bis (D) dargestellt ist).
Gleichzeitig wird, da der Elektrodämpfer 14 nicht arbeitet, die Bewegung des zentralen Pins 6 (des Fahrzeugkörpers 2) (= die Bewegung des Ritzels 19) durch den Absorptionsdämpfer 13 absorbiert. In diesem Fall wird der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (die Reduziereinrichtung) zwischen dem Ritzel 19 und den Zahnstangen 17 und 18 aufgebaut, wodurch eine Kraft von dem zentralen Pin 6 (dem Fahrzeugkörper 2) zum Absorptionsdämpfer 13 übertragen wird, während diese um die Hälfte reduziert wird.
6(D) stellt die sichere Betriebsart 1 dar, das heißt einen Parallelbetrieb, in der die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G (und die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, die sofern erforderlich vorgesehen ist) den Absorptionsdämpfer 13 (und den Elektrodämpfer 14) freigibt, und die Ritzelbremsvorrichtung 20 das Ritzel 19 sperrt. In diesem Zustand ist eine Drehung des Ritzels 19 eingeschränkt (unterbunden), während eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 14A und dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 und eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 nicht eingeschränkt sind.
In diesem Fall, wenn der zentrale Pin 6 (das Ritzel 19) zusammen mit dem Fahrzeugkörper 2 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung in den 6(A) bis (D)) des Fahrzeugkörpers 2 aufgrund einer Eingabe von der Seite des Fahrzeugkörpers verschoben wird, verschieben sich das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 und der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 um dieselben Verschiebungsbeträge wie ein Verschiebungsbetrag des Ritzels 19, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Ritzels 19, gemäß der Verschiebung des Ritzels 19 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung, die in den 6(A) bis (D) dargestellt ist), da die Zahnstange 17 (der Zahnabschnitt 17A) des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers und die Zahnstange 18 (der Zahnabschnitt 18B) des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 mit dem Ritzel 19 im Zahneingriff stehen, und eine Drehung des Ritzels 19 wird eingeschränkt (unterbunden).
Als Nächstes wird der Betrieb der Dämpfungsvorrichtung 12 mit Verwendung von Variablen, die in 7 definiert sind, beschrieben. In 7 ist der Elektrodämpfer 14 der Einfachheit halber als ein Fluiddruckstoßdämpfer, der einen Dämpfungskoeffizienten C1 aufweist, wiedergegeben, und ist der Absorptionsdämpfer 13 als ein Fluiddruckstoßdämpfer, der einen Dämpfungskoeffizienten C2 aufweist, wiedergegeben. Ferner ist auf gleiche Weise, wie in den 6(A) bis (D), in der 7 das Element, das dem zentralen Pin 6, dargestellt in den 1 bis 5, entspricht, das heißt das Element (das Fahrzeugkörperkopplungselement), das den Fahrzeugkörper 2 und das Ritzel 19 miteinander verbindet (koppelt), als stabförmiges Element (Stabelement) dargestellt.
Die entsprechenden Variablen (Parameter), die in der 7 dargestellt sind, sind wie folgt. Richtungen, die mit in 7 dargestellten Pfeilen angezeigt werden, kennzeichnen Richtungen der entsprechenden Variablen.

v₁:: Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 [m/s]
F₁:: Kraft, die von dem beweglichen Element 14B des Elektrodämpfers 14 erzeugt wird [N]
v₂:: Bewegungsgeschwindigkeit des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 [m/s]
F₂:: Kraft, die von dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 erzeugt wird [N]
ω:: Winkelgeschwindigkeit des Ritzels 19 [Rad/s]
r:: Radius des Ritzels 19 [m]
T_r:: Bremsdrehmoment des Ritzels 19 [N·m]
F_r:: Bremskraft an einem Abschnitt, an dem das Ritzel 19 sowohl mit der Zahnstange 17 als auch mit der Zahnstange 18 (ein Kontaktpunkt zwischen diesen) im Zahneingriff steht [N]
C_r:: äquivalenter Drehdämpfungskoeffizient des Ritzels 19 [Nm/Rad/s]
v:: Bewegungsgeschwindigkeit des Stabelements (des zentralen Pins 6 und des Fahrzeugkörpers 2) [m/s]
F:: Kraft, die von dem Stabelement (dem zentralen Pin 6 und dem Fahrzeugkörper 2) erzeugt wird [N]

In diesem Fall gelten entsprechend Beziehungen, die mit den folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, den Gleichungen 1 und 2, bezüglich der Kräfte des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14, des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 und des zentralen Pins 4 (des Fahrzeugkörpers 2) und der Geschwindigkeiten des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14, des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 und des zentralen Pins 4 (des Fahrzeugkörpers 2). [GLEICHUNG 1]
[GLEICHUNG 2]
Betreffend die Drehrichtung des Ritzels 19 gelten Beziehungen, die durch die folgenden Gleichungen, die Gleichungen 3 und 4, ausgedrückt werden. [GLEICHUNG 3]
[GLEICHUNG 4]
Aus den Gleichungen 3 und 4 kann die Bremskraft F_r an dem Abschnitt, an dem das Ritzel 19 mit jeder der Zahnstangen 17 und 18 (der Kontaktpunkt) im Zahneingriff steht, durch die folgende Gleichung, die Gleichung 5, ausgedrückt werden, unter der Annahme, dass das Ritzel 19 einem Drehdämpfer entspricht. [GLEICHUNG 5]
Wenn C₀ [N/m/s] definiert ist, um einen äquivalenten Dämpfungskoeffizienten des Ritzels 19 in einer linearen Richtung darzustellen, während C_r definiert ist, um den äquivalenten Dämpfungskoeffizienten des Ritzels 19 in der Drehrichtung darzustellen, gilt eine Beziehung, die durch die folgende Gleichung, die Gleichung 6, ausgedrückt wird. [GLEICHUNG 6]
In diesem Fall wird die Bremskraft F_r an dem Abschnitt, an dem das Ritzel 19 mit sowohl der Zahnstange 17 als auch der Zahnstange 18 (dem Kontaktpunkt) im Zahneingriff steht, durch die folgende Gleichung, die Gleichung 7, ausgedrückt, unter Verwendung lediglich der Variablen für die lineare Richtung. [GLEICHUNG 7]
Ferner werden die Kraft (die Schubkraft), die durch den Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, und die Kraft (die Dämpfungskraft oder die Absorptionskraft), die von dem Absorptionsdämpfer 13 erzeugt wird, entsprechend durch die folgenden Gleichungen, die Gleichungen 8 und 9, ausgedrückt, gemäß einer Gleichung für den Kräfteausgleich. [GLEICHUNG 8]
[GLEICHUNG 9]
Unter Verwendung dieser Gleichungen wird eine Arbeit des Elektrodämpfers 14, des Absorptionsdämpfers 13 und des Ritzels 19 durch die folgende Gleichung, die Gleichung 10, entsprechend dem Energieerhaltungssatz ausgedrückt. [Gleichung 10]
Die linke Seite der Gleichung 10 kann auf die folgende Weise umgestellt werden. [GLEICHUNG 11]
Auf der anderen Seite kann die rechte Seite der Gleichung 10 auf folgende Weise umgestellt werden. [GLEICHUNG 12]
Da linke Seite = rechte Seite, das heißt Gleichung 11 = Gleichung 12, kann die Gleichung 10 auf folgende Weise umgestellt werden. [GLEICHUNG 13]
Folglich, wenn die Gleichung 13 erfüllt ist, kann eine Beziehung, die durch die folgende Gleichung, eine Gleichung 14 oder 15, ausgedrückt wird, zwischen v₁ und v₂ erhalten werden. [GLEICHUNG 14]
[GLEICHUNG 15]
Gemäß der Gleichung 14 ist das Ritzel 19 nicht drehbar, und die folgende Gleichung, die Gleichung 16, wird erhalten. Das bedeutet, dass der Elektrodämpfer 14 und der Absorptionsdämpfer 13 parallel verbunden sind. Mit anderen Worten kann die Dämpfungsvorrichtung 12 als Parallelmechanismus angesehen werden. [GLEICHUNG 16]
Gemäß der Gleichung 15 ist das Ritzel 19 drehbar, und die folgende Gleichung, die Gleichung 17, wird erhalten. [GLEICHUNG 17]
Gemäß Gleichung 15 wird v₁ durch eine Gleichung 18 ausgedrückt, und v₂ wird durch eine Gleichung 19 ausgedrückt. [GLEICHUNG 18]
[GLEICHUNG 19]
Fv kann durch eine Gleichung 20 gemäß dem Energieerhaltungssatz, das heißt den Gleichungen 11 und 12, ausgedrückt werden. [GLEICHUNG 20]
Wenn ein zusammengesetzter Dämpfungskoeffizient bzw. eine Verbunddämpfungskoeffizient durch die folgende Gleichung, die Gleichung 21, ausgedrückt wird, unter der Annahme, dass C den Verbunddämpfungskoeffizienten darstellt, wird Fv durch eine Gleichung 22 ausgedrückt. [Gleichung 21]
[GLEICHUNG 22]
Der Verbunddämpfungskoeffizient C ist ein offensichtlicher Dämpfungskoeffizient der Dämpfungsvorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Gemäß den oben beschriebenen Gleichungen weist der Verbunddämpfungskoeffizient C der Gleichung 21 einen Wert auf, der durch die folgende Gleichung, die Gleichung 23, ausgedrückt wird, wenn C₀ = 0. [Gleichung 23]
Mit anderen Worten, wenn C₀ = 0, ist dieser Zustand äquivalent zu einer Reihenverbindung des Elektrodämpfers 14 und des Absorptionsdämpfers 13. Auf der anderen Seite, wenn C₀ = ∞, hat der Verbunddämpfungskoeffizient C der Gleichung 21 einen Wert, der durch die folgende Gleichung, die Gleichung 24, ausgedrückt wird. [GLEICHUNG 24]
Folglich, wenn C₀ = ∞, hat der Verbunddämpfungskoeffizient C der Gleichung 21 einen Wert, der durch die folgende Gleichung, die Gleichung 25, ausgedrückt wird. [GLEICHUNG 25]
Mit anderen Worten, wenn C₀ = ∞, ist dieser Zustand äquivalent zu einer Parallelverbindung des Elektrodämpfers 14 und des Absorptionsdämpfers 13. Ferner, wenn 0 < C₀ < ∞, hat der Verbunddämpfungskoeffizient C einen Wert, der durch die Gleichung 21 ausgedrückt wird, und dies ist ein Zwischenzustand zwischen der Parallelverbindung und der Reihenverbindung. Die obige Beschreibung zeigt, dass die Dämpfungsvorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgebaut ist, um die beiden aktiven und passiven Dämpfer (die Krafterzeugungseinheiten) zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung umschalten zu können.
Wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in der Normalbetriebsart, die in 6(B) (während des aktiven Betriebs) dargestellt ist, befindet, C₀ = 0 und C₂ = ∞, wird die Gleichung 23 in die folgende Gleichung, die Gleichung 26, umgewandelt. [GLEICHUNG 26]
Zu der Zeit, da C₂ = ∞, wird C durch die folgende Gleichung, die Gleichung 27, ausgedrückt. [GLEICHUNG 27]
Ferner, wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in der Normalbetriebsart befindet, die in 6(B) (während des aktiven Betriebs) dargestellt ist, v₂ = 0, wird die Gleichung 17 in die folgende Gleichung, die Gleichung 28, umgewandelt. [GLEICHUNG 28]
Folglich wird F durch die folgende Gleichung, die Gleichung 29, ausgedrückt. [GLEICHUNG 29]
Mit anderen Worten, wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in der Normalbetriebsart (während des aktiven Betriebs) befindet, übt die Dämpfungsvorrichtung 12 insgesamt die Schubkraft F aus, die das Zweifache der Schubkraft F₁ des Elektrodämpfers 14 beträgt.
Gleichermaßen, wenn das Schienenfahrzeug 1 sich in der sicheren Betriebsart 2, die in 6(C) (während des passiven Betriebs) dargestellt ist, übt die Dämpfungsvorrichtung 12 insgesamt eine Schubkraft F aus, die das Zweifache der Schubkraft F₂ des Absorptionsdämpfers 13 beträgt. In diesem Fall sollte der Absorptionsdämpfer 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Dämpfungskoeffizienten aufweisen, der einem Viertel verglichen mit einem herkömmlichen Absorptionsdämpfer, der allein verwendet wird, entsprechen, gemäß C = 4C₂, um die Dämpfungsvorrichtung 12 insgesamt zu veranlassen, eine Dämpfungskraft auszuüben, die gleich derjenigen eines Aufbaus ist, der den herkömmlichen Absorptionsdämpfer allein verwendet. Der Parallelbetrieb, der in der 6(D) dargestellt ist, wird durch die Gleichung 16 gekennzeichnet.
Als Nächstes werden die geschalteten Zustände der Dämpfungsvorrichtung 12 in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen (den Betriebsarten) des Schienenfahrzeugs 1 mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. In den 4 und 5 sind der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 und das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 schematisch dargestellt, als seien die Zahnstangen 17 und 18 (die Zahnabschnitte 17A und 18B) direkt daran ausgebildet, zur Vereinfachung des Verständnisses der Funktionsweisen der entsprechenden Abschnitte des Fahrzeugkörpers 2, des Fahrgestells 5 und der Dämpfungsvorrichtung 12. Ferner kennzeichnen schwarze Dreiecke X1, X2 und X3, die in den 5(A) bis (D) dargestellt sind, dass eine Verschiebung des Stabs 13B, eine Verschiebung des beweglichen Elements 14B und eine Drehung des Ritzels 19 unterbunden (verboten) sind, auf eine vergleichbare Weise wie in den 6(A) bis (D).
5(A) entspricht der 6(A) und stellt einen neutralen Zustand (die initiale Position und die neutrale Position) dar. Dieser Zustand entspricht beispielsweise einem solchen Zustand, in dem der Stab 13B, das bewegliche Element 14B und das Ritzel 19 alle freigegeben sind (oder alle gesperrt sind).
5(B) entspricht der 6(B) und stellt die Normalbetriebsart (die aktive Betriebsart) dar, in der eine Schwingung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 lediglich durch den Elektrodämpfer 14 allein gedämpft wird. In dieser Betriebsart sperrt (fixiert) die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 und entsperrt die Ritzelbremsvorrichtung 20 das Ritzel 19.
In diesem Fall, wenn der Fahrzeugkörper 2 und das Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung verschoben werden, aufgrund einer aerodynamischen Störung des Fahrzeugkörpers 2, während das Schienenfahrzeug 1 fährt, eines Schwankens des Fahrzeugkörpers 2, während das Schienenfahrzeug 1 um eine Kurve fährt, eines Schwankens des Fahrgestells 5 aufgrund einer Störung auf der Strecke (der Schiene 4) oder dergleichen, wird das Ritzel 19 in der Links-/Rechtsrichtung des Fahrzeugkörpers 2 verschoben, während sich dieses entlang des gesperrten Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 dreht. Gleichzeitig steht das Ritzel 19 auch mit der Zahnstange 17 des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 im Zahneingriff. Folglich steuert (dämpft) das bewegliche Element 14B eine Schwingung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, während dieses um einen Verschiebungsbetrag verschoben wird, der das Zweifache eines Verschiebungsbetrags des Fahrzeugkörpers 2 (des Ritzels 19) beträgt, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Fahrzeugkörpers 2 (des Ritzels 19), gemäß der relativen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, das heißt der Verschiebung des Ritzels 19 relativ zum Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung. In diesem Fall wirkt eine Kraft, die das Zweifache der Kraft beträgt, die von dem Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 als Steuerkraft (Schwingungsdämpfungskraft) aufgebracht. Folglich ist es möglich, einen Elektrodämpfer zu verwenden, der eine geringere Kraft als der Elektrodämpfer 14 beispielweise eines Aufbaus, der einen Elektrodämpfer allein enthält, erzeugt.
5(C) entspricht der 6(C) und stellt die sichere Betriebsart 2 (die passive Betriebsart) dar, in der das Schienenfahrzeug 1 geschaltet wird, wenn der Elektrodämpfer 14 in einen Zustand gerät, in dem dieser nicht imstande ist, einen Hub (eine Erweiterung oder ein Zusammenziehen) aufgrund einer Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14 durchzuführen, genauer gesagt einer Blockierung des beweglichen Elements 14B bezüglich des Stators 14A (das bewegliche Element 14B ist bezüglich des Stators 14A blockiert). In dieser Betriebsart entsperren (geben frei) sowohl die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G als auch die Ritzelbremsvorrichtung 20 deren entsprechenden Ziele.
In diesem Fall, wenn der Fahrzeugkörper 2 und das Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung aufgrund einer aerodynamischen Störung bezüglich des Fahrzeugkörpers 2, während das Schienenfahrzeug 1 fährt, eines Stoßes bzw. eines Schwenkens des Fahrzeugkörpers 2, während das Schienenfahrzeug 1 um eine Kurve fährt, eines Schwankens des Fahrgestells 5 aufgrund einer Störung der Strecke (der Schiene 4) oder dergleichen relativ zueinander verschoben werden, verschiebt sich das Ritzel 19 in der Links-/Rechtsrichtung, während sich dieses entlang des blockierten beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 dreht. Gleichzeitig steht das Ritzel 19 auch mit der Zahnstange 18 des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 im Zahneingriff. Folglich steuert (absorbiert) der Stab 13B eine Schwingung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, während dieses um einen Verschiebungsbetrag verschoben wird, der das Zweifache eines Verschiebungsbetrags des Fahrzeugkörpers 2 (des Ritzels 19) beträgt, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Fahrzeugkörpers 2 (des Ritzels 19), gemäß der relativen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5, das heißt der Verschiebung des Ritzels 19 relativ zum Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung. In diesem Fall wirkt eine Kraft, die das Zweifache der Kraft beträgt, die von dem Absorptionsdämpfer 13 erzeugt wird, zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 als eine Absorptionskraft (die Schwingungsdämpfungskraft).
5(D) entspricht der 6(D) und stellt die sichere Betriebsart 1 (die Parallelbetriebsart) dar, in der das Schienenfahrzeug geschaltet wird, wenn die Schubkraft des Elektrodämpfers 14 unzureichend wird, aufgrund einer Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14, genauer gesagt aufgrund einer Unterbrechung der Betätigung des Elektrodämpfers 14 (einer Leistungszufuhr zum Elektrodämpfer 14) oder dergleichen. In dieser Betriebsart wird die Ritzelbremsvorrichtung 20 in den Bremszustand (Sperrzustand) versetzt, während die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 entsperrt.
In diesem Fall, wenn der Fahrzeugkörper 2 und das Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung relativ zueinander verschoben werden, aufgrund einer aerodynamischen Störung an dem Fahrzeugkörper 2 während das Schienenfahrzeug 1 fährt, eines Einflusses bzw. einer Schwingung des Fahrzeugkörpers 2, während das Schienenfahrzeug 1 um eine Kurve fährt, einer Schwingung des Fahrgestells 5 aufgrund einer Störung der Strecke (der Schiene 4) oder dergleichen, verschieben sich das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 und der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 um dieselben Verschiebungsbeträge wie ein Verschiebungsbetrag des Ritzels 19, in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Ritzels 19, gemäß der Verschiebung des Ritzels 19 in der Links-/Rechtsrichtung. Gleichzeitig ist es möglich, eine Schwingung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 durch den Absorptionsdämpfer 13 zu dämpfen (zu absorbieren), selbst mit einer unzureichenden Schubkraft des Elektrodämpfers 14.
In der Normalbetriebsart (der aktiven Betriebsart), die in 5(B) dargestellt ist, und der sicheren Betriebsart (der passiven Betriebsart), die in 5(C) dargestellt ist, verschiebt sich das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 oder der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 um den Verschiebungsbetrag, der das Zweifache des Verschiebungsbetrags zwischen dem Fahrwerk 5 und dem Fahrzeugkörper 2 beträgt. Es sei beispielsweise angenommen, dass das Schienenfahrzeug 1 während des Betriebs auf einer Schiene mit einer relativen Verschiebung von ungefähr ±20 mm, erzeugt zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5, fährt, dann verschiebt sich das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 um ungefähr ±40 mm in der Normalbetriebsart.
Ein maximaler Verschiebungsbetrag des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 beträgt ungefähr ±100 bis 140 mm, unter Berücksichtigung der Möglichkeit einer Eingabe einer großen relativen Verschiebung, das heißt einer großen relativen Verschiebung von ungefähr ±50 bis 70 mm, zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5, wenn das Schienenfahrzeug 1 etwa in einem Betriebsgelände das Gleis ändert (einen bestimmten Punkt überfährt) oder die Pneumatikfeder 11 defekt ist (flach geht). Folglich kann eine Einstellung der maximalen Hublänge (eines maximalen Verschiebungsbetrags) des Elektrodämpfers 14 zu einer Vergrößerung der Anzahl von Permanentmagneten des Elektrodämpfers 14, die in der axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind, führen, was eine Kostenerhöhung mit sich bringt.
Folglich besteht eine mögliche Lösung darin, das Schienenfahrzeug 1 so zu konfigurieren, dass von der Normalbetriebsart in die sichere Betriebsart 1 (die Parallelbetriebsart) umgeschaltet wird, selbst ohne eine Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14 (eine unzureichende Schubkraft), wenn eine große relative Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5 erzeugt wird, wie beispielsweise bei einer Gleisänderung auf dem Betriebsgelände oder aufgrund eines Defekts der Pneumatikfeder 11. In diesem Fall, das heißt in der sicheren Betriebsart 1 (der parallelen Betriebsart), stimmt der Verschiebungsbetrag des beweglichen Elements 14B des Elektrodämpfers 14 oder der Verschiebungsbetrag des Stabs 13B des Absorptionsdämpfers 13 mit dem Verschiebungsbetrag zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5 überein, wodurch es möglich ist, die maximale Hublänge des Elektrodämpfers 14 zu reduzieren. Beispielsweise kann die maximale Hublänge des Elektrodämpfers 14 auf dieselbe Länge (ungefähr ±50 bis 70 mm) festgelegt werden, wie bei dem herkömmlichen Aufbau (dem Aufbau, der allein den Elektrodämpfer aufweist).
Wenn sich das Schienenfahrzeug 1 in der sicheren Betriebsart 2 (der passiven Betriebsart) befindet, die in 5(C) dargestellt ist, das heißt, wenn der Elektrodämpfer 14 außerstande gerät, einen Hub auszuführen, aufgrund einer Blockierung des beweglichen Elements 14B des Stators 14A (das bewegliche Element 14B ist bezüglich des Stators 14A blockiert), kann das Schienenfahrzeug 1 in diesem Zustand das Betriebsgelände erreichen. Unter Berücksichtigung dieser Möglichkeit ist es vorzuziehen, eine Länge (ungefähr ±100 bis 140 mm) sicherzustellen, die das Zweifache der herkömmlichen Konfiguration (die Konfiguration, welche allein den Absorptionsdämpfer enthält) als maximale Hublänge (ein erlaubter Verschiebungsbetrag) des Absorptionsdämpfers 13 beträgt.
Als Nächstes wird ein Beschleunigungssensor 21, der an dem Fahrzeugkörper 2 angebracht ist, und ein Ritzeldrehsensor 22, der an der Getriebevorrichtung 15 angebracht ist, beschrieben.
Wie es in 1 dargestellt ist, ist der Beschleunigungssensor 21 an dem Fahrzeugkörper 2 an einer Position in der Nähe der Dämpfungsvorrichtung 12 angebracht. Dieser Beschleunigungssensor 21 detektiert eine Beschleunigung (eine Links-/Rechtsbeschleunigung des Fahrzeugkörpers) einer Schwingung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auf der Seite des Fahrzeugkörpers, die der gefederten Seite des Schienenfahrzeugs 1 entspricht, und gibt ein Signal bezüglich dieser Detektion an die Steuereinheit 23, die unten beschrieben wird, aus. Beispielsweise ist der Beschleunigungssensor 21 für jedes Fahrwerk 5 entsprechend jedem Fahrgestell 5, das auf den beiden Seiten des Fahrzeugkörpers 2 vorgesehen ist, in der Vor-/Rückrichtung, angebracht, wodurch das Schienenfahrzeug 1 insgesamt zwei Beschleunigungssensoren 21 für jedes Fahrzeug (für jeden Fahrzeugkörper) aufweist.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist der Ritzeldrehsensor 22 an dem Getriebegehäuse 16 der Getriebevorrichtung 15, beispielsweise an einer Position, die dem Ritzel 19 zugewandt ist, angebracht. Dieser Ritzeldrehsensor 22 detektiert eine Drehung des Ritzels 19 und gibt ein Signal bezüglich dieser Detektion an die Steuereinheit 23, die unten beschrieben wird, aus.
Als Nächstes wird die Steuereinheit beschrieben, welche die Dämpfungsvorrichtung 12 steuert, das heißt die Dämpfung einer Schwingung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 steuert (eine Ausgabe des Elektrodämpfers 14 steuert) und ein Umschalten der Getriebevorrichtung 15 steuert.
Das Bezugszeichen 23 bezeichnet die Steuereinheit, die einen Mikrocomputer oder dergleichen aufweist, und diese Steuereinheit 23 bestimmt einen Betriebszustand, einen Fehlfunktionszustand und dergleichen des Schienenfahrzeugs 1, um die Dämpfungsvorrichtung 12 umzuschalten, und stellt die Schubkraft des Elektrodämpfers 14 so ein, dass Schwingungen des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung verringert werden. Eine Eingabeseite der Steuereinheit 23 ist mit dem Beschleunigungssensor 21, dem Ritzeldrehsensor 22, dem Elektrodämpfer 14 und dergleichen verbunden, und eine Ausgabeseite der Steuereinheit 23 ist mit dem Elektrodämpfer 14, der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G, der Ritzelbremsvorrichtung 20 und dergleichen verbunden. Die Steuereinheit 23 weist einen Speicher (nicht dargestellt), der von einem ROM, einem RAM oder dergleichen realisiert wird, auf, und dieser Speicher speichert ein Verarbeitungsprogramm, das von einer Schwingungssteuereinheit 29 verwendet wird, die in 8 dargestellt ist (ein Verarbeitungsprogramm, das in Schritt 15, der in 10 dargestellt ist, ausgeführt wird), ein Verarbeitungsprogramm, das von einer Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32 verwendet wird, die in 8 dargestellt ist (einem Verarbeitungsprogramm, das in den 9 bis 14 dargestellt ist), einen Schwellwert, der bei einer Bestimmung bezüglich der Umschaltung der Betriebsart verwendet wird, und dergleichen.
Wie es in 8 dargestellt ist, weist die Steuereinheit 23 eine Fahrzeugkörper-Links/Rechts-Beschleunigungseingabeeinheit 24, eine Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25, eine Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26, eine Ritzeldrehwinkel-Eingabeeinheit 27, eine Fahrzeugpositionsinformations-Ermittlungseinheit 28, die Schwingungssteuereinheit 29, eine Stromsteuereinheit 30, eine Elektrodämpfer-Stromausgabeeinheit 31, die Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32, eine Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 33, eine Ritzelbremsvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 34 und dergleichen auf.
Die Fahrzeugkörper-Links/Rechts-Beschleunigungseingabeeinheit 24 ist mit dem Beschleunigungssensor 21 verbunden, und eine Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung wird von diesem Beschleunigungssensor 21 zur Fahrzeugkörper-Links/Rechts-Beschleunigungseingabeeinheit 24 eingegeben. Die Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 ist mit dem Elektrodämpfer 14 verbunden, und eine Verschiebung (ein Hubbetrag oder ein Erweiterungs-/Kompressionsbetrag) des beweglichen Elements 14B wird von diesem Elektrodämpfer 14 in die Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 eingegeben. Die Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26 ist mit einer UVW-Leitung (nicht dargestellt) des Elektrodämpfers 14 verbunden, und ein Stromwert, der von einem Stromausgabekreis dem Elektrodämpfer 14 zuzuführen ist, wird in die Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26 eingegeben. Die Ritzeldrehwinkel-Eingabeeinheit 27 ist mit dem Ritzeldrehsensor 22 verbunden, und eine Verschiebung (eine Drehgeschwindigkeit oder ein Drehwinkel) des Ritzels 19 wird in die Ritzeldrehwinkel-Eingabeeinheit 27 eingegeben.
Die Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung wird von der Fahrzeugkörper-Links/Rechts-Beschleunigungseingabeeinheit 24 in die Schwingungssteuereinheit 29 eingegeben, und die Schwingungssteuereinheit 29 berechnet einen Schubkraftbefehlswert, der einer Kraft entspricht, die der Elektrodämpfer 14 basierend auf dieser Beschleunigung erzeugen sollte. Beispielsweise berechnet die Schwingungssteuereinheit 29 den Schubkraftbefehlswert gemäß dem Skyhook-Steuergesetz, dem LQG-Steuergesetz, dem H∞-Steuergesetz oder dergleichen. Die Stromsteuereinheit 30 gibt einen Strombefehl zur Steuerung eines Stroms, der dem Elektrodämpfer 14 zuzuführen ist, basierend auf dem Schubkraftbefehlswert von der Schwingungssteuereinheit 29, einem elektrischen Winkel, der aus der Verschiebung des Elektrodämpfers 14 berechnet wird, der von der Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 ermittelt wird, und dem UVW-Phasenstromwert von der Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26 aus. Die Elektrodämpfer-Stromausgabeeinheit 31 spricht den Stromausgabeschaltkreis des Elektrodämpfers 14 basierend auf dem Strombefehl von der Stromsteuereinheit 30 an.
Die Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32 bestimmt, welche Betriebsart als geschalteter Zustand (Betriebsart) der Dämpfungsvorrichtung 12 ausgewählt werden soll, die Normalbetriebsart, die sichere Betriebsart 1 oder die sichere Betriebsart 2, basierend auf der Verschiebung (dem Drehwinkel) des Ritzels 19, die von der Ritzeldrehwinkel-Eingabeeinheit 27 bezogen wird, Positionsinformationen des Fahrzeugs 1, die von der Fahrzeugpositionsinformations-Ermittlungseinheit 28 bezogen werden, der Verschiebung des Elektrodämpfers 14, die von der Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 bezogen wird, und dem Stromwert, der von der Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26 bezogen wird. Anschließend gibt die Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32 ein Signal, welches die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13Gb veranlasst, den Absorptionsdämpfer 13 zu sperren, ein Signal, das die Ritzelbremsvorrichtung 20 veranlasst, das Ritzel 19 zu entsperren, und dergleichen gemäß der bestimmten Betriebsart aus.
Die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 33 gibt ein Sperrsignal (oder ein Freigabesignal) an die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G basierend auf dem Signal von der Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32 aus. Die Ritzelbremsvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 34 gibt ein Bremsfreigabesignal (oder ein Bremsanwendungssignal) an die Ritzelbremsvorrichtung 20 basierend auf dem Signal von der Betriebsartumschalt-Bestimmungseinheit 32 aus.
Die Dämpfungsvorrichtung 12 wird so eingestellt, dass diese in die parallele Betriebsart (sichere Betriebsart 1) versetzt wird, wenn keine Leistung zur Steuereinheit 23 zugeführt wird (wenn eine Leistungszufuhr unterbrochen ist). Mit anderen Worten ist die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G als eine Default-Entsperrungsvorrichtung konfiguriert, die den Absorptionsdämpfer 13 entsperrt, wenn keine Leistung zugeführt wird (wenn die Steuereinheit 23 ausgeschaltet ist), während der Absorptionsdämpfer 13 gesperrt wird, wenn Leistung zugeführt wird (wenn ein Signal eingegeben wird), und die Ritzelbremsvorrichtung 20 ist als eine Default-Bremsvorrichtung, welche das Ritzel 19 bremst, konfiguriert, wenn keine Leistung zugeführt wird (wenn die Steuereinheit 23 ausgeschaltet ist), während das Ritzel 19 freigegeben wird, wenn Leistung zugeführt wird (wenn ein Signal eingegeben wird). Ferner wird der Elektrodämpfer 14 in einen freien Zustand versetzt, der dem Elektrodämpfer 14 ermöglicht, sich frei zu erweitern oder zusammenzuziehen, wenn keine Leistung zugeführt wird (wenn die Steuereinheit 23 ausgeschaltet ist). Unter der Annahme, dass, wenn der Elektrodämpfer 14 auf diese Weise eingestellt bzw. festgelegt ist, die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 23 ein Sperrsignal ausgibt (Leistung zuführt), wenn die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer 13 zu sperren, gibt die Ritzelbremsvorrichtungs-Signalausgabeeinheit 34 ein Bremsfreigabesignal aus (führt Leistung zu), wenn die Ritzelbremsvorrichtung 20 veranlasst wird, das Ritzel 19 freizugeben.
Als Nächstes wird ein Programm zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung 12 mit Bezug auf die 9 bis 14 beschrieben, das von der Steuereinheit 23 ausgeführt wird.
Zunächst stellt 9 die Verarbeitung eines Hauptablaufs der Steuereinheit 23 dar. Dieser Hauptablauf wird durch eine Zeitgeberunterbrechung (timer interruption) oder dergleichen für jeden Durchlauf, währenddessen eine Steuerberechnung ausgeführt wird, aufgerufen. Bei dem Hauptablauf ermittelt zunächst im Schritt 1 die Steuereinheit 23 die Fahrzeugpositionsinformationen, indem eine Kommunikationsverarbeitung oder dergleichen ausgeführt wird. Die von der Fahrzeugpositionsinformations-Ermittlungseinheit 28 der Steuereinheit 23 erhaltenen Informationen werden als diese Fahrzeugpositionsinformationen verwendet. In einem nachfolgenden Schritt, dem Schritt 2, bestimmt die Steuereinheit 23, ob das vorliegende Gleis ein solches Gleis ist, das dem Schienenfahrzeug 1 ermöglicht, in die Normalbetriebsart zu wechseln, das heißt das Schienenfahrzeug 1 fährt während des Betriebs auf einem Gleis, wobei das Schienenfahrzeug 1 Fahrgäste oder dergleichen transportiert, oder ob das Schienenfahrzeug 1 auf einer Strecke fährt, bei der übermäßig große Verschiebungen zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 auftreten können, wie beispielsweise bei einem Gleis auf einem Betriebsgelände, basierend auf den Fahrzeugpositionsinformationen, die im Schritt 1 bezogen werden.
Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt, dass das vorliegende Gleis ein solches Gleis ist, das dem Schienenfahrzeug 1 erlaubt, im Schritt 2 in die Normalbetriebsart zu wechseln, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 3 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, was durch ein Zustandsflag gekennzeichnet ist, das heißt bestimmt, welche Betriebsart die aktuelle Betriebsart ist. Wenn die Steuereinheit 23 bestimmt, dass das Zustandsflag in diesem Schritt, dem Schritt 3, die Normalbetriebsart kennzeichnet, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 4 fort, in dem die Steuereinheit 23 eine Verarbeitung in der Normalbetriebsart durchführt.
Wenn die Steuereinheit 23 im Schritt 3 bestimmt, dass das Zustandsflag die sichere Betriebsart 1 kennzeichnet, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 5 fort, in dem die Steuereinheit 23 eine Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 durchführt. Die sichere Betriebsart 1, die in diesem Schritt, dem Schritt 5, ausgeführt wird, entspricht der sicheren Betriebsart 1, wenn die Schubkraft des Elektrodämpfers 14 unzureichend wird.
Wenn die Steuereinheit 23 im Schritt 3 bestimmt, dass das Zustandsflag die sichere Betriebsart 2 kennzeichnet, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 6 fort, in dem die Steuereinheit 23 eine Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 2 durchführt. Die sichere Betriebsart 2 ist die Betriebsart, bei welcher der Elektrodämpfer 14 festsitzt bzw. blockiert ist (der Elektrodämpfer 14 nicht imstande ist, einen Hub durchzuführen).
Das Zustandsflag, das die sichere Betriebsart 1 kennzeichnet, wird lediglich während der Verarbeitung in der Normalbetriebsart angehoben. Ferner wird das Zustandsflag, das die sichere Betriebsart 2 kennzeichnet, lediglich während der Verarbeitung in der Normalbetriebsart oder der Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 angehoben. Dann wird das Zustandsflag gemäß einer initialen Einstellung (Default bzw. Standard) auf die Normalbetriebsart eingestellt. Folglich, nachdem das Schienenfahrzeug 1 (die Steuereinheit 23) eingeschaltet ist, wird stets zunächst die Verarbeitung in der Normalbetriebsart ausgeführt, wenn das Schienenfahrzeug 1 auf eine Schiene fährt, die dem Schienenfahrzeug 1 erlaubt, in die Normalbetriebsart zu schalten.
Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 2 bestimmt, dass es sich bei dem vorliegenden Gleis nicht um ein Gleis handelt, das dem Schienenfahrzeug 1 erlaubt, in die Normalbetriebsart zu schalten, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 7 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob das Zustandsflag die Normalbetriebsart kennzeichnet. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt in diesem Schritt, dem Schritt 7, bestimmt, dass das Zustandsflag die Normalbetriebsart kennzeichnet, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 8 fort, in dem die Steuereinheit 23 die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 ausführt. Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 7 bestimmt, dass das Zustandsflag nicht die Normalbetriebsart kennzeichnet, fährt die Verarbeitung des Hauptablaufs mit dem Schritt 3 fort, von dem aus die Steuereinheit 23 die nachfolgende Verarbeitung durchführt.
Aufgrund dieses Ablaufs kann das Schienenfahrzeug 1 in die sichere Betriebsart 1 versetzt werden, falls das Zustandsflag andere Betriebsarten als die sichere Betriebsart 2 kennzeichnet, wenn die Steuereinheit 23 bestimmt, dass das vorliegende Gleis kein solches Gleis ist, das dem Schienenfahrzeug erlaubt, in die Normalbetriebsart zu schalten (beispielsweise auf dem Betriebsgelände). Auf diese Weise wird das Schienenfahrzeug in die sichere Betriebsart 1 versetzt, selbst wenn eine große relative Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5 stattfindet, aufgrund einer Gleisänderung auf dem Betriebsgelände (das Schienenfahrzeug 1 überfährt einen bestimmten Punkt) oder dergleichen, um zu verhindern, dass der Elektrodämpfer 14 einen Hubbetrag hat, der das Zweifache dieser Verschiebung beträgt.
Als Nächstes stellt 10 die Verarbeitung in der Normalbetriebsart dar, die im Schritt 4 ausgeführt wird. In der Normalbetriebsart sperrt die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13, und die Ritzelbremsvorrichtung 20 gibt das Ritzel 19 frei, um der Dämpfungsvorrichtung 12 zu erlauben, in dem aktiven Zustand verwendet zu werden. Anschließend führt die Steuereinheit 23 in der Normalbetriebsart eine Schwingungssteuerung und eine Stromsteuerung des Elektrodämpfers 14 aus und führt ferner eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung aus, die unten beschrieben wird.
Genauer gesagt bestimmt die Steuereinheit 23 im Schritt 11, ob die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 entsperrt, das heißt ob sich die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G in einem unmittelbar vorangegangenen Steuerdurchlauf in dem Freigabezustand befunden hat. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt in diesem Schritt, dem Schritt 11, bestimmt, dass die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 entsperrt, fährt die Verarbeitung in der Normalbetriebsart mit dem Schritt 12 fort. In diesem Fall, wenn die Steuereinheit 23 die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G betätigt, um den Absorptionsdämpfer 13 aus einem Zustand, in dem der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 parallel arbeiten, zu sperren, kann eine übermäßige Kraft auf die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G angewendet werden, und ein Betriebsbereich des Elektrodämpfers 14 kann eingeschränkt sein, in Abhängigkeit einer Hubposition und einer Hubgeschwindigkeit des Absorptionsdämpfers 13 zur Zeit des Beginns der Sperrung des Absorptionsdämpfers 13.
Folglich werden die folgenden Schritte durchgeführt, um das geeignete Timing bzw. die geeignete Zeit zum Betätigen der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G zum Sperren des Absorptionsdämpfers 13 durchzuführen. Zunächst bestimmt im Schritt 12 die Steuereinheit 23, ob eine Hubposition des Elektrodämpfers 14 in der Nähe einer zentralen Hubposition (der initialen Position) liegt. Die Informationseingabe in die Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 wird als Hubposition des Elektrodämpfers 14 verwendet. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 12 bestimmt, dass die Hubposition des Elektrodämpfers 14 nicht in der Nähe der zentralen Hubposition liegt, unterlässt die Steuereinheit 23 eine Betätigung der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G zur Sperrung des Absorptionsdämpfers 13, und die Verarbeitung in der Normalbetriebsart kehrt zu einem START-Schritt, der in 9 gezeigt ist, über einen RETURN-Schritt, der in 10 gezeigt ist, und einem RETURN-Schritt, der in 9 gezeigt ist, zurück.
Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 12 bestimmt, dass die Hubposition des Elektrodämpfers 14 in der Nähe der zentralen Hubposition liegt, fährt die Verarbeitung in der Normalbetriebsart mit dem Schritt 13 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob eine Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 ausreichend gering ist (die Drehgeschwindigkeit gleich oder kleiner als ein voreingestellter Schwellwert ist, welcher der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G ermöglicht, das Sperren des Absorptionsdämpfers 13 zu beginnen). Wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt in diesem Schritt, dem Schritt 13, bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 nicht ausreichend gering ist (die Drehgeschwindigkeit hoch ist), unterlässt die Steuereinheit 23 eine Betätigung der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G zum Sperren des Absorptionsdämpfers 13, und die Verarbeitung in der Normalbetriebsart kehrt zum START-Schritt, der in 9 dargestellt ist, über den RETURN-Schritt, der in 10 dargestellt ist, und den RETURN-Schritt, der in 9 dargestellt ist, zurück.
Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 13 bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 ausreichend gering ist, oder wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 11 bestimmt, dass die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13 gesperrt hat, fährt die Verarbeitung in der Normalbetriebsart mit dem Schritt 14 fort, in dem die Steuereinheit 23 die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G betätigt, um den Absorptionsdämpfer 13 zu sperren (fährt mit dem Sperren des Absorptionsdämpfers 13 fort), und veranlasst die Ritzelbremsvorrichtung 20, das Ritzel 19 freizugeben (fährt mit der Freigabe des Ritzels 19 fort). Als Folge davon wird das Schienenfahrzeug 1 in die aktive Betriebsart versetzt, die in den 5(B) und 6(B) dargestellt ist (oder wird in der aktiven Betriebsart beibehalten). In einem nachfolgenden Schritt, dem Schritt 15, führt die Steuereinheit 23 die Schwingungssteuerung und die Stromsteuerung durch.
Genauer gesagt berechnet die Steuereinheit 23 im Schritt 15 den Schubkraftbefehlswert, welcher der Schubkraft entspricht, die von dem Elektrodämpfer 14 erzeugt werden sollte, basierend auf dem bestimmten Steuergesetz, durch die Schwingungssteuereinheit 29, und gibt den Befehlsstrom entsprechend dieser Schubkraft an den Elektrodämpfer 14 über die Stromsteuereinheit 30 und die Elektrodämpfer-Stromausgabeeinheit 31 aus. Als Folge davon wird es möglich, den Fahrkomfort und die Fahrstabilität des Fahrzeugs sicherzustellen. Danach führt die Steuereinheit 23 im Schritt 16 die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung durch, die unten beschrieben wird.
Als Nächstes stellt 11 die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1, die im Schritt 5 durchgeführt wird, dar. In der sicheren Betriebsart 1 veranlasst die Steuereinheit 23 die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G, den Absorptionsdämpfer 13 zu entsperren, und die Ritzelbremsvorrichtung 20, das Ritzel 19 zu bremsen (zu sperren), um der Dämpfungsvorrichtung 12 zu ermöglichen, im parallelen Zustand verwendet zu werden. Anschließend führt die Steuereinheit in der sicheren Betriebsart 1 eine Verarbeitung zur Bestimmung, ob der Elektrodämpfer 14 blockiert ist, durch.
In dieser sicheren Betriebsart 1 kann, wenn die Steuereinheit 23 die Ritzelbremsvorrichtung 20 in den Bremszustand (den Sperrzustand) aus einem solchen Zustand versetzt, in dem der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 in Reihe verbunden sind (ein Reihenverbindungsbetrieb), dies zu einer Auferlegung einer Beschränkung bezüglich des Betriebsbereichs des Elektrodämpfers 14 führen, in Abhängigkeit einer Hubposition und einer Hubgeschwindigkeit des Elektrodämpfers 14 zur Zeit des Beginns einer Sperrung des Ritzels 19. Folglich werden die folgenden Schritte durchgeführt, um eine geeignete Zeit zum Veranlassen der Ritzelbremsvorrichtung 20, mit dem Bremsen (Sperren) des Ritzels 19 zu beginnen, aufzufinden. Zunächst bestimmt die Steuereinheit 23 im Schritt 21, ob die Hubposition des Elektrodämpfers 14 in der Nähe der zentralen Hubposition (der initialen Position) des Elektrodämpfers 14 liegt, auf gleiche Weise wie im Schritt 12.
Wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 21 bestimmt, dass die Hubposition des Elektrodämpfers 14 nicht in der Nähe der zentralen Hubposition liegt, veranlasst die Steuereinheit 23 die Ritzelbremsvorrichtung 20 nicht, mit dem Bremsen des Ritzels 19 zu beginnen, und die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 kehrt zum START-Schritt, der in 9 dargestellt ist, über einen RETURN-Schritt, der in 11 dargestellt ist, und den RETURN-Schritt, der in 9 dargestellt ist, zurück. Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 21 bestimmt, dass die Hubposition des Elektrodämpfers 14 in der Nähe der zentralen Hubposition liegt, fährt die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 mit dem Schritt 22 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 ausreichend gering ist (die Drehgeschwindigkeit gleich oder kleiner als ein voreingestellter Schwellwert ist, welcher der Ritzelbremsvorrichtung 20 erlaubt, mit dem Bremsen des Ritzels 19 zu beginnen).
Wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt in diesem Schritt, dem Schritt 22, bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 nicht ausreichend gering ist (die Drehgeschwindigkeit hoch ist), veranlasst die Steuereinheit 23 die Ritzelbremsvorrichtung 20 nicht, mit dem Bremsen des Ritzels 19 zu beginnen, und die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 kehrt zum START-Schritt, der in 9 dargestellt ist, über den RETURN-Schritt, der in 11 dargestellt ist, und den RETURN-Schritt, der in 9 dargestellt ist, zurück. Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 22 bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 19 ausreichend gering ist, fährt die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 1 mit dem Schritt 23 fort, in dem die Steuereinheit 23 die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G veranlasst, den Absorptionsdämpfer 13 zu entsperren, und die Ritzelbremsvorrichtung 20, das Ritzel 19 zu bremsen. Als Folge davon wird das Schienenfahrzeug 1 in den parallelen Betriebszustand, der in den 5(D) und 6(D) dargestellt ist, versetzt. Anschließend führt die Steuereinheit 23 in einem nachfolgenden Schritt, dem Schritt 24, die Verarbeitung zur Bestimmung, ob der Elektrodämpfer 14 blockiert ist, durch, wie es unten beschrieben wird.
Als Nächstes zeigt 12 die Verarbeitung in der sicheren Betriebsart 2, die im Schritt 6 ausgeführt wird. Die sichere Betriebsart 2 ist jene sichere Betriebsart, in die das Schienenfahrzeug 1 wechselt, wenn der Elektrodämpfer 14 festsitzt bzw. blockiert ist. In dieser sicheren Betriebsart 2 veranlasst die Steuereinheit 23 unmittelbar nach einem Wechsel der Verarbeitung in die sichere Betriebsart 2, das heißt im Schritt 31, die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G, den Absorptionsdämpfer 13 zu entsperren, und die Ritzelbremsvorrichtung 20, das Ritzel 19 freizugeben, um die Fahrstabilität des Schienenfahrzeugs 1 sicherzustellen. Als Folge davon wird das Schienenfahrzeug 1 in den passiven Betriebszustand, der in den 5(C) und 6(C) dargestellt ist, versetzt. In diesem Fall wird, beispielsweise bis der Elektrodämpfer 14 auf dem Betriebsgelände repariert ist, das Schienenfahrzeug 1 in dem Zustand der sicheren Betriebsart 2 beibehalten.
Als Nächstes stellt 13 die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung dar, die im Schritt 16 ausgeführt wird. In der Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung bestimmt die Steuereinheit 23 eine Fehlfunktion des Elektrodämpfers 14 und stellt das Zustandsflag gemäß dieser Fehlfunktion ein.
Folglich bestimmt die Steuereinheit 23 im Schritt 41, ob irgendeine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 vorliegt. Die Informationen, die in die Elektrodämpfer-Verschiebungseingabeeinheit 25 eingegeben werden, werden als Hub des Elektrodämpfers 14 genutzt. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 41 bestimmt, dass eine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 vorliegt, fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem Schritt 42 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob ein Strom durch den Elektrodämpfer 14 fließt. Die Informationen, die in die Elektrodämpfer-Stromeingabeeinheit 26 eingegeben werden, werden als Stromwert des Elektrodämpfers 14 benutzt. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 42 bestimmt, dass ein Strom durch den Elektrodämpfer 14 gemäß dem Strombefehl, der von der Stromsteuereinheit 30 erzeugt wird, fließt, wird angenommen, dass keine Fehlfunktion in dem Elektrodämpfer 14 vorliegt, wodurch die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung zum START-Schritt, der in 9 dargestellt ist, über den RETURN-Schritt, der in 13 dargestellt ist, und den RETURN-Schritt, der in 10 dargestellt ist, zurückkehrt.
Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 42 bestimmt, dass kein Strom durch den Elektrodämpfer 14 gemäß dem Strombefehl fließt, der von der Stromsteuereinheit 30 erzeugt wird (genauer gesagt, der Stromwert unzureichend ist), wird angenommen, dass kein Strom zum Elektrodämpfer 14 zugeführt wird, so dass die Schubkraft des Elektrodämpfers 14 unzureichend ist. In diesem Fall fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem Schritt 43 fort, in dem die Steuereinheit 23 das Zustandsflag in die ”sichere Betriebsart 1” versetzt. Anschließend fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem RETURN-Schritt fort.
Ferner, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 41 bestimmt, dass keine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 auftritt, fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem Schritt 44 fort, in dem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob irgendeine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt. Die Informationen, die in die Fahrzeugkörper-Links/Rechts-Beschleunigungseingabeeinheit 24 eingegeben werden, werden als Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung verwendet. Wenn die Steuereinheit ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 44 bestimmt, dass eine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt, wird angenommen, dass der Elektrodämpfer 14 keinen Hub durchführt, so dass der Fahrzeugkörper 2 übermäßig schwingt, das heißt der Elektrodämpfer 14 festsitzt. In diesem Fall fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem Schritt 45 fort, in dem die Steuereinheit 23 das Zustandsflag in die ”sichere Betriebsart 2” versetzt. Anschließend fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem RETURN-Schritt fort. Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 44 bestimmt, dass keine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt, fährt die Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung mit dem Schritt 12 fort, in dem die Steuereinheit 23 die nachfolgende Verarbeitung ausführt.
Als Nächstes stellt 14 die Verarbeitung zur Bestimmung, ob der Elektrodämpfer 14 festsitzt, durch, die im Schritt 24 durchgeführt wird. Bei der Verarbeitung zur Bestimmung, ob der Elektrodämpfer 14 festsitzt, bestimmt die Steuereinheit 23, ob der Elektrodämpfer 14 festsitzt (oder blockiert ist) und setzt das Zustandsflag gemäß dieser Bestimmung.
Folglich bestimmt die Steuereinheit 23 im Schritt 51, ob irgendeine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 auftritt, auf gleiche Weises wie im Schritt 41. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 51 bestimmt, dass eine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 auftritt, wird angenommen, dass der Elektrodämpfer 14 nicht festsitzt, so dass diese Verarbeitung zum START-Schritt, der in 9 dargestellt ist, über den RETURN-Schritt, der in 14 dargestellt ist, den RETURN-Schritt, der in 11 dargestellt ist, und den RETURN-Schritt, der in 9 dargestellt ist, zurückkehrt.
Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 51 bestimmt, dass keine Änderung bezüglich des Hubs des Elektrodämpfers 14 auftritt, fährt die Verarbeitung mit dem Schritt 52 fort, in welchem die Steuereinheit 23 bestimmt, ob irgendeine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt, auf gleiche Weise wie im Schritt 44. Wenn die Steuereinheit 23 ein ”JA” bestimmt, das heißt im Schritt 52 bestimmt, dass eine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt, wird angenommen, dass der Elektrodämpfer 14 keinen Hub durchführt, so dass der Fahrzeugkörper 2 übermäßigen Schwingungen ausgesetzt ist. In diesem Fall fährt die Verarbeitung mit dem Schritt 53 fort, in welchem die Steuereinheit 23 das Zustandsflag in die sichere Betriebsart 2 versetzt. Anschließend fährt die Verarbeitung mit dem RETURN-Schritt fort. Auf der anderen Seite, wenn die Steuereinheit 23 ein ”NEIN” bestimmt, das heißt im Schritt 52 bestimmt, dass keine (anormale) Änderung bezüglich der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers 2 in der Links-/Rechtsrichtung auftritt, fährt die Verarbeitung mit dem RETURN-Schritt, der in 14 dargestellt ist, fort.
Somit ist die Verarbeitung, die in den 9 bis 14 dargestellt ist, auf eine solche Weise vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug 1 von der Normalbetriebsart zur sicheren Betriebsart 1 oder zur sicheren Betriebsart 2 wechseln kann, wobei es aber nicht möglich ist, von der sicheren Betriebsart 1 in die Normalbetriebsart oder von der sicheren Betriebsart 2 in die Normalbetriebsart zu wechseln (nicht rückkehrbar), wenn das Zustandsflag auf die sichere Betriebsart 1 oder die sichere Betriebsart 2 gesetzt ist. Ferner ist die Verarbeitung auf eine solche Weise vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug 1 von der sicheren Betriebsart 1 in die sichere Betriebsart 2 wechseln kann, aber es ist untersagt, von der sicheren Betriebsart 2 in die sichere Betriebsart 1 zu wechseln (nicht umkehrbar). Der Grund liegt darin, dass ein blockierter Elektrodämpfer 14 in der sicheren Betriebsart 2 mit hoher Notwendigkeit auf dem Betriebsgelände repariert werden muss.
Die Dämpfungsvorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auf diese Weise aufgebaut. Als Nächstes wird die Funktionsweise derselben beschrieben.
Zunächst sperrt (fixiert) die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G in der Normalbetriebsart den Absorptionsdämpfer 13, während die Ritzelbremsvorrichtung 20 das Ritzel 19 freigibt (entsperrt), so dass das Schienenfahrzeug 1 in den aktiven Betriebszustand versetzt wird. In diesem Fall, wenn der Fahrzeugkörper 2 in der Links-/Rechtsrichtung schwingt, gibt der Elektrodämpfer 14 die Schubkraft aus, die zur Dämpfung der Schwingungen erforderlich ist, wodurch der Fahrkomfort und die Fahrstabilität des Fahrzeugs erfolgreich gewährleistet werden.
Auf der anderen Seite, wenn das Schienenfahrzeug 1 auf dem Betriebsgelände fährt, oder wenn die Schubkraft des Elektrodämpfers 14 unzureichend ist, aufgrund eines Stopps der Leistungszufuhr an den Elektrodämpfer 14 oder dergleichen, entsperrt die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13, während die Ritzelbremsvorrichtung 20 das Ritzel 16 sperrt, so dass das Schienenfahrzeug 1 in den Zustand der sicheren Betriebsart 1, das heißt in den parallelen Betriebszustand versetzt wird. In diesem Fall, wenn der Fahrzeugkörper 2 in der Links-/Rechtsrichtung schwingt, können diese Schwingungen durch den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14, oder den Absorptionsdämpfer 13 allein, gedämpft werden.
Ferner, wenn der Elektrodämpfer 14 festsitzt, entsperrt die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G den Absorptionsdämpfer 13, und die Ritzelbremsvorrichtung 20 entsperrt auch das Ritzel 19, so dass das Schienenfahrzeug 1 in den Zustand der sicheren Betriebsart 2, das heißt in den passiven Betriebszustand, versetzt wird.
Wenn die Getriebevorrichtung 15, die von dem Ritzel 19 und den Zahnstangen 17 und 18 aufgebaut wird, festsitzt bzw. blockiert ist, beispielsweise wenn das Ritzel 19 sich aufgrund eines Eindringens eines Fremdkörpers in die Abschnitte, in denen das Ritzel 19 mit den Zahnstangen 17 und 18 im Zahneingriff steht, nicht drehen kann, oder dergleichen, kann das Schienenfahrzeug 1 in den Zustand der sicheren Betriebsart 1 (den parallelen Betrieb) versetzt werden. Genauer gesagt, wenn die Getriebevorrichtung 15 festsitzt, wird eine Drehung des Ritzels 19 durch die Ritzelbremsvorrichtung 20 unterbunden (gesperrt), während dem Absorptionsdämpfer 13 ermöglicht wird, relativ verschoben zu werden, wodurch eine Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 durch den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14 absorbiert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auf diese Weise, selbst mit einer unzureichenden Schubkraft des Elektrodämpfers 14 oder Auftreten einer Fehlfunktion, bei welcher der Elektrodämpfer 14 festsitzt, und ferner, selbst mit Auftreten einer Fehlfunktion, bei der die Getriebevorrichtung 15 festsitzt, das Schienenfahrzeug 1 in der sicheren Betriebsart 1 oder der sicheren Betriebsart 2 betrieben werden, wodurch die Ausfallsicherheit verbessert wird.
Eine mögliche Maßnahme zum Gewährleisten der Ausfallsicherheit bezüglich einer Fehlfunktion oder eines Defekts bei der Leistungszufuhr, das heißt einer Unterbrechung der Leistungszufuhr, an einen Elektrodämpfer während eines Betriebs besteht darin, eine Dämpfungsvorrichtung aufzubauen, die sowohl einen Elektrodämpfer als auch einen Absorptionsdämpfer aufweist. Allerdings kann eine lediglich parallele Verbindung des Elektrodämpfers und des Absorptionsdämpfers dazu führen, dass der Absorptionsdämpfer so arbeitet, dass dieser eine Kraft, die durch den Elektrodämpfer während eines Normalbetriebs erzeugt wird, aufhebt.
Auf der anderen Seite kann ein Elektrodämpfer, der einen Umwandlungsmechanismus der Dreh-/Linearbewegung aufweist (einen Reduziermechanismus), der einen Kugelgewindetrieb oder einen Walzengewindetrieb verwendet, vermeiden, dass die Dämpfungskraft bei einer Fehlfunktion eines Defekts der Leistungszufuhr null wird, da beispielsweise ein Widerstand zur Drehung eines Elektromotors über den Verringerungsmechanismus als Dämpfungskraft fungiert. Allerdings können sich ohne irgendwelche Maßnahmen der Fahrkomfort und die Fahrstabilität verschlechtern, beispielsweise wenn der Verringerungsmechanismus festsitzt. Folglich besteht eine mögliche Lösung dafür darin, eine Dämpfungsvorrichtung aufzubauen, die einen Absorptionsdämpfer aufweist, der in Reihe mit dem Elektrodämpfer, der den Umwandlungsmechanismus der Dreh-/Linearbewegung (den Verringerungsmechanismus) aufweist, vorgesehen ist. Allerdings kann in diesem Fall der Absorptionsdämpfer eine Verschiebung des Elektrodämpfers dämpfen.
Auf der anderen Seite kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Dämpfungsvorrichtung 12 eine gewünschte Kraft gemäß einem Zustand (einer Betriebsbedingung oder einer Fehlfunktionsbedingung) zu dieser Zeit erzeugen, unabhängig von dem Betriebszustand und davon, ob der Elektrodämpfer 14 und die Getriebevorrichtung 15 normal oder anormal sind. Genauer gesagt kann die Dämpfungsvorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14 zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung unter Verwendung der Getriebevorrichtung 15 umschalten.
Folglich kann die Dämpfungsvorrichtung 12 die gewünschte Kraft unter Verwendung des Absorptionsdämpfers 13 und/oder des Elektrodämpfers 14 gemäß dem Betriebszustand und dem Fehlfunktionszustand erzeugen. Genauer gesagt kann die Dämpfungsvorrichtung 12 beispielsweise den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14 mechanisch in Reihe schalten, indem die Ritzelbremsvorrichtung 20 veranlasst wird, das Ritzel 19 zu entsperren. In diesem Fall kann der Elektrodämpfer 14 allein verwendet werden, indem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer 13 zu sperren. Ferner können der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 beispielsweise parallel verbunden bzw. geschaltet werden, indem die Ritzelbremsvorrichtung 20 veranlasst wird, das Ritzel 19 zu sperren (und auch indem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer 13 zu entsperren). In diesem Fall kann eine Kraft sowohl von dem Absorptionsdämpfer 13 als auch dem Elektrodämpfer 14 bezogen werden (von dem Absorptionsdämpfer 13 zur Zeit eines Fehlverhaltens bei der Leistungszufuhr an den Elektrodämpfer 14).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Getriebevorrichtung 15 durch die Zahnstangen 17 und 18 und das Ritzel 19 als Schalteinheit aufgebaut, wodurch die Kraft über die Getriebevorrichtung 15 in irgendeinem der geschalteten Zustände (den Betriebsarten) der Reihenverbindung und der Parallelverbindung stabil übertragen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Reibungskraft des Ritzels 19 im Rahmen des Getriebes durch die Ritzelbremsvorrichtung 20 geändert werden, wodurch beispielsweise der umgeschaltete Zustand in die Reihenverbindung (die Normalbetriebsart oder die sichere Betriebsart 2) umgeschaltet werden kann, indem die Reibungskraft auf null eingestellt wird (dem Ritzel 19 ermöglicht wird, sich frei zu drehen). Auf der anderen Seite kann der umgeschaltete Zustand in die Parallelverbindung (die sichere Betriebsart 1) umgeschaltet werden, indem die Reibungskraft maximiert wird (das Ritzel 19 daran gehindert wird, sich zu drehen).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungsvorrichtung 12 als Krafterzeugungsmechanismus aufgebaut, um als Links-/Rechtsbewegungsdämpfer verwendet zu werden, der zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 angebracht ist, wodurch die Dämpfungsvorrichtung 12 die beschriebene Kraft gemäß dem Betriebszustand und dem Fehlfunktionszustand zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 stabil erzeugen kann, wodurch die Leistungsfähigkeit des Schienenfahrzeugs 1 verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungsvorrichtung 12 auf eine solche Weise aufgebaut, dass der Stator 14A des Elektrodämpfers 14 und der Zylinder 13A des Absorptionsdämpfers 13 an dem Fahrgestell 5 angebracht sind, während das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 und der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 entsprechend an den Zahnstangen 17 und 18 angebracht sind und das Ritzel 19 ferner an dem Fahrzeugkörper 2 angebracht ist, wobei die entsprechenden Zahnstangen 17 und 18 mit diesem im Zahneingriff stehen, so dass diese das Ritzel 19 von einer radialen Richtung sandwichartig einfassen. Die Dämpfungsvorrichtung 12 weist die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G, die eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 13A und dem Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 unterbindet, und die Ritzelbremsvorrichtung 20 auf, welche eine Drehung des Ritzels 19 verhindert.
Folglich, wenn das Schienenfahrzeug 1 normal betrieben wird (wenn das Schienenfahrzeug 1 normal ist), verhindert die Dämpfungsvorrichtung 12 eine Drehung des Ritzels 19 nicht, während eine relative Verschiebung (Erweiterung/Kompression) des Absorptionsdämpfers 13 durch die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G unterbunden wird, wodurch eine Gesamtausgabe des Elektrodämpfers 14 an den Fahrzeugkörper 2 über die Zahnstange 17 und das Ritzel 19 erfolgreich übertragen wird. Mit anderen Worten, wenn das Schienenfahrzeug 1 normal funktioniert, ist es möglich, zu vermeiden, dass die Kraft, die von dem Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, durch den Absorptionsdämpfer 13 absorbiert wird, wodurch die Leistungsfähigkeit der Dämpfungsvorrichtung 12 insgesamt gewährleistet ist.
Ferner, wenn das Schienenfahrzeug 1 normal funktioniert, wird die Kraft, die von dem Elektrodämpfer 14 erzeugt wird, über die Zahnstange 17 und das Ritzel 19 zur Seite des Fahrzeugkörpers übertragen, wodurch die Kraft, die von dem Elektrodämpfer erzeugt wird, zur Seite des Fahrzeugkörpers übertragen werden kann, während diese verstärkt wird. Als Folge davon, selbst wenn der Elektrodämpfer 14 durch einen Elektrodämpfer realisiert wird, der eine schwache Kraft erzeugt, ist es möglich, die Kraft, die von der Dämpfungsvorrichtung 12 erzeugt wird, insgesamt zu erhöhen.
Auf der anderen Seite, wenn eine Fehlfunktion auftritt, beispielsweise wenn die Dämpfungskraft des Elektrodämpfers 14 unzureichend ist, aufgrund einer Fehlfunktion bei der Leistungszufuhr oder dergleichen, verhindert die Dämpfungsvorrichtung 12 eine Drehung des Ritzels 19 durch die Ritzelbremsvorrichtung 20, während eine relative Verschiebung des Absorptionsdämpfers 13 zugelassen wird, wodurch eine Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrwerk 5 erfolgreich durch den Absorptionsdämpfer 13 absorbiert wird. Als Folge davon ist es möglich, zu vermeiden, dass die Dämpfungsvorrichtung 12 außerstande gerät, insgesamt irgendeine Dämpfungskraft zu erzeugen, wodurch es möglich ist, die Ausfallsicherheit und die Zuverlässigkeit der Dämpfungsvorrichtung 12 zu verbessern.
Ferner, wenn der Elektrodämpfer 14 festsitzt, lässt die Dämpfungsvorrichtung 12 eine Drehung des Ritzels 19 und eine relative Verschiebung des Absorptionsdämpfers 13 zu, wodurch eine Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 erfolgreich durch den Absorptionsdämpfer 13 absorbiert wird. Folglich ist es auch möglich, die Ausfallsicherheit zu verbessern und die Zuverlässigkeit der Dämpfungsvorrichtung 12 in dieser Hinsicht sicherzustellen.
Ferner, wenn die Getriebevorrichtung 15, die von dem Ritzel 19 und den Zahnstangen 17 und 18 aufgebaut wird, festsitzt, beispielsweise wenn das Ritzel 19 sich aufgrund des Eindringens eines Fremdkörpers in die Abschnitte, in denen das Ritzel 19 mit den Zahnstangen 17 und 18 im Zahneingriff steht, nicht drehen kann, oder dergleichen, verhindert die Dämpfungsvorrichtung 12 eine Drehung des Ritzels 19 durch die Ritzelbremsvorrichtung 20, während eine relative Verschiebung des Absorptionsdämpfers 13 zugelassen wird, wodurch eine Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 erfolgreich durch den Absorptionsdämpfer 13 und den Elektrodämpfer 14 absorbiert wird. In diesem Fall kann die Dämpfungsvorrichtung 12 eine Kraft erzeugen, bei welcher der Absorptionsdämpfer 13 und der Elektrodämpfer 14 parallel verbunden sind. Folglich ist es möglich, die Ausfallsicherheit zu verbessern und die Zuverlässigkeit der Dämpfungsvorrichtung 12 auch in dieser Hinsicht sicherzustellen.
Die oben beschriebene erste Ausführungsform wurde basierend auf einem Beispiel beschrieben, das auf eine solche Weise aufgebaut ist, dass der Stator 14A und das bewegliche Element 14B des Elektrodämpfers 14 entsprechend an dem Fahrgestell 5 und der Zahnstange 17 vorgesehen (angebracht) sind, während der Zylinder 13A und der Stab 13B des Absorptionsdämpfers 13 entsprechend an dem Fahrgestell 5 und der Zahnstange 18 vorgesehen (angebracht) sind. Allerdings ist die erste Ausführungsform darauf nicht beschränkt und kann beispielsweise auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass das bewegliche Element und der Stator des Elektrodämpfers entsprechend auf der Seite des Fahrgestells und der Zahnstange (vorgesehen) angebracht sind, während der Stab und der Zylinder des Absorptionsdämpfers entsprechend auf der Seite des Fahrgestells und der Zahnstange (vorgesehen) angebracht sind. Mit anderen Worten kann die erste Ausführungsform auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass der Stator und/oder das bewegliche Element des Elektrodämpfers an einem Element (oder dem anderen Element) angebracht ist und das andere Teil, Stator bzw. bewegliches Element, an der Zahnstange vorgesehen (angebracht) ist, während der Zylinder oder der Stab des Absorptionsdämpfers an dem einen Element (oder dem anderen Element) angebracht ist und das andere Teil, Zylinder bzw. Stab, an der Zahnstange vorgesehen (angebracht) ist.
Als Nächstes stellen die 15 und 16(A) bis (D) eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die oben beschriebene erste Ausführungsform ist so aufgebaut, dass diese die Zahnstangen entsprechend auf der Seite des Elektrodämpfers und der Seite des Absorptionsdämpfers aufweist und ferner das Ritzel auf der Seite des Fahrzeugkörpers aufweist. Auf der anderen Seite ist die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut, dass diese die Zahnstangen entsprechend auf der Seite des Elektrodämpfers und der Seite des Fahrwerks aufweist und ferner das Ritzel auf der Seite des Absorptionsdämpfers aufweist. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen werden gleiche Komponenten aus der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform gekennzeichnet, und Beschreibungen davon werden ausgelassen.
Eine Dämpfungsvorrichtung 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen zwei Elementen angebracht, dem Fahrzeugkörper 2 als das eine der relativ zueinander beweglichen Elemente und dem Fahrgestell 5 als das andere der relativ zueinander beweglichen Elemente. Die Dämpfungsvorrichtung 41 weist im Wesentlichen zwei Absorptionsdämpfer 41 als Krafterzeugungseinheit, einen Elektrodämpfer 43 als Krafterzeugungseinheit und eine Getriebevorrichtung 44 als Schalteinheit auf.
Jeder der Absorptionsdämpfer 42 weist einen Stab 42B auf, der von dem Zylinder 42A vorsteht, und erzeugt eine Dämpfungskraft durch Umwandeln von Bewegungsenergie einer Vor- oder Zurückbewegung dieses Stabs 42B in Wärmeenergie, wie bei dem Absorptionsdämpfer 13 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Ein nahes Ende des Zylinders 42A, das einer Bodenseite jedes Absorptionsdämpfers 42 entspricht, ist in einem Stator 43A des Elektrodämpfers 43, der unten beschrieben wird, angebracht. Auf der anderen Seite ist ein Ritzel 47, das in der Getriebevorrichtung 44, die unten beschrieben wird, enthalten ist, an einem entfernten Ende des Stabs 42B, das einer Stabseite jedes der Absorptionsdämpfer 42 entspricht, angeordnet.
Ferner ist eine Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C (vgl. 16(A) bis (D)), welche eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 42A und dem Stab 42B (eine Vor- oder Zurückbewegung des Stabs 42B relativ zum Zylinder 42A) unterbindet (verbietet), an dem Absorptionsdämpfer 42 angeordnet. Diese Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C ist vergleichbar mit der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 13G gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und kann beispielsweise einen Aufbau anwenden, der den Sperrzustand realisiert, indem ein Hydraulikölfluss in dem Zylinder 42A unterbunden (blockiert) wird.
Der Elektrodämpfer 43 weist den Stator 43A und ein bewegliches Element 43B, das relativ zum Stator 43A linear beweglich ist, auf, wie bei dem Elektrodämpfer 14 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Mit anderen Worten ist der Elektrodämpfer 43 als Dreiphasen-Linearsynchronmotor aufgebaut und weist im Wesentlichen den bodenseitig geschlossenen zylindrischen Stator 43A, der einen Anker 43F mit daran vorgesehenen Wicklungen 43C, 43D und 43E von U-, V- und W-Phasen aufweist, und das zylindrische bewegliche Element 43B auf, das mehrere zylindrische Permanentmagneten 43G aufweist, die in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Eine Anbringöse 43H zum Anbringen eines nahen Endes des Stators 43A an der Seite des Fahrzeugkörpers ist an dem nahen Ende des Stators 43A vorgesehen. Auf der anderen Seite ist eine Zahnstange 45, die in der unten beschriebenen Getriebevorrichtung 44 enthalten ist, auf einer radialen Innenseite des beweglichen Elements 43B vorgesehen. Ferner ist beispielsweise ein Führungspin (nicht dargestellt), der relativ zum beweglichen Element 43B an einer Position verschiebbar ist, die eine Störung bzw. Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten 43G und einem Zahnabschnitt 45A der Zahnstange 45 verhindert, an dem Stator 43A angeordnet, um dem beweglichen Element 43A und dem Stator 43A zu ermöglichen, sich relativ zueinander verschieben (erweitern/zusammenziehen) zu können, während diese koaxial zueinander gehalten werden.
Ferner ist eine Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J (vgl. 16(A) bis (D)), die eine Relativbewegung zwischen dem Stator 43A und dem beweglichen Element 43B (eine Vor- oder Zurückbewegung des beweglichen Elements 43B relativ zum Stator 43A) unterbindet (verhindert), an dem Elektrodämpfer 43 angeordnet. Diese Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J kann wie die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung, die in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform vorgesehen ist, je nach Erfordernis aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J so aufgebaut sein, dass diese beispielsweise an dem oben beschriebenen Führungspin angeordnet ist und das bewegliche Element 43B an dem Führungspin fixiert, wenn der Elektrodämpfer gesperrt ist.
Die Getriebevorrichtung 44 ist zwischen dem Absorptionsdämpfer 42 und dem Elektrodämpfer 43 vorgesehen. Die Getriebevorrichtung 44 ermöglicht eine mechanische Umschaltung des Absorptionsdämpfers 42 und des Elektrodämpfers 43 zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung. Folglich weist die Getriebevorrichtung 44 im Wesentlichen die Zahnstange (Zahnstangengetriebe) 45, welche die eine Zahnstange ist, eine Zahnstange (Zahnstangengetriebe) 46, welche die andere Zahnstange ist, und die Ritzel (Getrieberitzel) 47 und 47 auf. Die eine Zahnstange 45 und die andere Zahnstange 46 sind bezüglich des Ritzels 47 einander gegenüber angeordnet.
Die eine Zahnstange 45 ist integral an den beweglichen Element 43B des Elektrodämpfers 43 ausgebildet. Mit anderen Worten wird die eine Zahnstange 45 so durch Ausbilden des Zahnabschnitts 45A aufgebaut, dass diese mit dem Ritzel 47 in dem beweglichen Element 43B des Elektrodämpfers 43 in einer Längsrichtung (der axialen Richtung) auf eine solche Weise im Zahneingriff steht, dass das Ritzel 47 und der Zahnabschnitt 45A einander zugewandt sind.
Die andere Zahnstange 46 weist ein stabförmiges Stabelement 46A und einen Zahnabschnitt 46B auf, der auf einer Endseite des Stabelements 46A vorgesehen ist, um sich in der Längsrichtung (der axialen Richtung) zu erstrecken, und ist aufgebaut, um mit dem Ritzel 47 im Zahneingriff zu stehen. Eine Anbringöse 46C zum Anbringen der anderen Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells ist an einem nahen Ende des Stabelements 46A vorgesehen. Beispielsweise ist ein Lager (nicht dargestellt) zur Positionierung des Stabelements 46A (Fixieren einer Position eines Zentrums) zwischen dem Stabelement 46A und dem Stator 43A und dem Absorptionsdämpfer 42 angeordnet, um dem Stabelement 46A (der anderen Zahnstange 46) und dem Stator 43A des Elektrodämpfers 43 zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu verschieben (erweitern/zusammenzuziehen), während diese koaxial zueinander gehalten werden.
Die Ritzel 47 und 47 sind als ringförmige Elemente ausgebildet, welche die Zahnabschnitte 47A aufweisen, die aufgebaut sind, um mit den Zahnstangen 45 und 46 auf den Außenumfangsseiten davon im Zahneingriff zu stehen, und sind entsprechend an den entfernten Enden der Stäbe 42B des Absorptionsdämpfers 42 angebracht. In diesem Fall sind die entsprechenden Ritzel 47 an den entfernten Enden der Stäbe 42B über Wälzlager (nicht dargestellt) drehbar angebracht. Achsen der entsprechenden Ritzel 47 als Drehzentren stehen senkrecht auf einer zentralen Achse des Stabs 42B.
Die Getriebevorrichtung 44 kann auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass eine Ritzelbremsvorrichtung vorgesehen ist, so dass Reibungskräfte der Ritzel 47 variiert (eine Drehung der Ritzel 47 unterbunden) werden können, sofern erforderlich. Die Ritzelbremsvorrichtung kann wie die Ritzelbremsvorrichtung 20 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform aufgebaut sein. Die Ritzelbremsvorrichtung kann einen Zustand erzeugen, der in 16(D) dargestellt ist, der unten beschrieben wird, das heißt einen Zustand, der gleich einem solchen Zustand ist, bei dem die Zahnstangen 45 und 46 und die Ritzel 47 der Getriebevorrichtung 44 relativ zueinander fixiert (blockiert) sind.
Als Nächstes wird ein Funktionsprinzip der Dämpfungsvorrichtung 41 mit Bezug auf die 16(A) bis (D) beschrieben. Die 16(A) bis (D) stellen die Dämpfungsvorrichtung 41 zur Vereinfachung des Verständnisses der Funktionsweise der entsprechenden Bestandteile der Dämpfungsvorrichtung 41 dar, als sei diese so aufgebaut, dass sie nur den einzigen Absorptionsdämpfer 42 und das einzige Ritzel 47, das mit den Zahnstangen 45 und 46 im Zahneingriff steht, aufweist. Ferner kennzeichnet ein schwarzes Dreieck X1 in 16(B), dass der Stab 42B durch die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C gesperrt (fixiert) ist. Ein schwarzes Dreieck X2, das in 16(C) dargestellt ist, kennzeichnet, dass das bewegliche Element 43B durch die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J gesperrt (fixiert) ist. Ein schwarzes Dreieck X3, das in 16(D) dargestellt ist, kennzeichnet, dass eine Drehung des Ritzels 47 aufgrund einer Fehlfunktion der Dämpfungsvorrichtung 41 oder durch die sofern erforderlich bereitgestellte Ritzelbremsvorrichtung gesperrt (blockiert oder fixiert) ist.
16(A) stellt den neutralen Zustand dar (die neutrale Position und die initiale Position). Dieser Fall entspricht beispielsweise einem solchen Zustand, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C, die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J und die sofern erforderlich bereitgestellte Ritzelbremsvorrichtung deren entsprechende Ziele entsperren (oder sperren).
16(B) zeigt den aktiven Betrieb, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C den Absorptionsdämpfer sperrt (fixiert), während die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J (und die sofern erforderlich bereitgestellte Ritzelbremsvorrichtung) den Elektrodämpfer (und das Ritzel) entsperrt. In diesem Zustand ist eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 42A und dem Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42 eingeschränkt (unterbunden), während eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 43A und dem beweglichen Element 43B des Elektrodämpfers 43 und eine Drehung des Ritzels 47 nicht eingeschränkt sind (nicht unterbunden sind).
In diesem Fall, wenn die Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells zusammen mit dem Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung (einer vertikalen Richtung in den 16(A) bis (D)) des Fahrzeugkörpers 2 aufgrund einer Eingabe von der Seite des Fahrgestells verschoben wird (schwingt), verschiebt sich das bewegliche Element 43B des Elektrodämpfers 43 um denselben Verschiebungsbetrag wie ein Verschiebungsbetrag der Zahnstange 46, in einer umgekehrten Richtung bezüglich einer Verschiebungsrichtung der Zahnstange 46, über eine Drehung des Ritzels 47, da eine Verschiebung des Stabs 42B des Absorptionsdämpfers 42 eingeschränkt ist. Gleichzeitig wird der Absorptionsdämpfer 42 gesperrt, so dass der Absorptionsdämpfer 42 nicht dahingehend funktioniert, die Bewegung des Elektrodämpfers 43 aufzuheben (wechselwirkt nicht mit der Bewegung des Elektrodämpfers 43). Folglich wird die gesamte Kraft, die von dem Elektrodämpfer 43 erzeugt wird, zur Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells übertragen (als Schwingungsdämpfungskraft). Dieser aktive Betriebszustand kann als Betriebsart verwendet werden, wenn festgestellt wird, dass der Elektrodämpfer 43 keine Fehlfunktion aufweist (die Normalbetriebsart). In diesem Fall kann der Fahrkomfort durch den Elektrodämpfer 43 gesteuert werden.
6(C) stellt den passiven Betrieb dar, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C (und die sofern erforderlich bereitgestellte Ritzelbremsvorrichtung) den Absorptionsdämpfer (und das Ritzel) entsperrt, während die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J den Elektrodämpfer 43 sperrt (fixiert). In diesem Zustand wird eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 43A und dem beweglichen Element 43B des Elektrodämpfers 43 eingeschränkt (unterbunden), während eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 42A und dem Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42 und eine Drehung des Ritzels 47 nicht eingeschränkt werden (nicht unterbunden werden).
In diesem Fall, wenn die Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells zusammen mit dem Fahrgestell 5 in der Links-/Rechtsrichtung (der vertikalen Richtung in den 16(A) bis (D)) des Fahrgestells 5 aufgrund einer Eingabe von der Seite des Fahrgestells verschoben wird (schwingt), verschiebt sich das Ritzel 47 um einen Verschiebungsbetrag, der die Hälfte (ein halb) eines Verschiebungsbetrags der Zahnstange 46 beträgt, in derselben Richtung wie die Verschiebung der Zahnstange 46, während sich dieses dreht, da eine Verschiebung des beweglichen Elements 43B des Elektrodämpfers 43 eingeschränkt ist. Als Folge davon wird der Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42 um den Verschiebungsbetrag verschoben, der die Hälfte (ein halb) des Verschiebungsbetrags der Zahnstange 46 beträgt, in derselben Richtung wie die Verschiebungsrichtung der Zahnstange 46 (des Fahrgestells 5).
Gleichzeitig wird der Elektrodämpfer 43 gesperrt und arbeitet folglich nicht, wodurch die gesamte Arbeit, die von der Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells eingegeben wird, durch den Absorptionsdämpfer 42 absorbiert wird. In diesem Fall ist ein Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (eine Reduziereinrichtung) zwischen dem Ritzel 47 und den Zahnstangen 45 und 46 vorgesehen, wodurch der Absorptionsdämpfer 42 um den Betrag verschoben wird, der die Hälfte (ein halb) der Verschiebung der Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells beträgt, und die Hälfte der Kraft, die von dem Absorptionsdämpfer 42 erzeugt wird, wird zur Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells übertragen. Folglich kann der Absorptionsdämpfer 42, der in der Dämpfungsvorrichtung 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, eine Dämpfungskraft erzeugen, die äquivalent zu einem allein verwendeten Absorptionsdämpfer ist, indem ein Dämpfungskoeffizient viermal so groß wie bei dem herkömmlichen Absorptionsdämpfer, der alleine verwendet wird, ist.
Dieser passive Betriebszustand kann als Betriebsart verwendet werden, wenn bestimmt wird, dass der Elektrodämpfer 43 eine Fehlfunktion aufweist (die sichere Betriebsart). In diesem Fall kann der Fahrkomfort durch den Absorptionsdämpfer 42 gewährleistet werden. Der aktive Betriebszustand und der passive Betriebszustand können gemäß einer Fehlfunktion des Elektrodämpfers 43 umgeschaltet werden, und diese können beispielsweise weiter beliebig umgeschaltet werden (sofern erforderlich), selbst wenn der Elektrodämpfer 43 keine Fehlfunktion aufweist, das heißt wenn das Schienenfahrzeug normal funktioniert.
16(D) stellt den Parallelbetrieb dar, in dem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 42C und die Elektrodämpfer-Sperrvorrichtung 43J den Absorptionsdämpfer und den Elektrodämpfer entsprechend entsperren, während eine Drehung des Ritzels 47 aufgrund einer Fehlfunktion der Getriebevorrichtung 44 oder durch die sofern erforderlich bereitgestellte Ritzelbremsvorrichtung gesperrt (blockiert oder fixiert) wird. In diesem Zustand ist die Drehung des Ritzels 47 eingeschränkt (unterbunden), während eine relative Verschiebung zwischen dem Stator 43A und dem beweglichen Element 43B des Elektrodämpfers 43 und eine relative Verschiebung zwischen dem Zylinder 42A und dem Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42 nicht eingeschränkt sind.
In diesem Fall werden das bewegliche Element 43B des Elektrodämpfers 43 und der Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42 um dieselben Beträge in derselben Richtung wie eine Verschiebung der Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells verschoben. Als Folge davon, selbst wenn die Getriebevorrichtung 44 festsitzt bzw. blockiert ist, kann die Zahnstange 46 auf der Seite des Fahrgestells verschoben werden (führt einen Hub aus), wodurch die Ausfallsicherheit und die Zuverlässigkeit verbessert werden. Wenn der Absorptionsdämpfer 42 einen Dämpfungskoeffizienten aufweist, der das Vierfache des allein verwendeten herkömmlichen Dämpfers beträgt, wie es oben beschrieben ist, um die Dämpfungskraft der Dämpfungsvorrichtung 41 insgesamt während des Parallelbetriebs zu gewährleisten, ist die Dämpfungsvorrichtung 41 viermal so fest bzw. starr wie der allein verwendete herkömmliche Dämpfer, wenn die Kraft, die von dem Elektrodämpfer 43 erzeugt wird, während des Parallelbetriebs null ist.
Auf diese Weise kann auch die so aufgebaute zweite Ausführungsform im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die oben beschriebene erste Ausführungsform bereitstellen. Mit anderen Worten kann auch die vorliegende Ausführungsform zu der Zeit eine gewünschte Kraft gemäß einer Bedingung erzeugen, unabhängig von einer Betriebsbedingung und davon ob der Elektrodämpfer 43 und die Getriebevorrichtung 44 normal oder anormal vorliegen.
17 stellt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Gemäß der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wird die Schalteinheit durch die Getriebevorrichtung, welche die Zahnstangen und das Ritzel aufweist, realisiert. Auf der anderen Seite wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schalteinheit durch eine Strömungsmengeneinstellvorrichtung, welche eine Strömungsmenge des Hydraulikfluids einstellt, und eine Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung realisiert, die ein Erweitern/Zusammenziehen des Absorptionsdämpfers unterbindet (verhindert). In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden gleiche Komponenten wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet, und Beschreibungen derselben werden ausgelassen.
Eine Dämpfungsvorrichtung 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen einen Absorptionsdämpfer 52 als Krafterzeugungseinheit, einen Elektrodämpfer 65 als Krafterzeugungseinheit und eine Strömungsmengeneinstellvorrichtung 66 und eine Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 als Schalteinheit auf.
Der Absorptionsdämpfer 52 weist zwei Stäbe 59 und 60 auf, die von einem Zylinder 53 vorstehen, und erzeugt eine Dämpfungskraft durch Umwandeln von Bewegungsenergie von Vor- oder Rückbewegungen der Stäbe 59 und 60 in Wärmeenergie. Genauer gesagt weist der Absorptionsdämpfer 52 den zylindrischen Zylinder 53, der das Hydraulikfluid, wie beispielsweise Hydrauliköl, abgedichtet enthält, einen ersten Kolben 57 und einen zweiten Kolben 58 auf, die verschiebbar in dem Zylinder 53 enthalten sind und den Innenbereich des Zylinders 53 in drei Kammern, eine erste stabseitige Ölkammer 54, eine zweite stabseitige Ölkammer 55 und eine Zwischenölkammer 56, unterteilen, wobei eine Endseite des ersten Stabs 59 von einem Ende des Zylinders 53 hervorsteht und eine gegenüberliegende Endseite fest an dem ersten Kolben 57 angebracht ist, und eine Endseite des zweiten Stabs 60 von einem gegenüberliegenden Ende des Zylinders 53 hervorsteht und eine gegenüberliegende Endseite fest an dem zweiten Kolben 58 angebracht ist.
Der Zylinder 53 weist einen zylindrischen Zylinderhauptkörper 53A und ein erstes Abdeckelement 53B und ein zweites Abdeckelement 53C auf, die entsprechende Öffnungen des Zylinderhauptkörpers 53A auf beiden Endseiten in der axialen Richtung zusammen mit entsprechenden Öffnungen eines beweglichen Elements 65B des Elektrodämpfers 65, der unten beschrieben wird, auf beiden Endseiten in der axialen Richtung schließen. Ein Reservoir 53B1, welches das Hydraulikfluid enthält, ist an dem ersten Abdeckelement 53B vorgesehen.
Ferner ist die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67, die unten beschrieben wird, an dem ersten Abdeckelement 53B angeordnet.
Ferner ist eine erste Anbringöse 61, die aufgebaut ist, um auf der Seite des Fahrzeugkörpers oder der Seite des Fahrgestells angebracht zu sein, an einem Ende des ersten Stabs 59 vorgesehen, und eine zweite Anbringöse 62, die aufgebaut ist, um auf der Seite des Fahrgestells oder der Seite des Fahrzeugkörpers angebracht zu sein, ist an einem Ende des zweiten Stabs 60 vorgesehen. Die zweite Anbringöse 62 steht von einem Bodenabschnitt 65A1 eines Stators 65A des Elektrodämpfers 65, der unten beschrieben wird, hervor. Mit anderen Worten sind der zweite Stab 60 und der Stator 65A an der zweiten Anbringöse 62 fixiert, und dieser zweite Stab 60 und der Stator 65A sind aufgebaut, um integral miteinander verschoben zu werden.
Ferner ist ein erster Öldurchgang 63, der die erste stabseitige Ölkammer 54 und die Zwischenölkammer 56 miteinander verbindet, um zu ermöglichen, dass das Hydrauliköl zwischen dieser ersten stabseitigen Ölkammer 54 und der Zwischenölkammer 56 fließt, an dem ersten Kolben 57 und dem ersten Stab 59 ausgebildet. Ein zweiter Öldurchgang 64, der die zweite stabseitige Ölkammer 55 und die Zwischenölkammer 56 miteinander verbindet, um zu ermöglichen, dass das Hydrauliköl zwischen dieser zweiten stabseitigen Ölkammer 55 und der Zwischenölkammer 56 fließt, ist an dem zweiten Kolben 58 und dem zweiten Stab 60 ausgebildet.
Ein Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Öffnung, die als Widerstand gegen eine Strömung des Hydraulikfluids dient, ist an der Zwischenposition des ersten Öldurchgangs 63 vorgesehen. Dieser Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus begrenzt einen Fluss des Fluids zwischen der ersten stabseitigen Ölkammer 54 und der Zwischenölkammer 56, wodurch eine Dämpfungskraft zwischen dem ersten Stab 59 und dem Zylinder 53 erzeugt wird. Auf der anderen Seite ist die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66, die unten beschrieben wird, in dem zweiten Öldurchgang 64 vorgesehen.
Der Elektrodämpfer 65 weist den Stator 65A und das bewegliche Element 65B auf, das relativ zum Stator 65A linear beweglich ist. Mit anderen Worten ist der Elektrodämpfer 65 als Linearmotor aufgebaut und weist im Wesentlichen den bodenseitig geschlossenen zylindrischen Stator 65A, der einen Anker 65D mit Wicklungen 65C, die daran vorgesehen sind, aufweist, und das zylindrische bewegliche Element 65B auf, das mehrere zylindrische Permanentmagneten 65E aufweist, die in der axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Eine Anbringungsöffnung 65A2 zum Anbringen der zweiten Anbringöse 62, die an dem zweiten Stab 60 vorgesehen ist, ist an dem Bodenabschnitt 65A1 des Stators 65A ausgebildet. Aufgrund dieser Öffnung sind der Stator 65A und der zweite Stab 60 auf der Seite des Fahrzeugkörpers oder der Seite des Fahrgestells über die zweite Anbringöse 62, die eine gemeinsame Anbringöse ist, angebracht. Auf der anderen Seite ist das bewegliche Element 65B an dem Zylinder 53 auf der radialen Außenseite des Zylinders 53 des Absorptionsdämpfers 52 angebracht. Genauer gesagt ist das bewegliche Element 65B an dem Zylinder 53 angebracht, wobei der Zylinder 53 darin eingebracht ist und die Öffnungen des beweglichen Elements 65B auf den beiden Seiten in der axialen Richtung durch die Abdeckelemente 53B und 53C des Zylinders 53 geschlossen sind.
Die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 bildet die Schalteinheit zusammen mit der Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67, die unten beschrieben wird, und ermöglicht ein Umschalten des Absorptionsdämpfers 52 und des Elektrodämpfers zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung. Die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 ist an einer bestimmten Position des Öldurchgangs 64 zwischen dem Absorptionsdämpfer 52 und dem Elektrodämpfer 65 angeordnet. Die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 erhöht oder verringert einen Öffnungsbereich des zweiten Öldurchgangs 64, durch den das Hydraulikfluid tritt, und wird beispielsweise zwischen einem vollständig geöffneten Zustand, in dem der Öffnungsbereich maximiert ist, einem vollständig geschlossenen Zustand, in dem der Öffnungsbereich null ist, und einem reduzierten Zustand des Öffnungsbereichs als Zwischenzustand zwischen diesen (einem Zustand zwischen dem vollständig geöffneten Zustand und dem vollständig geschlossenen Zustand) umgeschaltet.
Die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 ist zwischen dem Absorptionsdämpfer 52 und dem Elektrodämpfer 65 positioniert und ist an dem ersten Abdeckelement 53B angebracht. Die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 unterbindet (verhindert) eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 53 und dem ersten Stab 59 (eine Vor- oder Rückbewegung des ersten Stabs 59 relativ zum Zylinder 53). Die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 weist einen Eingriffspin 67A auf, der aufgebaut ist, um mit dem ersten Stab 59 im Eingriff zu stehen, und unterbindet eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 53 und dem ersten Stab 59, indem der Eingriffspin 67A mit dem ersten Stab 59 in Eingriff gebracht wird, wenn der Absorptionsdämpfer 52 gesperrt wird. Auf der anderen Seite löst die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 den Eingriff des Eingriffspins 67A von dem ersten Stab 59, indem der Eingriffspin 67A von dem ersten Stab 59 zurückgezogen wird, wenn der Absorptionsdämpfer 52 entsperrt wird. Als Folge davon kann sich der erste Stab 59 relativ zum Zylinder 53 bewegen.
Als Nächstes wird eine Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wenn die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 sich in dem vollständig geöffneten Zustand befindet, fließt das Hydraulikfluid sanft zwischen der zweiten stabseitigen Ölkammer 55 und der Zwischenölkammer 56 und der zweite Stab 60 kann relativ zum Zylinder 53 frei verschoben werden. In diesem Fall kann das Schienenfahrzeug somit unter Verwendung des Elektrodämpfers 65 allein in den aktiven Betrieb versetzt werden, indem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer zu sperren (um eine Verschiebung des ersten Stabs 59 relativ zum Zylinder 53 zu unterbinden).
Auf der anderen Seite, wenn die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 sich in dem vollständig geschlossenen Zustand befindet, wird der Fluss des Hydraulikfluids zwischen der zweiten stabseitigen Ölkammer 55 und der Zwischenölkammer 56 blockiert (unterbunden), wodurch eine Verschiebung des zweiten Stabs 60 relativ zum Zylinder 53 unterbunden (verhindert) wird. In diesem Fall kann eine Dämpfungskraft zwischen dem Zylinder 53 und dem ersten Stab 59 erzeugt werden, indem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer 52 zu entsperren (eine relative Verschiebung des ersten Stabs 59 und des Zylinders 53 zu ermöglichen). Als Folge davon kann das Schienenfahrzeug unter Verwendung des Absorptionsdämpfers 52 allein in den passiven Betrieb (die Reihenverbindung) versetzt werden.
Auf der anderen Seite, wenn sich die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 in dem reduzierten Zustand des Öffnungsbereichs befindet, kann der Fluss des Hydraulikfluids zwischen der zweiten stabseitigen Ölkammer 55 und der Zwischenölkammer 56 eingeschränkt werden, und eine Dämpfungskraft kann zwischen dem zweiten Stab 60 und dem Zylinder 53 erzeugt werden. Mit anderen Worten fungiert die Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung 66 als Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus, die eine Dämpfungskraft zwischen dem zweiten Stab 60 und dem Zylinder 53 erzeugt. In diesem Fall kann das Schienenfahrzeug in den parallelen Betriebszustand (die parallele Verbindung) versetzt werden, in dem der Absorptionsdämpfer 52 und der Elektrodämpfer 65 parallel betrieben werden können, indem die Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung 67 veranlasst wird, den Absorptionsdämpfer 52 zu sperren.
Auf diese Weise kann auch die so aufgebaute dritte Ausführungsform dieselben Wirkungen wie die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform bereitstellen. Mit anderen Worten kann auch die vorliegende Ausführungsform eine gewünschte Kraft zu der Zeit gemäß einer Bedingung erzeugen, unabhängig von einer Betriebsbedingung und ob sich der Elektrodämpfer 65 normal oder anormal verhält.
Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem der Elektrodämpfer 14 oder 43 durch den direkt angetriebenen Linearmotor realisiert wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Elektrodämpfer 71 einen Drehmotor 71A, der einen Stator aufweist, und einen Umwandlungsmechanismus der Dreh-/Linearbewegung 71B (eine Kugelgewindespindel oder dergleichen), der ein bewegliches Element enthält, aufweisen, wie bei einer ersten Modifikation, die in der 18 dargestellt ist, und einer zweiten Modifikation, die in 19 dargestellt ist. In diesem Fall entspricht die 18 einer Modifikation der ersten Ausführungsform, und die 19 entspricht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem die Getriebevorrichtung 15 oder 44 auf eine solche Weise aufgebaut ist, dass die beiden Zahnstangen 17 und 18 oder die beiden Zahnstangen 45 und 46 mit dem Ritzel 19 oder 47, welche den jeweiligen Zahnabschnitt 19A oder 47A aufweisen, im Zahneingriff stehen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Ritzel 81 so aufgebaut sein, dass dieses Zahnabschnitte 81A und 81B aufweist, die unterschiedliche Außendurchmesser haben, und wobei die Zahnstangen 17 und 18 oder 45 und 46 aufgebaut sind, um mit den entsprechenden Zahnabschnitten 81A und 81B im Zahneingriff zu stehen, wie bei einer dritten Modifikation, die in der 20 dargestellt ist, und einer vierten Modifikation, die in der 21 dargestellt ist. 20 entspricht einer Modifikation der ersten Ausführungsform und 21 entspricht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen den Verschiebungsbeträgen der Zahnstangen 17 und 18 oder 45 und 46 und dem Verschiebungsbetrag des Ritzels 81 aus einem Verhältnis der Durchmesser der entsprechenden Zahnabschnitte 81A und 81B des Ritzels 81 bestimmt. Folglich kann der Elektrodämpfer (der Elektroaktuator) 14 oder 43 ein Elektrodämpfer eines hohen Drehmoments mit geringer Geschwindigkeit oder eines niedrigen Drehmoments mit hoher Geschwindigkeit sein, gemäß einer Einstellung des Verhältnisses zwischen den Durchmessern der entsprechenden Zahnabschnitte 81A und 81B des Ritzels 81, wodurch die Flexibilität des Aufbaus verbessert wird.
Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem die Getriebevorrichtung 15 oder 44 das jeweilige Ritzel 19 oder 47 enthält. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Getriebevorrichtung 15 oder 44 so aufgebaut sein, dass diese mehrere Ritzel 91 und 92 enthält, die parallel angeordnet sind, wie bei einer fünften Modifikation, die in 22 dargestellt ist, und einer sechsten Modifikation, die in 23 dargestellt ist. 22 entspricht einer Modifikation der ersten Ausführungsform und 23 entspricht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform. In diesem Fall kann die Festigkeit und die Haltbarkeit der Abschnitte, an denen die Zahnstangen 17 und 18 oder 45 und 46 mit den Ritzeln 91 und 92 im Zahneingriff stehen, verbessert werden.
Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem die Schalteinheit durch die Getriebevorrichtung 15 oder 44 realisiert wird, die von den Zahnstangen 17 und 18 oder 45 und 46 und dem Ritzel 19 oder 47 aufgebaut wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Schalteinheit auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass der Stab 42B des Absorptionsdämpfers 42, das bewegliche Element 43B des Elektrodämpfers 43 und das Fahrzeugkörperkopplungselement 101, das auf der Seite des Fahrzeugkörpers vorgesehen ist, über einen Kopplungsstab 102 miteinander gekoppelt sind, wie bei einer siebten Modifikation, die in 24 dargestellt ist. In diesem Fall verbindet der Kopplungsstab 102 den Stab 42B, das bewegliche Element 43B und das Fahrzeugkörperkopplungselement 101 schwenkbar über Drehunterstützungselemente 103, wie beispielsweise Lager und Pins. 24 entspricht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem ein Dämpfer, der eine konstante Dämpfungskraft ausüben kann, als Absorptionsdämpfer 13 oder 42 angewendet wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt, und beispielsweise kann diese auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass ein Dämpfer als Absorptionsdämpfer 111 angewendet wird, der eine einstellbare Dämpfungskraft (ein Halbaktivdämpfer) ausüben kann, wie bei einer achten Modifikation, die in der 25 dargestellt ist.
In diesem Fall können beide Kräfte (die Schubkraft und die Dämpfungskraft) durch den Elektrodämpfer 43 und den Absorptionsdämpfer 111 eingestellt (gesteuert) werden, wenn die Dämpfer parallel verbunden sind (der Elektrodämpfer 43 und der Absorptionsdämpfer 111 können gemeinsam die Kraft der Dämpfungsvorrichtung 41 erzeugen). Genauer gesagt ist der Absorptionsdämpfer 111 hauptsächlich für eine Widerstandskraft verantwortlich, bezüglich der Kraft, die von der Dämpfungsvorrichtung 41 erzeugt wird, und der Elektrodämpfer 43 ist hauptsächlich für eine Hilfskraft verantwortlich, bezüglich der Kraft, die von der Dämpfungsvorrichtung 41 erzeugt wird. Mit dieser Anordnung kann der Energieverbrauch verringert werden, während Schwingungen des Fahrzeugs verringert werden. Ferner, wenn der Absorptionsdämpfer 111 bezüglich der Widerstandskraft genutzt wird, kann der Energieverbrauch weiter verringert werden, indem der Elektrodämpfer 43 veranlasst wird, in einem Regenerationsbereich zu arbeiten.
Die oben beschriebene erste Ausführungsform wurde basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem das Ritzel 19 der Getriebevorrichtung 15 so aufgebaut ist, dass dieses den zentralen Pin 6 des Fahrzeugkörpers 2 umgibt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann das Ritzel aufgebaut sein, um an einer Position angeordnet zu sein, die von dem zentralen Pin (einem Pol bzw. Stab der Traktionsvorrichtung) verschoben ist. Mit anderen Worten kann die Getriebevorrichtung (die Schalteinheit) beispielsweise an einem Abschnitt zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrgestell angeordnet sein, der nicht mit einem anderen Element wechselwirkt, gemäß dem Aufbau zwischen dem Fahrgestell und dem Fahrzeugkörper, dem Aufbau der Traktionsvorrichtung und dergleichen. Dies gilt auch für die zweite und dritte Ausführungsform.
Die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem die Dämpfungsvorrichtung 12, 41 oder 51 auf eine solche Weise als Krafterzeugungsmechanismus aufgebaut ist, dass der Absorptionsdämpfer 13, 42 oder 52 und der Elektrodämpfer 14, 43 oder 65 an dem Fahrzeug, wie beispielsweise dem Schienenfahrzeug (zwischen dem Fahrzeugkörper 2 und dem Fahrgestell 5 desselben) angebracht sind, während diese horizontal angeordnet sind. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Krafterzeugungsmechanismus auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass der Absorptionsdämpfer und der Elektrodämpfer an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug (zwischen einem Fahrzeugkörper und einer Achse desselben) angebracht sind, während diese vertikal angeordnet sind.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurden basierend auf dem Beispiel beschrieben, in dem die Dämpfungsvorrichtung 12, 41 oder 51 als Krafterzeugungsmechanismus an einem Fahrzeug angebracht ist. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Dämpfungsvorrichtung für eine elektromagnetische Aufhängung angewendet werden, die für verschiedene Arten von Maschinen, Gebäuden und dergleichen, die als Schwingungsquellen dienen, verwendet wird.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, eine gewünschte Kraft gemäß einer Bedingung zu erzeugen.
Genauer gesagt kann die Krafterzeugungsvorrichtung mittels der Schalteinheit die eine Krafterzeugungseinheit und die andere Krafterzeugungseinheit zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung umschalten. Folglich kann die Krafterzeugungsvorrichtung die gewünschte Kraft unter Verwendung der einen Krafterzeugungseinheit und/oder der anderen Krafterzeugungseinheit erzeugen, indem die Reihenverbindung und die Parallelverbindung unter Verwendung der Schalteinheit gemäß der Bedingung geschaltet werden.
Gemäß den Ausführungsformen kann die Schalteinheit den Absorptionsdämpfer und den Elektrodämpfer zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung umschalten. Folglich kann die Krafterzeugungsvorrichtung die gewünschte Kraft unter Verwendung des Absorptionsdämpfers und/oder des Elektrodämpfers erzeugen, indem die Reihenverbindung und die Parallelverbindung unter Verwendung der Schalteinheit gemäß der Bedingung geschaltet werden. In diesem Fall kann die Krafterzeugungsvorrichtung beispielsweise durch Einstellen der Reihenverbindung unter Verwendung der Schalteinheit und Sperren (Fixieren) des Absorptionsdämpfers oder des Elektrodämpfers den anderen Dämpfer allein verwenden. Ferner kann die Krafterzeugungsvorrichtung beispielsweise Kräfte von sowohl dem Absorptionsdämpfer als auch dem Elektrodämpfer erhalten, indem die Parallelverbindung unter Verwendung der Schalteinheit eingestellt wird.
Gemäß den Ausführungsformen wird die Schalteinheit von den Zahnstangen und dem Ritzel aufgebaut, wodurch die Krafterzeugungseinheit die Kraft über die Schalteinheit stabil übertragen kann, unabhängig davon, ob der geschaltete Zustand (die Betriebsart) die Reihenverbindung oder die Parallelverbindung ist. In diesem Fall kann die Schalteinheit durch das Ritzel und die beiden Zahnstangen, die mit dem Ritzel im Zahneingriff stehen, aufgebaut sein. Entweder der Stab oder der Zylinder des Absorptionsdämpfers und entweder der Stator oder das bewegliche Element des Elektrodämpfers können an dem einen Element angebracht sein. Jedes der drei Elemente, Ritzel bzw. die beiden Zahnstangen, können an dem anderen Element, Stab bzw. Zylinder, des Absorptionsdämpfers angebracht sein. Jedes der beiden verbleibenden Elemente kann an dem anderen Element, Stator bzw. bewegliches Element, des Elektrodämpfers angebracht sein. Das verbleibende Element kann an dem anderen Element angebracht sein.
Gemäß den Ausführungsformen ist die Reibungskraft des Ritzels im Rahmen des Getriebes variabel. Folglich kann der geschaltete Zustand beispielsweise in die Reihenverbindung geschaltet werden, indem die Reibungskraft auf null eingestellt wird (dem Ritzel wird ermöglicht, sich frei zu drehen). Auf der anderen Seite kann der geschaltete Zustand beispielsweise in die Parallelverbindung geschaltet werden, indem die Reibungskraft maximiert wird (eine Drehung des Ritzels wird unterbunden). In diesem Fall können der passive Zustand und der aktive Zustand geschaltet werden, indem die Sperrvorrichtung (die Bremsvorrichtung) bereitgestellt wird, die eine Relativbewegung (Auseinanderziehen/Zusammenziehen) bezüglich der einen Krafterzeugungseinheit (beispielsweise dem Elektrodämpfer) und/oder der anderen Krafterzeugungseinheit (beispielsweise dem Absorptionsdämpfer) einschränkt.
Gemäß den Ausführungsformen ist die Krafterzeugungseinheit aufgebaut, um als Links-/Rechtsbewegungsdämpfer, der zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrgestell angeordnet ist, verwendet zu werden, und folglich kann diese gemäß der Bedingung die gewünschte Kraft zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrgestell stabil erzeugen. Als Folge davon kann die Leistungsfähigkeit des Schienenfahrzeugs verbessert werden.
Bezugszeichenliste

2: Fahrzeugkörper (ein Element oder das andere Element)
5: Fahrgestell (das andere Element oder das eine Element)
12, 41, 51: Dämpfungsvorrichtung (Krafterzeugungsmechanismus, Links-/Rechtsbewegungs-Dämpfungsvorrichtung
13, 42, 52, 111: Absorptionsdämpfer (Krafterzeugungseinheit)
13A, 42A, 53: Zylinder
13B, 42B: Stab
14, 43, 65, 71: Elektrodämpfer (Krafterzeugungseinheit)
14A, 43A, 65A: Stator
14B, 43B, 65B: Bewegliches Element
15, 44: Getriebevorrichtung (Schalteinheit)
17, 18, 45, 46: Zahnstange
19, 47, 81, 91, 92: Ritzel
20: Ritzelbremsvorrichtung
59: Erster Stab
60: Zweiter Stab
66: Strömungsbetrag-Einstellvorrichtung (Schalteinheit)
67: Absorptionsdämpfer-Sperrvorrichtung (Schalteinheit)
102: Kopplungsstab (Schalteinheit)

Claims

Krafterzeugungsmechanismus, der aufgebaut ist, um zwischen zwei Elementen, die ein relativ zueinander bewegliches eines Element und anderes Element sind, angebracht zu sein, wobei der Krafterzeugungsmechanismus aufweist: mehrere Krafterzeugungseinheiten des Direktantriebs; und eine Schalteinheit, die zwischen einer und einer anderen der Krafterzeugungseinheiten angeordnet ist und imstande ist, die eine und die andere Krafterzeugungseinheit mechanisch zwischen einer Reihenverbindung und einer Parallelverbindung umzuschalten.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Schalteinheit ein Kraftverhältnis umschaltet, das durch mechanisches Verbinden der einen und der anderen Krafterzeugungseinheit in Reihe oder parallel erzeugt wird.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die eine Krafterzeugungseinheit ein Absorptionsdämpfer ist, der einen Stab aufweist, der von einem Zylinder hervorsteht, und aufgebaut ist, um eine Dämpfungskraft durch Umwandeln von Bewegungsenergie einer Vor- oder Rückbewegung des Stabs in Wärmeenergie zu erzeugen, und wobei die andere Krafterzeugungseinheit ein Elektrodämpfer ist, der einen Stator und ein bewegliches Element, das relativ zum Stator linear beweglich ist, aufweist.
Krafterzeugungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schalteinheit eine Zahnstange und ein Ritzel aufweist.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem eine Reibungskraft des Ritzels im Rahmen eines Getriebes variabel ist.
Krafterzeugungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das eine Element ein Fahrzeugkörper und das andere Element ein Fahrgestell ist, und wobei der Krafterzeugungsmechanismus eine Links-/Rechtsbewegungs-Dämpfungsvorrichtung ist.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 6, bei dem eine Pneumatikfeder, welche aufgebaut ist, um den Fahrzeugkörper relativ zum Fahrgestell in einer vertikalen Richtung und einer Links-/Rechtsrichtung schwenkbar zu lagern, zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrgestell vorgesehen ist.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 6, bei dem die Zahnstange sowohl an dem Stab des Absorptionsdämpfers als auch des beweglichen Dämpfers des Elektrodämpfers angebracht ist und das Ritzel an dem Fahrzeugkörper angebracht ist.
Krafterzeugungsmechanismus nach Anspruch 8, bei dem das Ritzel konzentrisch bezüglich eines Drehzentrums des Fahrgestells vorgesehen ist.