JP2014190407A

JP2014190407A - ダンパ

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Publication number: JP2014190407A
Application number: JP2013065548A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ishii; 大輔石井; Koji Asano; 浩二浅野; Yasushi Kajitani; 泰史梶谷; Takeshi Miyamoto; 岳史宮本; Kohei Iida; 浩平飯田; Takayuki Tootake; 隆行遠竹; Mitsugi Suzuki; 鈴木　　貢
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Kayaba Industry Co Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Railway Technical Research Institute; KYB Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP6143517B2

Abstract

【課題】搭載性を損なうことなく高減衰力を発揮することができるダンパを提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段におけるダンパＤは、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する高減衰通路５，６と、高減衰通路５，６に設けた高減衰バルブ７，８と、伸側室Ｒ１とタンク４とを連通する伸側吸込通路１１と、伸側吸込通路１１に設けた伸側チェックバルブ１２と、タンク４から伸び途中で分岐して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに通じる低減衰通路１５と、低減衰通路１５の分岐点１５ａより伸側室Ｒ１側に設けた伸側低減衰バルブ１６と、低減衰通路１５の分岐点１５ａより圧側室Ｒ２側に設けた圧側低減衰バルブ１７と、低減衰通路１５の分岐点１５ａよりタンク４側に設けた開閉弁１８とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、ダンパに関し、特に、鉄道車両や構造物の水平方向の振動を抑制に適するダンパの改良に関する。

鉄道車両の車体の水平方向の振動を抑制するダンパは、車体と台車との間に介装されて使用され、車体振動を抑制するべく減衰力を発揮するようになっている。

このような用途で使用されるダンパが同じピストン速度で伸縮する場合を考えると、伸長作動時と収縮作動時とで減衰力の大きさに偏りがあると、減衰力が小さい方の作動時における変位量が大きい方の作動時における変位量より大きくなって、車体が台車に対して左右いずれかに偏ってしまう。

そのため、車体の水平方向の振動を抑制するダンパにあっては、伸長作動時と収縮作動時とで等しい減衰特性を備える必要がある。このことは、構造物と地盤との間に介装される免震装置や制振装置用のダンパにあっても同様である。

ダンパに伸長作動時と収縮作動時とで等しい減衰特性を発揮させるダンパとしてはピストンの両側に同じ断面積を持つピストンロッドを設けた所謂両ロッド型のダンパがあるが、基本長が長くなり搭載スペースを大きく確保しなければならない問題があるため、ピストンの一方側にしかピストンロッドを設けない片ロッド型のダンパであっても伸縮両側で等しい減衰特性を実現するダンパとしてユニフロー型のダンパが広く用いられている。

このユニフロー型のダンパは、伸長作動しても収縮作動してもシリンダ内からストローク量が同じであれば等しい量の作動油がタンクへ排出されるようにし、このシリンダからタンクへ排出される作動油の流れに減衰バルブで抵抗を与えて伸縮両方の減衰力を発揮させるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平０８−０７４９１４号公報

ところで、地震発生時には、車体が高速度で加振されるため、ダンパには高い減衰力の発揮が要求されるのであるが、減衰力はシリンダ内の圧力をピストンに作用させることで発揮するものであるから、高い減衰力を発揮するにはピストンの受圧面積を大きくするか、シリンダ内の圧力を大きくする必要がある。

シリンダ内の圧力を大きくすることのみで高減衰力を発揮させる方法を選択すると、ピストンロッド周りのシールの耐久性能が追い付かず、この方法を採用するのは難しい。

また、ユニフロー型のダンパでは、収縮作動時には、ピストンロッドがシリンダ内に侵入するため、ピストンロッドがシリンダ内に侵入する体積分の作動油がシリンダ内から排出されるのみであるものの、伸長作動時には、ピストンによってシリンダ内の伸側室が圧縮されて当該伸側室から作動油がタンクへ排出されるだけでなく、拡大される圧側室ではピストンの断面積にピストンの移動距離を乗じた容積分の作動油が不足するので、この不足分の作動油をタンクから吸い込む必要がある。よって、ピストンの受圧面積を大きくする場合、ダンパが伸長作動時にタンクからシリンダ内へ吸い込む作動油量も必然的に多くなる。

シリンダ内へ吸い込む作動油量が増えると、地震発生時に車体が高速で加振され、ダンパも高速で作動する場合、タンクとシリンダとを結ぶ通路の断面積を非常に大きくしないと、タンクからシリンダへ作動油の供給が追い付かず、シリンダ内で作動油の吸込不足が発生して、圧側室が負圧となったり、圧側室内で作動油に溶け込んでいた気体が気泡となって現れたりして、伸長作動から収縮作動に切り換わり後の収縮作動時の減衰力が不足したり、安定しなくなったりといった問題が生じる。これを阻止するには、通路断面積を大きくすることが考えられるが、そうすると、シリンダ外径を非常に大きくして通路断面積を確保することになり、ダンパの搭載性が著しく悪化し、鉄道車両、制振装置や免震装置に組み込むことができなくなる。

また、タンクからシリンダ内へ吸い込む作動油量が多いと、タンク内の油面の変動によってシリンダ内に空気が吸い込まれる場合もあり、これを防止するには、タンク内に気液分離を可能とするブラダ等を設ける必要もあって、この点でもダンパの大型化を招いてダンパの搭載性を損なってしまう。また、タンクからシリンダ内への作動油の吸込不良を改善する方策として、タンク内にガスを封入してシリンダ内圧を高めることも考えられるが、上記したように、ピストンロッド周りのシールの耐久性能の問題があり、この方法を採用することはできない。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、搭載性を損なうことなく高減衰力を発揮することができるダンパを提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画された伸側室と圧側室と、タンクとを備えたダンパにおいて、上記伸側室と上記圧側室とを連通する高減衰通路と、上記高減衰通路に設けられて通過する液体の流れに抵抗を与える高減衰バルブと、上記圧側室と上記タンクとを連通する排出通路および圧側吸込通路と、上記排出通路に設けられて上記圧側室から上記タンクへ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブと、上記圧側吸込通路に設けられて上記タンクから上記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する圧側チェックバルブと、上記伸側室と上記タンクとを連通する伸側吸込通路と、上記伸側吸込通路に設けられて上記タンクから上記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する伸側チェックバルブと、上記タンクから伸びるとともに途中で分岐して上記伸側室と上記圧側室とに通じる低減衰通路と、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記伸側室側に設けられて上記伸側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える伸側低減衰バルブと、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記圧側室側に設けられて上記圧側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える圧側低減衰バルブと、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記タンク側に設けられて当該低減衰通路を開閉する開閉弁とを備えたことを特徴とする。

本発明のダンパでは、伸長作動時において圧側室でタンクから吸い込む液体量は、シリンダからピストンロッドが退出する体積分であり、従来のユニフロー型のダンパにおける吸込量であるピストンの断面積にピストンの移動量を乗じた容積分と比較しても、非常に少なくすることができる。

よって、本発明のダンパにあっては、高速で作動してもシリンダ内で液体の吸込不足が発生することはなく、圧側室が負圧となったり、圧側室内で液体に溶け込んでいた気体が気泡となって現れたりして、伸長作動から収縮作動に切り換わり後の収縮作動時の減衰力が不足したり、安定しなくなったりといった問題が生じることはない。

以上より、本発明のダンパによれば、大型化を招かずに高減衰力を発揮することができる、すなわち、鉄道車両や構造物の免震装置や制振装置への搭載性を損なうことなく高減衰力を発揮することができるのである。

一実施の形態における液圧ダンパの液圧回路図である。

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態におけるダンパＤは、図１に示すように、シリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されて一端がピストン２に連結されるピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２で区画された伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２と、タンク４と、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する高減衰通路としての伸側高減衰通路５と圧側高減衰通路６と、伸側高減衰通路５に設けた高減衰バルブとしての伸側高減衰バルブ７と、圧側高減衰通路６に設けた高減衰バルブとしての圧側高減衰バルブ８と、圧側室Ｒ２とタンク４とを連通する排出通路９および圧側吸込通路１０と、排出通路９に設けたベースバルブ１１と、圧側吸込通路１０に設けた圧側チェックバルブ１２と、伸側室Ｒ１とタンク４とを連通する伸側吸込通路１３と、伸側吸込通路１３に設けた伸側チェックバルブ１４と、タンク４から伸びるとともに途中で分岐して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに通じる低減衰通路１５と、低減衰通路１５に設けた伸側低減衰バルブ１６と、低減衰通路１５に設けた圧側低減衰バルブ１７と、低減衰通路１５に設けられて当該低減衰通路１５を開閉する開閉弁１８とを備えて構成されている。

また、上記伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には作動油等の液体が充填されるとともに、タンク４には、液体のほかに気体が充填されている。液体は、作動油以外にも、水や水溶液を使用することも可能である。なお、タンク４内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無いが、加圧状態としてもよい。

このダンパＤは、図示はしないが、たとえば、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて、車体の水平方向の振動を抑制する。また、ダンパＤは、鉄道車両以外にも、地盤と構造物との間にボールアイソレータや積層ゴム等といった弾性体とともに介装されて免震装置として使用されたり、柱と梁との間に介装されて制振装置としても使用したりすることができる。なお、ダンパの用途はこれに限定されるものではない。

以下、各部について説明する。シリンダ１は筒状であって、その図１中右端は蓋１９によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド２０が取り付けられている。また、上記ロッドガイド２０の内周には、シリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド３が摺動自在に挿入されている。このピストンロッド３は、一端をシリンダ１内に摺動自在に挿入されているピストン２に連結してあり、他端をシリンダ１外へ突出させており、シリンダ１に対して移動自在とされている。

また、シリンダ１の外周を外筒２１で覆っており、この外筒２１の図１中左端と右端とは、シリンダ１と同様に、蓋１９およびロッドガイド２０とで閉塞されていて、この外筒２１とシリンダ１との間の環状隙間でタンク４を形成している。

そして、ピストンロッド３の図１中左端である他端と、シリンダ１の右端を閉塞する蓋１９には、図示はしないが、このダンパＤを車体と台車との間の設置箇所へ取り付けることができるようにブラケットが設けられる。

ピストン２は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されており、シリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画しており、図示するところでは、何ら通路は設けられていないが、高減衰通路としての伸側高減衰通路５と圧側高減衰通路６、伸側高減衰バルブ７および圧側高減衰バルブ８を当該ピストン２に設けるようにしてもよい。

伸側高減衰通路５は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通しており、その途中には、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容し、かつ、液体の流れに抵抗を与える高減衰バルブとしての伸側高減衰バルブ７が設けられている。この伸側高減衰バルブ７によって上記伸側高減衰通路５は、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

圧側高減衰通路６は、圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１とを連通しており、その途中には、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容し、かつ、液体の流れに抵抗を与える高減衰バルブとしての圧側高減衰バルブ８が設けられている。この圧側高減衰バルブ８によって上記圧側高減衰通路６は、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

また、伸側高減衰バルブ７は、上流側である伸側室Ｒ１の圧力が開弁圧に達すると開弁して伸側高減衰通路５を開放して伸側室Ｒ１を圧側室Ｒ２に連通させる調圧バルブとされている。圧側高減衰バルブ８もまた調圧バルブとされており、上流側である圧側室Ｒ２の圧力が開弁圧に達すると開弁して圧側高減衰通路６を開放して圧側室Ｒ２を伸側室Ｒ１に連通させる。

このように、本実施の形態のダンパＤにあっては、高減衰通路をいずれも一方通行の通路に設定される伸側高減衰通路５と圧側高減衰通路６とによって構成されているため、伸側高減衰バルブ７および圧側高減衰バルブ８に一方通行の調圧バルブを利用することができ、伸側および圧側の減衰力を独立して設定することができるようになっているが、双方向通行を可能とする絞り弁を高減衰バルブとして使用する場合には、高減衰通路を伸側と圧側でそれぞれ用意しなくともよい。

排出通路９は、タンク４と圧側室Ｒ２とを連通しており、この排出通路９の途中には、圧側室Ｒ２からタンク４へ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブ１１が設けられている。このベースバルブ１１は、上流側である圧側室Ｒ２の圧力が開弁圧に達すると開弁して排出通路９を開放して圧側室Ｒ２をタンク４に連通させる調圧バルブとされている。

圧側吸込通路１０は、タンク４と圧側室Ｒ２とを連通しており、その途中には、タンク４から圧側室Ｒ２への液体の流れのみを許容する圧側チェックバルブ１２が設けられている。そして、ダンパＤが伸長作動する際にシリンダ１内からピストンロッド３が退出する体積に見合った量の液体が、この圧側吸込通路１０を介してタンク４からシリンダ１内に供給されることで、体積補償が行われる。

伸側吸込通路１３は、タンク４と伸側室Ｒ１とを連通しており、その途中には、タンク４から伸側室Ｒ１への液体の流れのみを許容する伸側チェックバルブ１４が設けられている。そして、このダンパＤの場合、詳しくは後述するが、圧側高減衰バルブ８が開弁せず圧側高減衰通路６が遮断される状況であって低減衰通路１５のみが有効である際にダンパＤが収縮作動すると、伸側吸込通路１３を介して伸側室Ｒ１にタンク４から液体が供給されて、体積補償が行われる。

低減衰通路１５は、タンク４から伸びるとともに途中の分岐点１５ａから分岐して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに通じている。そして、この低減衰通路１５の途中であって分岐点１５ａよりも伸側室Ｒ１側には、伸側室Ｒ１からタンク４へ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える伸側低減衰バルブ１６が設けられ、低減衰通路１５の途中であって分岐点１５ａよりも圧側室Ｒ２側には、圧側室Ｒ２からタンク４へ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える圧側低減衰バルブ１７が設けられ、低減衰通路１５の途中であって分岐点１５ａよりもタンク４側には、この低減衰通路１５を開閉する開閉弁１８が設けられている。

伸側低減衰バルブ１６は、上流側である伸側室Ｒ１の圧力が開弁圧に達すると開弁して低減衰通路１５を開放する調圧バルブとされている。この伸側低減衰バルブ１６の開弁圧は、伸側高減衰バルブ７における開弁圧よりも低く設定されている。また、圧側低減衰バルブ１７は、上流側である圧側室Ｒ２の圧力が開弁圧に達すると開弁して低減衰通路１５を開放する調圧バルブとされている。この圧側低減衰バルブ１７の開弁圧は、圧側高減衰バルブ８における開弁圧よりも低く設定されている。

なお、低減衰通路１５の途中であって分岐点１５ａよりも伸側室Ｒ１側には、伸側低減衰バルブ１６と並列するように設けた伸側オリフィス２２と、伸側低減衰バルブ１６に並列されるとともに伸側オリフィス２２に直列に設けられて伸側室Ｒ１からタンク４へ向かう液体の流れのみを許容する伸側バイパスチェックバルブ２３とが設けられている。また、低減衰通路１５の途中であって分岐点１５ａよりも圧側室Ｒ２側には、圧側低減衰バルブ１７と並列するように設けた圧側オリフィス２４と、圧側低減衰バルブ１７に並列されるとともに圧側オリフィス２４に直列に設けられて圧側室Ｒ２からタンク４へ向かう液体の流れのみを許容する圧側バイパスチェックバルブ２５とが設けられている。

つづいて、開閉弁１８は、この実施の形態では、遮断ポジション１８ｂと連通ポジション１８ｃとを備えたバルブ本体１８ａと、遮断ポジション１８ｂを採るようにバルブ本体１８ａを附勢するばね１８ｄと、ばね１８ｄに対向して通電時に連通ポジション１８ｃを採るようにバルブ本体１８ａに推力を与えるソレノイド１８ｅとを備えており、ソレノイド１８ｅに電力供給を行わない非通電時には遮断ポジション１８ｂを採る電磁開閉弁とされている。

そして、開閉弁１８が低減衰通路１５の途中であってタンク４と分岐点１５ａとの間に設けられており、開閉弁１８が開弁すると低減衰通路１５を通じて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２がタンク４に連通可能な状態とされ、開閉弁１８が閉弁すると低減衰通路１５が遮断されて低減衰通路１５を介しては伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２がタンク４に連通されない状態とされる。

以上のように構成されたダンパＤの作動について説明する。まず、開閉弁１８が閉じた状態について説明する。この場合、低減衰通路１５が遮断されるため、ダンパＤが伸縮しても液体は低減衰通路１５を流れることが無い。つまり、この場合には、低減衰通路１５は開閉弁１８によって無効とされている状態である。

この場合に、ダンパＤが伸長作動すると、圧縮される伸側室Ｒ１内の圧力が上昇し、伸側室Ｒ１の圧力が伸側高減衰バルブ７の開弁圧に達すると、伸側室Ｒ１内の液体が伸側高減衰通路５を通じて圧側室Ｒ２へ移動し、圧側チェックバルブ１２が開弁してピストンロッド３がシリンダ１から退出する体積分の液体が圧側吸込通路１０を通じてタンク４から圧側室Ｒ２へ供給される。開閉弁１８が閉弁状態にあって、ダンパＤが伸長作動を呈する場合、伸側高減衰バルブ７が開弁して液体の流れに抵抗を与えるので、ダンパＤは高い減衰力を発揮する。

また、ダンパＤが収縮作動すると、圧縮される圧側室Ｒ２内の圧力が上昇し、圧側室Ｒ２の圧力が圧側高減衰バルブ８およびベースバルブ１１の開弁圧に達すると、圧側室Ｒ２内の液体が圧側高減衰通路１６を通じて伸側室Ｒ１へ移動するとともに、シリンダ１内に侵入するピストンロッド３の体積分の液体は圧側室Ｒ２からベースバルブ１１を押し開いて排出通路９を通じてタンク４へ排出される。

開閉弁１８が閉弁状態にあって、ダンパＤが収縮作動を呈する場合、圧側高減衰バルブ８とベースバルブ１１とがそれぞれ通過する液体の流れに抵抗を与えるので、ダンパＤは収縮作動時にも高い減衰力を発揮する。

これに対して、開閉弁１８が開弁して低減衰通路１５を開放する場合、ダンパＤが伸縮すると低減衰通路１５をも液体が流れることができるようになり、低減衰通路１５は有効とされる。

この場合に、ダンパＤが伸長作動すると、圧縮される伸側室Ｒ１内の圧力が上昇し、伸側室Ｒ１の圧力が伸側低減衰バルブ１６の開弁圧に達すると、伸側室Ｒ１内の液体が低減衰通路１５を通じてタンク４へ移動することができるようになり、圧側チェックバルブ１２が開弁して拡大される圧側室Ｒ２には圧側吸込通路１０を介してタンク４から液体が供給される。また、伸側室Ｒ１内の圧力が伸側低減衰バルブ１６の開弁圧に達しない場合、伸側バイパスチェックバルブ２３は開弁するので、伸側室Ｒ１内の液体は、伸側オリフィス２２を通じてタンク４に移動することができる。よって、開閉弁１８が開弁状態にあって、ダンパＤが伸長作動を呈する場合、伸側オリフィス２２或いはこの伸側オリフィス２２と伸側低減衰バルブ１６とで液体の流れに抵抗を与えることになり、伸側低減衰バルブ１６の開弁圧は伸側高減衰バルブ７の開弁圧よりも低いので、ダンパＤは低い減衰力を発揮することになる。

また、ダンパＤが収縮作動すると、圧縮される圧側室Ｒ２内の圧力が上昇し、圧側室Ｒ２の圧力が圧側低減衰バルブ１７の開弁圧に達すると、圧側室Ｒ２内の液体が低減衰通路１５を通じてタンク４へ移動することができるようになり、伸側チェックバルブ１４が開弁して拡大される伸側室Ｒ１には伸側吸込通路１３を介してタンク４から液体が供給される。また、圧側室Ｒ２内の圧力が圧側低減衰バルブ１７の開弁圧に達しない場合、圧側バイパスチェックバルブ２５は開弁するので、圧側室Ｒ２内の液体は、伸側オリフィス２４を通じてタンク４に移動することができる。よって、開閉弁１８が開弁状態にあって、ダンパＤが収縮作動を呈する場合、圧側オリフィス２４或いはこの圧側オリフィス２４と圧側低減衰バルブ１７とで液体の流れに抵抗を与えることになり、圧側低減衰バルブ１７の開弁圧は圧側高減衰バルブ８およびベースバルブ１１の開弁圧よりも低いので、ダンパＤは低い減衰力を発揮することになる。

このように、ダンパＤは、開閉弁１８の開閉によって、発揮する減衰力を高低切換えることができる。そして、ダンパＤが低い減衰力を発揮する場合には、開閉弁１８を開くことで、低減衰通路１５を有効とし、ダンパＤの伸縮時には拡大する伸側室Ｒ１或いは圧側室Ｒ２にはタンク４から液体が供給されることになる。この低い減衰力を発揮するモードを選択するのは、地震等の著大な振動が車体に作用した場合ではなく、鉄道車両の走行時における車体の振動を抑制する場合であるから、このように、タンク４から伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２に液体を吸い込むようにしても、吸込不足を生じることが無く、ダンパＤは安定した減衰力を発揮することができる。

つづいて、地震によって車体が加振され、当該車体が著大な振動を呈する際には、ダンパＤに高い減衰力を発揮させるべく、開閉弁１８を閉じて低減衰通路１５を無効として高減衰通路のみを有効とする。この場合、ダンパＤが収縮する場合には、圧縮される圧側室Ｒ２から圧側高減衰通路６を通じて伸側室Ｒ１へ液体が移動し、シリンダ１内にピストンロッド３が侵入した体積分の液体はベースバルブ１１を介してタンク４へ排出される。

これに対して、ダンパＤの伸長作動時には、伸側高減衰通路５を通じて伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ液体が移動するため、圧側室Ｒ２で不足する液体量はシリンダ１からピストンロッド３が退出した体積分に等しく、この量の液体がタンク４から圧側室Ｒ２に吸い込まれることになる。他方、従来のユニフローダンパでは、伸長作動時に圧側室で吸い込む液体量は、ピストンの断面積にピストンの移動量である。また、ユニフロー型のダンパでは、伸縮両側で等しい減衰特性にするためには、ピストンの断面積とピストンロッドの断面積の比を２対１に設定しなくてはならないが、本発明のダンパＤでは、伸長作動時には、伸側高減衰バルブ７、伸側低減衰バルブ１６、伸側オリフィス２２を利用して減衰力を発揮し、収縮作動時には、圧側高減衰バルブ８、圧側低減衰バルブ１７、圧側オリフィス２４を利用して減衰力を発揮するので、ピストン２の断面積とピストンロッド３の断面積の比を２対１にしなくてはならないという制約はない。

よって、ピストン２の断面積を大きくしてシリンダ１内の圧力をシールの耐圧力限界の範囲内に収めつつ、地震時の車体の振動を抑制できる高い減衰力を発揮するようにしても、本発明のダンパＤでは、伸長作動時において圧側室Ｒ２でタンク４から吸い込む液体量は、シリンダ１からピストンロッド３が退出する体積分であり、従来のユニフロー型のダンパにおける吸込量であるピストンの断面積にピストンの移動量を乗じた容積分と比較しても、非常に少なくすることができる。なお、伸側室Ｒ１の液体は、圧側室Ｒ２へ伸側高減衰通路５を介して移動するが、伸側室Ｒ１の液体はピストン２によって押し出されて圧側室Ｒ２へ移動するので、この伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動する液体に関して吸込不良は生じない。

よって、本発明のダンパＤにあっては、高速で作動してもシリンダ１内で液体の吸込不足が発生することはなく、圧側室Ｒ２が負圧となったり、圧側室Ｒ２内で液体に溶け込んでいた気体が気泡となって現れたりして、伸長作動から収縮作動に切り換わり後の収縮作動時の減衰力が不足したり、安定しなくなったりといった問題が生じることはない。また、外筒２１の径を大型化する必要も無い。

以上より、本発明のダンパＤによれば、大型化を招かずに高減衰力を発揮することができる、すなわち、鉄道車両や構造物の免震装置や制振装置への搭載性を損なうことなく高減衰力を発揮することができるのである。

また、高減衰通路としての伸側高減衰通路５と圧側高減衰通路６を設け、伸側高減衰通路５に伸側高減衰バルブ７を設け、圧側高減衰通路６に高減衰バルブとしての圧側高減衰バルブ８を設け、排出通路９にベースバルブ１１を設け、低減衰通路１５に設けた伸側低減衰バルブ１６と圧側低減衰バルブ１７を設けたので、各バルブを通過する流量が異なってもダンパＤの伸側減衰特性と圧側減衰特性とを等しくすることができるので、ピストンロッド３の断面積とピストン２の断面積の比の設定の自由度が高く、ピストン２を大型化してもピストンロッド３の大型化を軽微とすることができ、高減衰力発生時において伸長作動時の圧側室Ｒ２でのタンク４からの吸込液体量を少なくすることができる。

なお、高減衰通路を一つとして、高減衰バルブを双方向への流れを許容する絞り弁とすることもでき、その場合、高減衰力発生時の減衰特性のチューニングは、当該絞り弁とベースバルブ１１で行うことになるので、高減衰通路としての伸側高減衰通路５と圧側高減衰通路６を設け、伸側高減衰通路５に伸側高減衰バルブ７を設け、圧側高減衰通路６に高減衰バルブとしての圧側高減衰バルブ８を設ける方が、ピストンロッド３の断面積とピストン２の断面積の比の設定の自由度が高くなる。

また、低減衰通路１５をタンク４から分岐させて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに連通するようにし、分岐点１５ａから伸側室Ｒ１側に伸側低減衰バルブ１６を設け、分岐点１５ａから圧側室Ｒ２側に圧側低減衰バルブ１７を設け、分岐点１５ａからタンク４側に開閉弁１８を設けたので、一つの開閉弁１８にて低減衰通路１５の死活を切換えることができ、この点でもダンパＤの大型化を回避できるとともに、製造コストも低減することができる。

さらに、開閉弁１８は、ソレノイド１８ｅへ電力供給できなくなるフェール時には、低減衰通路１５を遮断するため、ダンパＤは高い減衰力を発揮するモードなるので、フェール時にあっても車体の振動を効率よく抑制することができる。

そしてさらに、伸側オリフィス２２と伸側バイパスチェックバルブ２３とを直列配置したものを低減衰通路１５中に伸側低減衰バルブ１６に並列させ、圧側オリフィス２４と圧側バイパスチェックバルブ２５とを直列配置したものを低減衰通路１５中に圧側低減衰バルブ１７に並列させているので、伸側室Ｒ１の圧力が開弁圧に達せずに伸側低減衰バルブ１６が閉弁状態にあり、また、圧側室Ｒ２の圧力が開弁圧に達せずに圧側低減衰バルブ１７が閉弁状態にあっても、伸側オリフィス２２或いは圧側オリフィス２４で低い減衰力を発揮することでき、ダンパＤの伸縮の切換りにおいて減衰力の急変が生じないので、低減衰力発揮時に鉄道車両の車体や構造物へ振動を与えることがない。

なお、上記したところでは、伸側高減衰バルブ７、圧側高減衰バルブ８、ベースバルブ１１、伸側低減衰バルブ１６および圧側低減衰バルブ１７を調圧バルブとしているが、調圧バルブ以外のバルブとしてもよく、通路を一方通行にするようにする他のバルブとされてもよい。

また、開閉弁１８の遮断ポジション１８ｂについては、止めバルブではなく、分岐点１５ａ側からタンク４側へ向けての液体の流れを阻止するチェックバルブとして機能するようにしてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

１シリンダ
２ピストン
３ピストンロッド
４タンク
５高減衰通路としての伸側高減衰通路
６高減衰通路としての圧側高減衰通路
７高減衰バルブとしての伸側高減衰バルブ
８高減衰バルブとしての圧側高減衰バルブ
９排出通路
１０圧側吸込通路
１１ベースバルブ
１２圧側チェックバルブ
１３伸側吸込通路
１４伸側チェックバルブ
１５低減衰通路
１６伸側低減衰バルブ
１７圧側低減衰バルブ
１８開閉弁
２２伸側オリフィス
２３伸側バイパスチェックバルブ
２４圧側オリフィス
２５圧側バイパスチェックバルブ
Ｄダンパ
Ｒ１伸側室
Ｒ２圧側室

Claims

シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画された伸側室と圧側室と、タンクとを備えたダンパにおいて、上記伸側室と上記圧側室とを連通する高減衰通路と、上記高減衰通路に設けられて通過する液体の流れに抵抗を与える高減衰バルブと、上記圧側室と上記タンクとを連通する排出通路および圧側吸込通路と、上記排出通路に設けられて上記圧側室から上記タンクへ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブと、上記圧側吸込通路に設けられて上記タンクから上記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する圧側チェックバルブと、上記伸側室と上記タンクとを連通する伸側吸込通路と、上記伸側吸込通路に設けられて上記タンクから上記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する伸側チェックバルブと、上記タンクから伸びるとともに途中で分岐して上記伸側室と上記圧側室とに通じる低減衰通路と、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記伸側室側に設けられて上記伸側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える伸側低減衰バルブと、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記圧側室側に設けられて上記圧側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える圧側低減衰バルブと、上記低減衰通路の上記分岐点よりも上記タンク側に設けられて当該低減衰通路を開閉する開閉弁とを備えたことを特徴とするダンパ。
上記高減衰通路は、上記伸側室と上記圧側室とを連通する伸側高減衰通路と圧側高減衰通路とを備え、上記高減衰バルブは、上記伸側高減衰通路に設けられて通過する液体の流れに抵抗を与える伸側高減衰バルブと、上記圧側高減衰通路に設けられて通過する液体の流れに抵抗を与える圧側高減衰バルブとを備え、上記伸側高減衰バルブ、上記圧側高減衰バルブ、上記ベースバルブ、上記伸側低減衰バルブおよび上記圧側低減衰バルブは、調圧バルブであって、上記伸側高減衰バルブ、上記圧側高減衰バルブおよび上記ベースバルブの開弁圧は、上記伸側低減衰バルブおよび上記圧側低減衰バルブの開弁圧よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
上記開閉弁は、電磁開閉弁であって、通電時に上記低減衰通路を開放し、非通電時に上記低減衰通路を遮断することを特徴とする請求項１または２に記載のダンパ。
上記低減衰通路に上記伸側低減衰バルブと並列するように設けた伸側オリフィスと、上記低減衰通路に上記伸側低減衰バルブに並列されるとともに当該伸側オリフィスに直列に設けられて上記伸側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容する伸側バイパスチェックバルブと、上記低減衰通路に上記圧側低減衰バルブと並列するように設けた圧側オリフィスと、上記低減衰通路に上記圧側低減衰バルブに並列されるとともに当該圧側オリフィスに直列に設けられて上記圧側室から上記タンクへ向かう液体の流れのみを許容する圧側バイパスチェックバルブとを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のダンパ。