JP2024108368A - Vibration control devices for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
【課題】地震発生時に要求される必要減衰力の発生を可能としつつも製品コストを低減可能な鉄道車両用制振装置を提供する。
【解決手段】本発明の鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両の車体Bと台車Tとの間に並列して介装されるダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とを有しており、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、ダンパDは、所定ストローク速度以上で伸縮すると必要減衰力以上の減衰力を発生する。
【選択図】図2
A vibration damping device for railway vehicles is provided that is capable of generating the necessary damping force required when an earthquake occurs, while at the same time reducing production costs.
[Solution] The vibration control device S for railway vehicles of the present invention has a damper D and either a semi-active damper SD or an actuator A interposed in parallel between the carbody B and bogie T of the railway vehicle, and the required damping force is the sum of the damping forces generated by the damper D and either the semi-active damper SD or the actuator A required when expanding and contracting at a predetermined stroke speed expected in the event of an earthquake, and the damper D generates a damping force greater than the required damping force when it expands and contracts at a stroke speed faster than the predetermined stroke speed.
[Selected figure] Figure 2
Description
本発明は、鉄道車両用制振装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device for railway vehicles.
従来、この種のダンパは、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置として利用される。鉄道車両用制振装置は、ダンパの他にアクチュエータを備えており、ダンパとアクチュエータとが発揮する力で車体の振動を抑制する。 Conventionally, this type of damper is used as a railway vehicle vibration control device that is interposed between the car body and bogie of a railway vehicle and suppresses vibrations in the left-right direction relative to the direction of travel of the car body. In addition to the damper, the railway vehicle vibration control device also includes an actuator, and the force exerted by the damper and actuator suppresses vibrations of the car body.
ところで、鉄道車両が走行中に強い地震が発生する場合、車体が大きく揺れて脱輪する恐れがあるので、このような場合には、鉄道車両用制振装置にあっては、ダンパとアクチュエータとで高い減衰力を発揮させて脱輪を未然に防ぎたい。 However, if a strong earthquake occurs while a railway vehicle is running, the car body may shake violently and may derail. In such a case, it is desirable for the railway vehicle vibration control device to provide a high damping force using dampers and actuators to prevent derailment.
そこで、従来の鉄道車両用制振装置では、地震発生時にダンパとアクチュエータとに発生を要求される減衰力の総和を必要減衰力とすると、地震発生時にダンパとアクチュエータとが必要減衰力を等しく分担するようにしていた。 In conventional railway vehicle vibration control devices, the required damping force is the sum of the damping forces required to be generated by the damper and actuator when an earthquake occurs, and the required damping force is shared equally between the damper and actuator when an earthquake occurs.
このように、従来の鉄道車両用制振装置では、ダンパとアクチュエータとが地震発生時に必要減衰力を等しく分担していたので、ダンパとアクチュエータとを高圧に耐え得るように設計せざるを得ず、また、地震発生時に使用するバルブをダンパとアクチュエータの双方に設ける必要があり構造が複雑化して、製造コストが嵩んでしまうといった問題があった。 As described above, in conventional railway vehicle vibration control devices, the damper and actuator equally shared the required damping force during an earthquake, so the damper and actuator had to be designed to withstand high pressure. In addition, valves to be used during an earthquake had to be provided in both the damper and the actuator, complicating the structure and increasing manufacturing costs.
そこで、本発明は、地震発生時に要求される必要減衰力の発生を可能としつつも製造コストを低減可能な鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。 Therefore, the present invention aims to provide a vibration damping device for railway vehicles that can reduce manufacturing costs while still generating the necessary damping force required when an earthquake occurs.
本発明の鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に並列して介装されるダンパとセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方とを有しており、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパとセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方とが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、ダンパは、所定ストローク速度以上で伸縮すると必要減衰力以上の減衰力を発生する。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際にダンパのみで鉄道車両用制振装置の全体が地震発生時に要求される必要減衰力を発生するので、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)は、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に必要減衰力を分担しなくて済み、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)を高圧に耐え得る仕様にせずに済む。 The railroad vehicle vibration damping device of the present invention has a damper and either a semi-active damper or an actuator that are interposed in parallel between the body and bogie of the railroad vehicle, and the required damping force is the sum of the damping forces generated by the damper and either the semi-active damper or the actuator when expanding and contracting at a predetermined stroke speed expected when an earthquake occurs, and the damper generates a damping force greater than the required damping force when expanding and contracting at a predetermined stroke speed or faster. With this railroad vehicle vibration damping device configured in this way, the entire railroad vehicle vibration damping device generates the required damping force required when an earthquake occurs using only the damper when expanding and contracting at the predetermined stroke speed expected when an earthquake occurs, so the semi-active damper (actuator) does not have to share the required damping force when expanding and contracting at the predetermined stroke speed expected when an earthquake occurs, and the semi-active damper (actuator) does not have to be designed to withstand high pressure.
また、鉄道車両用制振装置におけるダンパは、シリンダと、シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドと、ロッドに装着されてシリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第1減衰通路に設けた第1オリフィスと、ピストン側室とタンクとを連通する第2減衰通路に設けた第2オリフィスと、ロッド側室とタンクとを連通する圧側吸込通路に設けられてタンクからロッド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、ピストン側室とタンクとを連通する伸側吸込通路に設けられてタンクからピストン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、ピストン側室とタンクとを連通する圧側吸込通路に設けられてタンクからピストン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を備えてもよい。 The damper in the railroad vehicle vibration control device may also include a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, a piston attached to the rod and inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, a tank, a first orifice provided in a first damping passage that communicates between the rod side chamber and the piston side chamber, a second orifice provided in a second damping passage that communicates between the piston side chamber and the tank, a compression side check valve provided in a compression side suction passage that communicates between the rod side chamber and the tank and that allows only the flow of liquid from the tank to the rod side chamber, an extension side check valve provided in an extension side suction passage that communicates between the piston side chamber and the tank and that allows only the flow of liquid from the tank to the piston side chamber, and a compression side check valve provided in a compression side suction passage that communicates between the piston side chamber and the tank and that allows only the flow of liquid from the tank to the piston side chamber.
このようにダンパが構成された鉄道車両用制振装置によれば、ダンパの収縮作動時に、第1オリフィスによって、ピストン側室内の圧力を上昇させつつもロッド側室内の圧力を圧側チェックバルブが開弁してタンク圧にすることができるので、ダンパは収縮作動時に減衰力を発生するのに有効となるピストンの受圧面積がピストンの断面積そのものとなり、ユニフロー型のダンパと比較して、受圧面積を大きく確保できるから同じ大きさの減衰力を発生する際に必要となるピストン側室内の圧力は小さくて済むとともに、ダンパを構成する各部品の耐圧性を低くすることができるから製品コストを低減できる。 With a railway vehicle vibration control device having a damper configured in this way, when the damper is contracting, the first orifice increases the pressure in the piston side chamber while the compression side check valve opens to make the pressure in the rod side chamber equal to the tank pressure. This means that the pressure-receiving area of the piston that is effective for generating a damping force when the damper is contracting is the cross-sectional area of the piston itself, and because a larger pressure-receiving area can be secured compared to a uniflow damper, less pressure is required in the piston side chamber to generate the same amount of damping force, and the pressure resistance of each component that makes up the damper can be reduced, reducing product costs.
さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置は、ダンパとセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方とは、それぞれ、シリンダと、シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドと、ロッドに装着されてシリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンとを有し、ダンパのシリンダの内径をセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方のシリンダの内径より大径としてもよい。 Furthermore, in the railway vehicle vibration control device of this embodiment, the damper and either the semi-active damper or the actuator each have a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, and a piston attached to the rod and inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, and the inner diameter of the damper cylinder may be larger than the inner diameter of the semi-active damper or one of the actuator cylinders.
このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、ダンパは、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)よりも大きな減衰力の発生を可能としつつも、シリンダ内の圧力の高圧化を抑制できるので、ダンパの各部の耐荷重性とシール性能とに対する要求が厳しくなくなり、耐圧構造を採らなくてはならない従来製品よりシステム全体としての製品コストを低減できる。また、ダンパのみのシリンダの内径を大型化すればよく、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)のシリンダの内径の大型化を招かずに済む。。 With a railway vehicle vibration control device configured in this way, the damper can generate a greater damping force than a semi-active damper (actuator), while suppressing high pressure inside the cylinder, so the requirements for the load-bearing capacity and sealing performance of each part of the damper are not as strict, and the product cost of the entire system can be reduced compared to conventional products that must adopt a pressure-resistant structure. Also, it is only necessary to increase the inner diameter of the cylinder of the damper alone, and there is no need to increase the inner diameter of the cylinder of the semi-active damper (actuator).
さらに、鉄道車両用制振装置は、ダンパとセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方とは、それぞれ、シリンダと、シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドと、ロッドに装着されてシリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンとを有し、ダンパのシリンダの肉厚をセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方のシリンダの肉厚より厚くしてもよい。 Furthermore, in the railway vehicle vibration control device, the damper and either the semi-active damper or the actuator each have a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, and a piston attached to the rod and inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, and the thickness of the damper cylinder may be made thicker than the thickness of the semi-active damper or one of the actuator cylinders.
このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)と比較して外径の大型化を招かずにダンパにおけるシリンダの強度が向上してシリンダ内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置の鉄道車両への搭載性を損なわずに済む。 With a railcar vibration damping device configured in this way, the strength of the cylinder in the damper can be improved and pressure inside the cylinder can be increased without increasing the outer diameter compared to a semi-active damper (actuator), and the railcar vibration damping device can be mounted on a railcar without compromising its mountability.
そして、鉄道車両用制振装置は、鉄道車両用制振装置は、ダンパとセミアクティブダンパ或いはアクチュエータの一方とは、それぞれ、シリンダと、シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドと、ロッドに装着されてシリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンとを有し、ダンパのシリンダ、ロッドおよびピストンの材料の強度をセミアクティブダンパ或いはアクチュエータのシリンダ、ロッドおよびピストンの材料の強度よりも高くしてもよい。 The railway vehicle vibration damping device may be such that the damper and either the semi-active damper or the actuator each have a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, and a piston attached to the rod and inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction, dividing the interior of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, and the strength of the material of the cylinder, rod and piston of the damper may be greater than the strength of the material of the cylinder, rod and piston of the semi-active damper or the actuator.
このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、セミアクティブダンパ(アクチュエータ)と比較して外径の大型化を招かずにダンパの強度が向上してシリンダ内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置の鉄道車両への搭載性も良好となる。 With a railroad vehicle vibration damping device configured in this way, the strength of the damper can be improved and pressure inside the cylinder can be increased without increasing the outer diameter compared to a semi-active damper (actuator), and the railroad vehicle vibration damping device can be easily installed on a railroad vehicle.
本発明の鉄道車両用制振装置によれば、地震発生時に要求される必要減衰力の発生を可能としつつも、セミアクティブダンパ或いはアクチュエータを高圧に耐え得る仕様にせずに済み、システム全体としての製品コストを低減できる。 The railway vehicle vibration control device of the present invention is capable of generating the necessary damping force required when an earthquake occurs, but does not require the semi-active damper or actuator to be designed to withstand high pressures, reducing the product cost of the entire system.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両の車体Bの制振に利用されている。本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、図1に示すように、車体Bと台車Tとの間に介装されるダンパDと、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とを備えている。 The present invention will be described below based on the embodiment shown in the drawings. In one embodiment, a railway vehicle vibration damping device S is used to damp vibrations in a railway vehicle car body B. As shown in FIG. 1, the railway vehicle vibration damping device S in this embodiment includes a damper D interposed between the car body B and the bogie T, and either a semi-active damper SD or an actuator A.
本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、図1に示すように、設置対象としての鉄道車両の車体Bの車両進行方向に対する左右横方向の振動を抑制する制振装置として使用されている。そして、ダンパDと、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とは、車体Bの下方に垂下されるピンPに連結され、車体Bと台車Tとの間で対を成して並列に介装されている。台車Tは、車輪Wを回転自在に保持しており、車体Bと台車Tとの間には、懸架ばねCSが介装され、車体Bが下方から弾性支持されることにより、台車Tに対する車体Bの横方向への移動が許容されている。鉄道車両用制振装置Sは、車体Bに対する台車Tの車両進行方向に対する横方向の振動を抑制する目的で使用されているが、台車Tが車体Bに対してピンPを中心として水平方向へ揺動する振動を抑制する目的で使用されもよい。 As shown in FIG. 1, the railroad vehicle vibration damping device S of this embodiment is used as a vibration damping device that suppresses left-right lateral vibrations of the car body B of the railroad vehicle to which it is to be installed in the vehicle travel direction. The damper D and one of the semi-active damper SD or actuator A are connected to a pin P that hangs down below the car body B, and are interposed in parallel between the car body B and the bogie T in a pair. The bogie T holds the wheels W rotatably, and a suspension spring CS is interposed between the car body B and the bogie T, and the car body B is elastically supported from below, allowing the car body B to move in the lateral direction relative to the bogie T. The railroad vehicle vibration damping device S is used to suppress lateral vibrations of the bogie T relative to the car body B in the vehicle travel direction, but may also be used to suppress vibrations of the bogie T swinging horizontally around the pin P relative to the car body B.
<ダンパ>
まず、ダンパDについて説明する。ダンパDは、図2に示すように、シリンダ1と、シリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド2と、ロッド2に装着されてシリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ1内をロッド側室4とピストン側室5とに区画するピストン3と、タンク6と、ロッド側室4とピストン側室5とを連通する第1減衰通路7に設けた第1オリフィス8と、ピストン側室5とタンク6とを連通する第2減衰通路9に設けた第2オリフィス10と、ロッド側室4とタンク6とを連通する圧側吸込通路11に設けられてタンク6からロッド側室4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12と、ピストン側室5とタンク6とを連通する伸側吸込通路13に設けられてタンク6からピストン側室5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14と、ロッド側室4とタンク6とを連通する伸側リリーフ通路15に設けられてロッド側室4の圧力が開弁圧に達すると開弁してロッド側室4からタンク6へ向かう液体の流れを許容する伸側リリーフバルブ16と、ピストン側室5とタンク6とを連通する圧側リリーフ通路17に設けられてピストン側室5の圧力が開弁圧に達すると開弁してピストン側室5からタンク6へ向かう液体の流れを許容する圧側リリーフバルブ18とを備えている。
<Damper>
First, the damper D will be described. As shown in Fig. 2, the damper D includes a
シリンダ1は、筒状であって、シリンダ1の外周を覆う外筒19内に収容されており、外筒19との間に環状のタンク6を形成している。シリンダ1と外筒19との図2中左端側の開口部は、環状であって両者に嵌合するロッドガイド20によって閉塞され、シリンダ1と外筒19との図2中右端側の開口部は、両者に嵌合するボトムキャップ21によって閉塞されている。また、ロッドガイド20内には、シリンダ1内に移動自在に挿入されるロッド2が摺動自在に挿入されており、ロッド2の軸方向の移動がロッドガイド20によって案内される。また、ロッド2は、シリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されており、ロッドガイド20を通して一端をシリンダ1外へ突出させ、他端をシリンダ1内に突出させて、シリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されるピストン3に連結している。
The
なお、ロッド2の外周、ロッドガイド20とシリンダ1との間、ロッドガイド20と外筒19との間、シリンダ1とボトムキャップ21との間および外筒19とボトムキャップ21との間は、それぞれ、図示を省略したシール部材によってシールされている。これによりシリンダ1内およびタンク6は密閉状態に維持されている。
The outer circumference of the rod 2, the gap between the
そして、シリンダ1内は、シリンダ1内に挿入されるピストン3によってロッド側室4とピストン側室5とに区画されている。ロッド側室4とピストン側室5には、本実施の形態では、液体として作動油が充填されるとともに、タンク6には、作動油が貯留される他に気体が充填されている。なお、タンク6内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、液体は、作動油以外の液体とされてもよい。
The inside of the
このように、本実施の形態のダンパDは、ロッド2がシリンダ1の一端側のみから突出する所謂片ロッド型のダンパとされているので、両ロッド型のダンパと比較してストローク長を確保しやすく、ダンパDの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。
In this way, the damper D of this embodiment is a so-called single-rod type damper in which the rod 2 protrudes from only one end side of the
また、ロッド2の図2中左端とシリンダ1の右端を閉塞するボトムキャップ21とには、図示しないブラケットが設けられており、このダンパDを鉄道車両における車体Bと台車Tとの間に介装できるようになっている。
In addition, a bracket (not shown) is provided on the left end of the rod 2 in FIG. 2 and on the
また、図2に示すように、第1減衰通路7は、ピストン3に設けられてロッド側室4とピストン側室5とを連通している。第1オリフィス8は、ピストン3に設置されており、第1減衰通路7を通過する作動油の流れに抵抗を与える。なお、本実施の形態のダンパDでは、ピストン3は、第1減衰通路7および第1オリフィス8の他に、ロッド側室4とピストン側室5とを連通する第3減衰通路22と、第3減衰通路22に途中に設けられた第3オリフィス23と、第3減衰通路22に途中に設けられてピストン側室5からロッド側室4へ向かう作動油の流れのみと許容する第3減衰通路チェックバルブ24とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
第2減衰通路9は、ピストン側室5とタンク6とを連通している。第2オリフィス10は、ボトムキャップ21に設置されており、第2減衰通路9を通過する作動油の流れに抵抗を与える。また、圧側吸込通路11は、ロッド側室4とタンク6とを連通している。圧側チェックバルブ12は、圧側吸込通路11に設けられており、圧側吸込通路11をタンク6からロッド側室4へ向けて通過する作動油の流れのみを許容して、圧側吸込通路11をタンク6からロッド側室4へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。
The
伸側吸込通路13は、ピストン側室5とタンク6を連通している。伸側チェックバルブ14は、伸側吸込通路13に設けられており、伸側吸込通路13をタンク6からピストン側室5へ向けて通過する作動油の流れのみを許容して、伸側吸込通路13をタンク6からピストン側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。
The extension-
伸側リリーフ通路15は、ロッド側室4とタンク6とを連通している。また、伸側リリーフバルブ16は、伸側リリーフ通路15に設けられており、ロッド側室4の圧力が開弁圧に達すると開弁してロッド側室4からタンク6へ向かう作動油の流れを許容して、伸側リリーフ通路15をロッド側室4からタンク6へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。
The extension-side relief passage 15 connects the rod-
さらに、圧側リリーフ通路17は、ピストン側室5とタンク6とを連通している。圧側リリーフバルブ18は、圧側リリーフ通路17に設けられており、ピストン側室5の圧力が開弁圧に達すると開弁してピストン側室5からタンク6へ向かう作動油の流れを許容して、圧側リリーフ通路17をピストン側室5からタンク6へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。
Furthermore, the compression
また、本実施の形態のダンパDでは、ロッド側室4とタンク6とを連通する第1オリフィス8よりも口径が小さい小径オリフィス25を備えている。小径オリフィス25は、シリンダ1内で作動油中に気泡が発生した際に気泡をタンク6へ排出する空気抜きとして機能する。なお、小径オリフィス25は、不要であれば省略してもよい。
The damper D of this embodiment is also provided with a
このように構成されたダンパDは、ロッド2がシリンダ1に対して図2中左方へ移動する伸長作動を呈すると、ピストン3がシリンダ1内で左方へ移動してロッド側室4を縮小させつつピストン側室5を拡大させる。ダンパDの伸長作動時のストローク速度が低く、縮小されるロッド側室4内の圧力が伸側リリーフバルブ16の開弁圧に達しない場合、縮小されるロッド側室4内の作動油は、第1減衰通路7のみを通過して拡大するピストン側室5へ移動し、第1オリフィス8が作動油の流れに抵抗を与えるのでロッド側室4内の圧力はピストン側室5内の圧力よりも高くなる。また、ダンパDの伸長作動時には、ロッド2がシリンダ1内から退出するために、シリンダ1内でロッド2がシリンダ1内から退出する体積分の作動油が不足するが、不足分の作動油は、伸側チェックバルブ14が開弁して伸側吸込通路13を介してタンク6からピストン側室5へ供給される。このように、ダンパDが伸長作動してロッド側室4内の圧力が伸側リリーフバルブ16の開弁圧に達するまでは、ダンパDは、第1オリフィス8が第1減衰通路7を通過する作動油の流れに抵抗を与えて伸長作動を抑制する減衰力を発生する。
When the damper D configured in this way performs an extension operation in which the rod 2 moves leftward in FIG. 2 relative to the
他方、ダンパDが伸長作動してロッド側室4内の圧力が伸側リリーフバルブ16の開弁圧に達すると、伸側リリーフバルブ16が開弁してロッド側室4内の圧力の上昇を抑制するので、ダンパDは、主として伸側リリーフバルブ16が通過する作動油に与える抵抗によって伸長作動を妨げる減衰力を発生する。
On the other hand, when the damper D extends and the pressure in the
他方、ダンパDは、ロッド2がシリンダ1に対して図2中右方へ移動する収縮作動を呈すると、ピストン3がシリンダ1内で右方へ移動してピストン側室5を縮小させつつロッド側室4を拡大させる。ダンパDの収縮作動時のストローク速度が低く、縮小されるピストン側室5内の圧力が圧側リリーフバルブ18の開弁圧に達しない場合、縮小されるピストン側室5内の作動油は、第1減衰通路7、第2減衰通路9および第3減衰通路22を通過して拡大するロッド側室4とタンク6とへ移動し、第1オリフィス8、第2オリフィス10および第3オリフィス23が作動油の流れに抵抗を与えるのでピストン側室5内の圧力がロッド側室4内の圧力よりも高くなる。なお、ダンパDの収縮作動時には、ロッド2がシリンダ1内へ侵入するために、シリンダ1内でロッド2がシリンダ1内へ侵入する体積分の作動油が過剰となるが、過剰分の作動油は、第2減衰通路9および第2オリフィス10を介してピストン側室5からタンク6へ排出される。また、ロッド側室4は、圧側吸込通路11を通じてタンク6に連通されており、ダンパDの収縮作動時には圧側チェックバルブ12が開弁してタンク6から拡大するロッド側室4内に作動油が供給されて、ロッド側室4内の圧力はタンク圧となる。このように、ダンパDが収縮作動してピストン側室5内の圧力が圧側リリーフバルブ18の開弁圧に達するまでは、ダンパDは、第2オリフィス10および第3オリフィス23が第2減衰通路9および第3減衰通路22を通過する作動油の流れに抵抗を与えて収縮作動を抑制する減衰力を発生する。
2 relative to the
他方、ダンパDが収縮作動してピストン側室5内の圧力が圧側リリーフバルブ18の開弁圧に達すると、圧側リリーフバルブ18が開弁してピストン側室5内の圧力上昇を抑制するので、ダンパDは、主として圧側リリーフバルブ18が通過する作動油に与える抵抗によって収縮作動を妨げる減衰力を発生する。
On the other hand, when the damper D contracts and the pressure in the
なお、ダンパDの伸長作動時には、第3減衰通路チェックバルブ24が閉弁して作動油が第3減衰通路22を通過するのを阻止するため、第3オリフィス23は、ダンパDの収縮作動時にのみ減衰力発生源として機能するので、ダンパDの伸長作動時の減衰力に影響を与えない。ダンパDは、収縮作動時に第2オリフィス10および第3オリフィス23によってピストン側室5内の圧力を上昇させることができ、圧側チェックバルブ12の開弁によってロッド側室4内の圧力をタンク圧にすることができる。よって、ダンパDは、タンク圧を0と看做すと、収縮作動時には、ピストン3のピストン側室5に面する全面を受圧面積として利用してピストン側室5内の圧力にピストン3の断面積を乗じた値の減衰力を発生できる。
When the damper D is extended, the third damping
このように、本実施の形態のダンパDでは、伸長しても収縮しても作動油がロッド側室からタンクへ排出されて作動油がタンク、ピストン側室およびロッド側室を順番に循環するユニフロー型のダンパと比較して、ダンパDの収縮作動時に、ピストン側室5内の圧力を上昇させつつもロッド側室4内の圧力をタンク圧にすることができるので、ダンパDは収縮作動時に減衰力を発生するのに有効となるピストン3の受圧面積はピストン3の断面積そのものとなり、受圧面積を大きく確保できるから同じ大きさ減衰力を発生する際に必要となるピストン側室5内の圧力は小さくて済む。なお、第3減衰通路22、第3オリフィス23および第3減衰通路チェックバルブ24を廃止してもよく、その場合、ダンパDの伸長作動時の作動は前述したところと同様であるが、ダンパDの収縮作動時であって圧側リリーフバルブ18が開弁しない場合、縮小されるピストン側室5内の作動油が第1減衰通路7および第2減衰通路9を介してロッド側室4およびタンク6へ移動してダンパDが第1オリフィス8と第2オリフィス10によって減衰力を発生し、ダンパDの収縮作動時であって圧側リリーフバルブ18が開弁する場合、縮小されるピストン側室5内の作動油が第1減衰通路7、第2減衰通路9および圧側リリーフ通路17を介してロッド側室4およびタンク6へ移動してダンパDが主として圧側リリーフバルブ18によって減衰力を発生することになる。このように、第3減衰通路22、第3オリフィス23および第3減衰通路チェックバルブ24を廃止した場合でも、ダンパDでは、ダンパDの収縮作動時に、ピストン側室5内の圧力を上昇させつつもロッド側室4内の圧力をタンク圧にすることができるので、ダンパDは収縮作動時に減衰力を発生するのに有効となるピストン3の受圧面積はピストン3の断面積そのものとなり、ユニフロー型のダンパと比較して、受圧面積を大きく確保できるから同じ大きさ減衰力を発生する際に必要となるピストン側室5内の圧力は小さくて済む。
Thus, in the damper D of this embodiment, compared to a uniflow-type damper in which hydraulic oil is discharged from the rod side chamber to the tank whether it is extended or contracted, and the hydraulic oil circulates through the tank, piston side chamber, and rod side chamber in sequence, when the damper D is contracted, the pressure in the
また、本実施の形態のダンパDでは、第3オリフィス23および第3減衰通路チェックバルブ24を備えている。ダンパDは必要減衰力の発生が要求されており、第1オリフィス8の口径を大きくするには限界があり、ダンパDの伸長作動時にロッド側室4からピストン側室5へ移動する作動油量よりダンパDの収縮作動時にピストン側室5からロッド側室4へ移動する作動油量の方が多いため、第3オリフィス23を無くして第1オリフィス8のみになるとダンパDの収縮作動時におけるピストン側室5内の圧力とロッド側室4内の圧力との差が大きくなってしまう場合があるが、ダンパDの収縮作動時にのみ有効となる第3オリフィス23を備えることでダンパDの収縮作動時のピストン側室5内の圧力とロッド側室4内の圧力との差を適切に調整できるので、ダンパDの収縮作動時の減衰力特性を容易にチューニングできる。また、第3オリフィス23および第3減衰通路チェックバルブ24を備えている本実施の形態のダンパDでは、第1減衰通路7にロッド側室4からピストン側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する図示しないチェックバルブを設けて、第1減衰通路7における第1オリフィス8がダンパDの伸長作動時にのみ減衰力を発生するようにして、ダンパDの収縮作動時の減衰力に影響を与えないようにしてもよい。この場合、第1オリフィス8でダンパDの伸長作動時の減衰力を発生し、第2オリフィス10と第3オリフィス23とでダンパDの収縮作動時の減衰力を発生でき、第1オリフィス8の口径とは無関係に第3オリフィス23の口径の大きさを決定できるからダンパDの収縮作動時の減衰力特性を容易にチューニングできる。この場合にあっても、ダンパDの収縮作動時にピストン側室5内の圧力とロッド側室4内の圧力とに第3オリフィス23によって差を生じさせることができ、ユニフロー型のダンパと比較して、受圧面積を大きく確保できるから同じ大きさ減衰力を発生する際に必要となるピストン側室5内の圧力は小さくて済む。
In addition, the damper D of this embodiment is provided with a
また、本実施の形態のダンパDでは、ロッド側室4とタンク6とを連通する伸側リリーフ通路15に設けられてロッド側室4の圧力が開弁圧に達すると開弁してロッド側室4からタンク6へ向かう液体の流れを許容する伸側リリーフバルブ16と、ピストン側室5とタンク6とを連通する圧側リリーフ通路17に設けられてピストン側室5の圧力が開弁圧に達すると開弁してピストン側室5からタンク6へ向かう液体の流れを許容する圧側リリーフバルブ18とを備えているので、ダンパDの収縮作動時のストローク速度が所定ストローク速度を超えて早くなっても伸側リリーフバルブ16或いは圧側リリーフバルブ18が開弁してシリンダ1内の圧縮側の室内の圧力がシール部材や各部材が許容できなくなる圧力になるのを防止できる。
In addition, the damper D of this embodiment is provided with an extension
そして、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、車体Bと台車Tとの間に並列して介装されるダンパDおよびセミアクティブダンパSDを備えており、ダンパDは、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパDとセミアクティブダンパSDとが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、所定ストローク速度以上で伸縮すると前記必要減衰力以上の減衰力を発生する。 The railway vehicle vibration control device S of this embodiment is equipped with a damper D and a semi-active damper SD that are interposed in parallel between the car body B and the bogie T, and the damper D generates a damping force greater than the required damping force when it expands and contracts at a predetermined stroke speed or faster, with the required damping force being the sum of the damping forces generated by the damper D and the semi-active damper SD required when expanding and contracting at a predetermined stroke speed expected in the event of an earthquake.
具体的には、所定ストローク速度は、鉄道車両が脱輪する可能性のあるダンパDのストローク速度に設定されており本実施の形態では、0.6m/secに設定されており、必要減衰力を80kNとしている。よって、ダンパDは、図3に示したように、ストローク速度が所定ストローク速度である0.6m/secに到達すると少なくとも80kN以上の減衰力を発揮するよう設定されている。 Specifically, the predetermined stroke speed is set to the stroke speed of the damper D at which the railcar may derail, and in this embodiment, it is set to 0.6 m/sec, and the required damping force is 80 kN. Therefore, as shown in FIG. 3, the damper D is set to exert a damping force of at least 80 kN when the stroke speed reaches the predetermined stroke speed of 0.6 m/sec.
本実施の形態では、ダンパDが伸長作動を呈してロッド側室4内の圧力が伸側リリーフバルブ16の開弁圧に達する際のストローク速度を開弁速度と称すると、開弁速度は所定ストローク速度よりも少低い0.5m/sec程度に設定されている。よって、ダンパDの伸長作動時のストローク速度に対する減衰力の特性である減衰力特性は、図3に示すように、ストローク速度が開弁速度より低い場合には第1オリフィス8によって伸長作動を妨げる減衰力を発生するので、減衰力がオリフィス特有のストローク速度の二乗に比例する特性となる。
In this embodiment, the stroke speed when the damper D extends and the pressure in the
他方、ダンパDの伸長作動時のストローク速度が開弁速度以上になると伸側リリーフバルブ16が開弁して、ロッド側室4内の圧力は、伸側リリーフバルブ16の開弁圧に伸側リリーフバルブ16を通過する作動油量に応じた圧力オーバーライドを加算した圧力に等しくなる。圧力オーバーライドは、伸側リリーフバルブ16を通過する作動油量に比例して大きくなるが、オリフィスによる圧力損失に比べると少ない。よって、伸長作動時のストローク速度が開弁速度以上となる場合のダンパDの減衰力特性は、図3に示すように、ストローク速度の増加に伴って減衰力が増加するものの、ストローク速度が開弁速度未満の場合の減衰力特性と比較すると減衰係数が小さく減衰力の増加を頭打ちにするような特性となる。
On the other hand, when the stroke speed during the extension operation of the damper D becomes equal to or exceeds the opening speed, the
そして、本実施の形態では、ダンパDの伸長作動時のストローク速度が所定ストローク速度である0.6m/secに到達すると、ロッド側室4内の圧力をダンパDが発生する減衰力が80kNにするのに必要な圧力にするように伸側リリーフバルブ16が設定されており、ダンパDは、所定ストローク速度で伸長作動すると必要減衰力に等しい減衰力を発生する。
In this embodiment, when the stroke speed of the damper D during extension operation reaches a predetermined stroke speed of 0.6 m/sec, the extension
また、本実施の形態では、ダンパDが収縮作動を呈してピストン側室5内の圧力が圧側リリーフバルブ18の開弁圧に達する際のストローク速度を開弁速度として、収縮作動時の開弁速度は伸長作動時の開弁速度と同じ0.5m/sec程度に設定されている。よって、ダンパDの収縮作動時のストローク速度に対する減衰力の特性である減衰力特性は、図3に示すように、ストローク速度が開弁速度より低い場合には第1オリフィス8、第2オリフィス10および第3オリフィス23によって収縮作動を妨げる減衰力を発生するので、減衰力がオリフィス特有のストローク速度の二乗に比例する特性となる。なお、鉄道車両用制振装置SにおけるダンパDは、車体Bに対する台車Tの横方向の振動を抑制する目的で使用されており、車体Bに対して台車Tが車両進行方向に対して左側へ移動しても右側に移動しても同じ減衰力の発揮が求められるので、ダンパDの収縮作動時の減衰力特性は、ダンパDの伸長作動時の減衰力特性と殆ど同じになるように設定されている。
In this embodiment, the stroke speed when the damper D contracts and the pressure in the
他方、ダンパDの収縮作動時のストローク速度が開弁速度以上になると圧側リリーフバルブ18が開弁して、ピストン側室5内の圧力は、圧側リリーフバルブ18の開弁圧に圧側リリーフバルブ18を通過する作動油量に応じた圧力オーバーライドを加算した圧力に等しくなる。圧力オーバーライドは、圧側リリーフバルブ18を通過する作動油量に比例して大きくなるが、オリフィスによる圧力損失に比べると少ない。よって、収縮作動時のストローク速度が開弁速度以上となる場合のダンパDの減衰力特性は、図3に示すように、ストローク速度の増加に伴って減衰力が増加するものの、ストローク速度が開弁速度未満の場合の減衰力特性と比較すると減衰係数が小さく減衰力の増加を頭打ちにするような特性となる。
On the other hand, when the stroke speed during the contraction operation of the damper D becomes equal to or exceeds the opening speed, the compression
そして、本実施の形態では、ダンパDの収縮作動時のストローク速度が所定ストローク速度である0.6m/secに到達すると、ピストン側室5内の圧力をダンパDが発生する減衰力が80kNにするのに必要な圧力にするように圧側リリーフバルブ18が設定されており、ダンパDは、所定ストローク速度で収縮作動すると必要減衰力に等しい減衰力を発生する。
In this embodiment, when the stroke speed of the damper D during contraction reaches a predetermined stroke speed of 0.6 m/sec, the compression
なお、伸側リリーフバルブ16および圧側リリーフバルブ18が開弁する際のダンパDの伸縮作動時の開弁速度を所定ストローク速度よりも低く設定しているが、開弁速度を所定ストローク速度と等しいか或いは高く設定してもよい。その場合、ダンパDが所定ストローク速度で伸縮する際に発生するべき必要減衰力は、伸長作動時にあっては第1オリフィス8によって、収縮作動時にあっては第1オリフィス8、第2オリフィス10および第3オリフィス23によって発生できるようにすればよい。なお、第3オリフィス23を廃止する場合には、ダンパDが所定ストローク速度で収縮作動する際に発生するべき必要減衰力を第1オリフィス8および第2オリフィス10によって発生すればよい。
The opening speed of the damper D during the expansion/contraction operation of the expansion-
また、第1オリフィス8、第2オリフィス10および第3オリフィス23は、ダンパDの伸縮速度が所定ストローク速度よりも低い常用最高速度よりも低い常用速度域にある場合、たとえば、15kN以下の減衰力をダンパDに発揮させる。具体的には、常用最高速度は、地震が発生しない状態において鉄道車両が走行する際に到達するであろうダンパDのストローク速度の最高速度に設定されており、本実施の形態では0.2m/secに設定されている。よって、ダンパDの伸縮時のストローク速度の常用速度域は、0から0.2m/secの範囲とされており、常用速度域内のストローク速度で伸縮する際のダンパDが発生する減衰力は15kN以下となるように第1オリフィス8、第2オリフィス10および第3オリフィス23が設定されている。
In addition, the
したがって、ダンパDの伸縮速度に対する減衰力の特性(減衰力特性)は、図3に示したように、オリフィス特有の二乗特性となっており、ダンパDのストローク速度が常用速度域である0.2m/sec未満の範囲では15kN未満となり、ダンパDのストローク速度が所定ストローク速度である0.6m/sec以上となると80kN以上となる特性となっている。 Therefore, the damping force characteristic (damping force characteristic) with respect to the extension/contraction speed of damper D is a square characteristic specific to an orifice, as shown in Figure 3, and is less than 15 kN when the stroke speed of damper D is in the range of less than 0.2 m/sec, which is the normal speed range, and is 80 kN or more when the stroke speed of damper D is equal to or greater than the specified stroke speed of 0.6 m/sec.
本実施の形態では、所定ストローク速度は、0.6m/secに設定され、常用最高速度は、0.2m/secに設定されているが、ともに他の数値に設定されてもよい。また、必要減衰力については、鉄道車両の仕様に応じて脱輪を防止できる値に設定されればよい。 In this embodiment, the specified stroke speed is set to 0.6 m/sec, and the normal maximum speed is set to 0.2 m/sec, but both may be set to other values. In addition, the required damping force may be set to a value that can prevent the vehicle from running off the track, depending on the specifications of the railcar.
<セミアクティブダンパ>
セミアクティブダンパSDは、図4に示すように、鉄道車両の車体Bに連結されるシリンダ31と、シリンダ31内に軸方向へ移動可能に挿入されて一端が台車Tとに連結されるロッド32と、シリンダ31内に軸方向へ移行可能に挿入されてシリンダ31内をロッド側室34とピストン側室35とに区画するとともにロッド32の他端に連結されるピストン33と、タンク36と、ロッド側室34とピストン側室35とを連通する第1通路37と、第1通路37に設けられて第1通路37を開閉する第1開閉弁38と、ピストン側室35とタンク36とを連通する第2通路39と、第2通路39に設けられて第2通路39を開閉する第2開閉弁40と、ロッド側室34とタンク36とを連通する排出通路41と、排出通路41に設けられた可変リリーフバルブ42と、ピストン側室35からロッド側室34へ向かう流れのみを許容する整流通路43と、タンク36からピストン側室35へ向かう流れのみを許容する吸込通路44とを備えている。
<Semi-active damper>
As shown in FIG. 4 , the semi-active damper SD includes a
以下、セミアクティブダンパSDの各部について詳細に説明する。シリンダ31は、筒状であって、シリンダ1の外周を覆う外筒45内に収容されており、外筒45との間に環状のタンク36を形成している。シリンダ31と外筒45との図4中左端側の開口部は、環状であって両者に嵌合するロッドガイド46によって閉塞され、シリンダ31と外筒45との図4中右端側の開口部は、両者に嵌合するボトムキャップ47によって閉塞されている。また、ロッドガイド46内には、シリンダ31内に移動自在に挿入されるロッド32が摺動自在に挿入されており、ロッド32の軸方向の移動がロッドガイド46によって案内される。また、ロッド32は、シリンダ31内に軸方向へ移動可能に挿入されており、ロッドガイド46を通して一端をシリンダ31外へ突出させ、他端をシリンダ31内に突出させて、シリンダ31内に軸方向へ移動可能に挿入されるピストン33に連結している。
Each part of the semi-active damper SD will be described in detail below. The
なお、ロッド32の外周、ロッドガイド46とシリンダ31との間、ロッドガイド46と外筒45との間、シリンダ31とボトムキャップ47との間および外筒45とボトムキャップ47との間は、それぞれ、図示を省略したシール部材によってシールされている。これによりシリンダ31内およびタンク36は密閉状態に維持されている。
The outer periphery of the
そして、シリンダ31内は、シリンダ31内に挿入されるピストン33によってロッド側室34とピストン側室35とに区画されている。ロッド側室34とピストン側室35には、本実施の形態では、液体として作動油が充填されるとともに、タンク36には、作動油が貯留される他に気体が充填されている。なお、タンク36内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、液体は、作動油以外の液体とされてもよい。
The inside of the
このように、本実施の形態のセミアクティブダンパSDは、ロッド32がシリンダ31の一端側のみから突出する所謂片ロッド型のダンパとされているので、両ロッド型のダンパと比較してストローク長を確保しやすく、セミアクティブダンパSDの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。
In this way, the semi-active damper SD of this embodiment is a so-called single-rod type damper in which the
また、このセミアクティブダンパSDの場合、ロッド32の断面積をピストン33の断面積の二分の一にして、ピストン33のロッド側室34側の受圧面積がピストン側室35側の受圧面積の二分の一となるようになっている。よって、セミアクティブダンパSDの伸長作動時と収縮作動時とでシリンダ31内から排出通路41を通じてタンク36へ排出される流量が等しくなる。
In addition, in the case of this semi-active damper SD, the cross-sectional area of the
なお、ロッド32の図4中左端とシリンダ31の右端を閉塞するボトムキャップ47とには、図示しないブラケットが設けられており、このセミアクティブダンパSDを鉄道車両における車体Bと台車Tとの間に介装できるようになっている。
In addition, a bracket (not shown) is provided on the left end of the
第1通路37は、ロッド側室34とピストン側室35とを連通しており、途中に第1開閉弁38を備えている。この第1通路37は、シリンダ31外でロッド側室34とピストン側室35とを連通しているが、ピストン33に設けられてもよい。
The
第1開閉弁38は、電磁開閉弁とされており、第1通路37を開放してロッド側室34とピストン側室35とを連通する連通ポジションと、第1通路37を遮断してロッド側室34とピストン側室35との連通を絶つ遮断ポジションとを備えており、通電時には第1通路37を開放してロッド側室34とピストン側室35とを連通する。
The first on-off
また、第2通路39は、ピストン側室35とタンク36とを連通しており、途中に第2開閉弁40を備えている。第2開閉弁40は、電磁開閉弁とされており、第2通路39を開放してピストン側室35とタンク36とを連通する連通ポジションと、第2通路39を遮断してピストン側室35とタンク36との連通を絶つ遮断ポジションとを備えており、通電時には第2通路39を開放してピストン側室35とタンク36とを連通する。
The
排出通路41は、ロッド側室34とタンク36とを連通しており、途中に開弁圧を変更可能な可変リリーフバルブ42を備えている。可変リリーフバルブ42は、本実施の形態では、比例電磁リリーフバルブとされており、ロッド側室34内の圧力が開弁圧以上になると開弁してロッド側室34からタンク36へ向かう作動油の流れを許容する。また、可変リリーフバルブ42は、供給される電流量に応じて開弁圧を調節でき、前記電流量が最大となると開弁圧を最小とし、電流の供給がないと開弁圧を最大とするようになっている。
The
整流通路43は、ピストン側室35とロッド側室34とを連通するとともに途中にピストン側室35からロッド側室34へ向かう作動油の流れにのみを許容するチェックバルブ43aを備えており、ピストン側室35からロッド側室34へ向かう作動油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、吸込通路44は、タンク36とピストン側室35とを連通するとともに途中にタンク36からピストン側室35へ向かう作動油の流れにのみを許容するチェックバルブ44aを備えており、タンク36からピストン側室35へ向かう作動油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。
The straightening
本実施の形態のセミアクティブダンパSDにあっては、第1開閉弁38および第2開閉弁40が遮断ポジションを採る場合にあって、外力を受けて伸長すると、シリンダ31内で移動するピストン33によって縮小されるロッド側室34から作動油が排出通路41を通じてタンク36へ押し出される。また、シリンダ31内でのピストン33の移動によって拡大されるピストン側室35には吸込通路44を通じてタンク36から作動油が供給される。この伸長作動時においてセミアクティブダンパSDは、可変リリーフバルブ42で作動油の流れに抵抗を与えて、伸長を抑制する減衰力を発揮し、可変リリーフバルブ42の開弁圧を調整することにより当該減衰力を高低調整できる。
In the semi-active damper SD of this embodiment, when the first opening/closing
反対に、本実施の形態のセミアクティブダンパSDにあっては、第1開閉弁38および第2開閉弁40が遮断ポジションを採る場合にあって、外力を受けて収縮すると、シリンダ31内で移動するピストン33によって縮小されるピストン側室35から整流通路43を介して拡大されるロッド側室34へ作動油が移動する。また、セミアクティブダンパSDの収縮作動時には、ロッド32がシリンダ31内に侵入するため、ロッド32がシリンダ31内に侵入する体積分の作動油がシリンダ31内で過剰となって排出通路41を通じてタンク36へ排出される。この収縮作動時においてセミアクティブダンパSDは、伸長作動時と同様に可変リリーフバルブ42で作動油の流れに抵抗を与えて、収縮を抑制する減衰力を発揮するので、可変リリーフバルブ42の開弁圧を調整することにより当該減衰力を高低調整できる。
On the other hand, in the semi-active damper SD of this embodiment, when the first opening/closing
なお、この場合、排出通路41を通過する作動油の流量は、ロッド32の断面積にピストン33の移動量を乗じた量になる。ここで、ロッド32の断面積は、ピストン33の断面積の二分の一に設定されているので、セミアクティブダンパSDが伸長しても収縮してもピストン33の移動量が同じであれば、排出通路41を通過する作動油の流量は等しくなる。よって、セミアクティブダンパSDは、伸縮両側でピストン33の移動速度が同じであれば、等しい減衰力を発揮できる。
In this case, the flow rate of hydraulic oil passing through the
なお、第1開閉弁38と第2開閉弁40とは非通電時に遮断ポジションを採り、第1開閉弁38と第2開閉弁40とに電力供給不能な失陥時には、本実施の形態のセミアクティブダンパSDは、前述のように伸縮に対して必ず減衰力を発揮するので、パッシブなダンパとして機能する。このように電力供給を受けることができない場合、可変リリーフバルブ42は開弁圧を最大とするので、電力供給不能な失陥時のセミアクティブダンパSDは、減衰力を最大する。
The first and second opening/
また、本実施の形態のセミアクティブダンパSDにあっては、第1開閉弁38を連通ポジションとして第2開閉弁40を遮断ポジションとする場合、ロッド側室34とピストン側室35が第1通路37を介して連通されるがピストン側室35とタンク36との第2通路39を介しての連通が絶たれる。この状態でセミアクティブダンパSDが外力を受けて収縮すると、ロッド32がシリンダ31内に侵入する体積分の作動油がシリンダ31から排出通路41へ排出され、前記同様に収縮に対抗する減衰力を発揮する。他方、この状態で、セミアクティブダンパSDが伸長すると、縮小されるロッド側室34から拡大するピストン側室35へ第1通路37を介して作動油が移動し、ロッド32がシリンダ31から退出する体積分の作動油が吸込通路44を介してタンク36からシリンダ31内へ供給される。よって、この場合、作動油が排出通路41へ流れないので、セミアクティブダンパSDは減衰力を発揮しない。
In addition, in the semi-active damper SD of this embodiment, when the first opening/closing
さらに、本実施の形態のセミアクティブダンパSDにあっては、第1開閉弁38を遮断ポジションとして第2開閉弁40を連通ポジションとする場合、第1通路37を介してのロッド側室34とピストン側室35の連通が絶たれるが、ピストン側室35とタンク36とが第2通路39を介して連通される。この状態でセミアクティブダンパSDが外力を受けて伸長すると、ロッド側室34の縮小に伴ってロッド側室34から作動油が排出通路41へ排出され、前記同様に伸長に対抗する減衰力を発揮する。他方、この状態で、セミアクティブダンパSDが収縮すると、縮小されるピストン側室35から拡大するロッド側室34へ整流通路43を介して作動油が移動し、ロッド32がシリンダ31内へ侵入する体積分の作動油が第2通路39を介してピストン側室35からタンク36内へ排出される。よって、この場合、作動油が排出通路41へ流れないので、セミアクティブダンパSDは減衰力を発揮しない。このように、このセミアクティブダンパSDでは、伸長と収縮のいずれか一方を選択して減衰力を発揮する片利きのダンパとして機能できる。
Furthermore, in the semi-active damper SD of this embodiment, when the first on-off
セミアクティブダンパSDは、前述したところから、第1開閉弁38および第2開閉弁40を遮断ポジションとする場合、パッシブダンパとして機能し、可変リリーフバルブ42へ供給する通電量を調節して開弁圧を調節すると減衰力を調節できる。また、第1開閉弁38を連通ポジションとして第2開閉弁40を遮断ポジションとする場合および第1開閉弁38を遮断ポジションとして第2開閉弁40を連通ポジションとする場合には、前述したように、伸長或いは収縮のいずれか一方に対してのみセミアクティブダンパSDが減衰力を発揮するモードとなり、しかも、減衰力の調整も可能である。よって、たとえば、このモードを選択すれば、セミアクティブダンパSDは、減衰力を発揮する方向が鉄道車両の台車Tの振動により車体Bを加振してしまう方向である場合、そのような方向には減衰力を出さないようにして、車体Bの振動を抑制するのに有効な場合のみ車体Bの振動を抑制するのに最適な大きさの減衰力を発生できる。よって、このセミアクティブダンパSDは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、スカイフックセミアクティブダンパとして機能し得る。
As described above, when the first opening/closing
そして、このように構成されたセミアクティブダンパSDは、前述した常用速度域内での使用を前提として、常用速度域で伸縮作動する際に車体Bの振動を抑制するために要求される常用最大減衰力を発生可能なようにセミアクティブダンパSDの各部の強度を設定している。常用最大減衰力は、たとえば、15kNとされており、15kNを発生しても破壊されないように安全率を加味した最大荷重に耐え得るようにセミアクティブダンパSDの各部の強度が設定されている。なお、セミアクティブダンパSDは、排出通路41に並列してロッド側室34をタンク36に連通するリリーフ通路と、リリーフ通路に設けられてロッド側室34内の圧力が前述した最大荷重を発揮する際の圧力を超えないようにロッド側室34内の圧力を制限するリリーフバルブとを備えてもよい。
The semi-active damper SD thus configured is designed to be used within the normal speed range described above, and the strength of each part of the semi-active damper SD is set so that it can generate the normal maximum damping force required to suppress vibration of the vehicle body B when it expands and contracts within the normal speed range. The normal maximum damping force is set to 15 kN, for example, and the strength of each part of the semi-active damper SD is set so that it can withstand the maximum load with a safety factor added so that it will not be destroyed even if 15 kN is generated. The semi-active damper SD may also be equipped with a relief passage that is parallel to the
<アクチュエータ>
アクチュエータAは、図5に示すように、セミアクティブダンパSDの構成に加えて、ロッド側室34へ作動油を供給可能なポンプ50を設けたものである。アクチュエータAは、具体的には、タンク36とロッド側室34とを連通する供給通路51と、この供給通路51に設けられて作動油をタンク36から吸い上げてロッド側室34へ吐出するポンプ50と、供給通路51のポンプ50の吐出側に設けられてロッド側室34からタンク36へ向かう作動油の流れを阻止するチェックバルブ52とを備えている。なお、本書では、アクチュエータAが積極的に力を発揮する力もアクチュエータAが外力によって伸縮させられた際に伸縮を妨げる方向へ発揮する力も鉄道車両における車体Bの振動を抑制するために利用される力であるため、これらの力を区別することなく減衰力として称する。
<Actuator>
5, the actuator A includes a
そして、ポンプ50は、図示しないコントローラに制御されるモータ53によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するポンプとされている。また、ポンプ50は、供給通路51に吸込口をタンク36側に向けて、吐出口をロッド側室34側に向けて設置されていて、モータ53によって駆動されるとタンク36から作動油を吸込んでロッド側室34へ作動油を供給する。
The
前述のようにポンプ50は、一方向のみに作動油を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用できる。
As mentioned above, the
さらに、ポンプ50の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ50を駆動する駆動源であるモータ53にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ53も安価なものを使用できる。なお、チェックバルブ52は、アクチュエータAが外力によって強制的に伸縮させられる際に、ポンプ50側への作動油の逆流を阻止するために設けてある。
Furthermore, since the rotation direction of the
つづいて、前記のように構成されたアクチュエータAに所望の伸長方向の減衰力を発揮させる場合、モータ53を回転させポンプ50からシリンダ31内へ作動油を供給しつつ、第1開閉弁38を連通ポジションとし第2開閉弁40を遮断ポジションとする。すると、ロッド側室34とピストン側室35とが第1通路37を介して連通状態におかれて両者にポンプ50から作動油が供給され、ピストン33が図5中左方へ押されアクチュエータAは伸長方向の減衰力を発揮する。ロッド側室34内およびピストン側室35内の圧力が可変リリーフバルブ42の開弁圧を上回ると、可変リリーフバルブ42が開弁して作動油が排出通路41を介してタンク36へ排出される。よって、ロッド側室34内およびピストン側室35内の圧力は、可変リリーフバルブ42に与える電流量で決まる可変リリーフバルブ42の開弁圧に等しくなるように制御される。そして、アクチュエータAは、ピストン33におけるピストン側室35側とロッド側室34側の受圧面積差に可変リリーフバルブ42によって制御されるロッド側室34内およびピストン側室35内の圧力を乗じた値の伸長方向の減衰力を発揮する。
Next, when the actuator A configured as described above is to exert a desired damping force in the extension direction, the
これに対して、アクチュエータAに所望の収縮方向の減衰力を発揮させる場合、モータ53を回転させてポンプ50からロッド側室34内へ作動油を供給しつつ、第1開閉弁38を遮断ポジションとし第2開閉弁40を連通ポジションとする。すると、ピストン側室35とタンク36が第2通路39を介して連通状態におかれるとともにロッド側室34にポンプ50から作動油が供給されるので、ピストン33が図5中右方へ押されアクチュエータAは収縮の減衰力を発揮する。そして、前述と同様に、可変リリーフバルブ42へ与える電流量の調節により、アクチュエータAは、ピストン33におけるロッド側室34側の受圧面積と可変リリーフバルブ42によって制御されるロッド側室34内の圧力を乗じた収縮方向の減衰力を発揮する。
On the other hand, when actuator A is to exert a desired damping force in the contraction direction, the
また、第1開閉弁38を開き、第2開閉弁40を閉じた状態で、外力でロッド32が図5中左方へ移動する場合、ポンプ50の駆動の有無に拘わらず、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の力を発揮しない。この場合、ポンプ50が駆動中では、ロッド32がシリンダ31から退出する際に減少するシリンダ31内における体積変化にポンプ50の吐出流量が追い付かなくなるが、その場合、吸込通路44を通じてタンク36からシリンダ31内へ作動油が供給される。また、ポンプ50が駆動していない場合には、ロッド32がシリンダ31から退出する体積分の作動油が吸込通路44を通じてタンク36からシリンダ31内へ作動油が供給される。いずれにせよ、この場合には、シリンダ31内の圧力はタンク圧となるから、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の減衰力を発揮しない。
In addition, when the
なお、第1開閉弁38を開き、第2開閉弁40を閉じた状態で、外力でロッド32が図5中右方へ移動する場合、ポンプ50の駆動の有無に拘わらず、シリンダ31内へのロッド32の侵入によってシリンダ31内から押し出された作動油は、排出通路41を通じてタンク36へ戻される。この場合には、シリンダ31内の圧力が可変リリーフバルブ42によって所望の圧力に制御されるので、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の力を発揮できる。
When the
他方、第1開閉弁38を閉じ、第2開閉弁40を開いた状態で、外力でロッド32が図5中右方へ移動する場合、ポンプ50の駆動の有無に拘わらず、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の力を発揮しない。この場合、ポンプ50が駆動中では、ロッド32がシリンダ31へ進入する際に増加するロッド側室34内における体積変化にポンプ50の吐出流量が追い付かなくなるが、その場合、整流通路43を通じてピストン側室35からロッド側室34内へ作動油が供給される。また、ロッド32がシリンダ31内へ進入するために、シリンダ31内でロッド32のシリンダ31侵入分の体積の作動油が過剰となるが、圧縮側のピストン側室35から過剰分の作動油が第2通路39を通じてタンク36へ排出される。また、この場合において、ポンプ50が駆動していない場合にも、駆動中と同様に、ロッド32がシリンダ31へ進入する際に増加するロッド側室34内の体積分の作動油が整流通路43を通じてピストン側室35から供給される。そして、ロッド32がシリンダ31内に侵入することによってシリンダ31内で過剰となった作動油は、圧縮されるピストン側室35から第2通路39を介してタンク36へ排出される。いずれにせよ、この場合には、シリンダ31内の圧力はタンク圧となるから、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、伸長方向の減衰力を発揮しない。
On the other hand, when the
なお、第1開閉弁38を閉じて第2開閉弁40を開いた状態で、外力でロッド32が図6中左方へ移動する場合、ポンプ50の駆動の有無に拘わらず、ロッド側室34から押し出された作動油は、排出通路41を通じてタンク36へ戻される。この場合には、ロッド側室34内の圧力が可変リリーフバルブ42によって所望の圧力に制御されるので、アクチュエータAはロッド32の移動を妨げる方向、つまり、収縮方向の力を発揮できる。
When the
つまり、第1開閉弁38を開いて第2開閉弁40を閉じる場合或いは第1開閉弁38を閉じて第2開閉弁40を開く場合、ポンプ50の駆動状況に拘わらず、アクチュエータAは、外力からの振動入力に対して伸長或いは収縮のいずれか一方にのみ減衰力を発揮する状態となる。
In other words, when the first on-off
よって、本実施の形態のアクチュエータAは、たとえば、力を発揮する方向が鉄道車両の台車Tの振動により車体Bを加振する方向である場合、そのような方向には力を出さないようにアクチュエータAを片効きのダンパとして機能させ得る。よって、このアクチュエータAは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。 Therefore, in the present embodiment, when the direction in which the force is exerted is a direction in which the vehicle body B is vibrated due to the vibration of the bogie T of the railway vehicle, the actuator A can function as a one-sided damper so as not to exert force in such a direction. Therefore, this actuator A can easily realize semi-active control based on Karnop's Skyhook theory, and can also function as a semi-active damper.
そして、このアクチュエータAにあっても、セミアクティブダンパSDの説明で理解できるように、第1開閉弁38と第2開閉弁40の開閉のみでダンパとして機能もできる。つまり、モータ53でポンプ50を駆動している状況にあっても、アクチュエータAが外力で強制的に伸縮させられる際には、スカイフックセミアクティブダンパとしてもパッシブダンパとして機能でき、可変リリーフバルブ42の開弁圧の調節で減衰力も調節できる。このように、アクチュエータAは、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ53の駆動状況に拘わらず、第1開閉弁38と第2開閉弁40の開閉のみでダンパとしても機能できる。そして、アクチュエータAが減衰力を発揮すべき方向は、第1開閉弁38と第2開閉弁40の開閉のみで制御され、アクチュエータとして減衰力を発揮すべき方向とセミアクティブダンパとして減衰力を発揮すべき方向とが同じである場合には第1開閉弁38と第2開閉弁40の開閉状態は一致する。よって、アクチュエータAでは、アクチュエータとスカイフックセミアクティブダンパの状態の切換えを、ポンプ50の停止と駆動の切換えや、面倒かつ急峻な第1開閉弁38と第2開閉弁40の切換動作を伴わずに行える。したがって、アクチュエータAは、応答性および信頼性が高いシステムとなる。
And, as can be understood from the explanation of the semi-active damper SD, even with this actuator A, it can function as a damper only by opening and closing the first opening and closing
<ダンパとセミアクティブダンパ(アクチュエータ)の寸法と強度について>
前述した通り、ダンパDは、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパDとセミアクティブダンパSDとが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、所定ストローク速度以上で伸縮すると前記必要減衰力以上の減衰力を発生する。つまり、鉄道車両用制振装置Sは、車体Bと台車Tとの間に並列して介装されるダンパDとセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)とを備えており、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際にダンパDのみで鉄道車両用制振装置Sの全体が地震発生時に要求される必要減衰力を発生することができる。よって、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)は、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に必要減衰力を分担しなくて済む。
<Dimensions and strength of dampers and semi-active dampers (actuators)>
As described above, the damper D generates a damping force greater than the required damping force when expanding and contracting at a predetermined stroke speed or faster, with the required damping force being the sum of the damping forces generated by the damper D and the semi-active damper SD required when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs. In other words, the railway vehicle vibration control device S includes the damper D and the semi-active damper SD (actuator A) that are interposed in parallel between the car body B and the bogie T, and when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs, the entire railway vehicle vibration control device S can generate the required damping force required when an earthquake occurs using only the damper D. Therefore, the semi-active damper SD (actuator A) does not have to share the required damping force when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs.
このことから、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sでは、ダンパDは、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも地震発生時に対応するための大きな必要減衰力の発生が要求されるがセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)は常用最大減衰力以上の減衰力の発生が要求されない。 For this reason, in the railway vehicle vibration control device S of this embodiment, the damper D is required to generate a greater required damping force to respond to earthquakes than the semi-active damper SD (actuator A), but the semi-active damper SD (actuator A) is not required to generate a damping force greater than the normal maximum damping force.
ダンパDおよびセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)は、ともにピストン3,33が軸方向の両端面でロッド側室4,34内の圧力およびピストン側室5,35内の圧力を受けることによって、伸縮を妨げる減衰力を発生する。ここでダンパDが発生する減衰力を大きくするには、ピストン3がロッド側室4内の圧力およびピストン側室5内の圧力を受ける受圧面積を大きくするか、或いは、シリンダ1内の圧力をより高圧にするか、或いは、その両方を実行すればよい。
Both damper D and semi-active damper SD (actuator A) generate a damping force that prevents expansion and contraction by receiving the pressure in the
ピストン3は、シリンダ1の内周に摺接してシリンダ1内をロッド側室4とピストン側室5とに区画していることから、シリンダ1の内径を大きくすればピストン3の外径が大きくなりピストン3がロッド側室4内の圧力およびピストン側室5内の圧力を受ける受圧面積が大きくなって、シリンダ1内の圧力を高圧化せずとも、ダンパDが発生する減衰力を大きくすることができる。
The
前述したように、ダンパDは、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも大きな減衰力の発生が要求されるため、ダンパDにおけるシリンダ1の内径をセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31の内径より大径に設定すれば、ダンパDは、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも大きな減衰力の発生を可能としつつも、シリンダ1内の圧力の高圧化を抑制できる。また、このように、ダンパDにおけるシリンダ1の内径をセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31の内径より大径に設定すれば、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも大きな減衰力の発生を可能としつつも、ダンパDにおけるシリンダ1内の圧力の高圧化を抑制できるので、ダンパDを構成する各部材の耐荷重性とシール性能とに対する要求が厳しくなくなり、耐圧構造を採らなくてはならない従来製品よりシステム全体としての製品コストを低減できる。また、ダンパDのみのシリンダ1内径を大型化すればよく、セミアクティブダンパSDのシリンダ31の内径の大型化を招かずに済む。
As described above, since the damper D is required to generate a greater damping force than the semi-active damper SD (actuator A), if the inner diameter of the
また、ピストン3がロッド側室4内の圧力およびピストン側室5内の圧力を受ける受圧面積を大きくすることに代えて、ダンパDのシリンダ1の内の圧力をより高圧化してダンパDが発生可能な減衰力を大きくする場合は、ダンパDの強度を高くすればよい。
In addition, instead of increasing the pressure-receiving area over which the
シリンダ1内の圧力をより高圧化する場合、たとえば、ダンパDのシリンダ1の肉厚をセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31の肉厚より厚くして、シリンダ1の強度を高くしてより高い圧力に耐え得るようにすればよい。このように、ダンパDのシリンダ1の肉厚をセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31の肉厚より厚くすれば、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)と比較して外径の大型化を招かずにダンパDにおけるシリンダ1の強度が向上してシリンダ1内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置Sの鉄道車両への搭載性を損なわずに済む。
When the pressure inside the
また、シリンダ1の内の圧力をより高圧化する場合、たとえば、ダンパDのシリンダ1、ロッド2およびピストン33の材料の強度を、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31、ロッド32およびピストン33の材料の強度よりも高くして、ダンパDが高い圧力に耐え得るようにしてもよい。このように、ダンパDのシリンダ1、ロッド2およびピストン33の材料の強度を、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31、ロッド32およびピストン33の材料の強度よりも高くすれば、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)と比較して外径の大型化を招かずにダンパDの強度が向上してシリンダ1内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置Sの鉄道車両への搭載性も損なわずに済む。
In addition, when the pressure inside the
以上のように、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、鉄道車両の車体Bと台車Tとの間に並列して介装されるダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とを有しており、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、ダンパDは、所定ストローク速度以上で伸縮すると必要減衰力以上の減衰力を発生する。このように構成された鉄道車両用制振装置Sによれば、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際にダンパDのみで鉄道車両用制振装置Sの全体が地震発生時に要求される必要減衰力を発生するので、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)は、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に必要減衰力を分担しなくて済む。このことから、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sでは、ダンパDは、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも地震発生時に対応するための大きな必要減衰力の発生が要求されるがセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)は常用最大減衰力以上の減衰力の発生が要求されないので、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)を高圧に耐え得るように設計する必要が無くなり、また、地震発生時に使用するバルブをセミアクティブダンパSD(アクチュエータA)にも設ける必要が無くなる。よって、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sによれば、地震発生時に要求される必要減衰力の発生を可能としつつも、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAを高圧に耐え得る仕様にせずに済み、システム全体としての製品コストを低減可能できる。 As described above, the railway vehicle vibration control device S of this embodiment has a damper D and either a semi-active damper SD or an actuator A, which are interposed in parallel between the car body B and the bogie T of the railway vehicle, and the required damping force is the sum of the damping forces generated by the damper D and either the semi-active damper SD or the actuator A required when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs, and the damper D generates a damping force greater than the required damping force when expanding and contracting at a predetermined stroke speed or faster. According to the railway vehicle vibration control device S configured in this way, when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs, the entire railway vehicle vibration control device S generates the required damping force required when an earthquake occurs only with the damper D, so the semi-active damper SD (actuator A) does not have to share the required damping force when expanding and contracting at a predetermined stroke speed assumed when an earthquake occurs. For this reason, in the railroad vehicle vibration control device S of this embodiment, the damper D is required to generate a larger required damping force than the semi-active damper SD (actuator A) to respond to the occurrence of an earthquake, but the semi-active damper SD (actuator A) is not required to generate a damping force greater than the normal maximum damping force, so there is no need to design the semi-active damper SD (actuator A) to withstand high pressure, and there is also no need to provide the semi-active damper SD (actuator A) with a valve to be used when an earthquake occurs. Therefore, according to the railroad vehicle vibration control device S of this embodiment, while it is possible to generate the required damping force required when an earthquake occurs, there is no need to design the semi-active damper SD or actuator A to withstand high pressure, and the product cost of the entire system can be reduced.
また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置SにおけるダンパDは、シリンダ1と、シリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド2と、ロッド2に装着されてシリンダ1内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ1内をロッド側室4とピストン側室5とに区画するピストン3と、タンク6と、ロッド側室4とピストン側室5とを連通する第1減衰通路7に設けた第1オリフィス8と、ピストン側室5とタンク6とを連通する第2減衰通路9に設けた第2オリフィス10と、ロッド側室4とタンク6とを連通する圧側吸込通路11に設けられてタンク6からロッド側室4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12と、ピストン側室5とタンク6とを連通する伸側吸込通路13に設けられてタンク6からピストン側室5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14とを備えている。
The damper D in the railroad vehicle vibration control device S of this embodiment includes a
このようにダンパDが構成された鉄道車両用制振装置Sによれば、ダンパDの収縮作動時に、第1オリフィス8によって、ピストン側室5内の圧力を上昇させつつもロッド側室4内の圧力を圧側チェックバルブ12が開弁してタンク圧にすることができるので、ダンパDは収縮作動時に減衰力を発生するのに有効となるピストン3の受圧面積はピストン3の断面積そのものとなり、ユニフロー型のダンパと比較して、受圧面積を大きく確保できるから同じ大きさの減衰力を発生する際に必要となるピストン側室5内の圧力は小さくて済むとともに、ダンパDを構成する各部品の耐圧性を低くすることが可能となって製品コストを低減できる。
In the railway vehicle vibration control device S having the damper D configured in this way, when the damper D is contracting, the
また、本実施の形態のダンパDでは、ロッド側室4とタンク6とを連通する伸側リリーフ通路15に設けられてロッド側室4の圧力が開弁圧に達すると開弁してロッド側室4からタンク6へ向かう液体の流れを許容する伸側リリーフバルブ16と、ピストン側室5とタンク6とを連通する圧側リリーフ通路17に設けられてピストン側室5の圧力が開弁圧に達すると開弁してピストン側室5からタンク6へ向かう液体の流れを許容する圧側リリーフバルブ18とを備えているので、ダンパDの収縮作動時のストローク速度が所定ストローク速度を超えて早くなっても伸側リリーフバルブ16或いは圧側リリーフバルブ18が開弁してシリンダ1内の圧縮側の室内の圧力がシール部材や各部材が許容できなくなる圧力になるのを防止できる。
In addition, the damper D of this embodiment is provided with an extension
また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、ダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とは、それぞれ、シリンダ1,31と、シリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド2,32と、ロッド2,32に装着されてシリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ1,31内をロッド側室4,34とピストン側室5,35とに区画するピストン3,33とを有し、ダンパDのシリンダ1の内径は、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方のシリンダ31の内径より大径となっている。
In addition, in the railway vehicle vibration control device S of this embodiment, the damper D and one of the semi-active damper SD or actuator A each have a
このように構成された鉄道車両用制振装置Sによれば、ダンパDは、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)よりも大きな減衰力の発生を可能としつつも、シリンダ1内の圧力の高圧化を抑制できるので、ダンパDの各部の耐荷重性とシール性能とに対する要求が厳しくなくなり、耐圧構造を採らなくてはならない従来製品よりシステム全体としての製品コストをより一層低減できる。また、ダンパDのみのシリンダ1の内径を大型化すればよく、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)のシリンダ31の内径の大型化を招かずに済む。
With the railcar vibration control device S configured in this way, the damper D is capable of generating a greater damping force than the semi-active damper SD (actuator A) while suppressing the increase in pressure inside the
さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、ダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とは、それぞれ、シリンダ1,31と、シリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド2,32と、ロッド2,32に装着されてシリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ1,31内をロッド側室4,34とピストン側室5,35とに区画するピストン3,33とを有し、ダンパDのシリンダ1の肉厚は、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方のシリンダ31の肉厚より厚くなっている。
Furthermore, in the railway vehicle vibration control device S of this embodiment, the damper D and one of the semi-active damper SD or actuator A each have a
このように構成された鉄道車両用制振装置Sによれば、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)と比較して外径の大型化を招かずにダンパDにおけるシリンダ1の強度が向上してシリンダ1内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置Sの鉄道車両への搭載性を損なわずに済む。
The railroad vehicle vibration damping device S configured in this manner improves the strength of the
そして、本実施の形態の鉄道車両用制振装置Sは、ダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とは、それぞれ、シリンダ1,31と、シリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド2,32と、ロッド2,32に装着されてシリンダ1,31内に軸方向へ移動可能に挿入されてシリンダ1,31内をロッド側室4,34とピストン側室5,35とに区画するピストン3,33とを有し、ダンパDのシリンダ1、ロッド2およびピストン3の材料の強度は、セミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAのシリンダ31、ロッド32およびピストン33の材料の強度よりも高くなっている。
In the railway vehicle vibration control device S of this embodiment, the damper D and either the semi-active damper SD or the actuator A each have a
このように構成された鉄道車両用制振装置Sによれば、セミアクティブダンパSD(アクチュエータA)と比較して外径の大型化を招かずにダンパDの強度が向上してシリンダ1内の高圧化を図ることができ、鉄道車両用制振装置Sの鉄道車両への搭載性を損なわずに済む。
With the railroad vehicle vibration damping device S configured in this manner, the strength of the damper D can be improved and the pressure inside the
なお、地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求されるダンパDとセミアクティブダンパSD或いはアクチュエータAの一方とが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、ダンパDは、所定ストローク速度以上で伸縮すると必要減衰力以上の減衰力を発生できる限りにおいて、鉄道車両用制振装置SにおけるダンパD、セミアクティブダンパSDおよびアクチュエータAの構造は、前述した具体的な構造に限定されず、設計変更可能である。 The required damping force is the sum of the damping forces generated by the damper D and either the semi-active damper SD or the actuator A when expanding and contracting at a predetermined stroke speed expected during an earthquake, and as long as the damper D can generate a damping force greater than the required damping force when expanding and contracting at a stroke speed greater than the predetermined stroke speed, the structures of the damper D, the semi-active damper SD and the actuator A in the vibration control device S for railway vehicles are not limited to the specific structures described above and can be modified in design.
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, modifications, variations, and changes are possible without departing from the scope of the claims.
1,31・・・シリンダ、2,32・・・ロッド、3,33・・・ピストン、4,34・・・ロッド側室、5,35・・・ピストン側室、6・・・タンク、7・・・第1減衰通路、8・・・第1オリフィス、9・・・第2減衰通路、10・・・第2オリフィス、11・・・圧側吸込通路、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・・・伸側リリーフ通路、16・・・伸側リリーフバルブ、17・・・圧側リリーフ通路、18・・・圧側リリーフバルブ、A・・・アクチュエータ、B・・・車体、D・・・ダンパ、S・・・鉄道車両用制振装置、SD・・・セミアクティブダンパ、T・・・台車 1,31...cylinder, 2,32...rod, 3,33...piston, 4,34...rod side chamber, 5,35...piston side chamber, 6...tank, 7...first damping passage, 8...first orifice, 9...second damping passage, 10...second orifice, 11...compression side suction passage, 12...compression side check valve, 13...rebound side suction passage, 14...rebound side check valve, 15...rebound side relief passage, 16...rebound side relief valve, 17...compression side relief passage, 18...compression side relief valve, A...actuator, B...car body, D...damper, S...railroad vehicle vibration control device, SD...semi-active damper, T...bogie
Claims (5)
地震発生時に想定される所定ストローク速度で伸縮する際に要求される前記ダンパと前記セミアクティブダンパ或いは前記アクチュエータの一方とが発生する減衰力の総和を必要減衰力として、
前記ダンパは、前記所定ストローク速度以上で伸縮すると前記必要減衰力以上の減衰力を発生する
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。 A vibration damping device for a railway vehicle, comprising a damper and one of a semi-active damper and an actuator, the damper being interposed in parallel between a carbody and a bogie of the railway vehicle,
The required damping force is the sum of the damping forces generated by the damper and one of the semi-active damper and the actuator when the damper expands and contracts at a predetermined stroke speed expected during an earthquake,
The vibration damping device for a railway vehicle, wherein the damper generates a damping force equal to or greater than the required damping force when the damper expands and contracts at a speed equal to or greater than the predetermined stroke speed.
シリンダと、
前記シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドと、
前記ロッドに装着されて前記シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されて前記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、
タンクと、
前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第1減衰通路に設けた第1オリフィスと、
前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第2減衰通路に設けた第2オリフィスと、
前記ロッド側室と前記タンクとを連通する圧側吸込通路に設けられて前記タンクから前記ロッド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、
前記ピストン側室と前記タンクとを連通する伸側吸込通路に設けられて前記タンクから前記ピストン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を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 The damper is
A cylinder;
A rod that is inserted into the cylinder so as to be movable in the axial direction;
a piston attached to the rod and inserted into the cylinder so as to be axially movable, the piston dividing the interior of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber;
Tanks and
a first orifice provided in a first damping passage communicating between the rod side chamber and the piston side chamber;
a second orifice provided in a second damping passage communicating between the piston side chamber and the tank;
a compression side check valve provided in a compression side suction passage communicating between the rod side chamber and the tank, the compression side check valve allowing only a flow of liquid from the tank to the rod side chamber;
2. The vibration damping device for a railway vehicle according to claim 1, further comprising: an extension-side check valve provided in an extension-side suction passage communicating between the piston-side chamber and the tank, the extension-side check valve allowing only a flow of liquid from the tank to the piston-side chamber.
前記ダンパのシリンダの内径は、前記セミアクティブダンパ或いは前記アクチュエータの一方のシリンダの内径より大径である
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 Each of the damper and the semi-active damper or the actuator has a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be axially movable, and a piston attached to the rod, inserted into the cylinder so as to be axially movable, and dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber,
2. The railcar vibration damping device according to claim 1, wherein an inner diameter of the cylinder of the damper is larger than an inner diameter of a cylinder of one of the semi-active damper and the actuator.
前記ダンパのシリンダの肉厚は、前記セミアクティブダンパ或いは前記アクチュエータの一方のシリンダの肉厚より厚い
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 Each of the damper and the semi-active damper or the actuator has a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be axially movable, and a piston attached to the rod, inserted into the cylinder so as to be axially movable, and dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber,
2. The railcar vibration damping device according to claim 1, wherein the thickness of the cylinder of the damper is greater than the thickness of one of the cylinders of the semi-active damper or the actuator.
前記ダンパのシリンダ、ロッドおよびピストンの材料の強度は、前記セミアクティブダンパ或いは前記アクチュエータの一方のシリンダ、ロッドおよびピストンの材料の強度よりも高い
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 Each of the damper and the semi-active damper or the actuator has a cylinder, a rod inserted into the cylinder so as to be axially movable, and a piston attached to the rod, inserted into the cylinder so as to be axially movable, and dividing the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber,
2. The vibration damping device for railway vehicles according to claim 1, wherein the strength of the material of the cylinder, rod and piston of the damper is greater than the strength of the material of the cylinder, rod and piston of the semi-active damper or one of the actuators.
Priority Applications (1)
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JP2023012692A JP2024108368A (en) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | Vibration control devices for railway vehicles |
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