JP4418100B2 - 鉄道車両の左右動減衰装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車に対する車体の左右方向の動きを抑える鉄道車両の左右動減衰装置の改良に関するものである。
【０００２】
従来、鉄道車両は、図６に示すように、軌道４を転動する左右の車輪３と、この各車輪３を図示しない金属バネおよび油圧ダンパを介して支持する台車２と、この台車２に対して車体１を支持する図示しない空気バネとヨーダンパおよび左右動ダンパ１０を備える。
【０００３】
車体１からは中心ピン５が下方に突出し、この中心ピン５を挟むようにして一対の左右動ダンパ１０が台車２との間に連結される。軌道４の歪み等に起因して台車２が左右方向に動かされると、各左右動ダンパ１０は台車２の動きに連動して伸縮し、車体１の振動を抑える減衰力を発生する。
【０００４】
台車２には中心ピン５を挟むように対峙する一対のストッパゴム６が取り付けられる。各ストッパゴム６が中心ピン５に当接することにより、車体１の動きを制限する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の鉄道車両の左右動減衰装置にあっては、左右動ダンパ１０の減衰力が低いと、台車２への入力が大きい車両のカーブ走行時やポイント通過時あるいはカント時等に中心ピン５がストッパゴム６に当接するが、その際の衝撃が大きく、衝突音が発生するという問題点があった。また、これに対処して左右動ダンパ１０の減衰力を高めると、台車２への入力が小さい走行時に車体１の振動を十分に抑えられず、乗り心地が悪化するという問題点が生じた。
【０００６】
また、従来、減衰力が可変制御されるセミアクティブタイプのダンパを用いる装置があったが、ストロークを検出するセンサやその検出信号に応じて減衰力を制御する回路が必要であり、構造の複雑化を招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、乗り心地を損なわずに車体の大きな左右動を抑えられる鉄道車両の左右動減衰装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、鉄道車両の左右動減衰装置において、台車に対する車体の左右方向の動きに応じてシリンダの内側でピストンロッドが相対的に移動して伸縮する左右動ダンパを設け、ピストンロッド内にストロークに応じて作動流体が流れるロッド内流路を形成し、シリンダ側に固定されストロークに応じてピストンロッドの内側で相対的に移動する位置検出ロッドを備え、ストロークエンド領域で位置検出ロッドがロッド内流路を閉じて減衰力を高める構成とし、ピストンロッドの内側に環状のランド部を形成し、位置検出ロッドにこのランド部との間でロッド内流路を画成するスプール溝とを形成し、このスプール溝にその軸方向の端部に向けてロッド内流路の断面積を次第に縮小する傾斜部を形成し、作動流体を伸側作動時に縮小するロッド側室からロッド内流路へと流出させる伸側流路をピストンロッドの途中に形成し、この伸側流路を流れる作動流体に抵抗を付与する絞りを設け、作動流体を圧側作動時に縮小するエンド側室からロッド内流路を介してタンク室へと導く圧側流路を中空の位置検出ロッドの内側に形成し、この圧側流路を流れる作動流体に抵抗を付与する絞りを設け、伸側作動時に縮小するロッド側室の作動流体をタンク室へと導くリリーフ弁を備え伸側行程と圧側行程の両方で中間ストローク範囲を超えたストロークエンド範囲で位置検出ロッドによってロッド内流路が閉塞されるのに伴って、ロッド側室の作動流体がリリーフ弁を開いてタンク室へと流入する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１３】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、台車への入力が小さい走行時に左右動ダンパは中間ストローク範囲で作動して適正な減衰力を発生し、車両の乗り心地を損なわない。
【００１４】
そして、例えば車両のカーブ走行時やポイント通過時あるいはカント時等のように台車への入力が大きい走行時に台車に大きな入力が加わった場合、左右動ダンパは中間ストローク範囲を超えたストロークエンド範囲で作動し、位置検出ロッドがロッド内流路を閉じて減衰力を大幅に高める。これにより、車体の中心ピンがストッパゴムに衝突する際の衝撃を小さくし、衝突音の発生を抑えられる。
【００１５】
そして、中間ストローク範囲を超えてストロークエンド範囲に入る行程で、スプール溝の傾斜部によってロッド内流路を流れる作動流体の流量がストロークに応じて強く絞られるため、減衰力の立ち上がりが滑らかになり、円滑な作動性が得られる。
【００１６】
そして、中間ストローク範囲における伸側行程で、ロッド側室の作動流体が伸側流路、ロッド内流路を通ってエンド側室へと流入し、絞りは伸側流路を流れる作動流体に抵抗を付与し、減衰力が発生する。
【００１７】
そして、、中間ストローク範囲における圧側行程で、ピストンロッドの侵入体積分の作動流体がエンド側室からロッド内流路、圧側流路を通ってタンク室へと流入し、絞りはこの圧側流路を流れる作動流体に抵抗を付与し、減衰力が発生する。
【００１８】
そして、中間ストローク範囲を超えたストロークエンド範囲で位置検出ロッドによってロッド内流路が閉塞されるのに伴って、ロッド側室の作動流体がリリーフ弁を開いてタンク室へと流入する。このとき作動流体がリリーフ弁を通過する過程で付与される抵抗によって発生する減衰力が０より大きい値から立ち上がり、減衰力が段階的に高められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示すように、左右動ダンパ１０は、ピストンロッド３０の先端部がアイ部材７を介して車体の中心ピン側に連結される一方、インナチューブ（シリンダ）１３およびアウタチューブ１４の基端部がエンド部材８を介して台車側に連結される。一対の左右動ダンパ１０が中心ピンを挟むようにして左右方向に並んで設けられ、車体に対して台車が左右方向に移動すると、一方の左右動ダンパ１０が伸張するとともに、他方の左右動ダンパ１０が収縮するようになっている。
【００２１】
アイ部材７にはスリーブ５１が取り付けられ、スリーブ５１とアウタチューブ１４に渡って伸縮可能な筒状のダストカバー５２が取り付けられる。これによって、左右動ダンパ１０の内部に塵埃や異物等が侵入しないようになっている。
【００２２】
ピストンロッド３０はその途中がインナチューブ１３とアウタチューブ１４に対してロッドガイド１１を介して摺動可能に支持される。ピストンロッド３０の基端部にピストン１５が連結され、ピストン１５はインナチューブ１３に摺動自在に収装される。インナチューブ１３の内部はピストン１５によりロッド側室１７とエンド側室１８に仕切られる。インナチューブ１３とアウタチューブ１４の間には一部にガスを封入したタンク室１９が画成される。
【００２３】
ピストン１５には左右動ダンパ１０が収縮する圧側行程でエンド側室１８からロッド側室１７へと流れる作動油（作動流体）に対して開弁する圧側のチェック弁２０が設けられる。
【００２４】
インナチューブ１３の基端部を嵌合させる底板１６が設けられ、底板１６には左右動ダンパ１０が伸張する伸側行程で、タンク室１９からエンド側室１８へと流れる作動油に対して開弁する伸側のチェック弁２１が設けられる。
【００２５】
ピストンロッド３０はこれを貫通する軸孔３１が形成される中空構造とする。ピストンロッド３０の内側にストロークに応じて作動油が流れるロッド内流路２９が設けられる。ピストンロッド３０の途中にはロッド側室１７とロッド内流路２９を連通する伸側流路３６が形成される。伸側流路３６の途中にオリフィス（絞り）２３が介装される。伸側作動時に作動油はロッド側室１７から伸側流路３６、ロッド内流路２９を通ってエンド側室１８へと流れ、オリフィス２３はこの作動油の流れに抵抗を付与する。
【００２６】
ピストンロッド３０の内側に環状のランド部３５が形成される。伸側流路３６はランド部３５の途中に開口している。
【００２７】
ピストンロッド３０の内側にランド部３５を挟んで軸方向に延びる複数条のロッド溝３３，３４が形成され、このロッド溝３３，３４は後述する位置検出ロッド４０との間にロッド内流路２９を画成する。図２に示すように、各ロッド溝３３はその断面が半月状に窪むように機械加工によって形成される。同様に、各ロッド溝３４もその断面が半月状に窪んでいる。各ロッド溝３３，３４の断面形状を半月状にすることで、それぞれの機械加工を容易にしている。
【００２８】
ストロークに応じてピストンロッド３０の内側で移動する位置検出ロッド４０を備える。位置検出ロッド４０は底板１６を介してインナチューブ１３の内側に同心上に立設される。位置検出ロッド４０は所定の中間ストローク範囲でランド部３５との間でロッド内流路２９を画成するスプール溝４３と、中間ストローク範囲を超えた両端ストロークエンド範囲でランド部３５に摺接するスプール外周面４７，４８とを有する。ランド部３５にスプール外周面４７，４８が摺接すると、ロッド溝３３，３４間の連通を遮断してロッド内流路２９を閉じる。
【００２９】
スプール溝４３は円筒面状の縮径部４４と、この縮径部４４の両端からスプール外周面４７，４８へと次第に拡径する円錐面状の傾斜部４５，４６によって形成される。各傾斜部４５，４６はロッド内流路２９の断面積を軸方向について次第に縮小する。本実施の形態では、各傾斜部４５，４６の断面は直線状に形成されているが、これに限らず要求される減衰特性に応じて各傾斜部４５，４６の断面を円弧状に湾曲させてもよい。
【００３０】
位置検出ロッド４０はこれを貫通する軸孔４１が形成される中空構造とする。位置検出ロッド４０の内側に圧側流路４９が設けられ、圧側流路４９の途中にオリフィス（絞り）２４が介装される。圧側作動時に作動油はエンド側室１８からロッド内流路２９、圧側流路４９を通ってタンク室１９へと流れる。オリフィス２４はこの作動油の流れに抵抗を付与する。
【００３１】
ロッドガイド１１にはロッド側室１７とタンク室１９を連通するリリーフ流路３７が形成され、このリリーフ流路３７の途中にリリーフ弁２５が設けられる。リリーフ弁２５はロッド側室１７の圧力が所定値を超えると開弁し、ロッド側室１７からタンク室１９へと流れる作動油に抵抗を付与する。
【００３２】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００３３】
台車への入力が小さい走行時、左右動ダンパ１０は中間ストローク範囲で伸縮作動し、位置検出ロッド４０のスプール溝４３が各ロッド溝３３，３４に渡って対峙してロッド内流路２９を開通させる。
【００３４】
この中間ストローク範囲において左右動ダンパ１０が伸張する伸側行程で、ロッド側室１７の作動油が伸側流路３６、ロッド内流路２９を通ってエンド側室１８へと流入し、ピストンロッド３０の退出体積分の作動油がタンク室１９からチェック弁２１を開いてエンド側室１８へと流入する。このとき、オリフィス２３は伸側流路３６を流れる作動油に抵抗を付与し、減衰力が発生する。
【００３５】
同じく中間ストローク範囲において左右動ダンパ１０が収縮する圧側行程で、エンド側室１８の作動油がピストン１５のチェック弁２０を開いてロッド側室１７へと流入し、ピストンロッド３０の侵入体積分の作動油がエンド側室１８からロッド内流路２９、圧側流路４９を通ってタンク室１９へと流入する。このとき、オリフィス２４は圧側流路４９を流れる作動油に抵抗を付与し、減衰力が発生する。
【００３６】
作動油が各オリフィス２３，２４を通過する過程で付与される抵抗によって発生する中間ストローク範囲の減衰力は、図５に示すように、ピストン１５の速度が高まるのに応じて０から次第に大きくなり、車体の左右方向の振動が有効に減衰される。
【００３７】
例えば車両のカーブ走行時やポイント通過時あるいはカント時等の台車への入力が大きい走行時に、中心ピンがストッパゴムに当接する前に、左右動ダンパ１０は中間ストローク範囲を超えて両端ストロークエンド範囲に入り、検出ロッド４０のスプール外周面４７，４８がピストンロッド３０のランド部３５に摺接し、ロッド内流路２９を閉塞する。
【００３８】
ストロークエンド範囲における伸側行程で、図３に示すように、スプール外周面４７がランド部３５に摺接し、ロッド内流路２９を閉塞する。これにより、ロッド側室１７の作動油がリリーフ弁２５を開いてタンク室１９へと流入し、タンク室１９の作動油がチェック弁２１を開いてエンド側室１８へと流入する。
【００３９】
ストロークエンド範囲における圧側行程で、図４に示すように、スプール外周面４８がランド部３５に摺接し、ロッド内流路２９を閉塞する。これにより、エンド側室１８の作動油がチェック弁２０を開いてロッド側室１７へと流入し、ピストンロッド３０の侵入体積分の作動油がロッド側室１７からリリーフ弁２５を開いてタンク室１９へと流入する。
【００４０】
両端ストロークエンド範囲における伸側、圧側の作動時に作動油がを通過する過程で付与される抵抗によって発生する減衰力は、図５に示すように、０より大きい値から立ち上がり、ピストン１５の速度に応じて次第に大きくなる。
【００４１】
したがって、左右動ダンパ１０が中間ストローク範囲を超えてストロークエンド範囲に移るのに伴って減衰力が段階的に高まる。これによって、台車への入力が小さい走行時に左右動ダンパ１０は中間ストローク範囲で作動して適正な減衰力を発生し、車両の乗り心地を損なわないで済む。そして、台車への入力が大きい走行時、左右動ダンパ１０は中間ストローク範囲を超えて両端ストロークエンド範囲で作動して減衰力を大幅に高め、車体の中心ピンがストッパゴムに衝突する際の衝撃を小さくし、衝突音の発生を抑えられる。
【００４２】
スプール溝４３はその両端部にロッド内流路２９の断面積を軸方向について次第に縮小する傾斜部４５，４６を有しているため、スプール外周面４７，４８がランド部３５に摺接してロッド内流路２９を閉塞する前に、ストロークに応じてロッド内流路２９を流れる作動油流量を絞る。このため、図５に領域ａとして示すように両端ストロークエンド範囲における減衰力の立ち上がりが滑らかになり、円滑な作動性が得られる。
【００４３】
他の実施の形態として、要求される減衰特性によってはリリーフ弁２５に代えて固定オリフィスを用いてもよい。
【００４４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す左右動ダンパの断面図。
【図２】同じくピストンロッドの断面図。
【図３】同じく伸側ストロークエンド範囲における左右動ダンパの断面図。
【図４】同じく圧側ストロークエンド範囲における左右動ダンパの断面図。
【図５】同じく減衰力特性を示す線図。
【図６】従来例を示す構成図。
【符号の説明】
１０ 左右動ダンパ
１３ インナチューブ（シリンダ）
１７ ロッド側室
１８ エンド側室
１９ タンク室
２３ オリフィス（絞り）
２４ オリフィス（絞り）
２５ リリーフ弁
２９ ロッド内流路
３０ ピストンロッド
３６ 伸側流路
４０ 位置検出ロッド
４５ 傾斜部
４６ 傾斜部
４９ 圧側流路

Claims (1)

1. 台車に対する車体の左右方向の動きに応じてシリンダの内側でピストンロッドが相対的に移動して伸縮する左右動ダンパを設け、前記ピストンロッド内にストロークに応じて作動流体が流れるロッド内流路を形成し、前記シリンダ側に固定されストロークに応じて前記ピストンロッドの内側で相対的に移動する位置検出ロッドを備え、ストロークエンド領域で前記位置検出ロッドが前記ロッド内流路を閉塞して減衰力を高める構成とし、前記ピストンロッドの内側に環状のランド部を形成し、前記位置検出ロッドにこのランド部との間で前記ロッド内流路を画成するスプール溝とを形成し、このスプール溝にその軸方向の端部に向けて前記ロッド内流路の断面積を次第に縮小する傾斜部を形成し、作動流体を伸側作動時に縮小するロッド側室から前記ロッド内流路へと流出させる伸側流路を前記ピストンロッドの途中に形成し、この伸側流路を流れる作動流体に抵抗を付与する絞りを設け、作動流体を圧側作動時に縮小するエンド側室から前記ロッド内流路を介してタンク室へと導く圧側流路を中空の前記位置検出ロッドの内側に形成し、この圧側流路を流れる作動流体に抵抗を付与する絞りを設け、伸側作動時に縮小するロッド側室の作動流体をタンク室へと導くリリーフ弁を備え伸側行程と圧側行程の両方で中間ストローク範囲を超えたストロークエンド範囲で前記位置検出ロッドによって前記ロッド内流路が閉塞されるのに伴って、前記ロッド側室の作動流体が前記リリーフ弁を開いて前記タンク室へと流入する構成としたことを特徴とする鉄道車両の左右動減衰装置。

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