JP4960486B2 - 引張力および圧縮力を減衰させる装置 - Google Patents

Description

本発明は、衝撃荷重に対する安全装置の形態で再生的に動作するように構成された引張力および圧縮力を減衰させる装置に関する。

鉄道車両エンジニアリングから、多車両構成列車の個々の客車または貨車の車体間に、例えば、緩衝器と呼ばれる形態の衝撃荷重に対する安全装置を挿入することは公知である。これらの緩衝器は車両に搭載された部品であり、これらの部品は、固定障害物に対する衝突または衝撃の場合にエネルギーを吸収し、車両または運搬物への損害を防止するように意図される。緩衝器は、主に鉄道車両に存在する。車両の端面に搭載された構造体の部品において、通常、１つまたは２つの緩衝器が用いられる。それらの目的は、鉄道車両において外側から鉄道車両の長手方向に作用する水平圧縮力を吸収することである。

この原理に基づいて、衝撃荷重に対する安全装置として鉄道車両で使用され得る２種類の緩衝器が存在する。即ち、いわゆる「中心緩衝器」では、衝撃荷重に対する安全装置は、車両の長手方向の軸上に搭載される。このことは、車両の各端部において、バッファビームの中心に１つだけの緩衝器が存在することを意味する。他方、いわゆる「側面緩衝器」も公知である。側面緩衝器では、鉄道車両の端に２つの緩衝器が存在する。

従って、鉄道車両エンジニアリングの分野において、多車両構成列車の場合、客車または貨車の車体が単一のボギー車によって一緒に接続されていないとき、個々の客車または貨車の車体は、いわゆる側面緩衝器またはＵＩＣ緩衝器が装備され、相互に結合された２つの客車または貨車の車体間の距離は、それらの客車または貨車が運転中に移動するときに変動し得ることが公知である。これらの側面緩衝器の目的は、例えば、制動または引き離しのとき、正常な移動中に生起する衝撃荷重を吸収および減衰させることである。

先行技術から、多車両構成列車の２つの隣接する客車または貨車の車体間で引張力および圧縮力を伝達するために使用されるカップリングバーに、引張／衝撃荷重配列の形態を有する衝撃荷重に対する安全装置が組み込まれることも公知である。この引張／衝撃荷重配列は、規定された大きさまでの引張力および圧縮力を吸収および減衰させるように設計される。この場合、例えば、引張／衝撃荷重配列として、弾性ユニットを使用することが想定される。弾性ユニットは、引張および圧縮の双方で荷重され、運転中に生起する引張力および圧縮力を適切に減衰させる。

本発明の根底にある目的は、引張方向および圧縮方向の双方に作用する力を、できるだけ広い範囲にわたって減衰させるように設計された装置を提示することである。この装置は摩耗しにくいような方法で動作し、特に、その全長が小さいことが注目される。

本発明の引張力および圧縮力を減衰させる装置は、減衰システムと、ピストンロッドとを備えている。減衰システムは、ハウジングの中に保持され、弾性ユニット及び液圧減衰配列を有している。

弾性ユニットは、減衰システムのハウジングに対して固定位置にある第１の当接部と、第１の当接部に対して変位可能な第２の当接部との間に配置される。第２の当接部が、減衰システムのハウジングに対して第１の当接部の方向へ動く場合、第１および第２の当接部間に保持される弾性ユニットは圧縮荷重加えられて圧縮される。弾性ユニットの圧縮により生じる復元力は、第２の当接部の前記動きに抵抗する。本発明の一実施形態として後述するように、第２の当接部は、例えば環状ピストンの形態とすることができる。このピストンは弾性ユニットからの弾力に抵抗して変位可能である。

液圧減衰配列は、液圧流体、例えば、液圧油で充填された第１の液圧室、および、同様に液圧流体で充填された第２の液圧室を有する。この後で詳細に説明されるように、２つの液圧室は、第１および第２の移送フローシステムによって互いに接続され、液圧流体は、第１の液圧室から第２の液圧室へ、または第２の液圧室から第１の液圧室へ、絞られた状態で流れ得る。

第２の液圧室は、第１の液圧室と第２の当接部との間に形成される。具体的には、既に言及され、減衰システムのハウジングおよび減衰システムの長手方向に第１の当接部に対して変位可能な第２の当接部は、第２の液圧室の壁を形成する。第２の当接部は、それ故に、液圧流体が第１の液圧室から第２の液圧室の中へ流れるとき、第１の当接部の方向へ変位される。第１の当接部の方向への第２の当接部の変位は、第１および第２の当接部間に保持された弾性ユニットを圧縮する。この動作が生じるとき、弾性ユニットから生じる復元力は、第２の液圧室内の液圧流体の圧力に抵抗するように作用する。

装置によって減衰されるべき引張力および圧縮力は、ピストンロッドによって減衰システムへ印加される。ピストンロッドは、長手方向で減衰システムのハウジングに対して変位可能であり、その端部領域に、第１の液圧室内に保持されたピストンヘッドを有する。具体的には、ピストンロッドのピストンヘッドは、第１の液圧室に対して変位可能であるように第１の液圧室内に保持され、第１の液圧室に対して長手方向に変位することにより、第１の液圧室を、ピストンロッドから遠い前方液圧室領域とピストンロッドに近い後方液圧室領域とに分割する。

圧縮力が減衰システムへ印加される場合、ピストンヘッドは、前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対して動く。前方液圧室領域に存在する液圧流体の少なくとも一部は、この動作が生じると排出され、第１の移送フローシステムを介して経路が絞られた状態で後方液圧室領域および第２の液圧室へ流れる。

第１の液圧室に対するピストンヘッドの長手方向の動きが起こるとき前方液圧室領域から排出される液圧流体の量は、ピストンロッドが減衰システムの中へ前進するときにピストンロッドが押し出す量に対応している。なぜなら、理論的には、液圧流体はほぼ圧縮不可能であり、第１の液圧室から第２の液圧室への液圧流体の移送フローは、第２の当接部が弾性ユニットからの弾力に抵抗して第１の当接部へ向かって変位することを同時に引き起こすためである。

第１の液圧室から第２の液圧室への液圧流体の移送フローを可能にする第１の移送フローシステムに加えて、本発明による装置は、第２の移送フローシステムをさらに有している。この第２の移送フローシステムは、後方液圧室領域および第２の液圧室から前方液圧室領域への液圧流体の移送フローを可能にする。

第２の移送フローシステムは、ピストンのニュートラル位置への戻り（ピストンの中心への戻り）を生じさせる。具体的には、例えば、圧縮応力によって前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対して予め変位されたピストンヘッドは、ピストンロッドおよびピストンヘッドを介して減衰システムへ印加されていた圧縮力がなくなると、直ちにピストンヘッドの始動位置へ戻される。そして、弾性ユニットから生じる復元力により液圧流体が押されて、液圧流体が、第２の液圧室から第２の移送フローシステムを通り、第１の液圧室の前方液圧室領域の中へ戻る。このようにして、弾性ユニットは、ピストンロッドの戻り移動を生じさせる。これは、ピストンヘッドが規定の中心位置に関して動くことを意味する。

本発明による装置は、もちろん、ピストンロッドおよびピストンヘッドを介して減衰システムへ印加される圧縮力のみを減衰させるようには設計されない。むしろ、本発明による解決手段は、ピストンロッドに作用して後方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してピストンヘッドを動かす引張力が、信頼性をもって減衰されることを可能にする。

後方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してピストンヘッドを動かす長手方向の動きが存在する場合、液圧流体は、後方液圧室領域から上記の第２の移送フローシステムを介して第１の液圧室の前方液圧室領域へ流れる。同時に、第２の当接部は第１の液圧室の方向へ減衰システムのハウジングに対して動き、結果として第２の液圧室の容積は低減される。引張応力の場合に第２の液圧室が低減される容積は、引張応力が生じるときに、減衰システムから、具体的には減衰システムの液圧減衰配列から引き下がる（後退する）ピストンロッドの領域の容積に対応する。

本発明による解決手段において、前方液圧室領域の方向への第１の液圧室に対するピストンヘッドの長手方向の動きが存在する場合、前方液圧室領域から後方液圧室領域および第２の液圧室へ液圧流体が流れる第１の移送フローシステムは、少なくとも１つの、いわゆる増幅弁（multiplier valve）を有する。機能的な意味では、増幅弁はバネによって予め荷重された弁に類似しており、液圧流体が前方液圧室領域からのみ後方液圧室領域および第２の液圧室へ通ることを許す。具体的には、減衰システムに圧縮荷重がかかる場合、前方液圧室領域において圧力水頭を維持するために、増幅弁は、その入口の上流側において設定可能な圧力を維持するように設計される。

減衰システムに圧縮荷重が存在する場合、即ち、前方液圧室領域の方向への第１の液圧室に対するピストンヘッドの長手方向の動きが存在する場合、液圧流体が第２の移送フローシステムを介し、少なくとも１つの増幅弁を通り、第１の液圧室の後方液圧室領域へ、即ち第２の液圧室領域へ流れ得ることを防止するため、第２の移送フローシステムは少なくとも１つのボール逆止め弁を備えている。前記ボール逆止め弁は、液圧流体が後方液圧室領域および第２の液圧室からのみ前方液圧室領域へ通ることを許す。

したがって、要約すると、前方液圧室領域の方向への第１の液圧室に対するピストンヘッドの長手方向の動きが存在するとき、および後方液圧室領域の方向への第１の液圧室に対するピストンヘッドの長手方向の動きが存在するときの双方において、液圧流体は、それぞれ第１および第２の移送フローシステムを介して、前方液圧室領域から後方液圧室領域へ、および後方液圧室領域から前方液圧室領域へ、それぞれ押し出される。第１および第２の移送フローシステムは、液圧流体の移送フローを、経路が絞られた流れにすることができるので、減衰システムに引張荷重が存在するときおよび圧縮荷重が存在するときの双方において、減衰効果が得られる。減衰システムに圧縮荷重が存在するとき、即ち、ピストンヘッドが前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対して動くとき、液圧流体は、ピストンヘッドの長手方向の動きによって、前方液圧室領域から第１の移送フローシステムを介して第２の液圧室へ押し出される。それによって第２の液圧室に生じた圧力増加は、第２の液圧室の一端を規定する第２の当接部が、第１の当接部の方向へ動くという結果を生じさせる。これは、第１および第２の当接部間に配列された弾性ユニットの圧縮を生じさせる。それ故に、減衰システムの上に圧縮荷重が存在する場合に生じるのは、第１の移送フローシステムを通る液圧流体の絞られた移送フローによって引き起こされる減衰効果だけでなく、第１および第２の当接部間の弾性ユニットの圧縮によって引き起こされる減衰効果もある。

ピストンヘッドは、引張または圧縮応力によって決定されるように、既定された中心位置に関して動く。この動作が生じるとき、第１の液圧室内においてピストンヘッドによって生成された圧力は、第１の移送フローシステムを介して、絞られた状態で第２の液圧室へ排出される液圧流体によって動的に補償される（相殺される）。このようにして、減衰システムの長手方向軸に沿った荷重は即時に補償され、特に、何らの摩耗も生じない。なぜなら、減衰システムの特殊のレイアウトおよび構成は、引張力および圧縮力の双方が、追加の機能部品なしに減衰され得ることを可能にするからである。

引張力および圧縮力を減衰させる本発明の装置の有利な改良点は、従属項において詳述される。

前述したように、本発明による解決手段において、減衰システムに圧縮荷重が存在する場合、即ち、ピストンヘッドが第１の液圧室内で前進する場合、液圧流体は、前方液圧室領域から第１の移送フローシステムを介して後方液圧室領域および第２の液圧室の中へ流れる。具体的には、この場合、少なくとも１つの増幅弁は、第１の移送フローシステムに設けられており、増幅弁ピストンヘッドが前進するときに前方液圧室領域から排出された液圧流体は、前記増幅弁を通って流れる。

第１の移送フローシステムに増幅弁を設けることによって達成されることは、第２の液圧室内の圧力が増加することである。第２の液圧室内において第２液圧室自身の状態を決める前記圧力は、第２の当接部に対して作用し、第１および第２の当接部間に設けられた弾性ユニットの圧縮に起因する復元力と組み合わせられて、第１の当接部に対する第２の当接部の長手方向の変位を引き起こす。

他方、ピストンが減衰システムから引き下がる（後退する）とき、液圧流体は、シンプルなボール逆止め弁を介して第１の液圧室の前方液圧室領域の中へ戻る。したがって、弾性ユニットの弾力は、液圧減衰配列によって行われる移動にバッファーとして直接作用する。

本発明による解決手段の好ましい改良において、液圧減衰配列は動的な減衰を可能にする。この目的のために、第１の液圧室、および具体的には、第１の液圧室の前方液圧室領域を、少なくとも１つの増幅弁の入力側の部位へ接続する通路システムが提供される。通路システムの有効フロー断面は、ピストンヘッドが、前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対して、どの程度離れた位置に変位されるかに依存する。したがって、本発明による装置のこの好ましい改良において、通路システムの有効フロー断面は、ピストンの移動に応じてその有効フロー断面を変動させる。減衰システムに圧縮荷重が存在する場合、即ち、ピストンヘッドが第１の液圧室において前進する場合、液圧流体は、前方液圧室領域から後方液圧室領域および第２の液圧室の中へ、絞られた状態で流れる。絞られる程度はピストンの移動に依存する。

前方液圧室領域を増幅弁の入口へ接続する通路システムにおける前記移動に依存する有効フロー断面の助けによって動的減衰が達成される後者の改良の好ましい実施形態において、通路システムは、第１の液圧室を増幅弁の入口へ接続する複数の通路を有しているのが好ましい。

これらの通路は、第１の液圧室の長手方向に互いに距離をおいて第１の液圧室に開口している（連通している）。ピストンが第１の液圧室の中へ進行するとき、通路システムの個々の通路は、ピストンヘッドの移動が進むにつれて、ピストンヘッドによって次から次へと塞がれ、前方液圧室領域から排出された液圧流体が増幅弁の入口へ流れ得る有効フロー断面は、ピストン移動が進むにつれて減少する。

この場合、留意すべきことは、本発明による装置は、好ましくは、衝撃荷重が装置へ加わる場合、衝突する車体同士の相対速度が減少するように設計されることである。ピストンロッドが押される速度も、こうして下降する。液圧力は、特に、ピストンロッドが押される速度および前方液圧室領域から排出された液圧流体が増幅弁の入口へ流れ得る有効フロー断面に依存するので、有効フロー断面は、液圧力を非常に大きくほぼ一定に保つためピストンロッドの移動が増加するにつれて低減される。

もちろん、動的減衰を目的として考慮され得る他の実施形態も存在する。例えば、移動依存オリフィス（travel-dependent orifice）が考慮され得る。この方法では、ピストンヘッドが前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してさらに変位されると、通路システムの有効フロー断面がさらに厳しく低減されることを可能にする。

液圧減衰配列の上記動的な減衰は、減衰配列にかかる圧縮荷重だけでなく、引張荷重にも有利である。具体的には、ピストンヘッドが前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してその最大限に変位されるとき、第１の液圧室を増幅弁の入口へ接続する上記の通路システムは、第１の液圧室の後方液圧室領域に連通する少なくとも１つの通路を有すること、およびさらに第１の液圧室の前方液圧室領域に連通する少なくとも１つの通路を有することが好ましい。

ピストンヘッドが第１の液圧室の前方液圧室領域の方向へその最大限まで変位されるときに後方液圧室領域に連通する通路システムの少なくとも１つの通路は、好ましくは、この場合、ボール逆止め弁を有している。ボール逆止め弁は、液圧流体が少なくとも１つの通路を通って後方液圧室領域へ通過することを自動的に妨げる。

ピストンが減衰システムから引き下がるとき、ピストンヘッドによって後方液圧室領域から排出される液圧流体は、この少なくとも１つの通路を通って第１の液圧室の前方液圧室領域の中へ直接流れ得る。即ち、第２の液圧室を通る遠回りの経路（迂回経路）を取らない。しかしながら、ピストンが既に部分的に減衰システムから引き下がっている場合、少なくとも１つの通路の開口領域はピストンヘッドによって塞がれる。これは、第１の液圧室の後方液圧室領域から排出された液圧流体が、第２の移送フローシステムを介して第１の液圧室の前方液圧室領域へのみ進み得ることを意味する。したがって、本発明による解決手段のこの好ましい改良は、減衰システムに引張荷重が存在する場合、移動依存減衰（travel-dependent damping）を可能にする。

第１の液圧室の前方液圧室領域から第１の液圧室の後方液圧室領域および第２の液圧室への液圧流体の移送フローを可能にする第１の移送フローシステムの好ましい実施形態において、第１の液圧室と減衰システムのハウジングとの間の少なくとも１つまたは複数の領域にギャップが形成されるのがよい。少なくとも１つの増幅弁の入口は、このギャップを介して第１の液圧室へ接続される。上述したように、第１の液圧室を増幅弁の入力へ接続する複数の通路を有する通路システムが提供される場合、通路システムの個々の通路が第１の液圧室とギャップとの間を接続していることが好ましい。したがって、具体的には、通路システムの通路は、第１の液圧室の壁、即ち、ハウジングに形成された半径方向に延びる穴の形態を取り得る。

本発明による装置の好ましい実施形態において、第２の移送フローシステムを提供する観点から、第２の液圧室と前方液圧室領域との間に配列されるボール逆止め弁は、第１の液圧室と減衰システムのハウジングとの間の少なくとも１つの領域または複数の領域に形成されるギャップに前方液圧室領域を接続する通路に配置される。ボール逆止め弁は、液圧流体がギャップから第２の液圧室へ通過することを自動的に阻止するように設計される。これは、実装するのが特に容易な第１の移送フローシステムの解決手段である。

本発明による解決手段の好ましい実施形態において、第１の液圧室の後方液圧室領域を第２の液圧室へ接続し、液圧流体が第１の液圧室の後方液圧室領域から第２の液圧室へおよび第２の液圧室から後方液圧室領域への双方で通過することを許す少なくとも１つの通路が提供される。第１の液圧室の後方液圧室領域を第２の液圧室へ接続するこの通路は、第１の液圧室の前方液圧室領域から第２の液圧室への液圧流体の絞られた移送フローを可能にする第１の移送フローシステム、および第１の液圧室の後方液圧室領域から第２の液圧室を介して第１の液圧室の前方液圧室領域への液圧流体の絞られた移送フローを可能にする第２の移送フローシステムの双方に属している。

少なくとも１つの増幅弁が設けられる第１の移送フローシステムを提供する観点から、本発明による解決手段の好ましい実施形態において、少なくとも１つの増幅弁の出口は、ボール逆止め弁を介して第１の液圧室の後方液圧室領域へ接続された弁室につながっている。ボール逆止め弁は、液圧流体が後方液圧室領域から弁室へ通過することを自動的に阻止する。この場合、弁室を第２の液圧室へ接続する少なくとも１つの通路が提供されることが好ましい。増幅弁の制御ピストンは、増幅弁が完全に開いた状態にあるときに少なくとも１つの通路を塞ぐ。

この実施形態によって達成されることは、減衰システムが、荷重の種類に応じて異なる動作をすることである。減衰システムに準静的応力が存在する場合、即ち、例えば、列車を側線に入れるときの正常な運転で生じる圧縮力が減衰されているときのように、ピストンが第１の液圧室の中へ比較的ゆっくり動いて、穏やかな圧縮力が減衰されている場合には、第１の液圧室の前方液圧室領域から排出される液圧流体は、第１の液圧室の前方液圧室領域から第２の液圧室の中へ直接流れ得る。

他方、減衰システムに動的応力が存在するとき、または、言い換えれば、衝突の場合に生じる圧縮荷重に起因してピストンが減衰システムの中へ比較的はやく前進するとき、第１の液圧室の前方液圧室領域と第２の液圧室との間の直接接続は妨げられる。なぜなら、この場合、増幅弁はその完全に開いた状態にあり、増幅弁の制御ピストンは、増幅弁の弁室を第２の液圧室へ接続する少なくとも１つの通路を塞ぐからである。したがって、減衰システムに動的応力が存在するとき、ピストンヘッドによって前方液圧室領域から排出された液圧流体は、まず第１の液圧室の後方液圧室領域に移動する。排出された液圧流体は、次いで第１の液圧室の後方液圧室領域を第２の液圧室へ接続する通路を介して第２の液圧室の中へ流れ得る。

引張応力の場合に減衰システムの弾性ユニットが減衰に寄与できるようにするため、本発明による解決手段の好ましい改良において、第１の液圧室は、弾性ユニットの方向へハウジングに対して変位可能であるように、減衰システムのハウジングの中に保持される。弾性ユニットの方向への第１の液圧室の長手方向の変位が存在する場合、これは引張応力が存在する場合であり、弾性ユニットのハウジングと弾性ユニットから遠い第１の液圧室の端面との間に、大気よりも低い圧力が生成される。

第１の液圧室は、弾性ユニットの方向へハウジングに対して変位可能であるように減衰システムのハウジングの中に保持されているので、減衰システムに引張応力が存在する場合、第２の液圧室の圧力が増加し、結果として第２の当接部が第１の当接部の方向へ動き、弾性ユニットが圧縮される。したがって、弾性ユニットも、応力が引張応力であるときに生じる力を減衰させるように働く。弾性ユニットは、基本的に圧縮でのみ応力を受けるので、減衰システムへ印加される力が引張力であるか圧縮力であるかに関係なく、引張力および圧縮力が減衰されているときに、ほとんど摩耗を有しない動作が可能である。

引張応力の効果に起因して第１の液圧室が弾性ユニットの方向へ減衰システムのハウジングに対して変位されるときに生じる大気より低い圧力は、弾性ユニットの方向への第１の液圧室の長手方向の変位に抗する。この変位に抗する力は、引張荷重がもはや存在しないときに、第１の液圧室がその始動位置（ニュートラル位置）へ戻るときの助けとなる。

第１の液圧室が、弾性ユニットの方向へ減衰システムのハウジングに対して変位可能であるように減衰システムのハウジングの中に保持される上記の最後の実施形態の好ましい改良において、第１の液圧室が減衰システムのハウジングに対して長手方向へ動き得る距離は、ピストンヘッドが後方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してその最大限に変位されるその後方位置から、ピストンヘッドが前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してその最大限に変位されるその前方位置へ、ピストンヘッドが動くときに弾性ユニットが圧縮される距離に対応するのがよい。本発明による解決手段のこの好ましい改良は、減衰装置が引張力および圧縮力を減衰させる最適特性を有するにも拘わらす、特に短い形態の減衰装置を提供することができる。

言及された最後の実施形態の好ましい改良において、ピストンヘッドがその前方位置にあり、第１の液圧室が減衰システムのハウジングに対して長手方向へ変位されていないとき、弾性ユニットは非圧縮状態にあるようにされる。この好ましい改良において、弾性ユニットがその非圧縮状態にあるとき、即ち、ピストンヘッドがその前方位置にあり、第１の液圧室が減衰システムのハウジングに対して長手方向へ変位されていないとき、ピストンは中心位置にある。減衰システムに引張または圧縮応力が存在する場合、ピストンは、それぞれ、この中心位置に関して減衰システムの外または中へ動かされる。

引張力および圧縮力を減衰させる本発明の装置の好ましい実施形態において、ピストンヘッドとは反対側のピストンロッドの端部領域は、カップ状の外側ハウジングへ接続されているのがよい。この場合、減衰システムのハウジングは、外側ハウジングに対して長手方向に入れ子状に変位可能なように、少なくとも一部が外側ハウジングの内部に保持される。この種の外側ハウジングを設けることにより、減衰システムがカップで包まれるような形態で減衰システムのハウジングの中に保持される。これにより、減衰システムを追加的に保護できる。減衰システムのハウジングに対して長手方向へピストンロッドが変位する場合、この長手方向の変位が外側ハウジングによって案内されるように、外側ハウジングは、減衰システムのハウジングと協働するのが好ましい。

ピストンロッドへ接続された外側ハウジングが提供される最後に言及された実施形態の好ましい改良において、減衰システムのハウジングが外側ハウジングに対して変位可能である距離は、ピストンヘッドが前方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してその最大限に変位される前方位置と、ピストンヘッドが後方液圧室領域の方向へ第１の液圧室に対してその最大限に変位される後方位置との間におけるピストンヘッドの移動に対応している。この実施形態では、引張力および圧縮力の双方を減衰させる装置が製造され、装置の全長が特に低減される。

ピストンロッドが、可能な限り制約されないで減衰システムのハウジングに対して動き得るようにするため、適切な案内表面が設けられていることが好ましい。この案内表面は、減衰システムのハウジングに対するピストンロッドの動きを案内する。例えば、外側ハウジングに対して減衰システムのハウジングが案内されて動くことが可能なようにするため、前述の適切な案内表面によって、外側ハウジングが減衰システムのハウジングと協働するという手段が考えられる。

基本的には、弾性ユニットは、少なくとも１つのバネ、具体的には、例えばコイルバネ、皿バネ、環状バネ、ゴムバネ、エラストマバネなどを有しているのが好ましい。これらのバネは、例えば第１の当接部と第２の当接部との間に挟まれた状態（第１の当接部と第２の当接部との間の空間においてカプセル化された形態）で保持される。

最後に、特に好ましい本発明の解決手段の実施形態において、液圧減衰配列は、過負荷弁を有しているのがよい。この過負荷弁は、少なくとも１つの増幅弁と並列に接続され、液圧流体が、前方液圧室領域からのみ後方液圧室領域および第２の液圧室へ横断することを許す。この過負荷弁の考えられ得る実施形態において、過負荷弁は、コイルバネ、皿バネ、環状バネ、エラストマバネ、ゴムバネなどのバネによって予め荷重が付与されている。この場合、過負荷弁は、予め定めることが可能な設定圧力で弁が開放された状態へ変化するように設計される。この設定圧力は、一方ではバネにより予め付与される荷重に依存し、他方では開放されたときの弁の断面に依存する。

本発明による解決手段のこの後者の実施形態における利点、または、言い換えれば、過負荷弁が少なくとも１つの増幅弁と並列に接続される実施形態における利点は、明らかである。具体的には、過負荷弁は、第２の液圧室において生じ得る最大圧力を制限するように働く。例えば、圧縮方向の準静的荷重のもとでは、弾性ユニットおよび増幅弁によって生じる圧力、およびこれらの圧力から生じる力が、典型的な鉄道運転に要求されるものよりも高い場合、それらは過負荷弁によって制限される。ハウジング、および前記ハウジングに対応するシールは、そのように高い圧力に対応するように設計される必要はなく、過負荷弁によって予め設定される圧力に対応するように設計されるだけでよい。

更なる利点は、圧縮荷重が生じた場合に動的な力を制限することであると考えられる。圧縮方向の準静的荷重のもとで弾性ユニットおよび増幅弁によって生じる圧力、およびこれらの圧力から生じる力が、典型的な鉄道運転に要求されるものよりも高い場合、動的な力を最小にすることは不可能であることが起こり得る。なぜなら、バネユニットおよび増幅弁の関数として、準静的力は、最大の動的な力として指定されるものよりも既に高いからである。しかしながら、過負荷弁が圧力、従って力を、指定された最大の動的な力よりも低いレベルに制限するならば、指定された最大の動的な力が保たれるようにオリフィスの断面を設計することが可能である。

以下、添付の図面を参照して、引張力および圧縮力を減衰させる本発明の装置の実施形態を説明する。

引張力および圧縮力を減衰させるための本発明の一実施形態にかかる装置を示す長手方向の概略断面図であり、非荷重状態を示している。 引張力および圧縮力を減衰させるための本発明の一実施形態にかかる装置を示す長手方向の概略断面図であり、引張荷重が付与されたときの状態を示している。 引張力および圧縮力を減衰させるための本発明の一実施形態にかかる装置を示す長手方向の概略断面図であり、圧縮荷重が付与されたときの状態を示している。 図３の一部を示す詳細図であり、前記装置で使用される少なくとも１つの増幅弁の動作を説明するための図である。 図５（ａ）は、装置に用いられる弾性ユニットによって生じる戻り移動を説明するために、ピストンが少なくとも部分的に前進した場合の前記装置の長手方向の概略断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）と比較して、ピストンが少なくとも部分的に既にリセットされたときの前記装置の長手方向の概略断面図である。 動的な圧縮応力がかかっているときの前記装置の長手方向の概略断面図である。

以下、引張力および圧縮力を減衰させる本発明の一実施形態にかかる装置１００、およびこの装置１００の動作について、添付の図面を参照して説明する。図１は、非荷重状態、即ち、引張力も圧縮力も装置１００に印加されていない状態を示す。

装置１００は、本質的に、減衰システム１０、およびピストンロッド２を有する。減衰システム１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１内に保持された弾性ユニット１２及び液圧減衰配列１３とを有している。ピストンロッド２は、減衰システム１０の長手方向Ｌでハウジング１１に対して変位可能であり、ピストンロッド２によって、引張力および圧縮力が減衰システム１０へ印加され得る。減衰システム１０の長手方向Ｌは、ピストンロッド２の長手方向とほぼ同じ方向である。

本実施形態において、弾性ユニット１２は、２つの環状エラストマバネを含む。これらのバネは、各貫通口をピストンロッド２が貫通するように、前後に配列されている。しかしながら、本発明では、環状エラストマバネが使用される弾性ユニット１２に限定されない。エラストマバネの代わりに、またはこれに加えて、等しく良好に使用されるものは、コイルバネ、皿バネ、ゴムバネなどが挙げられる。また、弾性ユニット１２として、空気圧で支持する構造（突っ張る構造）も考えられ得る。

本発明では、図示の実施形態の場合のように、弾性ユニット１２が２つの弾性部材から作られることに限定されない。

図示の実施形態で弾性ユニット１２を形成する２つの環状エラストマバネ部材は、ハウジング１１に対して固定位置にある第１の当接部１４と、第１の当接部１４に対して変位可能な第２の当接部１５との間に配列されている。図示の実施形態では、第１の当接部１４は、ハウジング１１の後方側の端壁である。

第１の当接部１４に対して（ハウジング１１に対して）、長手方向Ｌに変位可能にように設計される第２の当接部１５は、図示の実施形態では、環状ピストンの形態を有している。この環状ピストンは、２つのエラストマバネ部材と軸が一致している。ピストンロッド２は、環状ピストンの中心の貫通口を貫通している。

環状ピストンは、案内表面１６ａおよび１６ｂを有している。案内表面１６ａおよび１６ｂは、第１の当接部１４に対する環状ピストン（第２の当接部１５）の動きを案内する役割を担う。案内表面１６ａは、環状ピストンの外周面であり、減衰システム１０のハウジング１１の内壁に対して摺動可能である。案内表面１６ｂは、環状ピストンの貫通口の内周面であり、ピストンロッド２に対して摺動可能である。

他方、環状ピストンは、流体密封シールを用いて、弾性ユニット１２が保持される領域を密封している。弾性ユニット１２は、カプセル化された形態で弾性ユニット室の中に保持されている。これにより、液圧流体は、減衰システム１０の液圧減衰配列１３から弾性ユニット１２に流れ込まない。

液圧減衰配列１３は、図示の実施形態において、第１の液圧室１７および第２の液圧室１８を含む。２つの液圧室１７および１８は、液圧流体、例えば、液圧油で充填されている。第１の液圧室１７は、円筒形状の液圧室ハウジングを有する。この液圧室ハウジングは、減衰システム１０のハウジング１１に対して変位可能であるようにハウジング１１内に保持されている。他方、液圧室ハウジングの後方側の端壁と第２の当接部１５（環状ピストン）との間の領域は、第２の液圧室１８を構成する。

ピストンロッド２は、弾性ユニット１２および第２の液圧室１８を通り、第１の液圧室１７まで延びている。ピストンロッド２の端部領域には、ピストンヘッド３が形成されている。ピストンヘッド３は、第１の液圧室１７のハウジング１１に対して変位可能であるように第１の液圧室１７内に保持されている。ピストンヘッド３は、長手方向Ｌに垂直な第１の液圧室１７の半径方向の内側面にほぼ当接する円盤形状を有している。

ピストンヘッド３は、第１の液圧室１７における長手方向Ｌの位置に応じて、第１の液圧室１７を、前方液圧室領域１７ａと後方液圧室領域１７ｂに分割可能である。すなわち、ピストンヘッド３は、例えばピストンヘッド３が図３に示す位置にある場合のように、第１の液圧室１７の前方の内壁及び後方の内壁からピストンヘッド３が離れた位置にあるときには、第１の液圧室１７を、前方液圧室領域１７ａと後方液圧室領域１７ｂに分割する。

前方液圧室領域１７ａは、ピストンヘッド３よりも前方に位置している（ピストンロッド２から遠い位置にある）。前方液圧室領域１７ａは、ピストンヘッド３の前方側の表面と第１の液圧室１７の内壁の一部とにより囲まれた領域である。後方液圧室領域１７ｂは、ピストンヘッド３よりも後方に位置している（ピストンロッド２の軸部分に隣接する位置にある）。後方液圧室領域１７ｂは、ピストンヘッド３の後方側の表面と第１の液圧室１７の内壁の一部とにより囲まれた領域である。

図１で示すように、減衰システム１０が非荷重状態にあるとき、即ち、ピストンロッド２を介して引張力も圧縮力も減衰システム１０へ印加されていないとき、ピストンロッド２は、ピストンヘッド３が第１の液圧室１７に対して最大に引き下がった状態（引っ込められた状態）にある。減衰システム１０が非荷重状態にあるとき、ピストンヘッド３の後方側の面は第１の液圧室１７のハウジングの内壁に当接する。

液圧減衰配列１３は、第１の移送フローシステムと、第２の移送フローシステムとを有する。第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の前方液圧室領域１７ａの方向への動き（長手方向Ｌの動き）に伴って、液圧流体は、第１の移送フローシステムを通って前方液圧室領域１７ａから後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８へ流れ得る。

また、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の後方液圧室領域１７ｂの方向への動き（長手方向の動き）に伴って、液圧流体は、第２の移送フローシステムを通って後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８から前方液圧室領域１７ａへ流れ得る。各移送フローシステムにおいて、液圧流体の移送フローの経路は、後述するように絞られた状態となるので、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の長手方向Ｌの動きは減衰される。

具体的には、本実施形態における第１の移送フローシステムは、複数の通路２１、２２、２３、２４、２５から構成される通路システムを含む。通路２１、２２、２３、２４、２５は、第１の液圧室１７と、減衰システム１０のハウジング１１および第１の液圧室１７のハウジング間に形成されたギャップ１９との間をつなぐ流体の通路である。この通路システムは、第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂの方向へのピストンヘッド３の長手方向Ｌの変位が生じる場合、液圧流体が通路２１、２２、２３、２４、２５の少なくとも幾つかを通ってギャップ１９の中へ流れることを可能にする。

第１の移送フローシステムは、少なくとも１つの増幅弁４をさらに含む。減衰システム１０のハウジング１１と第１の液圧室１７のハウジングとの間に形成されるギャップ１９は、増幅弁４の入口領域と連通している。

増幅弁４の出口領域は、少なくとも１つの通路２６によって第２の液圧室１８へ直接接続されている。また、増幅弁４の出口領域は、ボール逆止め弁５が設けられた少なくとも１つの更なる通路２７によって、第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂへ直接接続されている。通路２７に設けられるボール逆止め弁５は、液圧流体が後方液圧室領域１７ｂから増幅弁４の弁室６へ流れるのを自動的に妨げるように設計される。増幅弁４の出口は弁室６につながっている。

第１の移送フローシステムは、少なくとも１つの更なる追加の通路２８を含む。通路２８は、第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂを第２の液圧室１８へ直接接続する。

第１の移送フローシステムの通路２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８は、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の前方液圧室領域１７ａの方向への動き（長手方向Ｌの動き）が生じると、液圧流体が前方液圧室領域１７ａから後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８の双方に流れるのを可能にする。

第２の移送フローシステムは、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の後方液圧室領域１７ｂの方向への動き（長手方向Ｌの動き）が生じると、液圧流体が後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８から前方液圧室領域１７ａに流れるのを可能にする。

第２の移送フローシステムは、図示の実施形態において、第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂを第２の液圧室１８へ接続する少なくとも１つの追加の通路２８と、第１の液圧室１７のハウジングと減衰配列１３のハウジング１１との間に形成されたギャップ１９へ第２の液圧室１８を接続する少なくとも１つの更なる通路２９とを含む。通路２９には、ボール逆止め弁７が設けられている。このボール逆止め弁７は、液圧流体が通路２９を通って第２の液圧室１８へ流れるのを自動的に妨げるように設計されている。

第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の後方液圧室領域１７ｂの方向への動き（長手方向Ｌの動き）が生じると、液圧流体は、後方液圧室領域１７ｂから少なくとも１つの通路２８を介して第２の液圧室１８へ流れることが可能であり、また、後方液圧室領域１７ｂからボール逆止め弁７が設けられた通路２９を介して、ギャップ１９の中へ流れることが可能である。ギャップ１９の中へ流れた液圧流体は、通路システムの２つの通路２４および通路２５を介して第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａに進む。

本実施形態において、ギャップ１９へ第１の液圧室１７を接続する通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５は、第１の液圧室１７の長手方向Ｌにおいて互いから距離をおいて配列されており、各通路は、第１の液圧室１７につながっている（連通している）。

通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５のレイアウトは、この場合、ピストンヘッド３が前方液圧室領域１７ａの方向へ第１の液圧室１７に対して最大限に変位される状態において、少なくとも１つの通路（図示の実施形態の通路２４、２５）が前方液圧室領域１７ａに依然として連通しており、残りの通路２１、２２、２３が後方液圧室領域１７ｂに連通しているように設計される。後方液圧室領域１７ｂに連通している後者の通路２１、２２、２３の各々は、ボール逆止め弁８を有しており、液圧流体がギャップ１９から通路２１、２２、２３を通って後方液圧室領域１７ｂに流入するのを自動的に妨げる。

上記で説明されたような個々の通路２１、２２、２３、２４、２５のレイアウトおよび設計は、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の後方液圧室領域１７ｂの方向への変位が生じる場合、液圧流体が、後方液圧室領域１７ｂから、一方では上記で説明された第２の移送フローシステムを介して、また他方では後方液圧室領域１７ｂに連通している通路システムの通路２１、２２を介して、ギャップ１９へ流れることを可能にする。

しかしながら、第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の後方液圧室領域１７ｂの方向への動き（長手方向Ｌの動き）が生じる場合、通路システムの少なくとも幾つかの通路を介した液圧流体の流れは、前記通路システムの通路の開口がピストンヘッド３によって未だ覆われていない通路に限り可能である。すなわち、これは、好ましくは、ピストンヘッド３が第１の液圧室１７においてその中心付近にある場合である。例えば、ピストンヘッド３によって覆われていない通路が通路２１と通路２５である場合には、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ動くと、後方液圧室領域１７ｂの液圧流体は、通路２１を通ってギャップ１９に流れ、さらに通路２５を通って前方液圧室領域１７ａへ進み得る。

一方、第１の液圧室１７においてピストンヘッド３が上記のように遠い位置にない状態において、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ動くと、液圧流体は第２の移送フローシステムを介してのみ第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａへ進み得る。すなわち、ピストンヘッド３が通路２１を覆う位置にある場合には、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ動くと、後方液圧室領域１７ｂの液圧流体は、通路２８を通って第２の液圧室１８に流れ、ついで通路２９を通ってギャップ１９に流れ、さらに通路２４，２５を通って前方液圧室領域１７ａへ進み得る。

他方、ピストンヘッド３の前方液圧室領域１７ａの方向への動き（長手方向Ｌの動き）が生じる場合、液圧流体が前方液圧室領域１７ａからギャップ１９の中へ流れ得る通路システム内の通路の数は、ピストンロッド２の動き（位置）にも依存する。ピストンロッド２が第１の液圧室１７の中へさらに前進すると、第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａの中へ開いている通路システム内の通路の数はそれだけ少なくなる。

以下、本実施形態の装置１００の動作について、図２〜図６を参照して詳細に説明する。

図２は、引張応力を加えられたときの装置１００を示す長手方向の概略断面図である。図１および図２を比較すると、減衰システム１０に引張応力が加えられたとき、第１の液圧室１７のハウジングは、図１に示す減衰システム１０のニュートラル位置と比較して、弾性ユニット１２の方向へ減衰システム１０のハウジング１１に対して変位している。これは、減衰システム１０が図１に示すニュートラル位置にあるとき（このとき非荷重状態にある）、ピストンヘッド３の後方側の面は、弾性ユニットに近い側の端部に位置する第１の液圧室１７のハウジング面に対して既に当接していることに起因する。その結果、図２に示すように、引張力がピストンロッド２に加えられた場合、第１の液圧室１７のハウジングは、弾性ユニット１２の方向へピストンロッド２と共に引っ張られる。こうして、第１の液圧室１７のハウジングの前方側の端面（図２の右側の端面）とケーシング１１の内面との間の空間の圧力が大気よりも低くなる。このような低圧空間により、第１の液圧室１７のハウジングに加えられた前記引張力に抗する力が生じる。

減衰システム１０に引張荷重が存在する場合、ピストンヘッド３は、第１の液圧室１７に対してその中で変位しないので、第１の液圧室１７から第１の移送フローシステムを介して第２の液圧室１８へ達する液圧流体の流れも存在しない。

引張荷重が存在する場合に引き起こされる変位、すなわち弾性ユニット１２の方向へのハウジング１１に対する第１の液圧室１７のハウジングの変位は、第２の液圧室１８における液圧流体の圧力を、非荷重状態（図１参照）と比較して増加させる。液圧流体の少なくとも一部は、第２の液圧室１８から第２の移送フローシステムに属する通路２９およびボール逆止め弁が備わっていない通路システムの通路２４、２５を介して第１の液圧室１７の中へ流れる。そして、準静的荷重が存在する状態では、第１の液圧室１７と第２の液圧室１８との間の圧力等化が起こる。

他方、第２の液圧室１８において圧縮された液圧流体は、図示の実施形態では環状ピストンの形態である第２の当接部１５に圧縮力を加え、第２の当接部１５を第１の当接部１４の方向へ減衰システム１０のハウジング１１および第１の当接部１４に対して移動させる。こうして、第１の当接部１４と第２の当接部１５の間に保持される弾性ユニット１２が圧縮される。このような弾性ユニット１２の圧縮が生じると、弾性ユニット１２の復元力は、第２の液圧室１８にある液圧流体を介した前記圧縮力に抵抗する。

したがって、減衰システム１０に引張荷重が存在するとき、一方では減衰システム１０のハウジング１１と、弾性ユニット１２から遠い方の第１の液圧室１７の端面との間における大気より低い圧力の生成によって、他方では弾性ユニット１２の圧縮によって、減衰効果が得られる。同時に達成されることは、ハウジング１１の引張荷重がなくなると、第１の液圧室１７が図１に示す状態へ戻ることである。引張荷重が存在しなくなると直ちに、大気より低い圧力および弾性ユニット１２からの拡張力によって、減衰システム１０は、引っ張られていた各部材が中心側へ戻って、図１に示す非荷重状態に戻る。

図３は、圧縮荷重が加えられた状態の装置１００を示す長手方向の概略断面図である。圧縮荷重が加えられた状態では、即ち、圧縮力がピストンロッド２を介して減衰システム１０へ印加されるときには、ピストンロッド２のピストンヘッド３は、前方液圧室領域１７ａの方向へ第１の液圧室１７に対してシフトする。

ピストンヘッド３が第１の液圧室１７において前進すると、前方液圧室領域１７ａ内の液圧流体を圧縮する。これにより、液圧流体は、前方液圧室領域１７ａから第１の移送フローシステムを介して後方液圧室領域１７ｂへ流入する。後方液圧室領域１７ｂは、少なくとも１つの通路２８を介して第２の液圧室１８と流体が流通可能に接続されているので、ピストンヘッド３が前方液圧室領域１７ａの方向へ前進したとき排出される流体の少なくとも一部は、第２の液圧室１８に流れ、そこでの圧力上昇を引き起こす。

第２の液圧室１８における液圧流体の増加圧力は、図示の実施形態では環状ピストンの形態を有する第２の当接部１５に作用する。その結果、第２の当接部１５は、第１の当接部１４の方向へ減衰システム１０のハウジング１１に対して動く。このように第２の当接部１５が動くにつれて、第１の当接部と第２の当接部１５との間に保持されている弾性ユニット１２が圧縮される。

したがって、減衰システム１０に圧縮荷重が加わるとき、一方では前方液圧室領域１７ａから排出される液圧流体の絞られた移送フローによって、他方では弾性ユニット１２の圧縮によって、減衰効果が得られる。

既に言及されたように、ピストンヘッド３が前方液圧室領域１７ａの方向へ前進するとき、そのときに排出される液圧流体は、通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５を介してギャップ１９へ流れ、そこから、少なくとも１つの増幅弁４を介して後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８の中へ流れる。

図示の装置１００において、第１の液圧室１７をギャップ１９へ接続する通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５は、第１の液圧室１７の長手方向Ｌにおいて互いに距離をおいて配列されている。結果として、通路システムの有効フロー断面、即ち、ピストンヘッド３が第１の液圧室１７の方向へ前進するときに排出される液圧流体がギャップ１９の中へ流れ得る通路２１、２２、２３、２４、２５の数は、ピストンヘッド３が第１の液圧室領域１７ａの方向へ第１の液圧室１７に対してどの程度前方に（どの程度遠くに）変位されたかに依存する。

言い換えれば、ピストンヘッド３が第１の液圧室１７において前方に前進すると、前方液圧室領域１７ａから排出される液圧流体がギャップ１９の中へ流れ、そこから少なくとも１つの増幅弁４を介して後方液圧室および第２の液圧室１８の中へ流れ得る通路システム内の通路の数は、それだけ少なくなる。

この場合、留意すべきことは、衝撃荷重が装置へ印加されるとき、衝突する車体の相互に対する速度が減少することである。これにより、ピストンロッドが押される（強制される）速度も下降する。液圧力は、特に、ピストンロッドが押される速度、および前方液圧室領域１７ａから排出される液圧流体が増幅弁の入力へ流れ得る有効フロー断面に依存する。したがって、液圧力を非常に大きくほぼ一定に保つため、有効フロー断面は、ピストンロッドの移動が増加すると小さくなる。

図４は、図３に示す断面図の一部分を示す。図４で具体的に示されるものは、減衰システム１０が準静的に圧縮荷重されるときの増幅弁４である。準静的荷重のもとでは、動的圧縮荷重と比較して、ピストンヘッド３は、比較的ゆっくりと第１の液圧室１７において前進するので、前方液圧室領域１７ａでは比較的穏やかな圧力上昇が存在する。

準静的圧縮荷重のもとで引き起こされる第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａにおける圧力上昇、及びこれに伴って生じるギャップ１９における圧力上昇は、増幅弁４の制御ピストン９に作用する。結果として、制御ピストン９は、減衰システム１０のハウジング１１および第１の液圧室１７のハウジングに対して、弾性ユニット１２の方向へ変位される。

同時に、増幅弁４の制御ピストン９に作用するものは、制御ピストン９が第１の液圧室１７に対して変位されるときに、制御ピストン９の前記変位方向とは反対側の制御ピストン９の端部（図４の右側の端部）と、第１の液圧室１７のハウジングとの隙間に生成される大気より低い圧力である。

具体的には、装置１００が組み立てられるとき、制御ピストン９の背後に空気室（第１の液圧室１７のハウジングとの前記隙間）が形成される。この空気室の圧力は、周囲の大気圧力となる。制御ピストン９が作動して弾性ユニット１２の方向へ変位すると、空気室の容積は増加し、これに伴って空気室の圧力は、容積増加に応じて大気より低い圧力となる。

弾性ユニット１２の方向への制御ピストン９の変位に起因して、増幅弁４は少なくとも部分的に開き、ギャップ１９の中の高い圧力よりも圧力が低い液圧流体は、増幅弁４を介して、増幅弁４の出口が通じている弁室６の中へ流れ得る。図４から分かるように、この弁室６は、一方では少なくとも１つの通路２６によって第２の液圧室１８へ直接接続されている。他方では、増幅弁４を介して弁室６の中へ流れる液圧流体は、ボール逆止め弁５を介して第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂの中へ流れ得る。

以下、図５ａおよび図５ｂを参照して、圧縮荷重のためにピストンヘッド３が第１の液圧室１７の中へ前進し、次いで減衰システム１０への圧力の印加がなくなったときに、図１に示す非荷重状態へのリセットがどのようにして生じるかについて説明する。

図３を参照して先に説明されたように、圧縮荷重が存在する状態では、弾性ユニット１２は圧縮状態にある。なぜなら、第２の液圧室１８における増加圧力は、第１の当接部１４の方向へ第２の当接部１５を変位させるからである。一旦、圧縮荷重がなくなると、弾性ユニット１２からの拡張力によって、および、第２の当接部１５の前記拡張力によって引き起こされ、第１の当接部１４から離れる、減衰システム１０のハウジング１１に対する変位によって、液圧流体は、第２の液圧室１８の外へ押される。これが起こるとき、液圧流体は、第２の移送フローシステムを介して第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａの中へ流れる。その結果、ピストンヘッド３は、図１に示すニュートラル位置の方向へ変位される。後方液圧室領域１７ｂの方向への第１の液圧室１７に対するピストンヘッド３の前記変位によって、液圧流体は、後方液圧室領域１７ｂから少なくとも１つの通路２８を介して第２の液圧室１８の中へ流れ、そこから第２の移送フローシステムを介して第１の液圧室１７の前方液圧室領域１７ａへ流れる。

他方、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ長手方向Ｌに変位されるにつれて後方液圧室領域１７ｂから排出される液圧流体も、通路システムの少なくとも１つの通路２１を介してギャップ１９の中へ直接流れ、およびそこから前方液圧室領域１７ａの中へ直接流れ得る。これは図５ａに示す状態である。

しかしながら、後方液圧室領域１７ｂとギャップ１９との間に位置する通路システムの前記通路２１によって提供されるバイパスは、ピストンヘッド３が比較的長い距離を第１の液圧室１７の中へ前進した状態のときにのみ利用可能である。図５ａと図５ｂを比較するとわかるように、ピストンヘッド３が図５ａに示す状態にあるときよりも、後方液圧室領域１７ｂの方向へ一層変位されたときには、通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５は、もはや第１の液圧室１７の後方液圧室領域１７ｂの中へ開いていない。

以下、図６を参照して、動的圧縮荷重が存在するときに、引張力および圧縮力を減衰させる装置１００の状態を説明する。準静的圧縮荷重が存在するときに起こることと対照的に、動的圧縮荷重が存在するときには、前方液圧室領域１７ａの圧力は突然に増加する。それによって圧縮される液圧流体は、通路システムの通路２１、２２、２３、２４、２５を介してギャップ１９の中へ流れる。従って、少なくとも１つの増幅弁４の入口における圧力は、比較的高くなる。

その結果、増幅弁４は完全に開き、従って液圧流体が比較的小さい圧力降下と共に増幅弁４を介して弁室６の中へ進む。そこから、液圧流体はボール逆止め弁５を介して後方液圧室領域１７ｂの中へ流れる。後方液圧室領域１７ｂは少なくとも１つの通路２８によって第２の液圧室１８へ接続されているので、液圧流体は、第２の液圧室１８へ進み、第２の液圧室１８の圧力を上昇させる。これにより、弾性ユニット１２が圧縮される。

増幅弁４が完全に開いた状態にあるとき（図６参照）、弁室６を第２の液圧室１８へ直接接続する少なくとも１つの通路２６は、増幅弁４の制御ピストン９によって塞がれる。従って、液圧流体は、弁室６から第２の液圧室１８の中へ直接進むことができない。

図示の装置１００において、ピストンロッド２は、ピストンヘッド３とは反対側の端部領域においてカップ状の外側ハウジング３０に接続されている。減衰システム１０のハウジング１１は、外側ハウジング３０に対して入れ子状に長手方向Ｌに変位可能なように、少なくとも一部が外側ハウジング３０の内部に保持されている。外側ハウジング３０および減衰システム１０のハウジング１１は案内表面を有し、減衰システム１０のハウジング１１に対するピストンロッド２の動きを適切な方法で案内する。

全長を特に小さくするため、図示の実施形態において、減衰システム１０のハウジング１１が外側ハウジング３０に対して変位可能な距離は、ピストンヘッド３が前方液圧室領域１７ａの方向へ第１の液圧室１７に対して最大限に変位される前方位置と、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ第１の液圧室に対して最大限に変位される後方位置との間で、ピストンヘッド３が達成する移動に対応する。

他方、第１の液圧室１７が長手方向Ｌで減衰システム１０のハウジング１１に対して動き得る距離は、ピストンヘッド３が後方液圧室領域１７ｂの方向へ第１の液圧室１７に対して最大限に変位される後方位置から、ピストンヘッド３が前方液圧室領域１７ａの方向へ第１の液圧室１７に対して最大限に変位される前方位置へ、ピストンヘッド３が変位されるときに弾性ユニット１２が圧縮される距離に対応する。

なお、前記実施形態において、前方及び後方という用語は、装置１００の構造を説明するために便宜上付けられたものであって、必ずしも車両の進行方向を意味するものではない。

本発明は、添付の図面を参照して説明された引張力および圧縮力を減衰させる装置１００の前記実施形態に限定されなず、適切な変形が可能である。

本発明による装置１００は、中心緩衝器連結器の結合バーにおいて再生減衰システム１０として使用されるのに特に適している。この場合、例えば、減衰システム１０のハウジング１１は、鉄道車両の車体の端面へ回転可能に接続され、カプラーヘッドは、外側ハウジング３０またはピストンロッド２へ直接、またはカップリングバーを介して固定される。この実施形態において、カプラーヘッドに作用する引張力および圧縮力は、減衰システム１０へ印加されて、その少なくとも一部が減衰される。

図示しないが、基本的に、過負荷弁は、増幅弁４の制御ピストン９と並列に接続されることが考えられ得る。この過負荷弁は、液圧流体が前方液圧室領域１７ａから後方液圧室領域１７ｂおよび第２の液圧室１８の中へ通ることを妨げる。

２ ピストンロッド
３ ピストンヘッド
４ 増幅弁
５ 逆止め弁
６ 弁室
７ 逆止め弁
８ 逆止め弁
９ 増幅弁の制御ピストン
１０ 減衰システム
１１ 減衰システムのハウジング
１２ 弾性ユニット
１４ 第１の当接部
１５ 第２の当接部／環状ピストン
１６ａ、１６ｂ 案内表面
１７ 第１の液圧室
１７ａ 第１の液圧室の前方液圧室領域
１７ｂ 第１の液圧室の後方液圧室領域
１８ 第２の液圧室
１９ ハウジング１１と第１の液圧室１７との間のギャップ
２１〜２８ 第１の移送フローシステムの通路
２９ 更なる通路
３０ 外側ハウジング
１００ 引張力および圧縮力を減衰させる装置

Claims (18)

1. 引張力および圧縮力を減衰させる装置（１００）であって、
   ハウジング（１１）と、前記ハウジング（１１）内に保持された弾性ユニット（１２）および液圧減衰配列（１３）とを有する減衰システム（１０）と、
   長手方向（Ｌ）に前記ハウジング（１１）に対して変位可能であり、その端部領域に形成されたピストンヘッド（３）を有するピストンロッド（２）と、を備え、
   前記弾性ユニット（１２）は、前記ハウジング（１１）に対して固定位置にある第１の当接部（１４）と前記第１の当接部（１４）に対して変位可能な第２の当接部（１５）との間に配置されており、
   前記液圧減衰配列（１３）は、液圧流体が充填される第１の液圧室（１７）と、液圧流体が充填され、前記第１の液圧室（１７）と前記第２の当接部（１５）との間に形成された第２の液圧室（１８）とを有し、
   前記ピストンヘッド（３）は、前記第１の液圧室（１７）に対して前記長手方向（Ｌ）に変位可能に前記第１の液圧室（１７）内に保持され、前記第１の液圧室（１７）に対して前記長手方向（Ｌ）に変位することにより、前記ピストンヘッド（３）よりも前方に位置する前方液圧室領域（１７ａ）と前記ピストンヘッド（３）よりも後方に位置する後方液圧室領域（１７ｂ）とに前記第１の液圧室（１７）を分割可能であり、
   前記液圧減衰配列（１３）は、第１の移送フローシステムと、第２の移送フローシステムとを有し、
   前記第１の移送フローシステムは、前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向への前記第１液圧室（１７）に対する前記ピストンヘッド（３）の前記長手方向（Ｌ）の動きに伴って、液圧流体を、前記前方液圧室領域（１７ａ）から少なくとも１つの増幅弁（４）を介して前記後方液圧室領域（１７ｂ）および前記第２の液圧室（１８）に流すことができ、
   前記第２の移送フローシステムは、前記後方液圧室領域（１７ｂ）の方向への前記第１の液圧室（１７）に対する前記ピストンヘッド（３）の前記長手方向（Ｌ）の動きに伴って、液圧流体を、前記後方液圧室領域（１７ｂ）および前記第２の液圧室（１８）からボール逆止め弁（７）を介して前記前方液圧室領域（１７ａ）に流すことができる、装置（１００）。
2. 前記第１の液圧室（１７）を前記増幅弁（４）の入力側の部位へ接続する通路システムが設けられており、前記通路システムの有効フロー断面は、前記ピストンヘッド（３）が、前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向に前記第１の液圧室（１７）に対してどの程度変位しているかに依存する、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記通路システムは、複数の通路（２１、２２、２３、２４、２５）を有し、
   前記複数の通路は、前記第１の液圧室（１７）を前記増幅弁（４）の入口へ接続し、
   前記複数の通路（２１、２２、２３、２４、２５）は、前記長手方向（Ｌ）に互いに距離をおいて設けられており、前記第１の液圧室（１７）に接続されている、請求項２に記載の装置（１００）。
4. 前記ピストンヘッド（３）がその最大限の位置まで前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向に前記第１の液圧室（１７）に対して変位されるとき、前記通路システムは、前記後方液圧室領域（１７ｂ）に連通する少なくとも１つの通路（２１、２２、２３）、および前記前方液圧室領域（１７ａ）に連通する少なくとも１つの通路（２４、２５）を有する、請求項２または３に記載の装置（１００）。
5. 前記ピストンヘッド（３）がその最大限の位置まで前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向に変位されるとき、前記後方液圧室領域（１７ｂ）に連通する前記通路システムの前記少なくとも１つの通路（２１、２２、２３）は、ボール逆止め弁（８）を有し、前記ボール逆止め弁（８）は、液圧流体が前記少なくとも１つの通路（２１、２２、２３）を通って前記後方液圧室領域（１７ｂ）に流入するのを自動的に妨げる、請求項４に記載の装置（１００）。
6. 前記第１の液圧室（１７）と前記ハウジング（１１）との間には、少なくとも１つの領域または複数の領域にギャップ（１９）が形成されており、前記増幅弁（４）の前記入口は、前記ギャップ（１９）を介して前記第１の液圧室（１７）に接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
7. 前記第２の液圧室（１８）と前記前方液圧室領域（１７ａ）との間に設けられた前記ボール逆止め弁（７）は、前記第１の液圧室（１７）と前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）との間で、少なくとも１つの領域または複数の領域の中に形成される前記ギャップ（１９）へ前記前方液圧室領域（１７ａ）を接続する通路（２９）の中に配列され、前記ボール逆止め弁（７）は、液圧流体が前記ギャップ（１９）から前記第２の液圧室（１８）へ流れるのを自動的に妨げるように設計される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
8. 前記後方液圧室領域（１７ｂ）を前記第２の液圧室（１８）に接続し、液圧流体が前記後方液圧室領域（１７ｂ）から前記第２の液圧室（１８）に、またはこの逆に流れるのを許す少なくとも１つの通路（２８）が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置（１００）。
9. 前記増幅弁（４）の出口は、ボール逆止め弁（５）を介して前記後方液圧室領域（１７ｂ）に接続される弁室（６）につながっており、
   前記ボール逆止め弁（５）は、液圧流体が前記後方液圧室領域（１７ｂ）から前記弁室（６）に流れるのを自動的に妨げる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置（１００）。
10. 前記弁室（６）を前記第２の液圧室（１８）へ直接接続する少なくとも１つの通路（２６）が設けられており、前記増幅弁（４）に設けられた制御ピストン（９）は、前記増幅弁（４）が完全に開いた状態にあるときに前記少なくとも１つの通路（２６）を塞ぐ、請求項９に記載の装置（１００）。
11. 前記第１の液圧室（１７）は、前記弾性ユニット（１２）の方向に前記ハウジング（１１）に対して変位可能に前記ハウジング（１１）内に保持されており、
    前記弾性ユニット（１２）の方向に前記第１の液圧室（１７）の前記長手方向（Ｌ）の変位が生じたときに、前記第１の液圧室（１７）の前側の端面と前記ハウジング（１１）との間の空間における圧力は、周囲圧力よりも低くなる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１００）。
12. 前記第１の液圧室（１７）が前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）に対して前記長手方向（Ｌ）に動き得る距離は、前記ピストンヘッド（３）が前記後方液圧室領域（１７ｂ）の方向へ前記第１の液圧室（１７）に対して最大限に変位される後方位置から、前記ピストンヘッド（３）が前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向へ前記第１の液圧室（１７）に対して最大限に変位される前方位置への前記ピストンヘッド（３）の移動に伴って前記弾性ユニット（１２）が圧縮される距離に対応している、請求項１１に記載の装置（１００）。
13. 前記ピストンヘッド（３）がその前方位置にあり、前記第１の液圧室（１７）が前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）に対して前記長手方向（Ｌ）に変位されていないとき、前記弾性ユニット（１２）は非圧縮状態にある、請求項１１または請求項１２に記載の装置（１００）。
14. 外側ハウジング（３０）をさらに備え、
    前記外側ハウジング（３０）には、前記ピストンヘッド（３）とは反対側の前記ピストンロッド（２）の端部領域が接続されており、
    前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）は、前記外側ハウジング（３０）に対して入れ子状に前記長手方向（Ｌ）に変位可能なように、少なくとも一部が前記外側ハウジング（３０）の内部に保持されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置（１００）。
15. 前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）が前記外側ハウジング（３０）に対して変位可能な距離は、前記ピストンヘッド（３）が前記前方液圧室領域（１７ａ）の方向に前記第１の液圧室（１７）に対して最大限に変位される前方位置と、前記ピストンヘッド（３）が前記後方液圧室領域（１７ｂ）の方向に前記第１の液圧室（１７）に対して最大限に変位される後方位置との間で、前記ピストンヘッド（３）が達成する移動に対応する、請求項１４に記載の装置（１００）。
16. 前記減衰システム（１０）の前記ハウジング（１１）に対して前記ピストンロッド（２）の動きを案内する案内表面が設けられている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
17. 前記弾性ユニット（１２）は少なくとも１つのバネを有し、前記バネは、前記第１の当接部（１４）と前記第２の当接部（１５）との間に挟まれた状態で保持されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
18. 前記液圧減衰配列（１３）は過負荷弁を有し、
    前記過負荷弁は、コイルバネ、皿バネ、環状バネ、エラストマバネ、またはゴムバネによって予め荷重が付与されており、
    前記過負荷弁は、前記少なくとも１つの増幅弁（４）と並列に配列されて、液圧流体が前記前方液圧室領域（１７ａ）から前記後方液圧室領域（１７ｂ）および前記第２の液圧室（１８）へ流れるのを許す、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置（１００）。

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