JP5462110B2 - 鉄道車両の制振用ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体振動に対する制振を行うものであって、特に制振制御に伴う衝撃を緩和して乗心地をより向上させた鉄道車両の制振用ダンパに関する。

鉄道車両では、台車からの振動を空気バネが緩和して乗り心地を良くしているが、空気バネは振動を減衰させることができないため、台車と車体との間には制振装置としてダンパが設けられている。制振用ダンパには種々のものが提案されており、その一例として下記特許文献１に記載されたものを挙げることができる。図１４は、同文献に開示された鉄道車両の制振用ダンパを示した回路図である。

この制振用ダンパ１００は、減衰力制御回路１５０を有し、ノーマルオープンの比例バルブ１５１を絞り開度ゼロから最大まで連続的に変化させることにより、第１及び第２の固定絞り１５３，１５４を通してオイルタンク１３０に作動油を流し、高圧リリーフバルブ１４０と共働しつつ制振荷重（減衰力）を最大から最小まで連続的に変化させるものである。ノーマルクローズの開閉バルブ１５２は、それを開くことによって制振荷重が第１の固定絞り１５３と比例バルブ１５１による圧損のみとなり、比例バルブ１５１の操作によって更に低い範囲で制振荷重を変化させることができる。

一方、制振用ダンパ１００は、ストロークセンシングシリンダ１２０の圧縮動作時に作用するアンロードバルブ１１１と、ストロークセンシングシリンダ１２０が伸長動作時に作用するアンロードバルブ１１２が設けられている。アンロードバルブ１１１は、ヘッド側室１２１からオイルタンク１３０に向う作動油の流れを、通常はチェックバルブ１１５によって阻止し、その切り換え制御によって連通させてアンロード状態にする。一方、アンロードバルブ１１２は、ロッド側室１２２からヘッド側室１２１に向う作動油の流れを、通常はチェックバルブ１１６によって阻止し、切り換え制御によって連通させてアンロード状態とする。

特許第３５０５５８１号公報

ここで、図１５は、ダンパの伸縮方向と伸縮速度を一定にした場合の荷重指令（ａ）とダンパ荷重（ｂ）を示したグラフである。制振用ダンパ１００では、図１５（ａ）の荷重指令に従った比例バルブ１５１の開度調整によってオンロード制御が行われ、指令値が負となるＴ１〜Ｔ２の間ではアンロードバルブ１１１又は１１２によってアンロードが構成される。従って、Ｔ１，Ｔ２時には異なるバルブの切り換えが行われ、図１５（ｂ）に示すように、比例バルブ１５１の最小荷重Ｐ２とアンロードバルブ１１１又は１１２の圧損である荷重Ｐ１の値が異なる。そのため、制振用ダンパ１００は、アンロードとオンロードとの切り換え時に大きな荷重変化（衝撃加速度）が生じてしまい、乗心地を悪くするという問題があった。

ところで、アンロード制御は、車体と台車との関係が絶縁状態になることを目的として行われるので、アンロード時のダンパ荷重は小さい値であることが好ましい。しかし、アンロードバルブ１１１，１１２は、その荷重調整をすることができないため、鉄道車両が分岐や曲線路を通過する時の車体−台車間変位が大きければ、車体が勢いよくストッパに当たってしまい、衝撃によって乗心地を悪くすることになる。また、開閉弁であるアンロードバルブ１１１，１１２は、開閉動作が瞬時に行われるため、高周波で切り換えた場合の切換音が騒音になる問題もあった。更に開閉弁は、全開状態と全閉状態との切り換えに一定の時間遅れを生じ、しかもそれが瞬時に行われるため、荷重変化が大きく乗心地を悪くしてしまう。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、制振制御に伴う衝撃を緩和して乗心地をより向上させた鉄道車両の制振用ダンパを提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパは、ピストンロッドと一体のピストンにチェック弁を備えた流路が形成され、ヘッド側室からロッド側室へ作動油が流れるようにしたシリンダと、前記ヘッド側室に対してチェック弁を介して接続されたオイルタンクと、前記シリンダの伸縮に伴って流れる作動油の抵抗を大きくするオンロード制御および該作動油の抵抗を小さくするアンロード制御の切り換えが可能な油圧回路とを有し、前記油圧回路は、前記シリンダの伸長作動に対し弁の開度調整によりオンロード制御を行う第１比例リリーフ弁と、前記シリンダの収縮作動に対し弁の開度調整によりオンロード制御を行う第２比例リリーフ弁とを備えたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパは、前記油圧回路が、ノーマルクローズの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が前記ヘッド側室に接続されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパは、前記油圧回路が、前記ロッド側室とヘッド側室を連通する流路にノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁が設けられ、前記ヘッド側室と前記オイルタンクを連通する流路にノーマルオープンの前記第２比例リリーフ弁が設けられ、前記ヘッド側室側で前記各流路の開閉を切り換える切換弁が設けられたものであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパは、前記油圧回路が、ノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、ノーマルクローズのパッシブ用比例リリーフ弁を挟んで前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、前記第１比例リリーフ弁と前記パッシブ用比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が、前記ヘッド側室側への流れを制限するチェック弁を備えて前記ヘッド側室に接続され、前記パッシブ用比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が、前記ヘッド側室側からの流れを制限するチェック弁を備えて前記ヘッド側室に接続されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパは、前記油圧回路が、ノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、パッシブ用リリーフ弁を挟んで前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、前記第１比例リリーフ弁と前記パッシブ用リリーフ弁との間で前記流路から分岐して前記ヘッド側室側に接続された流路に、開弁状態と前記ヘッド側室側への流れを遮断する閉弁状態とを切り換える開閉弁が設けられ、前記パッシブ用リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐して前記ヘッド側室側に接続された流路に、開弁状態と前記タンク側への流れを遮断する閉弁状態とを切り換える開閉弁が設けられたものであることが好ましい。

本発明によれば、第１比例リリーフ弁と第２比例リリーフ弁が、それぞれ一の弁でオンロード制御とアンロード制御を切り換えるため、従来のような切り換え時の荷重変化（衝撃加速度）がなくなり、制振装置による乗心地を更に向上させることが可能になる。

鉄道車両に設けられた制振装置を概念的に示した図である。 制振用ダンパの第１実施形態を示した回路図である。 第１実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）伸長時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）収縮時のアンロード制御状態を示した回路図である。 第１実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）収縮時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）伸長時のアンロード制御状態を示した回路図である。 制振用ダンパの第２実施形態を示した回路図である。 第２実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）伸長時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）収縮時のアンロード制御状態を示した回路図である。 第２実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）収縮時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）伸長時のアンロード制御状態を示した回路図である。 制振用ダンパの第３実施形態を示した回路図である。 第３実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）伸長時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）収縮時のアンロード制御状態を示した回路図である。 第３実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）収縮時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）伸長時のアンロード制御状態を示した回路図である。 制振用ダンパの第４実施形態を示した回路図である。 第４実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）伸長時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）収縮時のアンロード制御状態を示した回路図である。 第４実施形態の制振用ダンパについて、（ａ）収縮時のオンロード制御状態を示した回路図であり、（ｂ）伸長時のアンロード制御状態を示した回路図である。 従来の鉄道車両の制振用ダンパを示した回路図である。 従来の制振用ダンパにおける荷重指令（ａ）とダンパ荷重（ｂ）を示したグラフである。 実施形態の制振用ダンパにおける荷重指令（ａ）とダンパ荷重（ｂ）を示したグラフである。

次に、本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパについて、実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両に設けられた制振装置を概念的に示した図であり、車体長手方向に見た図である。
鉄道車両１は、前後２台の台車３に空気バネ４を介して車体２が載せられ、車体２の横揺れを防止するための制振装置８が設けられている。制振装置８には、車体２と台車３との間に制振用ダンパ５が設けられ、車体２の横方向に生じる振動の程度に応じて制振用ダンパ５の制振荷重を変化させ、制振度合いの調節を可能にしている。

制振用ダンパ５は、シリンダ１０の作動油を制御する比例リリーフ弁等を備えた油圧回路によって構成され、制振装置８には、その比例リリーフ弁等の作動を制御する制振コントローラ６が設けられている。また、鉄道車両１には、車体２の左右横方向の振動を検出する加速度センサ７が設けられ、それに制振コントローラ６が接続されている。ここでは、そうした制振装置８を構成する制振用ダンパ５の実施形態について具体的に説明する。

（第１実施形態）
先ず、図２は、制振用ダンパ５の第１実施形態（５Ａ）を示した回路図である。制振用ダンパ５Ａは、シリンダ１０によって構成されている。シリンダ１０は、シリンダチューブ１１をヘッド側室１３とロッド側室１４に仕切るピストン１５に、両側を連通する流路が形成され、そこにヘッド側室１３からロッド側室１４の方向にのみ作動油が流れるようにチェック弁１６が設けられている。ヘッド側室１３の断面積はピストンロッド１２の断面積の２倍に設定され、ピストンロッド１２が伸縮する両方のストロークに対し、制振用ダンパ５Ａから吐出される作動油の量が同じになるように構成されている。

シリンダ１０のヘッド側室１３には、流路１７を介してオイルタンク１８が接続され、この流路１７上にヘッド側室１３からオイルタンク１８への流れを止めるチェック弁１９が設けられている。一方、ロッド側室１４に接続された流路２１には、フィルタ２２を介して第１比例リリーフ弁２３と第２比例リリーフ弁２４が直列に設けられ、オイルタンク１８に接続されている。また、流路２１は、第１比例リリーフ弁２３と第２比例リリーフ弁２４との間で流路２５が分岐し、その流路２５がヘッド側室１３に接続されている。第１比例リリーフ弁２３及び第２比例リリーフ弁２４は、ノーマルクローズタイプの電磁比例リリーフ弁であって、コントローラ６からの荷重制御信号に従いリリーフ圧を開度調整によって変化させたオンロード制御が行われ、全開状態にすることでアンロードを構成するようにしている。

制振用ダンパ５Ａには更に、無通電状態などのフェイル時に作動油をロッド側室１４とオイルタンク１８とを連通するパッシブ回路が構成されている。流路２１から流路２６が分岐してオイルタンク１８へ接続され、そこにフェイルセーフ弁２７とオリフィス２８が設けられ、更にオリフィス２８と並列にリリーフ弁２９が接続されている。フェイルセーフ弁２７は、ノーマルオープンの電磁開閉弁であって、フェイル時にはオリフィス２８を介してシリンダ１０のロッド側室１４とオイルタンク１８とが連通するようになっている。そして、その際、ロッド側室１４からの吐出流量が大きい場合には、リリーフ弁２９が作動することとなる。

こうした本実施形態の制振用ダンパ５Ａでは、車体２の制振制御が行われる鉄道車両の走行時にはフェイルセーフ弁２７が閉じられ、加速度センサ７からの検出信号に基づいて制御コントローラ６が左右横方向の振動を判断し、第１比例リリーフ弁２３及び第２比例リリーフ弁２４の制御が行われる。ここで、図３及び図４は、制振用ダンパ５Ａによる制振時における作動油の流れを示した図であり、図３（ａ）は、車体が例えば左側に揺れてシリンダ１０が伸長する場合を示し、図４（ａ）は、車体が右側に揺れてシリンダ１０が収縮する場合を示している。

シリンダ１０を伸長させる車体２左側への揺れを防止する場合（図３）、第１比例リリーフ弁２３の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第２比例リリーフ弁２４は全開状態に制御されてアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が伸びれば、図３（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路２１へ送り出され、第１比例リリーフ弁２３を通り、更に抵抗の小さい流路２５からシリンダ１０のヘッド側室１３へと戻る。このとき、コントローラ６からの荷重制御指令によって第１比例リリーフ弁２３のリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

ところで、車体２が左側へ振れている場合に、例えば軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがある。その際、制振用ダンパ５Ａが、台車２から荷重をオンロード状態で受けたのでは、車体２の揺れを大きくしてしまう。この点、制振用ダンパ５Ａでは、シリンダ１０の収縮に対してアンロードを構成しており、図３（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路２５に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。流路２５に押し出された作動油は、全開の第２比例リリーフ弁２４を通ってオイルタンク１８へと流れる。

続いて、シリンダ１０を収縮させる車体２右側の揺れを防止する場合（図４）には、第２比例リリーフ弁２４の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第１比例リリーフ弁２３は全開状態に制御されアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が収縮すれば、図４（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路２５に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。このとき、第１比例リリーフ弁２３が全開の流路２１と流路２５とが連通して等圧になっているため、流路２５に流れた作動油は、第２比例リリーフ弁２４を通ってオイルタンク１８へと流れる。第２比例リリーフ弁２４は、コントローラ６からの荷重制御指令によってリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、やはりこの場合でも軌道狂いなどによって、台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがある。しかし、この場合でも制振用ダンパ５Ａは、伸長に対してはアンロードを構成しており、図４（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路２１へ送り出され、第１比例リリーフ弁２３を通った作動油は、抵抗の小さい流路２５からヘッド側室１３へと流れる。また、容積の大きいヘッド側室１３には、負圧によってオイルタンク１８からの作動油も流れ込む。

ところで、本実施形態の制振用ダンパ５Ａでは、シリンダ１０が伸縮のいずれか一方の作動途中でオンロードとアンロードとを変化させる場合には、第１比例リリーフ弁２３又は第２比例リリーフ弁２４の一方を流れる作動油に作用する抵抗によって切り換えられる。シリンダ１０が伸長作動の場合には、図３（ａ）と図４（ｂ）に示すように、第１比例リリーフ弁２３を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。一方、シリンダ１０が収縮作動の場合には、図４（ａ）と図３（ｂ）に示すように、第２比例リリーフ弁２４を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。

（第２実施形態）
次に、図５は、図１に示す制振用ダンパ５の第２実施形態（５Ｂ）を示した回路図である。前記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。この制振用ダンパ５Ｂもシリンダ１０によって構成され、ヘッド側室１３にオイルタンク１８が接続されている。ロッド側室１４に接続された流路３１には、フィルタ３２を介して第１比例リリーフ弁３３が設けられている。流路３１からは流路３４が分岐してオイルタンク１８へと接続され、その流路上には低圧リリーフ弁３５と第２比例リリーフ弁３６が直列に設けられている。シリンダ１０のヘッド側室１３には流路３７が接続され、流路３１及び低圧リリーフ弁３５と第２比例リリーフ弁３６との間に接続された流路３８が、切換弁３９によって接続されている。

本実施形態では、第１比例リリーフ弁３３及び第２比例リリーフ弁３６がノーマルオープンタイプの電磁比例リリーフ弁であって、コントローラ６からの荷重制御信号に従いリリーフ圧を開度調整によって変化させたオンロード制御が行われ、通常の全開状態でアンロードを構成するようになっている。また、切換弁３９は、４ポート電磁弁であって、流路３７と流路３１，３８との間の遮断と連通の切り換えを行うものであり、非通電時は図示するように遮断した状態になっている。制振用ダンパ５Ｂには更に、各弁による作動油の流れが遮断されたフェイル時にでもオイルを還流させることができるようにするため、ロッド側室１４とオイルタンク１８とを連通する流路４１にオリフィス４２が設けられている。

こうした本実施形態の制振用ダンパ５Ｂでは、車体２の制振制御が行われる鉄道車両の走行時には切換弁３９が切り換えられ、流路３７と流路３１，３８とが連通状態になる。そして、加速度センサ７からの検出信号に基づき制御コントローラ６が左右横方向の振動を判断し、第１比例リリーフ弁３３及び第２比例リリーフ弁３６の制御が行われる。ここで、図６及び図７は、制振用ダンパ５Ｂによる制振時における作動油の流れを示した図であり、図６（ａ）は、車体が例えば左側に揺れてシリンダ１０が伸長する場合を示し、図７（ａ）は、車体が右側に揺れてシリンダ１０が収縮する場合を示している。

シリンダ１０を伸長させる車体２左側への揺れを防止する場合（図６）、第１比例リリーフ弁３３の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第２比例リリーフ弁３６はオフのまま全開のアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が伸びれば、図６（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路３１へ送り出され、第１比例リリーフ弁３３から切換弁３９を介して流路３７へ流れヘッド側室１３へと戻る。このとき、コントローラ６からの荷重制御指令によって第１比例リリーフ弁３３のリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、軌道狂いなどによって、台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れるような場合には、制振用ダンパ５Ｂは、収縮に対してアンロードが構成されており、図６（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路３７に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。流路３７に押し出された作動油は、切換弁３９から流路３８へと流れ、アンロードを構成する第２比例リリーフ弁３６を通ってオイルタンク１８へと流れる。

続いて、シリンダ１０を収縮させる車体２右側の揺れを防止する場合（図７）には、第２比例リリーフ弁３６の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第１比例リリーフ弁３３はオフのまま全開のアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が収縮すれば、図７（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路３７に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。このとき、第１比例リリーフ弁３３が全開であり切換弁３９も開状態であるため、流路３１と流路３７が連通して等圧になっている。そこで、流路３７に流れた作動油は切換弁３９から流路３８へと流れ、第２比例リリーフ弁３６を通ってオイルタンク１８へと流れる。第２比例リリーフ弁３６は、コントローラ６からの荷重制御指令によってリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、この場合でも軌道狂いなどによって、台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがあるが、制振用ダンパ５Ｂは、伸長に対してはアンロードが構成されており、図７（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路３１へ送り出され、全開状態の第１比例リリーフ弁３３と開状態の切換弁３９とを通った作動油は抵抗の小さい流路３７からヘッド側室１３へと流れる。また、容積の大きいヘッド側室１３には、負圧によってオイルタンク１８からの作動油も流れ込む。

ところで、本実施形態の制振用ダンパ５Ｂでも、シリンダ１０が伸縮のいずれか一方の作動途中でオンロードとアンロードとを変化させる場合には、第１比例リリーフ弁３３又は第２比例リリーフ弁３６の一方を流れる作動油に作用する抵抗によって切り換えられる。シリンダ１０が伸長作動の場合には、図６（ａ）と図７（ｂ）に示すように、第１比例リリーフ弁３３を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。一方、シリンダ１０が収縮作動の場合には、図７（ａ）と図６（ｂ）に示すように、第２比例リリーフ弁３６を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。

（第３実施形態）
次に、図８は、図１に示す制振用ダンパ５の第３実施形態（５Ｃ）を示した回路図である。前記第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。この制振用ダンパ５Ｃもシリンダ１０によって構成され、ヘッド側室１３にオイルタンク１８が接続されている。ロッド側室１４に接続された流路５１には、フィルタ５２を介して第１比例リリーフ弁５３が設けられ、ヘッド側室１３に接続された流路５４と接続されている。そうした流路５４から分岐してオイルタンク１８へ接続された流路５５には、パッシブ用比例リリーフ弁５６と第２比例リリーフ弁５７が直列に設けられている。パッシブ用比例リリーフ弁５６と第２比例リリーフ弁５７との間には、流路５４から分岐した流路５８が接続され、流路５４上のチェック弁６１と流路５８上のチェック弁６２がヘッド側室１３に対して逆向きに取り付けられている。

第１比例リリーフ弁５３及び第２比例リリーフ弁５７は、ノーマルオープンタイプの電磁比例リリーフ弁であって、コントローラ６からの荷重制御信号に従いリリーフ圧を開度調整によって変化させたオンロード制御が行われ、通常の全開状態でアンロードを構成するようにしたものである。また、パッシブ用比例リリーフ弁５６は、ノーマルクローズタイプの電磁比例リリーフ弁である。制振用ダンパ５Ｃには更に、各弁による作動油の流れが遮断したフェイル時にでもオイルを還流させることができるようにするため、ロッド側室１４とオイルタンク１８とを連通する流路６３にオリフィス６４が設けられている。

こうした本実施形態の制振用ダンパ５Ｃでは、車体２の制振制御が行われる鉄道車両の走行時にはパッシブ用比例リリーフ弁５６が所定のリリーフ圧になるように開度調整が行われて連通状態になる。そして、加速度センサ７からの検出信号に基づき制御コントローラ６が左右横方向の振動を判断し、第１比例リリーフ弁５３及び第２比例リリーフ弁５７の制御が行われる。ここで、図９及び図１０は、制振用ダンパ５Ｃによる制振時における作動油の流れを示した図であり、図９（ａ）は、車体が例えば左側に揺れてシリンダ１０が伸長する場合を示し、図１０（ａ）は、車体が右側に揺れてシリンダ１０が収縮する場合を示している。

シリンダ１０を伸長させる車体２左側への揺れを防止する場合（図９）、第１比例リリーフ弁５３の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第２比例リリーフ弁５７は全開状態に制御されアンロードを構成する。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が伸びれば、図９（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路５１へ送り出され、第１比例リリーフ弁５３を通り、更に流路５５のパッシブ用比例リリーフ弁５６を通り、抵抗の小さい流路５８へ流れてヘッド側室１３へと戻る。このとき、コントローラ６からの荷重制御指令によって第１比例リリーフ弁５３のリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れるような場合には、制振用ダンパ５Ｃは、収縮に対してアンロードが構成されており、図９（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路５４に押し出され、また一部は負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。流路５４に押し出された作動油は、チェック弁６１を通って流路５５へ流れ、開弁状態のパッシブ用比例リリーフ弁５６及びアンロードを構成する第２比例リリーフ弁５７を通ってオイルタンク１８へと流れる。

続いて、シリンダ１０を収縮させる車体２右側の揺れを防止する場合（図１０）には、第２比例リリーフ弁５７の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第１比例リリーフ弁５３は全開状態に制御されアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が収縮すれば、図１０（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路５４に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。このとき、第１比例リリーフ弁５３が全開のアンロードを構成しているため、流路５１と流路５４が連通して等圧になっている。従って、流路５４の作動油は流路５５へと流れ、パッシブ用比例リリーフ弁５６及びリリーフ圧の調整された第２比例リリーフ弁５７を通ってオイルタンク１８へと流れる。第２比例リリーフ弁５７は、コントローラ６からの荷重制御指令によってリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れるような場合には、制振用ダンパ５Ｃは、伸長に対してはアンロードを構成しており、図１０（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路５１へ送り出され、全開状態の第１比例リリーフ弁５３を通り、更に流路５５のパッシブ用比例リリーフ弁５６を通り、抵抗の小さい流路５８へ流れてヘッド側室１３へと戻る。また、容積の大きいヘッド側室１３には、負圧によってオイルタンク１８からの作動油も流れ込む。

ところで、本実施形態の制振用ダンパ５Ｃでも、シリンダ１０が伸縮のいずれか一方の作動途中でオンロードとアンロードとを変化させる場合には、第１比例リリーフ弁５３又は第２比例リリーフ弁５７の一方を流れる作動油に作用する抵抗によって切り換えられる。シリンダ１０が伸長作動の場合には、図９（ａ）と図１０（ｂ）に示すように、第１比例リリーフ弁５３を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。一方、シリンダ１０が収縮作動の場合には、図１０（ａ）と図９（ｂ）に示すように、第２比例リリーフ弁５７を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。

（第４実施形態）
次に、図１１は、図１に示す制振用ダンパ５の第４実施形態（５Ｄ）を示した回路図である。前記第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。この制振用ダンパ５Ｄもシリンダ１０によって構成され、ヘッド側室１３にオイルタンク１８が接続されている。ロッド側室１４に接続された流路７１には、フィルタ７２を介して第１比例リリーフ弁７３が設けられている。第１比例リリーフ弁７３の二次側では、流路７１から分岐した流路７４がオイルタンク１８へ接続されている。その流路７４には、パッシブ用の低圧リリーフ弁７５と第２比例リリーフ弁７６が直列に設けられている。

第１比例リリーフ弁７３及び第２比例リリーフ弁７６は、ノーマルオープンタイプの電磁比例リリーフ弁であって、コントローラ６からの荷重制御信号に従いリリーフ圧を開度調整によって変化させたオンロード制御が行われ、通常の全開状態でアンロードを構成するようにしたものである。制振用ダンパ５Ｄには更に、各弁による作動油の流れが遮断したフェイル時にでもオイルを還流させることができるようにするため、ロッド側室１４とオイルタンク１８との間に、オリフィス７７とリリーフ弁７８とが設けられている。

シリンダ１０のヘッド側室１３に接続された流路８１は、パッシブ用の低圧リリーフ弁７５と第２比例リリーフ弁７６との間で流路７４に連通し、その流路８１から分岐した流路８２がロッド側室１４側の流路７１に接続されている。流路８１，８２には、それぞれ開閉弁８３，８４が設けられている。開閉弁８３，８４は、両方向への作動油の流れを可能とする開弁状態と、一方向の流れのみを遮断する閉弁状態とが切り換えられるものである。しかし、開閉弁８３，８４は、閉弁状態での作動油の遮断方向がヘッド側室１３に対して逆向きになるように構成されている。

本実施形態の制振用ダンパ５Ｄでは、加速度センサ７からの検出信号に基づき制御コントローラ６が左右横方向の振動を判断し、第１比例リリーフ弁７３及び第２比例リリーフ弁７６の制御が行われる。開閉弁８３，８４は、両方に作動油が流れる開弁状態になっている。ここで、図１２及び図１３は、制振用ダンパ５Ｄによる制振時における作動油の流れを示した図であり、図１２（ａ）は、車体が例えば左側に揺れてシリンダ１０が伸長する場合を示し、図１３（ａ）は、車体が右側に揺れてシリンダ１０が収縮する場合を示している。

シリンダ１０を伸長させる車体２左側への揺れを防止する場合（図１２）、第１比例リリーフ弁７３の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第２比例リリーフ弁７６は全開状態に制御されアンロードを構成する。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が伸びれば、図１２（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路７１へ送り出され、第１比例リリーフ弁７３を通り、開閉弁８４の配管された流路８２から流路８１を流れてヘッド側室１３へと戻る。このとき、コントローラ６からの荷重制御指令によって第１比例リリーフ弁７３のリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れるような場合には、制振用ダンパ５Ｄは、収縮に対してアンロードが構成されており、図１２（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路８１に押し出され、また一部は負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。流路８１に押し出された作動油は、開閉弁８３を通って流路７４へ流れ、全開状態の第２比例リリーフ弁７６を通ってオイルタンク１８へと流れる。

続いて、シリンダ１０を収縮させる車体２右側の揺れを防止する場合（図１３）には、第２比例リリーフ弁７６の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第１比例リリーフ弁７３は全開状態に制御されアンロードを構成している。従って、シリンダ１０のピストンロッド１２が収縮すれば、図１３（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室１３内の作動油がピストン１５によって流路８１に押し出され、また負圧になったロッド側室１４へと一部が流れる。このとき、第１比例リリーフ弁７３が全開のアンロードを構成しているため、流路７１と流路８１，８２が連通して等圧になっている。従って、流路８１の作動油は流路７４へと流れ、リリーフ圧が調整された第２比例リリーフ弁７６を通ってオイルタンク１８へと流れる。第２比例リリーフ弁７６は、コントローラ６からの荷重制御指令によってリリーフ圧が制御され、シリンダ１０に発生する制振荷重が調整される。

そして、軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れるような場合には、制振用ダンパ５Ｄは、伸長に対してはアンロードを構成しており、図１３（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室１４内の作動油がピストン１５によって流路７１へ送り出され、全開状態の第１比例リリーフ弁７３を通り、更に流路８２の開閉弁８４を通り、流路８１へ流れてヘッド側室１３へと戻る。また、容積の大きいヘッド側室１３には、負圧によってオイルタンク１８からの作動油も流れ込む。

ところで、本実施形態の制振用ダンパ５Ｄでも、シリンダ１０が伸縮のいずれか一方の作動途中でオンロードとアンロードとを変化させる場合には、第１比例リリーフ弁７３又は第２比例リリーフ弁７６の一方を流れる作動油に作用する抵抗によって切り換えられる。シリンダ１０が伸長作動の場合には、図１２（ａ）と図１３（ｂ）に示すように、第１比例リリーフ弁７３を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。一方、シリンダ１０が収縮作動の場合には、図１３（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、第２比例リリーフ弁７６を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。

以上、実施形態の制振用ダンパ５Ａ（５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）によれば、第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）及び第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）などを使用して、シリンダ１０が伸長又は収縮方向に変化する場合のオンロード制御を行うとともに、伸縮を逆にしたアンロード制御を実行することができる。そのため、アンロードバルブ１１１，１１２や比例バルブ１５１、第１及び第２の固定絞り１５３，１５４などの複雑な回路構成からなる従来の制振用ダンパ１００に比べ、第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）及び第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）によってオンロード制御とアンロード制御をともに実行する簡易な構成にしたことで、部品点数の低減によって制振用ダンパ５Ａ（５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）の設置スペースを小さくすることができ、コストの低下やメンテナンス作業の軽減が図られた。

図１６は、制振用ダンパ５Ａ（５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）の伸縮方向と伸縮速度を一定にした場合の荷重指令（ａ）とダンパ荷重（ｂ）を示したグラフである。実施形態の制振用ダンパ５Ａ（５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）では、第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）及び第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）がそれぞれ一の弁でオンロード制御とアンロード制御を切り換えるため、図１６（ｂ）に示すＴ１，Ｔ２時でのオンロード制御とアンロード制御との切り換えに、従来のような荷重変化（衝撃加速度）がなくなり、制振装置による乗心地を更に向上させることが可能になった。

図１６（ｂ）では、オンロード制御とアンロード制御との切り換えになるＴ１，Ｔ２時の前後でダンパ荷重が最小値Ｐ３となっている。これは、前述したように第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）や第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）の全開状態によってアンロードを構成しているからである。従って、実施形態の制振用ダンパ５（５Ａ〜５Ｄ）によれば、従来の制振用ダンパ１００とは異なり、アンロード荷重も制御可能であるので、横揺れが大きくストッパ当りが懸念される場合には敢えてアンロード荷重を高くし、ストッパに勢いよく当たらないようにして衝撃による乗心地悪化を防止することができる。

そして、アンロードを第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）や第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）によって構成するようにしたため、アンロード時の制振荷重も調整することができるようになった。
また、制振用ダンパ５Ａ（５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）では、第１比例リリーフ弁２３（３３，５３，７３）や第２比例リリーフ弁２４（３６，５７，７６）切換音による騒音を発生させないものとすることができた。
更に、第２実施形態の制御用ダンパ５Ｂでは、第１比例リリーフ弁３３及び第２比例リリーフ弁３６をノーマルオープンタイプの電磁弁で構成したため、アンロードを構成する場合に通電する必要がなく消費電力を抑えることができる。

本発明に係る鉄道車両の制振用ダンパについて実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、油圧回路として制振用ダンパ５Ａ〜５Ｄの３パターンを示したが、第１比例リリーフ弁及び第２比例リリーフ弁を使用した他の異なる油圧回路を構成したものであってもよい。

１ 鉄道車両
２ 車体
３ 台車
５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ） 制振用ダンパ
１０ シリンダ
１１ シリンダチューブ
１３ ヘッド側室
１４ ロッド側室
１８ オイルタンク
２３ 第１比例リリーフ弁
２４ 第２比例リリーフ弁

Claims (5)

1. ピストンロッドと一体のピストンにチェック弁を備えた流路が形成され、ヘッド側室からロッド側室へ作動油が流れるようにしたシリンダと、前記ヘッド側室に対してチェック弁を介して接続されたオイルタンクと、前記シリンダの伸縮に伴って流れる作動油の抵抗を大きくするオンロード制御および該作動油の抵抗を小さくするアンロード制御の切り換えが可能な油圧回路とを有し、
   前記油圧回路は、前記シリンダの伸長作動に対し弁の開度調整によりオンロード制御を行う第１比例リリーフ弁と、前記シリンダの収縮作動に対し弁の開度調整によりオンロード制御を行う第２比例リリーフ弁とを備えたものであることを特徴とする鉄道車両の制振用ダンパ。
2. 請求項１に記載する鉄道車両の制振用ダンパにおいて、
   前記油圧回路は、ノーマルクローズの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、
   前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が前記ヘッド側室に接続されたものであることを特徴とする鉄道車両の制振用ダンパ。
3. 請求項１に記載する鉄道車両の制振用ダンパにおいて、
   前記油圧回路は、前記ロッド側室とヘッド側室を連通する流路にノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁が設けられ、
   前記ヘッド側室と前記オイルタンクを連通する流路にノーマルオープンの前記第２比例リリーフ弁が設けられ、
   前記ヘッド側室側で前記各流路の開閉を切り換える切換弁が設けられたものであることを特徴とする鉄道車両の制振用ダンパ。
4. 請求項１に記載する鉄道車両の制振用ダンパにおいて、
   前記油圧回路は、ノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、ノーマルクローズのパッシブ用比例リリーフ弁を挟んで前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、
   前記第１比例リリーフ弁と前記パッシブ用比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が、前記ヘッド側室側への流れを制限するチェック弁を備えて前記ヘッド側室に接続され、
   前記パッシブ用比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐した流路が、前記ヘッド側室側からの流れを制限するチェック弁を備えて前記ヘッド側室に接続されたものであることを特徴とする鉄道車両の制振用ダンパ。
5. 請求項１に記載する鉄道車両の制振用ダンパにおいて、
   前記油圧回路は、ノーマルオープンの前記第１比例リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁が、パッシブ用リリーフ弁を挟んで前記ロッド側室から前記オイルタンクへの流路上に直列に設けられ、
   前記第１比例リリーフ弁と前記パッシブ用リリーフ弁との間で前記流路から分岐して前記ヘッド側室側に接続された流路に、開弁状態と前記ヘッド側室側への流れを遮断する閉弁状態とを切り換える開閉弁が設けられ、
   前記パッシブ用リリーフ弁と前記第２比例リリーフ弁との間で前記流路から分岐して前記ヘッド側室側に接続された流路に、開弁状態と前記タンク側への流れを遮断する閉弁状態とを切り換える開閉弁が設けられたものであることを特徴とする鉄道車両の制振用ダンパ。

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