KR101846101B1 - 철도 차량용 제진 장치 - Google Patents

철도 차량용 제진 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101846101B1
KR101846101B1 KR1020167001772A KR20167001772A KR101846101B1 KR 101846101 B1 KR101846101 B1 KR 101846101B1 KR 1020167001772 A KR1020167001772 A KR 1020167001772A KR 20167001772 A KR20167001772 A KR 20167001772A KR 101846101 B1 KR101846101 B1 KR 101846101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
actuator
rotational speed
piston
vehicle body
pump
Prior art date
Application number
KR1020167001772A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160014778A (ko
Inventor
다카유키 오가와
준 아오키
츠토무 스즈키
마사루 우치다
치에 야부키
Original Assignee
케이와이비 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이와이비 가부시키가이샤 filed Critical 케이와이비 가부시키가이샤
Publication of KR20160014778A publication Critical patent/KR20160014778A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101846101B1 publication Critical patent/KR101846101B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B61F5/245—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/005—With rotary or crank input
    • F15B7/006—Rotary pump input
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/006—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium characterised by the nature of the damping medium, e.g. biodegradable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • F16F9/19—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein with a single cylinder and of single-tube type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/44—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
    • F16F9/46—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/785—Compensation of the difference in flow rate in closed fluid circuits using differential actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Abstract

철도 차량용 제진 장치는, 철도 차량의 대차에 연결되는 실린더와, 피스톤과, 피스톤과 차체에 연결되는 로드와, 실린더 내의 로드측실 및 피스톤측실과, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로의 제2 개폐 밸브와, 로드측실에 작동유를 공급하는 펌프를 갖는 액추에이터와, 액추에이터를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로를 구비하고, 작동유는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는다.

Description

철도 차량용 제진 장치 {VIBRATION DAMPING DEVICE FOR RAILWAY VEHICLE}
본 발명은, 철도 차량용 제진 장치의 개량에 관한 것이다.
철도 차량용 제진 장치는, 철도 차량의 차체와 대차 사이에 개재 장착되고, 철도 차량에 작용하는 진동으로서 차체의 진행 방향에 대해 좌우 방향의 진동을 억제하는 것이 알려져 있다.
JP2010-65797A는, 철도 차량용 제진 장치를 개시하고 있다. 이 철도 차량용 제진 장치는, 철도 차량의 대차 및 차체의 한쪽에 연결되는 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 삽입되어 피스톤과 대차 및 차체의 다른 쪽에 연결되는 로드와, 실린더 내에 피스톤에 의해 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 로드측실에 작동유를 공급하는 펌프와, 로드측실을 탱크에 접속하는 배출 통로와, 배출 통로의 도중에 설치되고 밸브 개방압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브를 구비한다.
철도 차량용 제진 장치는, 펌프, 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브 및 가변 릴리프 밸브를 구동함으로써, 신축 양쪽으로 추력을 발휘하여, 이 추력으로 차체의 진동을 억제시킨다. 또한, 철도 차량용 제진 장치는, 제1 개폐 밸브와 제2 개폐 밸브를 폐쇄한 상태에서 패시브한 댐퍼로서 기능할 수 있도록 댐퍼 회로를 구비하고 있다.
철도 차량용 제진 장치는, 액추에이터로서 기능하는 경우, 펌프를 일정한 회전 속도로 구동하고, 차체의 진동 상황에 따라 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브 및 가변 릴리프 밸브를 적절하게 구동함으로써, 유압을 이용하여 차체의 진동을 억제하는 추력을 얻어 철도 차량의 진동을 억제한다. 여기서, 회로 내의 작동유의 온도가 낮으면, 작동유의 동점도가 높아진다. 이에 의해, 액추에이터에 비교적 작은 추력을 발휘시키는 경우, 가변 릴리프 밸브나 관로 저항 등에 있어서의 압력 손실이 커져 실린더 내의 압력이 지나치게 높아져, 추력 과잉으로 되어 버린다.
액추에이터의 추력을 피드백 제어하는 경우, 추력 과잉에 의해 제어 지령과 추력의 편차가 커지므로, 액추에이터의 추력이 진동적으로 되는 헌팅이 발생하여, 차체 진동을 악화시켜 버릴 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 저유온시에 있어서의 추력의 헌팅을 저지할 수 있어, 안정된 추력을 발휘하여 차체 진동을 효과적으로 억제하는 것이 가능한 철도 차량용 제진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 철도 차량의 차체의 진동을 억제하는 철도 차량용 제진 장치이며, 철도 차량의 대차 및 차체의 한쪽에 연결되는 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 삽입되어 피스톤과 대차 및 차체의 다른 쪽에 연결되는 로드와, 실린더 내에 피스톤에 의해 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 로드측실에 작동유를 공급 가능한 펌프를 갖는 액추에이터와, 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에서 액추에이터를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로를 구비하고, 작동유는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는 철도 차량용 제진 장치가 제공된다.
본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 철도 차량용 제진 장치를 탑재한 철도 차량의 개략 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 철도 차량용 제진 장치의 액추에이터의 회로도이다.
도 3은 광물유의 동점도 온도 특성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 철도 차량용 제진 장치의 컨트롤러의 제어 블록도이다.
도 5는 본 실시 형태에 있어서의 철도 차량용 제진 장치의 컨트롤러의 지령 연산부의 제어 블록도이다.
본 실시 형태에 있어서의 철도 차량용 제진 장치(1)는, 철도 차량의 차체(B)의 제진 장치로서 사용된다. 철도 차량용 제진 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전후의 대차(Tf, Tr)와 차체(B) 사이에 각각 개재 장착되는 한 쌍의 액추에이터(A)와, 액추에이터(A)를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로(D)(도 2)와, 액추에이터(A)를 제어하여 차체(B)의 진동을 억제하는 컨트롤러(C)를 구비한다.
액추에이터(A)는, 철도 차량의 차체(B)의 하방으로 수직 하강되는 핀(P)에 연결되고, 차체(B)와 전방측의 대차(Tf) 사이와, 차체(B)와 후방측의 대차(Tr) 사이에 각각 한 쌍씩 병렬로 개재 장착되어 있다.
이들 4개의 액추에이터(A)는, 액티브 제어로 차체(B)의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 진동을 억제한다. 컨트롤러(C)는, 모든 액추에이터(A)를 제어하여 차체(B)의 횡방향의 진동을 억제한다.
컨트롤러(C)는, 차체(B)의 진동을 억제하는 제어를 행할 때에, 차체(B)의 전방부(Bf)에 있어서의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 횡방향 가속도 αf와, 차체(B)의 후방부(Br)에 있어서의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 횡방향 가속도 αr을 검지한다. 컨트롤러는, 또한, 횡방향 가속도 αf, αr에 기초하여, 차체 중심(G) 주위의 각 가속도인 요 가속도 ω와, 차체(B)의 중심(G)에 있어서의 수평 횡방향의 가속도인 스웨이 가속도 β를 구한다.
컨트롤러는, 또한, 요 가속도 ω와 스웨이 가속도 β에 기초하여, 각 액추에이터(A)에서 각각 발생시켜야 하는 추력인 제어력 지령값 Ff, Fr을 구한다. 컨트롤러는, 피드백 제어에 의해 제어력 지령값 Ff, Fr 그대로의 추력을 액추에이터(A)에 있어서 발생시키고, 차체(B)의 횡방향의 진동을 억제한다. 또한, 제어력 지령값 Ff는, 차량 전방측에 배치된 액추에이터(A)가 발생시켜야 하는 추력에 대응하고 있고, 제어력 지령값 Fr은, 차량 후방측에 배치된 액추에이터(A)가 발생시켜야 하는 추력에 대응하고 있다.
액추에이터(A)의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 하나의 컨트롤러(C)로 4개의 액추에이터(A)를 제어하고 있지만, 각 액추에이터(A)에 각각 컨트롤러(C)를 설치해도 된다.
액추에이터(A)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 철도 차량의 전후의 대차(Tf, Tr) 및 차체(B)의 한쪽에 연결되는 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤(3)과, 실린더(2) 내에 삽입되어 피스톤(3)과 대차(Tf, Tr) 및 차체(B)의 다른 쪽에 연결되는 로드(4)와, 실린더(2) 내에 피스톤(3)에 의해 구획된 로드측실(5) 및 피스톤측실(6)과, 탱크(7)와, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 제1 통로(8)의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브(9)와, 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 제2 통로(10)의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브(11)와, 로드측실(5)에 작동유를 공급하는 펌프(12)를 구비하는 편로드형의 액추에이터이다.
로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는 작동유가 충전되고, 탱크(7)에는 작동유 외에 기체가 충전되어 있다. 또한, 탱크(7) 내의 기체는, 압축하여 가압 상태로 유지할 필요는 없다.
제1 개폐 밸브(9)를 개방하여 제1 통로(8)를 연통 상태로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 폐쇄하여 펌프(12)를 구동함으로써, 액추에이터(A)가 신장 작동한다. 제2 개폐 밸브(11)를 개방하여 제2 통로(10)를 연통 상태로 하고, 제1 개폐 밸브(9)를 폐쇄하여 펌프(12)를 구동함으로써, 액추에이터(A)가 수축 작동한다.
이하, 액추에이터(A)의 각 부에 대해 상세하게 설명한다.
실린더(2)는 통 형상이며, 도 2 중 우측 단부는 덮개(13)에 의해 폐색되고, 도 2 중 좌측 단부에는 환형상의 로드 가이드(14)가 설치된다. 로드 가이드(14) 내에는, 실린더(2) 내에 이동 가능하게 삽입되는 로드(4)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다. 로드(4)는, 일단부가 실린더(2) 외부로 돌출되어 있고, 타단부가 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 있는 피스톤(3)에 연결된다.
로드(4)의 외주와 로드 가이드(14) 사이는 도시하지 않은 시일 부재에 의해 시일되어, 실린더(2) 내는 밀폐 상태로 유지된다. 실린더(2) 내에 설치되고 피스톤(3)에 의해 구획되는 로드측실(5) 및 피스톤측실(6)에는, 작동유가 충전된다.
또한, 로드(4)의 단면적은 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1이며, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적이 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 되도록 설정된다. 이에 의해, 신장 작동시와 수축 작동시에서 로드측실(5)의 압력이 동일하면, 신축의 양쪽에서 발생되는 추력이 동등해지고, 액추에이터(A)의 변위량에 대한 작동 유량도 신축 양측에서 동일하게 된다.
액추에이터(A)를 신장 작동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통시키므로, 로드측실(5) 내의 압력과 피스톤측실(6) 내의 압력이 동등해진다. 이 경우, 액추에이터(A)의 발생 추력은, 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측과 피스톤측실(6)측의 수압 면적차에 상기 압력을 곱한 값으로 된다.
액추에이터(A)를 수축 작동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통이 끊어져 피스톤측실(6)이 탱크(7)에 연통한다. 이 경우, 액추에이터(A)의 발생 추력은, 로드측실(5) 내의 압력에 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측의 수압 면적을 곱한 값으로 된다.
즉, 액추에이터(A)의 발생 추력은, 신축의 양쪽에서 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1에 로드측실(5)의 압력을 곱한 값으로 된다. 따라서 액추에이터(A)의 추력을 제어하는 경우, 신장 작동, 수축 작동 모두, 로드측실(5)의 압력을 제어하면 된다. 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적은 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 설정되어 있으므로, 신축에서 동일한 추력을 발생시키는 경우에는 신장시와 수축시에서 로드측실(5)의 압력을 동일한 값으로 제어하면 된다. 따라서 제어가 간소해지는 동시에, 변위량에 대한 작동유의 유량이 신축에서 동일해지므로 신축시의 응답성이 동등해진다고 하는 이점이 있다.
또한, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적을 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1 이외로 설정한 경우이어도, 로드측실(5)의 압력을 제어함으로써 액추에이터(A)의 신축시의 추력의 제어를 할 수 있는 점은 동일하다.
로드(4)의 도 2 중 좌측 단부와 실린더(2)의 우측 단부를 폐색하는 덮개(13)에는, 도시하지 않은 설치부가 구비되어 있고, 이 설치부에 의해 액추에이터(A)는 철도 차량에 있어서의 차체(B)와 대차(Tf, Tr) 사이에 개재 장착된다.
로드측실(5)과 피스톤측실(6)은, 제1 통로(8)에 의해 연통되어 있고, 제1 통로(8)의 도중에는, 제1 개폐 밸브(9)가 설치된다. 또한, 제1 통로(8)는, 실린더(2)의 외부에서 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하고 있지만, 피스톤(3) 내에 설치해도 된다.
제1 개폐 밸브(9)는, 전자기 개폐 밸브이며, 제1 통로(8)를 개방하여 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 연통 포지션(9b)과, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통을 차단하는 차단 포지션(9c)을 구비한 밸브(9a)와, 차단 포지션(9c)을 채용하도록 밸브(9a)를 가압하는 스프링(9d)과, 통전시에 밸브(9a)를 스프링(9d)의 가압력에 저항하여 연통 포지션(9b)으로 전환하는 솔레노이드(9e)를 구비한다.
피스톤측실(6)과 탱크(7)는, 제2 통로(10)에 의해 연통된다. 제2 통로(10)의 도중에는, 제2 개폐 밸브(11)가 설치된다. 제2 개폐 밸브(11)는, 전자기 개폐 밸브이며, 제2 통로(10)를 개방하여 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 연통 포지션(11b)과, 피스톤측실(6)과 탱크(7)의 연통을 차단하는 차단 포지션(11c)을 구비한 밸브(11a)와, 차단 포지션(11c)을 채용하도록 밸브(11a)를 가압하는 스프링(11d)과, 통전시에 밸브(11a)를 스프링(11d)의 가압력에 저항하여 연통 포지션(11b)으로 전환하는 솔레노이드(11e)를 구비한다.
펌프(12)는, 모터(15)에 의해 구동되고, 일방향으로만 작동유를 토출한다. 펌프(12)의 토출구는 공급 통로(16)에 의해 로드측실(5)에 연통되고, 흡입구는 탱크(7)에 연통된다. 펌프(12)는, 모터(15)에 의해 구동되면, 탱크(7)에 저류된 작동유를 흡입하여 로드측실(5)에 작동유를 공급한다. 모터(15)는, 미리 결정된 통상 회전 속도로 회전하여 펌프(12)를 일정한 회전 속도로 회전 구동한다. 통상 회전 속도는, 액추에이터(A)에 요구되는 최대 추력을 발휘하는 데에 필요한 압력과, 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 후술하는 가변 릴리프 밸브(22)의 구동용의 추력을 발휘하기 위해 요구되는 응답 속도의 양쪽 모두를 만족시키도록 결정된다.
펌프(12)는, 일방향으로만 작동유를 토출할 뿐으로 회전 방향의 전환 동작이 불필요하므로, 회전 전환시에 토출량이 변화되어 버린다고 하는 문제는 없어, 저렴한 기어 펌프 등을 사용할 수 있다. 또한, 펌프(12)의 회전 방향이 항상 동일 방향이므로, 펌프(12)를 구동하는 구동원인 모터(15)의 회전 방향도 항상 동일 방향이며, 회전 전환에 대한 높은 응답성을 요구하지 않아, 그만큼, 저렴한 모터(15)를 사용할 수 있다. 또한, 공급 통로(16)의 도중에는, 로드측실(5)로부터 펌프(12)에의 작동유의 역류를 저지하는 역지 밸브(17)가 설치된다.
펌프(12)로부터 소정의 토출 유량이 로드측실(5)에 공급되어 있는 상태에서, 액추에이터(A)를 신장 작동시킬 때는, 제1 개폐 밸브(9)를 개방시키고 제2 개폐 밸브(11)를 개폐시킴으로써 로드측실(5) 내의 압력을 조절한다. 이때, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통 상태에 놓여, 피스톤측실(6) 내의 압력은 로드측실(5)의 압력과 동일해진다. 또한, 액추에이터(A)를 수축 작동시킬 때는, 제2 개폐 밸브(11)를 개방시키고 제1 개폐 밸브(9)를 개폐시킴으로써 로드측실(5) 내의 압력을 조절한다. 이에 의해, 제어력 지령값 Ff(Fr) 그대로의 추력을 발생시킬 수 있다.
즉, 이 액추에이터(A)에 있어서는, 신장 작동시도 수축 작동시도 로드측실(5)의 압력을 컨트롤함으로써 추력의 조정이 가능해진다. 또한, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)는, 밸브 개방압을 조절 가능한 개폐 기능을 구비한 가변 릴리프 밸브이어도 된다. 이 경우에는, 제1 개폐 밸브(9) 또는 제2 개폐 밸브(11)를 신축 작동시에 개폐 작동시키는 것이 아니라, 밸브 개방압을 조절함으로써 액추에이터(A)의 추력을 조절하는 것도 가능하다.
또한, 펌프(12)의 토출 유량을 조절함으로써, 제어력 지령값 Ff(Fr) 그대로의 추력을 발생시킬 수도 있다. 이 경우, 로드측실(5)의 압력을 검출하기 위한 압력 센서, 모터(15) 혹은 펌프(12)의 회전축에 작용하는 토크를 검출하는 센서, 로드(4)에 작용하는 하중을 얻는 로드 센서, 또는 로드(4)의 변형을 검출하는 변형 센서를 설치해 두면, 액추에이터(A)가 출력하는 추력을 계측할 수 있다.
상기한 바와 같이, 액추에이터(A)의 추력 조절이 가능하지만, 보다 간단하게 추력 조절이 가능하도록, 본 실시 형태의 철도 차량용 제진 장치(1)는, 로드측실(5)과 탱크(7)를 접속하는 배출 통로(21)와, 이 배출 통로(21)의 도중에 설치한 밸브 개방압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브(22)를 구비한다.
가변 릴리프 밸브(22)는, 비례 전자기 릴리프 밸브이며, 배출 통로(21)의 도중에 설치한 밸브체(22a)와, 배출 통로(21)를 차단하도록 밸브체(22a)를 가압하는 스프링(22b)과, 통전시에 스프링(22b)의 가압력에 저항하는 추력을 발생시키는 비례 솔레노이드(22c)를 구비한다. 가변 릴리프 밸브(22)는, 비례 솔레노이드(22c)에 흐르는 전류량을 조절함으로써 밸브 개방압이 조절된다.
가변 릴리프 밸브(22)는, 밸브체(22a)에 작용하는 압력이 릴리프압(밸브 개방압)을 초과하면 배출 통로(21)를 개방한다. 즉, 배출 통로(21)의 상류로 되는 로드측실(5)의 압력이 릴리프압(밸브 개방압)을 초과하면, 배출 통로(21)를 개방시키는 방향으로 밸브체(22a)를 미는 상기 압력에 기인하는 추력과 비례 솔레노이드(22c)에 의한 추력의 합력이, 배출 통로(21)를 차단시키는 방향으로 밸브체(22a)를 가압하는 스프링(22b)의 가압력을 극복한다. 이에 의해, 밸브체(22a)가 후퇴하여 배출 통로(21)가 개방된다.
또한, 가변 릴리프 밸브(22)는, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류가 클수록, 비례 솔레노이드(22c)가 발생시키는 추력이 증대하도록 설정되어 있고, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류를 최대로 하면 밸브 개방압이 최소로 되고, 반대로, 비례 솔레노이드(22c)에 전혀 전류를 공급하지 않으면 밸브 개방압이 최대로 된다.
따라서 액추에이터(A)를 신축 작동시킬 때에, 로드측실(5) 내의 압력을 가변 릴리프 밸브(22)의 밸브 개방압으로 조절하면, 로드측실(5)의 압력은 가변 릴리프 밸브(22)의 밸브 개방압을 조절함으로써 용이하게 조절할 수 있다. 이와 같이 배출 통로(21)와 가변 릴리프 밸브(22)를 설치함으로써, 액추에이터(A)의 추력을 조절하기 위해 필요한 센서류가 불필요하게 된다. 또한, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)를 고속으로 개폐시키거나, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)를 개폐 기능을 구비한 가변 릴리프 밸브로 하거나, 펌프(12)의 토출 유량의 조절을 위해 고도로 모터(15)를 제어할 필요가 없다. 따라서 철도 차량용 제진 장치(1)가 저렴해지고, 하드웨어적으로도 소프트웨어적으로도 견고한 시스템을 구축할 수 있다.
또한, 가변 릴리프 밸브(22)는, 부여하는 전류량으로 밸브 개방압을 비례적으로 변화시킬 수 있는 비례 전자기 릴리프 밸브를 사용하였으므로 밸브 개방압의 제어가 간단하게 되지만, 밸브 개방압을 조절할 수 있는 릴리프 밸브이면 비례 전자기 릴리프 밸브로 한정되는 것은 아니다.
가변 릴리프 밸브(22)는, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 상태에 관계없이, 액추에이터(A)에 신축 방향의 과대한 입력이 있어, 로드측실(5)의 압력이 밸브 개방압을 초과하면, 배출 통로(21)를 개방하여 로드측실(5)을 탱크(7)에 연통하고, 로드측실(5) 내의 압력을 탱크(7)에 릴리프하므로, 액추에이터(A)의 시스템 전체를 보호할 수 있다.
또한, 액추에이터(A)는, 댐퍼 회로(D)를 구비하고 있다. 댐퍼 회로(D)는, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)가 폐쇄되어 있는 경우에, 액추에이터(A)를 댐퍼로서 기능시킨다. 댐퍼 회로(D)는, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)을 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 정류 통로(18)와, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)을 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 흡입 통로(19)를 구비하고 있다. 또한, 액추에이터(A)가, 배출 통로(21)와 가변 릴리프 밸브(22)를 구비하고 있으므로, 가변 릴리프 밸브(22)가 감쇠 밸브로서 기능한다.
정류 통로(18)는, 피스톤측실(6)과 로드측실(5)을 연통하고 있고, 도중에 역지 밸브(18a)가 설치된다. 정류 통로(18)는, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)을 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 일방 통행의 통로이다. 흡입 통로(19)는, 탱크(7)와 피스톤측실(6)을 연통하고 있고, 도중에 역지 밸브(19a)가 설치된다. 흡입 통로(19)는, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)을 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 일방 통행의 통로이다.
또한, 제1 개폐 밸브(9)의 차단 포지션(9c)을 역지 밸브로 함으로써 정류 통로(18)의 기능을 제1 통로(8)에 집약할 수 있고, 제2 개폐 밸브(11)의 차단 포지션(11c)을 역지 밸브로 함으로써 흡입 통로(19)의 기능을 제2 통로(10)에 집약할 수 있다.
댐퍼 회로(D)는, 액추에이터(A)에 있어서의 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)가 함께 차단 포지션(9c, 11c)으로 전환되면, 정류 통로(18), 흡입 통로(19) 및 배출 통로(21)에 의해, 로드측실(5), 피스톤측실(6) 및 탱크(7)를 염주처럼 연결하여 연통시킨다. 정류 통로(18), 흡입 통로(19) 및 배출 통로(21)는, 일방 통행의 통로이므로, 액추에이터(A)가 외력에 의해 신축되면, 반드시 실린더(2)로부터 작동유가 배출되고, 배출된 작동유는 배출 통로(21)를 통해 탱크(7)로 복귀된다. 실린더(2)에서 부족해지는 작동유는 흡입 통로(19)를 통해 탱크(7)로부터 실린더(2) 내에 공급된다.
이 작동유의 흐름에 대해 가변 릴리프 밸브(22)가 저항으로 되어 실린더(2) 내의 압력을 밸브 개방압으로 조절하는 압력 제어 밸브로서 기능하므로, 액추에이터(A)는, 패시브한 유니 플로우형의 댐퍼로서 기능한다. 또한, 가변 릴리프 밸브(22)와 배출 통로(21)를 설치하는 일 없이, 별도로, 로드측실(5)과 탱크(7)를 접속하는 통로와, 이 통로의 도중에 배치되는 감쇠 밸브를 설치하여 댐퍼 회로(D)를 구성해도 된다.
또한, 액추에이터(A)의 각 기기에의 통전이 불가능해지는 페일시에는, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 밸브(9a, 11a)가 스프링(9d, 11d)에 압박되어, 각각 차단 포지션(9c, 11c)으로 전환되고, 가변 릴리프 밸브(22)는, 밸브 개방압이 최대로 고정된 압력 제어 밸브로서 기능한다. 따라서 액추에이터(A)는, 자동적으로, 패시브 댐퍼로서 기능한다.
액추에이터(A)에 원하는 신장 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 컨트롤러(C)는, 액추에이터(A)의 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여, 모터(15)를 회전시켜 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 작동유를 공급한다. 이에 의해, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통하여 양자에 펌프(12)로부터 작동유가 공급되어, 피스톤(3)이 도 2 중 좌측으로 밀려 액추에이터(A)는 신장 방향의 추력을 발휘한다.
로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 밸브 개방압을 상회하면, 가변 릴리프 밸브(22)가 개방되어 작동유가 배출 통로(21)를 통해 탱크(7)로 릴리프되므로, 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력은, 가변 릴리프 밸브(22)에 부여하는 전류로 결정되는 가변 릴리프 밸브(22)의 밸브 개방압으로 제어된다.
따라서 액추에이터(A)는, 피스톤(3)에 있어서의 피스톤측실(6)측과 로드측실(5)측의 수압 면적차에 상기한 가변 릴리프 밸브(22)에 의해 제어되는 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력을 곱한 값의 추력을 신장 방향으로 발휘한다.
이에 대해, 액추에이터(A)에 원하는 수축 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 컨트롤러(C)는, 액추에이터(A)의 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 모터(15)를 회전시켜 펌프(12)로부터 로드측실(5) 내로 작동유를 공급한다. 이에 의해, 피스톤측실(6)과 탱크(7)가 연통하는 동시에 로드측실(5)에 펌프(12)로부터 작동유가 공급되므로, 피스톤(3)이 도 2 중 우측으로 밀려 액추에이터(A)는 수축 방향의 추력을 발휘한다.
마찬가지로, 가변 릴리프 밸브(22)의 전류량을 조절함으로써, 액추에이터(A)는, 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측의 수압 면적에 가변 릴리프 밸브(22)에 의해 제어되는 로드측실(5) 내의 압력을 곱한 값의 추력을 수축 방향으로 발휘한다.
액추에이터(A)는, 액추에이터로서 기능할 뿐만 아니라, 모터(15)의 구동 상황에 관계없이, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 개폐만으로 댐퍼로서 기능시킬 수 있으므로, 번잡하고 또한 급격한 밸브의 전환 동작을 행할 필요가 없어, 시스템의 응답성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 액추에이터(A)는 편로드형이므로, 양로드형의 액추에이터에 비해 스트로크 길이를 확보하기 쉽고, 액추에이터의 전체 길이를 단축하여, 철도 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 액추에이터(A)에 있어서의 펌프(12)로부터의 작동유 공급 및 신축 작동에 의한 작동유의 흐름은, 로드측실(5), 피스톤측실(6)을 순서대로 통과하여 최종적으로 탱크(7)로 환류되므로, 로드측실(5) 또는 피스톤측실(6) 내에 기체가 혼입해도, 액추에이터(A)의 신축 작동에 의해 자립적으로 탱크(7)로 배출되어, 추진력 발생의 응답성의 악화를 저지할 수 있다.
따라서 액추에이터(A)의 제조시에, 번거로운 오일 중에서의 조립이나 진공 환경하에서의 조립이 강제되는 일은 없고, 작동유의 고도의 탈기도 불필요하게 되므로, 생산성이 향상되는 동시에 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 로드측실(5) 혹은 피스톤측실(6) 내에 기체가 혼입해도, 기체는, 액추에이터(A)의 신축 작동에 의해 자립적으로 탱크(7)로 배출되므로, 성능 회복을 위한 메인터넌스를 빈번히 행할 필요가 없어, 보수면에 있어서의 노동력과 비용 부담을 경감시킬 수 있다.
그런데, 액추에이터(A)에 사용되는 작동유는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는다. 예를 들어, 작동유에 광물유를 사용하는 경우, ISO(국제 표준화 기구)에 의해 제정된 공업용 윤활유의 점도 구분으로 VG10(도 3의 선 X) 또는 VG15(도 3의 선 Y)가 이 조건에 합치한다.
철도 차량용 제진 장치(1)의 액추에이터(A)는, 철도 차량의 차체(B)와 대차(Tf, Tr) 사이, 즉 통풍이 좋은 위치에 개재 장착되어, 항상 외기에 노출되어 있다. 또한, 액추에이터(A)에 능동적으로 추력을 발생시킬 필요가 없는 경우, 예를 들어, 철도 차량이 중저속 주행을 행하고 있는 경우에는, 댐퍼 회로(D)를 기능시켜 액추에이터(A)를 패시브 댐퍼로 하므로, 펌프(12)는 구동하지 않는다. 이와 같이, 항상 펌프(12)가 구동하고 있는 것은 아니므로, 액추에이터(A) 내의 작동유의 온도는, 그만큼 상승하지 않고, 액추에이터(A)를 둘러싸는 외기의 온도에 좌우된다. 철도 차량이 사용되는 온도 환경은, 대략 마이너스 20℃∼플러스 60℃의 범위이다. 따라서 액추에이터(A) 내의 작동유의 온도는, 대략 마이너스 20℃∼플러스 60℃의 범위 내에 들어간다.
한편, 펌프(12)의 구동에 적합한 작동유의 동점도는, 7㎟/s∼50㎟/s의 범위 내(도 3 중 사선으로 나타내는 범위)로 된다. 작동유의 동점도가 7㎟/s 미만으로 되면 펌프(12)의 시징이 우려된다. 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하면 동점도가 지나치게 높아 액추에이터(A)의 유압 회로에 있어서의 기초 압력 손실이 커져, 실린더(2) 내의 압력이 상승한다. 이로 인해, 액추에이터(A)가 발생하는 추력의 하한이 높아지므로, 액추에이터(A)가 작은 추력을 발휘할 수 없게 된다. 따라서 특히 피드백 제어를 사용하여 추력을 제어하는 경우, 추력 과잉으로 되어 고주파로 액추에이터(A)의 추력이 헌팅되어 버린다.
도 3을 참조하면, VG10의 작동유는, 온도가 5℃ 전후에서 동점도가 50㎟/s를 초과하고, VG15의 작동유는, 온도가 12℃ 전후에서 50㎟/s를 초과한다. 그러나 본 발명의 발명자들은, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는 작동유를 사용하는 경우에, 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과해도, 펌프(12)를 미리 결정된 통상 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 구동하여 기초 압력 손실을 저감시킴으로써, 추력 과잉을 억제하여 헌팅을 저지할 수 있는 것을 발견하는 것에 이르렀다.
예를 들어, 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 경우, 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도의 2분의 1 정도로 저하시킴으로써 기초 압력 손실을 저감시킬 수 있고, 실용상, 액추에이터(A)의 발생 가능한 추력의 하한값을 충분히 낮게 할 수 있어, 헌팅을 저지할 수 있다. 즉, 액추에이터(A)에 사용하는 VG10의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 온도가 5℃인 경우, 작동유 온도가 5℃ 이하로 되는 경우에 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 낮게 하면 된다. 또한, 액추에이터(A)에 사용하는 VG15의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 온도가 12℃인 경우, 작동유 온도가 12℃ 이하로 되는 경우에 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 낮게 하면 된다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가지 않는 동점도 온도 특성을 갖는 작동유, 예를 들어, 온도 20℃에서 동점도가 50㎟/s를 초과하는 작동유를 사용하는 경우, 펌프(12)의 회전 속도를 저하시켜도 추력 하한이 지나치게 커서, 헌팅을 잘 억제할 수 없는 것을 발견하였다.
예를 들어, 광물유를 작동유로서 사용하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, VG22(도 3의 파선 V)나 VG32(도 3의 파선 W)는, 50㎟/s로 되는 온도가 지나치게 높아, 펌프(12)의 회전 속도를 저하시켜도 추력 하한이 지나치게 커서, 헌팅을 잘 억제할 수 없다. 또한, 온도 60℃에서 동점도가 7㎟/s를 하회하는 작동유를 사용하는 경우, 펌프(12)의 시징이 우려되므로 액추에이터(A)에 사용할 수는 없다.
이상으로부터, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는 작동유가, 실용상, 액추에이터(A)의 추력의 헌팅을 저지할 수 있게 된다.
한편, 액추에이터(A)를 댐퍼 회로(D)에 의해 패시브한 댐퍼로서 기능시키는 경우, 댐퍼에 최적의 작동유의 동점도는, 3㎟/s∼50㎟/s의 범위이다. 동점도가 50㎟/s를 초과해도 댐퍼로서의 기능은 상실되지 않지만, 너무 지나치게 높아지면 감쇠력 과다로 되어 차량에 있어서의 승차감을 저하시킬 가능성이 있다. 온도 20℃에서 동점도가 50㎟/s를 초과하는 작동유를 사용하는 경우, 기초 압력 손실이 커지고, 펌프(12)의 회전 속도를 저하시켜도 추력 하한이 과대로 된다.
따라서 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 작동유를 액추에이터(A)에 사용함으로써, 철도 차량의 사용 온도 환경(대략 마이너스 20℃∼플러스 60℃의 범위)하에서 액추에이터로서의 기능과 댐퍼로서의 기능을 양립시킬 수 있다.
철도 차량용 제진 장치(1)는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가는 동점도 온도 특성을 갖는 작동유를 사용함으로써, 철도 차량의 사용 온도 환경(대략 마이너스 20℃에서 플러스 60℃의 범위)하에서의 헌팅을 방지한다. 또한, 철도 차량용 제진 장치(1)가 액추에이터(A) 내의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 온도대에서 사용되는 경우에는, 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 저하시키므로, 기초 압력 손실을 저감시킬 수 있고, 실용상, 액추에이터(A)의 발생 가능한 추력의 하한값을 충분히 낮게 할 수 있어, 헌팅을 저지할 수 있다. 이에 의해, 철도 차량용 제진 장치(1)는, 유온이 낮아도 추력의 헌팅을 저지할 수 있어, 안정된 추력을 발휘하여 차체 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.
여기서, 액추에이터(A) 내의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 경우에, 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 낮게 하지만, 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있는지의 여부는, 유온이 낮아질수록 작동유의 동점도가 높아지는 점에서, 작동유의 유온에 기초하여 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(C)는, 작동유의 유온을 계측하여 계측 결과에 기초하여 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있는지의 여부를 판단하고, 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있다고 판단한 경우, 모터(15)의 회전 속도를 조절하여 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 저하시킨다.
또한, 작동유의 유온은, 철도 차량용 제진 장치(1)를 둘러싸는 외기 온도에 가까운 온도로 되므로, 컨트롤러(C)는, 작동유 대신에 외기온을 계측하여 외기온에 기초하여 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있는지의 여부를 판단해도 된다. 또한, 일자로부터 동계인지의 여부, 시각으로부터 조조나 야간인지의 여부, 주행 구간으로부터 한냉지를 통과하는지의 여부를 알 수 있으므로, 컨트롤러(C)는, 일자, 시각, 지점 정보로부터 작동유의 유온을 추정하여, 추정 결과에 기초하여 펌프(12)의 회전 속도를 통상 회전 속도보다도 저하시키도록 해도 된다.
컨트롤러(C)는, 도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 차체 전방측으로서의 차체 전방부(Bf)의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 가속도인 횡방향 가속도 αf를 검출하는 전방측 가속도 센서(40)와, 차체 후방측으로서의 차체 후방부(Br)의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 가속도인 횡방향 가속도 αr을 검출하는 후방측 가속도 센서(41)와, 횡방향 가속도 αf와 횡방향 가속도 αr에 포함되는 곡선 주행시의 정상 가속도, 드리프트 성분 및 노이즈를 제거하는 밴드패스 필터(42, 43)와, 밴드패스 필터(42, 43)에서 여과한 횡방향 가속도 αf와 횡방향 가속도 αr을 처리하여, 각 액추에이터(A)의 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e), 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 제어 지령을 출력하는 제어부(44)와, 액추에이터(A) 내의 작동유의 온도를 검출하는 온도 센서(45)를 구비하고, 각 액추에이터(A)의 추력을 제어한다. 또한, 횡방향 가속도 αf 및 횡방향 가속도 αr에 포함되는 곡선 주행시의 정상 가속도가 밴드패스 필터(42, 43)에 의해 제거되므로, 승차감을 악화시키는 진동만을 억제할 수 있다.
제어부(44)는, 전방측 가속도 센서(40)에 의해 검지한 전방측의 횡방향 가속도 αf와 후방측 가속도 센서(41)에 의해 검지한 후방측의 횡방향 가속도 αr에 기초하여 대차(Tf, Tr)의 바로 위에 있어서의 차체 중심(G) 주위의 가속도인 요 가속도 ω를 구하는 요 가속도 연산부(44a)와, 횡방향 가속도 αf와 횡방향 가속도 αr에 기초하여 차체(B)의 중심(G)에 있어서의 횡방향의 가속도인 스웨이 가속도 β를 구하는 스웨이 가속도 연산부(44b)와, 온도 센서(45)로부터 얻은 유온에 기초하여 펌프(12)의 회전 속도를 결정하는 회전 속도 결정부(44c)와, 요 가속도 ω와 스웨이 가속도 β에 기초하여 전후의 액추에이터(A)에서 개별적으로 발생시켜야 하는 추력인 제어력 지령값 Ff, Fr을 구하는 지령 연산부(44d)와, 회전 속도 결정부(44c)에 의해 결정된 펌프(12)의 회전 속도와 제어력 지령값 Ff, Fr에 기초하여 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e), 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)를 구동하는 구동부(44e)를 구비한다.
구동부(44e)는, 회전 속도 결정부(44c)의 결정에 따라서 모터(15)를 구동한다. 회전 속도 결정부(44c)는, 미리 결정된 기준 온도와 온도 센서(45)가 검출한 유온을 비교한다. 기준 온도는, 액추에이터(A)에 사용되는 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하는 온도로 설정된다.
유온이 기준 온도 이상인 경우, 회전 속도 결정부(44c)는, 액추에이터(A)의 펌프(12)가 미리 결정된 통상 회전 속도로 회전하도록 구동부(44e)에 지령을 출력한다. 유온이 기준 온도보다도 낮은 경우, 회전 속도 결정부(44c)는, 액추에이터(A)의 펌프(12)가 통상 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 회전하도록 구동부(44e)에 지령을 출력한다. 펌프(12)의 회전 속도를 낮게 하는 경우, 유온에 따라 회전 속도를 저하시켜도 되고, 미리 정해 둔 통상 회전 속도보다도 낮은 회전 속도로 저하시켜도 된다. 기준 온도는, 사용하는 작동유의 특성에 따라 결정된다. 온도 센서(45)는, 액추에이터(A)의 실린더(2), 탱크(7) 또는 각 통로 등에 설치되어 유온을 검출한다.
또한, 회전 속도 결정부(44c)에 있어서 유온이 기준 온도보다 낮다고 판단되고, 펌프(12)가 미리 결정된 통상 회전 속도보다 낮은 일정한 회전 속도로 회전하도록 모터(15)가 구동되는 경우, 이 일정한 회전 속도는, 액추에이터(A)에 요구되어 있는 하한 추력을 출력할 수 있는 정도의 회전 속도로 설정된다. 구동부(44e)에 의한 모터(15)의 회전 속도의 제어는, 일반적인 속도 루프의 피드백 제어이어도 되고, 다른 제어 방법을 사용해도 된다.
컨트롤러(C)는, 하드웨어 자원으로서 도시는 하지 않지만 예를 들어, 전방측 가속도 센서(40) 및 후방측 가속도 센서(41)가 출력하는 신호를 도입하기 위한 A/D 변환기와, 밴드패스 필터(42, 43)와, 밴드패스 필터(42, 43)에 의해 여과한 횡방향 가속도 αf 및 횡방향 가속도 αr을 도입하여 액추에이터(A)를 제어하는 데에 필요한 처리를 행하는 프로그램이 저장되는 ROM(Read Only Memory) 등의 기억 장치와, 상기 프로그램에 기초한 처리를 실행하는 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 장치와, 상기 CPU에 기억 영역을 제공하는 RAM(Random Access Memory) 등의 기억 장치를 구비한다. 컨트롤러(C)의 제어부(44)에 있어서의 각 부(44a∼44e)의 기능은, CPU가 상기 처리를 행하는 프로그램을 실행함으로써 발휘된다. 또한, 밴드패스 필터(42, 43)의 기능은, 프로그램 내에 내장하는 것이 가능하다.
횡방향 가속도 αf, αr은, 차체(B)의 중앙을 도 1의 좌우로 통과하는 축을 기준으로 하여 도 1의 상방측을 향하는 방향으로 되는 경우에 부호가 플러스로 되고, 도 1의 하방측을 향하는 방향으로 되는 경우에 부호가 마이너스로 되도록 설정된다. 요 가속도 연산부(44a)는, 전방측의 횡방향 가속도 αf와 후방측의 횡방향 가속도 αr의 차를 2로 나눔으로써 전방측의 대차(Tf)와 후방측의 대차(Tr)의 바로 위에 있어서의 차체 중심(G) 주위의 요 가속도 ω를 구한다. 스웨이 가속도 연산부(44b)는, 횡방향 가속도 αf와 횡방향 가속도 αr의 합을 2로 나누어 차체(B)의 중심(G)의 스웨이 가속도 β를 구한다.
전방측 가속도 센서(40) 및 후방측 가속도 센서(41)의 설치 개소는, 요 가속도 ω를 구하기 위해 사용되므로, 전방측 가속도 센서(40)는 차체(B)의 중심(G)을 포함하는 전후 방향 또는 대각 방향을 따르는 선상이며 전방측 액추에이터(A)의 근방에 배치되면 되고, 후방측 가속도 센서(41)는 차체(B)의 중심(G)을 포함하는 전후 방향 또는 대각 방향을 따르는 선상이며 후방측 액추에이터(A)의 근방에 배치되면 된다. 또한, 요 가속도 ω는, 중심(G)과 전방측 가속도 센서(40) 및 후방측 가속도 센서(41)의 거리 및 위치 관계와, 횡방향 가속도 αf, αr로부터 구해지므로, 전방측 가속도 센서(40)와 후방측 가속도 센서(41)를 임의의 위치에 배치해도 된다. 그 경우, 요 가속도 ω는, 횡방향 가속도 αf와 횡방향 가속도 αr의 차를 2로 나누어 구하는 것이 아니라, 횡방향 가속도 αf와 횡방향 속도 αr의 차와, 차체(B)의 중심(G)과 각 가속도 센서(40, 41)의 거리 및 위치 관계로부터 구해진다. 구체적으로는, 전방측 가속도 센서(40)와 차체(B)의 중심(G)의 전후 방향 거리를 Lf로 하고, 후방측 가속도 센서(41)와 차체(B)의 중심(G)의 전후 방향 거리를 Lr로 하면, 요 가속도 ω는, ω＝(αf-αr)/(Lf＋Lr)로서 산출된다. 또한, 요 가속도 ω는 전방측 가속도 센서(40)와 후방측 가속도 센서(41)에 의해 가속도를 검지하여 산출하고 있지만, 요 가속도 센서를 사용하여 검지해도 된다.
또한, 회전 속도 결정부(44c)는, 액추에이터(A) 내의 작동유의 유온과 기준 온도를 비교하여 펌프(12)의 회전 속도를 결정하고 있지만, 이 대신에, 유온을 온도 이외의 정보로부터 추정하고, 추정한 유온에 기초하여 펌프(12)의 회전 속도를 결정해도 된다. 예를 들어, 유온은 일자 정보에 기초하여 추정된다. 즉, 회전 속도 결정부(44c)는, 얻은 일자가 동계 기간에 속해 있는 경우, 유온이 기준 온도보다 낮다고 판단하고, 펌프(12)의 회전 속도를 결정한다. 동계 기간에는, 유온이 낮아지므로, 상기한 바와 같이 일자 정보로부터 유온을 추정할 수 있다.
동계 기간은, 예를 들어, 11월부터 2월이라 하는 바와 같이 일자의 월만으로 그 기간을 지정해도 되지만, 11월 16일부터 2월 20일까지라고 하는 바와 같이 날짜로 그 기간을 지정함으로써 보다 고정밀도로 유온을 추정할 수 있다. 일자 정보는, 제어부(44)의 하드웨어인 CPU가 구비하는 클록 캘린더로부터 얻어도 되고, 컨트롤러(C) 외부에 설치한 외부 기기로부터 얻어도 된다. 예를 들어, 철도 차량의 각종 정보를 모니터하는 차량 모니터로부터 일자 정보를 얻어도 된다. 외부 기기로부터 일자 정보를 얻는 경우, 외부 기기로부터는 유선 무선을 막론하고 통신에 의해 일자 정보를 얻으면 된다.
또한, 유온은, 일자 정보 이외에도, 철도 차량의 주행 지역의 기온 정보에 기초하여 추정할 수 있다. 이 경우, 주행 지역이 한냉지이면, 액추에이터(A) 내의 작동유의 추정 유온이 기준 온도보다 낮다고 판단할 수 있고, 당해 판단에 기초하여 펌프(12)의 회전 속도가 결정된다. 즉, 기온 정보는, 유온이 기준 온도보다도 낮아질 가능성이 있는지의 여부를 회전 속도 결정부(44c)에서 분별할 수 있는 정보이면 된다.
이와 같이, 회전 속도 결정부에서 필요한 것은, 엄밀하게 유온을 추정하는 것이 아니라, 추정되는 유온이 기준 온도보다 낮은지의 여부이다. 따라서, 예를 들어 기온 정보이면, 주행 지역에 있어서의 평균 기온이나 최저 기온에 기초하여 결정되면 충분하다. 또한, 기온 정보는, 동일한 지역에서도 일자에 따라 상이하도록 설정되어도 된다. 즉, 기온 정보와 일자 정보를 관련지은 맵이나 테이블을 사용하여 유온을 추정하고, 유온이 기준 온도보다도 낮은지의 여부를 판단해도 된다.
또한, 회전 속도 결정부(44c)는, 철도 차량의 주행 위치에 기초하여 유온이 기준 온도보다 낮은지의 여부를 판단해도 된다. 회전 속도 결정부(44c)는, 차량 모니터, GPS(Global Positioning System), 또는 다른 주행 위치를 모니터 가능한 장치를 사용하여 주행 위치를 모니터하고, 당해 주행 위치에 있어서의 지역의 기온 정보를 참조하고, 유온을 추정하고, 유온이 기준 온도보다 낮은지의 여부를 판단한다. 이에 의해, 철도 차량이 온난한 지역으로부터 한랭 지역에 걸치는 노선을 주행하는 경우에, 유온을 주행 위치에 따라 추정할 수 있다.
또한, 주행 위치가 속하는 지역의 기온 정보가 일자에 따라 변화되도록 설정해도 된다. 이 경우, 기온 정보와 일자 정보를 관련지은 맵이나 테이블을 준비해 두고, 주행 위치에 속하는 지역에 있어서의 맵 혹은 테이블을 참조하여, 유온의 추정이 행해진다.
상기한 바와 같이, 회전 속도 결정부(44c)는, 일자 정보, 기온 정보, 주행 위치 중 하나 이상에 기초하여 유온이 기준 온도보다 낮은지의 여부를 판단할 수 있지만, 또한, 시각 정보를 가미하여 유온의 추정을 행해도 된다. 이에 의해, 회전 속도 결정부(44c)는, 시각에 따라 상이한 판단을 하는 것이 가능해져, 동일한 일자라도 낮에는 유온이 기준 온도보다 낮지 않다고 판단하는 것이나, 조조나 야간에는 유온이 기준 온도보다도 낮다고 판단하는 것이 가능해진다. 따라서 회전 속도 결정부(44c)는, 보다 정밀하게 유온을 추정할 수 있고, 액추에이터(A)에 적합한 펌프(12)의 회전 속도를 결정할 수 있다. 마찬가지로, 기온 정보를 시각에 관련지음으로써, 회전 속도 결정부(44c)는, 기온 정보나 주행 위치에 기초하여 유온을 추정하는 경우에, 보다 정밀한 회전 속도의 결정이 가능해진다.
또한, 회전 속도 결정부(44c)는, 액추에이터(A)의 시동으로부터의 운전 시간에 기초하여 유온을 추정하고, 유온이 기준 온도보다 낮은지의 여부를 판단해도 된다. 액추에이터(A)를 시동하고 나서 얼마 되지 않은 동안에는, 액추에이터(A) 내의 작동유의 유온이 낮으므로, 유온 상승할 때까지는, 유온이 기준 온도보다도 낮다고 추정할 수 있다. 따라서 임계값으로서의 운전 시간은, 액추에이터(A) 내의 작동유의 유온이 충분히 따뜻해져 작동유의 점도가 충분히 작아지는 정도로 설정된다.
또한, 운전 시간에 기초하는 유온의 추정은, 상기한 일자 정보, 기온 정보, 주행 위치, 시각 정보에 기초하는 유온 추정과 병용해도 된다. 이와 같이, 각종 정보를 사용하여 유온을 추정함으로써 온도 센서가 불필요해져, 철도 차량용 제진 장치(1)의 비용을 저감시킬 수 있다.
다음에, 지령 연산부(44d)는, 도 5에 도시한 바와 같이, H∞ 제어기(44d1, 44d2)를 포함한다. 지령 연산부(44d)는, 요 가속도 연산부(44a)가 연산한 요 가속도 ω로부터 차체(B)의 요를 억제하는 제어력 Fω를 연산하는 H∞ 제어기(44d1)와, 스웨이 가속도 연산부(44b)가 연산한 스웨이 가속도 β로부터 차체(B)의 스웨이를 억제하는 제어력 Fβ를 연산하는 H∞ 제어기(44d2)와, 제어력 Fω와 제어력 Fβ를 가산하여 전방측의 액추에이터(A)가 출력해야 하는 추력을 지시하는 제어력 지령값 Ff를 구하는 가산기(44d3)와, 제어력 Fβ로부터 제어력 Fω를 감산하여 후방측의 액추에이터(A)가 출력해야 하는 추력을 지시하는 제어력 지령값 Fr을 구하는 감산기(44d4)를 구비한다.
도 4로 되돌아와, 구동부(44e)는, 제어력 지령값 Ff, Fr 그대로 각 액추에이터(A)가 추력을 발휘하도록 각 액추에이터(A)에 제어 지령을 부여한다. 구동부(44e)는, 제어력 지령값 Ff, Fr에 기초하여, 각 액추에이터(A)의 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e), 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 부여해야 하는 제어 지령을 구하고, 당해 제어 지령을 출력한다. 또한, 제어력 지령값 Ff, Fr로부터 제어 지령을 구할 때, 현재 액추에이터(A)가 출력하고 있는 추력을 피드백하여 제어 지령을 구해도 된다.
지령 연산부(44d)는, H∞ 제어를 행하므로, 차체(B)에 입력되는 진동의 주파수에 의하지 않고 높은 제진 효과를 얻을 수 있고, 높은 로버스트성을 얻을 수 있다. 또한, H∞ 제어 이외의 제어를 사용해도 된다. 예를 들어, 횡방향 가속도 αf, αr로부터 횡방향 속도를 산출하여 횡방향 속도에 스카이훅 감쇠 계수를 곱하여 제어력 지령값을 구하는 스카이훅 제어를 사용하여 전후의 액추에이터(A)를 제어해도 된다. 또한, 요 가속도 ω와 스웨이 가속도 β에 기초하여, 전방측의 액추에이터(A)와 후방측의 액추에이터(A)를 관련지어 그 추력을 제어하는 대신에, 전방측의 액추에이터(A)와 후방측의 액추에이터(A)를 독립하여 제어해도 된다.
구동부(44e)는 또한, 회전 속도 결정부(44c)의 결정 결과에 기초하여 펌프(12)를 회전시키도록 모터(15)를 구동한다. 유온이 기준 온도 이상인 경우, 펌프(12)를 미리 결정된 통상 회전 속도로 회전시키고, 가변 릴리프 밸브(22)에 의해 액추에이터(A)의 추력 조절을 행할 수 있다. 따라서 펌프(12)의 회전 속도를 변화시킬 필요가 없어, 펌프(12)의 회전 속도 변동에 수반되는 소음의 발생을 방지할 수 있는 동시에, 액추에이터(A)의 제어 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(A)의 발생 추력은, 가변 릴리프 밸브(22)와 모터(15)의 회전 속도의 양쪽에 의해 조절하는 것도 가능하다.
본 실시 형태의 철도 차량용 제진 장치(1)에서는, 철도 차량의 사용 온도 환경하에서, 액추에이터(A)에 비교적 작은 추력을 발휘시키는 경우이어도, 추력이 과잉으로 되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 액추에이터(A)의 추력을 피드백 제어하는 경우에, 작동유의 유온이 낮아 점도가 높아도 추력 과잉으로 되지 않으므로, 제어력 지령값 Ff, Fr과 실제로 출력되는 추력의 편차가 커지지 않는다. 이에 의해, 액추에이터(A)의 추력이 진동적으로 되는 헌팅의 발생을 방지할 수 있어, 철도 차량의 차체(B)를 가진하여 진동 상황을 악화시켜 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서 유온이 낮아도 안정된 추력을 발휘하여 차체 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 헌팅의 발생이 방지되므로, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 전환 동작이 빈발하는 것을 방지할 수 있어, 이들의 수명이 짧아져 경제성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정시키는 취지는 아니다.
본 발명은 2011년 8월 11일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2011-175562에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

Claims (12)

  1. 철도 차량의 차체의 진동을 억제하는 철도 차량용 제진 장치이며,
    상기 철도 차량의 대차 및 차체의 한쪽에 연결되는 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 상기 실린더 내에 삽입되어 상기 피스톤과 상기 대차 및 상기 차체의 다른 쪽에 연결되는 로드와, 상기 실린더 내에 상기 피스톤에 의해 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 상기 로드측실과 상기 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 상기 피스톤측실과 상기 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 상기 로드측실에 작동유를 공급 가능한 펌프를 갖는 액추에이터와,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 액추에이터를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로와,
    상기 차체의 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 횡방향 가속도로부터 제어력 지령값을 구하고, 제어력 지령값으로 나타낸 추력을 상기 액추에이터에 발생시키는 피드백 제어에 의해, 상기 차체의 진동을 억제하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 작동유는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가고, 온도 20℃에서 동점도가 50㎟/s를 초과하지 않는 동점도 온도 특성을 갖고,
    상기 컨트롤러는, 미리 결정된 통상 회전 속도로 상기 펌프를 회전 구동함과 함께, 상기 액추에이터에 있어서의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하면, 상기 통상 회전 속도보다도 낮은 회전 속도로 상기 펌프를 회전 구동하여, 상기 액추에이터의 추력 피드백 제어 지령과 추력의 편차에 의해 상기 액추에이터의 추력이 진동적으로 되는 헌팅을 저지하는, 철도 차량용 제진 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펌프의 회전 속도를 결정하는 회전 속도 결정부를 구비하고,
    상기 회전 속도 결정부는, 상기 액추에이터의 유온을 추정하고, 작동유의 동점도가 50㎟/s로 되는 기준 온도로 추정된 유온을 비교하여, 상기 펌프의 회전 속도를 결정하는, 철도 차량용 제진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 속도 결정부는, 일자 정보, 상기 철도 차량의 주행 위치, 상기 철도 차량의 주행 지역의 기온 정보, 시각 정보 및 상기 액추에이터의 운전 시간 중 하나 이상에 기초하여 상기 액추에이터의 유온을 추정하는, 철도 차량용 제진 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    작동유는 광물유인, 철도 차량용 제진 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 로드측실을 상기 탱크에 접속하는 배출 통로와, 상기 배출 통로의 도중에 설치되고 밸브 개방압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브를 갖는, 철도 차량용 제진 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 댐퍼 회로는, 상기 탱크로부터 상기 피스톤측실을 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 흡입 통로와, 상기 피스톤측실로부터 상기 로드측실을 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 정류 통로를 갖는, 철도 차량용 제진 장치.
  8. 삭제
  9. 철도 차량의 차체의 진동을 억제하는 철도 차량용 제진 장치이며,
    상기 철도 차량의 대차 및 차체의 한쪽에 연결되는 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 상기 실린더 내에 삽입되어 상기 피스톤과 상기 대차 및 상기 차체의 다른 쪽에 연결되는 로드와, 상기 실린더 내에 상기 피스톤에 의해 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 상기 로드측실과 상기 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 상기 피스톤측실과 상기 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 상기 로드측실에 작동유를 공급 가능한 펌프를 갖는 액추에이터와,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 액추에이터를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로와,
    상기 차체의 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 횡방향 가속도로부터 제어력 지령값을 구하고, 제어력 지령값으로 나타낸 추력을 상기 액추에이터에 발생시키는 피드백 제어에 의해 상기 차체의 진동을 억제하는 컨트롤러와,
    상기 펌프의 회전 속도를 결정하는 회전 속도 결정부
    를 구비하고,
    상기 작동유는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가고, 온도 20℃에서 동점도가 50㎟/s를 초과하지 않는 동점도 온도 특성을 갖고,
    상기 펌프는, 미리 결정된 통상 회전 속도로 회전 구동되고, 상기 액추에이터에 있어서의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하면, 상기 펌프는 상기 통상 회전 속도보다도 낮은 회전 속도로 회전 구동되고,
    상기 회전 속도 결정부는, 상기 액추에이터의 유온을 추정하고, 작동유의 동점도가 50㎟/s로 되는 기준 온도로 추정된 유온을 비교하여, 상기 펌프의 회전 속도를 결정하고,
    상기 회전 속도 결정부는, 상기 철도 차량의 주행 위치, 상기 철도 차량의 주행 지역의 기온정보, 시각 정보 및 상기 액추에이터의 운전 시간 중 하나 이상과, 일자 정보에 기초하여, 상기 액추에이터의 유온을 추정하여, 상기 액추에이터의 추력 피드백 제어 지령과 추력의 편차에 의해 상기 액추에이터의 추력이 진동적으로 되는 헌팅을 저지하는, 철도 차량용 제진 장치.
  10. 철도 차량의 차체의 진동을 억제하는 철도 차량용 제진 장치이며,
    상기 철도 차량의 대차 및 차체의 한쪽에 연결되는 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 상기 실린더 내에 삽입되어 상기 피스톤과 상기 대차 및 상기 차체의 다른 쪽에 연결되는 로드와, 상기 실린더 내에 상기 피스톤에 의해 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 상기 로드측실과 상기 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 상기 피스톤측실과 상기 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 상기 로드측실에 작동유를 공급 가능한 펌프를 갖는 액추에이터와,
    상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 액추에이터를 댐퍼로서 기능시키는 댐퍼 회로와,
    상기 차체의 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 횡방향 가속도로부터 제어력 지령값을 구하고, 제어력 지령값으로 나타낸 추력을 상기 액추에이터에 발생시키는 피드백 제어에 의해 상기 차체의 진동을 억제하는 컨트롤러와,
    상기 작동유의 유온을 검출하기 위한 온도 센서와,
    상기 펌프의 회전속도를 결정하는 회전 속도 결정부
    를 구비하고,
    상기 작동유는, 온도가 20℃∼60℃의 범위에서, 동점도가 7㎟/s∼50㎟/s의 범위에 들어가고, 온도 20℃에서 동점도가 50㎟/s를 초과하지 않는 동점도 온도 특성을 갖고,
    상기 펌프는, 미리 결정된 통상 회전 속도로 회전 구동되고, 상기 액추에이터에 있어서의 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하면, 상기 펌프는 상기 통상 회전 속도보다도 낮은 회전 속도로 회전 구동되고,
    상기 회전 속도 결정부는, 상기 온도 센서에 의해 검출된 상기 작동유의 유온에 기초하여, 상기 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있는지 여부를 판정하고,
    상기 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있다고 판정한 경우에는, 상기 펌프의 회전 속도를 상기 통상 회전 속도보다도 저하시켜, 상기 액추에이터의 추력 피드백 제어 지령과 추력의 편차에 의해 상기 액추에이터의 추력이 진동적으로 되는 헌팅을 저지하는, 철도 차량용 제진 장치.
  11. 제3항, 제4항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 속도 결정부는, 상기 작동유의 동점도가 50㎟/s를 초과하고 있다고 판단하면, 상기 펌프의 회전 속도를 상기 통상 회전 속도의 2분의 1로 저하시키는, 철도 차량용 제진 장치.
  12. 제1항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 차체의 진행방향에 대해 수평 횡방향의 제1 및 제2 횡방향 가속도에 기초하여 차체 중심 주위의 가속도 및 차체의 중심에 있어서의 횡방향의 가속도를 구하고, 제어력 지령값을 구하고, 제어력 지령값으로 나타낸 추력을 액츄에이터에 발생시키는 피드백 제어에 의해 상기 차체의 진동을 억제하는, 철도 차량용 제진 장치.
KR1020167001772A 2011-08-11 2012-08-06 철도 차량용 제진 장치 KR101846101B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-175562 2011-08-11
JP2011175562A JP5831830B2 (ja) 2011-08-11 2011-08-11 鉄道車両用制振装置
PCT/JP2012/069958 WO2013021963A1 (ja) 2011-08-11 2012-08-06 鉄道車両用制振装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137033321A Division KR20140014279A (ko) 2011-08-11 2012-08-06 철도 차량용 제진 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160014778A KR20160014778A (ko) 2016-02-11
KR101846101B1 true KR101846101B1 (ko) 2018-04-05

Family

ID=47668470

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167001772A KR101846101B1 (ko) 2011-08-11 2012-08-06 철도 차량용 제진 장치
KR1020137033321A KR20140014279A (ko) 2011-08-11 2012-08-06 철도 차량용 제진 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137033321A KR20140014279A (ko) 2011-08-11 2012-08-06 철도 차량용 제진 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9328789B2 (ko)
EP (1) EP2743152B1 (ko)
JP (1) JP5831830B2 (ko)
KR (2) KR101846101B1 (ko)
CN (1) CN103547499B (ko)
WO (1) WO2013021963A1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5662880B2 (ja) 2011-06-20 2015-02-04 カヤバ工業株式会社 鉄道車両用制振装置
CN103702888A (zh) * 2011-07-28 2014-04-02 日立汽车系统株式会社 铁道车辆用减震器
JP5564541B2 (ja) * 2012-08-13 2014-07-30 カヤバ工業株式会社 アクチュエータ
JP5731453B2 (ja) * 2012-08-24 2015-06-10 カヤバ工業株式会社 ダンパ
US9810242B2 (en) 2013-05-31 2017-11-07 Eaton Corporation Hydraulic system and method for reducing boom bounce with counter-balance protection
EP3039301B1 (en) 2013-08-30 2018-10-03 Eaton Corporation Control method and system for using a pair of independent hydraulic metering valves to reduce boom oscillations
JP6134238B2 (ja) * 2013-09-11 2017-05-24 Ｋｙｂ株式会社 緩衝器
DE102013110920B4 (de) * 2013-10-01 2018-08-16 Grammer Ag Fahrzeugsitz mit kraftgesteuertem Dämpfer (2-Rohr-Dämpfer)
EP3069030B1 (en) 2013-11-14 2020-12-30 Eaton Intelligent Power Limited Pilot control mechanism for boom bounce reduction
US10316929B2 (en) 2013-11-14 2019-06-11 Eaton Intelligent Power Limited Control strategy for reducing boom oscillation
CN105408184B (zh) * 2013-11-26 2017-10-03 Ｋｙｂ株式会社 调平阀
JP6309300B2 (ja) * 2014-02-20 2018-04-11 日本車輌製造株式会社 鉄道車両
EP3169858B1 (en) 2014-07-15 2021-02-17 Eaton Intelligent Power Limited Methods and apparatus to enable boom bounce reduction and prevent un-commanded motion in hydraulic systems
KR102328900B1 (ko) * 2015-04-06 2021-11-19 현대두산인프라코어(주) 유압 브레이크 장치
JP6779147B2 (ja) * 2017-01-30 2020-11-04 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
CN111542703B (zh) 2017-04-28 2022-12-06 丹佛斯动力系统Ii技术有限公司 具有用于抑制机器中的质量感应振动的运动传感器的系统
CN111542702B (zh) 2017-04-28 2022-09-23 丹佛斯动力系统Ii技术有限公司 用于抑制具有液压控制的吊杆或细长构件的机器中的质量感应振动的系统
JP6970533B2 (ja) * 2017-06-16 2021-11-24 川崎重工業株式会社 油圧システム
JP2019091868A (ja) * 2017-11-17 2019-06-13 Ｋｙｂ株式会社 制御装置および鉄道車両用制振装置
US20200385952A1 (en) * 2017-12-08 2020-12-10 Volvo Construction Equipment Ab An implement attachment device
JP6933993B2 (ja) * 2018-03-28 2021-09-08 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
JP6963531B2 (ja) * 2018-04-23 2021-11-10 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
CN109058201A (zh) * 2018-09-07 2018-12-21 天津福云天翼科技有限公司 一种多功能集成阀及减震控制系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005007944A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Hitachi Ltd 鉄道車両の振動制御装置
JP2005299450A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Toyota Industries Corp ポンプ制御装置
JP2010065797A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ装置
WO2010043503A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 Evonik Rohmax Additives Gmbh Hydraulic fluid composition that reduces hydraulic system noise
JP2011088623A (ja) * 2009-09-22 2011-05-06 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の制振用ダンパ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55135210A (en) * 1979-04-05 1980-10-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hydraulic cylinder device
US4359931A (en) * 1981-01-19 1982-11-23 The Warner & Swasey Company Regenerative and anticavitation hydraulic system for an excavator
JP2000289977A (ja) * 1999-03-31 2000-10-17 Tadano Ltd 油圧作業機におけるエンジンアクセル制限装置
JP2006137294A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Hitachi Ltd 鉄道車両の振動制御装置
DE102006012719A1 (de) * 2005-03-18 2006-09-21 Smc K.K. Stellglied
JP2007163106A (ja) 2005-12-16 2007-06-28 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP5255780B2 (ja) * 2007-03-30 2013-08-07 川崎重工業株式会社 鉄道車両の振動制御装置
JP4945473B2 (ja) * 2008-02-06 2012-06-06 株式会社日立カーエンジニアリング 電動オイルポンプ用モータ制御装置
JP5822335B2 (ja) * 2011-05-30 2015-11-24 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
JP5662881B2 (ja) * 2011-06-20 2015-02-04 カヤバ工業株式会社 鉄道車両用制振装置
JP5756351B2 (ja) * 2011-06-20 2015-07-29 カヤバ工業株式会社 鉄道車両用制振装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005007944A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Hitachi Ltd 鉄道車両の振動制御装置
JP2005299450A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Toyota Industries Corp ポンプ制御装置
JP2010065797A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ装置
WO2010043503A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 Evonik Rohmax Additives Gmbh Hydraulic fluid composition that reduces hydraulic system noise
JP2011088623A (ja) * 2009-09-22 2011-05-06 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の制振用ダンパ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2743152B1 (en) 2020-05-20
EP2743152A1 (en) 2014-06-18
KR20160014778A (ko) 2016-02-11
EP2743152A4 (en) 2015-05-20
JP5831830B2 (ja) 2015-12-09
JP2013035527A (ja) 2013-02-21
US20140083807A1 (en) 2014-03-27
CN103547499A (zh) 2014-01-29
KR20140014279A (ko) 2014-02-05
CN103547499B (zh) 2016-07-27
WO2013021963A1 (ja) 2013-02-14
US9328789B2 (en) 2016-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101846101B1 (ko) 철도 차량용 제진 장치
KR101529420B1 (ko) 철도 차량용 제진 장치
KR101484438B1 (ko) 철도 차량용 제진 장치
US8997950B2 (en) Vibration control device for railroad vehicle
CA2863029C (en) Railway vehicle vibration damping device
CA2861550C (en) Railway vehicle damping device
US20180170407A1 (en) Railway vehicle vibration control apparatus
KR101484439B1 (ko) 철도 차량용 제진 장치
JP6933993B2 (ja) 鉄道車両用制振装置
JP7193981B2 (ja) 鉄道車両用制振装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right