WO2020031691A1

WO2020031691A1 - 鉄道車両用ダンパ

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Publication number: WO2020031691A1
Application number: PCT/JP2019/028939
Authority: WO
Inventors: 貴之小川
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-02-13
Also published as: CN112513494A; JP2020024006A; JP7028739B2; CN112513494B

Abstract

コストを低減可能であって、かつ、車両における乗心地を向上できる鉄道車両用ダンパを提供する。そのため、鉄道車両用ダンパ（１）は、シリンダ（２）と、シリンダ（２）内に移動自在に挿入されるロッド（３）と、ロッド（３）に取り付けられてシリンダ（２）内に移動自在に挿入されるとともにシリンダ（２）内を伸側室（Ｒ１）と圧側室（Ｒ２）とに区画するピストン（４）と、タンク（５）と、圧側室（Ｒ２）から伸側室（Ｒ１）へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路（６）と、タンク（５）から圧側室（Ｒ２）へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路（７）と、伸側室（Ｒ１）からタンク（５）へ向かう液体の流れのみを許容するとともに液体の流れに対して抵抗を与える減衰通路（８）と、減衰通路（８）を迂回して伸側室（Ｒ１）とタンク（５）とを連通するバイパス路（９）と、台車（Ｔ）に加速度が入力されると慣性によってバイパス路（９）を開閉する開閉弁（ＯＶ）とを備える。

Description

鉄道車両用ダンパ

　本発明は、鉄道車両用ダンパに関する。

　従来、この種の鉄道車両用ダンパにあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。

　鉄道車両用ダンパは、伸縮する際に減衰力を発生して車体の振動を抑制するのであるが、車体と台車の振動方向が同じ場合に車体よりも台車の方が速く動く場合、鉄道車両用ダンパが発生する減衰力で車体を加振して車体の振動を助長してしまう。そこで、このような問題を解消して車両における乗心地を向上するため、スカイフックセミアクティブダンパとして機能する鉄道車両用ダンパが開発されている。

　この鉄道車両用ダンパは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンに連結されるロッドと、リザーバと、リザーバから伸側室へ向かう作動油の流れのみを許容する伸側の吸込通路と、リザーバから圧側室へ向かう作動油の流れのみを許容する圧側の吸込通路と、伸側室とリザーバとを連通する伸側のリザーバ通路と、圧側室とリザーバとを連通する圧側のリザーバ通路と、伸側および圧側のリザーバ通路の途中に設けられた中立位置でこれらリザーバ通路を遮断する３位置の方向切換弁とを備えている。

　そして、方向切換弁は、中立位置の他に、伸側減衰力をハードに設定するとともに圧側減衰力をソフトに設定する第一ポジションと、伸側減衰力をソフトに設定するとともに圧側減衰力をハードに設定する第二ポジションとを備えている。

　このように構成された鉄道車両用ダンパは、たとえば、ＪＰ２０００－９７２７７Ａに開示されているように、鉄道車両の車体に連結されるシリンダに方向切換弁が設置されていて、車体の振動に応じて方向切換弁が中立位置から第一ポジション或いは第二ポジションに切換わり、スカイフックセミアクティブダンパとして機能する（たとえば、特許文献１参照）。

　このように従来の鉄道車両用ダンパでは、車体の振動方向に応じて、車体を押して振動を助長する方向に発生する減衰力をソフトの低い減衰力としつつ車体の振動を抑制する方向に発生する減衰力をハードの高い減衰力とする。

　従来の鉄道車両用ダンパでは、方向切換弁によって伸側と圧側の減衰力の一方をハードとしつつ他方をソフトとに設定するため、方向切換弁の構造がどうしても複雑かつ大型となってしまい、製造コストが嵩んでしまう。

　そこで、本発明は、コストを低減可能であって、かつ、車両における乗心地を向上できる鉄道車両用ダンパの提供を目的とする。

　本発明の鉄道車両用ダンパは、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、ロッドに取り付けられてシリンダ内に移動自在に挿入されるとともにシリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、タンクと、圧側室から伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、タンクから圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、伸側室からタンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに液体の流れに対して抵抗を与える減衰通路と、減衰通路を迂回して伸側室とタンクとを連通するバイパス路と、台車に加速度が入力されると慣性によってバイパス路を開閉する開閉弁とを備えている。

図１は、第一実施の形態における鉄道車両用ダンパを搭載した鉄道車両の断面図である。図２は、第一実施の形態の鉄道車両用ダンパの回路図である。図３は、第一実施の形態の鉄道車両用ダンパにおける開閉弁の作動を説明する図である。図４は、第一実施の形態の鉄道車両用ダンパにおける開閉弁の作動を説明する図である。図５は、開閉弁の第一変形例を示した図である。図６は、開閉弁の第二変形例を示した図である。図７は、第一実施の形態の第一変形例における鉄道車両用ダンパの回路図である。

　以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。第一実施の形態における鉄道車両用ダンパ１は、本例では、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１に示すように、台車Ｔと車体Ｂとの間に横置きにして設置される。そして、本例の鉄道車両用ダンパ１は、発生する減衰力で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。なお、鉄道車両用ダンパ１は、縦置きにして設置されて車体Ｂの上下方向の振動を抑制する目的で使用されてもよい。

　鉄道車両用ダンパ１は、本例では、図２に示すように、鉄道車両における台車Ｔに連結されるシリンダ２と、前記シリンダ２内に移動自在に挿入されるとともに鉄道車両における車体Ｂに連結されるロッド３と、ロッド３に取り付けられてシリンダ２内に移動自在に挿入されるとともにシリンダ２内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン４と、タンク５と、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路６と、タンク５から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路７と、伸側室Ｒ１からタンク５へ向かう液体の流れのみを許容するとともに液体の流れに対して抵抗を与える減衰通路８と、減衰通路８を迂回して伸側室Ｒ１とタンク５とを連通するバイパス路９と、台車Ｔに加速度が入力されると慣性によってバイパス路９を開閉する開閉弁ＯＶとを備えている。

　また、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には、本例では、液体として作動油が充填されるとともに、タンク５には、作動油のほかに気体が充填されている。なお、タンク５内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動流体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。

　以下、鉄道車両用ダンパ１の各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図２中右端は蓋１０によって閉塞され、図２中左端には環状のロッドガイド１１が取り付けられている。また、前記ロッドガイド１１内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド３が摺動自在に挿入されている。このロッド３は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端をシリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン４に連結させている。

　また、シリンダ２の外周側には、外筒１２が設けられている。外筒１２の両端は、シリンダ２と同様に蓋１０とロッドガイド１１とで閉塞されており、シリンダ２と外筒１２との間の環状隙間でタンク５が形成されている。

　なお、ロッドガイド１１の外周とシリンダ２との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン４によって区画される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には、前述のように作動油が充填されている。また、鉄道車両用ダンパ１の場合、ロッド３の断面積をピストン４の断面積の二分の一にして、ピストン４の伸側室Ｒ１側の受圧面積が圧側室Ｒ２側の受圧面積の二分の一となるようになっている。

　また、本実施の形態の鉄道車両用ダンパ１では、ピストン４には、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路６が設けられている。この整流通路６は、途中にチェック弁６ａを備えている。整流通路６は、チェック弁６ａによって圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路として機能する。なお、整流通路６は、ピストン４以外に設けられてもよい。

　さらに、本実施の形態の鉄道車両用ダンパ１では、蓋１０にタンク５から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路７が設けられている。この吸込通路７は、途中にチェック弁７ａを備えている。吸込通路７は、チェック弁７ａによってタンク５から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路として機能する。

　さらに、ロッドガイド１１には、減衰通路８が設けられている。減衰通路８は、伸側室Ｒ１をタンク５に連通しており、途中には、減衰弁Ｖ１が設けられている。減衰弁Ｖ１は、伸側室Ｒ１からタンク５へ向かう作動油の流れのみを許容し、通過する液体の流れに対して抵抗を与える。減衰弁Ｖ１は、本実施の形態では、リリーフ弁とされているが、車体Ｂの振動を抑制するために要求される減衰力を発生できればよいのでリリーフ弁の他の弁とされてもよい。

　バイパス路９は、減衰通路８とは別個に伸側室Ｒ１をタンク５に連通している。バイパス路９は、ロッドガイド１１から開口して、ロッドガイド１１に連結される開閉弁ＯＶのハウジング１３内を通じてタンク５に連通されている。

　開閉弁ＯＶは、ロッドガイド１１に連結される中空なハウジング１３と、ハウジング１３内に軸方向に移動自在に挿入されるスプール１４と、スプール１４を中立位置に位置決めするばね１５，１６とを備えている。

　ハウジング１３は、筒状であって、内部の中央に開口して伸側室Ｒ１に連通される入口通路１３ａと、内部の入口通路１３ａの開口を中央にして入口通路１３ａの開口から軸方向の両側に等しい距離だけ離間した位置から開口してそれぞれタンク５に連通される一対の出口通路１３ｂ，１３ｃとを備えている。そして、本実施の形態では、バイパス路９は、ロッドガイド１１に設けられて伸側室Ｒ１と入口通路１３ａとを連通する通路１１ａ、入口通路１３ａおよび出口通路１３ｂ，１３ｃとで形成されている。

　スプール１４は、円柱状であって、両端にハウジング１３の内周に摺接するランド部１４ａ，１４ｂを備えるとともに、ランド部１４ａ，１４ｂを接続するランド部１４ａ，１４ｂよりも外径が小径な接続部１４ｃとを備えて構成されている。

　そして、スプール１４は、ハウジング１３内に挿入されると軸方向となる図２中左右方向へ移動できる。さらに、スプール１４の図１中左端とハウジング１３との間にはばね１５が圧縮された状態で介装されており、スプール１４の図１中右端とハウジング１３との間にはばね１６が圧縮された状態で介装されている。ばね１５，１６は、ばね定数が極小さなばねであって、圧縮状態でスプール１４を両端側から挟むようにして配置されているのでスプール１４を両側から付勢してばね力が互いに釣り合う中立位置にスプール１４を位置決めしている。なお、ばねは、開閉弁ＯＶに加速度が作用しない状態になると、スプール１４を中立位置に復帰させる機能を発揮できればよいので、一端がスプール１４に連結されるとともに他端がハウジング１３に連結される一のばねで構成されてもよい。

　スプール１４は、前述の中立位置に位置決めされると、接続部１４ｃをハウジング１３の入口通路１３ａの開口に対向させるとともに、ランド部１４ａを出口通路１３ｂの開口に対向させ、ランド部１４ｂを出口通路１３ｃの開口に対向させる。よって、スプール１４は、ハウジング１３に対して中立位置にある場合、入口通路１３ａを開放するが、出口通路１３ｂ，１３ｃをランド部１４ａ，１４ｂで遮断するので、バイパス路９が遮断されてバイパス路９と通じての伸側室Ｒ１とタンク５との接続が絶たれる。

　また、スプール１４が中立位置から左側へ所定距離以上移動すると、図３に示すように、接続部１４ｃが入口通路１３ａと出口通路１３ｂとに対向して入口通路１３ａと出口通路１３ｂとを連通する。さらに、スプール１４が中立位置から右側へ所定距離以上移動すると、図４に示すように、接続部１４ｃが入口通路１３ａと出口通路１３ｃとに対向して入口通路１３ａと出口通路１３ｃとを連通する。よって、スプール１４が中立位置から所定距離以上変位すると、バイパス路９が開放されて伸側室Ｒ１をタンク５へ連通する。

　ハウジング１３は、ばね１５，１６が収容される空間をタンク５に連通する通路１３ｄ，１３ｅを備えており、スプール１４が前記空間内の圧力によって左右へ変位しないように配慮されている。なお、通路１３ｄ，１３ｅの一方を廃止してスプール１４に両端を連通する破線で示す通路１４ｄを設けても同様に、スプール１４が前記空間内の圧力によって左右へ変位するのを防止できる。

　なお、開閉弁ＯＶは、図５や図６に示すように構成されてもよい。図５の開閉弁ＯＶ１では、スプール１７を円柱状として、スプール１７が中立位置あると入口通路１３ａに対向して閉塞し、スプール１７が中立位置から左右へ所定距離以上変位すると、変位する方向に応じて選択的に出口通路１３ｂ，１３ｃのいずれか一方と入口通路１３ａとを連通させる。さらに、図６の開閉弁ＯＶ２は、円柱状のスプール１７を備えており、ハウジング１３に軸方向に沿う溝１３ｆを設けて、溝１３ｆを一つの出口通路１３ｇでタンクに連通している。溝１３ｆの軸方向長さは、スプール１７の軸方向長さよりも短く、スプール１７が中立位置にあると入口通路１３ａと溝１３ｆを遮断し、スプール１７が所定距離以上変位すると入口通路１３ａと溝１３ｆとを連通させてバイパス路９を開放する。

　鉄道車両用ダンパ１は、前述のように構成されており、以下、作動について説明する。前述したように、鉄道車両用ダンパ１は、シリンダ２が台車Ｔに連結されており、ロッド３が車体Ｂに連結されており、車体Ｂと台車Ｔが相対移動するとロッド３がシリンダ２に対して相対移動して伸縮する。

　まず、鉄道車両用ダンパ１が伸長作動する場合、ピストン４がシリンダ２に対して相対移動して伸側室Ｒ１が縮小し、圧側室Ｒ２が拡大する。バイパス路９が開閉弁ＯＶによって遮断されている場合、縮小される伸側室Ｒ１内の作動油は、減衰通路８を介してタンク５へ移動する。また、拡大される圧側室Ｒ２には、吸込通路７を介してタンク５から作動油が供給される。伸側室Ｒ１内の圧力は、作動油が減衰通路８における減衰弁Ｖ１を通過する際に発生する圧力損失分だけ昇圧され、圧側室Ｒ２内の圧力は吸込通路７におけるチェック弁７ａの開弁によってタンク５と連通状態におかれるためにタンク圧となる。また、鉄道車両用ダンパ１の場合、ロッド３の断面積をピストン４の断面積の二分の一にして、ピストン４の伸側室Ｒ１側の受圧面積が圧側室Ｒ２側の受圧面積の二分の一となるようになっている。よって、この場合、鉄道車両用ダンパ１は、伸側室Ｒ１の圧力にピストン４の断面積の二分の一の値を乗じた大きさであって伸長作動を抑制する方向の減衰力を発生する。

　対して、鉄道車両用ダンパ１が伸長作動を呈しつつ、開閉弁ＯＶが開弁してバイパス路９が開放されて伸側室Ｒ１とタンク５とを連通する場合、伸側室Ｒ１内の作動油は、減衰通路８を迂回して抵抗の極小さなバイパス路９を優先的に通過してタンク５へ移動する。すると、伸側室Ｒ１内の圧力は、バイパス路９の管路抵抗分だけ圧側室Ｒ２内の圧力より高くなるだけとなり、鉄道車両用ダンパ１が発生する伸長を妨げる減衰力は極小さくなる。

　他方、鉄道車両用ダンパ１が収縮作動する場合、ピストン４がシリンダ２に対して相対移動して圧側室Ｒ２が縮小し、伸側室Ｒ１が拡大する。バイパス路９が開閉弁ＯＶによって遮断されている場合、縮小される圧側室Ｒ２内の作動油は、整流通路６を介して伸側室Ｒ１へ移動する。鉄道車両用ダンパ１が収縮作動を呈すると、ロッド３がシリンダ２内に進入するために、ロッド３がシリンダ２に進入する体積分の作動油がシリンダ２内で過剰となる。この過剰分の作動油は、伸側室Ｒ１から減衰通路８を介してタンク５へ移動する。伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２は、整流通路６のチェック弁６ａの開弁によって連通状態におかれるため、両者の内部の圧力は、作動油が減衰通路８における減衰弁Ｖ１を通過する際に発生する圧力損失分だけ、等しく昇圧される。ピストン４の伸側の受圧面積は、圧側の受圧面積の二分の一になっており、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力は等しくなるので、鉄道車両用ダンパ１は、伸側室Ｒ１の圧力にピストン４の断面積の二分の一の値を乗じた大きさであって収縮作動を抑制する方向の減衰力を発生する。そして、鉄道車両用ダンパ１は、ロッド３の断面積をピストン４の断面積の二分の一にして、伸長しても収縮してもピストン速度が同じであれば、減衰通路８を流れる流量は等しくなる。よって、本実施の形態における鉄道車両用ダンパ１は、伸長しても収縮してもピストン速度が同じであれば伸長作動時と収縮作動時の減衰力はともに等しくなる。

　対して、鉄道車両用ダンパ１が収縮作動を呈しつつ、開閉弁ＯＶが開弁してバイパス路９が開放されて伸側室Ｒ１とタンク５とを連通する場合、伸側室Ｒ１内の作動油は、減衰通路８を迂回して抵抗の極小さなバイパス路９を優先的に通過してタンク５へ移動する。すると、伸側室Ｒ１内の圧力は、バイパス路９の管路抵抗分だけタンク圧よりわずかに高くなり、伸側室Ｒ１と連通状態におかれる圧側室Ｒ２内の圧力も同様にタンク圧よりわずかに高くなるため、鉄道車両用ダンパ１が収縮を妨げる減衰力は極小さくなる。

　つづいて、開閉弁ＯＶの作動について説明する。開閉弁ＯＶは、シリンダ２に設置されていて、台車Ｔに作用する加速度に応じてスプール１４がハウジング１３に対して変位する。本実施の形態の場合、開閉弁ＯＶは、台車Ｔに連結されたシリンダ２に取り付けられており、開閉弁ＯＶには、シリンダ２を介して台車Ｔに入力される鉄道車両の進行方向に対する横方向の加速度が作用する。台車Ｔに作用する加速度が小さく、シリンダ２とともに開閉弁ＯＶにおけるハウジング１３がゆっくりと振動する場合、スプール１４が慣性によってその場に留まろうとする慣性力も小さい。したがって、スプール１４のハウジング１３に対する相対的な変位量は少なく、中立位置からの変位量が所定距離未満となって、開閉弁ＯＶは閉弁状態を維持してバイパス路９を遮断する。よって、台車Ｔが低速で振動する場合には、鉄道車両用ダンパ１は、減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制する。台車Ｔが低速でゆっくりと振動する場合、車体Ｂが共振して大きな振幅で振動するような振動モードとなるが、このような状況では鉄道車両用ダンパ１が減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制して、車両における乗心地を向上できる。

　対して、台車Ｔに作用する加速度が大きく、ハウジング１３が高速で振動する場合、スプール１４が慣性によってその場に留まろうとする慣性力が大きくなる。すると、スプール１４のハウジング１３に対する相対的な変位量が大きくなって、中立位置からの変位量が所定距離以上となり、開閉弁ＯＶは閉弁状態から切換わって開弁してバイパス路９を連通状態とする。よって、台車Ｔが高速で振動する場合には、鉄道車両用ダンパ１は、減衰力を極小さくして台車Ｔの振動が車体Ｂへ伝達するのを防止する。

　よって、鉄道車両用ダンパ１は、台車Ｔが高速で振動する場合にはこれを絶縁して車体Ｂへ振動が伝達するのを抑制できるとともに、台車Ｔが車体Ｂの共振周波数帯でゆっくり振動する場合には減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制できる。このように鉄道車両用ダンパ１は、疑似的にスカイフックセミアクティブダンパのように機能して車体Ｂの振動を抑制して鉄道車両における振動を抑制できる。

　前述したように、本発明の鉄道車両用ダンパ１は、シリンダ２と、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド３と、ロッド３に取り付けられてシリンダ２内に移動自在に挿入されるとともにシリンダ２内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン４と、タンク５と、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路６と、タンク５から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路７と、伸側室Ｒ１からタンク５へ向かう液体の流れのみを許容するとともに液体の流れに対して抵抗を与える減衰通路８と、減衰通路８を迂回して伸側室Ｒ１とタンク５とを連通するバイパス路９と、台車Ｔに加速度が入力されると慣性によってバイパス路９を開閉する開閉弁ＯＶとを備えている。

　このように構成された鉄道車両用ダンパ１は、台車Ｔがゆっくり振動して、車体Ｂが大きく振幅で振動するような振動モードでは、減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制し、台車Ｔが高速で振動する場合には開閉弁ＯＶを開いて減衰力を極小さくするので台車Ｔから車体Ｂへ振動が伝達するのを防止できる。よって、鉄道車両用ダンパ１は、疑似的にスカイフックセミアクティブダンパのように機能して車体Ｂの振動を抑制して鉄道車両における乗り心地を向上できる。

　そして、鉄道車両用ダンパ１は、開閉弁ＯＶの開閉で減衰力を大小切換えるので、伸側と圧側の減衰力の一方をハードとしつつ他方をソフトに設定するような複雑な構造の方向切換弁を必要としないので、従来の鉄道車両用ダンパと比較して、小型化できるとともに製造コストも低減できる。以上より、本発明の鉄道車両用ダンパ１によれば、コストを低減可能であって、かつ、車両における乗心地を向上できる。

　なお、開閉弁ＯＶは、本実施の形態では、シリンダ２に一体的に設けられているが、台車Ｔに作用する加速度に応じて慣性によってバイパス路９を開閉できればよいので、台車Ｔに直接に設置されてもよい。その場合、開閉弁ＯＶのスプール１４がハウジング１３内での移動が許容される方向を鉄道車両用ダンパ１の伸縮方向に一致させて台車Ｔに開閉弁ＯＶを設置すればよい。したがって、鉄道車両用ダンパ１が車体Ｂと台車Ｔに対して縦置きにして使用される場合、スプール１４の移動方向を鉄道車両用ダンパ１の伸縮方向に一致させて開閉弁ＯＶを台車Ｔに上下方向に沿って設置すればよい。このようにする場合、鉄道車両用ダンパ１は、シリンダ２が車体Ｂに連結され、ロッド３が台車Ｔに連結されて使用されてもよい。

　また、本実施の形態の鉄道車両用ダンパ１は、開閉弁ＯＶがシリンダ２に取り付けられる中空なハウジング１３と、ハウジング１３内に軸方向に移動自在に挿入されるスプール１４と、スプール１４を中立位置に位置決めするばね１５，１６とを有し、シリンダ２が鉄道車両における台車Ｔに連結されるとともにロッド３が鉄道車両における車体Ｂに連結されている。このように鉄道車両用ダンパ１を構成すると、開閉弁ＯＶがシリンダ２に一体化されて開閉弁ＯＶにシリンダ２を介して台車Ｔの加速度を作用させ得るとともに、スプール１４の移動方向を鉄道車両用ダンパ１の伸縮方向に一致させ得る。開閉弁ＯＶが台車Ｔに直接設置される場合、開閉弁ＯＶとシリンダ２との間のバイパス路９を形成する配管が長くなって、鉄道車両用ダンパ１の搭載のために鉄道車両側に大きな搭載スペースが要求される。これに対して、このように構成された鉄道車両用ダンパ１は、シリンダ２を台車Ｔに連結するだけで、開閉弁ＯＶを適切に鉄道車両に設置できるとともに、開閉弁ＯＶとシリンダ２とが一体化されているのでバイパス路９もシリンダ２に一体化できる。よって、このように構成された鉄道車両用ダンパ１によれば、鉄道車両への取り付けが容易となり、大きな搭載スペースを要求しないので搭載性が向上する。

　さらに、本実施の形態の鉄道車両用ダンパ１における開閉弁ＯＶは、スプール１４が中立位置にあるとバイパス路９を遮断し、スプール１４が中立位置から所定距離変位するとバイパス路９を連通させるので、台車Ｔに鉄道車両用ダンパ１の伸縮方向に沿う加速度であれば、加速度の向きによらず加速度が大きくなるとバイパス路９を開放できる。よって、このように構成された鉄道車両用ダンパ１によれば、台車Ｔに大きな加速度が作用すると加速度の方向によらず減衰力を小さくして車体Ｂへの振動の伝達を抑制できる。

　また、本実施の形態では、鉄道車両用ダンパ１を適用する鉄道車両の車体Ｂの共振周波数が０．５Ｈｚから２Ｈｚ程度であると想定している。さらに、鉄道車両用ダンパ１を適用する鉄道車両の台車Ｔの共振周波数が１０Ｈｚ程度であると想定している。そのため、台車Ｔの左右方向の振動における振動周波数が１０Ｈｚ程度になるとスプール１４のハウジング１３に対する中立位置からの変位量が所定距離以上となるように、スプール１４の質量とばね１５，１６のばね定数とを設定してある。このように設定すると、台車Ｔが台車Ｔの共振周波数帯で振動する場合には、開閉弁ＯＶが開弁してバイパス路９を開放して、鉄道車両用ダンパ１は減衰力を小さくして台車Ｔの振動を絶縁するので、台車Ｔから車体Ｂへ振動が伝達するのを防止できる。これに対して、台車Ｔが２Ｈｚ未満の周波数で振動する場合には、鉄道車両用ダンパ１はバイパス路９を遮断して減衰通路８を有効に機能させて減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制できる。鉄道車両用ダンパ１が車体Ｂの共振周波数帯の振動に対しては大きな減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制し、台車Ｔの共振周波数体の振動に対しては減衰力を小さくして台車Ｔの振動を絶縁するには、具体的には、スプール１４とばね１５，１６とでなる系の共振周波数を車体Ｂの共振周波数より高く、台車Ｔの共振周波数である１０Ｈｚ以下に設定すればよい。

　このように本実施の形態の鉄道車両用ダンパ１では、スプール１４とばね１５，１６とでなる系の共振周波数を車体Ｂの共振周波数より高く、台車Ｔの共振周波数以下に設定してある。このように構成された鉄道車両用ダンパ１によれば、車体Ｂの共振周波数帯の振動に対しては大きな減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制できるとともに、台車Ｔの共振周波数帯の振動に対しては減衰力を小さくして車体Ｂへ振動を抑制できる。

　また、図７に示すように、鉄道車両用ダンパ１における減衰通路８における減衰弁をハード減衰弁Ｖ２として、バイパス路９にハード減衰弁Ｖ２よりも作動油の流れに与える抵抗が小さいソフト減衰弁Ｖ３を設けてもよい。ハード減衰弁Ｖ２は、車体Ｂの振動を抑制できるように減衰弁Ｖ１と同様の減衰弁とされている。ソフト減衰弁Ｖ３は、開閉弁ＯＶが開弁してバイパス路９が有効とされた場合に、台車Ｔから車体Ｂへ振動が伝達するのを抑制しつつも車体Ｂの振動を抑制できる最小限の減衰力を発生するように、その減衰特性が設定されている。

　このように構成された鉄道車両用ダンパ１は、開閉弁ＯＶの開閉によって、減衰力を大小切換え得るので、台車Ｔが低速で振動する場合には大きな減衰力を発生して車体Ｂを制振でき、台車Ｔが高速で振動する場合には小さな減衰力を発生して台車Ｔから車体Ｂへ振動が伝達するのを抑制できる。そして、このように構成された鉄道車両用ダンパ１によれば、開閉弁ＯＶが開弁した場合にもバイパス路９に設けたソフト減衰弁Ｖ３によって減衰力を発生できるので、開閉弁ＯＶが固着して閉弁できなくなっても最小限必要となる減衰力をソフト減衰弁Ｖ３で発生して車体Ｂの振動抑制効果を維持できる。

　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

　本願は、２０１８年８月８日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１４９０５２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　鉄道車両用ダンパであって、
　シリンダと、
　前記シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、
　前記ロッドに取り付けられて前記シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
　タンクと、
　前記圧側室から前記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、
　前記タンクから前記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、
　前記伸側室から前記タンクへ向かう液体の流れのみを許容するとともに液体の流れに対して抵抗を与える減衰通路と、
　前記減衰通路を迂回して前記伸側室と前記タンクとを連通するバイパス路と、
　鉄道車両における台車に加速度が入力されると慣性によってバイパス路を開閉する開閉弁とを備えた
　鉄道車両用ダンパ。
　請求項１に記載の鉄道車両用ダンパであって、
　前記開閉弁は、
　前記シリンダに取り付けられる中空なハウジングと、
　前記ハウジング内に軸方向に移動自在に挿入されるスプールと、
　前記スプールを中立位置に位置決めするばねとを有し、
　前記シリンダが前記鉄道車両における前記台車に連結されるとともに、前記ロッドが前記鉄道車両における車体に連結される
　鉄道車両用ダンパ。
　請求項２に記載の鉄道車両用ダンパであって、
　前記開閉弁は、前記スプールが前記中立位置にあると前記バイパス路を遮断し、前記スプールが前記中立位置から所定距離以上変位すると前記バイパス路を連通させる
　鉄道車両用ダンパ。
　請求項２に記載の鉄道車両用ダンパであって、
　前記スプールと前記ばねとでなる系の共振周波数は、前記車体の共振周波数より高く、前記台車の共振周波数以下に設定される
　鉄道車両用ダンパ。
　請求項１に記載の鉄道車両用ダンパであって、
　前記減衰通路は、液体の流れに抵抗を与えるハード減衰弁を有し、
　前記バイパス路は、前記ハード減衰弁よりも液体の流れに与える抵抗が小さいソフト減衰弁を有する
　鉄道車両用ダンパ。