(57)【要約】ピストンシリンダ機構を用いるダンパ装置で、ピストン部で２つに分けられる気体室の受圧面積の差を抑制することを解決課題とする。ダンパ装置２０は、摺動内壁面を有するシリンダ部２２と、シリンダ部２２の摺動内壁面を摺動する外径部を有しシリンダ部２２の内部空間を第１気体室３８と第２気体室４０に分けるピストンヘッド２８、ピストンヘッド２８の第２気体室４０側の端部から延びるロッド３２、及びピストンヘッド２８の第１気体室３８側に開口し第２気体室４０側の方向へロッド３２の内部を通って延びる有底穴３４を有するピストン部２６と、シリンダ部２２の第１気体室３８側に固定されピストン部２６の有底穴３４の内壁面に摺動する外周面を有する先端部４８を備える案内軸４２とを備える。
2015060233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動内壁面を有する内部空間を含むシリンダ部と、
シリンダ部の摺動内壁面を摺動する外径部を有しシリンダ部の内部空間を第１気体室と第２気体室に分けるピストンヘッド、ピストンヘッドの第２気体室側の端部から延びるロッド、及びピストンヘッドの第１気体室側に開口し第２気体室側の方向へロッドの内部を通って延びる有底穴を有するピストン部と、
シリンダ部の第１気体室側に固定される基部、基部からピストン部側に向かってピストン部の摺動中心軸と同軸に延びる軸部、及び軸部の先端に設けられピストン部の有底穴の内壁面に摺動する外周面を有する先端部を備える案内軸と、
を備え、
ピストン部は、有底穴が案内軸の外周面に沿って案内され、外径部がシリンダ部の摺動内壁面に案内されて摺動中心軸に沿って移動し、これによって、第１気体室と第２気体室とがピストン部の移動に対するダンパとして働くことを特徴とするダンパ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のダンパ装置において、
ピストンヘッドは、円形形状の外径部と丸穴形状の有底穴を有し、
ロッドは、円形形状の外形を有し、
第１気体室側のピストンヘッドの受圧面積は、｛（ピストンヘッドの外径）2−（有底穴の内径）2｝×定数で示され、第２気体室側のピストンヘッドの受圧面積は、｛（ピストンヘッドの外径）2−（ロッドの外径）2｝×定数で示され、
第１気体室の圧力と第２気体室の圧力が同じのときに受圧面積の差に起因して生じるピストン部の軸方向推力は、｛（ロッドの外径）2−（有底穴の内径）2｝に比例することを特徴とするダンパ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のダンパ装置において、
供給圧から増圧された高圧の気体が第１気体室と第２気体室に供給されることを特徴とするダンパ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のダンパ装置において、
供給圧から増圧された高圧の気体が第１気体室と第２気体室に供給されることを特徴とするダンパ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のダンパ装置において、
外部の加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることを特徴とするダンパ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のダンパ装置において、
外部の加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることを特徴とするダンパ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のダンパ装置において、
車両の台車部と車体部との間の相対的振動を抑制するために車両に搭載されるときは、
車両の横方向加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることを特徴とするダンパ装置。
【請求項８】
請求項６に記載のダンパ装置において、
車両の台車部と車体部との間の相対的振動を抑制するために車両に搭載されるときは、
車両の横方向加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることを特徴とするダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパ装置に係り、ピストンによって２つの気体室に分けられるシリンダを有し、２つの気体室がピストンの移動に対するダンパとして働くダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダンパは、振動を減衰するために広く用いられる。例えば、特許文献１には、鉄道車両の振動抑制装置として、従来から、車体と台車の間に空気ばねもしくはコイルばねからなるばねを介装して、車体が台車から受ける衝撃を吸収していることを述べている。こうすることにより衝撃は吸収され、乗り心地が向上するが、空気ばね自体の振動が発生して車体が振動し、乗客に不快感を与えてしまうので、この空気ばねの横方向振動を減衰させるため左右動ダンパを用いることが述べられている。【０００３】
また、特許文献２には、増圧装置によって増圧された高圧気体によって動作するダンパ装置が述べられている。これにより、ダンパ装置の小型化が図られ、またピストンの軸方向変位に対する剛性が高くなるので、ダンパ特性の応答性が改善されると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３０１１６４号公報
【特許文献２】特開２０１３−０６７２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピストンシリンダ機構で２つに分けられる気体室は、どちらかにピストンロッドが配置されるので、ピストンの２つの気体室に面する受圧面積に差が生じる。ピストンシリンダ機構をダンパに用いる場合には、２つの気体室の圧力が同じであっても、受圧面積の差によって、ピストンがいずれかの方向に移動する余計な推力が生じる。ピストンに余計な推力が生じるとダンパとしての性能が低下する。特に、高圧気体で動作するダンパの場合には、その余計な推力が大きくなり、ダンパとして不十分な機能となる。【０００６】
本発明の目的は、ピストンシリンダ機構で２つに分けられる気体室の受圧面積の差を抑制できるダンパ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るダンパ装置は、摺動内壁面を有する内部空間を含むシリンダ部と、シリンダ部の摺動内壁面を摺動する外径部を有しシリンダ部の内部空間を第１気体室と第２気体室に分けるピストンヘッド、ピストンヘッドの第２気体室側の端部から延びるロッド、及びピストンヘッドの第１気体室側に開口し第２気体室側の方向へロッドの内部を通って延びる有底穴を有するピストン部と、シリンダ部の第１気体室側に固定される基部、基部からピストン部側に向かってピストン部の摺動中心軸と同軸に延びる軸部、及び軸部の先端に設けられピストン部の有底穴の内壁面に摺動する外周面を有する先端部を備える案内軸と、を備え、ピストン部は、有底穴が案内軸の外周面に沿って案内され、外径部がシリンダ部の摺動内壁面に案内されて摺動中心軸に沿って移動し、これによって、第１気体室と第２気体室とがピストン部の移動に対するダンパとして働くことを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係るダンパ装置において、ピストンヘッドは、円形形状の外径部と丸穴形状の有底穴を有し、ロッドは、円形形状の外形を有し、第１気体室側のピストンヘッドの受圧面積は、｛（ピストンヘッドの外径）2−（有底穴の内径）2｝×定数で示され、第２気体室側のピストンヘッドの受圧面積は、｛（ピストンヘッドの外径）2−（ロッドの外径）2｝×定数で示され、第１気体室の圧力と第２気体室の圧力が同じのときに受圧面積の差に起因して生じるピストン部の軸方向推力は、｛（ロッドの外径）2−（有底穴の内径）2｝に比例することが好ましい。【０００９】
また、本発明に係るダンパ装置において、供給圧から増圧された高圧の気体が第１気体室と第２気体室に供給されることが好ましい。【００１０】
また、本発明に係るダンパ装置において、外部の加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることが好ましい。【００１１】
また、本発明に係るダンパ装置において、車両の台車部と車体部との間の相対的振動を抑制するために車両に搭載されるときは、車両の横方向加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成のダンパ装置は、ピストン部とシリンダ部を有する機構において、ピストン部のピストンヘッドには、ロッドが延びる面と反対側からロッドの内部を通って延びる有底穴が設けられ、この有底穴の内壁面に摺動する外周面を有する先端部を備える案内軸が設けられる。そして、ピストン部は、有底穴が案内軸の外周面に沿って案内され、外径部がシリンダ部の摺動内壁面に案内されて摺動中心軸に沿って移動し、これによって、第１気体室と第２気体室とがピストン部の移動に対するダンパとして働く。このとき、ピストンヘッドの両側の受圧面積は、ピストンヘッドの外径で決まる面積を基準として、ロッドが延びる面ではロッドの外径で決まる面積分だけ少なくなり、ロッドが延びる面と反対側の面では有底穴の開口面積分だけ少なくなる。したがって、ロッドの外径と有底穴の内径との差である肉厚を薄くすることで、受圧面積の差を抑制することができる。【００１３】
また、本発明に係るダンパ装置において、受圧面積の差は、｛（ロッドの外径）2−（有底穴の内径）2｝に比例するので、ロッドの外径と有底穴の内径との差である肉厚を薄くすることで、受圧面積の差を抑制することができる。【００１４】
また、本発明に係るダンパ装置において、供給圧から増圧された高圧の気体が第１気体室と第２気体室に供給されるので、高圧気体で作動する場合に、ピストン部に受圧面積の差によって生じる余計な推力を抑制することができる。【００１５】
また、本発明に係るダンパ装置において、外部の加速度に応じて絞り量を可変する可変絞りを介して第１気体室と第２気体室が接続される。これにより、セミアクティブ型のダンパとすることができる。【００１６】
また、本発明に係るダンパ装置において、車両にダンパ装置を搭載するときは、車両の前方車輪側と後方車輪側に移動方向が互いに逆となるようにダンパ装置がそれぞれ配置される。したがって、ダンパ装置のピストン部に余計な推力が発生すると、車両の前方車輪側と後方車輪側で推力の方向が逆となるので、車両が前後方向に対して捩じれることが生じる。特に高圧気体で作動する場合には、その捩じれが大きくなる。受圧面積の差を抑制する構成によれば、このような車両の捩じれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施の形態のダンパ装置が用いられる高圧作動のセミアクティブ型ダンパシステムの構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のダンパ装置を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態のダンパ装置が鉄道車両に搭載されたときの作用効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ダンパ装置が用いられるダンパシステムとして、ダンパ装置に可変絞り装置が設けられるセミアクティブダンパシステムを説明するが、可変絞り装置を設けないパッシブダンパシステムであってもよい。また、以下では、ダンパ装置が用いられるダンパシステムとして、ダンパ装置に増圧装置からの高圧気体が供給されるものを説明するが、増圧装置を設けないダンパシステムであってもよい。
【００１９】
また、ダンパシステムとして、鉄道車両に搭載され、車両の振動を抑制するものを述べるが、これは説明のための例示であって、ピストンによって２つの気体室に分けられるシリンダ部を有し、２つの気体室がピストンの移動に対するダンパとして働くダンパ装置を用いるものであれば、鉄道車両搭載以外に用いられるものでもよい。
【００２０】
また、ダンパ装置が鉄道車両に搭載される場合に、シリンダ部の筐体が台車側、ピストン部のロッドが車体側に取り付けられるものとするが、これは説明のための例示であって、逆に、シリンダ部の筐体が車体側、ピストン部のロッドが台車側に取り付けられるものとしてもよい。
【００２１】
また、鉄道車両は、車体が空気ばねを介して振り子梁に支持される振り子車両として述べるが、これは説明のための一例である。振り子車両の場合は、ロッドが振り子梁に取り付けられるが、振り子梁を用いない鉄道車両の場合は、ロッドを車体に直接的に取り付けるものとしてよい。
【００２２】
以下では、ダンパシステムに適用される気体として空気を説明するが、ここでいう空気は広義のものであって、大気以外にも、それに準じる成分構成を有する気体、例えば乾燥空気、窒素ガス等を用いるものとしてもよい。
【００２３】
以下で述べる寸法、数値等は説明のための例示であって、ダンパ装置やダンパシステム等の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、ダンパ装置２０が用いられるダンパシステム１０の構成を示す図である。ダンパシステム１０は、ダンパ装置２０と、ダンパ装置２０に並列に配置される可変絞り装置６０と、供給圧を増圧してダンパ装置２０に供給する増圧装置９０を含んで構成される高圧気体で動作するセミアクティブダンパシステムである。ダンパシステム１０は、鉄道車両に搭載され、可変絞り装置６０は、車両が受ける横方向の加速度（α）８２に応じて絞り量が可変される。なお、図１では、ダンパ装置２０の軸方向、可変絞り装置６０の軸方向、増圧装置９０の軸方向をいずれもＸ方向として示した。
【００２５】
ダンパシステム１０を構成するダンパ装置２０の説明を先に行い、その後、可変絞り装置６０、増圧装置９０およびこれらを接続する配管等の説明、及びダンパシステム１０の全体の作用を説明する。
【００２６】
図２は、ダンパ装置２０の詳細断面図である。ダンパ装置２０は、シリンダ部２２とピストン部２６を有し、シリンダ部２２内の気体の流動抵抗を利用して、シリンダ部２２に対するピストン部２６の移動速度に略比例した減衰力を発生させる装置である。ダンパ装置２０は、鉄道車両の台車側と車体側の間に配置され、台車側と車体側との間の振動を抑制する機能を有する。ここでは、ピストン部２６のピストンヘッド２８の両面における受圧面積の差によって発生する余計な推力を抑制するために、ピストン部２６に有底穴３４が設けられ、その有底穴３４の内壁面に摺動する外周面を有する案内軸４２がシリンダ部２２に固定されて設けられる。
【００２７】
シリンダ部２２は、摺動内壁面２４を有する内部空間３６を有する円筒状の部材で、この摺動内壁面２４でピストン部２６の軸方向の移動を支持する。また、シリンダ部２２は、ダンパ装置２０の全体についての筐体でもある。シリンダ部２２に設けられる取付部５４は、鉄道車両の台車１５４（図３参照）の取付軸に回転自在に取り付けられる。
【００２８】
ピストン部２６は、ピストンヘッド２８と、ロッド３２と、ロッド３２の内部を通って延びる有底穴３４を含んで構成される。
【００２９】
ピストンヘッド２８は、シリンダ部２２の摺動内壁面２４を摺動する外径部３０を有する円板状の部分である。外径部３０とシリンダ部２２の摺動内壁面２４との間には、気密性を保持するために適当なシールドリング等を設けることが好ましい。シールドリングとしては、金属製のピストンリング、Ｏリング等を用いることができる。図２では、ピストンヘッド２８の外径部３０の直径をＤとして示した。シリンダ部２２の摺動内壁面２４の内径は、ダンパ装置２０の仕様によるが、例えば、Ｄよりも数μｍ大きく設定される。
【００３０】
ピストンヘッド２８によって、シリンダ部２２の内部空間３６は、２つの気体室に区画される。−Ｘの側、つまり取付部５４の側の気体室を第１気体室３８、ピストンヘッド２８を隔てて第１気体室３８の反対側の気体室を第２気体室４０と呼ぶ。
【００３１】
ロッド３２は、ピストンヘッド２８の第２気体室４０側の端部から延びる円形外形を有する棒状部分である。図２では、ロッド３２の直径をｄ2として示した。ロッド３２の外径ｄ2は、鉄道車両の横方向振動等で、台車側と車体側との間にかかる力に耐える強度を考慮して設定される。一例を挙げるとｄ2≧３５ｍｍである。これ以下の細い外径であると、鉄道車両用としての強度が不十分となることがある。
【００３２】
ロッド３２は、シリンダ部２２のロッド支持部２３によって摺動自在に保持される。ロッド３２の外周面とロッド支持部２３の摺動内壁面との間には、気密性を保持するために適当なシールドリング等を設けることが好ましい。シールドリングとしては、金属製のピストンリング、Ｏリング等を用いることができる。ロッド支持部４３の摺動内壁面の直径は、ダンパ装置２０の仕様によるが、例えば、ロッド３２の外径ｄ2よりも数μｍ大きく設定される。
【００３３】
ロッド３２の＋Ｘ方向の先端部に設けられる取付部５６は、鉄道車両の車体側の振り子梁１５６（図３参照）の取付軸に回転自在に取り付けられる。ロッド支持部２３と取付部５６との間に設けられる蛇腹部５８は、ロッド３２とロッド支持部２３の摺動内壁面との間に塵埃等の異物が侵入することを防ぐ伸縮自在の保護カバーである。
【００３４】
有底穴３４は、ピストンヘッド２８の第１気体室３８側に開口し第２気体室４０側の方向へロッド３２の内部を通って延びる有底の丸穴である。この有底穴３４は、ピストンヘッド２８の両面における受圧面積の差によって発生する余計な推力を抑制するために設けられる。図２では、有底穴３４の内径をｄ1で示した。
【００３５】
案内軸４２は、シリンダ部２２の第１気体室３８側に固定される基部４４と、基部４４からピストン部２６側に向かってピストン部２６の摺動中心軸と同軸に延びる軸部４６と、軸部４６の先端に設けられピストン部２６の有底穴３４の内壁面に摺動する外周面を有する先端部４８を備える細長い固定軸である。基部４４と軸部４６と先端部４８の中心を貫通する穴は、先端部４８の先の有底穴３４の圧力を逃がすための大気連通穴である。大気連通穴は、基部４４が設けられるシリンダ部２２の適当な個所から外部の大気に連通する。
【００３６】
案内軸４２は、ピストン部２６を有底穴３４に沿って摺動案内する機能を有する。案内軸４２の先端部の外周面と有底穴３４の摺動内壁面との間には、気密性を保持するために適当なシールドリング等を設けることが好ましい。シールドリングとしては、金属製のピストンリング、Ｏリング等を用いることができる。先端部４８の外周面の直径は、ダンパ装置２０の仕様によるが、例えば、有底穴３４の摺動内壁面の内径ｄ1よりも数μｍ小さく設定される。
【００３７】
図２の上方に、ピストンヘッド２８の第１気体室３８側の受圧面積Ａ1と、第２気体室４０側の受圧面積Ａ2の様子を示した。ここに示されるように、第１気体室３８側のピストンヘッド２８の受圧面積Ａ1は、｛（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2−（有底穴の内径ｄ1）2｝×（π／４）で示され、第２気体室４０側のピストンヘッド２８の受圧面積Ａ2は、｛（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2−（ロッド３２の外径ｄ2）2｝×（π／４）で示される。
【００３８】
したがって、第１気体室３８の圧力と第２気体室４０の圧力が同じのときに受圧面積の差に起因して生じるピストン部２６の軸方向推力は、｛（ロッド３２の外径ｄ2）2−（有底穴の内径ｄ1）2｝に比例する。すなわち、ロッド３２の外径ｄ2と有底穴３４の内径ｄ1との差に相当する有底穴付ロッド３２の肉厚ｔ＝（ｄ2−ｄ1）／２は、強度が許す範囲で薄いことが、ピストン部２６に発生する余計な推力を抑制するために好ましい。
【００３９】
以下に計算の一例を示す。Ｄ＝８０ｍｍ、ｄ2＝３５ｍｍとし、有底穴３４を設けない従来例では、ピストンヘッド２８の第１気体室３８側の受圧面積をＡ0とすると、Ａ0＝（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2×（π／４）＝８０2×（π／４）＝５，０２４ｍｍ2で、ピストンヘッド２８の第２気体室４０側の受圧面積Ａ2は、Ａ2＝｛（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2−（ロッド３２の外径ｄ2）2｝×（π／４）＝（８０2−３５2）×（π／４）＝４，０６２ｍｍ2となる。このように、従来例における受圧面積差は、｛（ロッド３２の外径ｄ2）2×（π／４）＝１，２２５×（π／４）＝９６２ｍｍ2で、Ａ0の１９％にもなる。
【００４０】
これに対し、丸穴の有底穴３４を設け、その内径をｄ2＝３０ｍｍとすると、ピストンヘッド２８の第１気体室３８側の受圧面積Ａ1は、Ａ1＝｛（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2−（有底穴の内径ｄ1）2｝×（π／４）＝（８０2−３０2）×（π／４）＝４，３１８ｍｍ2となる。ピストンヘッド２８の第２気体室４０側の受圧面積Ａ2は従来技術と同じで、Ａ2＝｛（ピストンヘッド２８の外径Ｄ）2−（ロッド３２の外径ｄ2）2｝×（π／４）＝（８０2−３５2）×（π／４）＝４，０６２ｍｍ2である。したがって、丸穴の有底穴３４を設けるときの受圧面積差は、｛（ロッド３２の外径ｄ2）2−（有底穴の内径ｄ1）2｝×（π／４）＝（３５2−３０2）×（π／４）＝２５６ｍｍ2で、Ａ1の６％に過ぎない。
【００４１】
このようにして、ダンパ装置２０は、ピストン部２６に有底穴３４を設けることで、ピストンヘッド２８の両面における受圧面積の差を大幅に抑制することができる。これによって、ダンパ装置２０は、受圧面積の差による余計な推力の発生を抑制しながら、ピストン部２６の有底穴３４が案内軸４２の先端部４８の外周面に沿って案内され、外径部３０がシリンダ部２２の摺動内壁面２４に案内されて摺動中心軸に沿って移動でき、第１気体室３８と第２気体室４０とがピストン部２６の移動に対するダンパとして働く。
【００４２】
以上がダンパ装置２０の説明である。再び図１に戻り、ダンパシステム１０の他の構成要素である可変絞り装置６０、増圧装置９０等の説明を行う。
【００４３】
可変絞り装置６０は、ダンパ装置２０に並列に設けられる絞り装置で、第１気体室３８と第２気体室４０の間の気体の連通量、つまり、気体の流れやすさを絞りによって調整する装置である。気体の流れやすさを調整することで、ダンパ装置２０の動きをゆっくりさせることができ、また、逆に速くすることができる。
【００４４】
可変絞り装置６０は、筐体であるスリーブ６２と、スプール６４と、スプール６４を軸方向であるＸ方向に移動駆動するアクチュエータ７２を含んで構成される。スリーブ６２の内壁面には、第１気体室３８に接続される第１入出力部７４に連通する第１ポート７５と、第２気体室４０に接続される第２入出力部７６に連通する第２ポート７７がそれぞれスプール６４に向けて設けられる。スプール６４は、大径のランド部６６，６８とその間を接続する小径のステム７０を含む。アクチュエータ７２は、スプール６４に接続される可動線輪と筐体に設けられる磁石とで構成されるフォースモータであり、可動線輪に流す駆動電流が制御装置８０によって制御される。制御装置８０は、車両の横方向加速度αの方向と大きさに応じて、駆動電流の方向と大きさを制御する。
【００４５】
車両の横方向加速度αが予め定めた閾値よりも小さいときは、アクチュエータ７２が駆動されず、図示されていない中立維持バネによってスプール６４のスリーブ６２に対する位置が中立状態とされる。中立状態では、第１ポート７５がランド部６６によって半開状態とされ、第２ポート７７がランド部６８によって半開状態とされる。したがって、第１気体室３８と第２気体室４０とは、この半開状態のもとで連通している。
【００４６】
可変絞り装置６０が中立状態の下で車両が空気ばね等によって小さな振動を受けると、台車側と車体側との間の位置関係が変化するが、それによってダンパ装置２０の取付部５４，５６の間の間隔が変化する。取付部５４，５６の間の間隔の変化は、ダンパ装置２０のシリンダ部２２に対するピストン部２６の移動となるが、その移動速度は、第１気体室３８と第２気体室４０の間の気体の流れやすさできまる。可変絞り装置６０の中立状態では、第１ポート７５と第２ポート７７の半開状態で決まる流れやすさとなる。この流れやすさの下で、ダンパ装置２０のシリンダ部２２に対しピストン部２６が移動し、車両の振動をゆっくりしたものに減衰させる。これが可変絞り装置６０の中立状態におけるダンパ装置２０の振動抑制作用である。
【００４７】
車両の横方向加速度αが閾値を超えて大きくなると、制御装置８０は、αの大きさに応じてスプール６４を軸方向に移動させて、第１ポート７５と第２ポート７７の連通状態を絞る。加速度αの方向に従って、スプール６４の軸方向に沿った移動方向が変更され、加速度αの絶対値が大きいほど、スプール６４の移動量が大きくされる。スプール６４の移動量が大きくなるほど、第１ポート７５と第２ポート７７の間の気体の流れが絞られて流れにくくなり、ダンパ装置２０のシリンダ部２２に対するピストン部２６の移動がゆっくりしたものとなる。これによって、車両が大きな横方向加速度αを受けても、車両の振動をゆっくりしたものとでき、乗客の乗り心地を改善できる。
【００４８】
なお、可変絞り装置６０としては、第１気体室３８と第２気体室４０の間に接続され、外部の加速度αに応じて絞り量を可変するものであれば、上記構成以外のものであってもよい。
【００４９】
固定絞り装置７８は、ダンパ装置２０及び可変絞り装置６０に並列に設けられる絞り装置で、第１気体室３８と第２気体室４０の間の気体の連通量の最小値を保証する機能を有する。
【００５０】
増圧装置９０は、ダンパ装置２０の動作が高圧気体の下で行われるように、供給源１２０から供給される気体の供給圧Ｐｓを増圧して、ダンパ装置２０の第１気体室３８と第２気体室４０にそれぞれ供給する高圧気体供給装置である。
【００５１】
増圧装置９０は、筐体９２と、筐体９２内に設けられる駆動室９４と増圧室９６と、駆動室９４に配置される駆動ピストン９８と、増圧室９６に配置される増圧ピストン１００と、駆動ピストン９８と増圧ピストン１００を連動させる連動軸１０２と、駆動室９４と増圧室９６にまたがって設けられる切替部１０４を含んで構成される。ここで、駆動ピストン９８の直径は、増圧ピストン１００の直径よりも大きく設定される。駆動ピストン９８は、連動軸１０２を往復駆動させるための駆動手段で、増圧ピストン１００は、駆動ピストン９８によって往復駆動されることで供給圧Ｐｓを次第に増圧するための増圧手段である。
【００５２】
駆動ピストン９８は、駆動室９４の内壁面に沿って軸方向に摺動移動するピストンである。駆動ピストン９８によって、駆動室９４は２つの気体室に分けられる。駆動ピストン９８の−Ｘ側の気体室をＡ駆動室１１０とし、＋Ｘ側の気体室をＢ駆動室１１２とする。
【００５３】
同様に、増圧ピストン１００は、増圧室９６の内壁面に沿って軸方向に摺動移動するピストンである。増圧ピストン１００によって、増圧室９６は２つの気体室に分けられる。増圧ピストン１００の＋Ｘ側の気体室をＡ増圧室１１４とし、−Ｘ側の気体室をＢ増圧室１１６とする。
【００５４】
供給源１２０とＡ増圧室１１４の間には逆止弁１２２が設けられてＡ増圧室１１４が最低でも供給圧Ｐｓとなるようにされ、供給源１２０とＢ増圧室１１６の間には逆止弁１２４が設けられてＢ増圧室１１６が供給圧Ｐｓを超えないようにされる。
【００５５】
切替部１０４は、供給源１２０からの気体をＡ駆動室１１０に供給するかＢ駆動室１１２に供給するかを切り替える切替弁である。切替によって、供給源１２０からの気体をＡ駆動室１１０に供給し、Ｂ駆動室１１２を大気開放とすると、駆動ピストン９８と増圧ピストン１００は−Ｘ方向に移動する。−Ｘ方向に限度一杯に移動すると、増圧ピストン１００が切替部１０４の切替端子に接触する。これによって、切替部１０４は、供給源１２０からの気体をＢ駆動室１１２に供給し、Ａ駆動室１１０を大気開放とするように切り替える。この切替によって、駆動ピストン９８と増圧ピストン１００は＋Ｘ方向に移動する。＋Ｘ方向に限度一杯に移動すると、駆動ピストン９８が切替部１０４の切替端子に接触する。これによって、切替部１０４は、供給源１２０からの気体をＡ駆動室１１０に供給し、Ｂ駆動室１１２を大気開放とするように切り替える。このようにして、切替部１０４の機能によって、駆動ピストン９８と増圧ピストン１００は±Ｘ方向に往復移動を繰り返す。
【００５６】
Ａ増圧室１１４とダンパ装置２０の間には逆止弁１２６が設けられ、Ａ増圧室１１４の圧力がダンパ装置２０の圧力より高いときにその高圧気体をダンパ装置２０へ供給できるようにされる。また、Ｂ増圧室１１６とダンパ装置２０の間には逆止弁１２８が設けられ、Ｂ増圧室９６の圧力がダンパ装置２０の圧力より低くならないようにされる。
【００５７】
駆動ピストン９８の直径は、増圧ピストン１００の直径よりも大きいので、増圧室９６において増圧ピストン１００が往復移動を繰り返すと、この直径差によって、Ａ増圧室１１４の圧力が供給圧Ｐｓから次第に高くなる。このようにして、供給圧Ｐｓが増圧され、逆止弁１２６を介してダンパ装置２０に供給される。
【００５８】
なお、増圧装置９０としては、供給圧から増圧された高圧の気体を第１気体室３８と第２気体室４０に供給するものであれば、上記以外の構成であってもよい。
【００５９】
バッファタンク１３０は、ダンパ装置２０と増圧装置９０との間に設けられる気体タンクである。ダンパ装置２０は、ピストンシリンダ機構であるので、僅かではあるが気体の漏れがあるので、その漏れを補うことが必要になる。バッファタンク１３０は、その漏れを補うために、増圧装置９０の作用によって増圧された気体を一時的に貯蔵し、ダンパ装置２０の第１気体室３８と第２気体室４０に供給する機能を有する。
【００６０】
バッファタンク１３０とダンパ装置２０との間に直列に配置される増圧チェック弁１３２は、予め定めた高圧以上に増圧された気体のみをダンパ装置２０に供給するためのものである。一例を挙げると、供給圧Ｐｓを０．８ＭＰａとして、増圧チェック弁１３２の増圧チェック圧を約３〜５ＭＰａとすることができる。すなわち、ダンパ装置２０には、供給圧Ｐｓを約４〜６倍に増圧した高圧気体が供給される。これにより、ダンパ装置２０の小型化を図ることができる。
【００６１】
増圧チェック弁１３２と大気（Ｐ0）との間に設けられる開放チェック弁１３４は、増圧された高圧がダンパ装置２０の耐圧を超えないようにする安全弁である。開放チェック弁１３４の開放チェック圧は、ダンパ装置２０の耐圧仕様によるが、例えば、約１５ＭＰａとすることができる。
【００６２】
固定絞り装置１３６，１３８は、増圧された高圧気体の供給速度を制限する絞り装置である。これによって、適当な供給速度で、増圧された高圧気体がダンパ装置２０の第１気体室３８と第２気体室４０に供給され、ダンパ装置２０が高圧気体の下で動作することができる。
【００６３】
図３は、一両の鉄道車両１５０に２つのダンパ装置２０ａ，２０ｂが搭載されたときの作用効果を説明する図である。図３（ａ）は、鉄道車両１５０の平面図であり、前後方向を示した。ここでは、紙面の左側が前方側、右側が後方側である。図３（ｂ）は、鉄道車両１５０の前方側から見た図で、（ｃ）は、鉄道車両１５０の後方側から見た図で、横方向と高さ方向をそれぞれ示した。
【００６４】
ダンパ装置２０ａは、鉄道車両１５０の前方側に設けられ、ダンパ装置２０ｂは、鉄道車両１５０の後方側に設けられる。図３（ｂ）は、鉄道車両１５０の前方側におけるダンパ装置２０ａの配置図で、図３（ｃ）は、鉄道車両１５０の後方側におけるダンパ装置２０ｂの配置図である。
【００６５】
図３（ｂ）に示されるように、鉄道車両１５０は、車体１５２と、台車１５４と、台車１５４の上に適当なローラによって支持される振り子梁１５６と、振り子梁１５６と車体１５２との間に設けられた空気ばね１５８とを備える。また、鉄道車両１５０は、車輪１６０を支持する前方側車軸と、車軸と台車１５４との間に設けられるコイルバネ１６２を備え、車輪１６０は、路面１４０の上に敷設されたレール１４２の上を走行可能である。
【００６６】
ダンパ装置２０ａは、シリンダ部２２の取付部５４が台車１５４に設けられる取付軸に回転自在に取り付けられ、ピストン部２６のロッド３２の取付部５６が振り子梁１５６に設けられる取付軸に回転自在に取り付けられる。ダンパ装置２０ａは、Ｘ方向が鉄道車両１５０の幅方向となるように配置され、シリンダ部２２の取付部５４は幅方向の右側に、ロッド３２の取付部５６は幅方向の左側にそれぞれ配置される。
【００６７】
図３（ｃ）は、鉄道車両１５０を後方側から見た図である。ここでは、前方側と区別するため符号を変えて、台車１５５と振り子梁１５７が示されている。ダンパ装置２０ａと同様に、ダンパ装置２０ｂは、シリンダ部２２の取付部５４が台車１５５に設けられる取付軸に回転自在に取り付けられ、ピストン部２６のロッド３２の取付部５６が振り子梁１５７に設けられる取付軸に回転自在に取り付けられる。ダンパ装置２０ｂは、Ｘ方向が鉄道車両１５０の幅方向となるように配置されるが、その配置方向は、ダンパ装置２０ａと対称的とされ、シリンダ部２２の取付部５４が幅方向の左側に、ロッド３２の取付部５６が幅方向の右側にそれぞれ配置される。
【００６８】
このように、鉄道車両１５０の前方側に配置されるダンパ装置２０ａと後方側に配置されるダンパ装置２０ｂの配置の方向が互いに対称的とされるのは、ダンパ装置２０ａ，２０ｂの動きが鉄道車両１５０に対し全体として相殺されるようにするためである。
【００６９】
このような鉄道車両１５０の前方側と後方側におけるダンパ装置２０ａ，２０ｂの対称的配置は、中立状態でダンパ装置２０ａ，２０ｂが共に静止しているときは問題がない。しかし、中立状態でダンパ装置２０ａ，２０ｂに余計な推力が発生すると、その推力の方向が幅方向に沿って互いに反対方向となるので、鉄道車両１５０を前後方向に沿って捩じるモーメントを生じさせる。図３では、余計な推力の発生を白抜き矢印で示した。
【００７０】
図２で説明したように、従来例では、ピストンヘッド２８の両面における受圧面積の差が９６２ｍｍ2ある。第１気体室３８、第２気体室４０に供給される高圧気体の圧力は、３〜５ＭＰａであるので、余計に発生する推力は、（３〜５ＭＰａ）×９．６２ｃｍ2＝約３０００〜５０００Ｎとなる。鉄道車両１５０の前後方向の長さをＬｍとすると、鉄道車両１５０は、約（３０００Ｌ〜５０００Ｌ）Ｎｍの捩じりモーメントを受けることになる。
【００７１】
図２の実施例では、ピストンヘッド２８の両面における受圧面積の差が２５６ｍｍ2で、従来例の２６．６％である。したがって、同じ高圧気体の圧力として、鉄道車両１５０が受ける捩じりモーメントの大きさは、約（８００Ｌ〜１３３０Ｌ）Ｎｍと大幅に低減される。
【符号の説明】
【００７２】
１０  ダンパシステム、２０，２０ａ，２０ｂ  ダンパ装置、２２  シリンダ部、２３  ロッド支持部、２４  摺動内壁面、２６  ピストン部、２８  ピストンヘッド、３０  外径部、３２  （有底穴付）ロッド、３４  有底穴、３６  内部空間、３８  第１気体室、４０  第２気体室、４２  案内軸、４３  ロッド支持部、４４  基部、４６  軸部、４８  先端部、５４，５６  取付部、５８  蛇腹部、６０  可変絞り装置、６２  （筐体である）スリーブ、６４  スプール、６６，６８  ランド部、７０  ステム、７２  アクチュエータ、７４  第１入出力部、７５  第１ポート、７６  第２入出力部、７７  第２ポート、７８，１３６，１３８  絞り装置、８０  制御装置、８２  横方向の加速度（α）、９０  増圧装置、９２  筐体、９４  駆動室、９６  増圧室、９８  駆動ピストン、１００  増圧ピストン、１０２  連動軸、１０４  切替部、１１０  Ａ駆動室、１１２  Ｂ駆動室、１１４  Ａ増圧室、１１６  Ｂ増圧室、１２０  供給源、１２２，１２４，１２６，１２８  逆止弁、１３０  バッファタンク、１３２  増圧チェック弁、１３４  開放チェック弁、１４０  路面、１４２  レール、１５０  鉄道車両、１５２  車体、１５４，１５５  台車、１５６，１５７  振り子梁、１５８  空気ばね、１６０  車輪、１６２  コイルバネ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2015060233.tif 000007
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