АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE DAMPING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к амортизирующему устройству железнодорожного транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства располагается между кузовом и тележкой такого транспортного средства и осуществляет гашение вибрации, которая действует на транспортное средство в поперечном направлении по отношению к направлению движения его кузова.
[0003] В патентной заявке JP 2010-65797 A описано амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства. Указанное амортизирующее устройство включает цилиндр, соединенный с одной из тележек и кузовом железнодорожного транспортного средства, поршень, который с возможностью скользящего перемещения установлен в указанном цилиндре, шток, который установлен в цилиндре, соединен с поршнем и соединен с другой тележкой и кузовом транспортного средства, штоковую камеру и поршневую камеру, которые разделены в цилиндре указанным поршнем, бак, первый двухпозиционный клапан, который расположен в промежуточном положении в первом канале, проходящем между штоковой камерой и поршневой камерой, второй двухпозиционный клапан, который расположен в промежуточном положении во втором канале, проходящем между поршневой камерой и баком, насос для подачи гидравлической жидкости к штоковой камере, разгрузочный канал и регулируемый предохранительный клапан, который расположен в промежуточном положении в указанном разгрузочном канале и выполнен с возможностью изменять давление открытия клапана.
[0004] Указанное амортизирующее устройство для железнодорожного транспортного средства создает осевое усилие как в направлении растяжения, так и в направлении сжатия, и осуществляет гашение вибрации кузова транспортного средства указанным осевым усилием путем приведения в действие насоса, первого и второго двухпозиционных клапанов и регулируемого предохранительного клапана.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] При эксплуатации железнодорожного транспортного средства амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства приводит в действие насос с постоянной скоростью вращения и осуществляет гашение вибрации кузова транспортного средства путем приведения в действие первого и второго двухпозиционного клапана и регулируемого предохранительного клапана в соответствии с вибрацией кузова транспортного средства. В период между завершением и возобновлением эксплуатации железнодорожное транспортное средство хранится в депо. В это время привод амортизирующего устройства для железнодорожного транспортного средства неподвижен.
[0006] Такое амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства создает осевое усилие для гашения вибрации кузова транспортного средства за счет гидравлического давления и не приводится в движение до тех пор, пока не возобновлена эксплуатация. Таким образом, температура гидравлической жидкости в приводе непосредственно после запуска невысока. При невысокой температуре гидравлической жидкости повышается ее вязкость, что приводит к повышению трения вокруг поворотного вала насоса. Таким образом, расход насоса становится нестабильным, что приводит к невозможности стабилизировать осевое усилие привода.
[0007] Кроме того, в случае регулирования с обратной связью осевого усилия, которое создается приводом, увеличивается отклонение осевого усилия, что может приводить к увеличению вибрации кузова транспортного средства вследствие нестабильного осевого усилия непосредственно после запуска амортизирующего устройства железнодорожного транспортного средства.
[0008] Настоящее изобретение имеет своей целью создание амортизирующего устройства железнодорожного транспортного средства, которое способно осуществлять эффективное гашение вибрации кузова транспортного средства путем создания стабильного осевого усилия.
[0009] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложено амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства для гашения вибраций кузова такого транспортного средства, указанное устройство содержит привод, который содержит цилиндр, соединенный с одной из тележек и кузовом железнодорожного транспортного средства, поршень, который с возможностью скользящего перемещения установлен в указанном цилиндре, шток, который установлен в цилиндре, соединен с поршнем и соединен с другой тележкой и кузовом транспортного средства, штоковую камеру и поршневую камеру, которые разделены в цилиндре указанным поршнем, бак, первый двухпозиционный клапан, который расположен в промежуточном положении в первом канале, проходящем между штоковой камерой и поршневой камерой, второй двухпозиционный клапан, который расположен в промежуточном положении во втором канале, проходящем между поршневой камерой и баком, и насос для подачи текучей среды к штоковой камере, причем устройство выполнено с возможностью осуществления операции прогрева привода путем открытия первого и второго двухпозиционных клапанов и приведения в действие насоса после начала работы амортизирующего устройства и до начала перехода к нормальному режиму управления для гашения вибраций кузова транспортного средства.
[0010] Варианты осуществления настоящего изобретения и его преимущества будут подробно описаны ниже со ссылками на сопроводительные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] На фиг.1 показан вид в разрезе железнодорожного транспортного средства с амортизирующим устройством согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 схематически показан привод амортизирующего устройства железнодорожного транспортного средства согласно указанному одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 показана блок-схема контроллера амортизирующего устройства железнодорожного транспортного средства согласно указанному одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Амортизирующее устройство железнодорожного транспортного средства согласно приведенному варианту используется в качестве амортизирующего устройства для кузова В железнодорожного транспортного средства. Как показано на фиг.1, амортизирующее устройство 1 железнодорожного транспортного средства включает, пару приводов A1, А2, расположенных между тележкой W и кузовом В транспортного средства, и контроллер C для управления приводами А1, A2. Приводы A1, A2 соединены со стержнем P, выступающим вниз от кузова В железнодорожного транспортного средства, с образованием пары и размещены параллельно между кузовом В транспортного средства и тележкой W.
[0013] В нормальном режиме работы приводы A1, A2 осуществляют гашение вибрации кузова В транспортного средства в поперечном направлении горизонтально направлению перемещения. В нормальном режиме работы контроллер С вынуждает приводы A1, А2 создавать осевые усилия для гашения вибрации кузова В транспортного средства в поперечном направлении путем выполнения заданного алгоритма управления («sky-hook» управление).
[0014] В нормальном режиме работы контроллер С определяет скорость кузова В транспортного средства в поперечном направлении горизонтально направлению перемещения транспортного средства, рассчитывает командные значения управляющих усилий, соответствующих осевым усилиям, подлежащим созданию приводами А1, А2, и управляет приводами A1, А2 для создания осевых усилий, соответствующих указанным командным значениям управляющих усилий, таким образом осуществляется гашение вибрации В кузова транспортного средства в поперечном направлении.
[0015] Далее приведено описание конкретной конфигурации приводов A1, А2. Следует отметить, что поскольку приводы A1, A2 имеют одинаковую конфигурацию, приведено описание только привода A1, в то время как описание привода A2 не приведено во избежание повторения.
[0016] Как показано на фиг.2, привод A1 представляет собой привод с одним штоком и содержит цилиндр 2, соединенный с одной из тележек W и кузовом В железнодорожного транспортного средства, поршень 3 который с возможностью скользящего перемещения установлен в цилиндре 2, шток 4, который установлен в цилиндре 2, соединен с поршнем 3 и соединен с другой тележкой W и кузовом В транспортного средства, штоковую камеру 5 и поршневую камеру 6, которые разделены в цилиндре 2 указанным поршнем 3, бак 7, первый двухпозиционный клапан 9, который расположен в промежуточном положении в первом канале 8, проходящем между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6, второй двухпозиционный клапан 11, который расположен в промежуточном положении во втором канале 10, проходящем между поршневой камерой 6 и баком 7, и насос 12 для подачи текучей среды к штоковой камере 5, а также двигатель 15 для приведения в движение насоса 12.
[0017] Текучая среда в виде гидравлической жидкости заполняет штоковую камеру 5 и поршневую камеру 6, а бак 7 дополнительно к гидравлической жидкости заполняется газом. Следует отметить, что газ в баке 7 не нужно сжимать и удерживать в сжатом состоянии.
[0018] Привод A1 расширяется путем приведения в действие насоса 12 после открытия первого двухпозиционного клапана 9 для установки первого канала 8 в положение взаимодействия, и закрытия второго двухпозиционного клапана 11 для установки второго канала 10 в закрытое положение. Привод А1 сжимается путем приведения в действие насоса 12 после открытия второго двухпозиционного клапана 11 для установки второго канала 10 в положение взаимодействия и закрытия первого двухпозиционного клапана 9 для установки первого канала 8 в закрытое положение.
[0019] Далее каждая часть привода A1 буде описана более подробно.
[0020] Цилиндр 2 имеет цилиндрическую форму, его правый конец, как показано на фиг.2, закрыт крышкой 13, а к его левому концу, как показано на фиг.2, присоединена кольцеобразная направляющая 14 штока. В кольцеобразной направляющей 14 с возможностью скольжения установлен шток 4, который таким образом с возможностью перемещения установлен в цилиндре 2. Один конец штока 4 выступает из цилиндра 2, а другой его конец соединен с поршнем 3, который с возможностью скольжения установлен в цилиндре 2.
[0021] Между периферией штока 4 и кольцеобразной направляющей 14 расположено уплотнение в виде не показанного на чертеже уплотнительного элемента, которое позволяет сохранить внутреннюю часть цилиндра 2 герметичной. Штоковая камера 5 заполнена гидравлической жидкостью, а поршневая камера 6 отделена от штоковой камеры 5 в цилиндре 2 указанным поршнем 3.
[0022] Кроме того, площадь поперечного сечения штока 4 составляет половину от площади поперечного сечения поршня 3, так что площадь приложения давления к поршню 3 со стороны штоковой камеры 5 равна половине площади приложения давления к поршню 3 со стороны поршневой камеры 6. Кроме того, если давление в штоковой камере 5 остается постоянным при приведении в действие привода A1 для его расширения и при приведении в действие привода A1 для его сужения, осевые усилия, создаваемые при таком расширении и сужении, остаются постоянными и расход, соответствующий величине смещения привода A1, также остается постоянным как при расширении привода A1, так и при его сужении.
[0023] При приведении в действие привода A1 для его расширения штоковая камера 5 сообщается с поршневой камерой 6. Таким образом, давление в штоковой камере 5 уравнивается с давлением в поршневой камере 6. В этом случае осевое усилие, создаваемое приводом А1, имеет значение, получаемое умножением разности между площадью приложения давления к поршню 3 со стороны штоковой камеры 5 и площадью приложения давления к поршню 3 со стороны поршневой камеры 6 на указанное давление.
[0024] При приведении в действие привода A1 для его сужения сообщение между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6 прерывается, и поршневая камера 6 сообщается с баком 7. В этом случае осевое усилие, создаваемое приводом A1, имеет значение, получаемое умножением давления в штоковой камере 5 на площадь приложения давления к поршню 3 со стороны штоковой камеры 5.
[0025] Таким образом, осевое усилие, создаваемое приводом A1, имеет значение, получаемое умножением половины площади поперечного сечения поршня 3 на давление в штоковой камере 5 как при расширении привода A1, так и при его сужении. Соответственно, для управления осевым усилием привода A1, достаточно управлять давлением только в штоковой камере 5 как при расширении привода A1, так и при его сужении. Поскольку площадь приложения давления к поршню 3 со стороны штоковой камеры 5 составляет половину от площади приложения давления к поршню 3 со стороны поршневой камеры 6, то для создания одинакового осевого усилия расширением и сжатием необходимо поддерживать давление постоянным только в штоковой камере 5 при расширении привода A1 и при его сужении. Таким образом, в дополнение к преимуществу, связанному с упрощением управления, достигается преимущество, которое заключается в том, что при расширении привода А1 и при его сужении достигается одинаковая величина отклика, вследствие того, что скорость потока относительно величины смещения остается одинаковой как при расширении привода A1, так и при его сужении.
[0026] Следует отметить, что осевое усилие при расширении и сжатии привода A1 также может контролироваться путем управления давлением в штоковой камере 5 даже если площадь приложения давления к поршню 3 со стороны штоковой камеры 5 не равна половине площади приложения давления к поршню 3 со стороны поршневой камеры 6.
[0027] Левый конец штока 4, как показано на фиг.2, и крышка 13 для закрытия правого конца цилиндра 2 содержат установочный элемент, не показанный на чертеже, с помощью которого привод А1 располагается между тележкой W и кузовом В железнодорожного транспортного средства.
[0028] Штоковая камера 5 сообщается с поршневой камерой 6 посредством первого канала 8, а первый двухпозиционный клапан 9 расположен в промежуточном положении в первом канале 8. Следует отметить, что несмотря на то что первый канал 8 соединяет штоковую камеру 5 с поршневой камерой 6 снаружи цилиндра 2, он может быть выполнен в поршне 3.
[0029] Первый двухпозиционный клапан 9 представляет собой электромагнитный двухпозиционный клапан, содержащий клапан 9а, который имеет открытое положение 9b, в котором первый канал 8 открыт для осуществления сообщения между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6, и закрытое положение 9c, в котором сообщение между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6 блокировано, при этом первый двухпозиционный клапан также содержит пружину 9d для смещения клапана 9a с целью занятия им закрытого положения 9c, и соленоид 9е, который при подаче на него питания преодолевает смещающее усилие пружины 9d и переключает клапан 9a в открытое положение 9b.
[0030] Поршневая камера 6 и бак 7 сообщаются посредством второго канала 10. Второй двухпозиционный клапан 11 расположен в промежуточном положении во втором канале 10. Второй двухпозиционный клапан 11 представляет собой электромагнитный двухпозиционный клапан, содержащий клапан 11а, который имеет открытое положение 11b, в котором второй канал 10 открыт для осуществления сообщения между поршневой камерой 6 и баком 7, и закрытое положение 11c, в котором сообщение между поршневой камерой 6 и баком 7 блокировано, при этом второй двухпозиционный клапан также содержит пружину 11d для смещения клапана 11a с целью занятия им закрытого положения 11c, и соленоид 11е, который при подаче на него питания преодолевает смещающее усилие пружины 11d и переключает клапан 11а в открытое положение 11b.
[0031] Насос 12 приводится в движение двигателем 15 и выпускает гидравлическую жидкость только в одном направлении. Выпускное отверстие насоса 12 сообщается со штоковой камерой 5 посредством подающего канала 16, а нагнетательное отверстие сообщается с баком 7. При приведении в действие двигателем 15 насос 12 нагнетает гидравлическую жидкость из бака 7 и подает ее в штоковую камеру 5.
[0032] Поскольку насос 12 выпускает гидравлическую жидкость только в одном направлении, отсутствует необходимость переключать направление вращения, вследствие чего отсутствует проблема изменения величины расхода при таком переключении, благодаря чему может быть использован недорогой шестеренчатый насос или насос подобного типа. Кроме того, поскольку насос 12 постоянно вращается в одном направлении, двигатель 15, который является источником движения для насоса 12, также постоянно вращается в этом же направлении, благодаря чему не требуется обеспечение немедленного отклика на изменение вращения и в качестве двигателя 15 может быть использован недорогой двигатель. Следует отметить, что для предотвращения протекания гидравлической жидкости из штоковой камеры 5 в насос 12, в подающем канале 16 в промежуточном положении расположен обратный клапан 17.
[0033] Когда привод A1 расширяется до положения, в котором гидравлическая жидкость подается с заданной скоростью потока от насоса 12 к штоковой камере 5, давление в штоковой камере 5 регулируется путем открытия первого двухпозиционного клапана 9 и открытия и закрытия второго двухпозиционного клапана 11. Далее, при сжатии привода A1 давление в штоковой камере 5 регулируется путем открытия второго двухпозиционного клапана 11, а также открытия и закрытия первого двухпозиционного клапана 9. Таким образом, может быть получено осевое усилие, соответствующее командному значению управляющего усилия.
[0034] Следует отметить, что первый двухпозиционный клапан 9 и второй двухпозиционный клапан 11 могут быть переменными предохранительными клапанами с функцией открытия и закрытия для регулирования давления открытия клапана. В этом случае становится возможным регулировать осевое усилие привода A1 при его открытии и закрытии путем регулировки давления открытия клапана вместо открытия и закрытия первого двухпозиционного клапана 9 или второго двухпозиционного клапана 11.
[0035] Кроме того, осевое усилие, соответствующее командному значению управляющего усилия, также может быть получено путем регулировки расхода насоса 12. В этом случае осевое усилие, создаваемое на выходе привода A1, может быть измерено, если имеется датчик давления для измерения давления в штоковой камере 5, датчик для определения силового момента, действующего на двигатель 15 или вращающийся вал насоса 12, датчик нагрузки для определения нагрузки, действующей на шток 4, или тензодатчик для определения деформации штока 4.
[0036] Несмотря на то что осевое усилие привода A1 может быть настроено описанным выше способом, амортизирующее устройство 1 железнодорожного транспортного средства согласно настоящему варианту осуществления включает разгрузочный канал 21, который соединяет штоковую камеру 5 с баком 7, и регулируемый предохранительный клапан 22, который расположен в промежуточном положении в указанном разгрузочном канале 21 и выполнен с возможностью изменять давление открытия клапана для облегчения настройки осевого усилия.
[0037] Регулируемый предохранительный клапан 22 представляет собой пропорциональный электромагнитный клапан и содержит корпус 22a клапана, расположенный в промежуточном положении разгрузочного канала 21, пружину 22b для смещения корпуса 22а клапана для блокирования разгрузочного канала 21 и пропорциональный соленоид 22c для создания осевого усилия, противодействующего смещающему усилию пружины 22b, при его активизации. Давление открытия регулируемого предохранительного клапана 22 настроено путем регулирования величины тока, протекающего в пропорциональном соленоиде 22c.
[0038] Регулируемый предохранительный клапан 22 открывает разгрузочный канал 21 при превышении давлением, действующим на корпус 22a клапана, разгрузочного давления (давление открытия клапана). В частности, при превышении давлением, присутствующим в штоковой камере 5 выше по потоку относительно разгрузочного канала 21, разгрузочного давления (давление открытия клапана) результирующая сила осевого усилия, возникающая в результате указанного давления для толкания корпуса 22a клапана в направлении открытия разгрузочного канала 21 и осевого усилия, создаваемого пропорциональным соленоидом 22c, превышает смещающее усилие пружины 22а, смещающей корпус 22b клапана в направлении блокирования разгрузочного канала 21. Таким образом, корпус 22a клапана перемещается назад для открытия разгрузочного канала 21.
[0039] Кроме того, предохранительный клапан 22 установлен для увеличения осевого усилия, созданного пропорциональным соленоидом 22c, при увеличении тока, подводимого к пропорциональному соленоиду 22c, давление открытия клапана стремится к минимальному значению при максимальном увеличении тока, подаваемого к пропорциональному соленоиду 22c, и, наоборот, давление открытия клапана стремится к максимальному значению при полном отсутствии тока на пропорциональном соленоиде 22c.
[0040] Соответственно, если давление в штоковой камере 5 отрегулировано до давления открытия предохранительного клапана 22 при расширении или сжатии привода А1, то давление в штоковой камере 5 может быть легко отрегулировано путем регулировки давления открытия предохранительного клапана 22. При обеспечении таким способом разгрузочного канала 21 и предохранительного клапана 22 датчики, необходимые для регулировки осевого усилия привода А1, становятся ненужными. Кроме того, исключается необходимость открытия и закрытия первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 при высокой скорости, использования предохранительных клапанов с функцией открытия и закрытия в качестве первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 и точного управления двигателем 15 для регулирования нагнетаемого потока насоса 12. Таким образом, амортизирующее устройство для железнодорожного транспортного средства 1 становится недорогим, и может быть создана система, устойчивая к сбоям с точки зрения аппаратного и программного обеспечения.
[0041] Следует отметить, что давлением открытия клапана можно легко управлять, так как в качестве предохранительного клапана 22 используется пропорциональный электромагнитный предохранительный клапан, выполненный с возможностью пропорционального изменения давления открытия клапана согласно величине подводимого тока, однако предохранительный клапан 22 не ограничен пропорциональным электромагнитным предохранительным клапаном, поскольку может регулировать давление открытия клапана.
[0042] Независимо от открытого или закрытого состояния первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 предохранительный клапан 22 обеспечивает возможность выпуска давления, имеющегося в штоковой камере 5, в бак 7 путем открытия разгрузочного канала 21 для обеспечения возможности взаимодействия штоковой камеры 5 с баком 7, если приводу А1 подается излишняя подводимая мощность в направлении расширения или сжатия и давление в штоковой камере 5 превышает давление открытия клапана. Следовательно, вся система привода А1 может быть защищена. Таким образом, система может быть защищена посредством обеспечения разгрузочного канала 21 и предохранительного клапана 22.
[0043] Кроме того, привод A1 содержит демпфирующий контур D. Демпфирующий контур D обеспечивает функционирование привода А1 в качестве амортизатора при закрытых первом и втором двухпозиционных клапанах 9, 11. Демпфирующий контур D содержит выпрямляющий канал 18, который обеспечивает поток гидравлической жидкости только от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5, и всасывающий канал 19, который обеспечивает поток гидравлической жидкости только от бака 7 к поршневой камере 6. Кроме того, так как привод А1 содержит разгрузочный канал 21 и предохранительный клапан 22, то предохранительный клапан 22 функционирует в качестве демпфирующего клапана.
[0044] Выпрямляющий канал 18 сообщается с поршневой камерой 6 и штоковой камерой 5, а обратный клапан 18а расположен в промежуточном положении. Выпрямляющий канал 18 представляет собой однонаправленный канал, который обеспечивает поток гидравлической жидкости только от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5. Всасывающий канал 19 сообщается с баком 7 и поршневой камерой 6, а обратный клапан 19a расположен в промежуточном положении. Всасывающий канал 19 представляет собой однонаправленный канал, который обеспечивает поток гидравлической жидкости только от бака 7 к поршневой камере 6.
[0045] Следует отметить, что функция выпрямляющего канала 18 может быть объединена в первом канале 8 путем встраивания обратного клапана в закрытое положение 9c первого двухпозиционного клапана 9, а функция всасывающего канала 19 может быть объединена во втором канале 10 путем встраивания обратного клапана в закрытое положение 11 с второго двухпозиционного клапана 11.
[0046] Демпфирующий контур D последовательно соединяет штоковую камеру 5, поршневую камеру 6 и бак 7 посредством выпрямляющего канала 18, всасывающего канала 19 и разгрузочного канала 21 при переключении в закрытые положения 9c, 11c первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 в приводе А1. Поскольку выпрямляющий канал 18, всасывающий канал 19 и разгрузочный канал 21 представляют собой однонаправленные каналы, гидравлическая жидкость всегда выводится из цилиндра 2 при расширении или сжатии привода А1 от внешнего усилия, выведенная гидравлическая жидкость возвращается в бак 7 через разгрузочный канал 21. Гидравлическая жидкость, которой становится недостаточно в цилиндре 2, подается в цилиндр 2 из бака 7 через всасывающий канал 19.
[0047] Поскольку предохранительный клапан 22 служит в качестве сопротивления этому потоку гидравлической жидкости и функционирует как клапан регулирования давления для регулировки давления в цилиндре 2 до давления открытия клапана, привод А1 функционирует в качестве пассивного прямоточного демпфера. Следует отметить, что демпфирующий контур D может быть образован посредством обеспечения канала, соединяющего штоковую камеру 5 и бак 7 и демпфирующий клапан, расположенный в промежуточном положении данного канала, без обеспечения предохранительного клапана 22 и разгрузочного канала 21.
[0048] Кроме того, в случае такой неисправности, при которой каждое устройство привода А1 не может быть активизировано, клапаны 9a, 11а первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 проталкиваются пружинами 9d, 11d для соответственного переключения в закрытые положения 9c, 11c, и предохранительный клапан 22 функционирует в качестве клапана регулирования давления, имеющего давление открытия клапана, установленное на максимальном уровне. Таким образом, привод А1 автоматически функционирует в качестве пассивного амортизатора.
[0049] В случае побуждения привода А1 создавать необходимое осевое усилие в направлении расширения, контроллер С устанавливает первый двухпозиционный клапан 9 привода A1 в открытое положение 9b, а второй двухпозиционный клапан 11 - в закрытое положение 11c, и подает гидравлическую жидкость от насоса 12 в цилиндр 2 путем вращения двигателя 15 с определенной скоростью вращения согласно расширенному или сжатому положению привода A1. Таким образом, штоковая камера 5 и поршневая камера 6 сообщаются, гидравлическая жидкость подается от насоса 12 к обеим указанным камерам, поршень 3 проталкивается влево, как показано на фиг.2, и привод А1 создает осевое усилие в направлении расширения.
[0050] Поскольку предохранительный клапан 22 открыт, и гидравлическая жидкость протекает в бак 7 через разгрузочный канал 21 при превышении давлением в штоковой камере 5 и поршневой камере 6 давления открытия предохранительного клапана 22, давление в штоковой камере 5 и поршневой камере 6 регулируют до давления открытия предохранительного клапана 22, определенного током, приложенным к предохранительному клапану 22.
[0051] Таким образом, привод А1 создает осевое усилие в направлении расширения, соответствующее значению, полученному путем умножения разницы принимающей давление поверхности между стороной поршневой камеры 6 и стороной штоковой камеры 5 на поршне 3 на давление в штоковой камере 5 и поршневой камерой 6, регулируемое предохранительным клапаном 22.
[0052] В противоположность вышеизложенному в случае побуждения привода А1 создавать необходимое осевое усилие в направлении сжатия, контроллер С устанавливает первый двухпозиционный клапан 9 привода А1 в закрытое положение 9c, а второй двухпозиционный клапан 11 - в открытое положение 11b, и подает гидравлическую жидкость от насоса 12 в штоковую камеру 5 путем вращения двигателя 15 с определенной скоростью вращения согласно расширенному или сжатому состоянию привода А1. Таким образом, поршневая камера 6 и бак 7 сообщаются, и гидравлическая жидкость подается от насоса 12 к штоковой камере 5, вследствие чего поршень 3 проталкивается вправо, как показано на фиг.2, и привод А1 создает осевое усилие в направлении сжатия.
[0053] Аналогичным образом, при регулировке тока предохранительного клапана 22 привод А1 создает осевое усилие в направлении сжатия, соответствующее значению, полученному путем умножения принимающей давление поверхности со стороны штоковой камеры 5 поршня 3 и давления в штоковой камере 5, регулируемого предохранительным клапаном 22.
[0054] Поскольку осевое усилие может быть отрегулировано путем вращения двигателя 15 с определенной постоянной скоростью вращения, в силу того что в данном варианте реализации обеспечен разгрузочный канал 21 и предохранительный клапан 22, то скорость вращения насоса 12 не требует изменения, образование шума, связанного с изменением вращения насоса 12, может быть предотвращено и реакция на управление привода А1 может быть улучшена. Следует отметить, что осевое усилие, созданное приводом А1, также может быть отрегулировано путем добавления изменения скорости вращения двигателя 15 до регулировки давления предохранительным клапаном 22.
[0055] Кроме того, так как привод А1 может функционировать не только в качестве привода, но также и в качестве амортизатора только посредством открытия и закрытия первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11, независимо от работающего режима двигателя 15, отклик и надежность системы может быть улучшены без необходимости осуществления затруднительной и внезапной операции по переключению клапана.
[0056] Следует отметить, что поскольку привод А1 относится к приводам с односторонним штоком, то довольно легко может быть обеспечена значительная длина хода по сравнению с приводом с двухсторонним штоком и может быть повышено удобство установки на железнодорожное транспортное средство путем укорачивания всей длины привода.
[0057] Кроме того, поскольку гидравлическая жидкость подается от насоса 12, и поток гидравлической жидкости, в конечном счете, возвращается в бак 7 после последовательного прохождения штоковой камеры 5 и поршневой камеры 6 посредством расширения и сжатия в приводе А1, даже при вхождении газа в штоковую камеру 5 или поршневую камеру 6, газ автоматически выпускается в бак 7 за счет расширения и сжатия привода А1, посредством чего можно предотвратить ухудшение отклика при создании осевого усилия.
[0058] Таким образом, трудоемкая сборка в смазочных материалах и сборка в вакуумной среде не является вынужденной, и, следовательно, не требуется тщательная дегазация гидравлической жидкости при изготовлении привода А1, вследствие чего повышается производительность и может быть снижена стоимость производства.
[0059] Кроме того, даже если газ поступает в штоковую камеру 5 или поршневую камеру 6, тем не менее он автоматически выводится в бак 7 посредством расширения и сжатия привода А1. Таким образом, отпадает необходимость частого выполнения технического обслуживания для восстановления производительности, и могут быть снижены трудовые затраты и накладные расходы на производство.
[0060] Согласно фиг.1-3 контроллер С содержит датчик 40 ускорения для обнаружения бокового ускорения α в боковом направлении, горизонтальном к направлению движения кузова В транспортного средства, полосовой фильтр 41 для удаления установившегося ускорения, составляющей сноса и шума при наложении на кривую, входящую в боковое ускорение α, и блок 42 управления для обработки бокового ускорения α, фильтрованного полосовым фильтром 41, и вывода команды управления двигателю 15, соленоиду 9e первого двухпозиционного клапана 9, соленоиду 11е второго двухпозиционного клапана 11, пропорциональному соленоиду 22с предохранительного клапана 22 каждого из приводов A1, А2.
[0061] В нормальном режиме управления осевое усилие каждого привода Al, А2 регулируется согласно приведенному ниже описанию. Следует отметить, что поскольку в полосовом фильтре 41 удаляется установившееся ускорение при наложении на кривую, включенную в боковое ускорение α, то только вибрация, ухудшающая комфорт во время езды, может быть подавлена.
[0062] Блок 42 управления вычисляет боковую скорость кузова В путем интегрирования бокового ускорения α, обнаруженного датчиком 40 ускорения. Боковая скорость вычисляется, например, следующим образом: скорость по направлению влево на фиг.1 в качестве положительной величины, а скорость по направлению вправо на фиг.1 в качестве отрицательной величины. Следует отметить, что для вычисления боковой скорости кузова В может быть использован другой датчик и т.п.
[0063] Блок 42 управления вычисляет значение сигнала управляющего усилия, состоящее из величин и направлений осевого усилия, которое должно быть создано приводом A1, А2, путем умножения боковой скорости на усиление подвески в соответствии с алгоритмом управления подвески.
[0064] После вычисления командных значений управляющего усилия блок 42 управления выдает управляющие команды приводам A1, А2, для побуждения этих приводов A1, А2 к созданию осевых усилий согласно командным значениям управляющего усилия. В частности, блок 42 управления получает управляющую команду, которая должна быть передана двигателю 15, соленоиду 9е первого двухпозиционного клапана 9, соленоиду 11е второго двухпозиционного клапана 11, пропорциональному соленоиду 22 с предохранительного клапана 22 каждого из приводов A1, А2, исходя из командного значения управляющего усилия, и выдает эту управляющую команду. Кроме того, при получении управляющих команд на основании командных значений управляющего усилия управляющая команда может быть получена путем направления в обратном направлении осевого усилия, выводимого в настоящее время приводом A1, А2.
[0065] Согласно приведенному выше описанию при нормальном режиме управления контроллер С измеряет боковую скорость на определенном цикле времени замера, и непрерывно выполняет процесс вычисления командующего значения управляющего усилия и управления осевым усилием каждого привода A1, А2.
[0066] Здесь амортизирующее устройство для железнодорожного транспортного средства 1 прогревает приводы A1, А2 в течение определенного времени прежде, чем устройство 1 будет включено в остановленное состояние для запуска и перейдет к нормальному режиму управления.
[0067] В этом случае при прогреве одного A1 (А2) из этих двух приводов A1, А2 другой привод А2 (А1) функционирует в качестве амортизатора.
[0068] При операции прогрева в каждом из приводов A1, А2 насос 12 приводится в действие двигателем 15, и давление открытия предохранительного клапана 22 снижается до минимума после открытия первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11.
[0069] Такая особенность вызывает возвращение гидравлической жидкости, выпущенной из насоса 12, в бак 7 через разгрузочный канал 21, и поскольку первый и второй двухпозиционные клапаны 9, 11 открыты, штоковая камера 5 и поршневая камера 6 сообщаются с баком 7. Так как давление в штоковой камере 5 и поршневой камере 6 поддерживается равным давлению в баке, привод A1, А2 не создает осевого усилия ни в направлении расширения, ни в направлении сжатия. Таким образом, кузов В не испытывает вибраций от приводов A1, А2, по мере выполнения операции прогрева.
[0070] Следует отметить, что время, необходимое для операции прогрева, определено заранее, например, средней температурой каждого времени года в районе, в котором используется железнодорожное транспортное средство. В этом случае время для операции прогрева устанавливается больше в зимний период, чем в летний период.
[0071] Операция прогрева завершается после истекания определенного времени, и амортизирующее устройство для железнодорожного транспортного средства 1 переходит к нормальному режиму управления. Поскольку температура гидравлической жидкости в приводах A1, А2 возрастает при выполнении операции прогрева, приводы A1, А2 могут быть переведены в режим создания предполагаемого осевого усилия после перехода к нормальному режиму управления.
[0072] Кроме того, операция прогрева может быть завершена и переход к нормальному режиму управления может быть выполнен при достижении температурой гидравлической жидкости температуры, при которой приводы A1, А2 могут создать заданные осевые усилия. В этом случае осуществляется контроль температуры гидравлической жидкости, и операция прогрева завершается при достижении температурой гидравлической жидкости температуры, при которой может быть завершена операция прогрева. Температура гидравлической жидкости может быть, например, определена температурным датчиком, предназначенным для измерения температуры гидравлической жидкости в баке 7, а блок 42 управления может осуществлять контроль температуры.
[0073] Следует отметить, что, поскольку первый и второй двухпозиционные клапаны 9, 11 открыты, и штоковая камера 5 и поршневая камера 6 поддерживаются под давлением бака, состояние, при котором приводы A1, А2 не создают осевого усилия, может поддерживаться даже без снижения к минимуму давления открытия предохранительного клапана 22. Однако возникает вероятность создания небольшого перепада давлений между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6 вследствие сопротивления трубопровода и создания приводами A1, А2 осевого усилия в направлении сжатия. Соответственно, давление на стороне впуска штоковой камеры 5 фактически снижается посредством уменьшения до минимума давления открытия предохранительного клапана 22, тем самым надежно предотвращая создание приводами A1, А2 любого осевого усилия в течение операции прогрева.
[0074] Согласно данному варианту реализации амортизирующего устройства для железнодорожного транспортного средства 1 операция прогрева приводов A1, А2 выполняется после того, как устройство 1 запущено и до выполнения перехода к нормальному режиму управления, в котором гасится вибрация кузова В. Таким образом, может быть решена проблема, заключающаяся в том, что созданные осевые усилия становятся неустойчивыми и не могут эффективно подавлять вибрацию кузова, поскольку температура гидравлической жидкости в приводах А1, А2 слишком низка. В частности, в этом варианте реализации температура гидравлической жидкости в приводах A1, А2 достигает температуры, подходящей для подавления вибрации, до выполнения перехода к нормальному режиму управления, осевые усилия, созданные приводами A1, А2, стабилизируются, и вибрация кузова может быть эффективно подавлена.
[0075] Кроме того, поскольку приводы A1, А2 не создают осевого усилия в течение операции прогрева, исключается вероятность того, что кузов В будет испытывать вибрацию при выполнении операции прогрева и что энергия будет бесполезно расходоваться.
[0076] Следует отметить, что в этом варианте реализации обеспечены два привода A1, А2 и при прогреве привода А1 привод А2 функционирует в качестве амортизатора, а при прогреве привода А2 привод А1 функционирует в качестве амортизатора.
[0077] В приводе, функционирующем в качестве амортизатора, первый и второй двухпозиционные клапаны 9, 11 закрыты, а насос 12 остановлен. Предохранительный клапан 22 не возбужден, или ток отрегулирован для достижения давления открытия клапана, при котором необходимое демпфирующее усилие может быть создано в случае побуждения привода А2 к функционированию в качестве амортизатора.
[0078] Таким образом, вибрация кузова В гасится приводом, функционирующим в качестве амортизатора, даже если некоторое внешнее усилие действует на кузов B и тележку W в течение операции прогрева, в результате чего можно полностью предотвратить свободное боковое перемещение кузова B и операция прогрева может быть выполнена безопасно.
[0079] Следует отметить, что несмотря на то что в этом варианте реализации использованы два привода A1, А2, тем не менее могут быть использованы три привода или более. В таком случае, если один привод (ы) подогревается, тогда как по меньшей мере один привод побуждается к функционированию в качестве амортизатора, можно полностью предотвратить свободное боковое перемещение кузова B и операция прогрева может быть выполнена безопасно. Например, два привода из трех приводов сначала подогреваются, а оставшийся привод функционирует в качестве амортизатора. Впоследствии привод, который еще не подогрет, подогревается, и по меньшей мере один из двух уже нагретых приводов может функционировать в качестве амортизатора.
[0080] При завершении операции прогрева для всех приводов A1, А2 контроллер C переходит к нормальному режиму управления. До перехода к нормальному режиму управления контроллер C может выполнять самодиагностику для определения неисправности в амортизирующем устройстве для железнодорожного транспортного средства 1.
[0081] При самодиагностике определяется расширение или сжатие привода A1, А2, и оценивается отклонение от нормы при расширении или сжатии привода в случае изменения давления открытия предохранительного клапана 22 посредством открытия первого и второго двухпозиционных клапанов 9, 11 и приведения в действие насоса 12. Кроме того, если осевое усилие привода A1, А2 можно контролировать, то осуществляется проверка, создано ли осевое усилие привода A1, А2 в соответствии с управляющей командой после операции прогрева.
[0082] Следует отметить, что, если осуществляется проверка относительно того, создано ли осевое усилие привода A1, А2 в соответствии с управляющей командой после операции прогрева, ошибка, вызванная температурой гидравлической жидкости, становится меньше. Таким образом, обеспечивается преимущество, которое заключается в возможности легко обнаруживать неисправность. В случае проверки осевого усилия без выполнения операции прогрева вязкость гидравлической жидкости высока вследствие ее низкой температуры и осевое усилие привода A1, А2 становится существенно больше, чем управляющая команда. Таким образом, это не может свидетельствовать об отклонении от нормы. Напротив, состояние, при котором осевое усилие становится чрезмерным вследствие температуры гидравлической жидкости, можно устранить путем предварительного выполнения операции прогрева. Таким образом, пороговое значение для оценки отклонения от нормы может быть снижено, и указанное отклонение может быть обнаружено безошибочно.
[0083] Хотя это и не показано, однако контроллер С содержит, в качестве аппаратных ресурсов, конвертер A/D для приема сигнала, выдаваемого датчиком 40 ускорения, полосовой фильтр 41, устройство хранения данных, такое как ROM (постоянное запоминающее устройство), запоминающее программы, используемые для процессов, необходимых для управления приводами A1, А2 путем приема бокового ускорения α, фильтрованного полосовым фильтром 41, и для самодиагностики, вычислительное устройство, такое как ЦП (центральный процессор) для выполнения процессов, основанных на вышеупомянутой программе, и устройство хранения данных, такое как RAM (оперативное запоминающее устройство) для обеспечения области хранения данных для центрального процессора.
[0084] Блок 42 управления контроллера С осуществляется путем исполнения программы, предназначенной для выполнения каждого из упомянутых выше процессов центральным процессором. Следует отметить, что боковая скорость может быть вычислена на основании бокового ускорения α с использованием интегрирующего устройства, боковое ускорение α может быть обработано фильтром фазовой компенсации после того, как боковое ускорение α обработано полосовым фильтром 41 и интегратором или может быть обработано фильтром, имеющим комбинацию характеристик полосового фильтра 41, интегратора и фильтра фазовой компенсации. Фильтр фазовой компенсации может быть осуществлен посредством исполнения программы центральным процессором после обработки полосовым фильтром 41 и интегратором.
[0085] Следует отметить, что несмотря на то что контроллер C вычисляет значения команды управляющего усилия приводов A1, А2 по заданному алгоритму управления, тем не менее может быть использован другой алгоритм управления.
[0086] Варианты реализации настоящего изобретения, представленные в приведенном выше описании, представляют собой иллюстрацию некоторых примеров применения настоящего изобретения и не ограничивают технический объем настоящего изобретения конкретными вариантами реализации.
[0087] Настоящая заявка притязает на приоритет патентной заявки Японии №2011-120599, поданной в патентное ведомство Японии 30 мая 2011 года, все содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.