JPH11257406A - 鉄道車両用ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、振動に対し優れた減衰性能が
得られ、更にメンテナンス性の良い鉄道車両用ダンパー
を提供する。 【解決手段】 シリンダ１は、一方の端が継ぎ手１２を
有する端板で塞がれている。シリンダ１に納められたピ
ストン２は、外周面にシリンダの左室と右室に連なる液
体通路８が形成されている。ピストン２は、前記端板に
対し反対側へ伸びるロッド３により、シリンダ内を移動
するように設ける。シリンダ１の他方の開口端には、ロ
ッド３に対し隙間１０をもってはまる減衰板４が取り付
けてある。ロッド３の外端には継ぎ手１１が設けられて
いる。その継ぎ手１１寄りの位置と減衰板４を設けたシ
リンダ１の開口端との間を、じゃばら５により水密に接
続する。シリンダの左室３５と右室３６及びじゃばら内
３７には高粘性液を充てんする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両に発生す
る振動を低減するのに使用される鉄道車両用ダンパーの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両に生じる振動は、振動数によっ
て揺動成分とビビリ振動成分に分けられ、前後・左右・
上下の各直線振動とピッチング、ローリング、ヨーイン
グの回転振動に分類される。これらの振動を低減して乗
り心地を向上させるため、車両の各所に、例えば台車枠
と軸箱との間に軸ダンパーが、台車枠と車体との間に左
右動ダンパーや上下動タンパー等の各種のダンパーが使
用されている。最も普通に使われるダンパーは伸びと縮
み運動に対し抵抗力が働く構造からなり、多くは油の流
体抵抗を使うオイルダンパーが使用されている。

【０００３】従来、普通に使われているオイルダンパー
の一例を図６、図７に示す。シリンダは外筒１６と内筒
１７を同心に組合せてなり、継ぎ手３２を設けた底板３
１で外筒１６の一端を塞ぎ、その底板３１の内側に内筒
１７の右室２７側に開く底板チェック弁３０を設ける。
内筒１７内には、前記底板３１に対し反対側に伸びるロ
ッド１９に支持されたピストン１８がはめられている。

【０００４】内筒１７の左室２６側端は、左室２６に通
じ、かつ途中に調圧弁２１を有する液体通路２０を設け
た栓体２４と端板２５により塞がれている。前記栓体２
４と端板２５の中心孔にはロッド１９が通されており、
ロッド１９の外端には継ぎ手３３が設けられている。そ
して、前記ピストン１８には右室２７と左室２６に通
じ、かつ左室２６側に開くピストンチェック弁２８を有
する液体通路３４が設けられている。

【０００５】また、前記栓体２４の液体通路２０の出側
と底板チェック弁３０とをつなぐ液体通路２２を、外筒
１６と内筒１７との間の空間に設ける。この液体通路２
２の途中には孔２９が開けられており、前記空間が油溜
め２３として使用されるように構成されている。なお、
内筒１７とピストン１８との接触面及び栓体２４、端板
２５とロッド１９との接触面には、それぞれ油漏れを防
止するためのＯリングが介在する。

【０００６】振動の発生により、前記ダンパーが縮む方
向に動くときは、図６に示すように、ピストン１８が右
室２７側を狭める方向に動くため、右室２７内の流体圧
力が上がり、ピストンの動きがとまる。

【０００７】その間、底板チェック弁３０が閉じ、ピス
トンチェック弁２８が開き、右室２７内の流体圧力が上
がるにつれて、加圧流体の一部は液体通路３４を通り左
室２６に入り、更に液体通路２０、調圧弁２１を経て液
体通路２２の孔２９から油溜め２３に流れ出る。

【０００８】また、逆にダンパーが伸びる方向に動くと
きは、図７に示すように、ピストン１８が左室２６側を
狭める方向に動くため、左室２６内の液体圧力が上が
り、ピストン１８の動きがとまる。

【０００９】その間、底板チェック弁３０が開き、ピス
トンチェック弁２８が閉じ、左室２６内の液体圧力が上
がるにつれて、加圧流体の一部は液体通路２０、調圧弁
２１を経て液体通路２２に流れ、油溜め２３から孔２９
を経て流入する油と合流して底板チェック弁３０から右
室２７に流入する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
オイルダンパーは、多くの構成部品を組立てた複雑な構
造からなる。また、ピストンとシリンダとの接触面や端
板とピストンロッドとの接触面にはＯリングが使用され
ている。そのため、組立て作業が煩雑で、メンテナンス
にも多くの手間がかかる。

【００１１】本発明は、前記従来のオイルダンパーに見
られる欠点を除き、構造が簡単で、振動に対し優れた減
衰性能が得られ、更にメンテナンス性の良い鉄道車両用
ダンパーを提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の鉄道車両用ダンパーは次のように構成す
る。シリンダは、一方の端が継ぎ手を有する端板で塞が
れている。シリンダに納められたピストンは、外周面に
シリンダの左室と右室に連なる液体通路が形成されてい
る。ピストンは、前記端板に対し反対側へ伸びるロッド
により、シリンダ内を移動するように設ける。シリンダ
の他方の開口端には、ロッドに対しすきまをもってはま
る減衰板が取り付けてある。ロッドの外端には継ぎ手が
設けられている。その継ぎ手寄りの位置と減衰板を設け
たシリンダの開口端との間を、じゃばらにより水密に接
続する。シリンダの左室と右室及びじゃばら内には高粘
性液を充てんする。

【００１３】

【発明の実施の形態】前記の構成により、高粘性液はシ
リンダの左室と右室及びじゃばら内に、それぞれ充てん
している。そして、振動によりシリンダが伸縮する際、
すなわちピストンが左右に移動する際には、左右室の高
粘性液はピストンの液体通路を通って移動する。この
際、高粘性液の流体抵抗によりピストンの動きは減衰す
る。

【００１４】また、前記のごとくピストンが動く際に
は、じゃばらも伸縮する。したがって、シリンダの右室
内の高粘性液とじゃばら内の高粘性液とは減衰板のすき
まを通ってかきまぜられる。この減衰板のすきまを通る
際の流体抵抗により、振動に対する減衰性能は更に向上
する。減衰板のすきまは、実験の結果３ｍｍ以下が望ま
しいことがわかった。

【００１５】前記じゃばらの形状は、特別な形状に限定
する必要はない。一例として図１には、シリンダ１の開
口端とロッド３の外端寄りとをコーン形のじゃばら５で
接合した場合を示す。図３にはロッド３の外端寄りにシ
リンダ１の外形と同じ径の端板１４を設け、この端板１
４とシリンダ１の開口端との間を全体が同径のじゃばら
１５で接合した場合を示す。また、じゃばらは、原形を
変えることなく伸縮自在であれば、どんな材料をつかっ
てもかまわない。更に、じゃばら全体を補強するため、
じゃばらの屈曲部にワイヤーを用いることもある。な
お、ロッド３の外端寄りに端板がない図１の場合には、
じゃばら内の高粘性液を押し動かすためにロッド３に段
部７を設けることが望ましい。

【００１６】シリンダ内に充てんする高粘性液として
は、粘度が高く温度依存性の低い液体であれば、なんで
も使用できる。例えば、シリコーン油、ポリイソブチレ
ン油、ポリプロピレン油等を使用する。

【００１７】

【実施例】実施例１ 本発明の一実施例を図１に基づいて説明する。シリンダ
１は、一方の端が継ぎ手１２を有する端板６で塞がれて
いる。シリンダ１に納められたピストン２は、外周面に
シリンダの左室３５と右室３６に連なる液体通路８が形
成されている。ピストン２は、前記端板６に対し反対側
へ伸びるロッド３の内端に取り付けて、シリンダ内を移
動するように設ける。

【００１８】シリンダ１の他方の開口端には、ロッド３
に対し隙間１０をもってはまる減衰板４が取り付けてあ
る。なお、ロッド３の外端には継ぎ手１１が設けられ、
また継ぎ手１１の内側にコーン形の膨らみを設け段部７
を形成する。その継ぎ手１１寄りの位置と減衰板４を設
けたシリンダ１の開口端との間を、コーン形のじゃばら
５により水密に接続する。そして、シリンダ１の左室３
５と右室３６及びじゃばら内３７には、高粘性液として
例えばシリコーン油を充てんする。なお、じゃばら５の
外周面はロッド３の外端寄りに支持した防塵カバー１３
で保護することが望ましい。

【００１９】ピストン２の液体通路８は、図４（ａ）に
示すように、ピストンの全周面においてシリンダ内周面
との間に微小隙間で形成するか、または図４（ｂ）に示
すように、ピストンの周面に軸線方向の溝９を複数本設
けるなど種々の形状の通路を使うことができる。なお、
微小隙間をピストンの全周面に設けた場合には、ピスト
ンが動く際に、ピストン外周面の一部がシリンダ内周面
に接触することがあるが、この接触によりピストンの移
動や高粘性液の流通を妨げることはない。

【００２０】また段部７は、ピストン２が左室３５側に
動く際に、じゃばら５内の高粘性液を撹拌し、隙間１０
を通して右室３６側へ流入させ、振動に対する減衰効果
を向上させるのに有効に働く。

【００２１】図１は、例えば図示しない車体底面と台車
枠の横はりに設けたブラケットに、それぞれ継ぎ手１
１、１２を取り付けた使用状態において、振動の発生に
よりピストン２が矢印方向に動く場合を示す。この状態
では、シリンダ１の右室３６とじゃばら５は共にせまく
なり、じゃばら５内の高粘性液はピストン２の右端（右
室３６側）及び段部７により押されて一部は隙間１０を
通りシリンダの右室３６内の高粘性液と撹拌され、右室
３６内の高粘性液は室内が拡大した左室３５内の高粘性
液に比べ液圧が高い。その結果、ピストン２の動きは鈍
り、振動は減衰する。なお、その間圧力が増した右室３
６内の高粘性液の一部は、液体通路８より圧力が低下し
た左室３５内に流入する。

【００２２】また、前記とは逆向きにピストン２が動く
場合を図２に示す。この状態では、シリンダ１の右室３
６とじゃばら５は共に拡大し、逆に左室３５はせまくな
る。そのため、左室３５内の圧力の増した高粘性液の一
部は、液体通路８より圧力が低下した右室３６内に流入
する。

【００２３】実施例２ 実施例１のダンパーにおけるコーン形のじゃばら５を変
えた実施例を図３に示す。基本構成は図１と同じであ
り、じゃばら１５部分だけが異なる。内端をピストン２
に取付け外端に継ぎ手１１を設けたロッド３の外端寄り
に、シリンダ１の外形と同じ径の端板１４を設け、この
端板１４とシリンダ１の減衰板４を設けた開口端との間
を全体が同径のじゃばら１５で接合した。

【００２４】このダンパーにおいて、ピストン２がシリ
ンダ１の左室３５側へ動くときは、左室３５内の高粘性
液の圧力が増す。その高粘性液の一部は、液体通路８を
通り、室内が拡大して液圧が減った右室３６内へ流入す
る。一方、じゃばら１５は端板１４の動きにより縮む。
このとき、じゃばら１５内の高粘性液は端板１４に押さ
れて、一部は減衰板４の隙間１０を通り右室３６内に流
入する。この減衰板４の隙間１０を通じての高粘性液の
動きにより、減衰力は更に増大する。

【００２５】図１のダンパーを鉄道車両の横方向加速度
の制御用に使用して、ピストンの微動時の振動周波数と
減衰係数の関係を、変位が±０．５ｍｍ、±１．０ｍ
ｍ、±２．０ｍｍの場合について調べた。その結果を図
５に示す。

【００２６】

【発明の効果】本発明の実施によれば、シリンダの一方
の油室は減衰板を介してじゃばら室に通じており、ピス
トンが動く際、前記油室とじゃばら室内の液体は減衰板
のすきまを通して流通し撹拌するため、振動に対する減
衰力を向上させることができる。また、ダンパーは調圧
弁等の弁やＯリング等の消耗部品を使っておらず簡単な
構成からなるため、装置の組立て作業やメンテナンスが
楽にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のダンパーが縮む方向に動く
際の断面図である。

【図２】本発明の一実施例のダンパーが伸びる方向に動
く際の断面図である。

【図３】本発明の他の実施例におけるダンパーのじゃば
ら１５を設けた側の部分を示す断面図である。

【図４】本発明のダンパーにおいてピストンの周囲に設
ける液体通路の一例を記す説明図で、（ａ）は液体通路
８を全面の隙間で形成した場合、（ｂ）は複数本の軸線
方向の溝９で形成した場合である。

【図５】本発明の実施によるダンパーを鉄道車両の横方
向振動加速度の制御に使用した際のピストンの微動時の
振動周波数と減衰係数の関係を示すグラフである。

【図６】従来使用されている鉄道車両用ダンパーの一例
におけるダンパーが伸びる方向に動く際の断面図であ
る。

【図７】従来使用されている鉄道車両用ダンパーの一例
におけるダンパーが縮む方向に動く際の断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストン ３ ロッド ４ 減衰板 ５、１５ じゃばら ６ 端板 ７ 段部 ８ 液体通路 ９ 溝 １０ 隙間 １１、１２ 継ぎ手 １３ 防塵カバー １４ 端板 １６ 外筒 １７ 内筒 １８ ピストン １９ ロッド ２０、２２ 液体通路 ２１ 調圧弁 ２３ 油溜め ２４ 栓体 ２５ 端板 ２６ 左室 ２７ 右室 ２８ ピストンチェック弁 ２９ 孔 ３０ 底板チェック弁 ３１ 底板 ３２、３３ 継ぎ手 ３４ 液体通路 ３５ 左室 ３６ 右室 ３７ じゃばら内

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 繁夫 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内 (72)発明者 田中 龍雄 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内 (72)発明者 葛川 光雄 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダは一方の端が継手を有する端板
   で塞がれており、シリンダ内に組み合わされたピストン
   には外周面にシリンダの左室と右室に連なる液体通路が
   複数本があけられており、外端に継ぎ手を設けたロッド
   の内端側をシリンダの開口端よりシリンダ内にいれ、ロ
   ッド端をピストンに取り付け、ロッドに対しすきまをも
   ってはまる減衰板をシリンダの開口端近傍に取り付け、
   シリンダの開口端とロッドの継ぎ手寄り位置との間を伸
   縮自在のじゃばらにより水密に接続し、シリンダの左室
   と右室及びじゃばら内に高粘性液を充てんした鉄道車両
   用ダンパー。