JP2010065797A - シリンダ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、シリンダ装置の車両への搭載性の向上させることであり、また他の目的はシリンダ装置の生産性の向上と製造面および保守面のコストを低減させることであり、さらに、別の目的はシリンダ装置の静粛性を向上させることであり、またさらに、別の目的はシリンダ装置の経済性を向上させることである。
【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段におけるシリンダ装置は、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、タンク７と、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１と、ロッド側室５へ液体を供給するポンプ１２とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置の改良に関する。
従来、この種のシリンダ装置にあっては、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。
そして、このシリンダ装置は、たとえば、図６に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００内に摺動自在に挿入されたピストン１０１と、シリンダ１００内に挿入されて中間部がピストン１０１に連結されるロッド１０２と、シリンダ１００内にピストン１０１で区画した二つの作動室１０３，１０４内のいずれか一方に選択的に圧油を供給する油圧回路１０５とを備えて両ロッド型に構成されたものがある（たとえば、特許文献１，２参照）。
より具体的には、油圧回路１０５は、モータ１０６によって正逆回転される双方向吐出型のポンプ１０７と、ポンプ１０７を各作動室１０３，１０４とを接続する一対の流路１０８，１０９と、これら流路１０８，１０９の途中に設けた開閉弁１１０，１１１と、油温変化時等の体積補償を行うアキュムレータ１１２と、ポンプ１０７に並列されて流路１０８，１０９に接続されるとともに作動室１０３，１０４のうち低圧側を上記アキュムレータ１１２へ接続する低圧優先シャトル弁１１３とを備えて構成されている。
したがって、たとえば、このシリンダ装置におけるロッド１０２を左方へ駆動する場合、ポンプ１０７を流路１０９側へ圧油を供給するように駆動するとともに開閉弁１１０，１１１を開くようにする。すると、圧油が右方の作動室１０４へ供給され、ピストン１０１を左方に押してロッド１０２が左方へ推進されることになる。ロッド１０２を右方へ駆動する場合、上記とは逆にポンプ１０７を逆回転させればよい。
特開２００５−７９４４号公報 特開２００６−１３７２９４号公報
上述のように従来のシリンダ装置によれば、推力を発揮して車体の振動を抑制するアクティブ制御が可能となり、良好な乗り心地を確保することができる。
しかしながら、従来のシリンダ装置にあっては、両ロッド型に設定されているので、ストロークするときにロッドの両端がシリンダ内に没入することが無いように設定しなければならず、ピストンおよびシリンダ両端に備え付けられてロッドを軸支するロッドガイドの軸方向長さを無視すれば、ロッド長（ロッドの軸方向長さ）をシリンダ長（シリンダの軸方向長さ）の２倍以上に設定しなくてはならない。そのため、シリンダ装置の全長が長くなって、鉄道を含む種々の車両への搭載性の点で難がある。
また、作動室内に気体が混入したり、もともと油に溶け込んでいた気体が減圧時に気泡となって作動室内に入り込んだりすると、気体の圧縮性によって狙い通りの推力を発揮できなくなってしまうとともに、推力発生の応答性が悪化するため、作動室内の気体を速やかにシリンダ外へ排出することが求められるが、従来のシリンダ装置にあっては、作動時に各作動室には交互に油が出入りするのみであり、装置の作動によって自立的に作動室内から気体を排出させることが困難な構造となっている。
そのため、当該シリンダ装置の組立工程において油中組立を実施するか、真空引きされた環境下で組立を行う必要があることに加え、また、注入される油を高度に脱気する配慮も場合によっては必要で、いずれにしても生産性に難がありコスト高となる。さらに、上記したように、一度作動室内に気体が混入するとこれを自立的に排出することができないので、性能の回復にはシリンダ装置を分解する等してメンテナンスを実施するしかなく、定期的なメンテナンス実施を強いられるので保守面においても労力がかかる上にコスト負担が重くなる危惧がある。
さらに、シリンダ装置を作動させる際に、低圧側の作動室をアキュムレータへ連通させることでシリンダ内の圧籠りや低圧側の作動室における負圧の回避、さらには、発生推力の安定のため、低圧優先シャトル弁を回路内に設けているが、この低圧優先シャトル弁の弁体がシリンダ装置の作動方向が切り換わる度に弁座に衝突して打音を発生し、この打音が車両搭乗者に耳障りとなって不快感や不安感を抱かせてしまう問題もある。
また、ポンプが双方向に駆動されるため、ポンプの駆動源には、回転方向切換において高い応答性が要求されるので、当該駆動源が高価となり、さらに、ポンプが双方向吐出型であるので、振動を高精度で抑制するためには回転方向切換の際にできるだけ吐出容量に変動を生じることが無いポンプを使用しなければならずポンプ自体の高価となって、シリンダ装置全体の経済性にも問題がある。
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、シリンダ装置の車両への搭載性の向上させることであり、また他の目的はシリンダ装置の生産性の向上と製造面および保守面のコストを低減させることであり、さらに、別の目的はシリンダ装置の静粛性を向上させることであり、またさらに、別の目的はシリンダ装置の経済性を向上させることである。
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段におけるシリンダ装置は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、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、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室へ液体を供給するポンプとを備えたことを特徴とする。
本発明のシリンダ装置によれば、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のシリンダ装置に比較してストローク長を確保しやすく、シリンダ装置の全長が短くなって、鉄道を含む種々の車両への搭載性が向上する。
また、このシリンダ装置におけるポンプからの液体供給および伸縮作動による液体の流れは、ロッド側室、ピストン側室を順に通過して最終的にタンクへ還流するようになっており、ロッド側室あるいはピストン側室内に気体が混入しても、シリンダ装置の伸縮作動によって自立的にタンクへ排出されるので、推進力発生の応答性の悪化を阻止できる。
したがって、シリンダ装置の製造にあたって、面倒な液体中での組立や真空環境下での組立を強いられることが無く、液体の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減することができる。
さらに、ロッド側室あるいはピストン側室内に気体が混入しても、シリンダ装置の伸縮作動によって自立的にタンクへ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減することができる。
さらに、上述のように液体の流れはロッド側室、ピストン側室を順に通過して最終的にタンクへ還流するようになっているので、ロッド側室内とピストン側室内に圧力が籠ってしまうことがなく、推力安定のための低圧優先シャトル弁を設ける必要が無いので、低圧優先シャトル弁の打音の問題が解消され、シリンダ装置の静粛性が向上し、車両へ搭載しても車両搭乗者に不快感や不安感を抱かせることがない。
またさらに、ポンプは一方向のみに吐出するので、回転切換時の容量変動の心配が無く安価なポンプを使用でき、ポンプの駆動源であるモータにあっても回転方向切換において高い応答性が要求されることもないのでモータをも安価なものを使用でき、シリンダ装置の全体としても安価となり経済性が向上する。
そしてさらに、このシリンダ装置にあっては、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、ポンプの駆動を停止してダンパとしても機能することができ、アクチュエータとして機能して被制振対象の振動をアクティブ制御によって抑制するだけでなく、スカイフックセミアクティブ制御に代表されるセミアクティブ制御によっても被制振対象の振動を抑制することができ、アクティブ制御とセミアクティブ制御のうち振動モードに応じて振動抑制に最適な一方を選択してシリンダ装置を制御することができるので、被制振対象の振動抑制効果が向上する。
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、一実施の形態におけるシリンダ装置の回路図である。図２は、一実施の形態の一変形例におけるシリンダ装置の回路図である。図３は、一実施の形態の他の変形例におけるシリンダ装置の回路図である。図４は、一実施の形態の別の変形例におけるシリンダ装置の回路図である。図５は、可変リリーフ弁の回路図である。
一実施の形態におけるシリンダ装置１は、基本的には、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、タンク７と、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１と、ロッド側室５へ液体を供給するポンプ１２とを備えており、片ロッド型のシリンダ装置として構成されている。また、上記ロッド側室５とピストン側室６には作動油等の液体が充填されるとともに、タンク７には、液体のほかに気体が充填されている。なお、タンク７内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無い。
そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とするとともに第二開閉弁１１を閉じた状態でポンプ１２を駆動することで、このシリンダ装置１を伸長駆動させることができ、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とするとともに第一開閉弁９を閉じた状態でポンプ１２を駆動することで、シリンダ装置１を収縮駆動させることができるようになっている。
以下、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１中右端は蓋１３によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、上記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端を同じくシリンダ２内に摺動自在に挿入されているピストン３に連結してある。
なお、ロッド４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内は密閉状体に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画されるロッド側室５とピストン側室６には、上述のように液体として作動油が充填されている。
また、このシリンダ装置１の場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積がピストン側室６側の受圧面積の二分の一となるようになっており、伸長駆動時と収縮駆動時とでロッド側室５の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなるようになっており、シリンダ装置１の変位量に対する流量も伸縮両側で同じとなる。
詳しくは、シリンダ装置１を伸長駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態となってロッド側室５内とピストン側室６内の圧力が等しくなって、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に上記圧力を乗じた推力を発生し、反対に、シリンダ装置１を収縮駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通が断たれてピストン側室６をタンク７に連通させた状態となるので、ロッド側室５内の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生することになり、シリンダ装置１の発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一にロッド側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このシリンダ装置１の推力を制御する場合、伸長駆動、収縮駆動共に、ロッド側室５の圧力を制御すればよいが、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなるので制御が簡素となり、加えて変位量に対する流量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室５の圧力でシリンダ装置１の伸縮両側の推力の制御をすることができる点は変わらない。
戻って、ロッド４の図１中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３には、図示しない取付部を備えており、このシリンダ装置１を車両における車体と車軸との間に介装することができるようになっている。
そして、ロッド側室５とピストン側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外でロッド側室５とピストン側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。
第一開閉弁９は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジション９ｂと、ロッド側室５とピストン側室６との連通を遮断する遮断ポジション９ｃとを備えたバルブ９ａと、遮断ポジション９ｃを採るようにバルブ９ａを附勢するバネ９ｄと、通電時にバルブ９ａをバネ９ｄに対向して連通ポジション９ｂに切換えるソレノイド９ｅとを備えて構成されている。
つづいて、ピストン側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジション１１ｂと、ピストン側室６とタンク７との連通を遮断する遮断ポジション１１ｃとを備えたバルブ１１ａと、遮断ポジション１１ｃを採るようにバルブ１１ａを附勢するバネ１１ｄと、通電時にバルブ１１ａをバネ１１ｄに対向して連通ポジション１１ｂに切換えるソレノイド１１ｅとを備えて構成されている。
ポンプ１２は、この実施の形態の場合、モータ１５によって駆動されるようになっており、ポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するポンプとされており、その吐出口は供給通路１６によってロッド側室５へ連通され、吸込口はタンク７に通じて、モータ１５によって駆動されると、タンク７から液体を吸込んでロッド側室５へ液体を供給する。上述のようにポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用することができる。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用することができる。
なお、供給通路１６の途中には、ロッド側室５からポンプ１２への液体の逆流を阻止する逆止弁１７を設けてある。
また、この実施の形態の場合、ロッド側室５とタンク７とが通路１８を通じて接続されており、この通路１８の途中には、予め設定される開弁圧で通路１８を開放するリリーフ弁１９が設けられている。
このリリーフ弁１９は、弁体１９ａに作用させる通路１８の上流となるロッド側室５の圧力が開弁圧を超えると、当該通路１８を開放させる方向に弁体１９ａを推す上記圧力に起因する推力が、通路１８を遮断させる方向へ弁体１９ａを附勢するバネ１９ｂの附勢力に打ち勝つようになって、弁体１９ａを後退させて通路１８を開放するようになっている。
そして、リリーフ弁１９は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が開閉状態に関わらず、シリンダ装置１に伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、通路１８を開放してロッド側室５をタンク７へ連通し、ロッド側室５内の圧力をタンク７へ逃がして、シリンダ装置１のシステム全体を保護するようになっている。
シリンダ装置１は、上述のように構成されており、続いて、このシリンダ装置１の作動について説明する。
シリンダ装置１をアクチュエータとして作動させる場合、上述のようにロッド側室５の圧力を制御することでシリンダ装置１の伸縮両側の推力を制御することができる。
具体的な方法の一つとしては、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を開閉制御してロッド側室５の圧力を調節することによって、シリンダ装置１の推力を所望の値に制御するものがある。
たとえば、シリンダ装置１を伸長させつつ所望の伸長方向の所望の推力を得たい場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとしモータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図１中左方へ押されシリンダ装置１は伸長作動を呈する。この動作とともに、第二開閉弁１１を開閉してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節する。ここで、ピストン側室６の圧力はロッド側室５の圧力と同圧となるので、ロッド側室５の圧力を制御することでピストン側室６の圧力も制御されることになる。
すなわち、ロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには高すぎる場合、第二開閉弁１１を開いてピストン側室６およびロッド側室５の圧力をタンク７へ逃がし、反対にロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには低すぎる場合、第二開閉弁１１を閉じてピストン側室６とロッド側室５の圧力をポンプ１２からの液体供給によって上昇させることで、シリンダ装置１の伸長方向への推力を所望した通りに得ることができる。よって、この制御を行うには、ロッド側室５の圧力をセンシングしておけばよい。
また、シリンダ装置１が外力を受けて収縮しつつもこれに抵抗する伸長方向の所望の推力を得たい場合、伸長しつつ伸長方向の推力を得るのと同じように、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとしつつモータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する状態で、第二開閉弁１１を開閉制御して、所望の推力を得ることができる。なお、この場合には、シリンダ装置１は外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１をダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとした状態で第二開閉弁１１を開閉制御することによっても所望の推力を得ることができる。
これに対して、シリンダ装置１を収縮しつつ所望の収縮方向の推力を得たい場合、第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。この動作とともに、第一開閉弁９を開閉してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節する。
すなわち、ロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには高すぎる場合、第一開閉弁９を開いて、開放されている第二通路１０を通じてロッド側室５の圧力をタンク７へ逃がし、反対にロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには低すぎる場合、第一開閉弁９を閉じてロッド側室５の圧力をポンプ１２からの液体供給によって上昇させることで、シリンダ装置１の収縮方向への推力を所望した通りに得ることができる。
また、シリンダ装置１が外力を受けて伸長しつつもこれに抵抗する収縮方向の推力を得たい場合、収縮しつつ収縮方向の推力を得るのと同じように、第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する状態で第一開閉弁１１を開閉制御して、所望の推力を得ることができる。なお、この場合には、シリンダ装置１は外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１をダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとした状態で、第一開閉弁９を開閉制御することによっても所望の推力を得ることができる。
このように、シリンダ装置１はアクチュエータとしての機能を発揮する。そして、このシリンダ装置１にあっては、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のシリンダ装置に比較してストローク長を確保しやすく、シリンダ装置の全長が短くなって、鉄道を含む種々の車両への搭載性が向上する。
また、このシリンダ装置１におけるポンプ１２からの液体供給および伸縮作動による液体の流れは、ロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっており、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、シリンダ装置１の伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、推進力発生の応答性の悪化を阻止できる。
したがって、シリンダ装置１の製造にあたって、面倒な液体中での組立や真空環境下での組立を強いられることが無く、液体の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減することができる。
さらに、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、気体は、シリンダ装置１の伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減することができる。
さらに、上述のように液体の流れはロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっているので、ロッド側室５内とピストン側室６内に圧力が籠ってしまうことがなく、推力安定のための低圧優先シャトル弁を設ける必要が無いので、低圧優先シャトル弁の打音の問題が解消され、シリンダ装置１の静粛性が向上し、車両へ搭載しても車両搭乗者に不快感や不安感を抱かせることがない。
またさらに、ポンプ１２は一方向のみに吐出するので、回転切換時の容量変動の心配が無く安価なポンプ１２を使用でき、ポンプ１２の駆動源であるモータ１５にあっても回転方向切換において高い応答性が要求されることもないのでモータ１５をも安価なものを使用でき、シリンダ装置１の全体としても安価となり経済性が向上する。
そしてさらに、このシリンダ装置１にあっては、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、ポンプ１２の駆動を停止させるだけでダンパとしても機能することができ、アクチュエータとして機能して被制振対象の振動をアクティブ制御によって抑制するだけでなく、スカイフックセミアクティブ制御等のセミアクティブ制御によっても被制振対象の振動を抑制することができ、アクティブ制御とセミアクティブ制御のうち振動モードに応じて振動抑制に最適な一方を選択してシリンダ装置１を制御することができるので、被制振対象の振動抑制効果が向上する。なお、シリンダ装置１をダンパとして機能させて、スカイフックセミアクティブ制御を実施する場合、被制振対象の振動方向とシリンダ装置１の相対方向が同じときにはスカイフック減衰係数にシリンダ装置１のシリンダ２とロッド４の相対速度を乗じた推力を発揮させ、被制振対象の振動方向とシリンダ装置１の相対方向が異なるときにはシリンダ装置１の推力を限りなく小さくする制御が行われるため、これを満たすように第一開閉弁９と第二開閉弁１１を開閉制御すればよく、シリンダ装置１の推力を限りなく小さくする場合には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１をともに連通ポジション９ｂ，１１ｂとすればよい。
さらに、この実施の形態の場合、ポンプ１２の下流である供給通路１６の途中に逆止弁１７を設けているので、外力によってシリンダ装置１が強制的に伸縮させられる場合にあっても、ロッド側室５からポンプ１２への液体の逆流が阻止されるので、モータＭのトルクでは推力不足となる事態となっても、第一開閉弁9および第二開閉弁１１の開閉させることでシリンダ装置１をダンパとして機能させてモータＭのトルクによる推力以上の推力を得ることができる。
戻って、シリンダ装置をアクチュエータとして作動させる具体的な方法の二つめとしては、モータ１５のトルクを制御することによってロッド側室５の圧力を調節して、シリンダ装置の推力を所望の値に制御するものがある。なお、この場合には、図２に示した一実施の形態の一変形例におけるシリンダ装置１ａのように、供給通路１６に設けた逆止弁１７を廃止することができる。
そして、シリンダ装置１ａを伸長させつつ所望の伸長方向の所望の推力を得たい場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとしモータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図２中左方へ押されシリンダ装置１ａは伸長作動を呈する。この動作とともに、モータ１５のトルクを調節してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節する。ここで、モータ１５のトルクでポンプ１２を駆動しており、ポンプ１２がロッド側室５の圧力を受けるため、ポンプ１２の吐出圧力に比例するモータ１５のトルクを調節することでロッド側室５の圧力を制御することができる。
すなわち、ロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには高すぎる場合、モータ１５のトルクを減少させてロッド側室５の圧力を低め、反対にロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには低すぎる場合、モータ１５のトルクを増大させてピストン側室６とロッド側室５の圧力を上昇させることで、シリンダ装置１ａの伸長方向への推力を所望した通りに得ることができる。よって、この制御を行うには、モータ１５のトルクを直接センシングするか、モータ１５の巻線に流れる電流をセンシングしてモータ１５の発生トルクを得るようにしておけばよい。
また、シリンダ装置１ａが外力を受けて収縮しつつもこれに抵抗する伸長方向の所望の推力を得たい場合、伸長しつつ伸長方向の推力を得るのと同じように、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとしつつモータ１５のトルクを調節すればよい。この場合、モータ１５とポンプ１２は逆回転させられるが、モータ１５へ与える指令としては常にポンプ１２を正回転させる方向となるので、モータ１５を逆回転させる駆動を行うことはない。なお、この場合には、シリンダ装置１ａは外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１ａをダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとした状態で第二開閉弁１１を開閉制御することによっても所望の推力を得ることができる。
これに対して、シリンダ装置１ａを収縮しつつ所望の収縮方向の推力を得たい場合、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。この動作とともに、モータ１５のトルクを調節してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節する。
すなわち、ロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには高すぎる場合、モータ１５のトルクを減少させてロッド側室５の圧力を低め、反対にロッド側室５の圧力が所望の推力を得るには低すぎる場合、モータ１５のトルクを増大させてロッド側室５の圧力を上昇させることで、シリンダ装置１ａの伸長方向への推力を所望した通りに得ることができる。
また、シリンダ装置１ａが外力を受けて伸長しつつもこれに抵抗する収縮方向の推力を得たい場合、収縮しつつ収縮方向の推力を得るのと同じように、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとしつつモータ１５のトルクを調節すればよい。なお、この場合には、シリンダ装置１ａは外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１ａをダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとした状態で、第一開閉弁９を開閉制御することによっても所望の推力を得ることができる。
また、上記制御にあたり、シリンダ装置１ａの伸縮の向きと推力の向きが逆方向となる場合に、シリンダ装置１ａを必ずダンパとして機能させるように設定する場合には、ポンプ１２への液体の逆流を阻止するようにしておくとよいので、供給通路１６に設けた逆止弁１７を廃止する必要は無く、図１に示したシリンダ装置１のように逆止弁１７を設置したものにもこの制御を適用することができる。
このようにモータ１５のトルクを制御することによっても、シリンダ装置１ａはアクチュエータとしての機能を発揮することができ、制御の仕方のバリエーションが増えるのみで、推力の発生原理は同じであるため、上記した一実施の形態のシリンダ装置１における種々の作用効果を発揮することができるのである。
なお、このシリンダ装置１ａにあっても、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、ダンパとしても機能することができ、アクチュエータとして機能して被制振対象の振動をアクティブ制御によって抑制するだけでなく、セミアクティブ制御によっても被制振対象の振動を抑制することができる。
つづいて、図３に示した一実施の形態の他の変形例に示したシリンダ装置１ｂについて説明する。この他の変形例に示したシリンダ装置１ｂにあっては、一実施の形態におけるシリンダ装置１における通路１８とリリーフ弁１９を廃止して、その代わりに、ロッド側室５とタンク７とを排出通路２１を通じて接続するとともに、この排出通路２１の途中に開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２を設けたものである。
可変リリーフ弁２２は、排出通路２１の途中に設けた弁体２２ａと、排出通路２１を遮断するように弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂと、通電時にバネ２２ｂに対向する推力を発生する比例ソレノイド２２ｃとを備えて構成され、比例ソレノイド２２ｃに流れる電流量を調節することで開弁圧を調節することができるようになっている。
この可変リリーフ弁２２は、弁体２２ａに作用させる排出通路２１の上流となるロッド側室５の圧力がリリーフ圧を超えると、当該排出通路２１を開放させる方向に弁体２２ａを推す上記圧力に起因する推力と比例ソレノイド２２ｃによる推力との合力が、排出通路２１を遮断させる方向へ弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂの附勢力に打ち勝つようになって、弁体２２ａを後退させて排出通路２１を開放するようになっている。
また、この可変リリーフ弁２２にあっては、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を増大させると、比例ソレノイド２２ｃが発生する推力を増大させることができるようになっており、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を最大とすると開弁圧が最小となり、反対に、比例ソレノイド２２ｃに全く電流を供給しないと開弁圧が最大となる。
そして、可変リリーフ弁２２は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が開閉状態に関わらず、シリンダ装置１ｂに伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路２１を開放してロッド側室５をタンク７へ連通し、ロッド側室５内の圧力をタンク７へ逃がして、シリンダ装置１のシステム全体を保護するようになっている。
この実施の形態のシリンダ装置１ｂでは可変リリーフ弁２２を備えているので、シリンダ装置１ｂをアクチュエータとして作動させる場合、上記した二つの具体的な方法に加えて、この可変リリーフ弁２２の開弁圧を調節することでロッド側室５の圧力をコントロールしてシリンダ装置１の推力を制御することができる。つまり、可変リリーフ弁２２によってロッド側室５の圧力制御し、第一開閉弁９および第二開閉弁１１で推力の方向を決定するように制御する。
たとえば、シリンダ装置１ｂを伸長させつつ所望の伸長方向の所望の推力を得たい場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。この動作とともに、比例ソレノイド２２ｃの電流量を調節して可変リリーフ弁２２の開弁圧とピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように上記開弁圧を調節する。
すなわち、ピストン側室６と同圧となるロッド側室５の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を超えると可変リリーフ弁２２が開いてピストン側室６およびロッド側室５の圧力がタンク７へ逃げ、反対にロッド側室５の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を下回ると可変リリーフ弁２２が閉じてピストン側室６およびロッド側室５の圧力がポンプ１２からの液体供給によって上昇することになるので、結果、ピストン側室６およびロッド側室５の圧力は、可変リリーフ弁２２の開弁圧に制御され、これによって、シリンダ装置１の伸長方向への推力を所望した通りに得ることができる。よって、この制御を行うには、可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへの電流量と開弁圧の関係を把握しておけばよく、オープンループ制御を行うことができる。なお、比例ソレノイド２２ｃへの通電量をセンシングしておき電流ループを用いてフィードバック制御を行ってもよく、さらに、ロッド側室５の圧力をセンシングしてフィードバック制御することも可能である。
また、シリンダ装置１ｂが外力を受けて収縮しつつもこれに抵抗する伸長方向の所望の推力を得たい場合、伸長しつつ伸長方向の推力を得るのと同じように、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する状態で可変リリーフ弁２２の開弁圧を調節して、所望の推力を得ることができる。なお、この場合には、シリンダ装置１ｂは外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１ｂをダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとし、可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御することによっても所望の推力を得ることができる。
これに対して、シリンダ装置１ｂを収縮しつつ所望の収縮方向の所望の推力を得たい場合、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。この動作とともに、比例ソレノイド２２ｃの電流量を調節して可変リリーフ弁２２の開弁圧とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように上記開弁圧を調節する。
すなわち、ロッド側室５の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を超えると可変リリーフ弁２２が開いて圧力がタンク７へ逃げ、反対にロッド側室５の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を下回ると可変リリーフ弁２２が閉じてロッド側室５の圧力がポンプ１２からの液体供給によって上昇することになるので、結果、ロッド側室５の圧力は、可変リリーフ弁２２の開弁圧に制御され、これによって、シリンダ装置１ｂの伸長方向への推力を所望した通りに得ることができる。なお、ピストン側室６は第二開閉弁１１の連通ポジション１１ｂによってタンク７へ連通されるので、シリンダ装置１の収縮動作を妨げることが無い。
また、シリンダ装置１ｂが外力を受けて伸長しつつもこれに抵抗する収縮方向の所望の推力を得たい場合、収縮しつつ収縮方向の推力を得るのと同じように、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する状態で可変リリーフ弁２２の開弁圧を調節して、所望の推力を得ることができる。なお、この場合には、シリンダ装置１ｂは外力以上の推力を発揮しない状態であるので、シリンダ装置１ｂをダンパとして機能させれば足りることから、ポンプ１２からの液体供給を断って、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御することによっても所望の推力を得ることができる。
このように他の変形例におけるシリンダ装置１ｂにあっては、ロッド側室５をタンク７に連通する排出通路２１の途中に可変リリーフ弁２２を設けているので、一実施の形態とこの一変形例のシリンダ装置１，１ａの制御手法に加えて、可変リリーフ弁２２の開弁圧の制御によって推力を制御することができ、アクチュエータとしての機能を発揮することができるようになっている。そして、制御の仕方のバリエーションが増えるのみで、推力の発生原理は同じであるため、上記した一実施の形態のシリンダ装置１における種々の作用効果を発揮することができるのである。
加えて、この場合、可変リリーフ弁２２の開弁圧の制御によって推力の大きさを制御することができるので、比例ソレノイド２２ｃへ供給する電流量と開弁圧を把握しておくのみで、特にその他の状態量をセンシングせずともシリンダ装置１ｂの推力を調節することができる利点がある。
さらに、このシリンダ装置１ｂにあっても、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、ポンプ１２の駆動を停止してダンパとしても機能することができ、推力を可変リリーフ弁２２の開弁圧の制御によって調節でき、アクチュエータとして機能して被制振対象の振動をアクティブ制御によって抑制するだけでなく、スカイフックセミアクティブ制御によっても被制振対象の振動を抑制することができる。また、スカイフックセミアクティブ制御を行う場合にあって、シリンダ装置１ｂの推力を限りなく小さくする場合には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１をともに連通ポジション９ｂ，１１ｂとすればよい。
引き続いて、図４に示す一実施の形態の別の変形例におけるシリンダ装置１ｃについて説明する。このシリンダ装置１ｃにあっては、一実施の形態の他の変形例のシリンダ装置１ｂの第一開閉弁９および第二開閉弁１１をそれぞれ第一開閉弁２３および第二開閉弁２４に代えたものである。
第一開閉弁２３は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジション２３ｂと、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう流れのみを許容する遮断ポジション２３ｃとを備えたバルブ２３ａと、遮断ポジション２３ｃを採るようにバルブ２３ａを附勢するバネ２３ｄと、通電時にバルブ２３ａをバネ２３ｄに対向して連通ポジション２３ｂに切換えるソレノイド２３ｅとを備えて構成されている。
つづいて、第二通路１０の途中に設けられる第二開閉弁２４は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジション２４ｂと、タンク７からピストン側室６へ向かう流れのみを許容する遮断ポジション２４ｃとを備えたバルブ２４ａと、遮断ポジション２４ｃを採るようにバルブ２４ａを附勢するバネ２４ｄと、通電時にバルブ２４ａをバネ２４ｄに対向して連通ポジション２４ｂに切換えるソレノイド２４ｅとを備えて構成されている。
このように構成されることで、第一開閉弁２３が遮断ポジション２３ｃを採り、第二開閉弁２４が遮断ポジション２４ｃを採る状態では、シリンダ装置１ｃが外力を受けて強制的に伸縮させられると、可変リリーフ弁２２によって減衰力を調節されるダンパとして機能する。詳しくは、シリンダ装置１ｃが伸長する場合、ピストン側室６の容積が拡大して第二開閉弁２４の遮断ポジション２４ｃを通じてタンク７から液体を吸い込む一方、ロッド側室５が圧縮されて液体が排出通路２１を通じてタンク７へ排出される。この排出通路２１の液体の流れに可変リリーフ弁２２にて抵抗を与えてシリンダ装置１ｃの伸長を抑制する減衰力を発揮する。反対に、シリンダ装置１ｃが圧縮される場合、ピストン側室６が圧縮されピストン側室６内の液体が第一開閉弁２３の遮断ポジション２３ｃを通じて拡大するロッド側室５内へ流入するとともに、ロッド４がシリンダ２内へ侵入する体積分の液体がシリンダ２内で過剰となるので、過剰となる液体が排出通路２１を通じてタンク７へ排出される。このように、液体の流れは、ピストン側室６、ロッド側室５およびタンク７の順に循環する一方通行の流れとなり、シリンダ装置１ｃの伸縮作動によってシリンダ２から排出される液体が排出通路２１を通過する際に、この液体の流れに可変リリーフ弁２２にて抵抗を与えてシリンダ装置１ｃの圧縮を抑制する減衰力を発揮する。すなわち、このシリンダ装置１ｃにあっては、第一開閉弁２３と第二開閉弁２４がともに遮断ポジション２３ｃ，２４ｃを採ると、ユニフロー型のダンパとして機能することになる。
また、このシリンダ装置１ｃの場合、通電不能時には第一開閉弁２３と第二開閉弁２４のバルブ２３ａ，２４ａがバネ２３ｄ，２４ｄに押圧されて、それぞれ遮断ポジション２３ｃ，２４ｃを採り、可変リリーフ弁２２は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能するので、通電不能時などのフェール時には、自動的に、パッシブダンパとして機能することができる。また、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一とすることでピストン速度が伸縮時で同じであれば伸縮の双方で発生される減衰力を等しくすることができるので、特に、このように設定されるシリンダ装置１は、鉄道車両の車体と台車の相対振動のように振動方向に極性を持たないような被制振対象に最適となる。
すなわち、この場合、第一開閉弁２３の遮断ポジション２３ｃは、第一通路８と協働してピストン側室６からロッド側室５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路として機能しており、第二開閉弁２４の遮断ポジション２４ｃは、第二通路１０と協働してタンク７からピストン側室６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路として機能している。このように、整流通路は、第一開閉弁２３の遮断ポジション２３ｃと第一通路８に集約することができるが、別途、第一通路８から独立してピストン側室６とロッド側室５とを連通する通路を設けて当該通路の途中に逆止弁を設ける構造を採用してもよく、たとえば、ピストン３に設けてもよい。また、吸込通路も同じく、第二開閉弁２４の遮断ポジション２４ｃと第二通路１０に集約することができるが、別途、第二通路１０から独立してピストン側室６とタンク７とを連通する通路を設けて当該通路の途中に逆止弁を設ける構造を採用してもよく、たとえば、蓋１３に設けてもよい。
さらに、このシリンダ装置１ｃでは、ロッド側室５とタンク７とが制限通路２５を通じて接続されており、この制限通路２５の途中には、通過する液体の流れに抵抗を与えるオリフィス２６が設けられている。
シリンダ装置１ｃを組み上げた際に、第一開閉弁２３、第二開閉弁２４および可変リリーフ弁２２を閉じてシリンダ装置１ｃをユニフローダンパ状態としたままに、シリンダ装置１ｃを伸縮作動させると制限通路２５を通じて液体をシリンダ２とタンク７とに循環させて、気体混入の可能性の液体をタンク７へ排出して気体混入の虞の無い液体をシリンダ２へタンク７から吸込ませることで、シリンダ２内のエア抜きを行うことができる。すなわち、この制限通路２５は、エア抜き用の通路として機能しており、通常動作には、オリフィス２６が抵抗となって制限通路２５を通過する流量が大きく制限され、シリンダ装置１ｃをアクチュエータとして機能させる場合に、制限通路２５を液体が通過するロスを最小限に留めるようになっている。また、シリンダ装置１ｃがフェール時にダンパとして機能する場合であって、可変リリーフ弁２２と協働してオリフィス２６で減衰力を発生するようにしてもよく、さらには、可変リリーフ弁２２の開弁ができないような状態が生じた際に、オリフィス２６単体で減衰力の発揮を確実に行うことも可能である。なお、上記制限通路２５とオリフィス２６は、上述した各形態におけるシリンダ装置１，１ａ，１ｂの回路中にも設けることができる。
そして、この別の実施の形態のシリンダ装置１ｃをアクチュエータとして作動させる制御方法は、上記したシリンダ装置１ｂと同様に行うことができ、第一開閉弁２３および第二開閉弁２４の開閉制御のみで推力の大きさと方向を制御するようにしてもよいし、第一開閉弁２３および第二開閉弁２４で推力の方向を行ってモータ１５のトルク制御によって推力の大きさを制御するようにしてもよいし、第一開閉弁２３および第二開閉弁２４で推力の方向を行って可変リリーフ弁２２の開弁圧で推力の大きさを制御するようにしてもよい。
なお、シリンダ装置１ｃを圧縮作動時にダンパとして機能させる場合、ポンプ１２からの液体供給を断って、第二開閉弁２４を遮断ポジション２４ｃとし、可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御することによって所望の推力を得ることができる。なお、第一開閉弁２３は、遮断ポジション２３ｃにてピストン側室６からロッド側室５への液体の流れを許容しており、遮断ポジション２３ｃを採ってもシリンダ装置１が収縮することができるので、シリンダ装置１ｃを後述するスカイフックセミアクティブ制御を行わずに完全にパッシブダンパとして機能させる場合にあっては、第一開閉弁２３は、連通ポジション２３ｂと遮断ポジション２３ｃのいずれを採ってもよい。同様に、シリンダ装置１ｃを伸長作動時にダンパとして機能させる場合、ポンプ１２からの液体供給を断って、第一開閉弁２３を遮断ポジション２３ｃとし、可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御することによっても所望の推力を得ることができる。第二開閉弁２４は、遮断ポジション２４ｃにてタンク７からピストン側室６への液体の流れを許容しており、遮断ポジション２４ｃを採ってもシリンダ装置１ｃが伸長することができるので、シリンダ装置１ｃを後述するスカイフックセミアクティブ制御を行わずに完全にパッシブダンパとして機能させる場合にあっては、第二開閉弁２４は、連通ポジション２４ｂと遮断ポジション２４ｃのいずれを採ってもよい。
このように別の変形例におけるシリンダ装置１ｃにあっても、ロッド側室５をタンク７に連通する排出通路２１の途中に可変リリーフ弁２２を設けているので、各形態のシリンダ装置１，１ａ，１ｂの制御手法のうち任意に選択してアクチュエータとしての機能を発揮することができるようになっている。このように、シリンダ装置１ｃにあっては、シリンダ装置１に対して制御の仕方のバリエーションが増えるのみで、推力の発生構造は同じであるため、上記した一実施の形態のシリンダ装置１における種々の作用効果を発揮することができるのである。
加えて、この場合にも、可変リリーフ弁２２の開弁圧の制御によって推力の大きさを制御することができるので、比例ソレノイド２２ｃへ供給する電流量と開弁圧を把握しておくのみで、特にセンシングせずともシリンダ装置１ｂの推力を調節することができる利点がある。
さらに、このシリンダ装置１ｃにあっては、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、特に、整流通路と吸込通路とを設けているので、第一開閉弁２３および第二開閉弁２４を制御せずともパッシブなユニフローダンパとして機能させることができ、通電不能時にあっても確実にダンパ機能を発現することができる。
そして、このシリンダ装置１ｃでは、ポンプ１２を駆動してアクチュエータとして機能することも、ポンプ１２の駆動を停止してダンパとしても機能することができ、推力を可変リリーフ弁２２の開弁圧の制御によって調節でき、アクチュエータとして機能して被制振対象の振動をアクティブ制御によって抑制するだけでなく、スカイフックセミアクティブ制御によっても被制振対象の振動を抑制することができる。
また、スカイフックセミアクティブ制御を行う際に、伸長作動時においてシリンダ装置１ｃの推力を限りなく小さくする場合、第一開閉弁２３を連通ポジション２３ｂとして第二開閉弁２４を遮断ポジション２４ｃとすればよく、反対に、圧縮作動時においてシリンダ装置１ｃの推力を限りなく小さくする場合、第一開閉弁２３を遮断ポジション２３ｃとして第二開閉弁２４を連通ポジション２４ｂとすればよい。
それゆえ、スカイフックセミアクティブ制御を行う際に、伸長作動時においてこれを抑制する減衰力を発揮する場合、第一開閉弁２３を遮断ポジション２３ｃとして第二開閉弁２４を連通ポジション２４ｃとすればよく、被制振対象の振動方向は切換わらずにシリンダ装置１ｃの伸縮方向のみが切換わっても第一開閉弁２３が遮断ポジション２３ｃで第二開閉弁２４が連通ポジション２４ｃとなっているので、シリンダ装置１ｃの減衰力を限りなく小さくなって、被制振対象を加振することがない。逆に、圧縮作動時においてこれを抑制する減衰力を発揮する場合、第一開閉弁２３を連通ポジション２３ｂとして第二開閉弁２４を遮断ポジション２４ｂとすればよく、被制振対象の振動方向は切換わらずにシリンダ装置１ｃの伸縮方向のみが切換わっても第一開閉弁２３が連通ポジション２３ｂで第二開閉弁２４が遮断ポジション２４ｂとなっているので、シリンダ装置１ｃの減衰力を限りなく小さくなって、被制振対象を加振することがない。
したがって、この別の実施の形態のシリンダ装置１ｃにあっては、スカイフックセミアクティブ制御を行うに際して、カルノップ理論による極性判別を行わずとも、被制振対象の振動方向とシリンダ装置１の相対方向が異なるときにはシリンダ装置１ｃが機械的に減衰力を０に近づけるので、スカイフックセミアクティブ制御を行う上での演算負担が軽減されるとともに、第一開閉弁２３および第二開閉弁２４の制御が簡単となる。
さらに、この実施の形態にあっては、シリンダ２の外周に外筒２７を設けてシリンダ２と外筒２７との間にタンク７を設けている。このように、シリンダ２と外筒２７との間にタンク７を設けることで、制限通路２５とオリフィス２６をシリンダ２の図４中上方の肉厚に設けることができ、シリンダ装置１ｃを図示するように水平横置きにする場合に、シリンダ２内に混入した気体を速やかにタンク７へ排出することができ、シリンダ装置１ｃの応答性低下をいち早く解消できる利点を享受することができる。なお、外筒２７は、上記した各実施の形態に適用することができるのは当然である。
さらに、上記シリンダ装置１ｂ，１ｃにおける可変リリーフ弁２２を、図５に示す可変リリーフ弁３０に変更することもできる。この図５の可変リリーフ弁３０は、比例ソレノイド３１と、排出通路２１の途中に接続される減衰通路３２と、減衰通路３２に並列されるリリーフ通路３３と、減衰通路３２を開放するよう附勢されるとともに比例ソレノイド通電時に減衰通路３２を閉じるように設定され、減衰通路開放時に液体の流れに抵抗を与える切換弁体３４と、リリーフ通路３３を閉じるよう附勢されるとともに比例ソレノイド通電時に通電量に応じて開弁圧が減少するリリーフ弁体３５とを備えて構成されている。
より詳しくは、切換弁体３４にはリリーフ弁体３５側へ向けて延びるプッシュロッド３６が接続されており、比例ソレノイド３１に通電すると、当該比例ソレノイド３１によって切換弁体３４が押圧されて遮断ポジションに切換わるとともに、このプッシュロッド３６がリリーフ弁体３５に当接して比例ソレノイド３１の推力をリリーフ弁体３５に作用させることができるようになっている。
そして、比例ソレノイド３１の推力がリリーフ弁体３５を附勢するバネ３７に対向する向きで当該リリーフ弁体３５に作用するので、比例ソレノイド３１への通電量を調節することでリリーフ弁体３５の開弁圧を制御することができる。
すなわち、比例ソレノイド３１へ電流を供給しない場合、可変リリーフ弁３０は、切換弁体３４が減衰通路３２を開放して通過する作動油の流れに抵抗を与えるので絞り弁として機能するとともに、過大な入力に対しては、開弁圧が最大に設定されるリリーフ弁体３５がリリーフ通路３３を開放してリリーフ機能を発揮する。
対して、比例ソレノイド３１へ電流を供給する場合、切換弁体３４が減衰通路３２を遮断するので、リリーフ弁体３５が比例ソレノイド３１への通電量に応じて調節される開弁圧にてリリーフ通路３３を開放してリリーフ機能を発揮する。
このような比例電磁式の可変リリーフ弁３０を用いても、シリンダ装置１ｂ，１ｃのアクチュエータの推力の大きさを制御することができ、アクティブ制御とセミアクティブ制御の両方の制御に対応することができる。さらに、フェール時には絞り弁として機能するので、シリンダ装置１ｃに適用すれば、シリンダ装置１ｃは、絞り弁として機能する可変リリーフ弁３０によって減衰力を発揮するパッシブダンパとして機能することになり、フェール時の減衰特性をリリーフ弁の特性ではなく、種々の絞り弁に依存した特性とすることが可能となって、より鉄道車両の振動に適した減衰力を発揮することができるようになるのである。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
一実施の形態におけるシリンダ装置の回路図である。 一実施の形態の一変形例におけるシリンダ装置の回路図である。 一実施の形態の他の変形例におけるシリンダ装置の回路図である。 一実施の形態の別の変形例におけるシリンダ装置の回路図である。 可変リリーフ弁の回路図である。 従来のシリンダ装置の回路図である。
符号の説明
１，１ａ，１ｂ，１ｃ シリンダ装置
２ シリンダ
３ ピストン
４ ロッド
５ ロッド側室
６ ピストン側室
７ タンク
８ 第一通路
９，２３ 第一開閉弁
９ａ，２３ａ 第一開閉弁におけるバルブ
９ｂ，２３ｂ 第一開閉弁における連通ポジション
９ｃ，２３ｃ 第一開閉弁における遮断ポジション
９ｄ，２３ｄ 第一開閉弁におけるバネ
９ｅ，２３ｅ 第一開閉弁におけるソレノイド
１０ 第二通路
１１，２４ 第二開閉弁
１１ａ，２４ａ 第二開閉弁におけるバルブ
１１ｂ，２４ｂ 第二開閉弁における連通ポジション
１１ｃ，２４ｃ 第二開閉弁における遮断ポジション
１１ｄ，２４ｄ 第二開閉弁におけるバネ
１１ｅ，２４ｅ 第二開閉弁におけるソレノイド
１２ ポンプ
１３ 蓋
１４ ロッドガイド
１５ モータ
１６ 供給通路
１７ 逆止弁１
１８ 通路
１９ リリーフ弁
１９ａ リリーフ弁における弁体
１９ｂ リリーフ弁におけるバネ
２１ 排出通路
２２，３０ 可変リリーフ弁
２２ａ 可変リリーフ弁における弁体
２２ｂ，３７ 可変リリーフ弁におけるバネ
２２ｃ，３１ 可変リリーフ弁における比例ソレノイド
２５ 制限通路
２６ オリフィス
２７ 外筒
３２ 可変リリーフ弁における減衰通路
３３ 可変リリーフ弁におけるリリーフ通路
３４ 可変リリーフ弁における切換弁体
３５ 可変リリーフ弁におけるリリーフ弁体
３６ 可変リリーフ弁におけるプッシュロッド

Claims (11)

  1. シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、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、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室へ液体を供給するポンプとを備えたことを特徴とするシリンダ装置。
  2. ロッド側室をタンクへ接続する排出通路と、排出通路の途中に開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
  3. 可変リリーフ弁の開弁圧を制御することにより、推力が制御されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
  4. ポンプから供給される液体によりシリンダからロッドを突出させる伸長作動時には、第一開閉弁を開状態に維持しつつ第二開閉弁を開閉して伸長方向の推力が制御され、ポンプから供給される液体によりシリンダ内へロッドを侵入させる圧縮作動時には、第二開閉弁を開状態に維持しつつ第一開閉弁を開閉して圧縮方向の推力が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
  5. ポンプがモータにより駆動され、モータのトルクを制御することにより推力が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
  6. タンクからピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、ピストン側室からロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシリンダ装置。
  7. ロッド側室をタンクへ接続するとともに途中にオリフィスを備えた制限流路を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシリンダ装置。
  8. ポンプとロッド側室との間に、ロッド側室からポンプへ向かう液体の流れを防止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、６および７のシリンダ装置。
  9. タンクは、シリンダと、このシリンダを覆う外筒との間の環状隙間で形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のシリンダ装置。
  10. 鉄道車両の車体と台車の一方にシリンダを連結するとともに車体と台車の他方にロッドを連結し、アクティブ制御とセミアクティブ制御のうち任意に選択される制御則に則り制御される請求項２から９のいずれかに記載のシリンダ装置。
  11. 第一開閉弁、第二開閉弁は、電磁開閉弁であって、非通電時にバネによって遮断ポジションを採るとともに、可変リリーフ弁は比例ソレノイドによって開弁圧を調節可能な電磁式の可変リリーフ弁であって非通電時には開弁圧を最大にすること特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載のシリンダ装置
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