JP2018071770A - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両設計およびメンテナンスにおけるコストを低減し、かつ、制御上の煩雑さも解消できるシリンダ装置の提供である。
【解決手段】本発明のシリンダ装置１は、駆動ユニットＤが伸縮ユニットＥとバルブユニットＶのいずれかに対して着脱自在に取付可能であり、バルブユニットＶがバルブコントロールユニットＣに制御され、駆動ユニットＤにおけるモータ２６がモータドライバユニットＭに制御される。また、本発明の他のシリンダ装置１は、伸縮ユニットＥとバルブユニットＶのいずれかが駆動ユニットＤを着脱自在に取付ける取付部Ａを有しており、バルブユニットＶがバルブコントロールユニットＣに制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置に関する。

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。

このようなシリンダ装置は、鉄道車両の台車と、鉄道車両の車体下部に設けた中心ピンとの間に介装されて使用され、出力する推力で鉄道車両の進行方向に対して横方向の車体の振動を抑制でき、鉄道車両における乗心地を向上させる。

通常、鉄道車両は、一両のみで運行されず、複数両の鉄道車両を連結して編成列車が構成される。編成列車では、架線から電気を得るためにパンタグラフといった集電装置を搭載した鉄道車両が設けられており、また、編成によっては特別車両も設けられる。

編成列車中では、先頭車両、パンタグラフ付車両、最後尾車両が他の鉄道車両よりも振動が大きくなり、乗心地が悪くなる傾向にある。このような鉄道車両には、アクチュエータ機能を持つシリンダ装置（たとえば、特許文献１参照）を設けて車体を制振して乗心地の向上を図っている。また、特別料金を支払って乗車する必要がある特別車両では、普通車両との差別化のためにアクチュエータ機能を持つシリンダ装置を設ける場合がある。なお、アクチュエータ機能を持つシリンダ装置は、油圧利用のものの他、電動や空気圧を利用したものもある。

これに対して、編成列車中の先頭車両、パンタグラフ付車両、特別車両および最後尾車両を除く他の鉄道車両では、アクティブに振動抑制するまでの要求が少ないため、セミアクティブダンパとして機能する油圧利用のシリンダ装置（たとえば、特許文献２参照）が設置される。

つまり、編成列車中の全鉄道車両で同一のシリンダ装置が設置されるのではなく、鉄道車両の編成列車中の位置、用途や構造に応じて、設置されるシリンダ装置の構造も制御手法も異なる。

特開２０１０−６５７９７号公報 特開平０８−０８２３３８号公報

このように、編成列車で見ると異なるシリンダ装置を搭載した鉄道車両が混在しているため、車両毎に選択される制振システムに対応しなくてはならず、車両設計の工数が増えてコスト高となる。

また、シリンダ装置とコントローラの保守の面を考えても、編成列車毎にメンテナンスするために、編成列車中に異なるシリンダ装置が混在すると、メンテナンス作業が煩雑となり面倒である。

以上から、従来のシリンダ装置では、鉄道車両の設計コストやメンテナンスのコストが嵩むとともに、制御面から見ても複数の制御手法が混在するために編成列車全体で考えると制御が煩雑となってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題を改善するために、その目的とするところは、車両設計およびメンテナンスにおけるコストを低減し、かつ、制御上の煩雑さも解消できるシリンダ装置の提供である。

前記した目的を達成するため、本発明のシリンダ装置は、駆動ユニットが伸縮ユニットとバルブユニットのいずれかに対して着脱自在に取付可能であり、バルブユニットがバルブコントロールユニットに制御され、駆動ユニットにおけるモータがモータドライバユニットに制御される。

また、本発明の他のシリンダ装置は、伸縮ユニットとバルブユニットのいずれかが駆動ユニットを取付可能な取付部を有しており、バルブユニットがバルブコントロールユニットに制御される。

このようにシリンダ装置が構成されると、アクチュエータとして機能できるだけでなく、駆動ユニットを取外し、モータドライバユニットを設けない状態では、セミアクティブダンパとして機能できる。

そして、編成列車を構成する鉄道車両にシリンダ装置を適用するにあたって、アクティブに制振する必要があってアクチュエータとしての機能の発揮が期待される鉄道車両であるか、アクティブに制振する必要までは求められていない鉄道車両であるかに応じて、適するようにシリンダ装置が搭載すべきユニットを選択すればよい。よって、鉄道車両への搭載にあたって、伸縮ユニットが同一であるので、鉄道車両側における取付構造を違える必要はなく、また、バルブコントロールユニットが同一であり、駆動ユニットおよびモータドライバユニットの有無の違いだけで、他のユニットは共通している。

また、駆動ユニットを取外した状態では、バルブコントロールユニットが伸縮ユニットをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させ、駆動ユニットを取付た状態では、バルブコントロールユニットが伸縮ユニットをアクチュエータ、セミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させるようにシリンダ装置を構成してもよい。このように構成されたシリンダ装置では、編成列車を構成する各鉄道車両のうちアクチュエータ機能の要否で、駆動ユニットの有無を決定して、鉄道車両へ搭載すればよく、バルブコントロールユニットにおける制御も共通化でき、駆動ユニットの有無により制御を切換える必要もなくなる。

さらに、モータドライバユニットがバルブコントロールユニットからモータ駆動指令を受け取るとモータを駆動するようにシリンダ装置を構成してもよい。このように構成されるシリンダ装置では、モータの駆動が不要な状況ではモータを停止させられるため、アクチュエータ機能が必要なときにのみモータを駆動させればよく、消費電力を低減できる。

また、モータドライバユニットがモータを駆動する際、モータを一定の回転速度で駆動するようにシリンダ装置を構成してもよい。このように構成されるシリンダ装置によれば、モータドライバユニットの搭載の有無で、バルブコントロールユニットにおける制御を違える必要がなく、また、モータドライバユニットにおける制御も違える必要がない。よって、モータドライバユニットの取付および取外し作業にあたって、制御上で連携させる必要が無くなり、作業が非常に簡素となる。

さらに、バルブコントロールユニットとモータドライバユニットが回路上、互いに独立しているシリンダ装置では、モータドライバユニットの取付および取外し作業が非常に容易となる。

本発明のシリンダ装置によれば、車両設計およびメンテナンスにおけるコストを低減し、かつ、制御上の煩雑さも解消できる。

一実施の形態におけるシリンダ装置の概略図である。 鉄道車両に搭載した状態における一実施の形態のシリンダ装置を示す図である。 一実施の形態におけるシリンダ装置の一部拡大図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるシリンダ装置１は、図１に示すように、伸縮ユニットＥと、バルブユニットＶと、バルブコントロールユニットＣと、駆動ユニットＤと、モータドライバユニットＭとを備えて構成されている。シリンダ装置１は、図２に示すように、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔとの間に介装されており、発揮する力で車体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。

以下、各部について詳細に説明する。伸縮ユニットＥ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、タンク７と、整流通路８と、吸込通路９とを備えて構成される。

シリンダ２は筒状であって、その図１中右端は蓋１０によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド１１が取付られている。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４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端がシリンダ２外へ突出されており、シリンダ２内の他端がシリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３に連結されている。なお、ロッド４の外周とロッドガイド１１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。また、シリンダ２内は、ピストン３によってロッド４が挿通されるロッド側室５とロッド４が挿通されないピストン側室６とに区画されている。これらロッド側室５とピストン側室６は、液体として、たとえば、作動油で充満されている。

シリンダ２の外周側には、両端が前述の蓋１０とロッドガイド１１とに連結される外筒１２が設けられている。この外筒１２とシリンダ２との間には、環状隙間が設けられており、この環状隙間で液体を貯留するタンク７が形成されている。具体的には、タンク７には、液体として作動油が充填され、作動油の他に気体も充填されており、タンク７内の圧力は略大気圧とされている。また、タンク７内には、蓋１０とロッドガイド１１とで挟持されるパイプ１３が収容されている。なお、タンク７は、シリンダ２と外筒１２との間に形成されているが、他所へ設けてもよく、たとえば、ロッド側室５とピストン側室６に対して直列に配置される位置に設けられてもよい。

さらに、ピストン３には、整流通路８が設けられている。整流通路８は、ピストン側室６とロッド側室５とを連通しており、途中に逆止弁８ａを備えていて、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。また、蓋１０には、吸込通路９が設けられている。吸込通路９は、タンク７とピストン側室６とを連通しており、途中に逆止弁９ａを備えており、タンク７からピストン側室６へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、本例では、整流通路８は、ピストン３に設けられており、吸込通路９は、蓋１０に設けられているが、他所に設けてもよい。

蓋１０には、一側部から他側部へ開口するとともにパイプ１３内に連通される通路１０ａと、他側部から開口してピストン側室６へ通じる通路１０ｂと、一側部から他側部へ開口するとともに吸込通路９の途中に接続する通路１０ｃとが設けられている。ロッドガイド１１には、ロッド側室５をパイプ１３内へ連通する通路１１ａが設けられている。通路１０ａは、パイプ１３を介して通路１１ａに通じており、ロッド側室５へ連通されている。

バルブユニットＶは、本例では、蓋１０の他側部（図１中下方側部）に装着されるバルブブロック１４内に設けられた第一通路１５および第二通路１６と、第一通路１５および第二通路１６のそれぞれに設けられた第一開閉弁１７および第二開閉弁１８と、排出通路１９と、排出通路１９に設けた圧力制御弁２０とを備えている。

バルブユニットＶについて詳細に説明する。第一通路１５は、両端がバルブブロック１４の図１中上端に開口しており、バルブブロック１４を蓋１０に装着すると、一端がロッド側室５に通じる通路１０ａに、他端がピストン側室６に通じる通路１０ｂにそれぞれ連通される。よって、第一通路１５は、ロッド側室５とピストン側室６とを連通している。

第一開閉弁１７は、本例では、電磁開閉弁とされており、第一通路１５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とを備えている。そして、第一開閉弁１７は、通電時に連通ポジションを採ってロッド側室５とピストン側室６とを連通し、非通電時に遮断ポジションを採って第一通路１５を遮断する。

第二通路１６は、両端がバルブブロック１４の図１中上端に開口しており、バルブブロック１４を蓋１０に装着すると、一端がピストン側室６に通じる通路１０ｂに、他端がタンク７に通じる通路１０ｃにそれぞれ連通される。よって、第二通路１６は、ピストン側室６とタンク７とを連通している。なお、第二通路１６における蓋１０の通路１０ｂに通じる部分が第一通路１５の一部としても機能している。

第二開閉弁１８は、本例では、電磁開閉弁とされており、第二通路１６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とを備えている。そして、第二開閉弁１８は、通電時に連通ポジションを採ってピストン側室６とタンク７とを連通し、非通電時に遮断ポジションを採って第二通路１６を遮断する。

排出通路１９は、両端がバルブブロック１４の図１中上端に開口しており、バルブブロック１４を蓋１０に装着すると、一端がロッド側室５に通じる通路１０ａに、他端がタンク７に通じる通路１０ｃにそれぞれ連通される。よって、排出通路１９は、ロッド側室５とタンク７とを連通している。なお、排出通路１９における蓋１０の通路１０ａに通じる部分が第一通路１５の一部としても機能し、蓋１０の通路１０ｃに通じる部分が第二通路１６の一部としても機能している。

圧力制御弁２０は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、供給する電流量に応じて開弁圧を調節でき、電流量を最大とすると開弁圧を最小とし、電流を供給しないと開弁圧を最大とするようになっている。そして、圧力制御弁２０は、ロッド側室５内の圧力を開弁圧に調節でき、供給される電流量に応じてロッド側室５内の圧力を制御できる。

なお、本例では、蓋１０にバルブブロック１４を装着して伸縮ユニットＥとバルブユニットＶとを一体化しているが、ロッドガイド１１に適宜通路設けて、ロッドガイド１１側へバルブブロック１４を装着してもよい。また、蓋１０或いはロッドガイド１１にバルブブロック１４が一体化された構造として、伸縮ユニットＥとバルブユニットＶとを分離不能な構造としてもよい。さらに、バルブブロック１４を蓋１０とロッドガイド１１の双方に装着する構造として、バルブブロック１４にパイプ１３の代わりに通路１１ａと通路１０ａを連通する通路を設けてパイプ１３を廃止してもよい。蓋１０にバルブブロック１４を装着するに際しては、ボルト等による締結の他、分離不能とする場合には溶接とすればよい。

バルブコントロールユニットＣは、第一開閉弁１７、第二開閉弁１８および圧力制御弁２０を制御する。バルブコントロールユニットＣは、ハードウェアとしては、第一開閉弁１７、第二開閉弁１８および圧力制御弁２０のソレノイドを駆動する回路と、ソレノイドの電流の監視と前記回路の動作制御する処理部とで構成されている。
バルブコントロールユニットＣは、伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合、以下のように、伸縮ユニットＥに発揮させる力を制御する。具体的には、バルブコントロールユニットＣは、車体Ｂに作用する車両進行方向に対して横方向の加速度を検知して、伸縮ユニットＥに発生させるべき目標力を求め、第一開閉弁１７、第二開閉弁１８および圧力制御弁２０を制御する。なお、伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合、図３に示すように、蓋１０における通路１０ａの上端開口と通路１０ｃの上端開口は、プラグ２１，２２によって閉鎖すればよい。

伸縮ユニットＥに図１中左へ押す方向の力を発揮させる場合、バルブコントロールユニットＣは、第一開閉弁１７へ通電して開弁させ、第二開閉弁１８へは通電せず閉弁させつつ、圧力制御弁２０への通電量を目標力に応じて調節する。この状態では、伸縮ユニットＥは、外力でピストン３が図１中右方向へ押されて収縮すると、第二通路１６が遮断されるため、作動油は、第一通路１５を介して圧縮されるピストン側室６から拡大するロッド側室５へ移動する。そして、ロッド４がシリンダ２内に侵入する体積分の作動油がシリンダ２内で過剰となるため、前記体積分の作動油は、排出通路１９を介してタンク７へ移動し、ロッド側室５内の圧力は圧力制御弁２０の開弁圧に調節される。この場合、ロッド側室５とピストン側室６とが第一通路１５によって連通されているので、ロッド側室５とピストン側室６の圧力が等圧となり、伸縮ユニットＥは、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた値の左向きの力を発生する。そして、この場合、ロッド側室５とピストン側室６の圧力は、圧力制御弁２０で調節できるので、伸縮ユニットＥが外力で収縮する際に、この収縮に対抗する力を制御できる。

伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合であって、第一開閉弁１７が開弁し、第二開閉弁１８が閉弁する状態で、伸縮ユニットＥが伸長すると、以下のように作動する。伸縮ユニットＥが伸長すると、圧縮されるロッド側室５から第一通路１５を通じて拡大するピストン側室６へ作動油が移動する。この場合、ロッド４がシリンダ２から退出するが、シリンダ２内からロッド４が退出する体積分の作動油は吸込通路９を介してタンク７から供給される。よって、第一開閉弁１７が開弁し、第二開閉弁１８が閉弁する状態で伸縮ユニットＥが伸長する場合、ロッド側室５およびピストン側室６はタンク圧となるので、伸縮ユニットＥは伸長に対しては対抗する力を発揮しない。

他方、伸縮ユニットＥに図１中右へ押す方向の力を発揮させる場合、バルブコントロールユニットＣは、第一開閉弁１７へは通電せず閉弁させ、第二開閉弁１８へ通電して開弁させつつ、圧力制御弁２０への通電量を目標力に応じて調節する。この状態では、伸縮ユニットＥは、外力でピストン３が図１中左方向へ押されて伸長すると、第一通路１５が遮断されるため、作動油は、排出通路１９を介して圧縮されるロッド側室５からタンク７へ移動する。また、ロッド４がシリンダ２から退出するが、シリンダ２内からロッド４が退出する体積分の作動油は吸込通路９を介してタンク７から供給される。そして、ロッド側室５内の圧力は圧力制御弁２０の開弁圧に調節される。この場合、ロッド側室５内の圧力が圧力制御弁２０の開弁圧と等圧となり、ピストン側室６内の圧力はタンク圧となり、伸縮ユニットＥは、ピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積に前記圧力を乗じた値の右向きの力を発生する。そして、この場合、ロッド側室５の圧力は、圧力制御弁２０で調節できるので、伸縮ユニットＥが外力で伸長する際に、この伸長に対抗する力を制御できる。

伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合であって、第一開閉弁１７が閉弁し、第二開閉弁１８が開弁する状態で、伸縮ユニットＥが収縮すると、以下のように作動する。伸縮ユニットＥが収縮すると、圧縮されるピストン側室６から整流通路８および第二通路１６を通じてロッド側室５とタンク７へ作動油が移動する。よって、第一開閉弁１７が閉弁し、第二開閉弁１８が開弁する状態で伸縮ユニットＥが収縮する場合、ロッド側室５およびピストン側室６はタンク圧となるので、伸縮ユニットＥは収縮に対しては対抗する力を発揮しない。

なお、本例の伸縮ユニットＥでは、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。よって、伸縮両側で等しい力を発生させる際に、伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなり、伸縮の方向によって圧力制御弁２０の通電量も同じとなるので制御が簡素となる。加えて、伸縮ユニットＥの変位量（ストローク量）に対して排出通路１９を流れる作動油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の圧力で伸縮ユニットＥの伸縮両側の力を制御できる点は変わらない。

伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合、バルブコントロールユニットＣが前述のように制御すると、シリンダ装置１を所望する方向への力のみを発揮する片効きのダンパとして機能させ得る。よって、たとえば、力を発揮する方向が鉄道車両の台車Ｔの振動により車体Ｂを加振する方向である場合、そのような方向には力を出さないようにシリンダ装置１を片効きのダンパと機能させ得る。よって、このシリンダ装置１は、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとして機能できる。

また、バルブコントロールユニットＣが第一開閉弁１７、第二開閉弁１８へ通電しない場合、伸縮ユニットＥは伸縮すると必ずシリンダ２から作動油が排出通路１９を介してタンク７へ排出される。よって、この場合、圧力制御弁２０への通電量を調節可能な場合には、シリンダ装置１を可変減衰ダンパとして機能させられる。さらに、バルブコントロールユニットＣが第一開閉弁１７、第二開閉弁１８および圧力制御弁２０へ通電できないフェール時には、圧力制御弁２０の開弁圧が最大となり、シリンダ装置１はパッシブダンパとして機能する。

なお、圧力制御弁２０を与える電流量で開弁圧を比例的に変化させる比例電磁リリーフ弁とすると、開弁圧の制御が簡単となるが、圧力制御弁２０は、比例電磁リリーフ弁に限定されない。

つづいて、駆動ユニットＤについて説明する。駆動ユニットＤは、本例では、蓋１０の一側部（図１中上方側部）に装着されるブロック２３内に設けられた供給通路２４と、供給通路２４に設けたポンプ２５と、ブロック２３によって支持されるモータ２６とを備えている。

駆動ユニットＤについて詳細に説明する。供給通路２４は、両端がブロック２３の図１中下端に開口しており、ブロック２３を蓋１０に装着すると、一端がロッド側室５に通じる通路１０ａに、他端がタンク７に通じる通路１０ｃにそれぞれ連通される。よって、供給通路２４は、ロッド側室５とタンク７とを連通している。

ポンプ２５は、モータ２６によって駆動されるようになっており、本例では、一方向のみに作動油を吐出するポンプとされており、吐出口が供給通路２４によってロッド側室５へ連通され、吸込口がタンク７に通じている。よって、モータ２６によって駆動されると、タンク７から作動油を吸込んでロッド側室５へ供給する。モータ２６は、モータドライバユニットＭから電流供給を受けて回転駆動されるようになっている。前述のようにポンプ２５は、一方向のみに作動油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が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２５の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ２５を駆動する駆動源であるモータ２６にあっても回転方向の切換が不要であるから、回転方向切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ２６も安価なものを使用できる。

なお、供給通路２４のポンプ２５より下流には、ロッド側室５からポンプ２５への作動油の逆流を阻止する逆止弁２７と作動油を濾過して作動油中から異物を取り除くストレーナ２８とが設けられている。

なお、本例では、蓋１０に螺子孔１０ｄが、ブロック２３の螺子孔１０ｄに符合する位置に透孔２３ａがそれぞれ設けられ、透孔２３ａに挿通されて螺子孔１０ｄに螺着されるボルト２９を利用して、駆動ユニットＤが伸縮ユニットＥに着脱自在に取付られる。よって、本例では、駆動ユニットＤの取付部Ａは、蓋１０の側部（図１中上端部）となっている。なお、ロッドガイド１１に適宜通路設けて、駆動ユニットＤをロッドガイド１１へ着脱自在に取付てもよい。また、本例では、駆動ユニットＤを伸縮ユニットＥに取付ているが、バルブブロック１４に適宜通路を設けてバルブユニットＶに駆動ユニットＤを着脱自在に取付てもよい。

モータドライバユニットＭは、モータ２６を所定の一定回転速度で駆動するようモータ２６に流れる電流を制御する。具体的には、モータドライバユニットＭは、インバータ等のモータ２６を駆動する回路を備えていて、モータ２６の回転速度を監視して、当該回転速度が前記の所定の回転速度となるようにモータ２６をフィードバック制御により駆動する。また、本例では、モータドライバユニットＭは、バルブコントロールユニットＣからモータ駆動指令を受け取ると、モータ２６を駆動するようになっている。よって、本例では、モータドライバユニットＭは、モータ２６を駆動するか否かについて、バルブコントロールユニットＣの支配下にあるが、モータ２６の駆動制御そのものについては、自立している。なお、バルブコントロールユニットＣにおけるモータ駆動指令を出力する機能については、オンオフの選択が可能とされており、伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶおよびバルブコントロールユニットＣのみでシリンダ装置１が構成される場合、この機能を切ればよい。

また、モータドライバユニットＭは、ハードウェアとしては、インバータ回路と、インバータ回路の動作を制御する処理部とで構成されており、バルブコントロールユニットＣと同一基板上に設けられてもよい。

そして、図１に示すように、伸縮ユニットＥ、バルブユニットＶ、バルブコントロールユニットＣ、駆動ユニットＤおよびモータドライバユニットＭの全てでシリンダ装置１が構成される場合、以下のように、伸縮ユニットＥに発揮させる力を制御する。具体的には、バルブコントロールユニットＣは、車体Ｂに作用する車両進行方向に対して横方向の加速度を検知して、伸縮ユニットＥに発生させるべき目標力を求め、第一開閉弁１７、第二開閉弁１８および圧力制御弁２０を制御する。また、バルブコントロールユニットＣは、モータドライバユニットＭへモータ駆動指令を与えてあり、モータドライバユニットＭは、モータ２６を所定の回転速度で等速回転させる。

伸縮ユニットＥに図１中左へ押す方向の力を発揮させる場合、バルブコントロールユニットＣは、第一開閉弁１７へ通電して開弁させ、第二開閉弁１８へは通電せず閉弁させつつ、圧力制御弁２０への通電量を目標力に応じて調節する。この状態では、ポンプ２５からロッド側室５へ作動油が供給されている状態であり、第二通路１６が遮断されており、第一通路１５がロッド側室５とピストン側室６とを連通する。シリンダ２にポンプ２５から作動油が供給され、ロッド側室５とピストン側室６の圧力が圧力制御弁２０の開弁圧に調節されるため、伸縮ユニットＥは、ピストン３のロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた値の左向きの力を発生する。そして、ロッド側室５とピストン側室６の圧力は、圧力制御弁２０で調節できるので、伸縮ユニットＥに自ら伸長する方向の力を発揮させる。また、この力を制御できる。この場合、ポンプ２５からロッド側室５とピストン側室６へ作動油が供給されるため、ポンプ２５の吐出流量がロッド４のシリンダ２から退出する体積変化量を上回っている状況では、伸縮ユニットＥが外力で伸長しても、伸縮ユニットＥは、左向きの力を発揮できる。よって、シリンダ装置１は、外力で伸縮しても左向きの力を発揮し得る。

他方、伸縮ユニットＥに図１中右へ押す方向の力を発揮させる場合、バルブコントロールユニットＣは、第一開閉弁１７へは通電せず閉弁させ、第二開閉弁１８へ通電して開弁させつつ、圧力制御弁２０への通電量を目標力に応じて調節する。この状態では、ポンプ２５からロッド側室５へ作動油が供給されている状態であり、第一通路１５が遮断されており、第二通路１６がピストン側室６とタンク７とを連通する。ロッド側室５にポンプ２５から作動油が供給され、ロッド側室５の圧力が圧力制御弁２０の開弁圧に調節され、ピストン側室６の圧力がタンク圧となり、伸縮ユニットＥは、ロッド側室５の圧力にピストン３のロッド側室５側の受圧面積を乗じた値の右向きの力を発生する。そして、ロッド側室５の圧力は、圧力制御弁２０で調節できるので、伸縮ユニットＥに自ら収縮する方向の力を発揮させる。また、この力を制御できる。この場合、ポンプ２５からロッド側室５へ作動油が供給されるため、ポンプ２５の吐出流量がロッド４のシリンダ２へ侵入する体積変化量を上回っている状況では、伸縮ユニットＥが外力で収縮しても、伸縮ユニットＥは、右向きの力を発揮できる。よって、シリンダ装置１は、外力で伸縮しても右向きの力を発揮し得る。

全ユニットＥ，Ｖ，Ｃ，Ｄ，Ｍの全てでシリンダ装置１が構成される場合、バルブコントロールユニットＣとモータドライバユニットＭが前述のように制御すると、シリンダ装置１をアクチュエータとして機能させ得る。なお、ポンプ２５を停止させた状態では、駆動ユニットＤを取外した状態と同様となるので、前述したようにシリンダ装置１をセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとしても機能させ得る。

本発明のシリンダ装置１では、前述したように、駆動ユニットＤが伸縮ユニットＥとバルブユニットＶのいずれかに対して着脱可能であって、バルブユニットＶがバルブコントロールユニットＣに制御され、駆動ユニットＤにおけるモータ２６がモータドライバユニットＭに制御される。或いは、本発明のシリンダ装置１は、伸縮ユニットＥとバルブユニットＶのいずれかが駆動ユニットＤを着脱自在に取付可能な取付部Ａを有しており、バルブユニットＶがバルブコントロールユニットＣに制御される。このようにシリンダ装置１が構成されると、アクチュエータとして機能できるだけでなく、駆動ユニットＤを取外し、モータドライバユニットＭを設けない状態では、セミアクティブダンパとして機能できる。

よって、編成列車を構成する鉄道車両にシリンダ装置１を適用するにあたって、シリンダ装置１でアクティブに制振する必要があってアクチュエータとしての機能の発揮が期待される鉄道車両については、全ユニットＥ，Ｖ，Ｃ，Ｄ，Ｍの全てを装着して搭載すればよい。また、編成列車中で、アクティブに制振する必要までは求められていない鉄道車両については、駆動ユニットＤおよびモータドライバユニットＭを取外した状態のシリンダ装置１を搭載すればよい。つまり、編成列車を構成する鉄道車両にシリンダ装置１を適用するにあたって、アクティブに制振する必要があってアクチュエータとしての機能の発揮が期待される鉄道車両であるか、アクティブに制振する必要までは求められていない鉄道車両であるかに応じて、適するようにシリンダ装置１が搭載すべきユニットを選択すればよい。

以上から理解できるように、編成列車中の鉄道車両に搭載されるシリンダ装置１は、全ユニットＥ，Ｖ，Ｃ，Ｄ，Ｍを備えた状態であるか、駆動ユニットＤおよびモータドライバユニットＭを取外した状態のいずれかである。鉄道車両への搭載にあたって、伸縮ユニットＥが同一であるので、鉄道車両側における取付構造を違える必要はなく、また、バルブコントロールユニットＣが同一であるので、制御についても煩雑とならない。さらに、駆動ユニットＤおよびモータドライバユニットＭの有無の違いだけで、ユニットＥ，Ｖ，Ｃは、共通部品で構成されるから、メンテナンス作業も簡素になる。

よって、本発明のシリンダ装置１によれば、車両設計およびメンテナンスにおけるコストを低減でき、かつ、制御上の煩雑さも解消できるのである。

また、本例のシリンダ装置１では、バルブコントロールユニットＣが駆動ユニットＤを取外した状態では、伸縮ユニットＥをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させ、駆動ユニットＤを取付た状態では、伸縮ユニットＥをアクチュエータ、セミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させるようになっている。このように構成されたシリンダ装置１では、編成列車を構成する各鉄道車両のうちアクチュエータ機能の要否で、駆動ユニットＤの有無を決定して、鉄道車両へ搭載すればよく、バルブコントロールユニットＣにおける制御も共通化でき、駆動ユニットＤの有無により制御を切換える必要もなくなる。

さらに、本例のシリンダ装置１では、モータドライバユニットＭがバルブコントロールユニットＣからモータ駆動指令を受け取るとモータ２６を駆動するようになっているので、モータ２６の駆動が不要な状況ではモータ２６を停止させ得る。よって、本例のシリンダ装置１によれば、アクチュエータ機能が必要なときにのみモータ２６を駆動させ得るので、消費電力を低減できる。

また、本例のシリンダ装置１では、モータドライバユニットＭがモータ２６を駆動する際、モータ２６を一定の回転速度で駆動するので、モータドライバユニットＭは、モータ２６の制御にあたって、バルブコントロールユニットＣによる各弁１７，１８，２０の制御に影響を殆ど受けない。そして、モータドライバユニットＭの搭載の有無にかかわらず、バルブコントロールユニットＣ側でも制御上でモータドライバユニットＭの影響を殆ど受けない。よって、モータドライバユニットＭの搭載の有無で、バルブコントロールユニットＣにおける制御を違える必要がなく、また、モータドライバユニットＭにおける制御も違える必要がないので、モータドライバユニットＭの取付および取外し作業にあたって、制御上で連携させる必要が無くなり、作業が非常に簡素となる。

さらに、本例のシリンダ装置１では、バルブコントロールユニットＣとモータドライバユニットＭは、回路上、互いに独立しているので、モータドライバユニットＭの取付および取外し作業が非常に容易である。なお、バルブコントロールユニットＣとモータドライバユニットＭを同一の筐体に収容して鉄道車両へ搭載してもよいし、別々の筐体にそれぞれ収容して鉄道車両へ搭載してもよい。

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。

１・・・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・・・整流通路、９・・・吸込通路、１５・・・第一通路、１６・・・第二通路、１７・・・第一開閉弁、１８・・・第二開閉弁、１９・・・排出通路、２０・・・圧力制御弁、２４・・・供給通路、２５・・・ポンプ、２６・・・モータ、Ａ・・・取付部、Ｃ・・・バルブコントロールユニット、Ｄ・・・駆動ユニット、Ｅ・・・伸縮ユニット、Ｍ・・・モータドライバユニット、Ｖ・・・バルブユニット

Claims (6)

1. シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、前記シリンダ内に前記ピストンで区画されて液体が充満するロッド側室およびピストン側室と、液体を貯留するタンクと、前記ピストン側室から前記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、前記タンクから前記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を有する伸縮ユニットと、
   前記伸縮ユニットに連結されるか或いは一体となっているとともに、前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路と、前記第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路と、前記第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、前記ロッド側室を前記タンクへ接続する排出通路と、前記排出通路の途中に設けた圧力制御弁とを有するバルブユニットと、
   前記第一開閉弁、前記第二開閉弁および前記圧力制御弁を制御するバルブコントロールユニットと、
   前記タンクと前記ロッド側室とを連通する供給通路と、前記供給通路の途中に設けられて前記タンクから液体を吸込んで前記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、前記ポンプを駆動するモータとを有する駆動ユニットと、
   前記モータを制御するモータドライバユニットとを備え、
   前記駆動ユニットは、前記伸縮ユニット或いは前記バルブユニットに着脱可能とされる
   ことを特徴とするシリンダ装置。
2. シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、前記シリンダ内に前記ピストンで区画されて液体が充満するロッド側室およびピストン側室と、液体を貯留するタンクと、前記ピストン側室から前記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、前記タンクから前記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を有する伸縮ユニットと、
   前記伸縮ユニットに連結されるか或いは一体となっているとともに、前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路と、前記第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路と、前記第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、前記ロッド側室を前記タンクへ接続する排出通路と、前記排出通路の途中に設けた圧力制御弁とを有するバルブユニットと、
   前記第一開閉弁、前記第二開閉弁および前記圧力制御弁を制御するバルブコントロールユニットとを備え、
   前記伸縮ユニットと前記バルブユニットのいずれか一方は、前記タンクから液体を吸込んで前記ロッド側室へ液体を供給するポンプを有する駆動ユニットを取付可能な取付部を有する
   ことを特徴とするシリンダ装置。
3. 前記バルブコントロールユニットは、前記駆動ユニットを取外した状態では、前記伸縮ユニットをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させ、前記駆動ユニットを取付た状態では、前記伸縮ユニットをアクチュエータ、セミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
4. 前記モータドライバユニットは、前記バルブコントロールユニットからモータ駆動指令を受け取ると前記モータを駆動する
   ことを特徴とする請求項１または３に記載のシリンダ装置。
5. 前記モータドライバユニットは、前記モータを駆動する際、前記モータを一定の回転速度で駆動する
   ことを特徴とする請求項１、３または４に記載のシリンダ装置。
6. 前記バルブコントロールユニットと前記モータドライバユニットは、回路上、互いに独立している
   ことを特徴とする請求項１、３、４または５に記載のシリンダ装置。

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