JP3505581B2 - 鉄道車両の横振れ制振用ダンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の車体に発
生する横振れを制振するセミアクティブ制御用ダンパに
関する。

【０００１】

【従来の技術】一般に、自動車等にあっては、車体に生
じる上下振動を単に減衰して吸収するだけでは充分な乗
心地が得られないとの理由から、より一層の乗心地の向
上を図るために、車体の挙動を検出して積極的に正しい
姿勢に補正する所謂アクティブ制御の減衰力可変ダンパ
が用いられるようになってきた。

【０００２】しかし、このようなアクティブ制御の減衰
力可変ダンパは、パワー源であるポンプや特殊の制御バ
ルブ類を必要とし、しかも、それらを制御するコントロ
ーラ自体も複雑となるので高価につくばかりか、パワー
源をもっているがために誤動作を起こした場合に却って
乗心地を害することになる。

【０００３】そこで、昨今にあっては、パワー源を用い
ることなく車体振動の振幅や周波数に応動して減衰力制
御を行う所謂セミアクティブ制御の減衰力可変ダンパが
注目されるようになってきた。

【０００４】このセミアクティブ制御の減衰力可変ダン
パは、ハード面およびソフト面の両面でシンプルなかた
ちになるので、運行上およびメンテナンスの上で使い易
いという利点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、その反面、こ
のようなセミアクティブ制御の減衰力可変ダンパを、鉄
道車両の横振れ防止用としてそのまま適用しようとした
場合には、自動車と相違して制振側の車体マスが極めて
大きいために下記のような問題点を生じる。

【０００６】すなわち、台車が車体と同方向により速い
速度で横に振れたときにもダンパが動作して減衰力を発
生することから、台車が車体を押して当該車体の横振れ
を抑えることなく却って増長するように作用する。

【０００７】また、そればかりでなく、車体に発生した
横振れの振幅の大きさや周波数の高低に伴って小まめに
減衰力を可変制御してやらなければならないので、バル
ブ類のオン・オフ操作が頻繁になって耐久性の点でも劣
る。

【０００８】しかも、何等かの理由で減衰力の可変制御
が不能になったときに台車と車体の慣性でダンパがスト
ローク端まで急激に作動し、当該ストローク端で大きな
衝撃力を発生することになる。

【０００９】したがって、この発明の目的は、鉄道車両
のように振動発生側の台車と制振側の車体マスが極めて
大きいものであっても、これを効果的に制振することの
できる横振れ制振用のセミアクティブ制御ダンパを提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ための第１の課題解決手段は、台車と車体との間に介装
されるストロークセンシングシリンダと、このストロー
クセンシングシリンダのヘッド側室からロッド側室に向
う作動流体の流れのみを許容する流路と、サクションバ
ルブを通してストロークセンシングシリンダのヘッド側
室に通じるリザーバと、ヘッド側室をリザーバに連通す
る流路中に介装したストロークセンシングシリンダが圧
縮動作時に作用するアンロードバルブと、同じくロッド
側室をヘッド側室に連通する流路中に介装したストロー
クセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロー
ドバルブと、ロッド側室とリザーバとの間に介装した減
衰力制御回路と、ロッド側室とリザーバとの間であって
前記減衰力制御回路の上流と下流との間に介装した高圧
リリーフバルブとを備え、当該減衰力制御回路に上流側
から下流側へと向って、高圧リリーフバルブと共働しつ
つ最大減衰力を規制する第１の固定絞りと絞り開度を連
続的に比例制御する常開の比例バルブまたは 比例圧力制
御バルブを並列配置した減衰力制御要素と、第２の固定
絞りと低圧リリーフバルブを並列配置した最低減衰力規
制要素を直列に介装するとともに、最低減衰力規制要素
と並列に当該最低減衰力規制要素をバイパス制御する常
閉の開閉バルブを介装したことである。また、第２の課
題解決手段は、第１の課題解決手段において、最低減衰
力規制要素と並列に当該最低減衰力規制要素をバイパス
制御する常閉の開閉バルブを介装したことである。ま
た、第３の課題解決手段は、第１または第２の課題解決
手段において、ストロークセンシングシリンダで検出し
たダンパ変位信号とダンパ速度信号および車体に設けた
検知手段からの車体速度信号とに基づいて減衰力制御回
路で発生する最適値に最も近い減衰力値を演算し、この
演算結果に基づいて減衰力制御要素に並設した比例バル
ブまたは比例圧力制御バルブを比例制御する一方、上記
検知手段からの車体速度信号により車体の振れ方向を判
断して上記ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時
に作用するアンロードバルブおよびストロークセンシン
グシリンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブを
選択的に切換制御するコンピュータを備えたことであ
る。

【作 用】すなわち、上記の構成により、制振用ダンパ
のダンパ本体を構成するストロークセンシングシリンダ
は、ヘッド側室からロッド側室に向う作動流体の流れの
みを許容する流路とサクションバルブの働きで、伸長お
よび圧縮動作の何れにあってもロッド側室の作動流体を
減衰力制御回路とリザーバを通して循環させる一方向流
れのダンパとして作用する。

【００１１】これにより、ストロークセンシングシリン
ダのピストンとピストンロッドの断面積比を２：１にと
ることにより、当該ストロークセンシングシリンダの伸
縮動作に伴って減衰力制御回路に押し出されてくる作動
流体の流量は、伸長側と圧縮側とで同じになる。

【００１２】一方、制振用ダンパにおけるストロークセ
ンシングシリンダが圧縮動作時に作 用するアンロードバ
ルブとストロークセンシングシリンダが伸長動作時に作
用するアンロードバルブは、車体に設けた検知手段から
の車体速度信号に基づいて当該車体の振れ方向をコンピ
ュータで判断し、そのときの車体の振れ方向に応じて伸
縮動作するストロークセンシングシリンダの動作方向と
反対作用のものが選択的に切り換えられる。

【００１３】すなわち、車体の振れ方向によってストロ
ークセンシングシリンダが伸長動作するときには、コン
ピュータからの切換信号によりストロークセンシングシ
リンダが圧縮動作時に作用するアンロードバルブがオン
の位置に切り換えられてヘッド側室をリザーバに連通
し、逆に、ストロークセンシングシリンダが圧縮動作す
るときには、コンピュータからの切換信号によりストロ
ークセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロ
ードバルブがオンの位置に切り換えられてロッド側室を
ヘッド側室に連通する。

【００１４】かくして、車体の振れ方向に対応してスト
ロークセンシングシリンダが伸縮動作する通常の横振れ
発生時にあっては、当該ストロークセンシングシリンダ
からのダンパ信号と検知手段からの車体速度信号に基づ
いてコンピュータが車体の横振れ状態を判定する。

【００１５】そして、この判定結果に基づいてコンピュ
ータが最適値に最も近い減衰力値を演算し、この演算結
果に合うように減衰力制御要素の比例バルブまたは比例
圧力制御バルブを連続的に比例制御することにより、減
衰力制御回路の発生減衰力を制御して車体の横振れを効
果的に制振する。

【００１６】しかも、上記において、ストロークセンシ
ングシリンダが作動端に達するような事態が生じると、
当該ストロークセンシングシリンダからのダンパ信号に
よってこれをコンピュータが判断し、上記比例バルブま
たは比例圧力制御バルブを遮断状態に制御して減衰力制
御回路の発生減衰力を最大とし、ストロークセンシング
シリンダの作動端での衝撃を緩和する。

【００１７】それに対して、上記の制振作用時に台車が
車体と同方向により速い速度で振れたとすると、ストロ
ークセンシングシリンダの動作方向が逆転して台車の振
れが車体の横振れを増長するように作用する。

【００１８】しかし、この場合には、車体の振れ方向が
変わらないにも拘わらずストロークセンシングシリンダ
の伸縮方向のみが反転するだけであるために、当該スト
ロークセンシングシリンダから押し出された作動流体
が、前記車体の振れ方向に対応してオンの位置に切り換
えられているストロークセンシングシリンダが圧縮動作
時に作用するアンロードバルブ或いはストロークセンシ
ングシリンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブ
を通して自動的にリザーバまたはヘッド側室に逃げる。

【００１９】これにより、上記したような事態の発生に
よりストロークセンシングシリンダのヘッド側室或いは
ロッド側室に生じようとする作動流体圧力が排除され、
台車の振れによって車体の横振れがさらに増長されるの
を防止する。

【００２０】その結果、このような事態を、減衰力制御
用の比例バルブまたは比例圧力制御バルブによって対処
することなく、周波数の低い車体の横振れ方向に対応し
てオン・オフ制御されるストロークセンシングシリンダ
が圧縮動作時に作用するアンロードバルブとストローク
センシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロード
バルブにより対処できるので、減衰力制御回路における
比例バルブまたは比例圧力制御バルブの操作の頻度が少
なくなって当該減衰力制御回路の耐久性が著しく向上す
る。

【００２１】また、異常事態の発生や電源のオフによる
制御不能時にあっては、車体に横振れが生じているにも
拘わらずストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に
作用するアンロードバルブとストロークセンシングシリ
ンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブがオフの
位置を保つために、ストロークセンシングシリンダはそ
の伸縮動作に伴って作動流体を常に減衰力制御回路に向
かって押し出す。

【００２２】しかも、減衰力制御回路に設けた減衰力制
御用の比例バルブまたは比例圧力制御バルブもまた自動
的にオフの位置に復帰して全開状態となる。

【００２３】これにより、下流側の最低減衰力規制要素
が働いて予め設定した減衰力の下でストロークセンシン
グシリンダの伸縮動作を規制し、そのような事態の発生
時にあっても、当該ストロークセンシングシリンダが通
常のダンパとして働いて車体の横振れを制振することに
なる。

【００２４】

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。

【００２５】図１において、振動発生側である台車１と
制振側である車体２の間には、この発明によるセミアク
ティブ制御用ダンパ３，４が互いに対向して水平に配置
してある。

【００２６】これらセミアクティブ制御用ダンパ３，４
はその何れか一方のみであってもよいが、この実施例の
ように二本用いることによって一方の故障時にフェイル
セーフ効果を果たすことができる。

【００２７】また、制振側の車体２には、当該車体２の
振動状態を検知する加速度計或いは速度計等からなる検
知器５が設けてある。

【００２８】上記セミアクティブ制御用ダンパ３，４
は、図２に示すように、ストロークセンシングシリンダ
６とリザーバ７および減衰力制御回路８とからなってい
る。

【００２９】ストロークセンシングシリンダ６は、シリ
ンダ９の内部を摺動自在のピストン１０でヘッド側室１
１とロッド側室１２とに区画し、かつ、ピストン１０か
らは外部に向ってピストンロッド１３が延びている。

【００３０】ピスドンロッド１３には、スケールメモリ
１４が所定の間隔を保って刻んであり、これらスケール
メモリ１４と対向して変位センサ１５を固定して取り付
けてある。

【００３１】セミアクティブ制御用ダンパ３，４は、そ
れぞれオフの位置においてチェックバルブ１６，１７を
もつ位置を、また、オンの位置において導通位置を保つ
ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作用する
アンロードバルブ１８とストロークセンシングシリンダ
が伸長動作時に作用するアンロードバルブ１９の二つの
アンロードバルブ１８，１９を備えている。

【００３２】ストロークセンシングシリンダが圧縮動作
時に作用するアンロードバルブ１８は、ヘッド側室１１
とリザーバ７を連通する流路２０の途中に介装されてお
り、かつ、オフの位置でヘッド側室１１からリザーバ７
に向う作動流体の流れをチェックバルブ１６で阻止する
と共に、オンの位置でヘッド側室１１を流路２０でリザ
ーバ７に連通するように配置してある。

【００３３】それに対して、ストロークセンシングシリ
ンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブ１９は、
ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作用する
アンロードバルブ１８の入口側からロッド側室１２に向
って延びる流路２１の途中に介装され、かつ、オフの位
置でストロークセンシングシリンダ６のロッド側室１２
からヘッド側室１１に向う作動流体の流れをチェックバ
ルブ１７で阻止すると共に、オンの位置でロッド側室１
２をヘッド側室１１に連通するように配設されている。

【００３４】また、ヘッド側室１１は、サクションバル
ブ２２をもつ吸込流路２３によってもリザーバ７に通じ
ており、かつ、ロッド側室１２がフィルタ２４から減衰
力制御回路８を通してリザーバ７に通じている。

【００３５】減衰力制御回路８には、上流側のロッド側
室１２から下流側のリザーバ７へと向って、高圧リリー
フバルブ２５と共働しつつ最大発生減衰力を規制する第
１の固定絞り２６および絞り開度を連続的に比例制御す
る常開の比例バルブ２７を並列配置した減衰力制御要素
と、同じく第２の固定絞り２８および低圧リリーフバル
ブ２９を並列配置した最低減衰力規制要素が直列に介装
してある。

【００３６】この実施例の場合、上記高圧リリーフバル
ブ２５は、前記した流路２０，２１を結ぶ流路３０の途
中に配設してある。

【００３７】また、最低減衰力規制要素を構成する第２
の固定絞り２８と低圧リリーフバルブ２９には、それら
と並列に開閉バルブ３１が配設してある。

【００３８】上記比例バルブ２７は、常開のバルブとし
て構成してあり、かつ、制御動作に伴って第１の固定絞
り２６のバイパス流路３２の絞り開度を制御する役目を
果たす。

【００３９】それに対し、開閉バルブ３１は、常閉のバ
ルブとして構成されていて、オンの位置で第２の固定絞
り２８と低圧リリーフバルブ２９をバイパス流路３３に
よってバイパス状態に保つ役目をもつ。

【００４０】これにより、比例バルブ２７の絞り開度を
ゼロの状態に操作してやると、ストロークセンシングシ
リンダ６のロッド側室１２から減衰力制御回路８に押し
出されてきた作動流体が直列に結ばれた第１、第２の固
定絞り２６，２８を通してリザーバ７に流れ、減衰力制
御回路８は、これら第１、第２の固定絞り２６，２８に
よる圧損が重畳されて高圧リリーフバルブ２５と共働し
つつ最高の減衰力を発生する状態に保たれる。

【００４１】それに対して、比例バルブ２７の絞り開度
を最大に操作してやると、第１の固定絞り２６の入口側
と出口側が比例バルブ２７を通してバイパス流路３２に
より短絡され、減衰力制御回路８は、第２の固定絞り２
８による圧損と低圧リリーフバルブ２９とによって最低
の減衰力発生状態に保持される。

【００４２】このことから、比例バルブ２７の絞り開度
をゼロから最大の間で連続的に変えることにより、第１
の固定絞り２６の開口面積に対して当該比例バルブ２７
の開口面積が加わり、これら第１の固定絞り２６と比例
バルブ２７の部分での圧損もそれに連れて連続的に低下
し、この部分での圧損が第２の固定絞り２８の圧損に重
畳されて減衰力制御回路８発生減衰力は、上記最高の状
態から最低の状態の間で連続的に変化することになる。

【００４３】一方、開閉バルブ３１は、これを開くこと
によって第２の固定絞り２８と低圧リリーフバルブ２９
の入口側と出口側をバイパス流路３３で短絡して同圧に
保つ。

【００４４】そのために、開閉バルブ３１を開いてやれ
ば、減衰力制御回路８での発生減衰力は第１の固定絞り
２６と比例バルブ２７による圧損のみによって規制さ
れ、したがって、この状態から比例バルブ２７を操作す
ることによって先の最低減衰力よりもさらに低い範囲で
減衰力が変化することになる。

【００４５】その結果、開閉バルブ３１は、減衰力制御
回路８での発生減衰力の可変域を比例バルブ２７の操作
による最高・最低の減衰力発生域内で使用する場合に
は、必ずしも必要ではなくこれを廃止してもよい。

【００４６】以上により、台車１の横振れによって車体
２に横方向への振れが生じてこれら台車１と車体２の間
に相対変位が生じたとすると、当該台車１と車体２の振
れ方向に対応してこれら台車１と車体２との間に介装し
たストロークセンシングシリンダ６が伸縮動作する。

【００４７】ストロークセンシングシリンダ６が伸長動
作すると、リザーバ７内の作動流体をサクションバルブ
２２から吸込流路２３を通してヘッド側室１１に吸い込
みつつ、ロッド側室１２内の作動流体を減衰力制御回路
８に向いフィルタ２４を通して押し出す。

【００４８】反対に、ストロークセンシングシリンダ６
が圧縮動作した場合には、サクションバルブ２２が閉じ
てヘッド側室１１内の作動流体を流路２０からストロー
クセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロー
ドバルブ１９のチェックバルブ１７を開いてロッド側室
１２に流し、ロッド側室１２からピストンロッド１３の
侵入体積分に相当する量の作動流体をフィルタ２４を通
して減衰力制御回路８に押し出す。

【００４９】それ故に、減衰力制御回路８に向って押し
出される作動流体の流量は、シリンダ９の断面積をＡ，
ピストンロッド１３の断面積をａ，ストロークセンシン
グシリンダ６のストロークをＬとすると、伸長動作時に
は「（Ａ−ａ）×Ｌ」また圧縮動作時には「ａ×Ｌ」と
なる。

【００５０】このことから、シリンダ９の断面積Ａとピ
ストンロッド１３の断面積ａとの比を「Ａ：ａ＝２：
１」に選ぶことによって、伸長動作時と圧縮動作時に減
衰力制御回路８に向って押し出される作動流体の流量を
同じにもできるし、また、上記の比を変えることによっ
て流量比を任意に選定することもできる。

【００５１】そして、これら減衰力制御回路８に向って
押し出されてきた作動流体は、前述した第１、第２の固
定絞り２６，２８と比例バルブ２７または開閉バルブ３
１の制御の下でリザーバ７に流れる。

【００５２】したがって、台車１と車体２の間の相対横
振れ速度に対応して比例バルブ２７を適切に操作するこ
とにより、減衰力制御回路８が所定の減衰力を発生して
車体２の横振れを効果的に抑える。

【００５３】一方、ストロークセンシングシリンダ６に
設けた変位センサ１５は、ピストンロッド１３のスケー
ルメモリ１４と協同してシリンダ９とピストンロッド１
３の相対変位を検出し、ダンパ信号Ｓとしてアンプ３４
から出力する。

【００５４】図１に戻って、上記のダンパ信号Ｓは、コ
ンピュータ信号変換用のセンサ信号処理回路３５でプラ
スのダンパ変位信号Ｗ１（伸長側）とマイナスのダンパ
変位信号Ｗ２（圧縮側）、およびこれらダンパ変位信号
Ｗ１，Ｗ２に基づいて算出したプラスのダンパ速度信号
Ｖ１（伸長側）とマイナスのダンパ速度信号Ｖ２（伸長
側）に処理されたのちコンピュータ３６に入力される。

【００５５】また、車体２に設けた検知器５は、当該車
体２の振れを車体信号Ｔとして検出し、この車体信号Ｔ
もまた、コンピュータ信号変換用の処理回路３７でプラ
スの車体速度信号Ｕ１とマイナスの車体速度信号Ｕ２に
処理されたのちにコンピュータ３６に入力される。

【００５６】なお、検知器５が速度計である場合には、
上記のようにして処理回路３７によりプラスの車体速度
信号Ｕ１とマイナスの車体速度信号Ｕ２に処理される
が、加速度計であった場合には、処理回路３７で加速度
を一旦速度に変換してからプラスの車体速度信号Ｕ１と
マイナスの車体速度信号Ｕ２に処理される。

【００５７】コンピュータ３６は、一方では、車体２側
の検知器５から送られてくる車体速度信号Ｕ１，Ｕ２に
よりそのときの車体２の振れ方向を判断し、バルブドラ
イバ回路３８を通してストロークセンシングシリンダが
圧縮動作時に作用するアンロードバルブ１８或いはスト
ロークセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアン
ロードバルブ１９に切換信号ＰまたはＱを出力してそれ
らを選択的にオン・オフ制御する。

【００５８】また、他方では、上記車体速度信号Ｕ１，
Ｕ２と共に、ストロークセンシングシリンダ６の変位セ
ンサ１５から送られてくるダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２と
ダンパ変位信号Ｗ１，Ｗ２とに基づいて制御論理を演算
する。

【００５９】そして、バルブドライバ回路３８を通して
この演算結果を制御信号Ｘと切換信号Ｙとして出力し、
この制御信号Ｘによって前記セミアクティブ制御用ダン
パ３，４における減衰力制御回路８の比例バルブ２７を
操作し、当該比例バルブ２７の絞り開度を制御すると共
に、切換信号Ｙで開閉バルブ３１をオン・オフ制御す
る。

【００６０】以上により、セミアクティブ制御用ダンパ
３，４は、台車１と車体２との間に生じた横方向の振れ
に対して以下に述べるような制御の下で動作しつつ制振
作用を行う。

【００６１】ただし、上記の制御を行う際にセミアクテ
ィブ制御用ダンパ３，４は、それぞれの動作方向が逆に
なるだけで作用としては同様の機能を果たす。

【００６２】したがって、一方の動作についてのみ説明
すれば他方の動作は容易に理解できることであるので、
ここでは説明の繁雑化を防ぐためにセミアクティブ制御
用ダンパ３を用いたダンパシステムについて以下に述べ
る。

【００６３】［車体２が左側に振れた時］ 走行中に車体２が左側に振れたとすると、検知器５から
処理回路３７を通してプラスの車体速度信号Ｕ１がコン
ピュータ３６に入力される。

【００６４】コンピュータ３６は、このプラスの車体速
度信号Ｕ１に基づいて車体２が左方に振れていることを
判定し、ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に
作用するアンロードバルブ１８に切換信号Ｐを出力して
それをオンの位置に切り換える。

【００６５】ここで、台車１が車体２よりも遅い速度で
左方に振れているか、或いは、車体２とは逆に右方に振
れたとすると、ストロークセンシングシリンダ６は伸長
側に動作して内部の作動流体を減衰力制御回路８に押し
出す。

【００６６】一方、ストロークセンシングシリンダ６の
変位センサ１５からは、センサ信号処理回路３５を通し
てコンピュータ３６にプラスのダンパ変位信号Ｗ１とプ
ラスのダンパ速度信号Ｖ１が入力される。

【００６７】コンピュータ３６は、上記プラスのダンパ
速度信号Ｖ１と先に述べたプラスの車体速度信号Ｕ１に
基づいてそのときのストロークセンシングシリンダ６の
伸長速度を判定し、この伸長速度から最適値に最も近い
減衰力値を演算してこれに合うように制御信号Ｘを出力
し、比例バルブ２７の絞り開度をそれに合わせて比例制
御しつつ減衰力制御回路８の発生減衰力を適切に連続制
御して車体２の左方への横振れを効果的に抑える。

【００６８】すなわち、車体２の横振れ速度が通常の範
囲内であれば、上記したように、コンピュータ３６から
当該横振れ速度に応じた制御信号Ｘを比例バルブ２７に
送ってその絞り開度を制御しつつ、ストロークセンシン
グシリンダ６から減衰力制御回路８に押し出されてくる
作動流体を第１の固定絞り２６と比例バルブ２７および
第２の固定絞り２８を通してリザーバ７に流し、この比
例バルブ２７の制御動作によりそのときどきの発生減衰
力を制御して車体２の横振れを抑える。

【００６９】また、横振れ速度に応じてコンピュータ３
６から比例バルブ２７に制御信号Ｘを出力するのに併せ
て開閉バルブ３１にも切換信号Ｙを出力し、この切換信
号Ｙで開閉バルブ３１を開放状態のオンの位置に切り換
えてやる。

【００７０】このようにすれば、第２の固定絞り２８の
入口側と出口側が同圧になって作動流体が当該第２の固
定絞り２８を迂回してバイパス流路３３を流れることか
ら、減衰力制御回路８の発生減衰力は、第１の固定絞り
２６と比例バルブ２７の合計開口面積による圧損によっ
て制御されることになる。

【００７１】したがって、この状態から制御信号Ｘによ
り比例バルブ２７の絞り開度を制御することによってさ
らに低い位置での発生減衰力が制御され、車体２の左方
への横振れをより効果的に抑える。

【００７２】しかも、上記において、ストロークセンシ
ングシリンダ６が伸長端近傍に達するような事態が生じ
た場合には、変位センサ１５からのプラスのダンパ変位
信号Ｗ１に基づいてこれをコンピュータ３６が判断し、
伸長端の近傍に達した時点でコンピュータ３６からの制
御信号Ｘにより比例バルブ２７の絞り開度を少なくす
る。

【００７３】これにより、ストロークセンシングシリン
ダ６から減衰力制御回路８に押し出されてくる作動流体
は、高圧リリーフバルブ２５の制御下で第１、第２の固
定絞り２６，２８および比例バルブ２７を通してリザー
バ７に流れ、減衰力制御回路８の発生減衰力を大きく保
って伸長端での衝撃を緩和する。

【００７４】また、車体２が速い速度で急激に振れた場
合には、コンピュータ３６からの制御信号Ｘで比例バル
ブ２７が閉じ、減衰力制御回路８が最高減衰力を発生す
る状態になる。

【００７５】その結果、ストロークセンシングシリンダ
６から減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体の
圧力が異常に上昇する場合が生じる。

【００７６】しかし、このときには、高圧リリーフバル
ブ２５が働いてストロークセンシングシリンダ６から押
し出されてくる作動流体を流路２１から流路３０および
流路２０を通してリザーバ７に戻し、当該高圧リリーフ
バルブ２５で作動流体圧力を制限しつつセミアクティブ
制御用ダンパ３が高圧の作動流体によって破損されるの
を防止する。

【００７７】以上ようにして、減衰力制御回路８は、ス
トロークセンシングシリンダ６の変位と伸長速度の大小
に応じて比例バルブ２７により発生減衰力を制御しつ
つ、車体２の横振れを効果的に抑えて少なくするのであ
る。

【００７８】一方、車体２が左方に振れているときに、
例えば、台車１がレールの狂い等により車体２の左方へ
の横振れ速度よりも速い速度で左方に振れたとすると、
ストロークセンシングシリンダ６が圧縮動作して当該ス
トロークセンシングシリンダ６のヘッド側室１１にも減
衰力制御回路８の発生減衰力に応じた流体圧力が発生す
ることになる。

【００７９】このヘッド側室１１に発生した流体圧力
は、ピストンロッド１３の存在によって生じるヘッド側
室１１とロッド側室１２の受圧面積差によりストローク
センシングシリンダ６を伸長方向に向って押す力として
作用し、車体２をさらに大きく左方に振ることになるの
で当該流体圧力を生じないようにする必要がある。

【００８０】しかし、この場合にあっても車体２自体は
左方に振れ動いているために、検知器５からのプラスの
車体速度信号Ｕ１に基づいてコンピュータ３６はストロ
ークセンシングシリンダが圧縮動作時に作用するアンロ
ードバルブ１８に切換信号Ｐを出力し続け、当該ストロ
ークセンシングシリンダが圧縮動作時に作用するアンロ
ードバルブ１８をオンの位置に保ち続ける。

【００８１】これにより、ヘッド側室１１の作動流体
は、流路２０からストロークセンシングシリンダが圧縮
動作時に作用するアンロードバルブ１８を通してリザー
バ７に逃げる。

【００８２】その結果、ストロークセンシングシリンダ
６のヘッド側室１１には流体圧力が発生しないことにな
り、当該ストロークセンシングシリンダ６が車体２をさ
らに大きく左方に振るのを阻止する。

【００８３】［車体２が右側に振れた時］ 上記とは反対に車体２が右方に振れたとすると、検知器
５からマイナスの車体速度信号Ｕ２がコンピュータ３６
に入力される。

【００８４】このマイナスの車体速度信号Ｕ２に基づい
てコンピュータ３６は、今度は、ストロークセンシング
シリンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブ１９
に切換信号Ｑを出力してそれをオンの位置に切り換え
る。

【００８５】ここで、台車１が車体２よりも遅い速度で
右方に振れているか、或いは、車体２とは逆に左方に振
れたとすると、ストロークセンシングシリンダ６は圧縮
側に動作して内部の作動流体を減衰力制御回路８に向け
て押し出す。

【００８６】そして、このストロークセンシングシリン
ダ６の圧縮側への動作により、変位センサ１５からは、
マイナスのダンパ速度信号Ｖ２とマイナスのダンパ変位
信号Ｗ２がコンピュータ３６に入力される。

【００８７】コンピュータ３６は、先の車体２が左方に
振れた場合と同様に、マイナスのダンパ速度信号Ｖ２と
マイナスの車体速度信号Ｕ２に基づいてそのときのスト
ロークセンシングシリンダ６の圧縮速度を判定し、この
圧縮速度から最適値に最も近い減衰力値を演算し、これ
に合うように制御信号Ｘを出力して比例バルブ２７の絞
り開度を比例制御し、減衰力制御回路８の発生減衰力を
適切に制御して車体２の右方への横振れを効果的に抑え
る。

【００８８】また、この場合にあっても、車体２の横振
れ速度に応じてコンピュータ３６から開閉バルブ３１に
切換信号Ｙを出力し、当該切換信号Ｙで開閉バルブ３１
を開放状態のオンの位置に切り換えてやることにより、
制御信号Ｘで比例バルブ２７の絞り開度を制御しつつさ
らに低い位置での発生減衰力を制御して車体２の右方へ
の横振れをより効果的に抑える。

【００８９】しかも、上記にあっても、ストロークセン
シングシリンダ６が圧縮端近傍に達するような事態が生
じたときに、変位センサ１５からのマイナスのダンパ変
位信号Ｗ２によってコンピュータ３６がこれを判断し、
圧縮端近傍に達した時点でコンピュータ３６からの制御
信号Ｘで比例バルブ２７の絞り開度を小さくし、減衰力
制御回路８の発生減衰力を大きく保って圧縮端での衝撃
を緩和する。

【００９０】同じく、車体２が速い速度で急激に振れた
場合にも、コンピュータ３６からの制御信号Ｘにより比
例バルブ２７を閉じると共に、高圧リリーフバルブ２５
を働かせて、ストロークセンシングシリンダ６から押し
出されてくる作動流体を流路２１，３０，２０でリザー
バ７に戻し、セミアクティブ制御用ダンパ３が高圧の作
動流体によって破損されるのを防止する。

【００９１】このようにして、減衰力制御回路８は、ス
トロークセンシングシリンダ６の変位と圧縮速度の大小
に応じて比例バルブ２７により発生減衰力を制御しつ
つ、車体２の横振れを効果的に抑えて少なくするのであ
る。

【００９２】また、上記においても、台車１がレールの
狂い等により車体２の横振れ速度よりも速い速度で右方
に振れたとすると、ストロークセンシングシリンダ６は
伸長動作して当該ストロークセンシングシリンダ６のロ
ッド側室１２に減衰力制御回路８の発生減衰力に応じた
流体圧力が発生する。

【００９３】このロッド側室１２に発生した流体圧力
は、ストロークセンシングシリンダ６を圧縮方向に押す
力として働き、車体２の右方への振れを増長するように
作用する。

【００９４】しかし、この場合にあっても車体２は右方
に振れ続けているために、検知器５からのマイナスの車
体速度信号Ｕ２に基づいてコンピュータ３６は、ストロ
ークセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロ
ードバルブ１９に対して切換信号Ｑを出力し続け、当該
ストロークセンシングシリンダが伸長動作時に作用する
アンロードバルブ１９をオンの位置に保ち続ける。

【００９５】これにより、ロッド側室１２の作動流体
は、流路２１からストロークセンシングシリンダが伸長
動作時に作用するアンロードバルブ１９および流路２０
を通してストロークセンシングシリンダ６のヘッド側室
１１に逃げることになり、その結果、ストロークセンシ
ングシリンダ６のロッド側室１２には流体圧力が発生し
ないことになるので、当該ストロークセンシングシリン
ダ６が車体２をさらに大きく右方に振ることはない。

【００９６】［電源のオフや異常事態の発生による制
御不能時］ この場合にあっても、車体２の左右方向への振れに伴っ
てストロークセンシングシリンダ６が伸縮動作を繰り返
すことになるので、内部の作動流体は減衰力制御回路８
に向って押し出される。

【００９７】しかし、電源のオフ時やスタンバイ信号の
消滅時にあっては、それと同時にコンピュータ３６から
の切換信号Ｐ，Ｑと制御信号Ｘおよび切換信号Ｙも断た
れることになるので、ストロークセンシングシリンダが
圧縮動作時に作用するアンロードバルブ１８およびスト
ロークセンシングシリンダが伸長動作時に作用するアン
ロードバルブ１９と比例バルブ２７および開閉バルブ３
１は図２のオフの位置を保つ。

【００９８】これにより、ストロークセンシングシリン
ダ６から減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体
は、低圧リリーフバルブ２９の制御下で第２の固定絞り
２８を通してリザーバ７に流れ、当該第２の固定絞り２
８の圧損で所定の減衰力を発生しつつ通常のダンパとし
て働き、車体２の左右方向への振れを制振することでフ
ェイルセーフ効果を果たすことになる。

【００９９】次に図３は、これまで述べてきた図２のセ
ミアクティブ制御用ダンパ３の変形例を示すものであっ
て、先の図２の比例バルブ２７の代わりに比例圧力制御
バルブ２７ａを用いた点でのみ相違している。

【０１００】すなわち、ストロークセンシングシリンダ
６に作用する減衰力値は、そもそもヘッド側室１１とロ
ッド側室１２における両作動流体の圧力差によって決定
される。

【０１０１】これに基づいて先の図２にあっては、減衰
力制御回路８に絞り開度を連続して比例制御する比例バ
ルブ２７を介装し、この比例バルブ２７を車体２の横振
れ速度に応じて比例動作させることにより、ロッド側室
１２の作動流体圧力を制御してストロークセンシングシ
リンダ６に作用する減衰力値を当該車体２の横振れ速度
に合わせて制御するようにしている。

【０１０２】このことから、図３のように、比例バルブ
２７の代わりに比例圧力制御バルブ２７ａを用いたとし
ても、当該比例圧力制御バルブ２７ａを車体２の横振れ
速度に応じて比例動作させることにより、ストロークセ
ンシングシリンダ６におけるロッド側室１２の作動流体
圧力を制御し得る。

【０１０３】したがって、この図３のものにあっても、
車体２の横振れ速度に応じて当該比例圧力制御バルブ２
７ａを比例動作させることにより、図２の場合と同様に
してストロークセンシングシリンダ６に作用する減衰力
値を車体２の横振れ速度に合わせて制御することができ
る。

【０１０４】図４は、この発明の他の実施例を示すもの
であって、このものは、先の図２および図３の何れのも
のにも適用し得るが、ここでは図２を用いた代表例のみ
を示してある。

【０１０５】これまで述べてきた図２および図３のもの
にあっては、ストロークセンシングシリンダ６の圧縮動
作時において、ヘッド側室１１からロッド側室１２に向
って作動流体を流すための流路を、外部に設けた流路２
０，２１とストロークセンシングシリンダが伸長動作時
に作用するアンロードバルブ１９のオフの位置に設けた
チェックバルブ１７とで構成している。

【０１０６】それに対して、図４に示した代表例にあっ
ては、ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作
用するアンロードバルブ１８およびストロークセンシン
グシリンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブ１
９のオフの位置に設けたチェックバルブ１６，１７をそ
れぞれ廃し、かつ、当該オフの位置をブロックポジショ
ンとしている。

【０１０７】そして、その代わりに、ストロークセンシ
ングシリンダ６のピストン１０に対してヘッド側室１１
とロッド側室１２を連通する流路２１ａを形成し、この
流路２１ａに対してヘッド側室１１からロッド側室１２
に向う作動流体の流れのみを許容するチェックバルブ１
７ａを配設している。

【０１０８】これによっても、ストロークセンシングシ
リンダ６は、圧縮動作時にサクションバルブ２２を閉じ
てヘッド側室１１内の作動流体を流路２１ａからチェッ
クバルブ１７ａを開いてロッド側室１２に流し、かつ、
ロッド側室１２からピストンロッド１３の侵入体積分に
相当する量の作動流体をフィルタ２４を通して減衰力制
御回路８に押し出すことになる。

【０１０９】かくして、図４の実施例にあっても、先の
図２および図３の実施例の場合と同様に、ストロークセ
ンシングシリンダ６が一方向流れのダンパとして作用す
ることになるのである。

【０１１０】なお、上記図２と図３および図４に示した
各実施例にあっては、ストロークセンシングシリンダ６
のスケールメモリ１４をピストンロッド１３に直に埋め
込んで設けた場合を例にとって説明してきたが、これら
スケールメモリ１４は、ストロークセンシングシリンダ
６に対し外装して設けても何等差し支えはない。

【０１１１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、ダンパ本体としてストロークセンシングシリンダ
を用いたことにより、当該ストロークセンシングシリン
ダからのダンパ信号を用いて減衰力制御回路の発生減衰
力を連続して直接制御することができる。

【０１１２】しかも、減衰力制御回路での発生減衰力を
比例バルブまたは比例圧力制御バルブで連続的に比例制
御し得るようにしたことが相俟って、常に適切にかつシ
ョックレスの状態で効果的に車体の横振れを抑えること
ができる。

【０１１３】また、減衰力制御回路とは別個にストロー
クセンシングシリンダのアンロードとオンロードの切り
換えを行うストロークセンシングシリンダが圧縮動作時
に作用するアンロードバルブとストロークセンシングシ
リンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブを設け
たことにより、これらアンロードバルブを予め車体の振
れ方向に応じて伸縮動作するストロークセンシングシリ
ンダの動作方向と反対に選択的にオンの位置に切り換え
ておくことで、台車が車体と同方向により速い速度で振
れて車体側の振れを増長するような事態が生じたとして
も、減衰力制御回路をこれらアンロードバルブで自動的
にアンロード状態にして台車の振れにより車体側の振れ
が増長されるのを防止することができる。

【０１１４】その結果、上記のような事態の発生時にあ
っても減衰力制御回路の発生減衰力を比例バルブまたは
比例圧力制御バルブの操作で対処することなく、振動周
波数の低い車体側の振れ方向によってこれらアンロード
バルブをオン・オフ制御してやればよいので、これら比
例バルブまたは比例圧力制御バルブの操作頻度が少なく
なって耐久性をも向上させることができる。

【０１１５】さらに、電源オフや異常事態発生による制
御不能時にあっても、アンロードバルブと共に減衰力制
御回路の比例バルブをまたは比例圧力制御バルブが自動
的にオフの位置に復帰し、これによって、少なくとも上
記のような事態の発生に際してもセミアクティブ制御用
ダンパが通常のダンパとして作用してフェイルセーフ効
果を果たすこともできる。

【０１１６】さらに、第１の固定絞りと絞り開度を連続
的に比例制御する常開の比例バルブまたは比例圧力制御
バルブを並列配置した減衰力制御要素と、第２の固定絞
りと低圧リリーフバルブを並列配置した最低減衰力規制
要素を直列に介装したので、上記比例バルブの開度を制
御することにより、すなわち、比例バルブの絞り開度を
ゼロから最大の間で連続的に変えることにより、第１の
固定絞りの開口面積に対して当該比例バルブの開口面積
が加わり、これら第１の固定絞りと比例バルブの部分で
の圧損もそれに連れて連続的に低下し、この部分での圧
損が第２の固定絞りの圧損に重畳されて減衰力制御回路
発生減衰力を、上記最高の状態から最低の状態の間で連
続的に変化させることが可能である。請求項２の発明に
よれば、比例バルブまたは比例圧力制御バルブと併せて
車体の横振れ速度に伴い減衰力制御回路中の開閉バルブ
をオン・オフ制御して減衰力発生用の第２の固定絞りを
バイパス制御することにより、上記の効果に加えて、減
衰力制御回路の発生減衰力制御域を下方に広げてよりき
め細かな減衰力制御を行うことが可能になる。すなわ
ち、開閉バルブを開いてやれば、減衰力制御回路での発
生減衰力は第１の固定絞りと比例バルブによる圧損のみ
によって規制され、したがって、この状態から比例バル
ブを操作することによって上述の最低減衰力よりもさら
に低い範囲で減衰力が変化することになる。請求項３の
発明によれば、ストロークセンシングシリンダからのダ
ンパ速度信号とダンパ変位信号および車体側に設けた検
知手段からの車体速度信号とを用いて、コンピュータに
より減衰力制御回路の比例バルブまたは比例圧力制御バ
ルブの制御動作とストロークセンシングシリンダが圧縮
動作時に作用するアンロードバルブおよびストロークセ
ンシングシリンダが伸長動作時に作用するアンロードバ
ルブの選択的なオン・オフ切り換えを制御し、車体の横
振れ速度に合わせて減衰力制御回路の発生減衰力を効果
的にかつ適切に自動制御し得る。

【０１１７】かくして、鉄道車両の横振れ制振用として
の使用に適したダンパとすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を用いた鉄道車両の横振れ制振用ダン
パシステムの一実施例を示すブロック図である。

【図２】同上の横振れ制振用ダンパシステムに使用する
ダンパの構成例を示す回路図である。

【図３】同上の変形例を示す回路図である。

【図４】同じく、ダンパの他の構成例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 台車 ２ 車体 ３，４ セミアクティブ制御用ダンパ ５ 車体の横振れ速度検知器 ６ ストロークセンシングシリンダ ７ リザーバ ８ 減衰力制御回路 １０ ピストン １１ ヘッド側室 １２ ロッド側室 １４ スケールメモリ １５ 変位センサ １６，１７，１７ａ チェックバルブ １８ ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作
用するアンロードバル ブ １９ ストロークセンシングシリンダが伸長動作時に作
用するアンロードバルブ ２０，２１，２１ａ 流路 ２２ サクションバルブ ２３ 吸込流路 ２５ 高圧リリーフバルブ ２６ 第１の固定絞り ２７ 比例バルブ ２７ａ 比例圧力制御バルブ ２８ 第２の固定絞り ２９ 低圧リリーフバルブ ３１ 開閉バルブ ３４ アンプ ３５ センサ信号処理回路 ３６ コンピュータ ３７ 処理回路 ３８ バルブドライバ回路 Ｓ ダンパ信号 Ｔ 車体信号 Ｕ１，Ｕ２ 車体速度信号 Ｖ１，Ｖ２ ダンパ速度信号 Ｗ１，Ｗ２ ダンパ変位信号 Ｐ ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作
用するアンロードバルブに対する切換信号 Ｑ ストロークセンシングシリンダが伸長動作時に作
用するアンロードバルブに対する切換信号 Ｘ 比例バルブに対する制御信号 Ｙ 開閉バルブに対する切換信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴨下 庄吾 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 葛西 健一 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 中里 雅一 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 亀井 俊明 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 川崎 治彦 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 露木 保男 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (56)参考文献 特開 平８−166035（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−287763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229858（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−163245（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B61F 5/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車と車体との間に介装されるストロー
   クセンシングシリンダと、このストロークセンシングシ
   リンダのヘッド側室からロッド側室に向う作動流体の流
   れのみを許容する流路と、サクションバルブを通してス
   トロークセンシングシリンダのヘッド側室に通じるリザ
   ーバと、ヘッド側室をリザーバに連通する流路中に介装
   したストロークセンシングシリンダが圧縮動作時に作用
   するアンロードバルブと、同じくロッド側室をヘッド側
   室に連通する流路中に介装したストロークセンシングシ
   リンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブと、ロ
   ッド側室とリザーバとの間に介装した減衰力制御回路
   と、ロッド側室とリザーバとの間であって前記減衰力制
   御回路の上流と下流との間に介装した高圧リリーフバル
   ブとを備え、当該減衰力制御回路に上流側から下流側へ
   と向って、高圧リリーフバルブと共働しつつ最大減衰力
   を規制する第１の固定絞りと絞り開度を連続的に比例制
   御する常開の比例バルブまたは比例圧力制御バルブを並
   列配置した減衰力制御要素と、第２の固定絞りと低圧リ
   リーフバルブを並列配置した最低減衰力規制要素を直列
   に介装したことを特徴とする鉄道車両の横振れ制振用ダ
   ンパ。
2. 【請求項２】 最低減衰力規制要素と並列に当該最低減
   衰力規制要素をバイパス制御する常閉の開閉バルブを介
   装したことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の横
   振れ制振用ダンパ。
3. 【請求項３】 ストロークセンシングシリンダで検出し
   たダンパ変位信号とダンパ速度信号および車体に設けた
   検知手段からの車体速度信号とに基づいて減衰力制御回
   路で発生する最適値に最も近い減衰力値を演算し、この
   演算結果に基づいて減衰力制御要素に並設した比例バル
   ブまたは比例圧力制御バルブを比例制御する一方、上記
   検知手段からの車体速度信号により車体の振れ方向を判
   断して上記ストロークセンシングシリンダが圧縮動作時
   に作用するアンロードバルブおよびストロークセンシン
   グシリンダが伸長動作時に作用するアンロードバルブを
   選択的に切換制御するコンピュータを備えたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の鉄道車両の横振れ制振
   用ダンパ。