JPH01266011A - 交通機関のキャビン平衡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、広くは交通機関に関するものであって、特に
そのキャビンの姿勢制御に関するものである。

就中、船舶や車両等のキャビンの揺れを減少させんとす
る交通機関のキャビン平衡装置に間するものである。

［従来の技術］ 船またはバス等に乗った場合、ローリングやピッチング
等のゆれにより乗り物酔いの症状が発生する。鉄道車両
等においても同様である。

これを防止するため、船体または車両から人間の居住空
間（キャビン）を切り離し水平を保つ提案は既になされ
ている。この場合、定員の多いキャビンは相当な重量と
なるため、油圧または空気圧でキャビンを支え、さらに
船体の傾きに応じてキャビンをの平衡保つ操作を行なう
必要がある。

この操作も大パワーのため、油圧を使用する例が多い。

この油圧制御も、サーボ弁を使用したものが全てといっ
てよい。

［発明が解決しようとする課題］ サーボ弁は、ベルヌーイの定理を応用したノズルフラッ
パーにより発生した差圧により油の流路を切り替える形
式のものであり、エネルギー効率が非常に悪い。しかも
、ノズルのつまり防止のために、作動油の清浄度を極端
に要求される。また、機械的な制御のため、応答遅れ（
タイムラグ）が存在し、フィードバッグループゲインを
上げると乱調を起こし易い。

［ｒＲ題を解決するための手段］ 本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置は以上の問
題点に鑑みて、油圧等の流体圧でキャビンの平衡を保つ
ようになしたものであるが、その制御を機械的なサーボ
弁でなく電気的サーボ手段にしたものである。

以下に、本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置の
具体的な構成を詳細に述べる。

最初に第１の発明について述べる。これはまず、ゼロ調
整器がある。つぎに、加算器がある。この加算器は、上
記のゼロ調整器と後述する傾斜角センサから、の出力を
入力するものである。そして、サーボ増幅器がある。こ
のサーボ増幅器は、上記の加算器からの出力を増幅する
ものである。さらに、電気サーボ部がある。この電気サ
ーボ部は、上記の該サーボ増幅器からの出力によりその
回転が制御されるものである。そして、流体圧ポンプが
ある。この流体圧ポンプは、上記の電気サーボ部により
回転させられるものである。さらに、アクチュエータが
ある。このアクチュエータは、上記の流体圧ポンプによ
り駆動されるものであって交通機関本体に非固着のキャ
ビンの傾きを修正するものである。最後に、傾斜角セン
サがある。この傾斜角センサは、上記のキャビンの傾き
を検出するものである。

つぎに、第２の発明の構成を述べる。これは、上記の第
１の発明の電気サーボ部に代えて、一方向回転の電気モ
ータとし、これに合わせてその流体圧ポンプも一方向吐
出の流体圧ポンプとしたものである。そして、これに方
向切り替え弁を組み合わせ、油の吐出量Ｑと吐出方向を
切り替えたものである。

その他の構成は、上記の第１の発明と同一であるゆえに
その説明をここに援用する。

最後に、第３の発明の構成を述べる。これは、キャビン
を交通機関本体から浮上させる流体圧保持手段が設けら
れたものである。その他の構成は、上記の第１の発明と
同一であるゆえにその説明をここに援用する。

［作　用］ 本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置は、以上の
ごとき構成になしたゆえに、下記のごとき作用が生じた
。

最初に第１の発明の作用について述べる。これはまず、
加算器が、ゼロ調整器と後述する傾斜角センサからの出
力を入力する。つぎに、サーボ増幅器が、上記の加算器
からの出力を増幅する。そして、電気サーボ部が、上記
のサーボ増幅器からの出力によりその回転を制御する。

さらに、流体圧ポンプが、上記の電気サーボ部により回
転させられる。そして、アクチュエータが、上記の流体
圧ポンプにより駆動されて、交通種間本体に非固着のキ
ャビンの傾きを１１正する。最後に、傾斜角センサが、
上記のキャビンの傾きを検出するのである。

つぎに、第２の発明の作用酸を述べる。これは、上記の
第１の発明の電気サーボ部に代えた一方向回転の電気モ
ータが、上記の一方向吐出の流体圧ポンプを一方向に回
転制御する。そして、方向切り替え弁とで、油の吐出量
Ｑと吐出方向を切り替える。

その他の作用は、上記の第１の発明と同一であるゆえに
その説明をここに援用する。

最後に、第３の発明の作用を述べる。これは、流体圧保
持手段をキャビンと交通種間本体の間に設けて、これで
もってそのキャビンをその交通種間本体から浮上させる
。その他の作用は、上記の第１の発明と同一であるゆえ
にその説明をここに援用する。

［実施例］ 本発明にかかる交通種間のキャビン平衡装置をその一実
施例を用いて添付の図面と共に以下に詳細に説明する。

第１図は、本発明にかかる交通種間のキャビン平衡装置
の第１の発明の一実施例の回路図を示したものである。

これは、ゼロ調整器ｌと加算器２とサーボ増幅器３とサ
ーボ壬−夕４と流体圧ポンプ５と２本−組のシリンダ６
および傾斜角センサ７から構成される。しかして、キャ
ビン床面８の傾斜角を上記の傾斜角センサ７で検出し、
その情報を上記の加算器１に加える。そして、上記のゼ
ロ調整器１からのゼロ調整信号との差信号を上記のサー
ボ増幅器３で増幅して、上記のサーボモータ４を駆動す
る。これにより、上記の油圧ポンプ５を駆動し、プッシ
ュプル接続された上記のシリンダ６を駆動し、上記の床
面８が水平になるまで制御する。

以上のものは、電気サーボモータと油圧式減速機を組み
合わせて、それを完全なフィードバックループ内に組み
入れた制御システムである。しかし、ここに説明した電
気サーボ部は、通常のサーボモータを使わずにインバー
タと誘導電動機とを使用してもよい。上記の傾斜角セン
サ７は、重力の加速度を検出する方式のもの以外に慣性
を利用したものや水平線を観測する光学式のものでもよ
い。要は、床面８の傾斜角度を検出できるものなら何で
もよい。以上の装置を２組用意して２軸制御とすれば、
ローリングとピッチングの両方を同時に補償することが
可能である。さらには、リニア動作のシリンダの代わり
に、油圧モータを使用して制御してもよい。斯様にして
、サーボ弁を使った装置の欠点を回避することができる
。

現在市場に出回っている油圧ポンプと油圧シリンダの効
率は９０％と言われている。これをそのまま使用したと
すると、配管の抵抗を無視した場合的８１％となり飛躍
的な効率の改善となる。この効率の改善によって、油温
上昇もその分抑えることができる。したがって、放熱の
ための対策が楽になる。その他、サーボ増幅機とサーボ
モータの制御技術の発達は目覚ましいものがあり、大型
のサーボシステムでも乱調の発生は殆どなくなって来て
いる。したがって、試運転時の最終調整も苦労しないで
済むことになる。

しかして、小型ボート等は別にして、一般にキャビン８
０重量は相当なものとなるため、傾き調整用アクチュエ
ータとは別にその重量を支える必要がある。そこで、第
２図または第３図のように、エアクツション９を１個ま
たは複数個床面下部に配置し、エアポンプＰに接続する
。複数個の場合は、配管やホースでパラレルに接続する
。こうして、床面８の高さを検出し、エアの量を一定に
保つ。複数個のエアクツション９ａ〜９ｄをパラレルに
接続すると、あたかも大型のクツション１個と同様な作
用をなし、レベルは一定のまま傾きに対しては抵抗がな
くなる。このエアクツション９は、油圧等の被圧縮性の
流体に置き換えてもよい。

ただしその場合は、周波数の高い衝撃性の振動に対する
クツション性は劣る。

斯様にして、第４図または第５図のごとくに、プッシュ
プルアクチュエータにて床面の傾きを制御するのである
。これを平面的にＸＹ力方向２軸制御することにより、
ローリングとピッチングに対処することが可能になる。

以上のごとくに、船舶の場合は２軸制御が必要であるが
、列車やバス等の車両は１軸制御のみにとどめローリン
グの対策だけでもよい。プッシュプルアクチュエータ６
は、第６図に示すごとくにＡボートのみ使用しＢボート
はタンクに接続するかまたは解放しておいてもよい。ま
た、シリンダ１本では力不足のときは、第５図のごとく
に複数本パラレルに接続し、プッシュプル動作させても
よい。この場合、床面８の傾きによるラムの位相差は、
パラレルに接続された配管を通じて油が移動し自動的に
補償してくれる。　第８図にＸＹ２軸制御のパラレル接
続クツション９と傾き制御用アクチュエータ６の配置の
一例を示す。

軌道式車両Ｔでは、第９図のごときペンシュラム（振子
）式のものが提案されている。それは、　′第１０図に
示すごとくに、カーブを通過する際に、重力と遠心力の
ベクトル的に釣合った床面８の傾き角にキャビンの姿勢
を保つことが一番自然であるという考え方で開発された
ものである。

しかし、これはカーブのときはそれでよいが、直線コー
スまたは振り子の同期に合った蛇行運動をした場合は大
きな横揺れが発生してしまう。これを防止するためには
、前述のキャビン平衡方式を取り入れ、第１１図のよう
に台車Ｓとキャビンとの間にアクチュエータ６を挿入し
、油圧を用いてでローリングを防止することができる。

以上に、本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置は
サーボ弁を追放し、その代わりにサーボ増幅器とサーボ
モータを使用すると説明したが、これはフィードバック
ループ制御内に組み込まれている限り通常の誘導モータ
とインバータであっても同じものと見做すことができる
。

また、第１２図に示すごとく、一方向回転の電気モータ
と一方向吐出の油圧ポンプに方向切り替え弁を組み合わ
せ、油の吐出量Ｑと吐出方向を切り替えても同じことで
ある。

［発明の効果］ 本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置は、以上の
ごとき構成になしたゆえに、交通機関のキャビンを容易
に平衡にすることのできる装置となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる交通機関のキャビン平衡装置
の第１の発明の一実施例の回路図を示したものである。 第２図は、クツションを用いたときのその部分の側面図
である。 第３図は、第２図のものの別の実施例を示した側面図で
ある。 第４図は、クツションとアクチュエータを組み合わせた
ときの概略回路図である。 第５図は、第４図のものの別の実施例の概略回路図であ
る。 第６図は、アクチュエータ使用の場合の別の実施例わ示
している。 第７図は、アクチュエータ使用の場合のさらに別の実施
例を示している。 第８図は、クツションとアクチュエータを組み合わせた
ときの斜視図である。 第９図は、ペンシュラム式の車両の概略正面図である。 第１０図は、第９図のものの遠心力と重力と床面との関
係を示した図表である。 第１１図は、第９図のものにアクチュエータをセットし
た場合の一実施例の概略正面図を示したものである。 ｌ・・・ゼロ調整器　　　　２・・・加算器３・・・サ
ーボ増幅器　　　４・・・サーボモータ５・・・流体圧
ポンプ　　　６・・・シリンダ７・・・傾斜角センサ　
　　８・・・キャビン床面９・・・クツション

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゼロ調整器、該ゼロ調整器と後述する傾斜角セン
   サからの出力を入力する加算器、該加算機器からの出力
   を増幅するサーボ増幅器、該サーボ増幅器からの出力に
   よりその回転が制御される電気サーボ部、該電気サーボ
   部により回転させられる流体圧ポンプ、該流体圧ポンプ
   により駆動されるものであって交通機関本体に非固着の
   キャビンの傾きを修正するアクチュエータ、および上記
   のキャビンの傾きを検出する傾斜角センサ、より構成さ
   れることを特徴とした交通機関のキャビン平衡装置。
2. （２）ゼロ調整器、該ゼロ調整器と後述する傾斜角セン
   サからの出力を入力する加算器、該加算機器からの出力
   を増幅するサーボ増幅器、該サーボ増幅器からの出力に
   よりその回転が制御される電気サーボ部、該電気サーボ
   部により一方向に回転させられる流体圧ポンプ、該流体
   圧ポンプと後述のアクチュエータ間に接続される方向切
   り換え弁、該切り換え弁からの流体により駆動されるも
   のであって交通機関本体に非固着のキャビンの傾きをた
   だすアクチュエータ、および上記のキャビンの傾きを検
   出する傾斜角センサ、より構成されることを特徴とした
   交通機関のキャビン平衡装置。
3. （３）キャビンを交通機関本体から浮上させる流体圧保
   持手段、ゼロ調整器、該ゼロ調整器と後述の傾斜角セン
   サからの出力を入力する加算器、該加算機器からの出力
   を増幅するサーボ増幅器、該サーボ増幅器からの出力に
   よりその回転が制御される電気サーボ部、該電気サーボ
   部により回転させられる流体圧ポンプ、該流体圧ポンプ
   により駆動されるものであって上記のキャビンの傾きを
   ただすアクチュエータ、および上記のキャビンの傾きを
   検出する傾斜角センサ、 より構成されることを特徴とした交通機関のキャビン平
   衡装置。