JPH06278606A - 車両の振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、曲線通過時において車両に超過遠心
加速度が作用しても効果的な振動制御を行なうようにし
て、乗心地の向上を図るものである。 【構成】左右振動加速度の制御については、左右方向加
速度計９で検知する加速度の中から低周波成分を除いた
ものを制御入力として用いサーボ弁を通して加速度制御
アクチュエータ６を作動させ、超過遠心加速度について
はこれにより発生する左右変位を抑制するため、左右方
向変位計１０で検知する変位の内、高周波成分を除いた
ものを制御入力として用い、サーボ弁を通して左右ばね
８と直列に配置された変位制御アクチュエータ７を動作
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の振動制御装置に
係り、特に車両における左右振動を抑制するのに好適な
車両の振動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両の振動制御装置は、車両の振
動加速度を検知し、該検知結果を補償増幅回路によって
補償増幅して制御信号を得、車体を台車に対して支持す
るばね系に併設された流体圧作動機構を前記制御信号に
よりサーボ弁等の制御手段を介して構成することを基本
に、たとえば、特開昭６０−１６６５５８号に示される
ように超過遠心加速度により発生する低周波成分を除去
する回路を設けた車両の振動制御装置や左右変位制御と
の切り替えを考えた特開昭６１−２７５０５３号が知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記振動制御装置を図
８及び図９により説明する。図８は従来の振動制御装置
における制御回路を示すブロック図、図９は従来の振動
制御装置を備えた車両の正面図である。同図において、
１は台車枠３上に空気ばね２を介して支持された車体、
６は前記空気ばね２に併設されたアクチュエータであ
る。９は車体１に設けられ、該車体１の左右方向におけ
る加速度を検知する左右方向加速度計である。なお、図
８の補償増幅回路３６は、前記左右方向加速度計９によ
って検知された車体１の左右方向加速度を入力とし、該
値を補償増幅して制御信号を出力するものである。ま
た、サーボ弁３４は前記補償増幅回路３６から出力され
る制御信号によって圧力流体供給源（図示省略）からア
クチュエータ６に供給される圧力流体を制御するもので
ある。本構成は図８に示すように、制御系がフィードバ
ック方式となっている。ところが、前述の構成において
左右方向加速度計９は、車体１の左右方向加速度を検出
する構成となっているが、本車両が曲線軌道を走行する
場合、該車体１には超過遠心加速度が作用する。このた
め、前記左右方向加速度計９によって検知される車体１
の左右方向加速度は、該車体１の左右方向振動加速度と
前記超過遠心加速度の和となっており、この超過遠心加
速度により発生する低周波成分を除去することによって
制御回路を構成することとしている。

【０００４】しかしながら、上記従来技術では左右方向
振動を制御するために低周波成分を除去することを講じ
ただけであって、超過遠心加速度に対する配慮はなされ
ていない。従って、該車両が曲線路を走行する場合、図
８に示すように車体１が超過遠心加速度により図面右方
に移動し、車体が車両限界を超えないようにするために
車体１に設けた左右動ストッパ１４が台車枠３に当たる
こととなり、その衝撃力は車体１に乗っている乗客に対
して著しく不快感をもたらし、車両の乗心地を阻害する
一因となっていた。この点を解決するため特開昭６１−
２７５０５３号により加速度計と共に車体−台車間の相
対左右変位を検知もする変位計３７を設け、左右変位が
ある範囲を超えると変位制御に切り替えたり、加速度制
御に変位制御を加味することが提案されている。

【０００５】しかしながら最近に至って更に曲線通過加
速度を高く設定する動きがあり、超過遠心力が大幅に増
加してきた。しかし、従来技術ではいずれも周波数応答
性は良いが出力の小さい左右の振動を制御する加速度制
御アクチュエータ６を左右方向変位の制御に兼用してい
たが、これら小出力のアクチュエータでは増大する超過
遠心力に対する対応が困難となってきた。

【０００６】これに対応するため振動制御のアクチュエ
ータを大型化するとサーボ弁、空圧源、油圧源なども合
わせて大型化しないと周波数応答性が低下し、性能が確
保できない。さらにこれらの大型化はスペース、重量面
でシステムの構成が困難となっていた。

【０００７】本発明は、曲線通過時において、車両に大
きな超過遠心加速度が作用しても効果的な振動制御が行
なえる車両の振動制御装置を提供することを目的とした
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】曲線通過時において車両
に発生する左右振動加速度及び超過遠心加速度に対し
て、前者には振動加速度を制御用入力としたアクチュエ
ータを用い、後者には左右変位を制御入力として用いる
アクチュエータを弾性手段と組合せて変位制御に用い
る。

【０００９】

【作用】曲線通過時において車両に発生する左右振動加
速度及び超過遠心加速度について、前者は０．５Hz〜数
Hzの範囲で発生する高い周波数成分を有する振動形態で
あり、後者は０．５Hz以下で発生する低い周波数成分を
有する振動形態である。実際の事象は両者が同時に発生
しており、本発明では前者に対しては高周波成分だけを
対象に加速度を制御し、後者に対しては低周波成分だけ
を対象に左右変位を制御するものである。また後者につ
いては車体が台車枠に対して常に左右方向の中心に存在
させることにより左右動ストッパに当たらないようにす
るために左右変位を制御入力とするものである。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例および他の実施例を図１〜
図７により説明する。図１は本発明による一実施例の車
両の振動制御装置を備えた車両の台車部分の正面図、図
２は図１の車両の振動制御装置における制御回路を示す
ブロック図である。すなわち車体１は空気ばね２を介し
て台車枠３上に上下、左右方向に弾性支持される。

【００１１】車体１の床面には車体の左右振動加速度を
検知するための加速度計９が固定されている。車体１と
台車枠３の間には左右方向の加速度アクチュエータ６と
左右方向の過大な動きの抑制する左右動ストッパ１４、
左右変位計１０、左右動ばね８と直列に配置された変位
制御アクチュエータ７が配置される。

【００１２】車両が直線走行している場合は車体１に発
生する左右振動加速度を左右方向加速度計９にて検出
し、ハイパスフィルタ１６、補償増幅回路１７を通して
サーボ弁２４を制御することにより流体作動機構である
加速度制御アクチュエータ６を動作させて振動を制御す
る。一方、車両が曲線路にさしかかった場合、車体１に
は前記左右振動加速度に加え、超過遠心加速度が徐々に
増加する。そして、該車体１に設けられた左右方向加速
度計９は、前記超過遠心加速度および振動加速度を検知
するが、該左右方向加速度計９の検出結果はハイパスフ
ィルタ１６を通し、前記たとえば０．５Hz以下の低周波
成分である超過遠心加速度を除去して補償増幅回路１７
に出力される。

【００１３】したがって、車両の曲線走行時において、
その速度が速く車体１に作用する超過遠心加速度が増大
しても前述のようにハイパスフィルタ１６を通すことに
より、前記低周波の超過遠心加速度は除去されるため、
車体１の左右方向振動加速度のみが補償増幅回路１７に
出力される。

【００１４】一方、該車体１と台車枠３との間に設けら
れた変位検知手段である左右方向変位計１０は、前記超
過遠心加速度により発生する左右方向変位を検知する
が、該左右方向変位計１０の検出結果はローパスフィル
タ２０を通し、前記一例として示したように０．５Hz以
上の高周波成分である振動加速度により発生する高周波
振動変位を除去して補償増幅回路２２に出力しサーボ弁
２３を通して大出力低速度の水平流体作動機構である変
位制御アクチュエータ７を動作させる。

【００１５】したがって、車両の曲線走行時において、
その速度が速く車体１に作用する超過遠心加速度が増大
しても前述のように、高周波成分と低周波成分それぞれ
に対応して振動制御を行なうので、車両の乗心地を阻害
することはない。また、図１に示すように車体１と変位
制御アクチュエータ７との間に、従来車体台車間に使用
していた空気ばねの横剛性と同程度（たとえば２０〜５
０kgf／mm）のばね定数を有する弾性手段である左右動
ばね８を設けている。これは高周波成分として発生する
左右振動加速度の内、前記加速度制御アクチュエータ６
の動作で制御し得ない数Hz付近より高い高周波成分の振
動を吸収してやることにより、台車枠３から車体１への
該振動や衝撃音を抑制し、併せて振動に対する変位制御
アクチュエータ７の耐久性を保護するために設置される
ものである。また、この実施例の場合、空気ばね２は従
来より横剛性を下げたものを使用する。

【００１６】本実施例によれば、曲線を高速で通過する
場合においても車体は超過遠心力により偏倚せず変位制
御アクチュエータ７、左右動ばね８により中央に引き戻
されるため左右動ストッパ１４が当ることもなく、また
加速度制御アクチュエータ６には０．５Hz以上の振動成
分のみの制御信号が入力されるため非常に良好な制御が
可能となることにより良好な乗心地を確保することがで
きる。

【００１７】図３は本発明による第２実施例であって、
前期一実施例の左右動ばね８の代わりに、特に高周波振
動に対して吸収効果の大きい左右動空気ばね１３を用い
たものである。これを用いれば、高周波振動の吸収効果
が更に著しく大きくなり、振動や騒音低減、アクチュエ
ータの耐久性向上を図ることが可能である。なお、前記
一実施例と同一符号は同一部材を示すものである。

【００１８】図４は、本発明の第３実施例であって、前
記一実施例において空気ばね２ａの左右方向の動きを制
限することにより、該空気ばね２ａの左右方向のばね定
数を一義的に決定させる構成としたものである。具体的
には空気ばね上面板１１を左右動ばね８を新たに設置し
た分だけ、空気ばね部の左右方向ばね定数を更に小さく
するように上下方向に短くしたものである。本構成は上
面板１１を短くしているがたとえば、傾斜状となってい
る上面板の傾斜角度を変えることにより、空気ばね部の
左右方向ばね定数を小さくすることも可能である。

【００１９】本実施例によれば空気ばね横剛性がより軟
らかくなり（たとえば１０〜０kgｆ／mm）更に左右乗心
地の改善が可能となる。

【００２０】図５は図１における加速度制御アクチュエ
ータ６の代わりにオイルダンパ内蔵加速度制御アクチュ
エータ１２を設けたものである。本アクチュエータ１２
を設けることにより、万一、サーボ弁が固渋してアクチ
ュエータ１２へ送る圧力流体を制御できなくなった場合
にも、従来より装着されている普通の左右動ダンパと同
一の減衰力を出すことが、内部絞り径を選定することに
より可能となる。すなわち、本アクチュエータ１２とサ
ーボ弁との間に締切弁を設けたサーボ弁固渋その他の異
常時にこの締切弁を動作させることにより本アクチュエ
ータには通常の左右動ダンパとして働くことができるの
で、従来の車両なみの乗心地を確保することが可能であ
る。

【００２１】図６は、本発明の第５実施例であって、前
記一実施例である図１における左右動ばね８をゴムブシ
ュとして、変位制御アクチュエータ７にアキュムレータ
１５を併設し、アキュムレータ内の空気の圧縮性をばね
作用に利用したものであり、左右動ばね８の左右方向寸
法の縮小が可能となり、ギ装の容易化が図れる。

【００２２】本実施例によれば限られたスペースにより
大きな変位制御アクチュエータを設けることができる。

【００２３】図７は、本発明の第６実施例であって、前
記一実施例と車体１、台車３、サーボ弁２３、２４、ア
クチュエータ６、７などは先の実施例と同一であるが、
加速度計９からの信号に含まれる超過遠心加速度は、記
憶しておいた曲線情報出力手段３１からの曲線情報に、
車速を加味して超過遠心力演算回路３２によりあらかじ
め計算され、打消し回路３０で打消された後、補償増幅
回路１７へ送られるため、ハイパスフィルタを使用する
よりも確実に超過遠心加速度を消去することができる。

【００２４】また、車体１と台車枠３の左右変位は、変
位計１０により検知された後、比較器３３に送れられ、
ここで超過遠心力演算回路３２で計算された超過遠心力
による左右変位と比較されて、補償増幅回路２２へ送ら
れる。これによりローパスフィルタを使用するよりも応
答性を向上させることができる。

【００２５】このような構成とすることによりローパス
フィルタ、ハイパスフィルタを用いることによる応答の
送れや伝達特性の劣化を防止し、より高速での走行に使
用しても十分な性能を発揮する装置を得ることができ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、直線走行時はもちろ
ん、大きな超過遠心加速度が発生する高速曲線走行時に
も効果的な振動制御が行なえ、乗心地の向上を図ること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両の振動制御装置の一実施例を
備えた車両の台車部分の正面図である。

【図２】図１の車両の振動制御装置における制御回路を
示すブロック図である。

【図３】本発明による車両の振動制御装置の第２実施例
を備えた車両の台車部分の正面図である。

【図４】本発明による車両の振動制御装置の第３実施例
を備えた車両の台車部分の正面図である。

【図５】本発明による車両の振動制御装置の第４実施例
を備えた車両の台車部分の正面図である。

【図６】本発明による車両の振動制御装置の第５実施例
を備えた車両の台車部分の正面図である。

【図７】本発明による車両の振動制御装置の第６実施例
の制御回路を示すブロック図である。

【図８】従来の車両の振動制御装置における制御回路を
示すブロック図である。

【図９】従来の車両の振動制御装置を備えた車両の台車
部分の正面図である。

【符号の説明】

１…車体、３…台車枠、６…加速度制御アクチュエー
タ、７…変位制御アクチュエータ、８…左右動ばね、９
…左右方向加速度計、１０…左右方向変位計、１６…ハ
イパスフィルタ、１７…補償増幅回路、２０…ローパス
フィルタ、２２…補償増幅回路、２３…サーボ弁、２４
…サーボ弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檜垣 博 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 瀬畑 美智夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体と、該車体を弾性支持する台車と、前
   記車体と台車との相対変位を制御する流体作動機構と、
   車体の振動加速度を検知する加速度検知手段と、該加速
   度検知手段の検知結果を制御入力として車体の振動を抑
   制する制御指令を演算し前記流体作動機構を動作させる
   演算手段とから成る車両の振動制御装置において、 前記車体と台車との水平方向相対変位を制御する水平流
   体動作機構と、前記流体作動機構の制御力を許容して水
   平流体作動機構に連結して設けられる弾性手段と、車体
   と台車の相対変位を検知する変位検知手段と、該変位検
   知手段の検知結果を制御入力として車体と台車との水平
   方向相対変位を抑制する制御指令を演算し前記水平流体
   作動機構を制御する水平演算手段とを備えた車両の振動
   制御装置。