JPH0781563A

JPH0781563A - 車両用制振装置

Info

Publication number: JPH0781563A
Application number: JP23199393A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ota; 博之太田; Masatsugu Kimura; 将嗣木村
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は台車と車両本体との間にモータを設
け、モータを駆動制御して車両本体の振動を吸収するよ
う構成した車両用制振装置を提供することを目的とす
る。【構成】鉄道用車両１は、車両本体２の底部に車両本
体２の振動を制振するための一対の制振装置３ａ，３ｂ
が設けられている。この制振装置３ａ，３ｂは、車両本
体２の振動に応じて駆動されるモータ４ａ，４ｂと、モ
ータ４ａ，４ｂにより傾斜角を変更される油圧ダンパ５
ａ，５ｂと、車両本体２の加速度を検出する加速度セン
サ６ａ〜６ｄと、この加速度センサ６ａ〜６ｄから出力
された検出信号に基づいてモータ４ａ，４ｂを駆動制御
する制御装置７と、よりなる。モータ４ａ，４ｂの回転
軸２１には円板状の回転体２２が結合され、回転体２２
には偏心した位置に突出する偏心ピン２３が設けられて
いる。油圧ダンパ５ａ，５ｂは偏心ピン２３に回動自在
に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用制振装置に係り、
特に車両本体の振動を吸収するよう構成した車両用制振
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄道用車両においては、レールを
走行する台車の上方に車両本体が支持される構成であ
り、台車と車両本体との間には車輪からの振動を吸収す
るオイルダンパや空気ばねやコイルばねが設けられてい
る。これらは、パッシブ（受動）形であり車両本体に平
均的な１次の固有振動数を吸収するように制作されてい
る。

【０００３】そのため、車両がレール上を走行する際に
発生する振動が低周波数の場合は、上記オイルダンパや
空気ばねやコイルばねにより振動が吸収されて車両は安
定に走行することができる。しかし、高周波数の振動の
場合は、オイルダンパ，空気ばね，コイルばねにより吸
収することができず、例えば高速走行時の細かい振動が
乗客に不快感を与える原因となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の車両
は、パッシブ（受動）形であり、オイルダンパやの空気
ばねやコイルばねが台車と車両本体との間に設けられて
いるだけなので、高周波数の振動を効果的に制振するこ
とができず、特に横方向の加速度を吸収することができ
ないので、カーブを高速で通過する際は、車両本体が傾
いて揺動するため、乗り心地が悪かった。

【０００５】そのため、台車と車両本体との間に振動を
吸収する空気圧シリンダ又は油圧シリンダを設けてシリ
ンダの駆動力を最適値に制御することが考えられるが、
車両本体の振動の大きさに応じて空気圧シリンダ又は油
圧シリンダに空気圧又は油圧を供給するパワーユニット
が必要になり、その設置スペースが余分に必要になる。
又、パワーユニットとシリンダとの間を接続するチュー
ブを配設しなければならず、構成が複雑化するばかりか
組立作業にかなりの手間がかかるといった課題がある。

【０００６】さらに、アクチュエータが故障し、空気シ
リンダ又は油圧シリンダに空気又は油が溜まったままと
なると、結果として台車の横方向の振動が空気シリンダ
又は油圧シリンダを介して直接車両本体に伝わってしま
うという課題があった。そこで、本発明は上記課題を解
決した車両用制振装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
台車の上方に設けられた車両本体と、該車両本体に設け
られ、当該車両本体の動きを検出するセンサと、前記台
車と前記車両本体との間に設けられ、前記車両本体を弾
力的に支持するばね手段と、前記台車又は前記車両本体
のいずれか一方に設けられた電動モータと、該電動モー
タの回転に基づいて回転する回転体と、一端が前記回転
体の回転中心以外の箇所に設けられた連結部に連結さ
れ、他端が前記台車又は前記車両本体のうち、前記電動
モータが設けられていない方に連結された連結部材と、
前記センサからの出力に応じて前記連結部材の傾斜角度
を変更させて前記車両本体の振動を吸収するように前記
電動モータを駆動制御する制御手段と、からなることを
特徴とする。

【０００８】又、請求項２の発明は、台車の上方に設け
られた車両本体と、該車両本体に設けられ、当該車両本
体の動きを検出するセンサと、前記台車と前記車両本体
との間に設けられ、前記車両本体を弾力的に支持するば
ね手段と、前記台車又は前記車両本体のいずれか一方に
設けられた電動モータと、該電動モータの回転に基づい
て回転する回転体と、一端が前記回転体の回転中心以外
の箇所に設けられた連結部に連結され、他端が前記台車
又は前記車両本体のうち、前記電動モータが設けられて
いない方に連結された連結部材と、前記センサからの出
力に応じて前記連結部材の傾斜角度を変更させて前記車
両本体の振動を吸収するように前記電動モータを駆動制
御する制御手段と、前記電動モータの動きを検出するモ
ータ動作検出手段と、該モータ動作検出手段により検出
された前記電動モータの動きに基づいて前記電動モータ
の異常を検出するモータ異常検出手段と、からなり、前
記連結部材は、両端が閉塞されたシリンダと、該シリン
ダ内に摺動自在に設けられ、前記シリンダの一端から外
部へ突出するピストンロッドがその一端に接続され、前
記シリンダ内を二つの室に画成するピストンと、該二つ
の室を連通する通路と、該通路を開閉する開閉弁と、か
らなり、前記開閉弁は、通常は閉弁し、前記モータ異常
検出手段が前記電動モータの異常を検出した場合に開弁
することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記請求項１によれば、車両本体の振動に応じ
て連結部材の一端が偏心して連結された回転体を電動モ
ータにより回動させて連結部材の傾斜角度を変更させる
ため、シリンダを駆動するパワーユニットが不要になる
とともに、空気圧又は油圧を供給するためのチューブが
不要になって構成が簡略化できる。

【００１０】又、請求項２によれば、上記請求項１によ
る作用を有するとともに、電動モータで異常発生した場
合、開閉弁が開弁してシリンダ内を二つの室を連通状態
に切り換えることにより、シリンダがダンパとして機能
し、パッシブ形の制振動作を行う。

【００１１】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる車両用制振装置
の一実施例が適用された鉄道用車両を示す。

【００１２】各図中、鉄道用車両１は、車両本体２の底
部に車両本体２の振動（加速度）を制振するための一対
の制振装置３ａ，３ｂが設けられている。この制振装置
３ａ，３ｂは、大略、車両本体２の振動に応じて駆動さ
れるモータ４ａ，４ｂと、モータ４ａ，４ｂにより傾斜
角を変更される油圧ダンパ５ａ，５ｂと、車両本体２の
加速度を検出する加速度センサ６ａ〜６ｄと、この加速
度センサ６ａ〜６ｄから出力された検出信号に基づいて
モータ４ａ，４ｂを駆動制御する制御装置７と、よりな
る。又、制御装置７は、後述するようにモータ４ａ，４
ｂを駆動制御する制御系の制御ゲインを車両本体２の変
位量に応じて最適値に切換えるゲイン切換手段を有す
る。

【００１３】上記モータ４ａ，４ｂの回転軸２１には円
板状の回転体２２が結合されている。そして、回転体２
２には偏心した位置に突出する偏心ピン２３が設けられ
ている。この偏心ピン２３には油圧ダンパ５ａ，５ｂの
一端が回動自在に連結されている。油圧ダンパ５ａ，５
ｂは車両本体２と台車８，９との間を連結する連結部材
として横架され、一端が上記車両本体２側に設けられた
回転体２２の偏心ピン２３に連結され、他端が台車８，
９の上面より起立した支持部２４に回動自在に連結され
ている。従って、回転体２２がモータ４ａ，４ｂに駆動
されて回動すると、油圧ダンパ５ａ，５ｂはその傾斜角
度が変更される。通常、油圧ダンパ５ａ，５ｂは油圧通
路が閉鎖された伸縮不可状態に保持されており、回転体
２２の回転量に応じて水平方向の長さが変更されて車両
本体２の振動を吸収する。

【００１４】尚、モータ４ａ，４ｂの回転軸２１には、
回転角を検出する回転角センサ２５が設けられている。
即ち、回転角センサ２５は、回転軸２１の回転角に応じ
た検出信号を制御装置７に出力し、制御装置７はフィー
ドバックされた回転角センサ２５からの検出信号により
モータ４ａ，４ｂを回転制御する。

【００１５】上記加速度センサ６ａ〜６ｄのうち、加速
度センサ６ａは車両本体２の前部に設けられ、加速度セ
ンサ６ｂは車両本体２の後部に設けられ、加速度センサ
６ｃは車両本体２の左側に設けられ、加速度センサ６ｄ
は車両本体２の右側に設けられている。そして、加速度
センサ６ａ，６ｂにより車両本体２のＸａ，Ｘｂ方向の
加速度が検出され、加速度センサ６ｃ，６ｄにより車両
本体２のＹａ，Ｙｂ方向の加速度が検出される。尚、上
記加速度センサ６ａ〜６ｄの代わりに車両本体２の変位
状態を検出する他の形式のセンサ（例えば変位センサ、
速度センサなど）を設けても良い。

【００１６】台車８，９は、車両本体２の前部と後部の
底部に設けられ、夫々４個の車輪１０を転動自在に支持
している。各車輪１０は車軸１１の両端に設けられ、レ
ール１２上を転動する。又、車軸１４の両端はばね１
３，１４により押圧されており、台車８，９のベース８
ａ，９ａはこのばね１３，１４により弾力的に支持され
ている。又、台車８，９のベース８ａ，９ａの左右両端
と車両本体２との間には空気ばね１５ａ，１６ａ，１５
ｂ，１６ｂが介在し、車両本体２は台車８，９上に設け
られた空気ばね１５ａ，１６ａ，１５ｂ，１６ｂにより
弾力的に支持されている。

【００１７】従って、車両本体２は上記ばね１３，１４
及び空気ばね１５ａ，１６ａ，１５ｂ，１６ｂを介して
前部の台車８と後部の台車９上に載置された状態でレー
ル１７に沿って走行するため、上下方向の振動が発生し
た場合、ばね１３，１４及び空気ばね１５ａ，１６ａ，
１５ｂ，１６ｂによりその加速度が吸収される。

【００１８】上記油圧ダンパ５ａ，５ｂは同一構成であ
るので、ここでは一方の油圧ダンパ５ａについて説明す
る。

【００１９】図１及び図４に示すように、油圧ダンパ５
ａは、車両本体２の横方向（Ｘ方向）に延在する筒状の
シリンダ本体３０と、シリンダ本体３０内に摺動自在に
挿入されたピストン３１と、ピストン３１と一体に設け
られたピストンロッド３２よりなる。シリンダ本体３０
の端部に突出する連結部３０ａは上記台車８のベース８
ａ上面より起立する支持部２４のピン２４ａを介して回
動自在に連結されている。又、ピストンロッド３２の端
部に設けられたコ字状の連結部２６は上記モータ４ａに
駆動される回転体２２を貫通する偏心ピン２３の両端に
回動自在に連結されている。

【００２０】又、シリンダ本体３０は、上記ピストン３
１が摺動自在に嵌合する内筒３３とこの内筒３３より大
径な外筒３４とが同心円状に配設され、内筒３３及び外
筒３４の両端には両端開口を閉塞する第１，第２の閉塞
部材３５，３６が嵌合固定されている。第１の閉塞部材
３５は、ピストンロッド３２が貫通する貫通孔３５ａ
と、内筒３３が嵌合する嵌合部３５ｂと、内筒３３内部
のシリンダ室３３ａに連通する第１の通路３５ｃと、一
端がシリンダ室３３ａに連通され他端が内筒３３と外筒
３４との間に形成された筒状の油溜め室３７に連通され
た第２の通路３５ｄとを有する。尚、第１の通路３５ｃ
にはピストン３１の速度により減衰力を可変させる調圧
弁３８が配設され、第２の通路３５ｄにはピストン３１
に過大な力が入力された際に、シリンダ室３３ａが破壊
することを防ぐためのリリーフ弁３９が配設されてい
る。

【００２１】又、ピストン３１はシリンダ室３３ａの左
室３３ａ₁と右室３３ａ₂と連通する通路３１ａを有
し、この通路３１ａには作動油が右室３３ａ₂から左室
３３ａ ₁へ移動することのみ許容する逆止弁４０が配設
されている。従って、ピストン３１がシリンダ室３３ａ
をＸｂ方向に摺動するとき、右室３３ａ₂の作動油が逆
止弁４０を通過して左室３３ａ₁へ移動し、ピストンロ
ッド３２の移動体積分の油が調圧弁３８を通過する際に
発生する抵抗が減衰力となる。

【００２２】又、第２の閉塞部材３６は、内筒３３の他
端に嵌合する第１の嵌合部３６ａと、外筒３４の他端に
嵌合する第２の嵌合部３６ｂと、よりなる。そして、第
１の嵌合部３６ａには、シリンダ室３３ａと油溜め室３
７とを連通する通路３６ｃが穿設され、この通路３６ｃ
には油溜め室３７の作動油が右室３３ａ₂へ移動するこ
とのみ許容する逆止弁４１が配設されている。

【００２３】従って、ピストン３１がシリンダ室３３ａ
をＸａ方向に摺動するとき、逆止弁４０があるため左室
３３ａ₁の油は調圧弁３８を通過し、その際に発生する
抵抗が減衰力となる。又、ピストンロッド３２の移動体
積分の油は逆止弁４１を通り、油溜め室３７からシリン
ダ室３３ａに吸い込まれる。このように、このオイルダ
ンパはＸａ，Ｘｂ方向のどちらの方向に移動しても同じ
調圧弁３８により減衰力を発生する。

【００２４】４２は２ポート２位置スプリングオフセッ
ト弁よりなる電磁弁で、ポートａが管路４３を介して油
溜め室３７と接続され、ポートｂが管路４４を介して上
記第１の閉塞部材３５の通路３５ｃに接続されている。
通常、電磁弁４２はバネ力により閉弁されており、シリ
ンダ室３３ａ及び油溜め室３７に貯留された作動油が移
動できないようにしている。そのため、油圧ダンパ５ａ
は通常電磁弁４２の閉弁によりピストン３１が摺動不可
状態に保持され、伸縮動作ができず１個の剛体として機
能することになる。

【００２５】しかし、後述するようにモータ４ａ又はモ
ータ制御系に故障が発生した場合、上記電磁弁４２は励
磁されて開弁状態に切り換わり、ピストン３１がシリン
ダ室３３ａをＸａ方向に摺動するとき、左室３３ａ₁の
作動油は調圧弁３８，管路４４，４３を通過して油溜め
室３７に移動可能になる。又、ピストン３１がシリンダ
室３３ａをＸｂ方向に摺動するとき、油溜め室３７の作
動油は管路４３，４４，調圧弁３８を通過して左室３３
ａ₁に移動する。従って、油圧ダンパ５ａは電磁弁４２
の開弁動作によりパッシブ形のダンパとして機能し、車
両本体２の振動を吸収するように伸縮動作する。尚、ピ
ストン３１がＸａ方向に摺動する際の変位速度が速いと
きは、左室３３ａ₁の作動油は調圧弁３８だけでなくリ
リーフ弁３９からも油溜め室３７に流入する。

【００２６】図５に示すように、制御装置７は、上記加
速度センサ６ａ〜６ｄ，回転角センサ２５から出力され
た検出信号が入力されるセンサインターフェース部４９
と、センサインターフェース部４９に入力された各セン
サからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５
０と、Ａ／Ｄ変換器５０より出力された検出信号に基づ
いてモータ４ａ，４ｂの制御量ｕ₁，ｕ₂を演算するＣ
ＰＵ５１と、ＣＰＵ５１から出力された制御量ｕ₁，ｕ
₂をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器５２と、Ｄ／
Ａ変換器５２からの出力によりモータ４ａ，４ｂを駆動
させるドライバ５３，５４と、電磁弁４２を開閉させる
電磁弁インターフェース部５５とよりなる。

【００２７】５６はメモリで、後述する制振制御のプロ
グラムが格納され、且つ制振制御に必要な各演算の初期
値を記憶する。

【００２８】例えばメモリ５６には、図５に示す如くＣ
ＰＵ５１が実行する制振制御プログラム５６Ａ、モータ
制御異常判定プログラム５６Ｂが記憶されている。ここ
で、各制御プログラムの概要について説明する。

【００２９】まず、制振制御プログラム５６Ａは、車両
１の走行状態（走行速度，カーブ，上り坂，下り坂，車
体質量中心（重心）Ｇ，車体ローリング角θ，車体のヨ
ーイング角ψ）に応じてモータ４ａ，４ｂの制御量
ｕ₁，ｕ₂を演算し、モータ４ａ，４ｂを制御する。

【００３０】又、モータ制御異常判定プログラム５６Ｂ
は、モータ４ａ，４ｂを駆動制御しているにも拘わら
ず、モータ４ａ，４ｂが回転していない（回転角センサ
２５による回転角の検出値が変化しない）場合や、モー
タ４ａ，４ｂの制御量ｕ₁，ｕ ₂に対し、モータ４ａ，
４ｂが異常に回転した場合等、モータ４ａ，４ｂの異常
を検出した場合には、モータ４ａ，４ｂの制御を中止し
てダンパ５ａ，５ｂをパッシブダンパとして使用できる
ように電磁弁４２を開弁状態に切り換える。

【００３１】尚、本実施例では後述するＬＱ（Linear Q
uadratic) 制御によりモータ４ａ，４ｂを制振動作させ
ており、制御ゲインはＬＱ制御の演算過程で算出され
る。

【００３２】次に、上記制御装置７のＣＰＵ５１が実行
する処理について説明する。先ず、図６を参照してメイ
ンフローの処理について説明し、さらに制御ゲインの算
出方法について説明する。

【００３３】又、ＣＰＵ５１は例えば５msec毎に図６の
処理を繰り返し実行している。

【００３４】図６中、ステップＳ１（以下「ステップ」
を省略する）で上記加速度センサ６ａ〜６ｄ，回転角セ
ンサ２５よりモータ４ａ，４ｂの回転角、車両本体２の
各点の位置，速度を取り込む。

【００３５】次のＳ２では、上記Ｓ１で取り込んだモー
タ４ａ，４ｂの回転角，車両本体２の各点の位置，速度
の値より車体質量中心（重心）Ｇ，車体のローリング角
θ，車体のヨーイング角ψ及びその速度を求める。又、
後述する状態方程式を解くのに必要な状態ベクトルの各
成分も求める。

【００３６】そして、Ｓ２で得られた値をｕ’＝−Ｆｘ
の式に代入してモータ４ａ，４ｂに対する各制御量
ｕ₁’，ｕ₂’を算出する（Ｓ３）。次のＳ４では、Ｓ
３で算出された制御量ｕ₁’，ｕ₂’と油の粘性による
力の関係を示している。そして、Ｓ５により制御量
ｕ₁，ｕ₂を前述した各ドライバ５３，５４に出力す
る。

【００３７】従って、モータ４ａ，４ｂはこの制御力ｕ
₁，ｕ₂により駆動され車両本体２の振動をキャンセル
方向に駆動される。即ち、油圧ダンパ５ａ，５ｂが回転
体２２の偏心ピン２３に連結されているので、回転体２
２がモータ４ａ，４ｂに駆動されて回動すると、油圧ダ
ンパ５ａ，５ｂはその回動方向に変位し、その反作用に
より車両本体２を振動方向と逆方向に押圧する。

【００３８】例えば、図７に示すように、車両本体２の
前部及び後部が共にＸａ方向の加速度を受けた場合は、
偏心ピン２３がＸｂ方向に変位するようにモータ４ａ，
４ｂが駆動される。

【００３９】又、図８に示すように、車両本体２の前部
及び後部が共にＸｂ方向の加速度を受けた場合は、偏心
ピン２３がＸａ方向に変位するようにモータ４ａ，４ｂ
が駆動される。

【００４０】又、車両本体２の前部がＸａ方向の加速度
を受け、後部がＸｂ方向の加速度を受けた場合は、モー
タ４ａが偏心ピン２３をＸｂ方向に変位するように駆動
され、モータ４ｂが偏心ピン２３をＸａ方向に変位する
ように駆動される。又、車両本体２の前部がＸｂ方向の
加速度を受け、後部がＸａ方向の加速度を受けた場合
は、モータ４ａ，４ｂが偏心ピン２３をＸａ方向，Ｘｂ
方向に変位するように駆動される。

【００４１】このように、モータ４ａ，４ｂにより回転
体２２を回動させて油圧ダンパ５ａ，５ｂを振動吸収方
向に変位させるため、構成の簡略化を図ることができ、
装置の省スペース化を図ることができる。従って、例え
ば空気圧シリンダ又は油圧シリンダを用いた場合に必要
となるシリンダ駆動用パワーユニットが不要にできると
ともに、空気圧又は油圧を供給するためのチューブが不
要にできるので、組立作業が容易に行えるばかりかメン
テナンスも容易に行うことができる。さらに、モータ４
ａ，４ｂの回転角を制御することにより、車両１の走行
条件に対応して車両本体２の振動を効果的に制振させる
ことができ、高速走行時あるいはカーブを通過する際の
走行安定性を高めることができ、乗り心地をより一層向
上させることができる。

【００４２】本実施例では前述したＬＱ（Linear Quadr
atic) 制御によりモータ４ａ，４ｂを制振動作させてお
り、制御ゲインはＬＱ制御の演算過程で算出される。こ
こで、ＬＱ制御の処理につきさらに説明する。

【００４３】上記車両１は図９及び図１０に示すような
数学モデルに置き換えられる。

【００４４】このようなモデルの運動方程式は、

【００４５】

【数１】

【００４６】より次式のように表せる。

【００４７】但し、上記式及び以下の式において、ｘg
は車両本体２の左右変位，ψは車両本体２のヨーイング
角，θは車両本体２のローリング角，ｘ₁ は台車８の左
右変位，ｘ₂は台車９の左右変位，ｕ₁は台車８の制御
力，ｕ₂は台車９の制御力，ｗは台車８への入力（ここ
では０とする），Ｍは車両本体２の質量，Ｋは空気ばね
の上下方向のばね定数，Ｃは上下方向のダンパの減衰係
数，ＩはＸ軸回りの車両本体２の慣性モーメント，Ｊは
Ｚ軸まわりの車両本体２の慣性モーメントＫ₁は空気ば
ねの左右方向のばね定数，Ｃ₁は左右方向のダンパの減
衰係数，Ｋ₂はばね１３，１４のばね定数，Ｃ₂はばね
１３，１４の減衰係数，ｍ₁は台車８の質量，ｍ₂は台
車９の質量，Ｌは車体質量中心（重心）Ｇと台車間の距
離，ｈ₃は空気ばね中心から車体質量中心（重心）Ｇま
での高さ，ｈ₅は制振装置３ａ，３ｂの車両本体２に対
する力の作用点である点Ｏから車体質量中心（重心）Ｇ
までの高さ，ｂ₂は空気ばね間距離_,ｂ₃は上下方向ダ
ンパ間距離を表す。

【００４８】

【数２】

【００４９】そして、上記モデルの状態方程式は次のよ
うに表せる。

【００５０】（ｆ）台車８の支持点（車両本体２の油圧
ダンパ５ａとの連結部分）と台車８との相対変位ｙ
₁は、ｙ₁＝ｘg ＋Ｌψ＋ｈ₃θ−ｘ₁ …（９）となる。

【００５１】（ｇ）台車９の支持点（車両本体２の油圧
ダンパ５ｂとの連結部分）と台車９との相対変位ｙ
₂は、ｙ₂＝ｘg −Ｌψ＋ｈ₃θ−ｘ₂ …（１０）となる。

【００５２】ここで、状態変数Ｘを

【００５３】

【数３】

【００５４】に変換する。

【００５５】一般に、このような系では、評価関数Ｊを
車両本体２の絶対変位，絶対速度（進行方向を除く），
車両本体２のヨーイング角ψ，車両本体２のローリング
角θ，モータ４ａ，４ｂのトルク，駆動ストロークが最
小になるように設定する。ここで、評価関数ＥをＥ＝∫（ｘ^TＱｘ＋ｕ^TＲｕ）ｄｔ …（１３）とし、重みＱ，Ｒを

【００５６】

【数４】

【００５７】と与えてリカッチ方程式Ａ^TＰ＋ＰＡ＋Ｑ−ＰＢＲ^-1Ｂ^TＰ＝０ …（１６）を解き最適ゲインＦＦ＝Ｒ^-1ＢＰ …（１７）を求める。

【００５８】このようにして得られたゲインＦを用い
て、制御量ｕ（ｕ＝−Ｆｘ）を求める。

【００５９】これにより、モータ４ａ，４ｂは、この制
御量ｕで駆動され、車両本体２の走行安定性がより高め
られる。

【００６０】以上のように、本実施例では、モータ４
ａ，４ｂあるいは制御系に異常があったとＣＰＵ５１が
判断した場合は、モータ４ａ，４ｂの制御を中止して電
磁弁４２を開弁させる。これにより、油圧ダンパ５ａ，
５ｂがパッシブダンパとして車両本体２の振動を吸収す
ることができ、走行安定性が維持される。

【００６１】尚、上記実施例では、偏心ピン２３を有す
る円板状の回転体２２を回動させたが、回転体２２の形
状はこれに限らず、例えば長円形状又は卵形としても良
いし、あるいは回転体２２のカム溝を設けて油圧ダンパ
の連結部分を変位させても良い。

【００６２】又、上記実施例では、車両本体２側に設け
られた回転体２２と台車８，９との間を油圧ダンパ５
ａ，５ｂにより連結したが、これに限らず、単なるロッ
ド等により連結する構成としても良い。

【００６３】又、上記実施例では、鉄道用車両を一例と
して挙げたが、これに限らず、他の形式の車両（例えば
モノレールなど）に適用しても良い。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１によれ
ば、車両本体の振動に応じて連結部材の一端が偏心して
連結された回転体をモータにより回動させて連結部材を
振動吸収方向に変位させるため、構成の簡略化を図るこ
とができ、装置の省スペース化を図ることができる。従
って、例えば空気圧シリンダ又は油圧シリンダを用いた
場合に必要となるシリンダ駆動用パワーユニットが不要
にできるとともに、空気圧又は油圧を供給するためのチ
ューブが不要にできるので、組立作業が容易に行えるば
かりかメンテナンスも容易に行うことができる。さら
に、モータの回転角を制御することにより、車両の走行
条件に対応して車両本体の振動を効果的に制振させるこ
とができ、高速走行時あるいはカーブを通過する際の走
行安定性を高めることができ、乗り心地をより一層向上
させることができる。

【００６５】又、請求項２によれば、上記効果ととも
に、電動モータで異常発生した場合、開閉弁が開弁して
シリンダ内を二つの室を連通状態に切り換えることによ
り、シリンダがダンパとして機能し、パッシブ形の制振
動作を行うことができ、よってより安全性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる車両用制振装置の一実施例を示す
鉄道用車両の正面図である。

【図２】鉄道用車両の側面図である。

【図３】鉄道用車両の平面図である。

【図４】油圧ダンパの縦断面図である。

【図５】制御装置の構成を示すブロック図である。

【図６】制振装置のＣＰＵが実行するメインフロー処理
を説明するためのフローチャートである。

【図７】モータの回転方向による制振動作を示す正面図
である。

【図８】モータの回転方向による制振動作を示す正面図
である。

【図９】台車に支持された車両の数学モデルを示す正面
図である。

【図１０】台車に支持された車両の数学モデルを示す平
面図である。

【符号の説明】

１鉄道用車両２車両本体３ａ，３ｂ制振装置４ａ，４ｂモータ５ａ，５ｂ油圧ダンパ６ａ〜６ｄ加速度センサ７制御装置８，９台車１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ空気ばね２２回転体２３偏心ピン２５回転角センサ３０シリンダ本体３１ピストン３２ピストンロッド３３ａシリンダ室３７油溜め室３８調圧弁３９リリーフ弁４０，４１逆止弁４２電磁弁５１ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台車の上方に設けられた車両本体と、該車両本体に設けられ、当該車両本体の動きを検出する
センサと、前記台車と前記車両本体との間に設けられ、前記車両本
体を弾力的に支持するばね手段と、前記台車又は前記車両本体のいずれか一方に設けられた
電動モータと、該電動モータの回転に基づいて回転する回転体と、一端が前記回転体の回転中心以外の箇所に設けられた連
結部に連結され、他端が前記台車又は前記車両本体のう
ち、前記電動モータが設けられていない方に連結された
連結部材と、前記センサからの出力に応じて前記連結部材の傾斜角度
を変更させて前記車両本体の振動を吸収するように前記
電動モータを駆動制御する制御手段と、からなることを特徴とする車両用制振装置。
【請求項２】台車の上方に設けられた車両本体と、該車両本体に設けられ、当該車両本体の動きを検出する
センサと、前記台車と前記車両本体との間に設けられ、前記車両本
体を弾力的に支持するばね手段と、前記台車又は前記車両本体のいずれか一方に設けられた
電動モータと、該電動モータの回転に基づいて回転する回転体と、一端が前記回転体の回転中心以外の箇所に設けられた連
結部に連結され、他端が前記台車又は前記車両本体のう
ち、前記電動モータが設けられていない方に連結された
連結部材と、前記センサからの出力に応じて前記連結部材の傾斜角度
を変更させて前記車両本体の振動を吸収するように前記
電動モータを駆動制御する制御手段と、前記電動モータの動きを検出するモータ動作検出手段
と、該モータ動作検出手段により検出された前記電動モータ
の動きに基づいて前記電動モータの異常を検出するモー
タ異常検出手段と、からなり、前記連結部材は、両端が閉塞されたシリンダと、該シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記シリンダの一
端から外部へ突出するピストンロッドがその一端に接続
され、前記シリンダ内を二つの室に画成するピストン
と、該二つの室を連通する通路と、該通路を開閉する開閉弁と、からなり、前記開閉弁は、通常は閉弁し、前記モータ異常検出手段
が前記電動モータの異常を検出した場合に開弁すること
を特徴とする車両用制振装置。