JPH08239040A - 鉄道車両の横振れ制振用ダンパおよび制振システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制振側である車体のマスが極めて大きい鉄道
車両への使用に適した横振れ制振用ダンパを提供する。 【構成】 台車１と車体２との間に介装した一方向流れ
のストロークセンシングシリンダと減衰力制御回路およ
び伸側・圧側用のアンロードバルブとで制御ダンパ３
（４）を構成し、かつ、車体２に横振れ検出用の検知器
５を設置する。そして、検知器５からの車体速度信号Ｕ
１，Ｕ２を用いてコンピュータ４０により車体２の振れ
方向を判定し、制御ダンパ３（４）の伸縮動作と逆に対
応して伸側および圧側用のアンロードバルブをそれぞれ
選択的に切換制御する。また、上記車体速度信号Ｕ１，
Ｕ２と併せて、ストロークセンシングシリンダからのダ
ンパ変位信号Ｗ１，Ｗ２とそれから算出したダンパ速度
信号Ｖ１，Ｖ２とを用いてコンピュータ４０により減衰
力制御回路の発生減衰力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、
および当該ダンパを使用した制振システムに関する。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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、およ
び当該ダンパを使用した制御システムを提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、この発
明において、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
た圧側用の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伸側用のアンロー
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、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
介装したダンパを用い、ストロークセンシングシリンダ
で検出したダンパ信号をダンパ変位信号とダンパ速度信
号とに分け、これら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
値をコンンピュータで演算し、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コンピュータで判断し
て圧側用および伸側用のアンロードバルブを選択的に切
換制御することによって達成される。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】一方、制振用ダンパにおける圧側用のアン
ロードバルブと伸側用の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。

【００１５】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圧側用のアンロードバル
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
伸側用の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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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
えられている圧側用或いは伸側用の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。

【００２１】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。

【００２２】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・オフ制御される圧側用と伸側用のアンロードバ
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。

【００２３】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
拘わらず圧側用と伸側用の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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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
圧側用と伸側用の二つのアンロードバルブ１８，１９を
備えている。

【００３４】圧側用のアンロードバルブ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２
０でリザーバ７に連通するように配置してある。

【００３５】それに対して、伸側用のアンロードバルブ
１９は、圧側用のアンロードバルブ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１２をヘッド側室１１に連通するよう
に配設されている。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】また、最低減衰力規制要素を構成する固定
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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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、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、固定絞り２８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。

【００４４】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、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。

【００４５】一方、開閉バルブ３１は、これを開くこと
によって固定絞り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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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から伸側用の
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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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、前述した固定絞り２６，
２８と比例バルブ２７または開閉バルブ３１の制御の下
でリザーバ７に流れる。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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を通して圧側用或いは伸側用のアンロード
バルブ１８，１９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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】［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。

【００６６】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、圧側用のアンロードバルブ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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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
作動流体を固定絞り２６と比例バルブ２７および固定絞
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。

【００７１】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。

【００７２】このようにすれば、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、固定絞り２６と比例バルブ２
７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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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は圧側用
のアンロードバルブ１８に切換信号Ｐを出力し続け、当
該圧側用のアンロードバルブ１８をオンの位置に保ち続
ける。

【００８３】これにより、ヘッド側室１１の作動流体
は、流路２０から圧側用のアンロードバルブ１８を通し
てリザーバ７に逃げる。

【００８４】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。

【００８５】［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。

【００８６】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、伸側用のアンロードバ
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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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、伸側用
のアンロードバルブ１９に対して切換信号Ｑを出力し続
け、当該伸側用のアンロードバルブ１９をオンの位置に
保ち続ける。

【００９７】これにより、ロッド側室１２の作動流体
は、流路２１から伸側用のアンロードバルブ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。

【００９８】［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。

【００９９】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、圧側および伸側用のアンロードバ
ルブ１８，１９と比例バルブ２７および開閉バルブ３１
は図２のオフの位置を保つ。

【０１００】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の制御下で固定絞り２８を
通してリザーバ７に流れ、当該絞り２８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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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３７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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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と伸側用のアンロードバルブ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。

【０１０８】それに対して、図４に示した代表例にあっ
ては、圧側および伸側用のアンロードバルブ１８，１９
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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】

【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。

【０１１４】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。

【０１１５】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
換えを行う圧側用と伸側用の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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】請求項３の発明によれば、さらにこれらの
効果に加えて、ストロークセンシングシリンダのヘッド
側室をロッド側室に向って連通する伸側用のアンロード
流路を、圧側用のアンロード流路を利用して構成するこ
とができるという利点を有する。

【０１２０】請求項４の発明によれば、上記ストローク
センシングシリンダのヘッド側室をロッド側室に連通す
る流路長を短くして、当該流路を流れる作動流体の流路
抵抗を小さくできるという利点を発揮し得る。

【０１２１】請求項５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圧側用および
伸側用の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。

【０１２２】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システム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 圧側用のアンロードバルブ １９ 伸側用のアンロードバルブ 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 ２６，２８ 固定絞り ２７ 比例バルブ ２７ａ 比例圧力制御バルブ 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 圧側用のアンロードバルブに対する切換信号 Ｑ 伸側用の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 下村 隆行 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 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

Claims (5)

【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
   した圧側用の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伸側用のアンロ
   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、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
   装した請求項１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
   る流路が、伸側用のアンロード流路と当該流路中に介装
   した伸側用のアンロードバルブのオフの位置に設けたチ
   ェックバルブとで構成してある請求項１または２の鉄道
   車両の横振れ制振用ダンパ。
4. 【請求項４】 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
   る流路が、ピストンに設けた流路と当該流路中に介装し
   たチェックバルブとで構成してある請求項１または２の
   鉄道車両の横振れ制振用ダンパ。
5. 【請求項５】 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
   した圧側用の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伸側用のアンロ
   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、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
   に介装したダンパを用い、ストロークセンシングシリン
   ダで検出したダンパ信号をダンパ変位信号とダンパ速度
   信号とに分け、これら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
   力値をコンンピュータで演算し、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コンピュータで判断
   して圧側用および伸側用のアンロードバルブを選択的に
   切換制御することを特徴とする鉄道車両の横振れ制振用
   ダンパシステム。