JPS6050621B2 - 車両の振動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両の振動制御装置に関するものである。

従来、車両の振動制御装置としては、ばね・ダンパ系
に制御用の流体作動機構を併設し、車体の振動加速度を
電気的に検出して制御入力とし、前記流体作動機構を動
作させる方式が開発されている。この方式は第１図に示
すように車体支持ばねが車体の基準位置を保持し、車体
質量と支持ばねで定まる固有振動数における応答を低下
させるという特徴を有するが、高周波の加振に対しては
流体作動機構の位相遅れの影響が大きく、応答を低下さ
せるためにはこの領域における制御系のゲインを下げ、
しかもダンパの減衰をできるだけ小さくすることが望ま
しい。第１図は車両を１自由度系と考えた場合の応答倍
率τ＝ＺＢ／ＺＯ（ＺＢ＝車体の振動変位、ＺＯ＝台車
の振動変位）を示しており、制御時の応答を１、２で示
し、制御を行なわない時の応答を１、２で示している。
ここで、１がダンパの減衰を小さくした場合で、２が大
きくした場合である。上記の内容は１、２の特性比較を
よりよく理解することができる。一方、固有振動数近傍
における応答については、制御系のゲインを適切にすれ
ばダンパの減衰に大きな影響を受けずに十分低下させる
ことが可能である。このように、ダンパの減衰を小さく
して１のごとく制御性の向上を図ることができるが、万
一制御系が故障を起した場合（例えば作動流体が供給さ
れなくなつたような場合等）には１のように乗心地が悪
化するという欠点があつた。上記の点に鑑み本発明は、
動揺とよばれる共振点ばかりでなく、高周波における振
動をも低減するとともに、制御系が故障した場合におい
ても従来と同程度の乗心地を確保することがてきる振動
制御装置を得ることを目的としたものである。

本発明は、車体を支持する空気はねに複動形空気シリン
ダのような流体作動機構を併設し、車両の振動を電気的
に検出する振動検出器の出力を制御回路で補償し、該出
力によつてサーボ弁のような制御装置を動作させ、流体
作動機構の内圧をフィードバック制御するように構成す
るとともに、流体作動機構に流体が供給されている楊合
には空気ばねの絞りを開放して減衰を小さくし、万一流
体作動機構に流体が供給されないような故障を生じた場
合には、空気ばねの絞りを従来と同程度に働かせるよう
にしたことを特徴としたものである。なお、上記の要点
を前述の第１図にて説明すると、制御が正常に動作して
いる場合には１の特性となり、万一作動流体の供給がと
だえるような故障をおこした場合には２の特性を得るよ
うにしたものてある。本発明の一実施例を第２図および
第３図により説明する。

第２図において、１は車体、２は車体１を支える揺れ枕
、立は空気ばね、４は流体制御機構として用いる空気シ
リンダ、５は台車枠である。立は振動検出器で本一実施
例では加速度ピックアップ７と検出器８で構成されてい
る。Ｊ乙は空気シリンダ４の内圧を制御する制御装置で
あり、この実施例では振動検出器ｕの出力をゲイン・位
相において補償する補償回路１０、サーボアンプ１１お
よび空気サーボ弁１２で構成されている。１３は空気圧
縮機および空気溜タンク等から成る空気源であり、空気
サーボ弁１２に圧縮空気を供給すると同時に空気ばね１
の絞りＪ↓にも供給している。

なお、前記揺れ枕２の内部は補助空気室となつており、
空気ばね１のリザーバタンクの役目を果し、かつ、連通
穴を介して空気ばね３の空気室と連通されている。第３
図は第２図における空気ばね刈と絞り±μの詳細な構造
を示す断面図である。

第３図において、空気ばね刈は上面板２１、ゴム２２、
ゴムベローズ２３および下面板２４で構成され、上面板
２１は揺れ枕２に、下面板２４は台車枠５に取付けられ
ており、また、前記揺れ枕２には絞り±１が取付けられ
ている。該絞り±工にはバルブ１５、シールリング１６
，１７が設けられ、空気源１３より圧縮空気が前記空気
サーボ弁１２および該絞り±んに供給される。該圧縮空
気は圧力供給口１８から圧力供給口１９を経てバルブ１
５の下部空気室に供給される。また、圧力供給口２０を
介してバルブ１５の上部空気室は揺れ枕２のリザ゛−バ
タンク部と連通されている。このような構成において、
空気サーボ弁１２に供給する圧縮空気の圧力を５ｋ９１
ＣＩＬとすれば、バルブ１５の下部空気室には５ｋ９１
ｄの圧力が作用する。これに対して揺れ枕２内の圧力は
２ｋ９１ｃイ以下なので、バル・ブ１５上部空気室も２
ｋ９１ｃイ以下である。したがつて、空気サーボ弁１２
に圧縮空気が供給されている場合にはバルブ１５は上に
押し上げられ、空気ばね刈と揺れ枕２との間の連通穴に
ついてはその開口面積に変化はなく、絞り機構がほとん
ど作冫用しない状態となつて小さな減衰を与える。もし
、空気源１３として用いられる空気圧縮機が停電とかそ
の他の故障で動作しなくなつた場合には圧力供給口１８
への圧縮空気の供給がとだえるので、バルブ１５の下部
空気室圧力は低下し、バルブ１５は押し上げられ、空気
ばね刈と揺れ枕２との間の連結穴をせばめ、絞り機能が
大きい状態となつて大きな減衰を与える。このような構
成によれば、流体作動機構として用いた空気シリンダ４
に圧縮空気が正常に供給されている場合には空気ばねの
絞り±んが開放されて減衰機能が作用しなくなるので、
高周波における応答性能をよくすると同時に低周波数に
おいては十分制御を効かして応答性能をよくすることが
できる。

また、万一空気シリンダ４に圧縮空気が供給されないよ
うな故障を生じた場合には、空気ばね４の絞り±阜を従
来車両と同程度に働かせることにより、従来のばね・ダ
ンパ系の車両における乗心地を確保することができる。
次に本発明の他の実施例を第４図により説明する。

図において、前記一実施例と同一符号は同一部材を示す
ものである。又ｕは揺れ枕２に設けられた絞りてある。
２６は該絞り２５のベースであり揺れ枕２に固定されて
いる。

２７はバルブ、２８，２９はシールリングである。

３０は前記一実施例における圧力供給口１８と同様に空
気源から供給される圧縮空気を導くための圧力供給口で
あり、圧力供給口３１を経てバルブ２７の上部空気室に
連結している。

また、３２は揺れ枕２のリザーバタンク部と連通するた
めの圧力供給口である。このような構成において、空気
サーボ弁に供給する圧縮空気の圧力を５ｋ９１ｃｄとす
れば、バルブ２７の上部空気室には５ｋｇＩｃＩＬの圧
力が作用する。これに対して、揺れ枕２内の圧力は２ｋ
ｇノｄ以下なので、バルブ２７下部空気室も２ｋ９ノｄ
以一下である。したがつて、空気サーボ弁に圧縮空気が
供給されている場合にはバルブ２７は上に押し上げられ
、空気ばね刈と揺れ枕２との間の連結穴は大きく広がり
、絞り機能はほとんど作用しない状態となつて小さな減
衰を与える。もし、空気サ．−ボ弁への圧縮空気の供給
がなんらかの故障でとだえた場合には、圧力供給口３０
への圧縮空気の供給がとだえるので、バルブ２７の上部
空気室の圧力は低下し、バルブ２７は押し下げられ、空
気はね刈と揺れ枕２との間の連結穴をせばめ、絞り・機
能が大きい状態となつて大きな減衰を与える。このよう
な動作によつて、本実施例においても前述の一実施例と
同様の効果が得られる。本発明のその他の実施例を第５
図、第６図に示す。

図において、前記一実施例および他の実施例と同一符号
は同一部材を示すものである。これらの実施例は前記一
実施例および他の実施例におけるバルブ１５および２７
のもどし力を与えるために揺れ枕２内の圧力を用いすに
ばね３１および３２を用いた点が異なるだけであり、前
述の一実施例および他の実施例と同様の作用ならびに効
果を有している。次に本発明のもう一つの他の実施例を
第７図にノよつて説明する。

図において、前記各実施例と同一符号は同一部材を示す
。本実施例て第２図の一実施例と異なる点は、制御装置
として用いられている補償回路１０、サーボアンプ１１
、空気サーボ弁１２の他に誤動作検知回路んｕおよび切
換弁４４を設けたことである。この誤動作検知回路４ｕ
は比較器４１、異常値設定器４２、および異常警報器４
３より構成されている。このような構成において、サー
ボアンプ１１の出力が異常値設定器４２の出力より大き
くなると異常警報器４３とともに切換弁４４が動作し、
空気源１３からの圧縮空気の供給を停止する。このよう
に圧縮空気の供給を停止すると、空気サーボ弁１２は動
作しないので空気シリンダ４も動作しない。一方、空気
ばね１の絞り±１への圧縮空気の供給もとだえるので、
前記実施例と同様に絞り±１内のバルブ１５が動作して
空気ばね立と揺れ枕２の補助空気室との間の連通穴の開
口面積が挟まり、系に大きな減衰を与えて共振作用を防
止する。なお、このような構成においては、一度異常を
生じて切換弁４４が動作したら比較器４１にてリセット
しない限り、もとに戻らないようにするのが適切である
。なお、前記各実施例においては、空気源より回路を分
岐して同様に圧縮空気を空気サーボ弁および絞りに供給
しているが、該絞りに供給する圧縮空気として空気シリ
ンダへ供給されるものを用いてもよい。すなわち、第８
図に示すように、空気シリンダ４への圧縮空気供給管路
と絞り±（とを絞り弁ａを介して連結し、該圧縮空気供
給管路内の圧力低下によつて該絞り±んを動作させる構
成としてもよい。この場合には空気シリング４の内圧が
揺れ枕２内の圧力より常に高くなるように制御する空気
サーボ弁１２を用いる必要がある。なお、前記第８図の
構成においては、空気シリンダ４の空気室を連通した構
成となるが、絞り弁ａを設けることで該空気シリンダ４
の動作に悪影響を与えることなく、供給圧力を絞りＪん
に供給できるものてある。このような構成によれば、流
体作動機構を含めた系のフエイルセイフ化を図ることが
できる。また、前記各実施例においては、作動流体とし
て空気を用いているが、油を用い油圧により各機器を作
動させても同様な効果を得ることができる。さらに、前
記各実施例においては、制御回路を補償回路とサーボア
ンプで構成しているが、一体となつた回路を組んでもよ
い。また、制御装置を制御回路とサーボ弁て構成してい
るが、サーボ弁の代わりに流量制御弁等を用い、制御回
路にて流量制御弁等の特性を補う特性を持たせた構成と
してもよい。さらにまた、前記各実施例において、空気
源から空気サーボ弁および空気シリンダへ供給される圧
縮空気と同じものを絞りに供給して、該圧縮空気圧によ
つてバルブを作動させ絞り機能を変化させていたが、空
気源から各部へ供給される圧縮空気の圧力を電気的に検
出し、絞りのバルブをモータ等の機器によつて作動させ
ても同一の効果を得ることができる。

以上説明したように本発明によれば、流体作動桟構およ
び他の制御系に異常のない場合には、空気ばねに設けら
れた絞りを開放し減衰機能をなくしているので、高周波
領域における応答を低下させると同時に低周波領域にお
いては十分制御を効かして応答を低下させることができ
る。

また、万一空気シリンダに空気が供給されないような故
障あるいは他の原因にて異常振動が生じた楊合には、空
気ばねの絞りを従来車両と同程度に働かせることにより
、従来のばね・ダンパ系の車両における乗心地を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動制御装置を有する車両を一自由度系
と考えた楊合の応答倍率を示すグラフ、第２図は本発明
による振動制御装置の一実施例を示す回路図、第３図は
第２図の空気ばね部の詳細を示す断面図、第４図は本発
明による振動制御装置の他の実施例を示す第３図と同様
な断面図、第５図および第６図は第３図および第４図に
示した絞りの他の実施例を示す断面図、第７図および第
８図は本発明による振動制御装置の別の他の実施例をそ
れぞれ示す回路図である。 １・・・・・・空気ばね、Ｕ・・・・・・振動検出器、
ｙ・・・制御回路、±４，±Ｕ・・・・・・絞り、■Ｕ
・・・・・・誤動作検知回路、４２・・・・・・異常値
設定器、４３・・・・・・異常警報器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車体を支持する空気ばねと、該空気ばねに併設した
   流体作動機構と、車両の振動を検知する振動検出器の検
   出結果によつて前記流体作動機構を動作させて車両の振
   動を抑制する制御装置とから成る車両の振動制御装置に
   おいて、前記空気ばねに連通穴を介して連通した補助空
   気室を設け、前記連通穴と該連通穴に対応して設置され
   その開口面積を変化させる絞りとから成る可変減衰機構
   を設けたことを特徴とする車両の振動制御装置。 ２ 車体を支持する空気ばねと、該空気ばねに併設した
   流体作動機構と、車両の振動を検知する振動検出器の検
   出結果によつて前記流体作動機構を動作させて車両の振
   動を抑制する制御装置とから成る車両の振動制御装置に
   おいて、前記空気ばねに連通穴を介して連通した補助空
   気室を設け、前記連通穴と該連通穴に対応して設置され
   その開口面積を変化させる絞りとから成る可変減衰機構
   を設け、前記流体作動機構へ供給される流体圧力を検知
   する圧力検出手段と、該圧力検出手段による検知結果が
   規定圧力以下の場合に前記絞りを動作させる手段とから
   構成したことを特徴とする車両の振動制御装置。 ３ 車体を支持する空気ばねと、該空気ばねに併設した
   流体作動機構と、車両の振動を検知する振動検出器の検
   出結果によつて前記流体作動機構を動作させて車両の振
   動を抑制する制御装置とから成る車両の振動制御装置に
   おいて、前記空気ばねに連通穴を介して連通した補助空
   気室を設け、前記連通穴と該連通穴に対応して設置され
   その開口面積を変化させる絞りとから成る可変減衰機構
   を設け、前記制御装置の出力値が規定値以外の値となつ
   た場合に前記絞りを動作させる手段とから構成したこと
   を特徴とする車両の振動制御装置。