JP3565918B2 - ダンパ装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、振子挙動を安定させるために振子台車に装着されるダンパ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、曲線通過時における乗り心地の悪化を防止すると共に高速走行を実現するために、曲線通過に際して車体を内軌側に傾斜させる振子電車が知られている。この振子電車には、曲線通過に伴う自然振子方式と流体圧シリンダ等によって強制的に車体を傾斜させる強制振子方式とがある。
【0003】
強制振子方式のうち空気圧シリンダを使用する振子電車の一例を示す。図9に示すように、振子電車300では、車体302は振子台車304によって支持されている。詳しくは、車体302は空気ばね306を介して振子梁308に支持され、振子梁308は、ころ軸受310によりローリング方向に傾斜可能に台車枠312に支持されている。また、振子梁308と台車枠312との間には空気圧シリンダ314が介装され、空気圧シリンダ314の伸縮変位に応じて振子梁308を台車枠312に対して傾斜させることで、車体302をローリング方向に傾斜させる構造となっている。さらに、台車枠312には一対の振子ストッパ316、316が設けられており、振子梁308にはストッパ受318が設けられている。このストッパ受318は車体302の傾斜に応じて振子ストッパ316、316間で変位し、ストッパ受318が振子ストッパ316、316に当接することによって車体302の傾斜範囲を制限している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば長波長の軌道曲率狂いや軌道通り狂いによるカント不足などにより、車体302に対して左右方向の振動が付与されて振子梁308がローリング方向に振動することがあるが、振子操作のための空気圧シリンダ314では振子梁308を拘束して振動を防止することは困難であった。特に、振子ストッパ316、316にストッパ受318が当接する傾斜(設定範囲での最大の傾斜)を振子梁308に与えた場合には、レール側からの振動によりストッパ受318が振子ストッパ316、316から離れては振子ストッパ316、316に衝突することがあり、この衝撃で乗客の乗り心地が損なわれることがあった。
【0005】
一方、上述の不具合を解消するために例えば空気圧シリンダに代えて油圧シリンダを用いることも考えられる。しかし、非圧縮性の流体を使用する油圧シリンダでは、空気圧シリンダならば有効に振動を吸収することができる、2Hz以上の高周波振動を吸収できないので、かえって乗り心地を低下させることになりかねず、油圧シリンダの採用も望ましくはなかった。
【0006】
本発明は、従来の空気圧シリンダを使用する強制振子方式における、上述の不具合を解消して振子電車の乗り心地を一層向上することを目的としてなされた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項1記載のダンパ装置は、車体を支持する振子梁と、該振子梁を介して前記車体をローリング方向に傾斜可能に支持する台車枠と、前記振子梁と台車枠との間に介装され伸縮変位して前記振子梁を前記台車枠に対して傾斜させる気体圧シリンダとを備える振子台車に装着されるダンパ装置であって、
前記振子梁と台車枠との間に介装され前記振子梁の傾斜に追随して伸縮変位する液圧ダンパと
前記気体圧シリンダの変位方向に対して順方向となる前記振子梁の変位に対しては抵抗力を弱くし前記気体圧シリンダの変位方向に対して逆方向となる前記振子梁の変位に対しては抵抗力を強めるべく前記液圧ダンパのダンパ定数を制御するダンパ定数制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】
上記の構成になる請求項1記載のダンパ装置においては、液圧ダンパは、振子梁と台車枠との間に介装され振子梁の傾斜に追随して伸縮変位する。ダンパ定数制御手段は、気体圧シリンダの変位方向に対して順方向となる振子梁の変位に対しては抵抗力を弱くし気体圧シリンダの変位方向に対して逆方向となる振子梁の変位に対しては抵抗力を強めるべく液圧ダンパのダンパ定数を制御する。
【0009】
例えば、車体の傾斜を増加させる方向に気体圧シリンダが変位する場合には、車体の傾斜を増加させる方向の振子梁の変位に対しては液圧ダンパの減衰力は弱く、液圧ダンパが振子梁の変位=気体圧シリンダの変位を阻害することはない。一方、車体の傾斜を減少させる方向の振子梁の変位に対しては液圧ダンパの減衰力が強いので、この振子梁の変位=気体圧シリンダの変位とは逆方向の変位は阻止される。したがって、傾斜を減少させる方向の車体の移動は阻止される。
【0010】
また、車体の傾斜を減少させる方向に気体圧シリンダが変位する場合においては、液圧ダンパは、傾斜を減少させる方向には弱く抵抗し、傾斜を増加させる方向には強く抵抗する。したがって、傾斜を増加させる方向の車体の移動は阻止される。
【0011】
このように、車体の振子操作に当たって、望ましい方向の振子梁(=車体)の変位は阻害されないが望ましくない方向の振子梁(=車体)の変位は阻止されるので、車体の挙動は安定したものとなる。特に、振子梁の一部が台車枠側の振子ストッパに当接される振子操作において、レール側からの振動で振子梁が振動して振子梁が振子ストッパから離れては振子ストッパに衝突する不具合は発生せず、乗客の乗り心地が損なわれることはない。
【0012】
【実施例】
次に、本発明のいくつかの実施例を説明する。
(実施例1)
図1に示すように、この実施例の台車10の台車枠12には、2本の車軸14a、14bに保持される2対の車輪16、16、18、18が装着されている。これら車軸14a、14b間の凹陥部分には、中央側に下降する傾斜状のRガイド受20、20が設けられ、その内側には一対の振子ストッパ22、22が相対向して設置されている。
【0013】
一方、台車枠12に支持される振子梁24には、図示しない車体を支持するための空気ばね26、26、ヨーイングダンパ28、28、左右動ダンパ30、ベアリングを内蔵するRガイド32、32、各Rガイド32、32を覆う防雨カバー34、34、中心穴36を貫通し一本リンク38を介して振子梁24に連結されると共に連結フランジ40aを介して車体と連結される中心ピン40、一本リンク38の下面側に取り付けられるストッパ受42等が装着されており、振子梁24は、Rガイド32、32をRガイド受20、20上に当接し、かつストッパ受42を振子ストッパ22、22間に位置させて台車枠12上に載置されている。したがって、振子梁24は、Rガイド32、32をRガイド受20、20に沿って移動させるローリング方向に変位可能であり、その変位範囲は振子ストッパ22、22にストッパ受42が当接することで規制される。
【0014】
また、振子梁24と台車枠12との間には、変位計44付で本発明の気体圧シリンダに該当するエアシリンダ46がヘッド端48を振子梁24に連結され、ロッド50の端部51を台車枠12のブラケット52に連結されて装着されている。このエアシリンダ46は、図1では短縮状態として示されているが、図4(a)に示すように、振子梁24が台車枠12に対してローリング変位していない中立位置にあるときには所定の長さに伸張されており、この中立位置を中心として伸縮変位することにより振子梁24を台車枠12に対してローリング変位させることができる。すなわち、エアシリンダ46を中立位置から短縮させれば、図4(b)に示すように振子梁24に支持されている車体Cを図上反時計廻りに傾斜(以下、この方向の傾斜を反時計廻り傾斜と称し、傾斜角度KKを数値で表す場合には負の数値を用いる)させることができ、エアシリンダ46を中立位置から伸張させれば、図4(c)に示すように振子梁24に支持されている車体Cを図上時計廻りに傾斜(以下、この方向の傾斜を時計廻り傾斜と称し、傾斜角度KKを数値で表す場合には正の数値を用いる)させることができる。
【0015】
さらに、図1に示すように、振子梁24のエアシリンダ46と反対側には本発明の液圧ダンパに該当するオイルダンパ54が配されており、エアシリンダ46と同様に振子梁24と台車枠12との間に介装されている。したがって、オイルダンパ54は、上述のエアシリンダ46による振子梁24のローリング変位に追随して伸縮変位される。なお、このオイルダンパ54には、作動油の給排経路を切換えるためのバルブ回路56が取り付けられている。
【0016】
図1および図2に示すように、エアシリンダ46に併設されている変位計44は、シリンダ部44aをエアシリンダ46のシリンダ部46aに固定され、ロッド部44bはエアシリンダ46のロッド50に連結されている。この構成により変位計44はエアシリンダ46の伸縮に応じて伸縮することになり、その伸縮の変位量に応じた変位信号HSを出力することができる。
【0017】
一方、図2に示すように、オイルダンパ54の内部は、仕切板58によりタンク室60とシリンダ62に分割され、仕切板58に内蔵される逆止弁64を介してタンク室60とシリンダ62とが連通されている。また、シリンダ62には逆止弁66を内蔵するピストン68が摺動自在に収容されており、ピストン68によってヘッド側70とロッド側72に区分されている。さらに、オイルダンパ54のヘッド端74は振子梁24に連結され、ロッド76の端部78は台車枠12に連結されており、図4に示される台車枠12に対する振子梁24のローリング変位に追随してオイルダンパ54が伸縮する構成である。
【0018】
図2に示すように、このオイルダンパ54に装着されているバルブ回路56は、タンク室60に接続されたタンク経路80、ヘッド側70に接続されたヘッド経路82、ロッド側72に接続された第1ロッド経路84、第2ロッド経路86並びに第3ロッド経路88を備えている。ヘッド経路82は、ポペット型の2位置電磁弁SOL1および第1大径オリフィス90を介してタンク経路80に接続されている。また、ヘッド経路82には、ポペット型の2位置電磁弁SOL2および第2大径オリフィス92を有する第1ロッド経路84が接続されている。さらに、第2ロッド経路86は小径オリフィス94を介してタンク経路80に接続され、第3ロッド経路88はポペット型の2位置電磁弁SOL3および中径オリフィス96を介してタンク経路80に接続されている。上述の各オリフィス90〜96の開口面積は、第1大径オリフィス90=第2大径オリフィス92>中径オリフィス96>小径オリフィス94となっており、電磁弁SOL1〜SOL3のポジションの切換えにより各オリフィス90〜96を単独または組み合わせる経路を選択することで、オイルダンパ54のダンパ定数を変化させることができる。
【0019】
図3に示すように、変位計44の変位信号HSは、車体Cに取付けられている振子制御装置100に入力される構成である。この振子制御装置100は、周知のマイクロコンピュータ(図示しない)を内蔵している。この振子制御装置100は、車両が走行する線区(例えば名古屋駅〜塩尻駅)の曲線データを予め記憶し、例えばATS地上子で車両の現在位置を検出して、曲線進入に際しては曲線データから演算される車体Cの傾斜を指令する装置である。この振子制御装置100の振子指令信号IFは、エアシリンダ46の空気の給排を制御する振子制御バルブ102に入力される。この振子指令信号IFに基づく振子制御バルブ102の挙動によりエアシリンダ46への空気の給排が調節されて、エアシリンダ46は伸縮変位することになる。なお、この振子指令信号IFは、例えば+4°のように時計廻りに4°傾斜という具体的な傾斜角度KKに対応する角度指令信号IKとして出力する形式と、例えば現在の傾斜角度KK=+4°と目標傾斜角度+5°との差(5−4)に相当する+1°のように偏差指令信号IHとして出力する形式とを択一的に設定可能である。
【0020】
また、振子指令信号IFは、ダンパコントローラ104の判断部106に入力される。判断部106には周知のマイクロコンピュータ(図示略)が備えられており、振子指令信号IFに基づく指令を駆動回路108、110、112に出力することによって電磁弁SOL1、電磁弁SOL2、電磁弁SOL3のポジションを切換えることができる。この判断部106の指令パターンは、図5に示されるようにパターンA、パターンBおよびパターンCの3パターンである。
【0021】
図5に従って各パターンを説明すると、まずパターンAは、電磁弁SOL1:オフ、電磁弁SOL2:オン、電磁弁SOL3:オンとするパターンである。パターンAでは、オイルダンパ54のロッド側72から作動油が排出される伸張変位に対しては、ピストン68に内蔵される逆止弁66が閉となり、第2大径オリフィス92からヘッド経路82を経てヘッド側70に通ずる経路と小径オリフィス94を経てタンク経路80からタンク室60に至る経路が形成される。したがって、この場合の流路面積は、第2大径オリフィス92+小径オリフィス94=大となりオイルダンパ54のダンパ定数は低下しオイルダンパ54の状態は抵抗力が弱い「軟」となる。他方、オイルダンパ54のヘッド側70から作動油が排出される短縮変位に対しては、逆止弁66が開かれてヘッド側70とロッド側72が連通される。したがって、ヘッド経路82から第2大径オリフィス92を経て流出する作動油はロッド側72には流入できず、小径オリフィス94を経てタンク室60へと導かれる。このため、流路面積は小径オリフィス94にて制限されて小となりオイルダンパ54のダンパ定数は増加しオイルダンパ54の状態は抵抗力が強い「硬」となる。
【0022】
次に、パターンBは、電磁弁SOL1:オン、電磁弁SOL2:オフ、電磁弁SOL3:オンとするパターンである。このパターンBでは、オイルダンパ54のロッド側72から作動油が排出される伸張変位に対しては、ピストン68に内蔵される逆止弁66が閉となり、ロッド側72から排出される作動油を、小径オリフィス94を経てヘッド経路82からヘッド側70およびタンク経路80からタンク室60に導く経路が形成される。したがって、この場合の流路面積は、小径オリフィス94にて制限されて小となりオイルダンパ54のダンパ定数は増加しオイルダンパ54の状態は「硬」となる。一方、オイルダンパ54のヘッド側70から作動油が排出される短縮変位に対しては、第1大径オリフィス90を経てタンク室60へ通ずる経路が形成される。また、逆止弁66が開かれてヘッド側70とロッド側72とが連通されるので、逆止弁66→ロッド側72→小径オリフィス94→タンク室60の経路も形成される。したがって、ヘッド経路82から流出する作動油の流路面積は大+小=大となりオイルダンパ54のダンパ定数は低下しオイルダンパ54の状態は「軟」となる。
【0023】
最後に、パターンCは、電磁弁SOL1、電磁弁SOL2および電磁弁SOL3全てをオフとするパターンである。このパターンCでは、オイルダンパ54のロッド側72から作動油が排出される伸張変位に対しては、ピストン68に内蔵される逆止弁66が閉となり、ロッド側72から排出される作動油は、中径オリフィス96を経てタンク室60へ通ずる経路と小径オリフィス94を経てタンク室60へ通ずる経路によりタンク室60へ排出される。したがって、この場合の流路面積は、中径オリフィス96+小径オリフィス94=中となり、オイルダンパ54のダンパ定数は、上述の「硬」の場合と「軟」の場合の中間レベルとなり、オイルダンパ54の状態は「中」となる。一方、オイルダンパ54のヘッド側70から作動油が排出される短縮変位に対しては、逆止弁66が開かれてヘッド側70とロッド側72とが連通されるので、逆止弁66→ロッド側72→中径オリフィス96または小径オリフィス94→タンク室60の経路が形成される。したがって、ヘッド側70から流出する作動油の流路面積は中+小=中となりオイルダンパ54の状態は「中」となる。
【0024】
判断部106の指令パターンは以上の3パターンであるが、この実施例においては、オイルダンパ54のダンパ定数は、上記「軟」状態では10kgf/m/s、「中」状態では20kgf/m/s、「硬」状態では40kgf/m/sに設定されている。
【0025】
本実施例のダンパ装置120は、上述したオイルダンパ54、バルブ回路56、ダンパコントローラ104により構成されるが、次に、ダンパコントローラ104で実行される制御処理と併せてダンパ装置120の動作について説明する。
(制御例1)
まず、制御例1として、振子制御装置100の振子指令信号IFが角度指令信号IKとして出力され、ダンパコントローラ104は角度指令信号IKに基づいて制御処理を実行する角度指令制御について、図6に示される角度制御ルーチンを参照して説明する。なお、この角度指令制御ルーチンは、車両の走行中を通じて一定時間毎に繰返し実行される。また、電磁弁SOL1、電磁弁SOL2、電磁弁SOL3の初期状態は、図2に示される状態(パターンC)とされている。
【0026】
図6に示すように、角度指令制御ルーチンを開始すると、判断部106は、角度指令信号IKの入力の有無によりフェールを判定する(ステップ210)。フェールとは、例えば振子制御装置100が例えばATS地上子の信号の受信不良で車両の現在位置を確定できない場合など、振子制御装置100側の事情で振子指令信号IFの出力がなされない(振子制御しない)状態である。したがって、判断部106は、角度指令信号IKの入力があればフェールではないと判定してステップ220へ進む。一方、フェールであればステップ230に進んで、パターンCとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
【0027】
ステップ220では、判断部106は、今回の角度指令信号IKと前回の角度指令信号IKとの指令差Kを算出する。例えば前回の指令値が+4°、今回の指令値が+5°とすれば、指令差K=5−4=1となる。
続いて、判断部106は指令差K=0を判定する(ステップ240)。ここで指令差K=0であれば、判断部106はステップ250に進んで、前回の処理と同じパターンを指令する(例えば前回がパターンCであれば今回もパターンCとする指令)。なお、今回の処理が起動後の初回の処理であれば、初期状態のパターンCが指令されることになる。
【0028】
ステップ240で指令差K≠0と判定されれば、判断部106はステップ260に進んで、指令差K>0を判定する。
ここで指令差K>0であれば、判断部106はステップ270に進んで、パターンAとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
【0029】
この際、指令差K>0ならばエアシリンダ46は伸張する側に変位することになり、オイルダンパ54も同様に変位させられる。上述のように、パターンAのオイルダンパ54は、伸張される側の変位に対しては「軟」であるので、エアシリンダ46の変位を妨げることはない。また、オイルダンパ54は短縮される側の変位に対しては「硬」であるので、例えば車体Cの振動等で振子梁24にエアシリンダ46の変位を妨害する方向の力が作用した場合には、オイルダンパ54はこのような力に対する有効な抵抗として作用することになる。したがって、エアシリンダ46の変位を妨害する方向の振子梁24の変位は防止される。
【0030】
またステップ260での判定が否定判定(指令差K>0ではない)であれば、判断部106はステップ280に進んで、パターンBとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
この際、指令差K>0でなければ指令差K<0となっているので、エアシリンダ46は短縮する側に変位することになり、オイルダンパ54も同様に変位させられる。上述のように、パターンBのオイルダンパ54は、短縮される側の変位に対しては「軟」であるので、エアシリンダ46の変位を妨げることはない。また、オイルダンパ54は伸張される側の変位に対しては「硬」であるので、例えば車体Cの振動等で振子梁24にエアシリンダ46の変位を妨害する方向の力が作用した場合には、オイルダンパ54はこのような力に対する有効な抵抗として作用することになる。したがって、エアシリンダ46の変位を妨害する方向の振子梁24の変位は防止される。
【0031】
判断部106は、ステップ280あるいは上述のステップ230、250、270の処理を実行すると本ルーチンを一旦終了し、所定の時間を経過する毎に上述と同様の処理を繰り返す。
このように、このダンパ装置120では、振子制御装置100の指令に応じたエアシリンダ46の伸縮変位をオイルダンパ54が阻害することはなく、エアシリンダ46は円滑に伸縮される。ただし、振子制御装置100の指令に反する側にエアシリンダ46を変位させる外力が振子梁24に作用した場合には、オイルダンパ54はこの外力に抵抗して、そのような方向への振子梁24=車体Cの変位を防止する。車体Cの振子操作に当たって、望ましい方向の振子梁24(=車体C)の変位は阻害されないが望ましくない方向の振子梁24(=車体C)の変位は阻止されるので、車体Cの挙動は安定したものとなる。
【0032】
特に、振子梁24のストッパ受42が台車枠12の振子ストッパ22、22に当接する振子指令信号IF(角度指令信号IK)が振子制御装置100から出力されている場合には、判断部106は、これが時計廻り傾斜であればステップ270でパターンAを指令し、反時計廻り傾斜であればステップ280でパターンBを指令し、さらにその後の処理においてはステップ250で前回のパターンAまたはBを維持する。このため、ストッパ受42を振子ストッパ22、22から離脱させる方向に振子梁24を変位させる外力が作用した場合には、オイルダンパ54はこの外力に抵抗して、そのような方向への振子梁24の変位を防止する。したがって、例えばレール側からの振動で振子梁24が振動してストッパ受42が振子ストッパ22、22から離れては振子ストッパ22、22に衝突するといった不具合は発生せず、乗客の乗り心地が損なわれることはない。
(制御例2)
次に、制御例2として、振子制御装置100の振子指令信号IFが偏差指令信号IHとして出力され、ダンパコントローラ104は偏差指令信号IHに基づいて制御処理を実行する偏差指令制御について、図7に示される偏差指令制御ルーチンを参照して説明する。ここで、偏差指令信号IHは、目標とする傾斜角度と変位計44の変位信号HSに基づく実際の傾斜角度との偏差Hに対応しており、例えば目標とする傾斜角度が時計廻りに5°であり実際の傾斜角度が時計廻りに4°であれば、その差(5°−4°=1°)が偏差Hである。なお、この偏差指令制御ルーチンは、上述の角度指令制御ルーチンと同様に車両の走行中を通じて一定時間毎に繰返し実行される。また、電磁弁SOL1、電磁弁SOL2、電磁弁SOL3の初期状態は、図2に示される状態(パターンC)とされている。
【0033】
図7に示すように、偏差指令制御ルーチンを開始すると、判断部106は、偏差指令信号IHの入力の有無によりフェールを判定する(ステップ310)。フェールとは、上述の制御例1で述べたと同様に、振子制御装置100側の事情で振子指令信号IFの出力がなされない(振子制御しない)状態である。したがって、判断部106は、偏差指令信号IHの入力がればフェールではないと判定してステップ320へ進む。一方、フェールであればステップ330に進んで、パターンCとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
【0034】
ステップ320では、判断部106は、偏差指令信号IHに基づいて算出される偏差Hの絶対値が予め設定された不感帯幅Sに満たないかを判定する。
このステップ320で肯定判断であれば、判断部106はステップ340に進んで、前回の処理と同じパターンを指令する(例えば前回がパターンCであれば今回もパターンCとする指令)。なお、今回の処理が起動後の初回の処理であれば、初期状態のパターンCが指令されることになる。
【0035】
ここで、偏差Hがわずかであれば、例えばわずかな車体Cの振動などでこのような偏差Hが発生している場合もある。このような場合にオイルダンパ54のダンパ定数を変動させることは好ましくないことがあり、不感帯幅Sを設定してこのような微小な偏差Hに対してはオイルダンパ54のダンパ定数を変動させない構成としている。
【0036】
ステップ320で否定判断(偏差Hの絶対値が不感帯幅S以上)であれば、判断部106は、ステップ350へ進んで、偏差H>0を判定する。
ここで偏差H>0であれば、判断部106はステップ360に進んで、パターンAとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
【0037】
この際、偏差H>0ならばエアシリンダ46は伸張する側に変位することになり、オイルダンパ54も同様に変位させられる。上述のように、パターンAのオイルダンパ54は、伸張される側の変位に対しては「軟」であるので、エアシリンダ46の変位を妨げることはない。また、オイルダンパ54は短縮される側の変位に対しては「硬」であるので、例えば車体Cの振動等で振子梁24にエアシリンダ46の変位を妨害する方向の力が作用した場合には、オイルダンパ54はこのような力に対する有効な抵抗として作用することになる。したがって、エアシリンダ46の変位を妨害する方向の振子梁24の変位は防止される。
【0038】
またステップ350での判定が否定判定(偏差H>0ではない)であれば、判断部106はステップ370に進んで、パターンBとする指令を駆動回路108、110、112へ出力する。
この際、偏差H>0でなければ偏差H<0となっているので、エアシリンダ46は短縮する側に変位することになり、オイルダンパ54も同様に変位させられる。上述のように、パターンBのオイルダンパ54は、短縮される側の変位に対しては「軟」であるので、エアシリンダ46の変位を妨げることはない。また、オイルダンパ54は伸張される側の変位に対しては「硬」であるので、例えば車体Cの振動等で振子梁24にエアシリンダ46の変位を妨害する方向の力が作用した場合には、オイルダンパ54はこのような力に対する有効な抵抗として作用することになる。したがって、エアシリンダ46の変位を妨害する方向の振子梁24の変位は防止される。
【0039】
判断部106は、ステップ370あるいは上述のステップ330、340、360の処理を実行すると本ルーチンを一旦終了し、所定の時間を経過する毎に上述と同様の処理を繰り返す。
このように、このダンパ装置120では、振子制御装置100の指令に応じたエアシリンダ46の伸縮変位をオイルダンパ54が阻害することはなく、エアシリンダ46は円滑に伸縮される。ただし、振子制御装置100の指令に反する側にエアシリンダ46を変位させる外力が振子梁24に作用した場合には、オイルダンパ54はこの外力に抵抗して、そのような方向への振子梁24=車体Cの変位を防止する。車体Cの振子操作に当たって、望ましい方向の振子梁24(=車体C)の変位は阻害されないが望ましくない方向の振子梁24(=車体C)の変位は阻止されるので、車体Cの挙動は安定したものとなる。
【0040】
特に、振子梁24のストッパ受42が台車枠12の振子ストッパ22、22に当接する状態を維持する振子指令信号IF(偏差指令信号IH)が振子制御装置100から出力されている場合には、判断部106は、これが時計廻り傾斜であればステップ360でパターンAを指令し、反時計廻り傾斜であればステップ370でパターンBを指令し、その後の処理においてはステップ340で前回のパターンAまたはBを維持する。このため、ストッパ受42を振子ストッパ22、22から離脱させる方向に振子梁24を変位させる外力が作用した場合には、オイルダンパ54はこの外力に抵抗して、そのような方向への振子梁24の変位を防止する。したがって、例えばレール側からの振動で振子梁24が振動してストッパ受42が振子ストッパ22、22から離れては振子ストッパ22、22に衝突するといった不具合は発生せず、乗客の乗り心地が損なわれることはない。
【0041】
さらに、この制御例2では、実際の傾斜角度が目標とする傾斜角度を上回るオーバーシュートに対処できる。
時計廻り傾斜でのオーバーシュートでは、例えば目標傾斜角度が3°、実際の傾斜角度が3.5°なら偏差H=3°−3.5°=−0.5°と、偏差Hは負の値となる。このような場合、ステップ350で否定判断となるので、ステップ370でパターンBが指令される。パターンBのオイルダンパ54は、短縮される側の変位に対しては「軟」であるので、エアシリンダ46の目標傾斜角度側への短縮変位を妨げることはない。一方、オイルダンパ54は伸張される側の変位に対しては「硬」であるので、エアシリンダ46の伸張側への振子梁24の変位=オーバーシュートを拡大する側への変位には、有効な抵抗として作用することになる。したがって、オーバーシュートを解消する側へのエアシリンダ46の変位は妨害されず、オーバーシュートを拡大する側への振子梁24の変位は防止される。
【0042】
同様に、反時計廻りのオーバーシュートでは偏差Hが正となりステップ350、360の処理でパターンAとされるので、オイルダンパ54は、伸張される側の変位=オーバーシュートを解消する側へのエアシリンダ46の変位を妨げることはない。また、オイルダンパ54は、短縮される側の変位=オーバーシュートを拡大する側への振子梁24の変位に対しては有効な抵抗として作用し、このような方向の振子梁24の変位は防止される。
(実施例2)
この実施例は、オイルダンパのダンパ定数を切換えるバルブ回路に設ける電磁弁を1個とした例である。なお、この実施例においては、オイルダンパおよびバルブ回路以外の構成は実施例1と同様であるので、以下の説明においてはこれら実施例1と同様の各部については実施例1と同じ品番を使用して、その図示および説明は省略する。
【0043】
図8に示すように、オイルダンパ150は周知の両ロッド構造であり、図示は省略しているが実施例1のオイルダンパ54と同様のタンク室と油温変化等を補償するためのアキュムレータが装着されている。また実施例1と同様に、このオイルダンパ150の一方のロッド152の端部154は台車枠12に連結され、他方のロッド156の端部はどこにも連結されず自由端となっている。また、シリンダ側は、図示省略するリンク部材を介して振子梁24に連結されており、シリンダとロッド152の相対位置は振子梁24のローリング方向変位に応じて伸縮変位する。
【0044】
次に、オイルダンパ150のダンパ定数を変更するためのバルブ回路151について説明する。
このオイルダンパ150の第1室158には、第1中径オリフィス160と第1室158を2次側とする逆止弁162とを備える第1流入路164、第2中径オリフィス166と第1室158が1次側となる逆止弁168とを備える第1流出路170、第1大径オリフィス172と第1室158を2次側とする逆止弁174とを備える第2流入路176、第1小径オリフィス178と第1室158が1次側となる逆止弁180とを備える第2流出路182、第2小径オリフィス184と第1室158を2次側とする逆止弁186とを備える第3流入路188、第2大径オリフィス190と第1室158が1次側となる逆止弁192とを備える第3流出路194とが接続されている。また、第1流入路164と第1流出路170との合流路196は、第2室198の給排路200と並列に電磁弁202に接続されている。同様に、第2流入路176と第2流出路182との合流路204と、第3流入路188と第3流出路194との合流路206とが並列に電磁弁202に接続されている。電磁弁202は、図示のとおりの内部経路のAポート、Bポート、Cポートの3ポートを有する3ポジションで、スプリングセンター形式である。
【0045】
次に、この電磁弁202によるオイルダンパ150のダンパ定数切換え操作について説明する。
まず、電磁弁202のポジションを図示のAポートとした場合には、第1室158から排出される作動油は第3流出路194および給排路200により第2室198に導かれる。この経路の流路面積は第2大径オリフィス190に従うので「大」であり、ダンパ定数は小さくなり、オイルダンパ150の状態は「軟」となる。また、第2室198から排出される作動油は給排路200および第3流入路188により第1室158に導かれる。この経路の流路面積は第2小径オリフィス184に従うので「小」であり、ダンパ定数は大きくなり、オイルダンパ150の状態は「硬」となる。
【0046】
電磁弁202のポジションをBポートとすると、第1室158から排出される作動油は第2流出路182(第1小径オリフィス178)→給排路200の経路となり、オイルダンパ150の状態は「硬」となる。第2室198から排出される作動油の経路は、給排路200→第2流入路176(第1大径オリフィス172)となり、オイルダンパ150の状態は「軟」となる。
【0047】
電磁弁202のポジションをCポートとすると、第1室158から排出される作動油は第1流出路170(第2中径オリフィス166)→給排路200の経路となり、オイルダンパ150の状態は「中」となる。第2室198から排出される作動油の経路は、給排路200→第1流入路164(第1中径オリフィス160)となり、オイルダンパ150の状態は「中」となる。
【0048】
つまり、電磁弁202のポジションをAポートとすれば、実施例1におけるパターンAと同様に、オイルダンパ150は伸張方向には「軟」、短縮方向には「硬」となり、ポジションをBポートとすれば、実施例1におけるパターンBと同様に、オイルダンパ150は伸張方向には「硬」、短縮方向には「軟」となり、ポジションをCポートとすれば、実施例1におけるパターンCと同様に、オイルダンパ150は伸縮両方向とも「中」となる。したがって、実施例1の制御例1、2におけるパターンA、B、Cを、電磁弁202のポジションAポート、Bポート、Cポートに置き換えれば、実施例1と同様の効果を得られる。
【0049】
以上、実施例に従って、本発明について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまに実施できることは言うまでもない。
例えば、上述の各例ではエアシリンダ46とオイルダンパ54、150を並置して、エアシリンダ46の伸縮とオイルダンパ54、150の伸縮を同方向としているが、エアシリンダ46とオイルダンパ54、150をクロスさせる配置として両者の伸縮方向が逆となる構成も可能である。この場合、制御例1においてはステップ270とステップ280とを置換し(パターンAとパターンBとを入れ換える)、制御例2においてはステップ360とステップ370とを置換すれば、上述の実施例と同様の効果を得られる。
【0050】
また、要は振子梁の望ましい方向の変位に対してはオイルダンパの抵抗を弱め望ましくない方向の振子梁の変位に対してはオイルダンパの抵抗を強めればよいのであって、1本の振子梁についてエアシリンダを複数設けることやオイルダンパを複数設ける構成とすることも差し支えない。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載のダンパ制御装置によれば、車体の振子操作に当たって、望ましい方向の振子梁(=車体)の変位は阻害されないが望ましくない方向の振子梁(=車体)の変位は阻止されるので、車体の挙動は安定したものとなる。特に、振子梁が台車枠側の振子ストッパに当接される振子操作において、レール側からの振動で振子梁が振動して振子梁が振子ストッパから離れては振子ストッパに衝突する不具合は発生せず、乗客の乗り心地が損なわれることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のダンパ装置を組み込んだ台車の構造を示す分解斜視図である。
【図2】実施例1のダンパ装置の概要を示す説明図である。
【図3】実施例1のダンパ装置における制御系のブロック図である。
【図4】実施例1におけるエアシリンダの伸縮と振子梁および車体の傾斜の関係についての説明図である。
【図5】実施例1のダンパ装置におけるオイルダンパ制御パターンの説明図である。
【図6】実施例1のダンパ装置の判断部で実行される角度指令制御ルーチンのフローチャートである。
【図7】実施例1のダンパ装置の判断部で実行される偏差指令制御ルーチンのフローチャートである。
【図8】実施例2のダンパ装置の概要を示す説明図である。
【図9】従来の振子電車の概略構成の説明図である。
【符号の説明】
10・・・台車(振子台車)、12・・・台車枠、24・・・振子梁、44・・・変位計、46・・・エアシリンダ(気体圧シリンダ)、54・・・オイルダンパ(液圧ダンパ)、56・・・バルブ回路(ダンパ定数制御手段)、100・・・振子制御装置、104・・・ダンパコントローラ(ダンパ定数制御手段)、106・・・判断部(ダンパ定数制御手段)、108・・・駆動回路(ダンパ定数制御手段)、120・・・ダンパ装置、150・・・オイルダンパ(液圧ダンパ)、151・・・バルブ回路(ダンパ定数制御手段)、C・・・車体。
Claims (1)
- 車体を支持する振子梁と、該振子梁を介して前記車体をローリング方向に傾斜可能に支持する台車枠と、前記振子梁と台車枠との間に介装され伸縮変位して前記振子梁を前記台車枠に対して傾斜させる気体圧シリンダとを備える振子台車に装着されるダンパ装置であって、
前記振子梁と台車枠との間に介装され前記振子梁の傾斜に追随して伸縮変位する液圧ダンパと
前記気体圧シリンダの変位方向に対して順方向となる前記振子梁の変位に対しては抵抗力を弱くし前記気体圧シリンダの変位方向に対して逆方向となる前記振子梁の変位に対しては抵抗力を強めるべく前記液圧ダンパのダンパ定数を制御するダンパ定数制御手段とを設けたことを特徴とするダンパ装置。
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