JPH08166035A - セミアクティブ制御用ダンパおよび制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄道車両やビルディング等のような制振側の
マスが極めて大きいものの使用に適したセミアクティブ
制御用ダンパシステムを提供する。 【構成】 振動発生側と制振側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６と、比例バルブ
２５およびアンロードバルブ２６並びに切換バルブ２７
を備えた減衰力制御回路８とで制御用ダンパ３を構成す
る。一方、ストロークセンシングシリンダ６で検出した
ダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２と、検知器で検出した制振側
の速度信号Ｕ１，Ｕ２を用いて振動発生側と制振側の振
動状態をコンピュータ２８で判断する。そして、コンピ
ュータ２８から出力される指令信号Ｘ，Ｙ，Ｚに基づい
て比例バルブ２５とアンロードバルブ２６および切換バ
ルブ２７を動作させ、減衰力制御回路８の発生減衰力を
制御して制振側の横振れを効果的に抑える。

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
生する横振れや地震発生時のビルディングの横振れ等を
制振するセミアクティブ制御用ダンパ、および当該ダン
パを使用した制御システムに関する。

【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
心地を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、例
えば鉄道車両やビルディング等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、振動発生側が制振側と同じ方向
により速い速度で振れ動いたときにも、ダンパが動作し
て減衰力を発生することから当該ダンパを通して振動発
生側が制振側を押し、制振側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、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制振側の慣性で
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。

【０００９】したがって、この発明の目的は、鉄道車両
やビルディング等のような制振側の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
セミアクティブ制御用ダンパ、および当該ダンパを使用
した制御システムを提供することである。

【００１０】

【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、振動発生側と制振側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
してヘッド側室に通じるリザーバと、ストロークセンシ
ングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する減衰力
制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急時の最
低減衰力を保障する減衰力発生要素と、絞り開度を連続
的に比例制御する減衰力制御要素、および減衰力制御回
路をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブをそ
れぞれ並列に配設し、かつ、これら減衰力発生要素と減
衰力制御要素およびアンロードバルブの上流側、または
減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側に位置し
て、減衰力発生要素とアンロードバルブを含めて減衰力
制御要素の使用、または減衰力発生要素とアンロードバ
ルブの使用を選択する切換バルブを介装したセミアクテ
ィブ制御用ダンパを用い、制御系の電源オン或いはスタ
ンバイ信号によって減衰力制御回路の切換バルブを、減
衰力制御要素とアンロードバルブまたはアンロードバル
ブの選択位置に切り換えると共に、ストロークセンシン
グシリンダで検出したダンパ信号と制振側の振動状態を
検知する検知手段からの制振側の速度信号とに基づい
て、コンピュータにより減衰力制御要素の連続的な比例
動作とアンロードバルブのオン・オフ操作とを制御する
第一の構成によって達成される。

【００１１】また、振動発生側と制振側との間に介装さ
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
ブを通してヘッド側室に通じるリザーバと、ストローク
センシングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する
減衰力制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急
時の最低減衰力を保障する減衰力発生要素と減衰力制御
回路をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブを
並列に配設し、かつ、上記減衰力発生要素の上流側に絞
り開度を連続的に比例制御する常開の減衰力制御要素を
直列に介装したセミアクティブ制御用ダンパを用い、制
御系の電源オン或いはスタンバイ信号とストロークセン
シングシリンダで検出したダンパ信号、および制振側の
振動状態を検知する検知手段からの制振側の速度信号と
に基づいて、コンピュータにより減衰力制御要素の連続
的な比例動作とアンロードバルブのオン・オフ操作とを
制御する第二の構成によっても達成される。

【００１２】

【作 用】すなわち、上記の構成により、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
路から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
ることによって、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 そして、制振側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振動発生時に
あっては、そのときの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制振側の速度信号とに
基づいてこれをコンピュータが判断し、当該コンピュー
タからの指令信号でアンロードバルブをオフの位置に保
っておく。

【００１４】なお、第一の構成にあっては、上記に先立
って予め制御動作開始と同時に電源オン或いは制御スタ
ンバイ信号でセミアクティブ制御用ダンパの減衰力制御
回路中に介装した切換バルブを、減衰力制御要素とアン
ロードバルブまたはアンロードバルブを選択するオンの
位置に切り換える。

【００１５】かくして、コンピュータは、上記ストロー
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
の制振側の速度信号に基づいて、減衰力制御回路中に介
装した減衰力制御要素を制御動作させ、当該減衰力制御
要素の絞り開度を連続的に比例制御して制振側の横振れ
を効果的に制振する。

【００１６】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、減衰力制御要素の
絞り開度をゼロにするなり或いは最小に制御して減衰力
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。

【００１７】それに対して、上記の制振作用時に振動発
生側が制振側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
て振動発生側の振れが制振側の振れを増長するように作
用する。

【００１８】しかし、この場合には、コンピュータが、
上記ストロークセンシングシリンダからのダンパ信号と
検知手段からの制振側の速度信号によりこれを判断して
アンロードバルブをオンの位置に切り換え、減衰力制御
回路をバイパス状態にして振動発生側の振れにより制振
側の横振れがさらに増長されるのを防止する。

【００１９】一方、異常事態の発生や電源のオフによる
制御動作不能時に際して、第一の構成にあっては、それ
まで電源オンや制御スタンバイ信号でオンの位置に切り
換えられていた切換バルブが自動的にオフの位置に復帰
する。

【００２０】その結果、減衰力制御要素とアンロードバ
ルブまたはアンロードバルブが減衰力制御回路から切り
離されると共に、緊急時の最低減衰力を保障する減衰力
発生要素が使用状態に切り換えられ、当該減衰力発生要
素により所定の減衰力の発生を確保して制振側の横振れ
振動を制振する。

【００２１】また、第二の構成にあっては、コンピュー
タからの指令信号の遮断によって減衰力制御要素が自動
的に全開状態に切り換えられ、この減衰力制御要素を通
して緊急時の最低減衰力を保障する減衰力発生要素によ
り所定の減衰力の発生を確保し、そのような事態の発生
時における制振側の横振れ振動を制振することになるの
である。

【００２２】

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明するに当り、ここでは説明の便宜上から、当該発
明を鉄道車両の横振れ振動の制振用に適用した場合を例
にとって説明することにする。

【００２３】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と通常のダンパ４（これも、この
発明によるセミアクティブ制御用ダンパで構成してもよ
い）が互いに対向して水平に配置してある。

【００２４】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。

【００２５】上記セミアクティブ制御用ダンパ３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。

【００２６】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。

【００２７】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と対向してシリンダ９に変位センサ１５を取
り付けてある。

【００２８】ヘッド側室１１は、サクションバルブ１６
をもつ吸込流路１７を通してリザーバ７に通じており、
また、ヘッド側室１１とロッド側室１２は、ピストン１
０に設けたチェックバルブ１８をもつ流路１９で連通し
ている。

【００２９】チェックバルブ１８は、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
ように配設してあり、かつ、ロッド側室１２がフィルタ
２０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。

【００３０】減衰力制御回路８には、最大の減衰力を規
制する減衰力発生要素である高圧リリーフバルブ２１と
絞り２２、緊急時の最低減衰力を保障する減衰力発生要
素である低圧リリーフバルブ２３と絞り２４、絞り開度
を連続的に比例制御する減衰力制御要素である常閉の比
例バルブ２５、および常閉のアンロードバルブ２６がそ
れぞれ並列に接続してある。

【００３１】また、それらの上流側には、低圧リリーフ
バルブ２３と絞り２４および比例バルブ２５とアンロー
ドバルブ２６を減衰力制御回路８に対して選択的に並列
接続する切換バルブ２７が直列に配置してあり、当該切
換バルブ２７は、制御動作開始と同時にオンの位置に切
り換えられて比例バルブ２５とアンロードバルブ２６を
減衰力制御回路８に対して並列接続する役目を果たす。

【００３２】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、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。

【００３３】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
１６から吸込流路１７を通してヘッド側室１１に吸い込
みつつ、ピストン１０に設けたチェックバルブ１８を閉
じてロッド側室１２内の作動流体を減衰力制御回路８に
向いフィルタ２０を通して押し出す。

【００３４】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１６が閉じ
てヘッド側室１１内の作動流体をピストン１０に設けた
流路１９からチェックバルブ１８を開いてロッド側室１
２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２０を通し
て減衰力制御回路８に押し出す。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】上記と並行して、減衰力制御回路８におけ
るの切換バルブ２７は、使用開始と同時に電源オン或い
は制御スタンバイ信号で制御器におけるコンピュータ２
８からバルブドライバ回路２９を通して出力される切換
信号Ｚで比例バルブ２５とアンロードバルブ２６を減衰
力制御回路８に対して並列に接続するオンの位置に切り
換えられる。

【００３８】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の相対変位をディジタルのダンパ信号Ｓとして検出す
る。

【００３９】上記したダンパ信号Ｓは、コンピュータ信
号変換用のセンサ信号処理回路３０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（圧縮側）に処理
されたのちコンピュータ２８に入力される。

【００４０】また、図１に示すように、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３１でプラスの車体速度信号Ｕ１（左方の振
れ）とマイナスの車体速度信号Ｕ２（右側への振れ）に
処理されたのちにコンピュータ２８に入力される。

【００４１】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３１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３１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。

【００４２】再び図２に戻って、コンピュータ２８は、
車体２側の検知器５から送られてくる車体速度信号Ｕ
１，Ｕ２と、ストロークセンシングシリンダ６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Ｗ
１，Ｗ２とに基づいて制御論理を演算する。

【００４３】この場合、ダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２と車
体速度信号Ｕ１，Ｕ２は、振動発生側の台車１と制振側
の車体２のそれぞれの振れ方向と、併せて、それに伴う
ストロークセンシングシリンダ６の伸縮速度を表わす信
号としてコンピュータ２８により判断され、また、ダン
パ変位信号Ｗ１，Ｗ２は、ストロークセンシングシリン
ダ６の伸縮位置を表わす信号としてコンピュータ２８に
より判断される。

【００４４】これにより、コンピュータ２８は、上記し
た各信号に基づいて制御論理を演算し、バルブドライバ
回路２９を通してその結果を制御信号Ｘと切換信号Ｙと
して出力し、当該制御信号Ｘに基づいて比例バルブ２５
を制御動作すると共に、切換信号Ｙによってアンロード
バルブ２６をオン・オフに切り換える。

【００４５】かくして、上記したセミアクティブ制御用
のダンパシステムは以下のようにして動作する。

【００４６】［制御動作開始時］ 電源或いは制御スタンバイのオン操作によりコンピュー
タ２８から切換バルブ２７に切換信号Ｚが出力され、当
該切換バルブ２７を、減衰力制御回路８に対して比例バ
ルブ２５とアンロードバルブ２６を並列に接続するオン
の位置（図２で下側ポジション）に切り換える。

【００４７】そして、この状態は、電源或いは制御スタ
ンバイを切り換えてオフにしない限り、或いは、異常事
態の発生によってそれらがオフにならない限りそのまま
の状態に保たれる。

【００４８】［車体２が左側に振れた時］ 上記の状態において、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３１を通してプラスの車
体速度信号Ｕ１がコンピュータ２８に入力される。

【００４９】ここで、台車１が車体２よりも遅い速度で
左側に振れているか、或いは、車体２とは逆に右側に振
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。

【００５０】そして、変位センサ１５からは、センサ信
号処理回路３０を通してコンピュータ２８にプラスのダ
ンパ変位信号Ｗ１と同じくプラスのダンパ速度信号Ｖ１
が入力される。

【００５１】これにより、コンピュータ２８は、これら
検知器５からのプラスの車体速度信号Ｕ１と変位センサ
１５からのプラスのダンパ変位信号Ｗ１とに基づいて車
体２が左側に振れかつストロークセンシングシリンダ６
が伸長側に動作していることを判断し、切換信号Ｙを発
することなくアンロードバルブ２６をオフの位置に保
つ。

【００５２】また、上記と併せて、コンピュータ２８
は、変位センサ１５からのプラスのダンパ速度信号Ｖ１
と検知器５からのプラスの車体速度信号Ｕ１に基づいた
減衰力値を演算し、これに合うように比例バルブ２５の
絞り開度を決定する。

【００５３】そして、比例バルブ２５に対しその開度信
号に応じた制御信号Ｘを出力して当該比例バルブ２５の
絞り開度をそれに合わせて比例制御し、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。

【００５４】すなわち、車体２の横振れ速度が通常の範
囲内である場合には、上記したように、コンピュータ２
８から当該横振れ速度に応じた制御信号Ｘを比例バルブ
２５に送ってその開度を制御しつつ、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
る作動流体を絞り２２と比例バルブ２５からリザーバ７
に流し、この比例バルブ２５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。

【００５５】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２８が判断し
て、伸長端近傍に達した時点から制御信号Ｘの出力を小
さくして比例バルブを２５の開度を少なくする。

【００５６】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、高圧リリーフバルブ２１の制御下で絞り２２と比例
バルブ２５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。

【００５７】また、車体２の横振れ速度が通常では考え
られない範囲を越えて上昇した場合には、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
てくる作動流体圧力を高圧リリーフバルブ２１と絞り２
２で制限し、セミアクティブ制御用バンパ３が高圧の作
動流体によって破損されるのを防止する。

【００５８】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の変位と伸長速度の大小
に応じて比例バルブ２５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。

【００５９】一方、車体２が左側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って車体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。

【００６０】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。

【００６１】そこで、この場合には、検知器５からコン
ピュータ２８に送られてくるプラスの車体速度信号Ｕ１
とストロークセンシングシリンダ６の圧縮動作によって
変位センサ１５から送られてくるマイナスのダンパ速度
信号Ｖ２に基づき、これをコンピュータ２８が判断して
アンロードバルブ２６に切換信号Ｙを出力する。

【００６２】これにより、アンロードバルブ２６がオン
の位置（図２で下側ポジション）に切り換えられて減衰
力制御回路８がアンロード状態となり、ヘッド側室１１
の作動流体がピストン１０のチェックバルブ１８からロ
ッド側室１２およびアンロード状態となった減衰力制御
回路８を通してリザーバ７に逃げる。

【００６３】したがって、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をさらに大きく左方に振るのを阻止する。

【００６４】［車体２が右側に振れた時］ 上記とは反対に車体２が右側に振れたとすると、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２８
に入力される。

【００６５】ここで、台車１が車体２よりも遅い速度で
右側に振れているか、或いは、車体２とは逆に左側に振
れたとすると、ストロークセンシングシリンダ６は吸込
流路１７のチェックバルブ１６を閉じつつ圧縮側に動作
して、ヘッド側室１１内の作動流体を流路１９からロッ
ド側室１２を通して減衰力制御回路８に押し出す。

【００６６】そして、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２８に入力される。

【００６７】コンピュータ２８は、検知器５から送られ
てくるマイナスの車体速度信号Ｕ２と変位センサ１５か
らのマイナスのダンパ速度信号Ｖ２とに基づき、車体２
が右側に振れ、かつ、ストロークセンシングシリンダ６
が圧縮側に動作していることを判断し、切換信号Ｙを発
することなくアンロードバルブ２５をオフの位置に保
つ。

【００６８】一方、コンピュータ２８は、先の車体２が
左側に振れた場合と同様に、変位センサ１５からのマイ
ナスのダンパ速度信号Ｖ２と検知器５からのマイナスの
車体速度信号Ｕ２に基づいた減衰力値を演算し、これに
合うように比例バルブ２５の絞り開度を比例制御して減
衰力制御回路８の発生減衰力を適切に連続制御し、車体
２の右方への横振れを効果的に抑える。

【００６９】すなわち、車体２の横振れ速度が通常の範
囲内の場合には、コンピュータ２８から当該横振れ速度
に応じた制御信号Ｘを比例バルブ２５に送ってその開度
を制御し、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および絞り２２と比例バルブ２５を通してリ
ザーバ７に流れる作動流体をこの比例バルブ２５により
の制御して、そのときどきの振れ速度に応じた減衰力を
発生して車体２の横振れを抑える。

【００７０】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に基づいてこれをコンピュータ２８が判断す
る。

【００７１】そして、圧縮端近傍に達した時点で変位セ
ンサ１５からのマイナスのダンパ変位信号Ｗ２に基づい
て比例バルブ２５の開度を小さくし、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
る作動流体圧力を高圧リリーフバルブ２１と絞り２２お
よび比例バルブ２５で制限しつつ、減衰力制御回路８の
発生減衰力を大きく保ってストロークセンシングシリン
ダ６の圧縮端での衝撃を緩和する。

【００７２】それに対して、車体２の横振れ速度が通常
では考えられない範囲を越えて上昇した場合には、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圧力を高圧リリーフバルブ２１
と絞り２２で制限し、セミアクティブ制御用バンパ３が
高圧の作動流体によって破損されるのを防止する。

【００７３】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２５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。

【００７４】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の右方へ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。

【００７５】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
力として作用し、車体２の右方への振れを増長すること
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。

【００７６】しかし、この場合にあっても、車体２は右
方に振れ動いているために、検知器５からコンピュータ
３２に送られてくるマイナスの車体速度信号Ｕ２とスト
ロークセンシングシリンダ６の伸長動作により変位セン
サ１５から送られてくるプラスのダンパ速度信号Ｖ１に
基づき、コンピュータ２８がアンロードバルブ２６に切
換信号Ｙを出力する。

【００７７】そして、この切換信号Ｙによりアンロード
バルブ２６をオンの位置に切り換えて減衰力制御回路８
をアンロード状態にし、ロッド側室１２の作動流体をリ
ザーバ７に逃がして車体２がさらに大きく右方に振られ
るのを阻止する。

【００７８】［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、当該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に向って作動流体が押し出され
る。

【００７９】しかし、電源がオフになったときは、それ
と同時に、コンピュータ２８からの制御信号Ｘと切換信
号Ｙ，Ｚが断たれることになるので、比例バルブ２５と
アンロードバルブ２６および切換バルブ２７が自動的に
図２のオフの位置に切り換わる。

【００８０】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２３の制御下で絞り２２，２４
を通してリザーバ７に流れ、絞り２４と低圧リリーフバ
ルブ２３の働きによって最小限の減衰力を発生しつつ通
常のダンパとして動作し、車体２の左右方向への振れを
制振する。

【００８１】また、制御時において、例えば、制御系に
異常事態が発生してアンロードバルブ２６がオンの状態
に切り換わったり、或いはアンロードバルブ２６がオン
の位置からオフの位置に復帰できなくなったとする。

【００８２】しかし、この場合にあっても、アンロード
バルブ２６は切換バルブ２７と直列状態を保って減衰力
制御回路８に介装されおり、しかも、制御系の異常時に
は自動的に切換バルブ２７がオフの位置状態に戻る。

【００８３】したがって、切換バルブ２７が低圧リリー
フバルブ２３と絞り２４を選択することになるので、減
衰力制御回路８がアンロード状態になることなく低圧リ
リーフバルブ２３と絞り２４で減衰力を確保する。

【００８４】図３は、図２の変形例を示すもので、この
実施例にあっては、減衰力制御回路８に対して比例バル
ブ２５を切換バルブ２７の上流側に並列状態を保って介
装してある。

【００８５】すなわち、切換バルブ２７は、前記した図
２の実施例から分かるように、もともと電源オフや異常
事態の発生による制御不能時に自動的にオフの位置に切
り換わり、絞り２４と低圧リリーフバルブ２３により最
小限の減衰力を確保してセミアクティブ制御ダンパ３を
通常のダンパとして作動させるためのものである。

【００８６】一方、比例バルブ２５は、制御動作時に車
体２の振れ速度に対応して絞り開度を制御し、上記の制
御不能時には絞り開度をゼロの状態に保持する。

【００８７】このことから、図３の実施例のように、減
衰力制御回路８に対して比例バルブ２５を切換バルブ２
７の上流側に並列状態を保って介装したとしても、当該
比例バルブ２５は図２の実施例の場合と全く同様の制御
動作を行うことになる。

【００８８】図４は、この発明の他の実施例を示すもの
であって、当該実施例にあっては切換バルブ２７を用い
ることなく、緊急時の最低減衰力を保障する低圧リリー
フバルブ２３と絞り２４の上流側に絞り開度を連続的に
比例制御する常開の比例バルブ２５を直列に介装してあ
る。

【００８９】このものにあっても、台車１が車体２より
も遅い速度で左右に振れているか、或いは、車体２とは
逆位相で左右に振れたときに、前述の図２および図３の
場合と同様に動作する。

【００９０】すなわち、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と変位センサ１５からの
ダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２とに基づいて、コンピュータ
２８がこれに合うように制御信号Ｘを出力し、比例バル
ブ２５の絞り開度を比例制御して減衰力制御回路８の発
生減衰力を適切に制御する。

【００９１】しかも、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は、変
位センサ１５からのダンパ変位信号Ｗ１，Ｗ２に基づい
てこれをコンピュータ２８が判断し、比例バルブ２５の
開度を小さくして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圧力を高
圧リリーフバルブ２１と絞り２２および比例バルブ２５
で制限しつつ減衰力制御回路８の発生減衰力を大きく保
ち、ストロークセンシングシリンダ６の圧縮端での衝撃
を緩和する。

【００９２】また、車体２の横振れ速度が通常では考え
られない範囲を越えて上昇した場合には、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
てくる作動流体圧力を高圧リリーフバルブ２１と絞り２
２で制限し、セミアクティブ制御用バンパ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の圧縮速度の大小に応じ
て比例バルブ２５により発生減衰力を比例制御しつつ、
車体２の横振れを効果的に抑えて少なくする。

【００９４】一方、制御系に異常事態が発生して制御が
不能になったときには、それと同時にコンピュータ２８
からの制御信号Ｘと切換信号Ｙが断たれることになるの
で、比例バルブ２５とアンロードバルブ２６が自動的に
図４のオフの位置に切り換わる。

【００９５】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、絞り２２および全開状態になった比例バルブ２５か
ら低圧リリーフバルブ２３と２４を通してリザーバ７に
流れ、絞り２４と低圧リリーフバルブ２３の働きによっ
て最小限の減衰力を発生しつつ通常のダンパとして動作
し、車体２の左右方向への振れを制振する。

【００９６】なお、これまで述べてきた図２〜４の実施
例にあっては、減衰力制御回路８に対して高圧リリーフ
バルブ２１と並列に絞り２２を設けたが、この絞り２２
は必ずしも必要ではなく、例えば、図２の変形例として
図５に示した代表例にみられるように、比例バルブ２５
を開口度が最小でも全閉状態にならない比例絞りバルブ
にすることによってこれを廃することができる。

【００９７】何故ならば、制御時においてこれら絞り２
２と比例バルブ２５は、減衰力制御回路８に対して常に
並列状態を保って介装されることになり、したがって、
コンピュータ２８からの制御信号Ｘに基づく最大制御時
に比例バルブ２５の開口度を最小に保つことによって、
当該比例バルブ２５に絞り２２の役目をもたせることが
可能になるからである。

【００９８】また、これまでの実施例にあっては、鉄道
車両にこの発明を適用した場合を例にとって説明してき
たが、これをビルディングの制振装置に適用して地震や
強風により発生する振動を制振することもできるのは勿
論である。

【００９９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、制振器である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
路に介装した減衰力制御要素の発生減衰力を直接制御す
ることができ、したがって、減衰力制御回路の発生減衰
力を常に適切に制御して効果的に制振側の振動を抑える
ことができる。

【０１００】また、減衰力制御回路に減衰力制御要素と
並列にアンロードバルブを介装すると共に、これら減衰
力制御要素とアンロードバルブの使用を選択する切換バ
ルブを用い、制御時にこの切換バルブをオンの位置に切
り換えてアンロードバルブを選択するようにしてやるこ
とにより、振動発生側が制振側と同方向により速い速度
で振れて制振側の振れを増長するような事態が生じたと
しても、そのときにはアンロードバルブをオンの位置に
切り換えて減衰力制御回路をアンロード状態にしてやる
ことにより、振動発生側の振れによって制振側の振れが
増長されるのを防止することができる。

【０１０１】請求項２の発明によれば、制御系の電源オ
ンやスタンバイ信号によって切換バルブを、また、スト
ロークセンシングシリンダからのダンパ変位信号とダン
パ速度信号、および制振側に設けた検知手段からの制振
側の速度信号とを用いてコンピュータにより減衰力制御
回路の比例バルブとアンロードバルブとを切換制御する
ようにしたことにより、上記した効果を適切にかつ自動
的に発揮することが可能になる。

【０１０２】請求項３の発明によれば、緊急時の最低減
衰力を保障する減衰力発生要素の上流側に絞り開度を連
続的に比例制御する常開の減衰力制御要素を直列に介装
したことより、切換バルブを用いることなく上記した請
求項１と同等の効果を発揮することができる。

【０１０３】請求項４の発明によれば、同じく切換バル
ブを用いることなく、ストロークセンシングシリンダか
らのダンパ変位信号とダンパ速度信号、および制振側に
設けた検知手段からの制振側の速度信号とを用い、コン
ピュータにより減衰力制御回路の比例バルブとアンロー
ドバルブを切換制御して上記の効果を適切にかつ自動的
に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるセミアクティブ制御用ダンパシ
ステムの一実施例を示すブロック図である。

【図２】同上のダンパシステムに使用するセミアクティ
ブ制御用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、他の構成例を示す回路図である。

【図５】同じく、代表例として図２の変形例を示す回路
図である。

【符号の説明】

１ 振動発生側である台車 ２ 制振側である車体 ３ セミアクティブ制御用ダンパ ５ 制振側速度の検出手段である検知器 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 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 サクションバルブ １７ 吸込流路 １８ チェックバルブ １９ 流路 ２１ 減衰力発生要素である高圧リリーフバルブ ２３ 減衰力発生要素である低圧リリーフバルブ ２２，２４ 減衰力発生要素である絞り ２５ 比例バルブ ２６ アンロードバルブ ２７ 切換バルブ ２８ コンピュータ ２９ バルブドライバ回路 ３０ センサ信号処理回路 ３１ 処理回路 Ｓ ダンパ信号 Ｔ 制振側の横振れ信号 Ｕ１，Ｕ２ 制振側の速度信号 Ｖ１，Ｖ２ ダンパの速度信号 Ｗ１，Ｗ２ ダンパの変位信号 Ｘ 比例バルブに対する制御信号 Ｙ アンロードバルブに対する制御信号 Ｚ 切換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 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 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動発生側と制振側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
   通してヘッド側室に通じるリザーバと、ストロークセン
   シングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する減衰
   力制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急時の
   最低減衰力を保障する減衰力発生要素と、絞り開度を連
   続的に比例制御する減衰力制御要素、および減衰力制御
   回路をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブを
   それぞれ並列に配設し、かつ、これら減衰力発生要素と
   減衰力制御要素およびアンロードバルブの上流側、また
   は減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側に位置し
   て、減衰力発生要素とアンロードバルブを含めて減衰力
   制御要素の使用、または減衰力発生要素とアンロードバ
   ルブの使用を選択する切換バルブを介装したことを特徴
   とするセミアクティブ制御用ダンパ。
2. 【請求項２】 振動発生側と制振側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
   通してヘッド側室に通じるリザーバと、ストロークセン
   シングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する減衰
   力制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急時の
   最低減衰力を保障する減衰力発生要素と、絞り開度を連
   続的に比例制御する減衰力制御要素、および減衰力制御
   回路をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブを
   それぞれ並列に配設し、かつ、これら減衰力発生要素と
   減衰力制御要素およびアンロードバルブの上流側、また
   は減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側に位置し
   て、減衰力発生要素とアンロードバルブを含めて減衰力
   制御要素の使用、または減衰力発生要素とアンロードバ
   ルブの使用を選択する切換バルブを介装したセミアクテ
   ィブ制御用ダンパを用い、制御系の電源オン或いはスタ
   ンバイ信号によって減衰力制御回路の切換バルブを、減
   衰力制御要素とアンロードバルブまたはアンロードバル
   ブの選択位置に切り換えると共に、ストロークセンシン
   グシリンダで検出したダンパ信号と制振側の振動状態を
   検知する検知手段からの制振側の速度信号とに基づい
   て、コンピュータにより減衰力制御要素の連続的な比例
   動作とアンロードバルブのオン・オフ操作とを制御する
   ことを特徴とするセミアクティブ制御用ダンパシステ
   ム。
3. 【請求項３】 振動発生側と制振側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
   通してヘッド側室に通じるリザーバと、ストロークセン
   シングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する減衰
   力制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急時の
   最低減衰力を保障する減衰力発生要素と減衰力制御回路
   をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブを並列
   に配設し、かつ、上記減衰力発生要素の上流側に絞り開
   度を連続的に比例制御する常開の減衰力制御要素を直列
   に介装したことを特徴とするセミアクティブ制御用ダン
   パ。
4. 【請求項４】 振動発生側と制振側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
   通してヘッド側室に通じるリザーバと、ストロークセン
   シングシリンダのロッド側室をリザーバに接続する減衰
   力制御回路とを備え、当該減衰力制御回路に、緊急時の
   最低減衰力を保障する減衰力発生要素と減衰力制御回路
   をアンロード状態に切り換えるアンロードバルブを並列
   に配設し、かつ、上記減衰力発生要素の上流側に絞り開
   度を連続的に比例制御する常開の減衰力制御要素を直列
   に介装したセミアクティブ制御用ダンパを用い、制御系
   の電源オン或いはスタンバイ信号とストロークセンシン
   グシリンダで検出したダンパ信号、および制振側の振動
   状態を検知する検知手段からの制振側の速度信号とに基
   づいて、コンピュータにより減衰力制御要素の連続的な
   比例動作とアンロードバルブのオン・オフ操作とを制御
   することを特徴とするセミアクティブ制御用ダンパシス
   テム。