セミアクティブ制御用ダンパおよび制御システム
【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を提供する。
【構成】 振動発生側１と制振側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アンロード機能を併せもつ減衰力制御回路とで制御用ダンパ３を構成し、かつ、制振側２に対して横振れ検出用の検知器５を設置する。一方、ストロークセンシングシリンダからのプラス・マイナスのダンパ変位信号Ｗ１，Ｗ２とそれらから算出したプラス・マイナスのダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２、および検知器５で検知したプラス・マイナスの制振側の速度信号Ｕ１，Ｕ２を用いて振動発生側１と制振側２の振動状態をコンピュータ３２で判断する。そして、コンピュータ３２からの指令信号Ｘ，Ｙ，Ｚで減衰力制御回路の発生減衰力とアンロード切り換えを制御し、制振側２の横振れを効果的に抑える。
【構成】 振動発生側１と制振側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アンロード機能を併せもつ減衰力制御回路とで制御用ダンパ３を構成し、かつ、制振側２に対して横振れ検出用の検知器５を設置する。一方、ストロークセンシングシリンダからのプラス・マイナスのダンパ変位信号Ｗ１，Ｗ２とそれらから算出したプラス・マイナスのダンパ速度信号Ｖ１，Ｖ２、および検知器５で検知したプラス・マイナスの制振側の速度信号Ｕ１，Ｕ２を用いて振動発生側１と制振側２の振動状態をコンピュータ３２で判断する。そして、コンピュータ３２からの指令信号Ｘ，Ｙ，Ｚで減衰力制御回路の発生減衰力とアンロード切り換えを制御し、制振側２の横振れを効果的に抑える。
【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、振動発生側が制振側を押して当該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】そして、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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ制御により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ制御により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択するように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アンロードバルブの選択位置に切り換える一方、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に基づいて、コンピュータにより減衰力制御回路の開閉バルブとアンロードバルブをそれぞれオン・オフ制御することによって達成される。
【００１１】
【作 用】すなわち、上記した構成をとったことにより、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によって、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。
【００１２】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となる一方、セミアクティブ制御用ダンパにおける減衰力制御回路の切換バルブは、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アンロードバルブを選択するオンの位置に切り換えられる。
【００１３】また、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制振側の速度信号に基づいて、コンピュータがアンロードバルブをオフの位置に保つ。
【００１４】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開閉バルブのオン・オフ操作の可否を判断し、減衰力発生要素の一部をオン・オフ制御することで減衰力制御回路の発生減衰力を制御して制振側の横振れを効果的に制振する。
【００１５】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、開閉バルブをオン・オフ制御して減衰力制御回路の発生減衰力を最大の状態にすることにより、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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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、切換バルブが減衰力発生要素の一部を選択するオフの位置に自動的に復帰し、そのような事態の発生に際しても、緊急用の減衰力発生要素を働かせて所定の減衰力の発生を確保し、制振側の横振れを制振することになるのである。
【００１９】
【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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】上記セミアクティブ制御用ダンパ３は、図２R>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。
【００２３】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１１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。
【００２４】ピスドンロッド１３には、多数のスケールメモリ１４が等間隔で一列に埋め込んであり、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。
【００２５】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１０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。
【００２６】上記チェックバルブ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。
【００２７】減衰力制御回路８は、並列に接続した減衰力発生要素である高圧リリーフバルブ２１と絞り２２、開閉バルブ２３でオン・オフ制御される絞り２４、緊急時用の減衰力発生要素である低圧リリーフバルブ２７と絞り２８、および常閉のアンロードバルブ２９を備えている。
【００２８】また、減衰力制御回路８には、上記低圧リリーフバルブ２７と絞り２８、およびアンロードバルブ２９の流路を選択的に断続する切換バルブ３０が直列に配置してあり、この切換バルブ３０を通して低圧リリーフバルブ２７と絞り２８およびアンロードバルブ２９を選択的に並列接続するようになっていると共に、当該切換バルブ３０は、使用開始と同時にオンの位置に切り換えられてアンロードバルブ２９を選択するように構成してある。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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２０を通して減衰力制御回路８に押し出す。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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３０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コンピュータ３２からバルブドライバ回路３４を通して出力される切換信号Ｚでアンロードバルブ２９を選択するオンの位置に切り換えられる。
【００３５】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１３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。
【００３６】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３１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）とナ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３２に入力される。
【００３７】また、車体２に設けた検知器５は、図１に示すように、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３３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３２に入力される。
【００３８】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３３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３３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。
【００３９】再び図２に戻って、コンピュータ３２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Ｗ１，Ｗ２とに基づいて制御論理を演算する。
【００４０】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３２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３２により判断される。
【００４１】これにより、コンピュータ３２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３４を通してその結果を切換信号Ｘ，Ｙとして出力し、これら切換信号Ｘ，Ｙにより開閉バルブ２３とアンロードバルブ２９をオン・オフ制御する。
【００４２】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。
【００４３】■［制御動作開始時］電源或いは制御スタンバイのオン操作でコンピュータ３２から切換バルブ３０に切換信号Ｚが出力され、当該切換バルブ３０をオンの位置にしてアンロードバルブ２９を選択する側（図２で下側ポジション）に切り換える。
【００４４】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。
【００４５】■［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３３を通してプラスの車体速度信号Ｕ１がコンピュータ３２に入力される。
【００４６】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。
【００４７】そして、変位センサ１５からは、センサ信号処理回路３１を通してコンピュータ３２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。
【００４８】これにより、コンピュータ３２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２５をオフの位置に保つ。
【００４９】また、上記と併せて、コンピュータ３２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の伸長速度を判定する。
【００５０】そして、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開閉バルブ２３に対する切換信号Ｘの出力をオン・オフ制御し、減衰力制御回路８の発生減衰力を制御して車体２の左方への横振れを効果的に抑える。
【００５１】すなわち、高減衰力を必要としない場合には、コンピュータ３２から開閉バルブ２３に切換信号Ｘを送って当該開閉バルブ２３をオンの位置（図２で下側ポジション）に切り換える。
【００５２】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に押し出された作動流体は絞り２２，２４を通してリザーバ７に流れ、減衰力制御回路８は低減衰力を発生して車体２の横振れを抑える。
【００５３】それに対して、高減衰力を必要とする場合には、コンピュータ３２から切換信号Ｘを出力することなく開閉バルブ２３をオフの位置（図２で上側ポジション）に保つ。
【００５４】したがって、この場合には、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に押し出された作動流体が、高圧リリーフバルブ２１の制御下で絞り２２のみを通してリザーバ７に流れ、減衰力制御回路８は高減衰力を発生して車体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３２が判断する。
【００５６】そして、伸長端近傍に達した時点から切換信号Ｘを出力することなく或いはそれを断って開閉バルブを２３をオフの位置にし、減衰力制御回路８の発生減衰力を最大値に保って伸長端での衝撃を緩和する。
【００５７】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の伸長速度の大小に応じて低減衰力と高減衰力を発生しつつ車体２の振れを効果的に抑えて少なくするのである。
【００５８】また、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。
【００５９】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。
【００６０】そこで、この場合には、検知器５からコンピュータ３２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３２が判断してアンロードバルブ２９に切換信号Ｙを出力する。
【００６１】これにより、アンロードバルブ２９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。
【００６２】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。
【００６３】■［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３２に入力される。
【００６４】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。
【００６５】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３２に入力される。
【００６６】コンピュータ３２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。
【００６７】一方、コンピュータ３２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に基づいて最適値に最も近い減衰力値を演算し、これに合うように開閉バルブ２３に対する切換信号Ｘの出力をオン・オフ制御して減衰力制御回路８の発生減衰力を制御し、車体２の右方への横振れを効果的に抑える。
【００６８】すなわち、高減衰力を必要としない場合には、コンピュータ３２から開閉バルブ２３に切換信号Ｘを送って当該開閉バルブ２３をオンの位置に切り換え、減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体を絞り２２，２４からリザーバ７に流し、低減衰力を発生して車体２の横振れを抑える。
【００６９】それに対して、高減衰力を必要とする場合には、コンピュータ３２から切換信号Ｘを出力することなく開閉バルブ２３をオフの位置に保ち、減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体を高圧リリーフバルブ２１の制御下で絞り２２のみを通してリザーバ７に流し、高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が圧縮端に達するような事態が生じると、変位センサ１５からのナ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３２が判断し、圧縮端近傍に達した時点から開閉バルブを２３をオフの位置にして減衰力制御回路８の発生減衰力を最大値に保ち、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。
【００７１】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低減衰力と高減衰力を発生しつつ車体２の振れを効果的に抑えて少なくする。
【００７２】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。
【００７３】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。
【００７４】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３２がアンロードバルブ２９に切換信号Ｙを出力する。
【００７５】そして、この切換信号Ｙによりアンロードバルブ２９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。
【００７６】■［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。
【００７７】しかし、電源のオフ時にあっては、それと同時にコンピュータ３２からの切換信号Ｘ，Ｙ，Ｚも断たれることになるので、開閉バルブ２３とアンロードバルブ２９および切換バルブ３０が自動的に図２のオフの位置に切り換わる。
【００７８】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２２，２８を通してリザーバ７に流れ、絞り２８と低圧リリーフバルブ２７の働きによって所定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。
【００７９】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２９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２９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。
【００８０】しかし、この場合にあっても、アンロードバルブ２９は切換バルブ３０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３０がオフの位置状態に戻る。
【００８１】したがって、切換バルブ３０が低圧リリーフバルブ２７と絞り２８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２７と絞り２８で減衰力を確保する。
【００８２】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絞り２２を開閉バルブ２３と絞り２４の間に結んである。
【００８３】このものによっても、開閉バルブ２３がオフの位置にあるときには、ストロークセンシングシリンダ６から押し出された作動流体が絞り２２から絞り２４を通して直列に流れる。
【００８４】一方、開閉バルブ２３がオンの位置に切り換わると、絞り２２を通る流路と並列に開閉バルブ２３を通るバイパス流路がかたちづくられ、当該バイパス流路によって絞り２２の前後の作動流体圧力が同圧になるために、ストロークセンシングシリンダ６から押し出された作動流体は開閉バルブ２３と絞り２４を通して流れる。
【００８５】その結果、図２の実施例の場合と同様に、開閉バルブ２３のオン・オフ制御によって減衰力制御回路８での発生減衰力を高低に切り換えることができる。
【００８６】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、先の図２の実施例における減衰力制御回路８に開閉バルブ２３と絞り２４と同様の開閉バルブ２５と絞り２６をさらに付け加えて並列に介装してある。
【００８７】これにより、前述の図２の場合と同様にして、車体２側の検知器５からの車体速度信号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３２により開閉バルブ２３，２５を選択的に或いは併せて切換制御することにより、減衰力制御回路８での発生減衰力を多段に切り換えてきめ細かい制御を行うことが可能になる。
【００８８】なお、上記開閉バルブ２５と絞り２６は、図示するまでもなく図３の実施例にもそのまま適用し得ることは勿論であり、かつ、このような開閉バルブと絞りを同様にしてさらに多段に設けてやることにより、よりきめ細かい制御を行い得ることは言うまでもない。
【００８９】また、上記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としてスケールメモリ１４をピストンロッド１３に直に埋め込んで設け、かつ、チェックバルブ１８をもつ流路１９をピストン１０に内蔵した場合を例にとって説明してきたが、これらは、ストロークセンシングシリンダ６に外装して設けても何等差し支えはない。
【００９０】さらに、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。
【００９１】
【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。
【００９２】また、減衰力発生要素の一つ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。
【００９３】しかも、上記アンロードバルブと切換バルブは減衰力制御回路に対して直列に介装してあるので、制御系の異常事態による電源オフやアンロードバルブのオフ位置への復帰ができなくなったような場合にあっても、上記切換バルブをオフの位置に切り換えて緊急時用の減衰力発生要素を選択してやることにより、減衰力制御回路の発生減衰力を当該緊急時用の減衰力発生要素で確保してフェイルセーフ効果を発揮することができる。
【００９４】請求項２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開閉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のである。
【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。
【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 吸込通路
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
２２，２４，２６，２８ 減衰力発生要素である絞り
２３，２５ 開閉バルブ
２７ 減衰力発生要素である低圧リリーフバルブ
２９ アンロードバルブ
３０ 切換バルブ
３１ センサ信号処理回路
３２ コンピュータ
３３ 処理回路
３４ バルブドライバ回路
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 開閉バルブに対する切換信号
Ｙ アンロードバルブに対する切換信号
Ｚ 切換バルブに対する切換信号
【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、振動発生側が制振側を押して当該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】そして、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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ制御により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ制御により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択するように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アンロードバルブの選択位置に切り換える一方、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に基づいて、コンピュータにより減衰力制御回路の開閉バルブとアンロードバルブをそれぞれオン・オフ制御することによって達成される。
【００１１】
【作 用】すなわち、上記した構成をとったことにより、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によって、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。
【００１２】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となる一方、セミアクティブ制御用ダンパにおける減衰力制御回路の切換バルブは、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アンロードバルブを選択するオンの位置に切り換えられる。
【００１３】また、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制振側の速度信号に基づいて、コンピュータがアンロードバルブをオフの位置に保つ。
【００１４】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開閉バルブのオン・オフ操作の可否を判断し、減衰力発生要素の一部をオン・オフ制御することで減衰力制御回路の発生減衰力を制御して制振側の横振れを効果的に制振する。
【００１５】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、開閉バルブをオン・オフ制御して減衰力制御回路の発生減衰力を最大の状態にすることにより、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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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、切換バルブが減衰力発生要素の一部を選択するオフの位置に自動的に復帰し、そのような事態の発生に際しても、緊急用の減衰力発生要素を働かせて所定の減衰力の発生を確保し、制振側の横振れを制振することになるのである。
【００１９】
【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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】上記セミアクティブ制御用ダンパ３は、図２R>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。
【００２３】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１１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。
【００２４】ピスドンロッド１３には、多数のスケールメモリ１４が等間隔で一列に埋め込んであり、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。
【００２５】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１０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。
【００２６】上記チェックバルブ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。
【００２７】減衰力制御回路８は、並列に接続した減衰力発生要素である高圧リリーフバルブ２１と絞り２２、開閉バルブ２３でオン・オフ制御される絞り２４、緊急時用の減衰力発生要素である低圧リリーフバルブ２７と絞り２８、および常閉のアンロードバルブ２９を備えている。
【００２８】また、減衰力制御回路８には、上記低圧リリーフバルブ２７と絞り２８、およびアンロードバルブ２９の流路を選択的に断続する切換バルブ３０が直列に配置してあり、この切換バルブ３０を通して低圧リリーフバルブ２７と絞り２８およびアンロードバルブ２９を選択的に並列接続するようになっていると共に、当該切換バルブ３０は、使用開始と同時にオンの位置に切り換えられてアンロードバルブ２９を選択するように構成してある。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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２０を通して減衰力制御回路８に押し出す。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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３０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コンピュータ３２からバルブドライバ回路３４を通して出力される切換信号Ｚでアンロードバルブ２９を選択するオンの位置に切り換えられる。
【００３５】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１３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。
【００３６】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３１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）とナ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３２に入力される。
【００３７】また、車体２に設けた検知器５は、図１に示すように、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３３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３２に入力される。
【００３８】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３３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３３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。
【００３９】再び図２に戻って、コンピュータ３２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Ｗ１，Ｗ２とに基づいて制御論理を演算する。
【００４０】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３２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３２により判断される。
【００４１】これにより、コンピュータ３２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３４を通してその結果を切換信号Ｘ，Ｙとして出力し、これら切換信号Ｘ，Ｙにより開閉バルブ２３とアンロードバルブ２９をオン・オフ制御する。
【００４２】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。
【００４３】
【００４４】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。
【００４５】
【００４６】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。
【００４７】そして、変位センサ１５からは、センサ信号処理回路３１を通してコンピュータ３２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。
【００４８】これにより、コンピュータ３２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２５をオフの位置に保つ。
【００４９】また、上記と併せて、コンピュータ３２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の伸長速度を判定する。
【００５０】そして、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開閉バルブ２３に対する切換信号Ｘの出力をオン・オフ制御し、減衰力制御回路８の発生減衰力を制御して車体２の左方への横振れを効果的に抑える。
【００５１】すなわち、高減衰力を必要としない場合には、コンピュータ３２から開閉バルブ２３に切換信号Ｘを送って当該開閉バルブ２３をオンの位置（図２で下側ポジション）に切り換える。
【００５２】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に押し出された作動流体は絞り２２，２４を通してリザーバ７に流れ、減衰力制御回路８は低減衰力を発生して車体２の横振れを抑える。
【００５３】それに対して、高減衰力を必要とする場合には、コンピュータ３２から切換信号Ｘを出力することなく開閉バルブ２３をオフの位置（図２で上側ポジション）に保つ。
【００５４】したがって、この場合には、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に押し出された作動流体が、高圧リリーフバルブ２１の制御下で絞り２２のみを通してリザーバ７に流れ、減衰力制御回路８は高減衰力を発生して車体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３２が判断する。
【００５６】そして、伸長端近傍に達した時点から切換信号Ｘを出力することなく或いはそれを断って開閉バルブを２３をオフの位置にし、減衰力制御回路８の発生減衰力を最大値に保って伸長端での衝撃を緩和する。
【００５７】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の伸長速度の大小に応じて低減衰力と高減衰力を発生しつつ車体２の振れを効果的に抑えて少なくするのである。
【００５８】また、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。
【００５９】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。
【００６０】そこで、この場合には、検知器５からコンピュータ３２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３２が判断してアンロードバルブ２９に切換信号Ｙを出力する。
【００６１】これにより、アンロードバルブ２９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。
【００６２】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。
【００６３】
【００６４】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。
【００６５】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３２に入力される。
【００６６】コンピュータ３２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。
【００６７】一方、コンピュータ３２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に基づいて最適値に最も近い減衰力値を演算し、これに合うように開閉バルブ２３に対する切換信号Ｘの出力をオン・オフ制御して減衰力制御回路８の発生減衰力を制御し、車体２の右方への横振れを効果的に抑える。
【００６８】すなわち、高減衰力を必要としない場合には、コンピュータ３２から開閉バルブ２３に切換信号Ｘを送って当該開閉バルブ２３をオンの位置に切り換え、減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体を絞り２２，２４からリザーバ７に流し、低減衰力を発生して車体２の横振れを抑える。
【００６９】それに対して、高減衰力を必要とする場合には、コンピュータ３２から切換信号Ｘを出力することなく開閉バルブ２３をオフの位置に保ち、減衰力制御回路８に押し出されてきた作動流体を高圧リリーフバルブ２１の制御下で絞り２２のみを通してリザーバ７に流し、高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が圧縮端に達するような事態が生じると、変位センサ１５からのナ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３２が判断し、圧縮端近傍に達した時点から開閉バルブを２３をオフの位置にして減衰力制御回路８の発生減衰力を最大値に保ち、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。
【００７１】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低減衰力と高減衰力を発生しつつ車体２の振れを効果的に抑えて少なくする。
【００７２】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。
【００７３】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。
【００７４】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３２がアンロードバルブ２９に切換信号Ｙを出力する。
【００７５】そして、この切換信号Ｙによりアンロードバルブ２９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。
【００７６】
【００７７】しかし、電源のオフ時にあっては、それと同時にコンピュータ３２からの切換信号Ｘ，Ｙ，Ｚも断たれることになるので、開閉バルブ２３とアンロードバルブ２９および切換バルブ３０が自動的に図２のオフの位置に切り換わる。
【００７８】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２２，２８を通してリザーバ７に流れ、絞り２８と低圧リリーフバルブ２７の働きによって所定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。
【００７９】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２９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２９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。
【００８０】しかし、この場合にあっても、アンロードバルブ２９は切換バルブ３０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３０がオフの位置状態に戻る。
【００８１】したがって、切換バルブ３０が低圧リリーフバルブ２７と絞り２８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２７と絞り２８で減衰力を確保する。
【００８２】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絞り２２を開閉バルブ２３と絞り２４の間に結んである。
【００８３】このものによっても、開閉バルブ２３がオフの位置にあるときには、ストロークセンシングシリンダ６から押し出された作動流体が絞り２２から絞り２４を通して直列に流れる。
【００８４】一方、開閉バルブ２３がオンの位置に切り換わると、絞り２２を通る流路と並列に開閉バルブ２３を通るバイパス流路がかたちづくられ、当該バイパス流路によって絞り２２の前後の作動流体圧力が同圧になるために、ストロークセンシングシリンダ６から押し出された作動流体は開閉バルブ２３と絞り２４を通して流れる。
【００８５】その結果、図２の実施例の場合と同様に、開閉バルブ２３のオン・オフ制御によって減衰力制御回路８での発生減衰力を高低に切り換えることができる。
【００８６】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、先の図２の実施例における減衰力制御回路８に開閉バルブ２３と絞り２４と同様の開閉バルブ２５と絞り２６をさらに付け加えて並列に介装してある。
【００８７】これにより、前述の図２の場合と同様にして、車体２側の検知器５からの車体速度信号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３２により開閉バルブ２３，２５を選択的に或いは併せて切換制御することにより、減衰力制御回路８での発生減衰力を多段に切り換えてきめ細かい制御を行うことが可能になる。
【００８８】なお、上記開閉バルブ２５と絞り２６は、図示するまでもなく図３の実施例にもそのまま適用し得ることは勿論であり、かつ、このような開閉バルブと絞りを同様にしてさらに多段に設けてやることにより、よりきめ細かい制御を行い得ることは言うまでもない。
【００８９】また、上記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としてスケールメモリ１４をピストンロッド１３に直に埋め込んで設け、かつ、チェックバルブ１８をもつ流路１９をピストン１０に内蔵した場合を例にとって説明してきたが、これらは、ストロークセンシングシリンダ６に外装して設けても何等差し支えはない。
【００９０】さらに、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。
【００９１】
【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。
【００９２】また、減衰力発生要素の一つ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。
【００９３】しかも、上記アンロードバルブと切換バルブは減衰力制御回路に対して直列に介装してあるので、制御系の異常事態による電源オフやアンロードバルブのオフ位置への復帰ができなくなったような場合にあっても、上記切換バルブをオフの位置に切り換えて緊急時用の減衰力発生要素を選択してやることにより、減衰力制御回路の発生減衰力を当該緊急時用の減衰力発生要素で確保してフェイルセーフ効果を発揮することができる。
【００９４】請求項２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開閉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のである。
【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。
【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 吸込通路
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
２２，２４，２６，２８ 減衰力発生要素である絞り
２３，２５ 開閉バルブ
２７ 減衰力発生要素である低圧リリーフバルブ
２９ アンロードバルブ
３０ 切換バルブ
３１ センサ信号処理回路
３２ コンピュータ
３３ 処理回路
３４ バルブドライバ回路
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 開閉バルブに対する切換信号
Ｙ アンロードバルブに対する切換信号
Ｚ 切換バルブに対する切換信号
【特許請求の範囲】
【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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ操作により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ操作により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択することを特徴とするセミアクティブ制御用ダンパ。
【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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ制御により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ制御により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択するように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アンロードバルブの選択位置に切り換える一方、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回路の開閉バルブとアンロードバルブをそれぞれオン・オフ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。
【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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ操作により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ操作により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択することを特徴とするセミアクティブ制御用ダンパ。
【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複数の減衰力発生要素と緊急時用の減衰力発生要素およびアンロードバルブをそれぞれ並列に配置し、かつ、上記複数の減衰力発生要素のうちの所定の減衰力発生要素に開閉バルブを直列に介装し、当該開閉バルブのオン・オフ制御により上記複数の減衰力発生要素の使用を選択すると共に、緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの上流側には切換バルブを介装して、当該切換バルブのオン・オフ制御により緊急時用の減衰力発生要素とアンロードバルブの使用を選択するように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アンロードバルブの選択位置に切り換える一方、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回路の開閉バルブとアンロードバルブをそれぞれオン・オフ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平８−８２３３８
【公開日】平成８年（１９９６）３月２６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−２４２２２５
【出願日】平成６年（１９９４）９月９日
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【公開日】平成８年（１９９６）３月２６日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）９月９日
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
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