JP6879695B2

JP6879695B2 - セミアクティブダンパ

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Publication number: JP6879695B2
Application number: JP2016167521A
Authority: JP
Inventors: 貴之小川; 小川　　貴之
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: WO2018042750A1; US20190126950A1; CN109642632A; JP2018035829A

Description

本発明は、セミアクティブダンパの改良に関する。

従来、この種のセミアクティブダンパにあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。

より詳しくは、セミアクティブダンパは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンに連結されるロッドとを備えて車体と台車との間に介装されるアクチュエータと、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室を前記タンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられ開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

このように構成されたセミアクティブダンパでは、第一開閉弁を開いて第二開閉弁を閉じると収縮側でのみ減衰力を発揮し、反対に第一開閉弁を閉じて第二開閉弁を開くと伸長側でのみ減衰力を発揮する。よって、セミアクティブダンパは、カルノップ制御に基づくスカイフックダンパとして機能できる。

特願平１１−４４２８８号公報

従来のセミアクティブダンパは、第一開閉弁、第二開閉弁および可変リリーフ弁にソレノイドを用いた電磁弁を採用していて各弁が大型かつ高価であるので、装置全体が大きくなるとともに、製造コストが嵩んでしまう。

また、第一開閉弁、第二開閉弁の開閉には応答遅れがあって、セミアクティブダンパが大きな減衰力を発揮する状況下で車体や台車が高周波で振動すると、却って車体や台車を加振して車体にビビり振動を励起し、車両における乗心地を悪化する問題がある。

そこで、本発明の目的は、小型化およびコスト低減を可能とするとともに車両における乗心地を向上できるセミアクティブダンパの提供である。

本発明のセミアクティブダンパは、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、タンクと、吸込通路と、減衰通路と、可変減衰弁と、タンク内の圧力よりも高い圧力値に設定された閾値とピストン側室内の圧力とを比較して伸縮方向を検知する検知部とを備え、検知部によって検知された伸縮方向に基づき自身が伸長作動中か収縮作動中かを判断して、可変減衰弁にのみよって減衰力を調整して制振対象の振動を抑制している。このように構成されたセミアクティブダンパは、自身が現在伸長作動中であるのか収縮作動中であるのかを判断でき、減衰力を調節できる。よって、セミアクティブダンパは、制振対象の振動を抑制する方向の減衰力を発揮できる状況では減衰力を発揮し、減衰力を発揮すると制振対象を加振してしまう状況では減衰力を小さくできる。さらに他の手段としては、本発明のセミアクティブダンパは、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、タンクと、吸込通路と、減衰通路と、可変減衰弁と、検知部を備え、制振対象の振動を抑制するとともに、前記検知部で検知した伸縮方向から前記制振対象の振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、前記可変減衰弁が発揮できる減衰力の範囲内において減衰力を最小と最大の中間の大きさのミディアムとするか或いは最小よりも大きくミディアムよりも小さなソフトとする。このように、減衰力をソフト或いはミディアムとする場合、セミアクティブダンパを鉄道車両に適用すれば、台車の振動の抑制が可能となって、鉄道車両の振動状況は安定に向かうので、乗心地を損なわずに台車の制振も可能となる。

また、本発明のセミアクティブダンパでは、ピストン側室からロッド側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する整流通路を備え、減衰通路がロッド側室とタンクとを連通するようになっている。このように構成されたセミアクティブダンパは、作動流体がピストン側室、ロッド側室、タンクを順に一方通行で還流するユニフロー型に設定され、伸縮作動すると作動流体が必ずシリンダから可変減衰弁を通過してタンクへ排出される。よって、このように構成されたセミアクティブダンパは、一つの可変減衰弁のみで減衰力を可変でき、より効果的に装置の小型化とコスト低減を図れる。

さらに、本発明のセミアクティブダンパでは、シリンダに取り付けられる加速度センサを備えており、シリンダが制振対象に連結されている。このようにセミアクティブダンパを構成すれば、制振対象の加速度とほぼ等しい加速度を検知でき、外部の加速度センサや制御装置等との配線作業が不要となり、セミアクティブダンパを制振対象へ設置するだけでカルノップ制御則に基づく制振を実現できる。

また、本発明のセミアクティブダンパでは、検知部で検知した伸縮方向から制振対象の振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、減衰力を可変減衰弁が発揮できる減衰力の範囲内で最小としてもよい。このようにすると、カルノップ制御則に基づくスカイフックダンパとして機能でき、高い制振効果が得られる。

本発明のセミアクティブダンパによれば、小型化およびコスト低減が可能となるだけでなく、車両における乗心地を向上できる。

一実施の形態のセミアクティブダンパの回路図である。一実施の形態におけるセミアクティブダンパを搭載した鉄道車両の概略平面図である。一実施の形態のセミアクティブダンパにおける制御部の制御ブロック図である。一実施の形態の一変形例におけるセミアクティブダンパの回路図である。一実施の形態の他の変形例におけるセミアクティブダンパの回路図である。可変減衰弁の一変形例を示した回路図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるセミアクティブダンパＤは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内をロッド側室４とピストン側室５とに区画するピストン３と、タンク６と、吸込通路７と、減衰通路８と、可変減衰弁９と、伸縮方向を検知する検知部１０とを備えて構成されている。

セミアクティブダンパＤは、本例では、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図２に示すように、車体Ｂと台車Ｔとの間に設置されており、発揮する減衰力で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。

以下、セミアクティブダンパＤの各部について詳細に説明する。シリンダ１は筒状であって、その図１中右端は蓋１１によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド１２が取り付けられている。また、前記ロッドガイド１２内には、シリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド２が摺動自在に挿入されている。このロッド２は、一端をシリンダ１外へ突出させており、シリンダ１内の他端をシリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン３に連結している。

ピストン３は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとシリンダ１内をロッド側室４とピストン側室５とに区画する。なお、ロッドガイド１２の外周とシリンダ１との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ１内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ１内にピストン３によって区画されるロッド側室４とピストン側室５には、作動流体として作動油が充填されている。また、タンク６には、作動油のほかに気体が充填されている。なお、タンク６内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動流体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。

また、ロッド２の図１中左端とシリンダ１の右端を閉塞する蓋１１とには、図示しない取付部を備えており、セミアクティブダンパＤを鉄道車両における車体Ｂと台車Ｔとの間に介装できるようになっている。

そして、減衰通路８は、ロッド側室４とタンク６とを接続しており、この減衰通路８には、可変減衰弁９が設けられている。可変減衰弁９は、本例では、開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁とされており、供給される電流量に応じて開弁圧を調節できる。可変減衰弁９は、ロッド側室４の圧力が開弁圧に達すると開弁してロッド側室４をタンク６へ連通させて、ロッド側室４の圧力を開弁圧に調節するが、タンク６からロッド側室４へ向かう作動油の流れについては阻止する。よって、本例では、減衰通路８は、可変減衰弁９によってロッド側室４からタンク６へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

なお、本例では、可変減衰弁９は、ソレノイドを備えた電磁リリーフ弁とされており、電流量を最大とすると開弁圧を最小とし、電流を供給しないと開弁圧を最大とし、供給される電流量に応じて開弁圧を変化させる。また、可変減衰弁９には、開弁圧を調節できるリリーフ弁の他、供給される電流量に応じて開口面積の調整が可能な可変絞り弁、スプール弁やロータリ弁等といった他の構造の弁も使用できる。

さらに、本例のセミアクティブダンパＤは、ピストン側室５からロッド側室４へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路１３と、タンク６からピストン側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路７を備えている。よって、本例のセミアクティブダンパＤは、伸縮すると必ずシリンダ１内から減衰通路８へ作動油が押し出される。そして、シリンダ１内から排出された作動油の流れに対して可変減衰弁９が抵抗を与えるので、本例のセミアクティブダンパＤはユニフロー型のダンパとして構成されている。

より詳細には、整流通路１３は、ピストン側室５とロッド側室４とを連通しており、途中に逆止弁１３ａが設けられ、ピストン側室５からロッド側室４へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路７は、タンク６とピストン側室５とを連通しており、途中に逆止弁７ａが設けられ、タンク６からピストン側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、本例では、整流通路１３は、ピストン３に設けられており、吸込通路７は、蓋１１に設けられているが、他所に設けてもよい。

このように構成されたセミアクティブダンパＤでは、整流通路１３、吸込通路７および減衰通路８で、ロッド側室４、ピストン側室５およびタンク６を数珠繋ぎに連通させる。また、整流通路１３、吸込通路７および減衰通路８は、一方通行の通路に設定されている。

よって、セミアクティブダンパＤが伸長作動する場合、圧縮されるロッド側室４から減衰通路８へ作動油が排出され、拡大するピストン側室５には吸込通路７を通じてタンク６から作動油が補充される。そして、ロッド側室４から排出された作動油は可変減衰弁９を介してタンク６へ移動するので、セミアクティブダンパＤは、ロッド側室４内の圧力にピストン３におけるロッド側室４側の受圧面積を乗じた値の減衰力を発生する。反対に、セミアクティブダンパＤが収縮作動する場合、圧縮されるピストン側室５からロッド側室４へ整流通路１３を通じて作動油が移動する。また、この場合、シリンダ１内にロッド２が侵入するので、ロッド２が侵入した体積分の作動油がシリンダ１内で過剰となってロッド側室４から減衰通路８へ排出される。そして、ロッド側室４から排出された作動油は可変減衰弁９を介してタンク６へ移動するので、ロッド側室４内およびピストン側室５内の圧力が可変減衰弁９の開弁圧に調節される。ピストン側室５の圧力を受けるピストン３の受圧面積とロッド側室４の圧力を受けるピストン３の受圧面積との差はロッド２の断面積であるので、セミアクティブダンパＤは、ロッド側室４内の圧力にロッド２の断面積を乗じた値の減衰力を発生する。

このようにセミアクティブダンパＤが外力によって伸縮すると、シリンダ１から必ず作動油が排出されて減衰通路８を介してタンク６へ戻され、シリンダ１で足りなくなる作動油が吸込通路７を介してタンク６からシリンダ１内へ供給される。この作動油の流れに対して可変減衰弁９が抵抗となってシリンダ１内の圧力を開弁圧に調節するので、セミアクティブダンパＤは、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能する。

また、このセミアクティブダンパＤの場合、ロッド２の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室４側の受圧面積がピストン側室５側の受圧面積の二分の一となるようにしている。よって、伸長作動時と収縮作動時とで可変減衰弁９の開弁圧を同じにすると、伸縮の双方で発生される減衰力が等しくなり、セミアクティブダンパＤの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。

検知部１０は、ピストン側室５内の圧力を検知する圧力センサ１０ａと、圧力センサ１０ａで検知した圧力に基づいてセミアクティブダンパＤの伸縮方向を判断する判断部１０ｂとを備えている。本例のセミアクティブダンパＤでは、伸長作動時には、拡大されるピストン側室５には作動油がタンク６から吸込通路７を通じて供給されるため、ピストン側室５内の圧力はタンク圧とほぼ等しくなる。本例のセミアクティブダンパＤでは、収縮作動時には、圧縮されるピストン側室５の作動油がロッド側室４に整流通路１３を通じて供給されるため、ピストン側室５内の圧力はロッド側室４とほぼ等しくなる。セミアクティブダンパＤの収縮作動時には、ロッド側室４の圧力は可変減衰弁９の開弁圧に調節されるので、ピストン側室５の圧力もタンク圧と比較すると高くなる。以上のように、セミアクティブダンパＤの伸長作動時と収縮作動時とでは、ピストン側室５内の圧力状況が異なるので、圧力センサ１０ａでピストン側室５内の圧力を検知すれば、伸縮方向を検知できる。具体的には、タンク圧或いはタンク圧よりも若干高い圧力値が閾値として予め設定してあり、判断部１０ｂは、圧力センサ１０ａで検知した圧力と閾値とを比較して伸縮方向を検知する。より詳細には、判断部１０ｂは、圧力センサ１０ａで検知した圧力が閾値以下であると、セミアクティブダンパＤが伸長作動中であると判断し、制御部Ｃへ伸長作動中を示す信号を出力する。判断部１０ｂは、圧力センサ１０ａで検知した圧力が閾値より大きいと、セミアクティブダンパＤが収縮作動中であると判断し、制御部Ｃへ収縮作動中を示す信号を出力する。なお、検知部１０は、圧力センサ１０ａと判断部１０ｂとの構成に代えて、圧力スイッチで構成されてもよい。圧力スイッチは、ピストン側室５内の圧力が所定圧以上となるとＯＮ信号を出力するので、所定圧を前述の閾値に設定しておけば、ＯＮ信号がセミアクティブダンパＤの収縮作動中を示す信号となる。これに対して、圧力スイッチがＯＮ信号を発しない場合には、セミアクティブダンパＤが伸長作動中であることが分かる。

また、シリンダ１には、加速度センサ２０が取り付けられており、加速度センサ２０は、シリンダ１に作用する軸方向の加速度ａを検知して、制御部Ｃへ入力する。よって、図２に示すように、シリンダ１を制振対象である車体Ｂへ連結し、ロッド２を台車Ｔへ連結して、セミアクティブダンパＤを鉄道車両に取り付けると、加速度センサ２０は、車体Ｂの水平横方向の加速度とほぼ等しい加速度を検知できる。

つづいて、制御部Ｃは、図１と図３に示すように、加速度センサ２０が検知する加速度ａに含まれる曲線走行時の定常加速度、ドリフト成分やノイズを除去するバンドパスフィルタ４１と、バンドパスフィルタ４１で濾波した加速度ａと検知部１０が検知したセミアクティブダンパＤの伸縮方向とに基づいて可変減衰弁９へ制御指令を出力する制御処理部４２とを備えて構成され、セミアクティブダンパＤが出力する減衰力を制御する。なお、バンドパスフィルタ４１で加速度ａに含まれる曲線走行時の定常加速度が除去されるので、乗心地を悪化させる振動のみを抑制できる。

制御処理部４２は、図３に示すように、加速度センサ２０で検知した加速度ａと検知部１０で検知した伸縮方向とに基づいてセミアクティブダンパＤが発生すべき減衰力Ｆを求める減衰力演算部４２１と、減衰力Ｆに基づいて可変減衰弁９へ与える電流値Ｉを求める電流値演算部４２２と、電流値Ｉの入力を受けて可変減衰弁９へ電流値Ｉ通りに電流を供給する弁駆動部４２３を備えて構成されている。

減衰力演算部４２１は、本例では、カルノップ制御則に基づいてセミアクティブダンパＤをスカイフックダンパとして機能させるようになっており、加速度ａと検知部１０で検知した伸縮方向とに基づいて減衰力Ｆを求める。カルノップ制御則では、スカイフック減衰係数をＣｓとし、制振対象である車体Ｂの速度をＶとすると、速度Ｖの方向とセミアクティブダンパＤの伸縮方向とが一致する場合、減衰力ＦをＦ＝Ｃｓ×Ｖで求め、双方が一致しない場合、減衰力Ｆを０とする。つまり、カルノップ制御則では、セミアクティブダンパＤが減衰力を発揮して制振対象の振動を抑制できる状況では減衰力を発揮させて振動を抑制し、制振対象の振動を抑制できない状況では減衰力を限りなく小さくして制振対象を加振しないようにする。車体Ｂの速度Ｖは、加速度センサ２０が検知する加速度ａを積分すれば得られ、セミアクティブダンパＤの伸縮方向は検知部１０が検知するので、減衰力演算部４２１は両者を把握できる。

車体Ｂの速度Ｖは、図２中左方向を正とし、セミアクティブダンパＤの伸縮方向については収縮側を正とすると、減衰力演算部４２１は、以下のように、減衰力Ｆを求める。速度Ｖの符号が正で検知部１０からの信号が収縮を示しているか、或いは、速度Ｖの符号が負で検知部１０からの信号が伸長を示していると、減衰力演算部４２１は、減衰力ＦをＦ＝Ｃｓ×Ｖを演算して求める。速度Ｖの符号が正で検知部１０からの信号が伸長を示しているか、或いは、速度Ｖの符号が負で検知部１０からの信号が収縮を示していると、減衰力演算部４２１は、減衰力Ｆを０とする。

このようにセミアクティブダンパＤでは、検知部１０を備えているので、伸縮方向を検知でき、カルノップ制御則に基づいてスカイフックダンパとして機能できる。なお、加速度センサ２０は、車体Ｂに直接取り付けてもよいが、セミアクティブダンパＤに取り付けておけば、セミアクティブダンパＤの鉄道車両への設置時に配線作業が不要となる。また、セミアクティブダンパＤは、加速度センサ２０を備えず、外部から制振対象の加速度の入力を受けてもよいし、また、加速度の代わりに出力すべき目標減衰力の入力を受けてもよい。目標減衰力の入力を受ける場合、目標減衰力の発生方向と検知部１０が検知する伸縮方向とが異なっている状況であれば、セミアクティブダンパＤは、目標減衰力の発生方向と同方向の減衰力を発生できる。よって、目標減衰力の入力を受ける場合も検知部１０が検知する伸縮方向に応じて減衰力Ｆを目標減衰力とするか０とするかを判断すればよい。

つづいて、電流値演算部４２２は、前述のように求められた減衰力Ｆに基づいて可変減衰弁９へ供給する電流値Ｉを求める。ここで、可変減衰弁９は、供給される電流量に比例して開弁圧が変化するが、通過流量に応じて圧力損失が増加する圧力オーバーライドを有する特性を備えている。電流値演算部４２２は、圧力オーバーライドを加味して前記電流値Ｉを求める。なお、供給される電流量が最大となると可変減衰弁９の開弁圧が最小となるので、電流値演算部４２２は、減衰力Ｆが０の場合、セミアクティブダンパＤの減衰力が最小となるように電流値Ｉを最大値とする。

弁駆動部４２３は、本例では、可変減衰弁９の図示しないソレノイドを駆動するドライバとされていて、電流値Ｉの入力を受けて可変減衰弁９へ電流値Ｉ通りの電流量の電流を供給する。

なお、制御部Ｃは、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度センサ２０、検知部１０が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、バンドパスフィルタ４１で濾波した加速度ａと検知部１０が出力する信号に基づいてセミアクティブダンパＤの減衰力を制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよい。制御部Ｃの制御処理部４２における各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。また、バンドパスフィルタ４１は、前記ＣＰＵのプログラムの実行により実現されてもよい。

このようにセミアクティブダンパＤは、シリンダ１と、シリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内をロッド側室４とピストン側室５とに区画するピストン３と、タンク６と、吸込通路７と、減衰通路８と、可変減衰弁９と、検知部１０を備えている。このように構成されたセミアクティブダンパＤは、自身が現在伸長作動中であるのか収縮作動中であるのかを判断でき、減衰力を調節できる。よって、セミアクティブダンパＤは、制振対象である車体Ｂの振動を抑制できる方向の減衰力を発揮できる状況では減衰力を発揮し、減衰力を発揮すると車体Ｂを加振してしまう状況では減衰力を小さくできる。したがって、本発明のセミアクティブダンパＤでは、従来のセミアクティブダンパが備えていた第一開閉弁と第二開閉弁を要せずに、スカイフックダンパとして機能できる。以上より、本発明のセミアクティブダンパＤによれば、前記第一開閉弁と前記第二開閉弁を備えずに済むので、装置全体を小型化できるとともに、製造コストも安価にできる。また、本発明のセミアクティブダンパＤによれば、開閉に応答遅れが生じる前記第一開閉弁と前記第二開閉弁を備えずに済むため、大きな減衰力を発揮する状況下で車体Ｂや台車Ｔが高周波で振動しても、車体Ｂと台車Ｔを加振せずビビり振動を励起しない。よって、本発明のセミアクティブダンパＤによれば、小型化およびコスト低減が可能となるだけでなく、車両における乗心地を向上できる。

また、本例のセミアクティブダンパＤでは、ピストン側室５からロッド側室４へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路１３を備え、減衰通路８がロッド側室４とタンク６とを連通するようになっている。このように構成されたセミアクティブダンパＤは、作動油がピストン側室５、ロッド側室４、タンク６を順に一方通行で還流するユニフロー型に設定され、伸縮作動すると作動油が必ずシリンダ１から可変減衰弁９を通過してタンク６へ排出される。よって、このように構成されたセミアクティブダンパＤは、一つの可変減衰弁９のみで減衰力を可変でき、より効果的に装置の小型化とコスト低減を図れる。なお、セミアクティブダンパＤをバイフロー型に設定する場合、図４に示すように、図１の構造から整流通路１３を廃止して、ピストン側室５とロッド側室４とを連通する減衰通路３０と、減衰通路３０に設けられて双方向流れを許容する可変減衰弁３１と、ピストン側室５からタンク６へ向かう作動油の流れに抵抗を与えるベースバルブ３２を設けてもよい。また、セミアクティブダンパＤをバイフロー型に設定する場合、図５に示すように、図４の構造からベースバルブ３２の代わりに可変減衰弁３３を設け、ピストン側室５からロッド側室４への作動油の流れのみを許容する逆止弁３４を設けてもよい。この場合、可変減衰弁３１，３３は、一方通行の減衰弁の採用が好ましい。

また、本例のセミアクティブダンパＤでは、シリンダ１に取り付けられる加速度センサ２０を備えており、シリンダ１が制振対象としての車体Ｂに連結されている。このようにセミアクティブダンパＤを構成すれば、車体Ｂの加速度とほぼ等しい加速度を検知でき、外部の加速度センサや制御装置等との配線作業が不要となり、セミアクティブダンパＤを鉄道車両へ設置するだけでカルノップ制御則に基づく制振を実現できる。なお、加速度センサ２０のみならず制御部Ｃもシリンダ１に一体化しておけば、電源と制御部Ｃとの接続のみで配線作業が完結するので、より一層鉄道車両への搭載作業が簡単となる。

さらに、本例のセミアクティブダンパＤでは、検知部１０で検知した伸縮方向から制振対象としての車体Ｂの振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、減衰力を最小とするので、カルノップ制御則に基づくスカイフックダンパとして機能でき、高い制振効果が得られる。

なお、検知部１０で検知した伸縮方向から制振対象としての車体Ｂの振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、減衰力を最小とせず、最小よりも大きなソフトの減衰力或いは最小と最大の中間程度の大きさのミディアムの減衰力を発揮させるようにしてもよい。この場合、減衰力演算部４２１は、速度Ｖの符号が正で検知部１０からの信号が伸長を示しているか、或いは、速度Ｖの符号が負で検知部１０からの信号が収縮を示していると、減衰力Ｆをソフト或いはミディアムの減衰力とすればよい。ソフトおよびミディアムの減衰力をどの程度の値に設定するかは鉄道車両に応じて決定すればよい。このように、減衰力をソフト或いはミディアムとする場合、車体Ｂの振動が若干大きくなるものの台車Ｔの振動の抑制が可能となり、鉄道車両の振動状況は安定に向かうので、乗心地を損なわずに台車Ｔの制振も可能となる。

また、可変減衰弁９の構成であるが、たとえば、図６に示すように、減衰通路８の途中に並列に設けた減衰力調整通路ＴＰとフェール通路ＦＰと、リリーフ弁部ＲＶと、開閉弁部ＯＶと、ソレノイドＳｏｌとで構成されてもよい。

リリーフ弁部ＲＶは、減衰力調整通路ＴＰに設けられており、開閉弁部ＯＶは、フェール通路ＦＰに設けられている。開閉弁部ＯＶは、ばねによって開弁するように附勢されるとともに、ソレノイドＳｏｌから推力を受けると閉弁する電磁開閉弁とされている。また、開閉弁部ＯＶは、ソレノイドＳｏｌの非通電時にはばねによって附勢されてフェール通路ＦＰを連通し、ソレノイドＳｏｌへ所定量の電流が供給されるとフェール通路ＦＰを遮断するノーマルオープンの開閉弁とされている。

リリーフ弁部ＲＶは、開閉弁部ＯＶを介してソレノイドＳｏｌからの推力で駆動されるようになっており、ソレノイドＳｏｌの非通電時にはばねによって附勢されて開弁圧を最大とするようになっている。また、ソレノイドＳｏｌに通電して開閉弁部ＯＶを遮断ポジションとする際に、リリーフ弁部ＲＶには開閉弁部ＯＶを介してソレノイドＳｏｌの推力が前記のばねに対抗する力として作用するようになっている。よって、ソレノイドＳｏｌに通電すると通電量に応じてリリーフ弁部ＲＶの開弁圧の調整が可能で、通電量が大きくなるとリリーフ弁部ＲＶの開弁圧が小さくなり、反対にソレノイドＳｏｌへ通電しない状態では、リリーフ弁部ＲＶの開弁圧が最大となる。このように本例の可変減衰弁９では、リリーフ弁部ＲＶの開弁圧の調整と開閉弁部ＯＶの開閉を一つのソレノイドＳｏｌで行える。

また、本例では、フェール通路ＦＰには、フェール弁部ＦＶが設けられている。このフェール弁部ＦＶは、フェール通路ＦＰが開閉弁部ＯＶによって連通された状態では、上流側の圧力が所定圧となると開弁するようになっており、その開弁圧はリリーフ弁部ＲＶの最大開弁圧より小さい値に設定されている。

よって、この可変減衰弁９は、正常に機能できる正常時においてソレノイドＳｏｌに通電する際には、開閉弁部ＯＶを遮断してリリーフ弁部ＲＶの開弁圧を調節でき、セミアクティブダンパＤの減衰力を制御できる。

また、ソレノイドＳｏｌへ通電できなくなるフェール時（非正常時）には、開閉弁部ＯＶが開弁してフェール通路ＦＰを連通し、フェール弁部ＦＶが有効とされて、フェール弁部ＦＶによって、セミアクティブダンパＤの伸縮時における減衰力を発揮する。よって、フェール時には、セミアクティブダンパＤは、パッシブダンパとして機能する。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・シリンダ、２・・・ロッド、３・・・ピストン、４・・・ロッド側室、５・・・ピストン側室、６・・・タンク、７・・・吸込通路、８・・・減衰通路、９・・・可変減衰弁、１０・・・検知部、２０Ｄ・・・加速度センサ、Ｂ・・・車体（制振対象）、Ｄ・・・セミアクティブダンパ

Claims

シリンダと、
前記シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、
タンクと、
前記タンクから前記ピストン側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する吸込通路と、
前記ロッド側室と前記タンクとを連通するか或いは前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する減衰通路と、
前記減衰通路に設けられた可変減衰弁と、
前記タンク内の圧力よりも高い圧力値に設定された閾値と前記ピストン側室内の圧力とを比較して伸縮方向を検知する検知部とを備え、
前記検知部によって検知された伸縮方向に基づき自身が伸長作動中か収縮作動中かを判断して、前記可変減衰弁のみによって減衰力を調整して制振対象の振動を抑制する
ことを特徴とするセミアクティブダンパ。
前記検知部で検知した伸縮方向から前記制振対象の振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、減衰力を前記可変減衰弁が発揮できる減衰力の範囲内で最小とする
ことを特徴とする請求項１に記載のセミアクティブダンパ。
シリンダと、
前記シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、
タンクと、
前記タンクから前記ピストン側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する吸込通路と、
前記ロッド側室と前記タンクとを連通するか或いは前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する減衰通路と、
前記減衰通路に設けられた可変減衰弁と、
前記ピストン側室内の圧力により伸縮方向を検知する検知部とを備え、
制振対象の振動を抑制するとともに、
前記検知部で検知した伸縮方向から前記制振対象の振動を抑制する方向へ減衰力を発揮できない場合、前記可変減衰弁が発揮できる減衰力の範囲内において減衰力を最小と最大の中間の大きさのミディアムとするか或いは最小よりも大きく前記ミディアムよりも小さなソフトとする
ことを特徴とするセミアクティブダンパ。
前記ピストン側室から前記ロッド側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する整流通路を備え、
前記減衰通路は、前記ロッド側室と前記タンクとを連通する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のセミアクティブダンパ。
前記シリンダに取り付けられる加速度センサを備え、
前記シリンダが前記制振対象に連結される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のセミアクティブダンパ。