JP3565918B2

JP3565918B2 - ダンパ装置

Info

Publication number: JP3565918B2
Application number: JP26981294A
Authority: JP
Inventors: 孝下村; 浩新村; 保男露木
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; KYB Corp
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; KYB Corp
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH08133079A

Description

【０００１】
【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

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。