(57)【要約】  車体（２）と台車（５）との間に設けられる力発生機構としてのダンパ装置（１２）は、減衰ダンパ（１３）と、電動式ダンパ（１４）と、ギヤ装置（１５）とにより構成する。減衰ダンパ（１３）は、シリンダ（１３Ａ）からロッド（１３Ｂ）が突出し、該ロッド（１３Ｂ）の進退の運動エネルギを熱エネルギに変換することで減衰力を発生するものである。電動式ダンパ（１４）は、固定子（１４Ａ）と該固定子（１４Ａ）に対して直線方向に相対移動する可動子（１４Ｂ）とからなるものである。ギヤ装置（１５）は、減衰ダンパ（１３）と電動式ダンパ（１４）との間に設けられ、減衰ダンパ（１３）と電動式ダンパ（１４）を力学的に直列接続と並列接続に切換え可能にするものである。ギヤ装置（１５）は、状況に応じて、減衰ダンパ（１３）と電動式ダンパ（１４）の接続状態を切換える。
2014002981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対運動する一方の部材と他方の部材の２部材間に設けられる力発生機構であって、
該力発生機構は、複数の直動型の力発生手段からなり、
一と他の前記力発生手段との間には、該一と他の前記力発生手段を力学的に直列接続と並列接続に切換え可能な切換手段が設けられたことを特徴とする力発生機構。
【請求項２】
前記切換手段は、前記一と他の前記力発生手段を力学的に直列接続と並列接続によって発生する力の配分を切換えることを特徴とする請求項１に記載の力発生機構。
【請求項３】
一の前記力発生手段は、シリンダからロッドが突出し、該ロッドの進退の運動エネルギを熱エネルギに変換することで減衰力を発生する減衰ダンパであって、
他の前記力発生手段は、固定子と該固定子に対して直線方向に相対移動する可動子とからなる電動式ダンパであることを特徴とする請求項１または２に記載の力発生機構。
【請求項４】
前記切換手段は、ラックとピニオンからなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の力発生機構。
【請求項５】
前記ピニオンのギヤの摩擦力を可変とすることを特徴とする請求項４に記載の力発生機構。
【請求項６】
前記一方の部材は車体、前記他方の部材は台車であって、前記力発生機構は左右動ダンパ装置であることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の力発生機構。
【請求項７】
前記車体と前記台車との間には、前記台車に対して前記車体を上、下方向および左、右方向の揺動を可能に支持する空気ばねを設けることを特徴とする請求項６に記載の力発生機構。
【請求項８】
前記減衰ダンパのロッドと前記電動式ダンパの可動子とにそれぞれラックを設けると共に、前記車体にピニオンを設ける構成とすることを特徴とする請求項６に記載の力発生機構。
【請求項９】
前記ピニオンは前記台車の回転中心と同心に配置されることを特徴とする請求項８に記載の力発生機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両、自動車等の車両のダンパ装置等に好適に用いられる力発生機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両、自動車等の車両には、ばね上（車体側）とばね下（台車側、車軸側）との間に減衰力調整式緩衝器等のダンパ装置が設けられている。このようなダンパ装置として、油圧ダンパと電磁力ダンパとを並列に設ける構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５２２０３号公報
【発明の概要】
【０００４】
特許文献１による従来技術によれば、油圧ダンパと電磁力ダンパとを並列に設けている。一方、運転状況等に応じて、油圧ダンパ（減衰ダンパ）と電磁力ダンパ（電動式ダンパ）との何れかを単独で用いることや両者（減衰ダンパと電動式ダンパ）を並列で用いることができることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、状況に応じて所望の力を発生させることができる力発生機構を提供することにある。
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、相対運動する一方の部材と他方の部材の２部材間に設けられる力発生機構であって、該力発生機構は、複数の直動型の力発生手段からなり、一と他の前記力発生手段との間には、該一と他の前記力発生手段を力学的に直列接続と並列接続に切換え可能な切換手段が設けられたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、状況に応じて所望の力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による力発生機構が搭載された鉄道車両を示す断面図である。
【図２】台車、力発生機構等を示す図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】力発生機構の切換手段等を模式的に示す斜視図である。
【図４】台車、力発生機構等を模式的に示す斜視図である。
【図５】力発生機構を切換状態（運転モード）毎に示す図２と同方向から見た模式的な平面図である。
【図６】力発生機構の動作原理を説明するために力発生機構を切換状態毎に示す模式的な説明図である。
【図７】力発生機構の動きを説明するために力発生機構をその状態を表す変数と共に示す模式的な説明図である。
【図８】図１中のコントローラを示すブロック図である。
【図９】図１中のコントローラによる制御内容を示す流れ図である。
【図１０】図９中の通常運転モードの処理の内容を示す流れ図である。
【図１１】図９中のセーフモード１の処理の内容を示す流れ図である。
【図１２】図９中のセーフモード２の処理の内容を示す流れ図である。
【図１３】図１０中の不調判定処理の内容を示す流れ図である。
【図１４】図１１中の電動式ダンパ固着判定処理の内容を示す流れ図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態による力発生機構を示す横断面図である。
【図１６】力発生機構の原理を説明するために力発生機構を切換状態毎に示す模式的な説明図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態による力発生機構を示す横断面図である。
【図１８】本発明の第１の変形例による力発生機構を示す図６と同方向からみた模式図である。
【図１９】本発明の第２の変形例による力発生機構を示す図１６と同方向からみた模式図である。
【図２０】本発明の第３の変形例による力発生機構を示す図６と同方向からみた模式図である。
【図２１】本発明の第４の変形例による力発生機構を示す図１６と同方向からみた模式図である。
【図２２】本発明の第５の変形例による力発生機構を示す図６と同方向からみた模式図である。
【図２３】本発明の第６の変形例による力発生機構を示す図１６と同方向からみた模式図である。
【図２４】本発明の第７の変形例による力発生機構を示す図１６と同方向からみた模式図である。
【図２５】本発明の第８の変形例による力発生機構を示す図１６と同方向からみた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態による力発生機構を、例えば鉄道車両に搭載されるダンパ装置に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１０】
図１ないし図１４は本発明の第１の実施の形態を示している。図において、鉄道車両１は、例えば乗客、乗員等が乗車する車体２と、該車体２の下側に設けられ車輪３を介して２本のレール４に案内される台車５とにより大略構成されている。なお、図１および図４では、車体２の前，後方向の一側に設けられた１台の台車５のみを示しているが、台車５は、車体２の前，後方向の両側にそれぞれ設けられるものである。
【００１１】
ここで、車体２の下部、より具体的には、車体２の下面側で各台車５と上，下方向に対向する部位には、該車体２の下面から下側に突出するように中心ピン６が固設されている。この中心ピン６には、後述するダンパ装置１２を構成するギヤ装置１５のピニオン１９が、転がり軸受等の軸受７を介して取付けられている。
【００１２】
一方、台車５は、左，右方向に離間して設けられた左側梁５Ａ，右側梁５Ｂと、これら左，右の側梁５Ａ，５Ｂを連結する前横梁５Ｃ、中央前横梁５Ｄ、中央後横梁５Ｅ、後横梁５Ｆとにより大略構成されている。そして、左，右の側梁５Ａ，５Ｂは、車輪３が取付けられた車軸８を、軸受装置９を介して回転可能に支持している。
【００１３】
また、車体２に設けられた中心ピン６と台車５の中央横梁５Ｄ，５Ｅとの間には、これら車体２と台車５との間で前，後方向に加わる牽引力や制動力を伝達する牽引装置（図示せず）が設けられている。牽引装置は、例えば上からみてＩ字状またはＺ字状のリンク機構により構成されている。そして、牽引装置は、台車５に対して車体２が上，下方向、左，右方向、ヨー（台車旋回）方向、およびピッチング方向に相対変位する（動く）ことを許容しつつ、これら車体２と台車５との間で牽引力や制動力を伝達できるように、車体２の中心ピン６と台車５の中央横梁５Ｄ，５Ｅとの間を連結している。
【００１４】
また、台車５の中央前横梁５Ｄには、左，右方向の一側（図示の例では右側）寄りに位置して取付ブラケット５Ｇが設けられている。この取付ブラケット５Ｇには、後述するダンパ装置１２を構成する電動式ダンパ１４（の固定子１４Ａ）がピン付ゴムブッシュ１４Ｄを介して揺動可能に取付けられている。一方、中央後横梁５Ｅには、左，右方向の他側（図示の例では左側）寄りに位置して取付ブラケット５Ｈが設けられている。この取付ブラケット５Ｈには、ダンパ装置１２を構成する減衰ダンパ１３（のシリンダ１３Ａ）がピン付ゴムブッシュ１３Ｄを介して揺動可能に取付けられている。
【００１５】
ばね上となる車体２とばね下となる台車５との間には、サスペンション装置１０が設けられている。サスペンション装置１０は、台車５に対して車体２を上，下方向および左，右方向の揺動を可能に支持する空気ばね１１と、車体２（に設けられた中心ピン６）と台車５（の中央横梁５Ｄ，５Ｅ）との間に設けられた力発生機構としてのダンパ装置１２とにより大略構成されている。ここで、空気ばね１１は、車体２と台車５との間に左，右方向に離間して一対設けられている。台車５は、車体２の前，後方向の両側にそれぞれ設けられているため、一車両当たり（一車体当たり）、合計２個のサスペンション装置１０、即ち、合計４個の空気ばね１１と２個のダンパ装置１２を有する構成となっている。
【００１６】
次に、車体２と台車５との間で制振を行うダンパ装置１２について説明する。
【００１７】
力発生機構としてのダンパ装置１２は、相対運動する一方の部材としての車体２と他方の部材としての台車５との２部材間に設けられている。ダンパ装置１２は、車体２と台車５の振動（相対変位）を抑制すべく、両者間で力（推力、減衰力）を（能動的ないし受動的に）発生するものである。より具体的には、ダンパ装置１２は、台車５に対する車体２の左，右方向の振動に対し、この振動を低減させる力（推力、減衰力）を発生することにより、車体２の左，右方向の振動を抑制する左右動ダンパ装置として構成されている。
【００１８】
ここで、ダンパ装置１２は、複数の直動型の力発生手段、具体的には、一の力発生手段としての減衰ダンパ１３と、他の力発生手段としての電動式ダンパ１４とからなり、これら減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４との間には、切換手段としてのギヤ装置１５が設けられている。換言すれば、ダンパ装置１２は、力発生手段としての減衰ダンパ１３と、力発生手段としての電動式ダンパ１４と、切換手段としてのギヤ装置１５とにより大略構成されている。
【００１９】
一の力発生手段としての減衰ダンパ１３は、シリンダ１３Ａからロッド１３Ｂが突出し、該ロッド１３Ｂの進退の運動エネルギを熱エネルギに変換することで減衰力を発生するものである。具体的には、減衰ダンパ１３は、例えば、作動油等の作動流体（の粘性抵抗）により減衰力を発生する油圧ダンパ(油圧緩衝器)等の流体圧ダンパ（流体圧緩衝器）、摺動面同士が摺動するときの摩擦抵抗により減衰力を発生する摩擦ダンパ（摩擦緩衝器）等により構成している。なお、図３〜図６（および後述する図１６、図１８〜図２５）では、減衰ダンパ１３と後述する電動式ダンパ１４とを区別し易くするために、減衰ダンパ１３には、代表例である油圧ダンパを意味する「Ｈ−ＤＭＰ」の文字を付している。
【００２０】
減衰ダンパ１３は、作動流体が封入された筒状のシリンダ１３Ａと、該シリンダ１３Ａ内に変位可能に収納されたピストン（図示せず）と、一端側（図１〜図５の右端側）がシリンダ１３Ａの一端から突出すると共に他端側（図１〜図５の左端側）がピストンに固着されるロッド１３Ｂと、ピストンを含むシリンダ１３Ａ内に設けられ作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰力発生機構（図示せず）とにより大略構成されている。
【００２１】
減衰ダンパ１３のボトム側となるシリンダ１３Ａの基端（図１〜図５の左端）には、該シリンダ１３Ａの基端を台車５に取付けるための取付アイ１３Ｃが設けられている。この場合、取付アイ１３Ｃの内側には、ピン付ゴムブッシュ１３Ｄが固着され、該ピン付ゴムブッシュ１３Ｄの取付ピンが台車５の取付ブラケット５Ｈにボルト等を用いて固定されている。
【００２２】
一方、減衰ダンパ１３のロッド側となるロッド１３Ｂの先端（図１〜図５の右端）には、該ロッド１３Ｂの先端を後述するラック１８に取付けるための取付アイ１３Ｅが設けられている。この場合、取付アイ１３Ｅの内側には、ピン付ゴムブッシュ１３Ｆが固着され、該ピン付ゴムブッシュ１３Ｆの取付ピンがラック１８のダンパ取付部１８Ｃにボルト等を用いて固定されている。ピン付ゴムブッシュ１３Ｄ、１３Ｆは、ゴムブッシュが弾性変形することにより、車体２のロールや台車５のヨーに伴う力を吸収するものである。
【００２３】
また、減衰ダンパ１３（または、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂと台車５との間）には、シリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対移動（シリンダ１３Ａに対するロッド１３Ｂの進退）を阻止（禁止）する減衰ダンパロック装置１３Ｇ（図６および図８参照）が設けられている。この減衰ダンパロック装置１３Ｇは、シリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対変位に対する抵抗力を可変に調整するもので、抵抗力を最大にしたときに、シリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対移動が阻止（ロック）される。
【００２４】
このような減衰ダンパロック装置１３Ｇは、抵抗力を最大にする（ロックする）ための構成として、例えば、シリンダ１３Ａ内での作動流体の流れを阻止（遮断）する構成、シリンダ１３Ａに対してロッド１３Ｂを機械的に固定する構成、台車５に対してロッド１３Ｂを機械的に固定する構成等を採用することができる。即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇは、摩擦によるもの、ピン（係合）によるもの、油圧によるもの等、必要な抵抗力を得られるものであれば、各種の構成（ロック機構、ブレーキ機構）を採用することができる。
【００２５】
図８に示すように、減衰ダンパロック装置１３Ｇは後述するコントローラ２３に接続され、該コントローラ２３からの指令信号（制御信号）によってロック状態と非ロック状態（解除状態）とに切換えられる。例えば、減衰ダンパロック装置１３Ｇは、後述する図５および図６の（Ｂ）に示す通常運転モードのときに、コントローラ２３からの信号に応じてロック状態に切換えられる。この場合は、後述の電動式ダンパ１４を単独で用いる運転状態（運転モード）を実現することができる。
【００２６】
他の力発生手段としての電動式ダンパ１４は、固定子１４Ａと該固定子１４Ａに対して直線方向に相対移動する可動子１４Ｂとからなるものである。具体的には、電動式ダンパ１４は、電力の供給（通電）に基づいて力を発生する電動アクチュエータ、例えば、電機子（のコイル）と永久磁石との間の吸引、反発力に基づいて直線方向の推力を発生させる３相リニア同期モータ等のリニアモータ（リニアアクチュエータ）により構成している。なお、図３〜図６（および後述する図１６、図１８〜図２５）では、電動式ダンパ１４と減衰ダンパ１３とを区別し易くするために、電動式ダンパ１４には、代表例である電動アクチュエータを意味する「ＡＣＴＲ」の文字を付している。
【００２７】
電動式ダンパ１４は、複数のコイルが設けられた電機子を有する筒状の固定子１４Ａと、軸方向に並んで配置された複数の円筒状の永久磁石を有する可動子１４Ｂとにより大略構成されている。電機子のコイルに電流を流すと、各コイルに流れる電流と永久磁石との間に電磁力が生じ、この電磁力によって推力（減衰力）が発生する。この推力は、後述するコントローラ２３（図８参照）から出力される推力指令値（制御信号、指令電流）に応じて調節される。
【００２８】
固定子１４Ａの基端（図１〜図５の右端）には、該固定子１４Ａの基端を台車５の取付ブラケット５Ｇに取付けるための取付アイ１４Ｃが設けられている。この場合、取付アイ１４Ｃの内側には、ピン付ゴムブッシュ１４Ｄが固着され、該ピン付ゴムブッシュ１４Ｄの取付ピンが台車５の取付ブラケット５Ｇにボルト等を用いて固定されている。
【００２９】
一方、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの先端（図１〜図５の左端）には、該可動子１４Ｂの先端を後述するラック１７に取付けるための取付アイ１４Ｅが設けられている。この場合、取付アイ１４Ｅの内側には、ピン付ゴムブッシュ１４Ｆが固着され、該ピン付ゴムブッシュ１４Ｆの取付ピンがラック１７のダンパ取付部１７Ｃにボルト等を用いて固定されている。ピン付ゴムブッシュ１４Ｄ、１４Ｆは、ゴムブッシュが弾性変形することにより、車体２のロールや台車５のヨーに伴う力を吸収するものである。
【００３０】
なお、電動式ダンパ１４（または、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂと台車５との間）には、必要に応じて、固定子１４Ａと可動子１４Ｂとの相対移動（固定子１４Ａに対する可動子１４Ｂの進退）を阻止（禁止）する電動式ダンパロック装置を設けることができる。この場合は、電動式ダンパロック装置は、コントローラ２３からの指令（信号）に応じてロック状態を実現できるものとして構成することができる。これにより、電動式ダンパロック装置は、後述する図５および図６の（Ｃ）に示すセーフモード２の状態、即ち、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａと可動子１４Ｂとが固着（固渋）する状態と同等の状態を、コントローラ２３の指令により作り出すことができる。換言すれば、電動式ダンパロック装置を設けた場合には、コントローラ２３の指令により電動式ダンパ１４をロック（可動子１４Ｂを固定）することにより、減衰ダンパ１３を単独で用いる運転状態（運転モード）を作り出すことができる。
【００３１】
切換手段としてのギヤ装置１５は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４との間に設けられている。ギヤ装置１５は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４を力学的に直列接続と並列接続に切換え可能にするものである。このために、ギヤ装置１５は、ギヤケース１６と、２本のラック１７，１８と、ピニオン１９と、ピニオンブレーキ装置２０とにより大略構成されている。
【００３２】
ギヤケース１６は、略直方体状で中空の箱体として形成され、中央部に中心ピン６を挿通（貫通）した状態で車体２の下側に取付けられている。ギヤケース１６は、車体２の下面に対向する上板部１６Ａ（図１参照）と、ラック１７，１８およびピニオン１９を間に挟んで上板部１６Ａと上，下方向に対向する下板部１６Ｂと、これら上板部１６Ａと下板部１６Ｂとの間で四方を囲む前板部１６Ｃ、後板部１６Ｄ、左板部１６Ｅ、右板部１６Ｆとにより構成されている。
【００３３】
上板部１６Ａと下板部１６Ｂには、中央位置にそれぞれ中心ピン６が挿通される開口（図示省略）が設けられている。上板部１６Ａと下板部１６Ｂは、その開口に中心ピン６を挿通した状態で、車体２側である中心ピン６に固定される。前板部１６Ｃには、ラック１７の腕部１７Ｂが挿通される開口１６Ｃ1が設けられ、後板部１６Ｄには、ラック１８の腕部１８Ｂが挿通される開口１６Ｄ1が設けられている。左板部１６Ｅと右板部１６Ｆには、ラック１７，１８が変位可能に挿通される逃げ穴１６Ｅ1，１６Ｆ1がそれぞれ設けられている。
【００３４】
ギヤケース１６内には、２本のラック（ラックギヤ）１７，１８がピニオン１９を車体２の前，後方向で挟むように配置されている。これら２本のラック１７，１８は、図示しない軸受、摺動部材等を介してギヤケース１６内に左，右方向の変位を可能に支持されている。ここで、ギヤ装置１５を構成する１対のラック１７，１８とピニオン１９との３部材は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４と車体２との３者にそれぞれ設けられる（取付けられる）もので、本実施の形態では、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂと電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂとにそれぞれラック１７，１８を設けると共に、車体２にピニオン１９を設ける構成となっている。
【００３５】
前側のラック１７は、左，右方向に伸びピニオン１９と噛合する歯部（ラック部）１７Ａと、該歯部１７Ａの左，右方向の中央位置から前方に延びる腕部１７Ｂとにより大略構成されている。腕部１７Ｂは、先端側がギヤケース１６の開口１６Ｃ1から突出すると共に、その先端にはダンパ取付部１７Ｃが設けられている。このダンパ取付部１７Ｃには、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの取付アイ１４Ｅがピン付ゴムブッシュ１４Ｆを介して取付けられている。
【００３６】
後側のラック１８は、左，右方向に伸びピニオン１９と噛合する歯部（ラック部）１８Ａと、該歯部１８Ａの左，右方向の中央位置から後方に延びる腕部１８Ｂとにより大略構成されている。腕部１８Ｃは、先端側がギヤケース１６の開口１６Ｄ1から突出すると共に、その先端にはダンパ取付部１８Ｃが設けられている。このダンパ取付部１８Ｃには、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂの取付アイ１３Ｅがピン付ゴムブッシュ１３Ｆを介して取付けられている。
【００３７】
ピニオン（ピニオンギヤ）１９は、外周側がラック１７，１８に噛合する歯部１９Ａとなった円環状部材として形成され、台車５の回転中心（旋回中心）と同心に配置されている。この場合、ピニオン１９は、車体２から下方に延びる中心ピン６を囲むように設けられている。より具体的には、ピニオン１９は、中心ピン６に転がり軸受７を介して該中心ピン６に対する回転を可能に取付けられている。そして、ピニオン１９（の歯部１９Ａ）は、前，後方向に１８０度離間した２箇所位置で各ラック１７，１８（の歯部１７Ａ，１８Ｂ）と噛合している。
【００３８】
従って、後述するピニオンブレーキ装置２０が解除されているとき（ピニオン１９の回転が自由のとき）は、ラック１７，１８が左，右方向に変位すると、この変位に伴ってピニオン１９は中心ピン６の周囲を回転する。この場合に、例えば、減衰ダンパロック装置１３Ｇがロック状態、即ち、シリンダ１３Ａに対してロッド１３Ｂが固定されているときは、ラック１８が台車５に対して固定される。このため、電動式ダンパ１４の推力に基づいてラック１７が左，右方向に変位すると、ピニオン１９が中心ピン６の周囲を回転しつつ左，右方向に変位する。なお、減衰ダンパ１３、電動式ダンパ１４、ラック１７，１８、ピニオン１９の詳細な動きは後述する。
【００３９】
ラック１７，１８およびピニオン１９と共にギヤ装置１５を構成するピニオンブレーキ装置２０（図２および図８参照）は、例えばピニオン１９と対向してギヤケース１６内に設けられている。ピニオンブレーキ装置２０は、ピニオン１９のギヤの摩擦力を可変とするものである。具体的には、ピニオンブレーキ装置２０は、摩擦力を最大にしたときに、ピニオン１９が中心ピン６（車体２）に対して回転するのを阻止（禁止）し、摩擦力を最小（０、解除）にしたときに、中心ピン６（車体２）に対するピニオン１９の回転を許す（自由にする）ものである。
【００４０】
ピニオンブレーキ装置２０は、例えば、ピニオン１９に対して摩擦係合する係合部（図示せず）を備えた構成とすることができる。即ち、摩擦力が最大となる制動状態（ロック状態）のときには、係合部をピニオン１９に押付ける（係合させる）ことによりピニオン１９の回転を阻止し、摩擦力が最小となる非制動状態（解除状態）のときは、係合部をピニオン１９から退避さる（非係合状態とする）ことによりピニオン１９の回転を許容する構成とすることができる。
【００４１】
なお、ピニオンブレーキ装置２０は、このような摩擦係合による構成に限るものではない。即ち、ピニオンブレーキ装置２０は、摩擦によるもの、ピン（係合）によるもの、油圧によるもの等、必要な抵抗力（摩擦力）を得られるものであれば、各種の構成（ブレーキ機構、ロック機構）を採用することができる。
【００４２】
図８に示すように、ピニオンブレーキ装置２０は、後述するコントローラ２３に接続され、該コントローラ２３からの指令信号（制御信号）によって制動状態（ロック状態）と非制動状態（解除状態）とに切換えられる。例えば、ピニオンブレーキ装置２０は、後述する図５および図６の（Ｄ）に示すセーフモード１のときに、コントローラ２３からの指令（信号）により制動状態（ロック状態）に切換えられる。この場合は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とが並列接続となり、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４との両方を用いる運転状態（運転モード）を実現することができる。
【００４３】
一方、図５および図６の（Ｂ）に示す通常運転モード、図５および図６の（Ｃ）に示すセーフモード２のときは、ピニオンブレーキ装置２０は、コントローラ２３からの指令（信号）により非制動状態（解除状態）となり、中心ピン６を中心とするピニオン１９の回転が許される。この場合は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とが力学的に直列接続となる。そして、このような直列接続のときに、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とのうちの一方のダンパを固定（伸縮を禁止）することにより、他方のダンパを単独で用いる運転状態（運転モード）を実現することができる。例えば、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロック状態にすることにより、電動式ダンパ１４を単独で用いる運転状態、即ち、図５および図６の（Ｂ）に示す通常運転モードを実現することができる。
【００４４】
次に、ダンパ装置１２の動作原理を、図６を用いて説明する。図６では、ダンパ装置１２の各構成部材の動きを分かり易くするために、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とを伸縮方向が同じになるように配置している。また、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂと電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂは、ラック１７，１８（歯部１７Ａ，１８Ａ）が互いに向き合うように直接形成されたものとして模式的に表している。さらに、図６では、図１〜図５の中心ピン６に対応する部材、即ち、車体２とピニオン１９とを接続（締結）する部材（車体締結部材）を棒状の部材（ロッド部材）として表している。
【００４５】
なお、図６中の（Ｂ）の黒塗り三角形Ｘ1は、減衰ダンパロック装置１３Ｇにより、ロッド１３Ｂがロック（固定）されていることを表している。図６中の（Ｃ）の黒塗り三角形Ｘ2は、電動式ダンパ１４の不調により、または、必要に応じて設ける電動式ダンパロック装置により、可動子１４Ｂがロック（固着、固定）されていることを表している。図６中の（Ｄ）の黒塗り三角形Ｘ3は、ピニオンブレーキ装置２０によりピニオン１９の回転が阻止（ロック）されていることを表している。
【００４６】
図６中の（Ａ）は、中立状態（中立位置、初期位置）を示している。この場合は、例えば、減衰ダンパロック装置１３Ｇ、ピニオンブレーキ装置２０、必要に応じて設ける電動式ダンパロック装置のロックは全て解除されている（または全てロックされている）状態に対応する。
【００４７】
図６中の（Ｂ）は、通常運転モード、即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇがロック（固定）されると共に、ピニオンブレーキ装置２０（および必要に応じて設ける電動式ダンパロック装置）のロックが解除されるアクティブ動作時を表している。この状態では、減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対変位が制限（阻止）され（ロッド１３Ｂが台車５に対して固定され）、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａと可動子１４Ｂの相対変位、および、ピニオン１９の回転は制限（阻止）されない。
【００４８】
この場合は、車体２側からの入力により中心ピン６（ピニオン１９）が車体２と共に車体２の左，右方向（図６の上，下方向）に変位（振動）すると、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂの変位が制限されているから、該ロッド１３Ｂのラック１８（歯部１８Ａ）に噛み合ったピニオン１９は、この噛み合いに基づいてロッド１３Ｂのラック１８（歯部１８Ａ）に沿って回転しつつ車体２の左，右方向（図６の上，下方向）に変位する。これと共に、ピニオン１９は、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａのラック１７（歯部１７Ａ）にも噛み合っているため、該固定子１４Ａは、ピニオン１９の左，右方向（図６の上，下方向）の変位に伴って、ピニオン１９の変位方向と同方向に該ピニオン１９の２倍の変位量で変位する。
【００４９】
このとき、減衰ダンパ１３はロックされており、減衰ダンパ１３が電動式ダンパ１４の動きを打ち消すよう作用しない（電動式ダンパ１４の動きを阻害しない）。このため、電動式ダンパ１４の発生力は、効率よく中心ピン６（車体２）に伝達される。また、ピニオン１９とラック１７，１８との間で減速機構（減速機）が構成されているため、中心ピン６（車体２）には、電動式ダンパ１４の発生力の２倍の力が伝達される。
【００５０】
図６中の（Ｃ）は、セーフモード２、即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇおよびピニオンブレーキ装置２０のロックが解除されると共に、電動式ダンパ１４の不調により、または必要に応じて設ける電動式ダンパロック装置により電動式ダンパ１４がロック（固着、固定）されるパッシブ動作時を示している。この状態では、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａと可動子１４Ｂの相対変位が制限（阻止）され、減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対変位、ピニオン１９の回転は制限（阻止）されない。
【００５１】
この場合、車体２側からの入力により中心ピン６（ピニオン１９）が車体２と共に車体２の左，右方向（図６の上，下方向）に変位（振動）すると、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの変位が制限されているから、該可動子１４Ｂのラック１７（歯部１７Ａ）に噛み合ったピニオン１９は、この噛み合いに基づいて可動子１４Ｂのラック１７（歯部１７Ａ）に沿って回転しつつ車体２の左，右方向（図６の上，下方向）に変位する。これと共に、ピニオン１９は、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂのラック１８（歯部１８Ａ）にも噛み合っているため、該ロッド１３Ｂは、ピニオン１９の左，右方向（図６の上，下方向）の変位に伴って、ピニオン１９の変位方向と同方向に該ピニオン１９の２倍の変位量で変位する。
【００５２】
このとき、電動式ダンパ１４は仕事をしていないため、中心ピン６（車体２）の動き（＝ピニオン１９の動き）は、減衰ダンパ１３により吸収される。この場合、ピニオン１９とラック１７，１８との間で減速機構（減速機）が構成されているため、中心ピン６（車体２）からの力は、減衰ダンパ１３に半分の力で伝達される。
【００５３】
図６中の（Ｄ）は、セーフモード１、即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇ（および必要に応じて設ける電動式ダンパロック装置）のロックが解除されると共に、ピニオンブレーキ装置２０がロックされる並列動作時を示している。この状態では、ピニオン１９の回転が制限（阻止）され、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａと可動子１４Ｂの相対変位、および、減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対変位は制限されない。
【００５４】
この場合、車体２側からの入力により中心ピン６（ピニオン１９）が車体２と共に車体２の左，右方向（図６の上，下方向）に変位（振動）すると、電動式ダンパの可動子１４Ｂのラック１７（歯部１７Ａ）と減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂのラック１８（歯部１８Ａ）とがピニオン１９と噛合しており、かつ、ピニオン１９の回転が制限（阻止）されているため、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂと減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂは、ピニオン１９の左，右方向（図６の上，下方向）の変位に伴って、ピニオン１９の変位方向と同方向に該ピニオン１９と同じ変位量で変位する。
【００５５】
次に、ダンパ装置１２の動きを、図７で定義する変数を用いて説明する。なお、図７では、簡略化のために、電動式ダンパ１４を減衰係数Ｃ1の流体圧緩衝器として表現し、減衰ダンパ１３を減衰係数Ｃ2の流体圧緩衝器として表現している。また、図７でも、図６と同様に、図１〜図５の中心ピン６に相当する部材、即ち、車体２とピニオン１９とを接続（締結）する部材（車体締結部材）を棒状の部材（ロッド部材）として表している。
【００５６】
ここで、図７中の各変数（パラメータ）は、下記の通りである。なお、各変数の方向は図７の各矢印の方向に従うものとする。
ｖ1：電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの移動速度［ｍ／ｓ］
Ｆ1：電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂから発生する力［Ｎ］
ｖ2：減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂの移動速度［ｍ／ｓ］
Ｆ2：減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂから発生する力［Ｎ］
ω：ピニオン１９の角速度［rad/ｓ］
ｒ：ピニオン１９の半径［ｍ］
Ｔr：ピニオン１９の制動トルク［Ｎ・ｍ］
Ｆr：ピニオン１９とラック１７，１８との噛合部（接触点）での制動力［Ｎ］
Ｃr：ピニオン１９の等価回転減衰係数［Ｎ・ｍ／rad/ｓ］
ｖ：ロッド部材（中心ピン６、車体２）の移動速度［ｍ／ｓ］
Ｆ：ロッド部材（中心ピン６、車体２）から発生する力［Ｎ］
ここで、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂ、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂ、中心ピン４（車体２）の速度と力は、下記の数１式、数２式の関係が成立する。
【００５７】
【数１】
2014002981.tif 000003
【００５８】
【数２】
2014002981.tif 000004
【００５９】
ピニオン１９の回転方向に対しては、下記の数３式、数４式の関係が成立する。
【００６０】
【数３】
2014002981.tif 000005
【００６１】
【数４】
2014002981.tif 000006
【００６２】
数３式、数４式より、ピニオン１９とラック１７，１８との噛合部（接触点）での制動力Ｆrは、ピニオン１９を回転ダンパと見立てて下記の数５式で表現される。
【００６３】
【数５】
2014002981.tif 000007
【００６４】
ここで、ピニオン１９の回転方向の等価減衰係数をＣrと定義したのに対し、直動方向の等価減衰係数をＣ0［Ｎ／ｍ／ｓ］と定義すると、下記の数６式の関係が成立する。
【００６５】
【数６】
2014002981.tif 000008
【００６６】
この場合、ピニオン１９とラック１７，１８との噛合部（接触点）での制動力Ｆrは、直動方向の変数のみを用いて下記の数７式のように表現される。
【００６７】
【数７】
2014002981.tif 000009
【００６８】
また、電動式ダンパ１４の発生力（推力）、減衰ダンパ１３の発生力（減衰力、吸収力）は、力のつり合いの式より、下記の数８式、数９式のように表現される。
【００６９】
【数８】
2014002981.tif 000010
【００７０】
【数９】
2014002981.tif 000011
【００７１】
これを用いると、電動式ダンパ１４、減衰ダンパ１３、ピニオン１９の仕事は、エネルギ保存側にて、下記の数１０式のように表現される。
【００７２】
【数１０】
2014002981.tif 000012
【００７３】
ここで、数１０式の左辺は、次のように整理できる。
【００７４】
【数１１】
2014002981.tif 000013
【００７５】
一方、数１０式の右辺は、次のように整理できる。
【００７６】
【数１２】
2014002981.tif 000014
【００７７】
左辺＝右辺、即ち、数１１式＝数１２式より、次のように整理できる。
【００７８】
【数１３】
2014002981.tif 000015
【００７９】
よって、数１３式が成立するとき、ｖ1、ｖ２には、次の数１４式または数１５式の関係が成立する。
【００８０】
【数１４】
2014002981.tif 000016
【００８１】
【数１５】
2014002981.tif 000017
【００８２】
数１４式の場合、ピニオン１９は非回転で、下記の数１６式となるから、電動式ダンパ１４と減衰ダンパ１３は並列接続となる。即ち、ダンパ装置１２は、並列機構となる。
【００８３】
【数１６】
2014002981.tif 000018
【００８４】
数１５式の場合、ピニオン１９は回転し、下記の数１７式となる。
【００８５】
【数１７】
2014002981.tif 000019
【００８６】
数１５式より、ｖ1は数１８式、ｖ２は数１９式となる。
【００８７】
【数１８】
2014002981.tif 000020
【００８８】
【数１９】
2014002981.tif 000021
【００８９】
ここで、エネルギ保存側の式、即ち、数１１式と数１２式より、数２０式のように整理できる。
【００９０】
【数２０】
2014002981.tif 000022
【００９１】
ここで、Ｃを合成減衰係数として下記の数２１式で表すと、Ｆｖは数２２式で表せる。
【００９２】
【数２１】
2014002981.tif 000023
【００９３】
【数２２】
2014002981.tif 000024
【００９４】
合成減衰係数Ｃは、本実施の形態のダンパ装置１２の見かけ上の減衰係数となる。以上をまとめると、Ｃ0＝０のときは、数２１式の合成減衰係数Ｃは、下記の数２３式となる。
【００９５】
【数２３】
2014002981.tif 000025
【００９６】
即ち、Ｃ0＝０のときは、電動式ダンパ１４と減衰ダンパ１３とが直列に接続されているに等しい。一方、Ｃ0＝∞のときは、数２１式の合成減衰係数Ｃは、下記の数２４式となる。
【００９７】
【数２４】
2014002981.tif 000026
【００９８】
従って、Ｃ0＝∞のときは、数２１式の合成減衰係数Ｃは、下記の数２５式となる。
【００９９】
【数２５】
2014002981.tif 000027
【０１００】
即ち、Ｃ0＝∞のときは、電動式ダンパ１４と減衰ダンパ１３とが並列に接続されているに等しい。さらに、０＜Ｃ0＜∞のときは、合成減衰係数Ｃは数２１式であり、これは、並列接続と直列接続の中間状態である。以上より、本実施の形態のダンパ装置１２は、２つの能動的または受動的なダンパ（力発生手段）を、力学的に直列接続と並列接続に切換えることが可能な構成であるといえる。
【０１０１】
ここで、図６の（Ｂ）の通常運転モード（アクティブ動作時）の場合は、Ｃ0＝０、かつ、Ｃ2＝∞であるため、数２３式は、下記の数２６式となる。
【０１０２】
【数２６】
2014002981.tif 000028
【０１０３】
ここで、Ｃ2＝∞より、Ｃは下記の数２７式で表せる。
【０１０４】
【数２７】
2014002981.tif 000029
【０１０５】
さらに、図６の（Ｂ）の通常運転モード（アクティブ動作時）の場合は、ｖ2＝０であるから、数１７式は、下記の数２８式となる。
【０１０６】
【数２８】
2014002981.tif 000030
【０１０７】
従って、Ｆは下記の数２９式となる。
【０１０８】
【数２９】
2014002981.tif 000031
【０１０９】
即ち、通常運転モード（アクティブ動作時）の場合は、ダンパ装置１２全体の推力Ｆが電動式ダンパ１４の推力Ｆ1の２倍となる。
【０１１０】
図６の（Ｃ）のセーフモード２（パッシブ動作時）の場合も同様に、ダンパ装置１２全体の減衰力Ｆは、減衰ダンパ１３の減衰力Ｆ2の２倍となる。この場合に、ダンパ装置１２全体の減衰力を、従来の減衰ダンパを単体で用いる構成と同程度にするためには、Ｃ＝4Ｃ2より、本実施の形態の減衰ダンパ１３は、従来の単体の減衰ダンパと比較して減衰係数が１／４のものとする必要がある。図６の（Ｄ）の並列動作に関しては、数１６式の通りである。
【０１１１】
次に、図４および図５を用いて、ダンパ装置１２の切換状態を鉄道車両１の運転状況（運転モード）と対応させて説明する。なお、図４および図５では、車体２、台車５、ダンパ装置１２の各部位の動きを分かり易くするために、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂと電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂは、ラック１７，１８（歯部１７Ａ，１８Ａ）が直接形成されたものとして模式的に表している。また、図５中の黒塗り三角形Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3は、図６と同様に、ロッド１３Ｂの変位、可動子１４Ｂの変位、ピニオン１９の回転が阻止（禁止）されていることを表している。
【０１１２】
図５中の（Ａ）は、図６の（Ａ）に対応するもので、中立状態（初期位置、中立位置）を示している。この場合は、例えば、ロッド１３Ｂ、可動子１４Ｂ、ピニオン１９の何れもがロックされない（または全てロックされた）状態に対応する。
【０１１３】
図５中の（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に対応するもので、電動式ダンパ１４単独で車体２と台車５との間の振動の抑制を行う通常運転モード（アクティブモード）を示している。このモードでは、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロック（固定）すると共にピニオンブレーキ装置２０のロックを解除する。
【０１１４】
この場合は、走行中の車体２への空気力外乱や、曲線通過時の車体２のスウェー、軌道（レール４）の歪みに伴う台車５のスウェー等により、車体２と台車５が左，右方向に相対変位すると、ピニオン１９は、ロックされた減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂに沿って回転しつつ車体２の左，右方向に変位する。このとき、ピニオン１９は、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂのラック１７にも噛み合っている。このため、可動子１４Ｂは、車体２と台車５の相対変位、即ち、台車５に対するピニオン１９の左，右方向の変位に伴って、車体２（ピニオン１９）の変位方向と同方向に車体２（ピニオン１９）の２倍の変位量で変位しつつ、車体２と台車５間の振動を制御（抑制）する。この場合、車体２と台車５との間には、電動式ダンパ１４の発生力の２倍の力が制御力（制振力）として加わる。従って、例えば、電動式ダンパのみを単独で設ける構成と比較して、発生力の小さい電動式ダンパ１４を用いることができる。
【０１１５】
図５中の（Ｃ）は、図６の（Ｃ）に対応するもので、電動式ダンパ１４の不調、具体的には、可動子１４Ｂが固定子１４Ａと固着（固渋）することにより電動式ダンパ１４がストローク（伸縮）しなくなったときに切換えられるセーフモード２（パッシブモード）を示している。このモードでは、減衰ダンパロック装置１３Ｇとピニオンブレーキ装置２０の両方のロック（制動）を解除する。
【０１１６】
この場合は、走行中の車体２への空気力外乱や、曲線通過時の車体２のスウェー、軌道（レール４）の歪みに伴う台車５のスウェー等により、車体２と台車５が左，右方向に相対変位すると、ピニオン１９は、固着した電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂに沿って回転しつつ車体２の左，右方向に変位する。このとき、ピニオン１９は、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂのラック１８にも噛み合っている。このため、ロッド１３Ｂは、車体２と台車５の相対変位、即ち、台車５に対するピニオン１９の左，右方向の変位に伴って、車体２（ピニオン１９）の変位方向と同方向に該車体２（ピニオン１９）の２倍の変位量で変位しつつ、車体２と台車５間の振動を抑制（吸収）する。この場合、車体２と台車５との間には、減衰ダンパ１３の減衰力の２倍の力が吸収力（制振力）として加わる。
【０１１７】
図５中の（Ｄ）は、図６の（Ｄ）に対応するもので、電動式ダンパ１４の不調、具体的には、電動式ダンパ１４への通電（電源供給）が停止等することにより電動式ダンパ１４の推力が不足する場合に切換えられるセーフモード１（並列モード）を示している。このモードでは、ピニオンブレーキ装置２０を制動（ロック）状態とすると共に、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックを解除する。
【０１１８】
この場合は、走行中の車体２への空気力外乱や、曲線通過時の車体２のスウェー、軌道（レール４）の歪みに伴う台車５のスウェー等により、車体２と台車５が左，右方向に相対変位すると、ピニオン１９の左，右方向の変位に伴って、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂと減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂがピニオン１９の変位方向と同方向に該ピニオン１９と同じ変位量で変位する。このとき、電動式ダンパ１４の推力が不足していても、減衰ダンパ１３により車体２と台車５間の振動を抑制（吸収）することができる。
【０１１９】
ところで、図５中の（Ｂ）の通常運転モード（アクティブモード）、および、図５中の（Ｃ）のセーフモード２（パッシブモード）では、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの変位量、または、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂの変位量は、台車５と車体２間の変位量に対して２倍になる。例えば、営業路線走行中の車体２と台車５との相対変位量が±２０ｍｍ程度とすると、通常運転モードでは、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの変位量は、±４０ｍｍ程度となる。
【０１２０】
ここで、車両基地での転線（ポイントの通過）や空気ばね１１が損傷（パンク）したときの車体２と台車５との大きな相対変位、即ち、±５０〜７０ｍｍ程度の大変位の入力の可能性を考慮すると、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの最大変位量は、±１００〜１４０ｍｍ程度となる。このため、これに合せて、電動式ダンパ１４の最大ストローク長さ（許容変位量）を設定すると、電動式ダンパ１４に軸方向に並んで配置する永久磁石の量が増大し、コストの増大に繋がる虞がある。
【０１２１】
そこで、車両基地での転線や空気ばね１１が損傷したときのような車体２と台車５との間の相対変位が大きくなるときは、電動式ダンパ１４に不調（推力不足）がなくても、通常運転モードからセーフモード１（並列モード）に切換えるようにすることが考えられる。この場合、即ち、セーフモード１（並列モード）は、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂの変位量、または、減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂの変位量は、車体２と台車５間の変位量と同じになるため、電動式ダンパ１４の最大ストローク長さを抑制できる。例えば、電動式ダンパ１４の最大ストローク長さを、従来構成（電動式ダンパを単独で設ける構成）と同じ長さ（±５０〜７０ｍｍ程度）に設定することができる。
【０１２２】
なお、図５中の（Ｃ）のセーフモード２（パッシブモード）、即ち、可動子１４Ｂと固定子１４Ａとが固着（固渋）することにより電動式ダンパ１４がストロークしなくなったときは、この状態で車両基地に帰着する可能性がある。この点を考慮すると、減衰ダンパ１３の最大ストローク長さ（許容変位量）は、従来構成（減衰ダンパを単独で設ける構成）の２倍の長さ（±１００〜１４０ｍｍ程度）を確保することが好ましい。
【０１２３】
次に、車体２に設けられた加速度センサ２１とギヤ装置１５に設けられたピニオン回転センサ２２に就いて説明する。
【０１２４】
図１に示すように、車体２には、ダンパ装置１２の近傍に位置して加速度センサ２１が設けられている。この加速度センサ２１は、鉄道車両１のばね上側となる車体２側で該車体２の左，右方向の振動加速度（車体左右加速度）を検出し、その検出信号を後述のコントローラ２３に出力するものである。なお、加速度センサ２１は、例えば車体２の前，後方向両側に設けられた各台車５に対応してそれぞれ設けるため、一車両当たり（一車体当たり）、合計２個の加速度センサ２１を有する構成となっている。
【０１２５】
図２に示すように、ギヤ装置１５のギヤケース１６には、例えばピニオン１９と対向する位置にピニオン回転センサ２２が設けられている。このピニオン回転センサ２２は、ピニオンの１９回転を検出し、その検出信号を後述のコントローラ２３に出力するものである。
【０１２６】
次に、ダンパ装置１２の制御、即ち、車体２と台車５との間の制振制御（電動式ダンパ１４の出力制御）およびギヤ装置１５の切換制御を行うコントローラ２３に就いて説明する。
【０１２７】
２３はマイクロコンピュータ等により構成されるコントローラで、該コントローラ２３は、鉄道車両１の運転状況、不調状況等を判定してダンパ装置１２の切換を行うと共に、車体２の左，右方向の振動を低減すべく、電動式ダンパ１４の推力を調整するものである。コントローラ２３は、その入力側が加速度センサ２１、ピニオン回転センサ２２、電動式ダンパ１４等に接続され、出力側が電動式ダンパ１４、減衰ダンパロック装置１３Ｇ、ピニオンブレーキ装置２０等に接続されている。コントローラ２３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるメモリ（図示省略）を有し、該メモリには、図８中の振動制御部２９で用いられる処理用プログラム（図１０のステップ１５で実行される処理プログラム）、図８中のモード切換判定部３２で用いられる処理プログラム（図９〜図１４に示す処理プログラム）、モード切換の判定に用いる閾値等が格納されている。
【０１２８】
ここで、コントローラ２３は、図８に示すように、車体左右加速度入力部２４、電動式ダンパ変位入力部２５、電動式ダンパ電流入力部２６、ピニオン回転角入力部２７、車両位置情報取得部２８、振動制御部２９、電流制御部３０、電動式ダンパ電流出力部３１、モード切換判定部３２、減衰ダンパロック装置信号出力部３３、ピニオンブレーキ装置信号出力部３４等を含んで構成されている。
【０１２９】
車体左右加速度入力部２４は、加速度センサ２１が接続され、該加速度センサ２１から車体２の左，右方向の加速度が入力されるものである。電動式ダンパ変位入力部２５は、電動式ダンパ１４に接続され、該電動式ダンパ１４から可動子１４Ｂの変位（ストローク量、伸縮量）が入力されるものである。電動式ダンパ電流入力部２６は、電動式ダンパ１４のＵＶＷ線（図示せず）に接続され、電流出力回路から電動式ダンパ１４に供給される電流値が入力されるものである。ピニオン回転角入力部２７は、ピニオン回転センサ２２に接続され、ピニオン１９の変位（回転速度、回転角）が入力されるものである。
【０１３０】
振動制御部２９は、車体左右加速度入力部２４から車体２の左，右方向の加速度が入力され、該加速度に基づいて電動式ダンパ１４が発生すべき力に対応する推力指令値を演算する。例えば、振動制御部２９は、スカイフック制御則、ＬＱＧ制御則、あるいはＨ∞制御則等に従って推力指令値を算出するものである。電流制御部３０は、振動制御部２９からの推力指令値と、電動式ダンパ変位入力部２５からの電動式ダンパ１４の変位から求まる電気角と、電動式ダンパ電流入力部２６からのＵＶＷ相の電流値とに基づいて、電動式ダンパ１４に流れる電流を制御するための電流指令を出力するものである。電動式ダンパ電流出力部３１は、電流制御部３０からの電流指令に基づいて、電動式ダンパ１４の電流出力回路を動作させるものである。
【０１３１】
モード切換判定部３２は、ピニオン回転角入力部２７からのピニオン１９の変位（回転角）、車両位置情報取得部２８からの車両１の位置情報、電動式ダンパ変位入力部２５からの電動式ダンパ１４の変位、電動式ダンパ電流入力部２６からの電流値に基づいて、ダンパ装置１２の切換状態（運転モード）を通常運転モードとセーフモード１とセーフモード２の何れにするかを判定するものである。そして、モード切換判定部３２は、判定したモードに応じて、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックするための信号、ピニオンブレーキ装置２０を解除するための信号等を出力するものである。
【０１３２】
減衰ダンパロック装置信号出力部３３は、モード切換判定部３２からの信号に基づいて、減衰ダンパロック装置１３Ｇにロック信号（または解除信号）を出力するものである。ピニオンブレーキ装置信号出力部３４は、モード切換判定部３２からの信号に基づいて、ピニオンブレーキ装置２０にブレーキ解除信号（またはブレーキ信号）を出力するものである。
【０１３３】
なお、ダンパ装置１２は、コントローラ２３に電源が入っていない状態（電源の供給が断たれた状態）で、並列モード（セーフモード１）になるように設定している。即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇは、電力非供給時（電源オフ時）にロックを解除し、電力供給時（信号入力時）にロックする、デフォルトロック解除のものとし、ピニオンブレーキ装置２０は、電力非供給時（電源オフ時）に制動し、電力供給時（信号入力時）に制動を解除する、デフォルト制動のものとする。さらに、電動式ダンパ１４は、電力非供給時（電源オフ時）に自由に伸縮するフリー状態となる。このような設定の場合は、減衰ダンパロック装置信号出力部３３は、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックするときにロック信号を出力（電力を供給）するものとし、ピニオンブレーキ装置信号出力部３４は、ピニオンブレーキ装置２０のブレーキを解除するときに、ブレーキ解除信号を出力（電力を供給）するものとする。
【０１３４】
次に、コントローラ２３が実行するダンパ装置１２の制御用のプログラムについて図９ないし図１４を用いて説明する。
【０１３５】
先ず、図９は、コントローラ２３のメインフローの処理を示している。このメインフローは、制御演算の実行周期毎にタイマ割り込み等によって呼び出される。メインフローでは、先ず、ステップ１で、通信処理等により車両位置情報を取得する。この車両位置情報は、コントローラ２３の車両位置情報取得部２８で取得されるものを用いる。続くステップ２では、ステップ１で取得した車両位置情報に基づいて、通常運転モードに移行できる路線か否か、即ち、乗客等を輸送する営業路線を走行しているか、それとも、車両基地中のような車体２と台車５間の変位が過度に大きくなる軌道を走行しているかを判定する。
【０１３６】
ステップ２で、「ＹＥＳ」、即ち、通常運転モードに移行できる路線であると判定された場合は、ステップ３に進み、状態フラグは何か、即ち、現在のモードが何れのモードであるかを判定する。このステップ３で、状態フラグが通常運転モードであると判定された場合は、ステップ４に進み、通常運転モードの処理を実行する。
【０１３７】
ステップ３で、状態フラグがセーフモード１であると判定された場合は、ステップ５に進み、セーフモード１の処理を実行する。なお、このステップ５で実行されるセーフモード１は、電動式ダンパ１４の推力が不足した場合のセーフモード１に対応する。
【０１３８】
ステップ３で、状態フラグがセーフモード２であると判定された場合は、ステップ６に進み、セーフモード２の処理を実行する。なお、セーフモード２は、電動式ダンパ１４が固着した（ストロークができなくなった）場合のモードである。
【０１３９】
ここで、セーフモード１の状態フラグは、通常運転モード処理においてのみ立てられる。また、セーフモード２の状態フラグは、通常運転モード処理またはセーフモード１の処理においてのみ立てられる。そして、初期設定（デフォルト）の状態フラグは、通常運転モードに設定している。このため、鉄道車両１（コントローラ２３）の電源投入後、通常運転モードに移行できる路線に入って最初は、必ず通常運転モードの処理が実行される。
【０１４０】
一方、ステップ２で、「ＮＯ」、即ち、通常運転モードに移行できる路線でないと判定された場合は、ステップ７に進み、状態フラグが通常運転モードであるか否かの判定を行う。このステップ７で、「ＹＥＳ」、即ち、状態フラグが通常運転モードであると判定された場合は、ステップ８に進み、セーフモード１の処理を実行する。一方、ステップ７で、「ＮＯ」、即ち、状態フラグが通常運転モードでないと判定された場合は、ステップ３に進み、続く処理を行う。
【０１４１】
これにより、通常運転モードに移行できる路線でない（例えば車両基地）と判定された場合は、状態フラグがセーフモード２以外の時に、セーフモード１となるようにできる。このようにセーフモード１にする理由は、車両基地での転線（ポイントの通過）等により車体２と台車５とが大きく相対変位しても、電動式ダンパ１４のストローク量がその変位の２倍とならないようにするためである。
【０１４２】
次に、図１０は、ステップ４で実行する通常運転モードの処理を示している。ここで、通常運転モードでは、ダンパ装置１２をアクティブ状態で使用するために、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックすると共に、ピニオンブレーキ装置２０を解除する。そして、通常運転モードでは、電動式ダンパ１４の振動制御・電流制御を実行すると共に、後述する不調判定処理を実行する。
【０１４３】
具体的には、ステップ１１では、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックが解除されているか否か、即ち、直前の制御周期で減衰ダンパロック装置１３Ｇが解除の状態か否かを判定する。このステップ１１で、「ＹＥＳ」、即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックが解除されていると判定された場合は、ステップ１２に進む。この場合、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とが並列動作の状態から減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックさせる場合に、ロックするタイミングでの減衰ダンパ１３のストローク位置やストローク速度によっては、減衰ダンパロック装置１３Ｇに過大な力が加わる虞や、電動式ダンパ１４の動作範囲が制限される虞がある。
【０１４４】
そこで、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックするタイミングを見計らうべく、まず、ステップ１２では、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置（初期位置）の近傍であるかを判定する。電動式ダンパ１４のストローク位置は、電動式ダンパ変位入力部２５に入力されるものを用いる。ステップ１２で、「ＮＯ」、即ち、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置の近傍でないと判定された場合は、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックは行わず、図１０のリターン、図９のリターンを介して、図９のスタートに戻る。
【０１４５】
一方、ステップ１２で、「ＹＥＳ」、即ち、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置の近傍であると判定された場合は、ステップ１３に進み、ピニオン１９の回転速度が十分に遅い（回転速度が予め設定した減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックを行える閾値以下である）か否かを判定する。このステップ１３で、「ＮＯ」、即ち、ピニオン１９の回転速度が十分に遅くない（速い）と判定された場合は、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックは行わず、図１０のリターン、図９のリターンを介して、図９のスタートに戻る。
【０１４６】
ステップ１３で、「ＹＥＳ」、即ち、ピニオン１９の回転速度が十分に遅いと判定された場合、または、ステップ１１で、「ＮＯ」、即ち、減衰ダンパロック装置１３Ｇがロックされていると判定された場合は、ステップ１４に進み、ダンパロック装置１３Ｇをロックする（ロックしたままとする）と共に、ピニオンブレーキ装置２０のブレーキを解除する（解除したままとする）。これにより、図５の（Ｂ）および図６の（Ｂ）に示すアクティブ動作の状態となり（または、アクティブ動作状態が維持され）、続くステップ１５で、振動制御・電流制御を実行する。即ち、ステップ１５では、所定の制御側に基づいて振動制御部２９で電動式ダンパ１４が出力すべき推力に対応する推力指令値を演算すると共に、電流制御部３０、電動式ダンパ電流出力部３１を介してその推力に対応する指令電流を電動式ダンパ１４に出力する。これにより、車両の乗り心地や走行安定性を確保することができる。次いで、ステップ１６で、後述する不調判定処理を実行する。
【０１４７】
次に、図１１は、ステップ５で実行するセーフモード１の処理を示している。ここで、セーフモード１では、ダンパ装置１２を並列状態で使用するために、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックを解除すると共に、ピニオンブレーキ装置２０を制動状態（ロック状態）にする。そして、セーフモード１では、電動式ダンパ１４の固着判定処理を実行する。
【０１４８】
このようなセーフモード１では、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とが直列接続（直列動作）の状態からピニオンブレーキ装置２０を制動状態（ロック状態）する場合に、ロックするタイミングでの電動式ダンパ１４のストローク位置やストローク速度によっては、電動式ダンパ１４の動作範囲が制限される虞がある。そこで、ピニオンブレーキ装置２０の制動（ロック）タイミングを見計らうべく、まず、ステップ２１では、ステップ１２と同様に、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置（初期位置）の近傍であるかを判定する。
【０１４９】
ステップ２１で、「ＮＯ」、即ち、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置の近傍でないと判定された場合は、ピニオンブレーキ装置２０の制動は行わず、図１１のリターン、図９のリターンを介して、図９のスタートに戻る。一方、ステップ２１で、「ＹＥＳ」、即ち、電動式ダンパ１４のストローク位置がストローク中心位置の近傍であると判定された場合は、ステップ２２に進み、ピニオン１９の回転速度が十分に遅い（回転速度が予め設定したピニオンブレーキ装置２０の制動を行える閾値以下である）か否かを判定する。
【０１５０】
このステップ２２で、「ＮＯ」、即ち、ピニオン１９の回転速度が十分に遅くない（速い）と判定された場合は、ピニオンブレーキ装置２０の制動は行わず、図１１のリターン、図９のリターンを介して、図９のスタートに戻る。一方、ステップ２２で、「ＹＥＳ」、即ち、ピニオン１９の回転速度が十分に遅いと判定された場合は、ステップ２３に進み、減衰ダンパロック装置１３Ｇを解除の状態にすると共に、ピニオンブレーキ装置２０を制動の状態にする。これにより、図５の（Ｄ）および図６の（Ｄ）に示す並列動作の状態となり、続くステップ２４で、後述する電動式ダンパ１４の固着判定処理を実行する。
【０１５１】
次に、図１２は、ステップ６で実行するセーフモード２の処理を示している。ここで、セーフモード２では、電動式ダンパ１４が固着したときに移行するモードである。このセーフモード２では、鉄道車両１の走行安定性を確保すべく、セーフモード２の処理に移行後直ちに、即ち、ステップ３１で、減衰ダンパロック装置１３Ｇを解除の状態にすると共にピニオンブレーキ装置２０を解除の状態にする。これにより、図５の（Ｃ）および図６の（Ｃ）に示すパッシブ動作の状態となる。この場合は、例えば車両基地で電動式ダンパ１４の修理が行われるまで、セーフモード２の状態は維持される。
【０１５２】
次に、図１３は、ステップ１６で実行する不調判定処理を示している。不調判定処理では、電動式ダンパ１４の不調を判定し、その不調に応じた状態フラグを設定するものである。
【０１５３】
このために、ステップ４１では、電動式ダンパ１４のストロークに変化があるか否かを判定する。電動式ダンパ１４のストロークは、電動式ダンパ変位入力部２５に入力されるものを用いる。ステップ４１で、「ＹＥＳ」、即ち、電動式ダンパ１４のストロークに変化があると判定された場合は、ステップ４２に進み、電動式ダンパ１４に電流が流れているか否かを判定する。電動式ダンパ１４の電流値は、電動式ダンパ電流入力部２６に入力されるものを用いる。ステップ４２で、「ＹＥＳ」、即ち、電動式ダンパ１４に電流制御部３０で生成した電流指令通りの電流が流れていると判定された場合は、電動式ダンパ１４に不調がないと考えられるため、図１３のリターン、図１０のリターンを介して、図９のスタートに戻る。
【０１５４】
一方、ステップ４２で、「ＮＯ」、即ち、電動式ダンパ１４に電流制御部３０で生成した電流指令通りの電流が流れていないと判定された場合（特に電流値が足りない場合）は、電動式ダンパ１４に電流が供給されず該電動式ダンパ１４の推力が不足している状態と考えられる。この場合は、ステップ４３に進み、状態フラグを「セーフモード１」に設定し、リターンに進む。
【０１５５】
また、ステップ４１で、「ＮＯ」、即ち、電動式ダンパ１４のストロークに変化がないと判定された場合は、ステップ４４に進み、車体２の左，右方向の加速度に（正常時とは異なる）変化があるか否かを判定する。車体２の左，右方向の加速度は、車体左右加速度入力部２４に入力されるものを用いる。ステップ４４で、「ＹＥＳ」、即ち、車体左右加速度に（正常時と異なる）変化があると判定された場合は、電動式ダンパ１４がストロークせずに車体２が過剰に振動している状態、即ち、電動式ダンパ１４が固着している状態と考えられる。この場合は、ステップ４５に進み、状態フラグを、「セーフモード２」に設定し、リターンに進む。一方、ステップ４４で、「ＮＯ」、即ち、車体左右加速度に（正常時と異なる）変化がないと判定された場合は、ステップ４２に進み、続く処理を行う。
【０１５６】
次に、図１４は、ステップ２４で実行する電動式ダンパ固着判定処理を示している。電動式ダンパ固着判定処理では、電動式ダンパ１４が固着（ないし固渋）しているか否かを判定し、その判定に応じて状態フラグを設定するものである。
【０１５７】
このために、ステップ５１では、ステップ４１と同様に、電動式ダンパ１４のストロークに変化があるか否かを判定する。ステップ５１で、「ＹＥＳ」、即ち、電動式ダンパ１４のストロークに変化があると判定された場合は、電動式ダンパ１４は固着していないと考えられるため、図１４のリターン、図１１のリターン、図９のリターンを介して、図９のスタートに戻る。
【０１５８】
一方、ステップ５１で、「ＮＯ」、即ち、電動式ダンパ１４のストロークに変化がないと判定された場合は、ステップ５２に進み、ステップ４４と同様に、車体左右加速度に（正常時とは異なる）変化があるか否かを判定する。ステップ５２で、「ＹＥＳ」、即ち、車体左右加速度に（正常時と異なる）変化があると判定された場合は、電動式ダンパ１４がストロークせずに車体２が過剰に振動していると考えられる。この場合は、ステップ５３に進み、状態フラグを、「セーフモード２」に設定し、リターンに進む。一方、ステップ５２で、「ＮＯ」、即ち、車体左右加速度に（正常時と異なる）変化がないと判定された場合は、図１４のリターンに進む。
【０１５９】
以上、図９〜図１４に示す処理においては、通常運転モードからセーフモード１、セーフモード２の何れかのモードに移ることができても、セーフモード１の状態フラグやセーフモード２の状態フラグが設定された場合は、セーフモード１から通常運転モード、セーフモード２から通常運転モードに移ることができないよう（非復帰）に設計している。さらに、セーフモード１からはセーフモード２に移るが、セーフモード２からはセーフモード１に移ることができないように（非復帰）に設計している。この理由は、セーフモード２の電動式ダンパ１４の固着（固渋）は、車両基地での修理の必要性が高いためである。
【０１６０】
本実施の形態によるダンパ装置１２は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【０１６１】
まず、通常運転モードのときは、減衰ダンパロック装置１３Ｇがロック（固定）されると共に、ピニオンブレーキ装置２０の制動（ロック）が解除され、アクティブ動作状態となる。この場合は、車体２が左，右方向に振動すると、電動式ダンパ１４により振動を抑制するために必要な推力が出力され、車両の乗り心地や走行安定性を確保することができる。
【０１６２】
一方、車両基地を走行するときや、電動式ダンパ１４への電流の供給が断たれる等により電動式ダンパ１４の推力が不足するときは、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックが解除されると共に、ピニオンブレーキ装置２０がロックされ、セーフモード１の状態、即ち、並列動作状態となる。この場合は、車体２が左，右方向に振動すると、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４により、または、減衰ダンパ１３のみにより、その振動を抑制することができる。
【０１６３】
さらに、電動式ダンパ１４が固着したときは、減衰ダンパロック装置１３Ｇのロックが解除されると共に、ピニオンブレーキ装置２０のロックも解除され、セーフモード２の状態、即ち、パッシブ動作状態となる。
【０１６４】
なお、ピニオン１９とラック１７，１８により構成されるギヤ装置１５が固着した場合、例えば、ピニオン１９とラック１７，１８との噛合部への異物混入等によりピニオン１９が回転しなくなった場合は、セーフモード１（並列動作）の状態にすることができる。即ち、ギヤ装置１５が固着した場合は、ピニオン１９の回転をピニオンブレーキ装置２０により規制（ロック）し、かつ、減衰ダンパ１３の相対変位を許可することにより、車体２と台車５との間の変位を減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とにより吸収することができる。
【０１６５】
このように、本実施の形態によれば、電動式ダンパ１４に推力不足や固着の不調が生じても、さらには、ギヤ装置１５の固着の不調が生じても、セーフモード１やセーフモード２で運転することができ、フェールセーフ性を向上することができる。
【０１６６】
ところで、運転時に電動式ダンパへの電流の供給が断たれるといった電源断の不調に対するフェールセーフ性を確保するためには、電動式ダンパと減衰ダンパとの両方を設ける構成とすることが考えられる。ただし、電動式ダンパと減衰ダンパとを単に並列に接続するだけでは、通常運転時に減衰ダンパが電動式ダンパの発生力を打ち消すよう作用する虞がある。
【０１６７】
一方、ボールねじやローラねじによる回転−直動変換機構（減速機構）を有する電動式ダンパの場合は、電流断の不調時に、例えば減速機構を介して電動モータを回転させる抵抗が減衰力として作用するため、減衰力が０になることを防止できる。しかし、そのままでは、例えば減速機構が固着したときに、乗り心地や走行安定性が低下する虞がある。そこで、回転−直動変換機構（減速機構）を有する電動式ダンパに対し、減衰ダンパを直列に取付ける構成が考えられる。しかし、この場合は、減衰ダンパが電動式ダンパの変位を吸収する虞がある。
【０１６８】
これに対し、本実施の形態によれば、ダンパ装置１２は、運転状況や電動式ダンパ１４、ギヤ装置１５の正常・不調に拘わらず、そのときの状況（運転状況、不調状況）に対応した所望の力を発生させることができる。即ち、本実施の形態によれば、ギヤ装置１５により、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とを直列接続と並列接続とに切換えることができる。
【０１６９】
このため、運転状況、不調状況に応じて、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とのうちの一方のダンパまたは両方のダンパを用いて所望の力を発生させることができる。即ち、例えば、ピニオンブレーキ装置２０を解除することにより減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とを力学的に直列接続にすることができる。この場合に、減衰ダンパロック装置１３Ｇをロックすることにより、電動式ダンパ１４を単独で用いることができる。また、例えば、ピニオンブレーキ装置２０をロックする（と共に減衰ダンパロック装置１３Ｇを解除する）ことにより並列接続にすることができる。この場合は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４との両方のダンパから（電動式ダンパ１４が電源断状態のときは減衰ダンパ１３から）力を得ることができる。
【０１７０】
本実施の形態によれば、切換手段としてのギヤ装置１５をラック１７，１８とピニオン１９とにより構成しているので、直列接続と並列接続との何れの切換状態（運転モード）でも、ギヤ装置１５による力の伝達を安定して行うことができる。
【０１７１】
本実施の形態によれば、ピニオンブレーキ装置２０によりピニオン１９のギヤの摩擦力を可変としているので、例えば摩擦力を０（ピニオン１９の回転を自由）にすることにより、切換状態を直列接続（通常運転モード、セーフモード２）にすることができる。一方、摩擦力を最大にする（ピニオン１９の回転を固定する）ことにより、切換状態を並列接続（セーフモード１）にすることができる。
【０１７２】
本実施の形態によれば、力発生機構としてのダンパ装置１２を、車体２と台車５との間に設ける左右動ダンパとして用いる構成としているので、車体２と台車５との間で、運転状況、不調状況に応じた所望の力を安定して発生させることができ、鉄道車両１の性能の向上を図ることができる。
【０１７３】
本実施の形態によれば、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａ側と減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａ側を台車５に取付けると共に、電動式ダンパ１４の可動子１４Ｂ側と減衰ダンパ１３のロッド１３Ｂ側にそれぞれラック１７，１８を設け、更に、車体２にピニオン１９を設けると共に、該ピニオン１９を径方向から挟むように各ラック１７，１８を噛合させる構成としている。そして、減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａとロッド１３Ｂとの相対変位を規制する減衰ダンパロック装置１３Ｇと、ピニオン１９の回転を規制するピニオンブレーキ装置２０とを有する構成としている。
【０１７４】
このため、通常運転を行うとき（正常時）は、ピニオン１９の回転を規制せず、減衰ダンパ１３の相対変位（伸縮）を減衰ダンパロック装置１３Ｇにより規制することにより、電動式ダンパ１４の全ての出力を、ラック１７とピニオン１９を経由して車体２に伝えることができる。即ち、正常時に、電動式ダンパ１４の発生力が減衰ダンパ１３により吸収されることを防止して、ダンパ装置１２全体としての性能の確保を図ることができる。
【０１７５】
また、正常時は、電動式ダンパ１４の発生力がラック１７とピニオン１９を介して車体２側に伝わるため、電動式ダンパ１４の発生力を倍力して車体２側に伝えることができる。これにより、電動式ダンパ１４を発生力の小さいものにより構成しても、ダンパ装置１２全体としての発生力を大きくすることができる。
【０１７６】
一方、不調時、例えば、電動式ダンパ１４の減衰力が電源断等により不足したときは、ピニオン１９の回転をピニオンブレーキ装置２０により規制し、減衰ダンパ１３の相対変位を許可することにより、車体２と台車５との間の変位を減衰ダンパ１３により吸収することができる。これにより、ダンパ装置１２全体として無減衰となることを防止することができ、フェールセーフ性の向上、ダンパ装置１２の信頼性の向上を図ることができる。
【０１７７】
また、電動式ダンパ１４が固着したときは、ピニオン１９の回転と減衰ダンパ１３の相対変位を許可することにより、車体２と台車５との間の変位を減衰ダンパ１３により吸収することができる。このため、この面からも、フェールセーフ性を向上することができ、ダンパ装置１２の信頼性を確保することができる。
【０１７８】
さらに、ピニオン１９とラック１７，１８により構成されるギヤ装置１５が固着した場合、例えば、ピニオン１９とラック１７，１８との噛合部への異物混入等によりピニオン１９が回転しなくなった場合は、ピニオン１９の回転をピニオンブレーキ装置２０により規制し、かつ、減衰ダンパ１３の相対変位を許可することにより、車体２と台車５との間の変位を減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とにより吸収することができる。この場合は、減衰ダンパ１３と電動式ダンパ１４とが並列接続されたダンパ装置１２として力を発生させることができる。このため、この面からも、フェールセーフ性の向上、ダンパ装置１２の信頼性の向上を図ることができる。
【０１７９】
なお、上述した第１の実施の形態では、電動式ダンパ１４の固定子１４Ａを台車５側に取付けると共に可動子１４Ｂにラック１７を設け（取付け）、減衰ダンパ１３のシリンダ１３Ａを台車５側に取付けると共にロッド１３Ｂにラック１８を設ける（取付ける）構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、電動式ダンパの可動子を台車側に取付けると共に固定子にラックを設け（取付け）、減衰ダンパのロッドを台車側に取付けると共にシリンダにラックを設ける（取付ける）構成としてもよい。即ち、電動式ダンパの固定子と可動子とのうちの何れか一方を一方の部材（または他方の部材）に取付けると共に他方にラックを設け（取付け）、減衰ダンパのシリンダとロッドとのうちの一方を一方の部材（または他方の部材）に取付けると共に他方にラックを設ける（取付ける）構成とすることができる。
【０１８０】
次に、図１５および図１６は本発明の第２の実施の形態を示している。上述した第１の実施の形態では、電動式ダンパ側と減衰ダンパ側にそれぞれラックを設けると共に、車体側にピニオンを設ける構成としている。これに対し、本実施の形態では、電動式ダンパ側と台車側とにそれぞれラックを設けると共に、減衰ダンパ側にピニオンを設ける構成としている。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１８１】
本実施の形態のダンパ装置４１は、相対運動する一方の部材としての車体２と他方の部材としての台車５との２部材間に設けられている。ここで、ダンパ装置４１は、力発生手段としての一対の減衰ダンパ４２と、力発生手段としての電動式ダンパ４３と、切換手段としてのギヤ装置４４とにより大略構成されている。
【０１８２】
各減衰ダンパ４２は、上述した第１の実施の形態の減衰ダンパ１３と同様に、シリンダ４２Ａからロッド４２Ｂが突出し、該ロッド４２Ｂの進退の運動エネルギを熱エネルギに変換することで減衰力を発生するものである。ここで、各減衰ダンパ４２のボトム側となるシリンダ４２Ａの基端は、後述する電動式ダンパ４３の固定子４３Ａの内側に取付けられている。一方、各減衰ダンパ４２のロッド側となるロッド４２Ｂの先端には、後述するギヤ装置４４を構成するピニオン４７が設けられている。
【０１８３】
さらに、減衰ダンパ４２には、シリンダ４２Ａとロッド４２Ｂとの相対移動（シリンダ４２Ａに対するロッド４２Ｂの進退）を阻止（禁止）する減衰ダンパロック装置４２Ｃ（図１６参照）が設けられている。この減衰ダンパロック装置４２Ｃは、前述の第１の形態の減衰ダンパロック装置１３Ｇと同様のもので、例えば、シリンダ４２Ａ内での作動流体の流れを阻止（遮断）することによりロック状態を実現する構成を採用することができる。
【０１８４】
電動式ダンパ４３は、上述した第１の実施の形態の電動式ダンパ１４と同様に、固定子４３Ａと該固定子４３Ａに対して直線方向に相対移動する可動子４３Ｂとからなるものである。即ち、電動式ダンパ４３は、３相リニア同期モータとして構成されたもので、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅが設けられた電機子４３Ｆを有する有底筒状の固定子４３Ａと、軸方向に並んで配置された複数の円筒状の永久磁石４３Ｇを有する筒状の可動子４３Ｂとにより大略構成されている。
【０１８５】
固定子４３Ａの基端には、該固定子４３Ａの基端を車体２側に取付けるための取付アイ４３Ｈが設けられている。一方、可動子４３Ｂの内径側には、後述するギヤ装置４４を構成するラック４５が設けられている。また、可動子４３Ｂと固定子４３Ａとが同軸を保ったまま相対変位（伸縮）できるように、例えば、固定子４３Ａには、可動子４３Ｂに対し永久磁石４３Ｇおよびラック４５の歯部４５Ａと干渉しない位置で摺動するガイドピン（図示せず）を設けている。
【０１８６】
さらに、電動式ダンパ４３には、固定子４３Ａと可動子４３Ｂとの相対移動（固定子４３Ａに対する可動子４３Ｂの進退）を阻止（禁止）する電動式ダンパロック装置４３Ｊ（図１６参照）が設けられている。この電動式ダンパロック装置４３Ｊは、前述の第１の形態で必要に応じて設けられる電動式ダンパロック装置と同様のものとして構成することができる。例えば、電動式ダンパロック装置４３Ｊは、例えば前記ガイドピンに設け、ロックするときは、ガイドピンに対して可動子４３Ｂが固定される構成とすることができる。
【０１８７】
ギヤ装置４４は、減衰ダンパ４２と電動式ダンパ４３との間に設けられている。ギヤ装置４４は、減衰ダンパ４２と電動式ダンパ４３を力学的に直列接続と並列接続に切換え可能にするものである。このために、ギヤ装置４４は、一方のラック（ラックギヤ）４５と、他方のラック（ラックギヤ）４６と、ピニオン（ピニオンギヤ）４７，４７とにより大略構成され、一方のラック４５と他方のラック４６がピニオン４７を挟んで互いに向き合って配置されている。
【０１８８】
一方のラック４５は、電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂに一体的に形成されている。即ち、一方のラック４５は、電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂの内側に、ピニオン４７と噛合する歯部４５Ａを互いに対向して長さ方向（軸方向）に形成することにより構成している。
【０１８９】
他方のラック４６は、棒状のロッド部材４６Ａと、該ロッド部材４６Ａの一端側に長さ方向（軸方向）に延びて設けられピニオン４７と噛合する歯部４６Ｂとにより構成されている。そして、ロッド部材４６Ａの基端には、他方のラック４６を台車５側に取付けるための取付アイ４６Ｃが設けられている。なお、ロッド部材４６Ａ（他方のラック４６）と電動式ダンパ４３の固定子４３Ａとが同軸を保ったまま相対変位（伸縮）できるように、例えば、ロッド部材４６Ａと固定子４３Ａおよび減衰ダンパ４２との間には、ロッド部材４６Ａの位置決め（中心決め）を図るための軸受（図示せず）を設けている。
【０１９０】
ピニオン４７，４７は、外周側がラック４５，４６に噛合する歯部４７Ａとなった円環状部材として形成され、減衰ダンパ４２のロッド４２Ｂの先端にそれぞれ取付けられている。この場合、各ピニオン４７は、ロッド４２Ｂの先端に転がり軸受（図示せず）を介して回転を可能に取付けられている。各ピニオン４７の回転中心軸線は、ロッド４２Ｂの中心軸線に対して直交している。
【０１９１】
なお、ギヤ装置４４は、必要に応じて、ピニオン４７のギヤの摩擦力を可変とする（ピニオン４７の回転を阻止する）ピニオンブレーキ装置を設ける構成とすることができる。このピニオンブレーキ装置は、上述した第１の実施の形態のピニオンブレーキ装置２０と同様のものとして構成することができる。ピニオンブレーキ装置は、後述する図１６の（Ｄ）に示す状態、即ち、ギヤ装置４４のラック４５，４６とピニオン４７とが固着（固渋）する状態と同等の状態を作り出すことができる。
【０１９２】
次に、ダンパ装置４１の動作原理を、図１６を用いて説明する。図１６では、ダンパ装置４１の各構成部材の動きを分かり易くするために、減衰ダンパ４２を１本設ける構成とすると共に、一個のピニオン４７にラック４５，４６を噛合させた構成として表している。また、図１６中の（Ｂ）の黒塗り三角形Ｘ1は、減衰ダンパロック装置４２Ｃにより、ロッド４２Ｂがロック（固定）されていることを表している。図１６中の（Ｃ）の黒塗り三角形Ｘ2は、電動式ダンパロック装置４３Ｊにより可動子４３Ｂがロック（固定）されていることを表している。図１６中の（Ｄ）の黒塗り三角形Ｘ3は、ダンパ装置４１の不調により、または、必要に応じて設けるピニオンブレーキ装置により、ピニオン４７の回転がロック（固着、固定）されていることを表している。
【０１９３】
図１６中の（Ａ）は、中立状態（中立位置、初期位置）を示している。この場合は、例えば、減衰ダンパロック装置４２Ｃ、電動式ダンパロック装置４３Ｊ、必要に応じて設けるピニオンブレーキ装置のロックは全て解除（または全てロック）されている状態に対応する。
【０１９４】
図１６中の（Ｂ）は、減衰ダンパロック装置４２Ｃがロック（固定）されると共に、電動式ダンパロック装置４３Ｊ（および必要に応じて設けるピニオンブレーキ装置）のロックが解除されるアクティブ動作時を表している。この状態では、減衰ダンパ４２のシリンダ４２Ａとロッド４２Ｂとの相対変位が制限（阻止）され、電動式ダンパ４３の固定子４３Ａと可動子４３Ｂの相対変位、および、ピニオン４７の回転は制限（阻止）されない。
【０１９５】
この場合は、台車５側からの入力により台車５側のラック４６が台車５と共に左，右方向（図１６の上，下方向）に変位（振動）すると、減衰ダンパ４２のロッド４２Ｂの変位が制限されているから、ピニオン４７の回転を介して電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂが、ラック４６の変位方向と逆方向に該ラック４６と同じ変位量で変位する。このとき、減衰ダンパ４２はロックされており、該減衰ダンパ４２が電動式ダンパ４３の動きを打ち消すよう作用しない（電動式ダンパ４３の動きを阻害しない）。このため、電動式ダンパ４３の発生力は、全て台車５側のラック４６に（振動を抑制する力として）伝達される。このようなアクティブ動作の状態は、電動式ダンパ４３に不調がないと判定されるときのモード（通常運転モード）として用いることができ、この場合は、電動式ダンパ４３により乗り心地制御を行うことができる。
【０１９６】
図６中の（Ｃ）は、減衰ダンパロック装置４２Ｃ（および必要に応じて設けるピニオンブレーキ装置）のロックが解除されると共に、電動式ダンパロック装置４３Ｊにより電動式ダンパ４３がロック（固定）されるパッシブ動作時を示している。この状態では、電動式ダンパ４３の固定子４３Ａと可動子４３Ｂの相対変位が制限（阻止）され、減衰ダンパ４２のシリンダ４２Ａとロッド４２Ｂとの相対変位、ピニオン４７の回転は制限（阻止）されない。
【０１９７】
この場合、台車５側からの入力により台車５側のラック４６が台車５と共に台車５の左，右方向（図１６の上，下方向）に変位（振動）すると、電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂの変位が制限されているから、ピニオン４７が回転しつつラック４６の変位と同方向に該ラック４６の半分（１／２）の変位量で変位する。これにより、減衰ダンパ４２のロッド４２Ｂが、ラック４６（台車５）の変位と同方向に該ラック４６の半分（１／２）の変位量で変位する。
【０１９８】
このとき、電動式ダンパ４３はロックされており仕事をしないため、台車５側のラック４６から入力された仕事は、全て減衰ダンパ４２により吸収する。この場合、ピニオン４７とラック４５，４６との間で減速機構（減速機）が構成されており、台車５側のラック４６の変位の半分（１／２）が減衰ダンパ４２の変位となると共に、減衰ダンパ４２の発生力の半分（１／２）が台車５側のラック４６に伝わる。従って、本実施の形態のダンパ装置４１を構成する減衰ダンパ４２は、従来の単体で用いられる減衰ダンパと比較して減衰係数が４倍のものとすることにより、単体で用いられる減衰ダンパと同等の減衰力を発生させることができる。
【０１９９】
このようなパッシブ動作の状態は、電動式ダンパ４３に不調があると判定されたときのモード（セーフモード）として用いることができ、この場合は、減衰ダンパ４２により乗り心地を確保することができる。なお、アクティブ動作の状態とパッシブ動作の状態とは、電動式ダンパ４３の不調に応じて切換えることができる他、例えば、電動式ダンパ４３の不調がないとき、すなわち、通常の運転のときでも、任意に（必要に応じて）切換えることができる。
【０２００】
図１６中の（Ｄ）は、減衰ダンパロック装置４２Ｃおよび電動式ダンパロック装置４３Ｊのロックが解除されると共に、ギヤ装置４４の不調により、または必要に応じて設けるピニオンブレーキ装置によりピニオン４７の回転がロック（固着、固定）される並列動作時を表している。この状態では、ピニオン４７の回転が制限（阻止）され、電動式ダンパ４３の固定子４３Ａと可動子４３Ｂの相対変位、および、減衰ダンパ４２のシリンダ４２Ａとロッド４２Ｂとの相対変位は制限されない。
【０２０１】
この場合は、電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂと減衰ダンパ４２のロッド４２Ｂは、台車５側のラック４６の変位と同方向に同量変位する。これにより、ギヤ装置４４が固着した場合でも、台車５側のラック４６の変位（ストローク）を可能にでき、フェールセーフ性、信頼性を向上することができる。なお、上述したように、パッシブ動作の際のダンパ装置４１全体の減衰力を確保するために、減衰ダンパ４２の減衰係数を、従来の単体で用いる場合の４倍にした場合は、並列動作の際に、電動式ダンパ４３の発生力を０にすると、ダンパ装置４１は、従来の単体で用いる場合と比較して４倍硬くなる。
【０２０２】
かくして、このように構成される第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態の場合も、運転状況や電動式ダンパ４３、ギヤ装置４４の正常・不調に拘わらず、そのときの状況に対応した所望の力を発生させることができる。
【０２０３】
次に、図１７は、本発明の第３の実施の形態を示している。上述した第１の実施の形態と第２の実施の形態では、切換手段を、ラックとピニオンからなるギヤ装置により構成している。これに対し、本実施の形態では、切換手段を、作動流体の流量を調整する流量調整装置と減衰ダンパの伸縮を阻止（禁止）する減衰ダンパロック装置とにより構成している。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０２０４】
本実施の形態のダンパ装置５１は、力発生手段としての減衰ダンパ５２と、力発生手段としての電動式ダンパ６５と、切換手段としての流量調整装置６６および減衰ダンパロック装置６７とにより大略構成されている。
【０２０５】
減衰ダンパ５２は、シリンダ５３から一対のロッド５９，６０が突出し、該ロッド５９，６０の進退の運動エネルギを熱エネルギに変換することで減衰力を発生するものである。即ち、減衰ダンパ５２は、作動油等の作動流体が封入された筒状のシリンダ５３と、該シリンダ５３内に変位可能に収納され該シリンダ５３内を第１のロッド側油室５４、第２のロッド側油室５５、中間油室５６の３室に区切る第１のピストン５７，第２のピストン５８と、一端側がシリンダ５３の一端から突出すると共に他端側が第１のピストン５７に固着される第１のロッド５９と、一端側がシリンダ５３の他端から突出すると共に他端側が第２のピストン５８に固着される第２のロッド６０とを含んで構成されている。
【０２０６】
ここで、シリンダ５３は、円筒状のシリンダ本体５３Ａと、該シリンダ本体５３Ａの軸方向両端側の各開口を、後述する電動式ダンパ６５の可動子６５Ｂの軸方向両端側の各開口と共にそれぞれ閉塞する第１の蓋部材５３Ｂ，第２の蓋部材５３Ｃとにより構成されている。第１の蓋部材５３Ｂには、作動流体が収容されるリザーバ５３Ｂ1が設けられている。また、第１の蓋部材５３Ｂには、後述する減衰ダンパロック装置６７が取付けられている。
【０２０７】
また、第１のロッド５９の一端には、車体２側または台車５側に取付けられる第１の取付アイ６１が設けられ、第２のロッド６０の一端には、台車５側または車体２側に取付けられる第２の取付アイ６２が設けられている。第２の取付アイ６２は、後述する電動式ダンパ６５の固定子６５Ａの底部６５Ａ1から突出している。即ち、第２の取付アイ６２には、第２のロッド６０と固定子６５Ａとが固定され、これら第２のロッド６０と固定子６５Ａとが一体に変位する構成となっている。
【０２０８】
さらに、第１のピストン５７と第１のロッド５９には、第１のロッド側油室５４と中間油室５６との間を接続し、これら第１のロッド側油室５４と中間油室５６との間で作動油が流通する第１の油路６３が設けられている。第２のピストン５８と第２のロッド６０には、第２のロッド側油室５５と中間油室５６との間を接続し、これら第２のロッド側油室５５と中間油室５６との間で作動油が流通する第２の油路６４が設けられている。
【０２０９】
ここで、第１の油路６３の途中部位には、作動流体の流れに対する抵抗となる絞り等の減衰力発生機構（図示せず）が設けられている。この減衰力発生機構は、第１のロッド側油室５４と中間油室５６との間で作動流体の流れを抑制することにより、第１のロッド５９とシリンダ５３との間で減衰力を発生させるものである。一方、第２の油路６４には、後述する流量調整装置６６が設けられている。
【０２１０】
電動式ダンパ６５は、固定子６５Ａと該固定子６５Ａに対して直線方向に相対移動する可動子６５Ｂとからなるものである。即ち、電動式ダンパ６５は、リニアモータとして構成され、コイル６５Ｃが設けられた電機子６５Ｄを有する有底筒状の固定子６５Ａと、軸方向に並んで配置された複数の円筒状の永久磁石６５Ｅを有する筒状の可動子６５Ｂとにより大略構成されている。
【０２１１】
固定子６５Ａの底部６５Ａ1には、第２のロッド６０に設けられた第２の取付アイ６２を取付ける取付穴６５Ａ2が設けられている。これにより、固定子６５Ａと第２のロッド６０は、共通の取付アイとなる第２の取付アイ６２を介して車体２側または台車５側に取付けられる。一方、可動子６５Ｂは、減衰ダンパ５２のシリンダ５３の外径側に位置して該シリンダ５３に取付けられている。具体的には、可動子６５Ｂは、内側にシリンダ５３を挿通した状態で、その軸方向両端開口をシリンダ５３の蓋部材５３Ｂ，５３Ｃにより閉塞することにより、シリンダ５３に取付けられている。
【０２１２】
流量調整装置６６は、後述の減衰ダンパロック装置６７と共に切換手段を構成し、減衰ダンパ５２と電動式ダンパ６５とを直列接続と並列接続とに切換えるものである。ここで、流量調整装置６６は、減衰ダンパ５２と電動式ダンパ６５との間に位置して第２の油路６４の途中に設けられている。流量調整装置６６は、作動流体が通過する第２の油路６４の開口面積を拡縮するもので、例えば、開口面積が最大となる全開状態と、開口面積が０となる全閉状態と、その中間（全開状態と全閉状態との間）となる絞り状態とに切換えられる。
【０２１３】
減衰ダンパロック装置６７は、減衰ダンパ５２と電動式ダンパ６５との間に位置して第１の蓋部材５３Ｂに取付けられている。減衰ダンパロック装置６７は、シリンダ５３と第１のロッド５９との相対移動（シリンダ５３に対する第１のロッド５９の進退）を阻止（禁止）するものである。減衰ダンパロック装置６７は、第１のロッド５９と係合する係合ピン６７Ａを有し、ロックするときは、係合ピン６７Ａを第１のロッド５９と係合させることにより、シリンダ５３と第１のロッド５９との相対移動を阻止する。一方、ロックを解除するときは、係合ピン６７Ａを第１のロッド５９から退避させ、係合ピン６７Ａと第１のロッド５９とを非係合状態とする。これにより、シリンダ５３と第１のロッド５９との相対移動が許される。
【０２１４】
次に、本実施の形態によるダンパ装置５１の作動について説明する。
【０２１５】
流量調整装置６６が全開状態のときは、第２のロッド側油室５５と中間油室５６との間で作動流体の流れが円滑に行われ、シリンダ５３に対する第２のロッド６０の相対変位が自由になる。この場合に、減衰ダンパロック装置６７をロックする（第１のロッド５９とシリンダ５３との相対変位を阻止する）ことにより、電動式ダンパ６５を単独で用いるアクティブ動作とすることができる。
【０２１６】
一方、流量調整装置６６が全閉状態のときは、第２のロッド側油室５５と中間油室５６との間で作動流体の流れが遮断（阻止）され、シリンダ５３に対する第２のロッド６０の相対変位が阻止（禁止）される。この場合に、減衰ダンパロック装置６７のロックを解除する（第１のロッド５９とシリンダ５３との相対変位を許す）ことにより、シリンダ５３と第１のロッド５９との間で減衰力を発生させることができる。これにより、減衰ダンパ５２を単独で用いるパッシブ動作（直列接続）とすることができる。
【０２１７】
一方、流量調整装置６６が絞り状態のときは、第２のロッド側油室５５と中間油室５６との間で作動流体の流れを抑制することができ、第２のロッド６０とシリンダ５３との間で減衰力を発生させることができる。即ち、流量調整装置６６が、第２のロッド６０とシリンダ５３との間で減衰力を発生させる減衰力発生機構として機能する。この場合に、減衰ダンパロック装置６７をロックすることにより、減衰ダンパ５２と電動式ダンパ６５とを並列で動作させることができる並列動作状態（並列接続）にすることができる。
【０２１８】
かくして、このように構成される第３の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態の場合も、運転状況や電動式ダンパ６５の正常・不調等に拘わらず、そのときの状況に対応した所望の力を発生させることができる。
【０２１９】
なお、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態では、電動式ダンパ１４，４３を直動型（ダイレクトドライブ）のリニアモータにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図１８に示す第１の変形例および図１９に示す第２の変形例のように、電動式ダンパ７１を、固定子を有する回転モータ７１Ａと可動子を有する（ボールねじ式等の）回転−直動変換機構７１Ｂとにより構成してもよい。この場合、図１８は、第１の実施の形態の変形例に対応し、図１９は、第２の実施の形態の変形例に対応するものである。
【０２２０】
上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態では、ギヤ装置１５，４４を、単一の歯部１９Ａ，４７Ａを有するピニオン１９，４７に１対のラック１７，１８，４５，４６が噛合する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図２０に示す第３の変形例および図２１に示す第４の変形例のように、ピニオン８１を、外径の異なる歯部８１Ａ，８１Ｂを有する構成とすると共に、それぞれの歯部８１Ａ，８１Ｂにラック１７，１８，４５，４６が噛合する構成としてもよい。なお、図２０は、第１の実施の形態の変形例に対応し、図２１は、第２の実施の形態の変形例に対応するものである。
【０２２１】
このような構成の場合は、ラック１７，１８，４５，４６の変位量とピニオン８１の変位量との関係は、ピニオン８１の各歯部８１Ａ，８１Ｂの直径の比によって決まる。このため、ピニオン８１の各歯部８１Ａ，８１Ｂの直径比の設定により、電動式ダンパ（電動アクチュエータ）１４，４３を低速高トルクのものや高速低トルクのものにすることができ、設計の自由度を向上することができる。
【０２２２】
上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態では、ギヤ装置１５，４４を単一のピニオン１９，４７により構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図２２に示す第５の変形例および図２３に示す第６の変形例のように、複数のピニオン９１，９２を並列配置で設ける構成としてもよい。なお、図２２は、第１の実施の形態の変形例に対応し、図２３は、第２の実施の形態の変形例に対応するものである。このような構成の場合は、ラック１７，１８，４５，４６とピニオン９１，９２との噛合部位の強度、耐久性の確保を図ることができる。
【０２２３】
上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態では、切換手段をラック１７，１８，４５，４６とピニオン１９，４７からなるギヤ装置１５，４４により構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図２４に示す第７の変形例のように、減衰ダンパ４２のロッド４２Ｂと電動式ダンパ４３の可動子４３Ｂと車体側に設けられた車体締結部材１０１とを連結ロッド１０２により連結する構成としてもよい。この場合、連結ロッド１０２は、ロッド４２Ｂ、可動子４３Ｂ、車体締結部材１０１に対して軸受、ピン等の回転支持部材１０３を介して揺動可能に連結する、なお、図２４は、第２の実施の形態の変形例に対応するものである。
【０２２４】
上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態では、減衰ダンパ１３，４２として減衰力が一定のものを用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図２５に示す第８の変形例のように、減衰ダンパ１１１として減衰力の調整が可能なもの（セミアクティブダンパ）を用いる構成としてもよい。
【０２２５】
この場合、並列接続時に、電動式ダンパ４３と減衰ダンパ１１１との両方の発生力（推力、減衰力）を調節（制御）することができる（ダンパ装置４１の発生力を電動式ダンパ４３と減衰ダンパ１１１とで分担して発生させることができる）。より具体的には、ダンパ装置４１の発生力のうち、抵抗力を主として減衰ダンパ１１１で担い、アシスト力を主として電動式ダンパ４３に担わせることにより、車両の振動低減を図りつつ、消費電力を低減することができる。さらに、抵抗力を減衰ダンパ１１１で担う際に、電動式ダンパ４３を回生領域で働かせることで、更なる消費電力の低減を図ることができる。
【０２２６】
上述した第１の実施の形態では、ギヤ装置１５のピニオン１９を車体２の中心ピン６を囲むように設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ピニオンを中心ピン（牽引装置の柱）から外れた位置に設ける構成としてもよい。即ち、ギヤ装置(切換手段)は、車体と台車との間で他の部材と干渉しない部位等に、台車と車体間の構成や牽引装置の構成等に応じて配置することができる。このことは、第２の実施の形態や第３の実施の形態についても同様である。
【０２２７】
上述した各実施の形態では、力発生機構としてのダンパ装置１２，４１，５１を減衰ダンパ１３，４２，５２と電動式ダンパ１４，４３，６５とが横置きとなる状態で鉄道車両等の車両（の車体２と台車５との間）に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、力発生機構を減衰ダンパと電動式ダンパとが縦置きとなる状態で自動車等の車両（の車体と車軸との間）に取付ける構成としてもよい。
【０２２８】
上述した各実施の形態では、力発生機構としてのダンパ装置１２，４１，５１を車両に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、振動源となる種々の機械、建築物等に用いる電磁サスペンションに用いてもよい。
【０２２９】
以上の実施の形態によれば、状況に応じて所望の力を発生させることができる。
【０２３０】
即ち、切換手段により、一の力発生手段と他の力発生手段とを直列接続と並列接続とに切換えることができる。このため、状況に応じて切換手段により直列接続と並列接続とを切換えることにより、一の力発生手段と他の力発生手段とのうちの一方または両方を用いて所望の力を発生させることができる。
【０２３１】
実施の形態によれば、切換手段は、減衰ダンパと電動式ダンパとを直列接続と並列接続とに切換えることができる。このため、状況に応じて切換手段により直列接続と並列接続とを切換えることにより、減衰ダンパと電動式ダンパとのうちの一方のダンパまたは両方のダンパを用いて所望の力を発生させることができる。この場合、例えば切換手段により直列接続にすると共に、減衰ダンパと電動式ダンパとのうちの一方のダンパをロック（固定）することにより、他方のダンパを単独で用いることができる。また、例えば、切換手段により並列接続にすることにより、減衰ダンパと電動式ダンパとの両方のダンパから力を得るようにすることができる。
【０２３２】
実施の形態によれば、切換手段を、ラックとピニオンとにより構成しているので、直列接続と並列接続との何れの切換状態（運転モード）でも、切換手段による力の伝達を安定して行うことができる。この場合、切換手段は、ピニオンと、該ピニオンに噛合する１対のラックとにより構成し、一方の部材には、減衰ダンパのロッドとシリンダとの一方と電動式ダンパの固定子と可動子との一方を取付け、減衰ダンパのロッドとシリンダとの他方には、ピニオンと一対のラックとの３つの部材のうちの何れかを取付け、電動式ダンパの固定子と可動子との他方には、残り２つの部材のうちの何れかを取付け、他方の部材には、残り１つの部材を取付けることができる。
【０２３３】
実施の形態によれば、ピニオンのギヤの摩擦力を可変としているので、例えば摩擦力を０（ピニオンの回転を自由）にすることにより、切換状態を例えば直列接続にすることができる。一方、摩擦力を最大にする（ピニオンの回転を阻止する）ことにより、切換状態を例えば並列接続にすることができる。この場合、一方の力発生手段（例えば電動式ダンパ）と他方の力発生手段（例えば減衰ダンパ）のうちの少なくとも一方には、相対移動（伸縮）を規制（阻止，禁止）するロック装置（ブレーキ装置）を設けることにより、パッシブ状態とアクティブ状態とを切換えることができる。
【０２３４】
実施の形態によれば、力発生機構を車体と台車との間に設ける左右動ダンパとして用いる構成としているので、車体と台車との間で状況に応じた所望の力を安定して発生させることができる。これにより、鉄道車両の性能の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０２３５】
２  車体（一方の部材または他方の部材）
５  台車（他方の部材または一方の部材）
１２，４１，５１  ダンパ装置（力発生機構、左右動ダンパ装置）
１３，４２，５２，１１１  減衰ダンパ(力発生手段)
１３Ａ，４２Ａ，５３  シリンダ
１３Ｂ，４２Ｂ  ロッド
１４，４３，６５，７１  電動式ダンパ（力発生手段）
１４Ａ，４３Ａ，６５Ａ  固定子
１４Ｂ，４３Ｂ，６５Ｂ  可動子
１５，４４  ギヤ装置（切換手段）
１７，１８，４５，４６  ラック
１９，４７，８１，９１，９２  ピニオン
２０  ピニオンブレーキ装置
５９  第１のロッド
６０  第２のロッド
６６  流量調整装置（切換手段）
６７  減衰ダンパロック装置（切換手段）
１０２  連結ロッド（切換手段）
【図１】
2014002981.tif 000032
【図２】
2014002981.tif 000033
【図３】
2014002981.tif 000034
【図４】
2014002981.tif 000035
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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