(57)【要約】【課題】  製造コストの低減と車両の軽量化を図ることができる緩衝器を提供する。【解決手段】  減衰力可変ダンパ７は、台車３と車体２との間に連結される。減衰力可変ダンパ７は、制御バルブ２４，２５、比例ソレノイド２６，２７および制御部３１からなる減衰力発生機構２１を備える。制御バルブ２４，２５と比例ソレノイド２６，２７とを収容した圧力制御弁部ケース２９は、減衰力可変ダンパ７の外筒８の外周側に一体的に固定される。圧力制御弁部ケース２９の側面には、制御部３１を収容したケース３２が取り付けられる。制御部３１は、加速度センサ４１と振動制御・通信部４２を含んだ制御基板４０によって構成される。制御基板４０は、圧力制御弁部ケース２９に固定された接続部３８に着脱可能に設けられる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が封入されたシリンダと、
該シリンダの外側に配置され、内周側にリザーバ室を形成する外筒と、
前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌されたピストンと、
該ピストンに連結され前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって生じる作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備え、
前記減衰力発生機構は、減衰力を発生する制御バルブと、電流に応じて前記制御バルブを駆動させるアクチュエータと、該アクチュエータの電流値を制御する制御部と、からなり、
前記制御バルブおよびアクチュエータは、前記外筒の外周側に一体的に固定され、
前記制御部は、前記外筒の外周側に着脱可能に設けられることを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
前記緩衝器は車両に取り付けられ、前記制御部は、前記車両の振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段の検出結果に基づいて前記アクチュエータの電流値を制御する電流制御手段と、を備えてなる請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
前記制御バルブおよび前記アクチュエータは、前記外筒の外周側に一体的に固定された圧力制御弁部ケースに収容され、
前記制御部は、前記圧力制御弁部ケースに着脱可能に設けられる請求項１または２に記載の緩衝器。
【請求項４】
前記制御バルブおよび前記アクチュエータは、前記外筒の外周側に一体的に固定された圧力制御弁部ケースに収容され、
前記制御部は、前記圧力制御弁部ケースとは異なる位置で前記外筒の外周側に着脱可能に設けられる請求項１または２に記載の緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰力の制御が可能な緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば従来の鉄道用セミアクティブサスペンションにおいては、車体の振動低減や台車の安定性向上を図るために、制振機能付き緩衝器が設けられている（例えば、特許文献１参照）。この緩衝器は、作動流体が封入されたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に挿嵌されたピストンと、シリンダ内のピストンの摺動によって生じる作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術の緩衝器では、減衰力発生機構は、作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる制御バルブを備える。このとき、制御バルブは緩衝器に一体構成されているのに対して、制御バルブに指令電流等を供給する制御部は、車体の床下や車体内部の制御箱に取付けられていた。
【０００５】
このような構成では、車体の振動を検出する加速度センサと制御箱との間、および、各緩衝器と制御箱との間に数十ｍのケーブルをそれぞれ引き回す必要がある。そのため、ケーブルの持つ抵抗値による電圧降下が生じると共に、ケーブルからのノイズの進入や放射が発生するため、これらを考慮したシステム設計が必要となる。また、鉄道車両に用いるケーブルおよびコネクタは屋外使用における長期の耐久性を保障できる高性能なものである必要がある。このようなケーブルおよびコネクタは、流通量が少ないことも相まって、自動車用セミアクティブサスペンションのワイヤーハーネスと比較して高価である。また、床下に吊り下げられる制御箱は、異物の衝突に耐えられるように耐久性も考慮した強固な作りになっている。このため、制御部を除いた金属製の制御箱単体で、その質量が数十ｋｇもあり、車両の軽量化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
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、製造コストの低減と車両の軽量化を図ることができる緩衝器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明による緩衝器は、作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダの外側に配置され、内周側にリザーバ室を形成する外筒と、前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌されたピストンと、該ピストンに連結され前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって生じる作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備え、前記減衰力発生機構は、減衰力を発生する制御バルブと、電流に応じて前記制御バルブを駆動させるアクチュエータと、該アクチュエータの電流値を制御する制御部と、からなり、前記制御バルブおよびアクチュエータは、前記外筒の外周側に一体的に固定され、前記制御部は、前記外筒の外周側に着脱可能に設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造コストの低減と車両の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態による減衰力可変ダンパが適用された鉄道車両を示す正面図である。
【図２】図１中の鉄道車両の内部を上側からみた平面図である。
【図３】第１の実施の形態による減衰力可変ダンパを構成するケースを破断した状態で示す正面図である。
【図４】減衰力可変ダンパのケースと制御部を取り外した状態で図３中の左側からみた左側面図である。
【図５】減衰力可変ダンパを図３中の右側からみた右側面図である。
【図６】減衰力可変ダンパを図３中の上側からみた平面図である。
【図７】減衰力可変ダンパの回路構成図である。
【図８】図３中の減衰力可変ダンパの制御部を分解した分解正面図である。
【図９】減衰力発生機構の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態による減衰力可変ダンパを構成するケースを破断した状態で示す正面図である。
【図１１】減衰力可変ダンパを構成するケースを破断した状態で示す図４と同様な左側面図である。
【図１２】減衰力可変ダンパを図１０中の上側からみた平面図である。
【図１３】第３の実施の形態による減衰力可変ダンパの制御部を分解した状態で示す図８と同様な分解正面図である。
【図１４】第３の実施の形態による減衰力発生機構の全体構成を示すブロック図である。
【図１５】変形例による減衰力発生機構の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態による緩衝器としての減衰力可変ダンパを、鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１１】
図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。図１および図２において、鉄道車両１（車両）は、例えば乗客、乗員等が乗車する車体２と、車体２の下側に設けられた前側および後側の台車３とを備えている。これらの台車３は、車体２の前部側と後部側とに離間して配置され、各台車３にはそれぞれ４個の車輪４が設けられている。鉄道車両１は、各車輪４が左，右のレール５（一方のみ図示）上を回転することにより、レール５に沿って走行駆動する。
【００１２】
車体２と各台車３との間には、それぞれの台車３上で車体２を弾性的に支持する複数の懸架ばね６と、各懸架ばね６と並列関係をなすように配置された複数の減衰力可変ダンパ７（以下、ダンパ７）とが設けられている。ダンパ７は、各台車３の左，右両側にそれぞれ２個ずつ設けられ、鉄道車両１全体で合計４個設けられている。
【００１３】
図３ないし図８に示すように、各ダンパ７は、それぞれの減衰力を個別に調整可能なシリンダ装置として、例えば、セミアクティブダンパと呼ばれる減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成されている。ダンパ７は、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、ダンパ７は、車体２の上下方向の振動を低減する。
【００１４】
図５および図７に示すように、ダンパ７は、有底円筒状の外筒８内にシリンダ９を挿入した二重筒構造になっている。外筒８は、シリンダ９の外側に配置され、その内周側にはシリンダ９と外筒８との間に位置してリザーバ室１０が形成されている。シリンダ９内には、ピストン１１が摺動可能に挿嵌されており、このピストン１１によってシリンダ９内がシリンダ室９Ａ，９Ｂの２室に形成されている。ピストン１１には、ピストンロッド１２の一端が連結されている。ピストンロッド１２の他端は、シリンダ９の外部に延出されると共に、台車側取付部１２Ａによって台車３に取り付けられている。一方、外筒８は、車体側取付部８Ａによって車体２に取り付けられている。そして、シリンダ９内には作動流体としての油液が封入され、リザーバ室１０内には油液およびガスが封入されている。
【００１５】
ピストン１１には、シリンダ室９Ａ，９Ｂ間を連通させる油路１３およびボトム側のシリンダ室９Ｂ側からロッド側のシリンダ室９Ａ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１４が設けられている。また、シリンダ９のボトム側には、シリンダ室９Ｂとリザーバ室１０とを連通させる油路１５およびリザーバ室１０側からシリンダ室９Ｂ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１６が設けられている。
【００１６】
ダンパ７は、シリンダ９内のピストン１１の摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構２１を備える。この減衰力発生機構２１は、減衰力を発生する制御バルブ２４，２５と、電流に応じて制御バルブ２４，２５を駆動させるアクチュエータとしての比例ソレノイド２６，２７と、比例ソレノイド２６，２７に流す電流値を制御する制御部３１とを備える。
【００１７】
減衰力発生機構２１には、シリンダ室９Ａとシリンダ室９Ｂとを連通させる伸び側通路２２と、シリンダ室９Ｂとリザーバ室１０とを連通させる縮み側通路２３が設けられている。
【００１８】
伸び側通路２２には、伸び側減衰力調整手段をなす制御バルブ２４が設けられている。この制御バルブ２４は、シリンダ室９Ａ内が所定圧力を越えたときに、シリンダ室９Ａ側からシリンダ室９Ｂ側への油液の流通を許容して減衰力を発生させる。
【００１９】
縮み側通路２３には、縮み側減衰力調整手段をなす制御バルブ２５が設けられている。この制御バルブ２５は、シリンダ室９Ｂ内が所定圧力を越えたときに、シリンダ室９Ｂ側からリザーバ室１０側への油液の流通を許容して減衰力を発生させる。
【００２０】
なお、制御バルブ２４，２５は、例えば比例ソレノイドバルブによって構成してもよく、複数の可変絞り弁や圧力制御弁等を組み合わせて構成してもよい。
【００２１】
比例ソレノイド２６は、制御部３１から駆動電流Ｉ1が供給され、この駆動電流Ｉ1に応じて制御バルブ２４の開弁圧を調整する。具体的には、比例ソレノイド２６は、ソレノイドコイルに流れる電流値に比例した推力を、内蔵するプランジャに発生させる。このプランジャに発生させた推力に比例する減衰力が発生するように、圧力制御弁の開弁圧が制御される。これにより、比例ソレノイド２６に供給する駆動電流Ｉ1を制御することで、ダンパ７の伸び行程時の減衰力をハードとソフトの間で調整することができる。
【００２２】
比例ソレノイド２７は、比例ソレノイド２６とほぼ同様に構成される。このため、比例ソレノイド２７は、制御部３１から駆動電流Ｉ2が供給され、この駆動電流Ｉ2に応じて制御バルブ２５の開弁圧を調整する。これにより、比例ソレノイド２７に供給する駆動電流Ｉ2を制御することで、ダンパ７の縮み行程時の減衰力をハードとソフトの間で調整することができる。
【００２３】
減衰力発生機構２１は、伸び側と縮み側の発生減衰力の特性（減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整する。この結果、ダンパ７は、伸び側の減衰力がハードで縮み側の減衰力がソフトな特性（ハード／ソフト特性）、伸び側と縮み側の減衰力がいずれもソフトな特性（ソフト／ソフト特性）、伸び側の減衰力がソフトで縮み側の減衰力がハードな特性（ソフト／ハード特性）に無段階で切換えることができる。
【００２４】
ダンパ７は、車体２の振動制御を行うときには、車体２の振動を低減させるよう減衰力をハード／ソフト特性からソフト／ハード特性まで任意に連続的に調整可能である。また、ダンパ７は、振動制御を行わないときには、指令電流値をゼロとするため、減衰力はハード／ソフト特性に制御される。
【００２５】
なお、ダンパ７は、伸び側と縮み側の両方で減衰力を発生しないソフト／ソフト特性と、伸び側と縮み側の両方で減衰力を発生するハード／ハード特性とを調整する非反転式の構成であってもよい。また、減衰力発生機構２１は、減衰力特性を連続的でなくとも、２段階または複数段階に調整可能なものであってもよい。
【００２６】
制御バルブ２４，２５および比例ソレノイド２６，２７は、圧力制御弁部２８を構成する。この圧力制御弁部２８は、圧力制御弁部ケース２９内に収容されて、外筒８の外周側に一体的に固定されている。
【００２７】
制御部３１は、後述の加速度センサ４１と振動制御・通信部４２とを備え、比例ソレノイド２６，２７の電流値を制御する。この制御部３１は、ダンパ側固定部３４と一緒に圧力制御弁部ケース２９の側面に取り付けられたケース３２に収容されている。ダンパ側固定部３４は、圧力制御弁部ケース２９に固定されており、制御部３１とダンパ側固定部３４は、切り離し可能になっている。
【００２８】
ここで、図１に示すように、ダンパ７を車体２と台車３との間にぎ装する場合、ダンパ７の左右方向の車体２側（中心側）や前後方向には台車３が存在する。このため、圧力制御弁部ケース２９は、車体２の左右方向の外側を向いて取り付けられる。しかし、圧力制御弁部ケース２９が車体２の左右方向の外側に飛び出し過ぎると、鉄道車両１の車両限界、即ち駅のホームと干渉しないための限界寸法に近付くばかりか、仮に車両限界に至らなかったとしても、沿線の草木が干渉したり、ダンパ７に異物が接触する可能性が高くなる。
【００２９】
以上の点を考慮して、ケース３２は、図３および図６に示すように、圧力制御弁部ケース２９の側面に取り付けられる。これにより、ダンパ７の外筒８からのケース３２の突出長さを最小限に抑えている。
【００３０】
図３ないし図８に示すように、ケース３２は、例えば一面が開口した四角形の箱状に形成され、その開口部分には、絶縁板３３が設けられる。ケース３２は、ボルト３２Ａを用いて絶縁板３３に取り付けられる。絶縁板３３は、圧力制御弁部ケース２９の側面に取り付けられ、ダンパ７と熱的および電気的な絶縁を担う。この絶縁板３３上には、ケーブル固定部３５、電源ノイズ除去部３６、接続部３８が取り付けられる。ケース３２は、ケーブル固定部３５、電源ノイズ除去部３６、接続部３８に加えて、接続部３８に接続される制御基板４０等の全体を覆い、これらに対する防水カバーとしての機能を果たす。
【００３１】
ダンパ側固定部３４は、ケーブル固定部３５、電源ノイズ除去部３６、接続部３８を備える。ケーブル固定部３５は、ダンパ７に引き込まれた電源ケーブル３７Ａ、通信ケーブル３７Ｂが振動等の外力で抜け落ちないように、電源ケーブル３７Ａおよび通信ケーブル３７Ｂを束ねた多芯ケーブル３７を挟んで固定する。
【００３２】
電源ケーブル３７Ａと通信ケーブル３７Ｂは、互いに連結されて複数の鉄道車両１に亘って延設されており、ダンパ７の周囲で電源ケーブル３７Ａと通信ケーブル３７Ｂは１本の多芯ケーブル３７に束ねられている。このため、多芯ケーブル３７の電源ケーブル３７Ａと通信ケーブル３７Ｂは、ケース３２の内部で互いに分離されている。ケーブル固定部３５は、ケース３２に多芯ケーブル３７を固定し、ケーブル３７を伝ってケース３２の内部への水の浸入を防ぐシール部３５Ａと、絶縁板３３と多芯ケーブル３７を強く挟みこむことで多芯ケーブル３７の引き抜き強度を確保する保持部３５Ｂとによって構成されている。
【００３３】
なお、多芯ケーブル３７を伝ってケース３２内への水の浸入を最小限に抑えるためには、多芯ケーブル３７の引き込み部分は重力方向の下側からケース３２に引き込む配置とするのが好ましい。
【００３４】
電源ノイズ除去部３６は、例えばコイルやコンデンサを含んだローパスフィルタ等からなるラインフィルタであり、電源ケーブル３７Ａから制御部３１に入り込むノイズを減衰させる。なお、電源ノイズ除去部３６は、サージ吸収素子を含んでもよい。また、電源ノイズ除去部３６は、市販のラインフィルタ部品によって構成してもよく、コンデンサやコイルを絶縁板３３に直接実装して構成してもよい。
【００３５】
接続部３８は、制御部３１とダンパ側固定部３４を電気的に接続する接点を備える。具体的には、接続部３８は、金属製のターミナル３８Ａを複数個備え、これらのターミナル３８Ａには、比例ソレノイド２６，２７のケーブル２６Ａ，２７Ａや電源ケーブル３７Ａ、通信ケーブル３７Ｂが接続される。ターミナル３８Ａは、制御部３１の制御基板４０に設けられたピン４０Ａを挟み込み、電気的に導通する。ターミナル３８Ａは、プラスチックやＦＲＰ、ベークライト等の樹脂素材でできた接続部ケース３８Ｂに直接固定されており、ターミナル３８Ａ間の絶縁を保っている。
【００３６】
比例ソレノイド２６，２７のケーブル２６Ａ，２７Ａや電源ケーブル３７Ａ、通信ケーブル３７Ｂの先端には圧着端子が取り付けられていて、ターミナル３８Ａと共締めして、接続部ケース３８Ｂに固定されている。これにより、各ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３６Ａ，３６Ｂとターミナル３８Ａを接触させている。図４に示すように、接続部ケース３８Ｂには、四隅にネジ穴が設けられている。このネジ穴にボルト３９を螺着することによって、制御基板４０を固定できるようになっている。
【００３７】
図８に示すように、制御部３１とダンパ側固定部３４を切り離す場合には、制御部３１のピン４０Ａをターミナル３８Ａから抜き出す。これにより、接続部３８を境に制御部３１とダンパ側固定部３４とが分離される。
【００３８】
なお、図４に示す接続部３８は、拡張性や部品の共通化を考慮して、予備のターミナル３８Ａが設けられている。この予備のターミナル３８Ａは、電源、通信、デジタル入出力、アナログ入出力等のケーブルに対応するものである。仕様の異なる複数種類のダンパ７を製造するときには、予め準備した入力のうちどの入力を使用するかに合わせて、制御部３１のソフトまたはハードまたはそれら両方を開発し、ダンパ側固定部３４と組み合わせて使用すればよい。
【００３９】
図８および図９に示すように、制御基板４０は、制御部３１の一部を基板化したものであり、加速度センサ４１と振動制御・通信部４２を含む。
【００４０】
加速度センサ４１は、鉄道車両１の振動を検出する振動検出手段を構成する。具体的には、加速度センサ４１は、車体２の上下方向の振動加速度を検出する。加速度センサ４１で車体２の上下方向の振動加速度を検出するためには、加速度センサ４１はダンパ７の中でも車体２に締め付けられる側の部材、即ち、ばね上側に取り付けられる必要がある。このため、加速度センサ４１を含めた制御部３１は、必然的にばね上側に取り付けられる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ダンパ７を車体２と台車３との間の上下振動を抑制する用途で使用する。このため、加速度センサ４１は、上下方向の振動加速度を検出する。但し、ダンパ７を車体２と台車３との間の左右方向の振動を抑制する用途で使用する場合は、加速度センサ４１は、左右方向の振動加速度を検出する。
【００４２】
振動制御・通信部４２は、例えばマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の演算器で構成され、加速度センサ４１の検出結果に基づいて、比例ソレノイド２６，２７の電流値を制御する電流制御手段として機能する。具体的には、振動制御・通信部４２は、加速度センサ４１で取得した車体２の上下加速度や通信ケーブル３７Ｂから入力される鉄道車両１の速度情報に基づいて、ダンパ７の減衰力指令値を計算し、この減衰力指令値に応じた電流を比例ソレノイド２６，２７に出力する。このとき、振動制御・通信部４２は、例えばスカイフック制御則に基づいて、ダンパ７の減衰力指令値を計算する。速度情報は、例えばスカイフック制御則におけるスカイフックゲインを鉄道車両１の進行速度に応じて切り替える際などに使用する。なお、制御則は、スカイフック制御則に限らず、ＬＱＧ制御則、あるいはＨ∞制御則等でもよく、振動抑制用の各種の制御則を用いることができる。
【００４３】
振動制御・通信部４２では鉄道車両１側の上位通信装置（図示せず）との通信や、他のダンパ７との通信を担う。上位通信装置との通信では前述した速度情報などの車両運行情報を得る。一方、ダンパ７間の通信では、例えば車体２のロール制御やピッチング制御等のような車体２の運動モード制御を行う際に、加速度センサ４１を含めた各軸の加速度センサの情報や各軸の制御指令値を交互にやり取りする。なお、各軸独立の上下振動低減のみを狙った最低限の制御構成をとる場合は、これらの通信機能は実装しなくてもよい。
【００４４】
振動制御・通信部４２には、比例ソレノイド２６，２７に電流を出力するための電流出力回路も内蔵される。これら電流出力回路の駆動方式はドロッパー方式やＰＷＭ方式等のいかなる方式をとってもよいが、寸法・発熱を減らすことを考慮すると、ＰＷＭ方式であることが望ましい。
【００４５】
また、制御基板４０には接続部３８のターミナル３８Ａと接続するためのピン４０Ａが設けられている。制御部３１をダンパ側固定部３４に取り付けるときには、ピン４０Ａとターミナル３８Ａが噛み合うように、制御基板４０を接続部３８に差し込む。これにより、制御基板４０に電源からの電力が供給されると共に、制御基板４０から比例ソレノイド２６，２７に駆動電流Ｉ1，Ｉ2（制御電流）を供給したり、通信ケーブル３７Ｂを経由して連結された他の鉄道車両１や各ダンパ７と通信できるようになる。
【００４６】
図３に示すように、ケース３２は、制御基板４０、電源ノイズ除去部３６、ケーブル固定部３５を囲むように、絶縁板３３に取り付けられる。絶縁板３３とケース３２は隙間なく取り付けられていて、ケース３２の内部は密閉されている。ケース３２を強固な防水構造にするために、絶縁板３３の外周のケース３２と接触する箇所、またはケース３２の内周の絶縁板３３と接触する箇所にシール材を設けてもよい。
【００４７】
また、ケース３２を絶縁板３３に固定する際には、制御基板４０のうち接続部３８とは反対側の面がケース３２に直接または放熱シート等を介して当接するようにする。これにより、制御基板４０の内部で発生した熱をケース３２に逃し、密閉されたケース３２の内部の温度上昇を低減することができる。
【００４８】
第１の実施の形態による減衰力可変ダンパ７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。
【００４９】
鉄道車両１がレール５に沿って走行しているときに、例えばローリング（横揺れ）またはピッチング（前，後方向の揺れ）等の振動が発生すると、このときの車体２の上下方向の振動を加速度センサ４１により検出する。振動制御・通信部４２は、加速度センサ４１で取得した車体２の上下加速度や通信ケーブル３７Ｂから入力される鉄道車両１の速度情報に基づいて、ダンパ７の減衰力指令値を計算し、比例ソレノイド２６，２７に駆動電流Ｉ1，Ｉ2を出力する。これにより、各ダンパ７は、振動制御・通信部４２から出力される駆動電流Ｉ1，Ｉ2に従って、それぞれの発生減衰力が目標減衰力に沿った特性となるように可変に制御される。
【００５０】
また、本実施の形態では、制御バルブ２４，２５および比例ソレノイド２６，２７からなる圧力制御弁部２８をダンパ７の外筒８の外周側に一体的に固定すると共に、制御部３１を外筒８の外周側に着脱可能に設けた。このため、制御部３１と圧力制御弁部２８を近接して配置することができるから、これらの間を接続するケーブル２６Ａ，２７Ａを短くすることができる。この結果、ケーブル２６Ａ，２７Ａによる電圧降下やノイズの進入・放射を抑制することができると共に、高価なケーブル２６Ａ，２７Ａを短くして製造コストを低減することができる。また、制御部３１はダンパ７と一緒に保護することができるから、例えば制御部３１だけを強固な制御箱内に収容する必要がなく、これらを別個に保護する場合に比べて、鉄道車両１全体の重量を低減することができる。
【００５１】
ところで、鉄道用の緩衝器は数十トンの車体２の上下振動エネルギーを受け止め熱として放出する仕事を１車両あたり４本のダンパ７で行っている。そのときのダンパ７の発熱は１本当たり数百〜数ｋＷになる。そのため、ダンパ７の外筒８の表面温度は走行により外気温よりも２０℃〜５０℃上昇する。
【００５２】
この点を考慮すると、圧力制御弁部２８と制御部３１（制御基板４０）をダンパ７の外筒８に一緒に取り付ける機電一体構造を採用する場合には、制御基板４０等の熱対策が課題になる。そこで、本実施の形態では、ダンパ７からの直接的な熱の侵入を絶つべく、ダンパ７の外筒８と制御部３１が直接接触しないようにしている。具体的には、圧力制御弁部ケース２９に制御部３１を取付け、かつ熱抵抗の高い材料で絶縁板３３を構成し、ケース３２、制御基板４０、電源ノイズ除去部３６等の部品を圧力制御弁部ケース２９に直接接触させないようにした。
【００５３】
これにより、ケース３２と外筒８との間の熱抵抗を高くでき、ダンパ７の外筒８からケース３２への熱の侵入を抑制できる。これに加え、ケース３２には走行風が当たるため、ケース３２の内部温度は、本発明のような構成をとらない機電一体型構造のセミアクダンパよりも低くなる。また、走行風によるケース３２の冷却効果によって制御基板４０からの熱を放出することができる。この結果、制御基板４０や電源ノイズ除去部３６の温度を低くすることができ、これらの信頼性や寿命を向上することができる。従って、機電一体型構造を採用して場合でも、制御部３１を分離して設ける従来技術のものと比較したときに、ダンパ７の耐用年数を同等にすることができる。
【００５４】
また、セミアクティブダンパにおいては、制御バルブ２４，２５および比例ソレノイド２６，２７が数十Ｗの熱源として働くため、圧力制御弁部ケース２９の設計次第では圧力制御弁部ケース２９の発熱も無視できないことがある。熱抵抗値の高い絶縁板３３を用いることで、ケース３２内への熱の侵入は低減できているが、依然としてケース３２内の温度上昇を無視できないことがある。制御基板４０自体も数Ｗ〜十数Ｗの損失が生じることを考えると、ケース３２の内部温度の上昇は、外気温より３０℃以上上昇する過酷な状況となる可能性がある。また、制御基板４０はばね上側に取り付けられるが、台車３側となるピストンロッド１２からの高周波の振動が制御基板４０に加わることも考えられる。
【００５５】
そのため、制御基板４０はダンパ７の機械部品や電源ノイズ除去部３６等の比較的構造が強固な部品よりも早い周期で交換される可能性がある。これに対し、本実施の形態では、制御基板４０は、電源ノイズ除去部３６等を含むダンパ側固定部３４に対して取外し可能に設けたから、これらを覆うケース３２を外すことで、制御基板４０に容易にアクセスでき、かつ制御基板４０を容易に差し替えることができる。
【００５６】
即ち、本実施の形態では、半導体や電解コンデンサ等の寿命の早い部品を制御基板４０からなる制御部３１に集約し、制御部３１を交換可能に設けた。一方、ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３７、ケーブル固定部３５、電源ノイズ除去部３６、金属製のターミナル３８Ａからなる接続部３８のような寿命の長い部品は絶縁板３３と共に、ダンパ７の外筒８に固定した。これにより、ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３７の抜き差しを伴わずに制御基板４０を交換できるため、ダンパ７を鉄道車両１に装着したままでも交換の必要な制御基板４０を一度にまとめて交換することができ、部品交換の手間と部品コストを節約することができる。また、圧力制御弁部ケース２９の側面にケース３２を配置したことで、ダンパ７が車両限界を犯すことなく、機電一体構造をとることができる。
【００５７】
さらに、制御部３１は、鉄道車両１の振動を検出する加速度センサ４１と、加速度センサ４１の検出結果に基づいて比例ソレノイド２６，２７の電流値を制御する振動制御・通信部４２とを備える。このため、加速度センサ４１と振動制御・通信部４２とを別個に設けた場合に比べて、両者を容易に接続することができると共に、これらを一緒に交換することができ、メンテナンス作業を簡略化することができる。
【００５８】
なお、図２では、鉄道車両１に設けられた４本のダンパ７で、圧力制御弁部ケース２９の同じ側面に制御部３１を収容したケース３２を取り付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば鉄道車両１のうちダンパ７の配置部位に応じて圧力制御弁部ケース２９の異なる側面に制御部３１のケース３２を取り付けてもよい。また、圧力制御弁部ケース２９の上面や下面に制御部３１のケース３２を取り付けてもよい。
【００５９】
次に、図１０ないし図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、制御部を圧力制御弁部ケースとは異なる位置で外筒の外周側に着脱可能に設けたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６０】
第２の実施の形態では、減衰力可変ダンパ５１（以下、ダンパ５１という）は、第１の実施の形態によるダンパ７とほぼ同様に構成され、比例ソレノイド２６，２７等が収容された圧力制御弁部ケース２９が外筒８の外周側に一体的に固定されると共に、制御部５２は、外筒８の外周側に着脱可能に設けられている。
【００６１】
制御部５２は、第１の実施の形態による制御部３１とほぼ同様に構成される。このため、制御部５２は、加速度センサ４１と振動制御・通信部４２とが実装された制御基板４０によって構成される。
【００６２】
但し、制御部５２は、圧力制御弁部ケース２９とは異なる位置で外筒８の外周側に取り付けられている。この点で、第２の実施の形態による制御部５２は、第１の実施の形態による制御部３１とは異なる。
【００６３】
具体的には、第２の実施の形態では、ケース５３は、圧力制御弁部ケース２９の側面ではなく、ダンパ７の外筒８のうち圧力制御弁部ケース２９とは異なる位置に取り付けられている。即ち、ケース５３と圧力制御弁部ケース２９とは、ダンパ７の外筒８に互いに別個に設けられる。このとき、例えば圧力制御弁部ケース２９は外筒８のうち鉄道車両１の左右方向の外側に突出して設けられるのに対し、ケース５３は外筒８のうち鉄道車両１の前後方向の外側に突出して設けられる。このケース５３の内部には、第１の実施の形態によるダンパ側固定部３４とほぼ同様なダンパ側固定部５４と一緒に制御部５２が収容されている。
【００６４】
第２の実施の形態でも、ケース５３の取付箇所を工夫することでケース５３の外筒８からの飛び出し長さを最小限に抑えて、ダンパ７が車両限界を犯すことなく、機電一体構造をとることができる。ダンパ７の外筒８上での圧力制御弁部ケース２９とケース５３との取り付け方向や相互の角度は、図示しているものに限らず、ぎ装される鉄道車両１に応じて任意に設計することができる。
【００６５】
かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、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。また、比較的レール５が整っていて、定常的な発熱量の少ないダンパ７においては、圧力制御弁部ケース２９よりもダンパ７の外筒８の温度の方が低い場合がある。このような場合は、第１の実施の形態のように圧力制御弁部ケース２９の側面に制御部３１を含むケース３２を取り付けるよりも、第２の実施の形態のように、外筒８の側面にケース５３を取り付けた方が熱的に優れる場合があり、信頼性、耐久性の向上が期待できる。
【００６６】
なお、第２の実施の形態でも、半導体や電解コンデンサ等の寿命の早い部品を制御基板４０からなる制御部５２に集約し、制御部５２を交換可能に設けた。一方、ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３７、ケーブル固定部３５、電源ノイズ除去部３６、接続部３８のような寿命の長い部品は絶縁板３３と共に、ダンパ７の外筒８に固定した。従って、第１の実施の形態と同様に、ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３７の抜き差しを伴わずに制御基板４０を交換できるため、ダンパ７を鉄道車両１に装着したままでも交換の必要な制御基板４０を一度にまとめて交換することができ、部品交換の手間と部品コストを節約することができる。
【００６７】
次に、図１３および図１４は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、電源ノイズ除去部およびケーブル固定部を含めて制御部を構成したことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６８】
第３の実施の形態では、減衰力可変ダンパ６１（以下、ダンパ６１という）は、第１の実施の形態によるダンパ７とほぼ同様に構成され、比例ソレノイド２６，２７等が収容された圧力制御弁部ケース２９が外筒８の外周側に一体的に固定されると共に、制御部６２は、外筒８の外周側に着脱可能に設けられている。
【００６９】
制御部６２は、第１の実施の形態による制御部３１と同様に制御基板４０を備える。但し、制御部６２は、ケーブル固定部３５および電源ノイズ除去部３６を含めて、ケース３２とケース３２内に収容された全ての部品によって構成される。この点で、制御部６２は、第１の実施の形態による制御部３１とは異なる。
【００７０】
このとき、ケース３２および絶縁板３３は、例えば固定部材としてのボルト６３等によって圧力制御弁部ケース２９に取り付けられる。このため、ボルト６３を取り外すと共に、ケーブル２６Ａ，２７Ａ，３７を接続部３８から取り外すことによって、ケース３２等からなる制御部６２を圧力制御弁部ケース２９から取り外すことができる。
【００７１】
かくして、このように構成される第３の実施の形態でも、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。また、軌道の状態が悪くダンパ７や比例ソレノイド２６，２７の発熱が大きい場合は、電源ノイズ除去部３６等の部品も交換部品として交換することが考えられる。第３の実施の形態では、ケース３２とその収容部品の全体を制御部６２とし、ケース３２を含めた制御部６２を交換可能としている。これにより、ダンパ７を鉄道車両１に装着したままでも交換の必要な部品を一度にまとめて交換することができ、部品交換の手間と部品コストを節約することができる。
【００７２】
なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に制御部６２を圧力制御弁部ケース２９に取り付ける構成としたが、第２の実施の形態と同様に、圧力制御弁部ケース２９とは異なる位置で外筒８に取り付けてもよい。
【００７３】
前記各実施の形態では、振動制御・通信部４２に入力される信号は、加速度と通信情報のみとした。しかし、本発明はこれに限らず、図１５に示す変形例のように、制御部７１の振動制御・通信部７３は、加速度と通信情報に加えて、例えば車両の進行方向を示す入力信号やダンパ７の制御異常を示す出力信号等のようなデジタルやアナログの入出力信号を外部から取り込む構成としてもよい。この場合、制御部７１は、振動検出手段としての加速度センサ４１と、電流制御手段としての振動制御・通信部７３とを含む制御基板７２によって構成される。また、多芯ケーブル７４は、電源ケーブル７４Ａと通信ケーブル７４Ｂに加えて、入出力信号を伝送するＩ／Ｏケーブル７４Ｃも一緒に束ねられる。多芯ケーブル７４は、ケーブル固定部３５によってダンパ側固定部３４に固定されると共に、ケーブル７４Ａ〜７４Ｃは、接続部３８によって制御基板７２に接続される。この変形例の構成は、第２，第３の実施の形態にも適用することができる。
【００７４】
前記各実施の形態では、制御部３１，５２，６２は加速度センサ４１を備える構成としたが、制御部とは別個に加速度センサを設けてもよい。
【００７５】
前記各実施の形態では、２つの比例ソレノイド２６，２７によって伸び側減衰力と縮み側減衰力とを別個に制御する構成としたが、単一の比例ソレノイドによって伸び側減衰力と縮み側減衰力とを一緒に制御してもよい。また、制御バルブ２４，２５の駆動を制御するアクチュエータとして比例ソレノイド２６，２７を例に挙げて説明したが、電流に応じて制御バルブを駆動させる各種のアクチュエータを適用することができる。
【００７６】
前記各実施の形態では、ダンパ７，５１，６１によって車体２の上下方向の振動を低減するように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、例えばダンパによって車体の左右方向の振動を低減するように構成してもよく、車体のピッチング、ヨーイング、ローリング等を低減するように構成してもよい。
【００７７】
前記各実施の形態では、ダンパ７，５１，６１を鉄道車両１に適用した場合を例に挙げて説明したが、自動車等の他の車両に適用してもよい。
【００７８】
次に、前記各実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、減衰力発生機構は、減衰力を発生する制御バルブと、電流に応じて前記制御バルブを駆動させるアクチュエータと、該アクチュエータの電流値を制御する制御部と、からなり、前記制御バルブおよびアクチュエータは、前記外筒の外周側に一体的に固定され、前記制御部は、前記外筒の外周側に着脱可能に設けられる構成とした。
【００７９】
このため、制御部とアクチュエータを近接して配置することができるから、これらの間を接続するケーブルを短くすることができる。この結果、ケーブルによる電圧降下やノイズの進入・放射を抑制することができると共に、高価なケーブルを短くして製造コストを低減することができる。また、制御部は緩衝器全体と一緒に保護することができるから、例えば制御部を強固な制御箱内に収容する必要がなく、これらを別個に保護する場合に比べて、車両全体の重量を低減することができる。さらに、緩衝器の外筒の外周側に制御部を設けたから、車両の走行風によって制御部を冷却することができる。
【００８０】
また、本発明によれば、制御部は、車両の振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段の検出結果に基づいてアクチュエータの電流値を制御する電流制御手段とを備える。このため、加速度センサと電流制御手段とを別個に設けた場合に比べて、両者を容易に接続することができると共に、これらを一緒に交換することができ、メンテナンス作業を簡略化することができる。
【００８１】
また、本発明によれば、制御バルブおよびアクチュエータは、外筒の外周側に一体的に固定された圧力制御弁部ケースに収容され、制御部は、圧力制御弁部ケースに着脱可能に設けられる。このため、高温になり易い緩衝器の外筒と制御部とが直接接触することがなく、制御部と外筒との間の熱抵抗を高くでき、外筒から制御部への熱の侵入を抑制できる。
【００８２】
また、本発明によれば、制御バルブおよびアクチュエータは、外筒の外周側に一体的に固定された圧力制御弁部ケースに収容され、制御部は、圧力制御弁部ケースとは異なる位置で外筒の外周側に着脱可能に設けられる。このため、例えば緩衝器の外筒に比べてアクチュエータの発熱が大きいときでも、制御部とアクチュエータとの間の熱抵抗を高くでき、圧力制御弁部ケースから制御部への熱の侵入を抑制できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  鉄道車両
２  車体
３  台車
７，５１，６１  減衰力可変ダンパ（ダンパ）
８  外筒
９  シリンダ
１０  リザーバ室
１１  ピストン
１２  ピストンロッド
２１  減衰力発生機構
２４，２５  制御バルブ
２６，２７  比例ソレノイド
２８  圧力制御弁部
２９  圧力制御弁部ケース
３１，５２，６２，７１  制御部
３５  ケーブル固定部
３６  電源ノイズ除去部
３７，７４  多芯ケーブル
３７Ａ  電源ケーブル
３７Ｂ  通信ケーブル
３８  接続部
４０  制御基板
４１  加速度センサ
４２，７３  振動制御・通信部（電流制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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