(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機によって得られる力の基準値Ｆｃと、ダンパの両端間の相対速度
【数１】
0003780010.tif 000011
とを入力として受け取る制御回路によって制御されるセミアクティブダンパであって、
前記制御回路が、前記ダンパの単純化された逆モデル（１５）からなる直接制御ループ（１９）を含んでおり、
前記ダンパの逆モデル（１５）が、圧縮弁（９）及び膨脹弁（１０）を制御する理論制御電流値ｉｔｈを、前記相対速度
【数２】
0003780010.tif 000012
の測定値と前記力の基準値Ｆｃとに基づいて決定し、
前記力の基準値Ｆｃと実際に加えられた力Ｆの測定値との間の力の誤差εＦを考慮するために、力のフィードバックループ（１６）が、前記理論制御電流値ｉｔｈの中に比例形の修正項δｉを含んでいることを特徴とするセミアクティブダンパ。
【請求項２】
Ｋ１３及びＫ２３をアクチュエータの大きさと油の物理的特徴と油圧制御弁の流量ゲインとに依存する正の定数とするとき、前記ダンパの逆モデル（１５）が
【数３】
0003780010.tif 000013
で示され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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般のハイドロリックダンパの制御に関し、より詳細にはセミアクティブダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ルノー公社のフランス特許ＦＲ２６６０７０５号及びＦＲ２６６７９０７号は、自動車のサスペンションの油圧アクチュエータにおける力のフィードバックに関する。
【０００３】
同特許に記載されている装置は、二次基準の最小化による最適制御の理論を応用して得られたアクティブサスペンションの範疇に入るものである。
【０００４】
アクティブサスペンションという用語は、油圧であるか、空気圧であるか、電気的であるかにかかわらず出力レベルの高いエネルギの発生を利用するサスペンションについて用いる。
【０００５】
又、サスペンションが大きな出力をもたらさずに制御される可変特性をもつとき、セミアクティブサスペンションと呼ぶ。
【０００６】
車両の動きを表示する車両上のセンサによる測定を考慮した制御があれば、所望の基準を最小限にするためにサスペンションが常時必要とする作用力を算出することができる。
【０００７】
同基準は例えば、振動の低減又は振幅の制限という形で表される。
【０００８】
このようにして算出された力はサスペンション装置が従うべき設定値となる。従ってサスペンション装置は、サーボ制御された力発生装置であり、力についての負のフィードバックループをもっている。
【０００９】
理想的な場合、車両の各サスペンション装置に対応する各力サーボ制御は、力センサとサーボ弁とを具備した高圧油圧アクチュエータで実現される。
【００１０】
そのような方法については、例えばフランス特許ＦＲ２６６０７０５号及びＦＲ２６６７９０７号に説明されている。
【００１１】
特許ＦＲ２６６０７０５号から、自動車のサスペンションの場合にそうであるように、問題の本質はアクチュエータが周波数は比較的低いが振幅が大きい運動を受けたとき、力のサーボ制御を実現することが難しい点にあることがわかる。
【００１２】
別の言い方をすれば、サーボ制御の実現が困難であるために自動車のサスペンションのインピーダンスが顕著に変化する。
【００１３】
特許ＦＲ２６６０７０５号は、アクチュエータの両端の相対速度の測定値に基づいたサーボ弁制御電流の修正機について説明している。
【００１４】
特許ＦＲ２６６０７０５号に説明されている装置は、力のサーボ制御用主フィードバックループに重なるところの正補正ループに組み込まれるサーボ弁の逆モデルを利用するものである。
【００１５】
先行技術による装置の別の特徴は、使用するサーボ弁の逆モデルが、相対速度の測定値のほかに実行される力の測定値も考慮していることである。
【００１６】
先行技術による装置はそれが高圧油圧発生システムを含むという意味においてアクティブサスペンションを形成している。
【００１７】
本発明によるセミアクティブダンパの長所は油圧発生機構を含まないということであり、そのために減衰法則を制御により変化させるので、本発明による装置はセミアクティブ装置となっている。
【００１８】
又、従来のダンパ装置の限界は、組み立てにより決まってしまう単一の特性を示すことである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、鉄道車両の振動快適性を向上することが可能なセミアクティブダンパを提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、制御用電子装置を組み込むことを条件として、既に運用されている鉄道車両の快適性を向上することが可能なセミアクティブダンパを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、制御回路によって制御されるセミアクティブダンパが、ダンパの逆モデルからなる直接制御ループを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明は又、以下の特徴のいずれか一つを満たすところの制御回路によって制御されるセミアクティブダンパを対象とする。
【００２３】
ダンパの逆モデルが、ダンパの両端間の相対速度
【００２４】
【数３】
0003780010.tif 000002
【００２５】
の測定値と力の基準値Ｆｃとに基づいて、圧縮弁と膨脹弁との理論制御電流値ｉthを決定すること。
【００２６】
力の基準値Ｆｃと実際に加えられた力Ｆの測定値との間の力の誤差εＦを考慮するために力のフィードバックループが前記理論制御電流値ｉthの中に、比例形の修正項δｉを含んでいる。
【００２７】
ダンパの逆モデルが
【００２８】
【数４】
0003780010.tif 000003
【００２９】
という式で表されること。
【００３０】
前記のように、本発明によるセミアクティブダンパの長所は、エネルギ発生源、ポンプ及びコンプレッサを必要としないことである。
【００３１】
本発明によるセミアクティブダンパの他の長所は、ダンパの減衰法則を制御することであり、それにより、無限の相対力−速度法則を実現することができる。
【００３２】
本発明によるセミアクティブダンパの更に他の長所は、電気配線に変更を加えることにより従来のダンパを制御ダンパ装置に置き換えることである。
【００３３】
本発明によるセミアクティブダンパの更に他の長所は、低下モードでの作動が従来のダンパの作動に類似していることである。
【００３４】
本発明によるセミアクティブダンパの更に他の長所は、同ダンパを具備する車両の種類により２０〜５０％の振動快適性の向上をもたらすことである。
【００３５】
本発明によるセミアクティブダンパの更に他の長所は、ダンパの逆モデルを使用することである。
【００３６】
ダンパの逆モデルを使用することにより、現行の技術のところで示したような、相対速度の測定値と結果力とからではなく、相対速度と力の基準値とからサーボ弁の制御電流を決定することが可能となる。
【００３７】
本発明のその他の目的と特徴と長所とは、添付の図面を参照しつつ、セミアクティブダンパの好ましい実施様態についての以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による制御セミアクティブダンパの原理図である。
【００３９】
本発明による制御セミアクティブダンパは、ロッド３を具備した中実ピストン２が内部を滑動する本体であって、全体でアクチュエータ１４を形成する本体を含む。
【００４０】
ピストン２は、圧縮室と呼ばれる第１の室４と膨脹室と呼ばれる第２の室５との境界を形成している。
【００４１】
本体２には、例えば油圧オイル等の液体６が充填されている。
【００４２】
セミアクティブダンパは又、圧縮弁としての第１の逆止弁７と膨脹弁としての第２の逆止弁８とを含む。
【００４３】
圧縮弁としての第１の油圧弁９と膨脹弁としての第２の油圧弁１０は電気的に制御される。
【００４４】
セミアクティブダンパは更に、室からなる予荷重油空気圧アキュムレータ１１を含む。
【００４５】
このような油空気圧アキュムレータ１１は、加圧不活性ガスとガスがその圧力を伝達する油圧オイルとを含む一定の容積を形成している。
【００４６】
二つの流体は通常、膜又は袋により物理的に分離されている。
【００４７】
同アキュムレータの機能は、ダンパが完全に圧縮されたときにロッドの体積に相当する油量を吸収すること、及び油圧回路において最小圧力を確保することである。
【００４８】
圧縮弁７と膨脹弁１０とは並列に接続され、膨脹室５とアキュムレータ１１の室との間に配設されている。
【００４９】
膨脹弁８と圧縮弁９とは並列に接続され、圧縮室４とアキュムレータ１１の室との間に配設されている。
【００５０】
又、このセミアクティブダンパは、力センサ１２と相対速度センサ１３とを含む。
【００５１】
図２は、本発明による制御セミアクティブダンパ制御回路の原理図である。
【００５２】
図２で使われている記号とその意味は以下の通りである。
【００５３】
Ｆｃ：力の設定値
Ｆ：実際力
Ｆｍ：実際力Ｆのセンサ測定値
εＦ：力の誤差、εＦ＝Ｆｃ−Ｆｍ
【００５４】
【数５】
0003780010.tif 000004
【００５５】
：ダンパの両端間の相対速度
ｉ：弁の制御電流
ｉth：逆モデルによって決定され、力Ｆｃを求めるために油圧弁に適用する理論制御電流
δｉ：力の誤差εＦを考慮するための、ｉ＝ｉth＋δｉにおける追加補正。
【００５６】
次に、図１及び図２を使って本発明による制御セミアクティブダンパの油圧による作動について説明する。
【００５７】
本発明による制御セミアクティブダンパの油圧による作動には二つの段階がある。すなわち
図１の矢印Ｃで示す、圧縮段階としての第一段階と、
図１の矢印Ｄで示す、膨脹段階としての段階と、
である。
【００５８】
圧縮段階時にはピストン２がアクチュエータの本体１の中に入り、膨脹段階時には、ピストン２がアクチュエータの本体１から出てくる。
【００５９】
圧縮段階においては、圧縮室４内の流体６は圧縮される。膨脹用逆止弁８が閉塞されるために流体は圧縮弁９を経由しなければならなくなる。
【００６０】
圧縮用逆止弁７により、流体６は膨脹弁１０を短絡して自由に膨脹室５内に入ることができる。
【００６１】
圧縮弁９を制御することにより、圧縮室４内の圧力レベルを制御することができ、その結果、圧縮時の反応力を制御することが可能となる。
【００６２】
膨脹段階においては、装置の役目が逆になる。
【００６３】
膨脹弁１０により、膨脹室５からアキュムレータ１１の室への流体６の流れが制御され、それにより膨脹力を調整することができる。
【００６４】
膨脹用逆止弁８は作動している状態であり、流体６は膨脹室５からアキュムレータ１１の室へ自由に流れる。
【００６５】
圧縮弁９と膨脹弁１０とは、常に速度と相反する減衰力を調節するため、電気的に制御するのが好ましい。
【００６６】
前述の説明から、減衰は依然として散逸システムであることがわかる。
【００６７】
作用力を調整することにより、計算機（図示せず）によって求めた力の基準値Ｆｃに対してこの力をサーボ制御することができる。
【００６８】
力の基準値Ｆｃを実現するため、圧縮弁９と膨脹弁１０とに印加する制御電流ｉを決定することが基本的な問題である。
【００６９】
圧縮段階と膨脹段階とについて、一定速ダンパの各室の容積流量の均衡を示す関係を利用することにより、ダンパの逆モデル１５によって供給される電流ｉ  thと瞬間相対速度
【００７０】
【数６】
0003780010.tif 000005
【００７１】
と減衰力との間の単純な関係を推論することができた。
【００７２】
この関係は、膨脹段階の場合、例えば以下の式で求められる。
【００７３】
【数７】
0003780010.tif 000006
【００７４】
ここで、
Ｆ：作用減衰力
ρ：油密度
Ｓ1 ：圧力を加える、ロッドのない側のピストン断面積、
Ｓ2 ：圧力を加える、ロッド側のピストン断面積
Ｓｔ：ロッド断面積
【００７５】
【数８】
0003780010.tif 000007
【００７６】
：相対速度
Ｇｉ：制御弁の圧力ゲイン
ｉ：制御電流
Ｃｄ：膨脹用逆止弁の流量係数
Ａ31：膨脹用逆止弁の幾何的通路断面
△Ｐ31：アキュムレータと減圧された室との間の負荷損
Ｐ3 ：アキュムレータ内の圧力
Ｐｅ：大気圧
である。
【００７７】
所望の力Ｆｃと測定速度
【００７８】
【数９】
0003780010.tif 000008
【００７９】
とに応じて制御装置に加える電流ｉthを求める意味においてこのダンパモデルを利用すると、結局はダンパの逆モデル１５を利用することになる。
【００８０】
減衰法則を求めるにあたっての単純化、すなわち減衰の逆モデル１５における単純化のため、力フィードバックループ１６を介して比例形の修正項δｉが取り入れられる。
【００８１】
このフィードバックループ１６の場合、実際力Ｆの力センサ１２による測定値Ｆｍにより、力の基準値Ｆｃと測定力Ｆｍとの間の誤差信号εＦを得ることが可能である。
【００８２】
この誤差信号εＦが修正機１７に適用され、同修正機は弁９、１０の制御電流ｉに追加補正量δｉをもたらす。
【００８３】
相対速度の
【００８４】
【数１０】
0003780010.tif 000009
【００８５】
の値は、速度フィードバックループ１８を介してダンパの逆モデル１５内に取り込まれる。
【００８６】
速度フィードバックループ１８は速度センサ１３を含む。
【００８７】
作動理論電流ｉthの値はダンパの逆モデル１５によって決定される。
【００８８】
この作動理論電流ｉthは、力Ｆｃを求めるために直接制御ループ１９を介して油圧弁に印加される。
【００８９】
直接制御ループ１９はダンパの逆モデル１５を含み、
Ｋ１３及びＫ２３をアクチュエータの大きさと油の物理的特性と油圧弁の流量ゲインとに依存する正の定数とするとき、同モデルは例えば
【００９０】
【数１１】
0003780010.tif 000010
【００９１】
という式で表される。
【００９２】
本発明によるセミアクティブダンパは、乗客輸送用鉄道車両の横方向二次サスペンションとして適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御セミアクティブダンパの原理図である。
【図２】本発明による制御セミアクティブダンパ制御回路の原理図である。
【符号の説明】
９  圧縮弁
１０  膨脹弁
１５  ダンパの逆モデル
１６  力のフィードバックループ
１９  直接制御ループ
【図１】
0003780010.tif 000014
【図２】
0003780010.tif 000015