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公開番号2024044933
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022150767
出願日2022-09-21
発明の名称シリンダ装置
出願人カヤバ株式会社
代理人個人
主分類F16F 15/02 20060101AFI20240326BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】本発明は、回生電力を向上させて効率よく回生を行えるシリンダ装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のシリンダ装置Aは、シリンダ2と、シリンダ2内に移動自在に挿入されてシリンダ2内を二つの作動室R1,R2に区画するピストン3と、互いに並列して作動室同士R1,R2を連通する第1流路4と第2流路5と、第1流路4の途中に設けられた第1可変絞り弁6と、第2流路5の途中に直列に設けられる第2可変絞り弁7およびモータ8によって駆動される双方向吐出型のポンプ9とを有する液圧シリンダ1と、第1可変絞り弁6およびモータ8を制御するコントローラ11とを備え、コントローラ11は、モータ8が制動状態となると、モータ8の回転速度を高くするように第1可変絞り弁6における絞り係数を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリンダと、前記シリンダ内に移動自在に挿入されて前記シリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、互いに並列して前記作動室同士を連通する第１流路と第２流路と、前記第１流路に設けられた第１可変絞り弁と、前記第２流路に設けられるとともにモータによって駆動される双方向吐出型のポンプとを有する液圧シリンダと、
前記第１可変絞り弁および前記モータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記モータが制動状態となると、前記モータの回転速度を高くするように前記第１可変絞り弁における絞り係数を制御する
ことを特徴とするシリンダ装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記コントローラは、
前記モータの回転速度から車両におけるばね下共振周波数以上の成分を除去する第１フィルタと、
前記モータのトルクから車両における前記ばね下共振周波数以上の成分を除去する第２フィルタと、
前記第１フィルタで処理されたフィルタ処理後回転速度と、前記第２フィルタで処理されたフィルタ処理後トルクとに基づいて前記モータが制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部と、
前記制動状態判定部の判定結果が制動判定であると前記第１可変絞り弁における前記絞り係数を制動時絞り係数に設定する絞り係数演算部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記フィルタ処理後回転速度に基づいて前記モータの回転加速度を求める回転加速度演算部を有し、
前記絞り係数演算部は、前記制動状態判定部の判定結果が力行判定であって、前記モータの動作点が第１象限にあって前記回転加速度が０未満であって前記回転加速度の絶対値が閾値以上である場合、および、前記モータの動作点が第３象限にあって前記回転加速度が０以上であって前記回転加速度の絶対値が閾値以上である場合、前記第１可変絞り弁の流路を徐々に減少させるように前記第１可変絞り弁の目標絞り係数を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記モータが力行状態から制動状態へ移行する際に回転速度が０となった時のトルクであるゼロクロストルクを推定するトルク推定部を有し、
前記絞り係数演算部は、前記ゼロクロストルクから前記モータの回生電力を大きくする前記制動時絞り係数を求め、前記制動時絞り係数に基づいて前記第１可変絞り弁の前記目標絞り係数を求める
ことを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。
【請求項５】
前記絞り係数演算部は、前記制動状態判定部の判定結果が制動判定から力行判定に移行すると、前記第１可変絞り弁の絞り係数を徐々に増加させて前記制動時絞り係数よりも流路を大きくする初期値に変化させる
ことを特徴とする請求項４に記載のシリンダ装置。
【請求項６】
前記絞り係数演算部は、前記第１可変絞り弁の前記絞り係数を変更し始めてから経過した時間の二乗の値に基づいて、前記第１可変絞り弁における前記絞り係数を漸減させる
ことを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のシリンダ装置としては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されるアクティブサスペンション等に適用され、具体的には、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、並列して二つの作動室を連通する第１流路および第２流路と、第１流路の途中に設けられた第１可変絞り弁と、第２流路の途中に直列に設けられた第２可変絞り弁および双方向吐出型のポンプと、ポンプを駆動するモータとを有する油圧シリンダと、第１可変絞り弁、第２可変絞り弁およびモータを制御する制御装置とを備えて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、従来のシリンダ装置は、アクティブサスペンションとして使用される場合、シリンダが車体と車軸の一方に連結されるとともに、ロッドが車体と車軸の他方に連結され、ポンプをモータによって駆動することによって推力を発生して、車体の振動を抑制できる。
【０００４】
さらに、従来のシリンダ装置では、油圧シリンダが外力によって強制的に伸縮させられる場合、第２流路を流れる作動油によってポンプが回転させられるため、モータが制動領域で使用されて発電して回生電力が発生する。このようにモータが制動領域で使用される場合、モータが発生するトルクによってポンプが作動油の流れに抵抗を与える。そのため、油圧シリンダは、外力による油圧シリンダの伸縮を妨げる推力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－１９６５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシリンダ装置では、第１可変絞り弁の絞り係数と第２可変絞り弁の絞り係数の調整によって、ポンプを通過する作動油量の調整とモータが負担するトルクを調整できる。なお、絞り係数は、単位時間当たり流量を圧力で割った値であり、絞り係数を小さくすれば可変絞り弁における抵抗が大きくなることを示している。
【０００７】
モータが制動状態にある場合、モータのトルクを縦軸に採り、モータの回転速度を横軸に採ったグラフ上で、原点を通ってモータを短絡した際のトルクと回転速度との関係を示す短絡曲線に接する直線（回生効率最大直線）上に、モータが出力しているトルクとモータの回転速度との交点（モータの動作点）があると回生効率が最大となる。
【０００８】
よって、従来のシリンダ装置では、モータが制動状態にある場合、モータが出力しているトルクとモータの回転速度との交点が回生効率最大直線上に配置されるように、第１可変絞り弁における絞り係数と第２可変絞り弁における絞り係数とを調整している。
【０００９】
このように従来のシリンダ装置では、モータが制動状態にある場合にモータの回生効率を最大とすることを狙っているのであるが、回生効率最大直線は同一回転速度における消費電力特性において回生効率を最大とする直線であって、モータの同一トルクでの消費電力特性における回生電力の大小について何ら考慮していないため、モータの動作点が制動領域内にある場合に、回生効率最大直線上に動作点を誘導すると、却って回生電力が低下してしまう場合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、回生電力を向上させて効率よく回生を行えるシリンダ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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