特許ウォッチ

公開番号2024047362
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-05
出願番号2022152942
出願日2022-09-26
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F15B 9/09 20060101AFI20240329BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】本発明は、第1可変絞り弁或いは第2可変絞り弁の絞り係数が変化しても目標推力に対する追従性能の悪化を抑制でき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R1,R2同士を連通する第1流路4と第2流路5と、第1流路4に設けられた第1可変絞り弁6と、第2流路5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、第2可変絞り弁7およびモータ8を制御するコントローラ11とを備え、PID制御部21と、比例ゲインを補正する比例ゲイン補正部24と、微分ゲインを補正する微分ゲイン補正部25とを備える。
【選択図】図7
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流路に直列に設けられる第２可変絞り弁および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、前記第２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、前記液圧シリンダの目標推力をＰＩＤ補償して前記モータへ与える電流指令を生成するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御部の比例ゲインを補正する比例ゲイン補正部と、前記ＰＩＤ制御部の微分ゲインを補正する微分ゲイン補正部とを有し、
前記比例ゲイン補正部と前記微分ゲイン補正部は、前記第１可変絞り弁の絞り係数と前記第２可変絞り弁の絞り係数とに基づいて、それぞれ前記比例ゲインと前記微分ゲインを補正する
ことを特徴とするシリンダ装置。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記コントローラは、
前記ＰＩＤ制御部の積分ゲインを前記液圧シリンダ内の液体の体積弾性係数に基づいて補正する積分ゲイン補正部を有する
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、
前記比例ゲイン補正部が補正した前記比例ゲインの変化を緩和する比例ゲイン処理部と、
前記微分ゲイン補正部が補正した前記微分ゲインの変化を緩和する微分ゲイン処理部とを有し、
前記ＰＩＤ制御部は、前記比例ゲイン処理部で処理した比例ゲインと、前記微分ゲイン処理部で処理した微分ゲインとを用いて前記電流指令を生成する
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４】
前記コントローラは、前記目標推力の入力を受けてフィードフォワード制御によって前記ＰＩＤ制御部が求める電流指令に加算する加算電流指令を求めるフィードフォワード制御部を有し、前記推力制御部が求めた前記電流指令と前記フィードフォワード制御部が求めた前記加算電流指令とを加算して前記モータに供給すべき目標電流を指示する最終電流指令を生成する
ことを特徴とする請求項１または２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流路に設けられた第１可変絞り弁と、第２流路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の傾きの２分の１の傾きを持つ直線（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モータの動作点を回生効率最大直線上に配置するように第１可変絞り弁と第２可変絞り弁との絞り係数を制御するが、第１可変絞り弁と第２可変絞り弁との絞り係数を変化させると、シリンダ装置の特性が変化するためにシリンダ装置の目標推力に対するシリンダ装置の実推力の追従性能が悪化してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、第１可変絞り弁或いは第２可変絞り弁の絞り係数が変化しても目標推力に対する追従性能の悪化を抑制でき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）

関連特許