(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧シリンダに印加される油圧を安定させることで、動作を安定させる。【解決手段】作動油を収容する作動油収容室Ｒ１，Ｒ２を備え、作動油収容室Ｒ１，Ｒ２の作動油によって駆動される作動部１１と、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に連通して設けられ、ガスが封止された伸縮自在なガス容器１２ａを内部に備える補助収容室１２を備えることで、補助収容室１２に作業油を蓄えて、作動部１１に印加される油圧を安定させることができるので、作動部１１の動作を安定させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を収容する作動油収容室を備え、該作動油収容室の作動油によって駆動される作動部と、
前記作動油収容室に連通して設けられ、ガスが封止された伸縮自在なガス容器を内部に備える補助収容室と
を具備することを特徴とする油圧アクチュエータ。
【請求項２】
前記ガス容器の伸縮状態を検出するセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータ。
【請求項３】
前記ガス容器の伸縮によって発電する発電機をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータ。
【請求項４】
前記ガス容器は、２枚のダイヤフラムの外周同士を接合することによって形成されており、一方のダイヤフラムが作動油に対峙していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧アクチュエータ。
【請求項５】
前記作動部は、作動油の圧力を受けるピストンと当該ピストンに固定されたロッドとを備え、前記補助収容室は、前記ピストン内及び前記ロッド内の一方あるいは両方に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、制動性能を向上するサスペンションが開示されている。このサスペンションは、車両の制動状態が急制動である場合には、スリップ比が目標スリップ比より大きい場合には、油圧シリンダを伸ばすように制御することで輪荷重を増加させて制動距離を短縮し、スリップ比が目標スリップ比より小さい場合には、油圧シリンダを縮ませるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０４１３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、上記従来技術では、油圧シリンダに作業油を供給する油圧ポンプを制御することで油圧シリンダへの作動油の供給量を調整して、油圧シリンダの動作を制御している。しかしながら、上記従来技術において、油圧ポンプによって生じる作動油の脈動や周囲の温度変化等の影響によって油圧シリンダに印加される油圧が変動するため、油圧シリンダの動作を安定させることができない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、印加される油圧を安定させることで、動作を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、作動油を収容する作動油収容室を備え、該作動油収容室の作動油によって駆動される作動部と、作動油収容室に連通して設けられ、ガスが封止された伸縮自在なガス容器を内部に備える補助収容室とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、ガス容器の伸縮状態を検出するセンサをさらに備える、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、ガス容器の伸縮によって発電する発電機をさらに備える、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、ガス容器は、２枚のダイヤフラムの外周同士を接合することによって形成されており、一方のダイヤフラムが作動油に対峙している、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれか１つの解決手段において、作動部は、作動油の圧力を受けるピストンと当該ピストンに固定されたロッドとを備え、補助収容室は、ピストン内及びロッド内の一方あるいは両方に設けられる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、作動油収容室に連通して設けられ、ガスが封止された伸縮自在なガス容器を内部に備える補助収容室を備えることで、補助収容室に作業油を蓄えて、作動部に印加される油圧を安定させることができるので、作動部の動作を安定させることができる。また、本発明によれば、補助収容室が作動部の作動油収容室に連通して設けられる、つまり補助収容室が作動部に設けられているので、補助収容室と作動部とが配管で接続されている場合に、配管の長さによって発生する反応遅れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧アクチュエータＡの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における推力発生装置１の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る油圧アクチュエータＡは、制振対象物Ｔと支持架台Ｄとの間に介装された推力発生装置１にて発生する推力を動的に制御して制振対象物Ｔの振動抑制（制振）を実現するものであり、図１に示すように、推力発生装置１、第１の油圧ポンプ２ａ、第１の貯油タンク３ａ、第１のポンプモータ４ａ、第１のモータドライバ５ａ、第１のパルスジェネレータ６ａ、第２の油圧ポンプ２ｂ、第２の貯油タンク３ｂ、第２のポンプモータ４ｂ、第２のモータドライバ５ｂ、第２のパルスジェネレータ６ｂ及びコントローラ７から構成されている。
【００１４】
このような油圧アクチュエータＡの用途を例えば車両用サスペンションと想定すると、上記制振対象物Ｔは車体であり、支持架台Ｄはタイヤの支持アームである。また、図中の振動源は路面であり、この路面と支持架台Ｄとの間に介在するバネ要素Ｅ１はタイヤである。さらに、制振対象物Ｔ（車体）と支持架台Ｄ（支持アーム）との間に介装されたバネ要素Ｅ２はスプリングコイルであり、減衰要素Ｅ３は例えばガス封入式のダンパーである。
【００１５】
推力発生装置１は、図２に示すように、作動部１１、補助収容室１２、ガス導入管１３及び伸縮状態検出部１４から構成されている。
作動部１１は、制振対象物Ｔと支持架台Ｄとの間に介装され、油圧によって駆動されて制振対象物Ｔの制振制御に必要な推力を発生するものであり、シリンダ１１ａ、ピストン１１ｂ及びロッド１１ｃを備えている。
【００１６】
シリンダ１１ａは、作動油を内部の部屋に収容する円筒状の部品である。
ピストン１１ｂは、シリンダ１１ａの内部の部屋を２つの部屋（第１室Ｒ１、第２室Ｒ２）に分割すると共にシリンダ１１ａの内壁に沿って往復移動自在に収容された円盤状の部品である。また、上記第１室Ｒ１には、給油ポートＰ１が設けられ、第１の油圧ポンプ２ａから作業油が供給される。また、第２室Ｒ２にも、給油ポートＰ２が設けられ、第２の油圧ポンプ２ｂから作業油が供給される。
【００１７】
ロッド１１ｃは、自身の中心軸線とピストン１１ｂの中心軸線とが一致するように一端がピストン１１ｂに固定された棒状の部品である。このロッド１１ｃの他端は、シリンダ１１ａの第１室Ｒ１側から外側に貫通して、作動部１１で発生する推力を作用させるべき制振対象物Ｔと連結されている。
【００１８】
補助収容室１２は、シリンダ１１ａの底部に連結され、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に連通している。また、補助収容室１２は、ガスが封止された伸縮自在なガス容器１２ａを内部に備える。このような補助収容室１２では、表面に雄ねじ部Ｂが形成され、この雄ねじ部Ｂがシリンダ１１ａの底部を貫通するねじ穴に螺合することでシリンダ１１ａに連結されている。また、補助収容室１２の雄ねじ部Ｂには、中心軸に沿って細長い管Ｂ１が形成されている。つまり、補助収容室１２と、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２とは、雄ねじ部Ｂに設けられた管Ｂ１を介して連通している。
【００１９】
また、上記ガス容器１２ａは、伸縮自在な金属製の２枚のダイヤフラムａ１，ａ２の外周同士を接合することによって形成されており、一方のダイヤフラムａ１が雄ねじ部Ｂに設けられた管Ｂ１に対峙、つまり作動油に対峙するように補助収容室１２内に配置されている。このようなガス容器１２ａは、内部にガス導入管１３の一端が挿入されており、ガス導入管１３を介して供給された加圧気体を内部に封止している。なお、上記加圧気体は空気でも良いが、気体を構成する分子サイズが酸素や二酸化炭素よりも大きい窒素ガスを選択することによって、ガス容器１２ａから作業油に加圧気体が漏れ出るのを抑制できる。
【００２０】
このように構成された補助収容室１２は、アキュムレータとして機能する。つまり、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に収容される作動油の圧力がガス容器１２ａに封入される加圧気体の圧力より高くなると、ガス容器１２ａが圧縮されて補助収容室１２内に作動油が蓄えられ、一方シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に収容される作動油の圧力がガス容器１２ａに封入される加圧気体の圧力より低くなると、ガス容器１２ａの膨張によって補助収容室１２からシリンダ１１ａの第２室Ｒ２に作動油が放出される。
【００２１】
ガス導入管１３は、一端がガス容器１２ａの内部に挿入され、他端が図示しないガスポンプに接続され、補助収容室１２とシリンダ１１ａの第２室Ｒ２とを連通する雄ねじ部Ｂの反対側に設けられている。このようなガス導入管１３は、上記ガスポンプから供給される加圧気体をガス容器１２に導入、あるいは上記ガスポンプの吸引動作によってガス容器１２ａ内の加圧気体をガスポンプに送り出す。
【００２２】
伸縮状態検出部１４は、ガス容器１２の伸縮状態を検出するセンサであり、コイル１４ａ及び磁石１４ｂから構成されている。コイル１４ａは、銅（Ｃｕ）やＡｇ等の金属線の表面を所定の絶縁膜で覆った絶縁膜被覆線であり、ガス導入管１３の周面に巻回されている。このようなコイル１４ａの両端は、コントローラ７の入力端に接続される。磁石１４ｂは、コイル１４ａの外周に沿うと共にコイル１４ａと距離をあけて固定された円弧状の永久磁石である。
【００２３】
第１の油圧ポンプ２ａは、例えば二方向吐出型の容量ポンプであり、入力軸が第１のポンプモータ４ａの回転軸に接続されていると共に、一方の吐出口が配管を介して作動部１１の第１室Ｒ１に接続され、他方の吐出口が配管を介して第１の貯油タンク３ａに接続されている。この第１の油圧ポンプ２ａは、入力軸の回転方向によって作動油の吐出方向（言い換えれば、どちらの吐出口から作動油が吐出されるか）が決定され、入力軸の回転速度（回転数）によって吐出流量が決定される。第１の貯油タンク３ａは、第１の油圧ポンプ２ａから排出される作動油を貯留するための容器である。
【００２４】
第１のポンプモータ４ａは、例えばＡＣサーボモータであり、第１のモータドライバ５ａから供給されるモータ駆動信号に応じて回転する。このような第１のポンプモータ４ａの回転軸は第１の油圧ポンプ２ａの入力軸に接続されているので、第１のポンプモータ４ａの回転方向及び回転速度を制御することにより、第１の油圧ポンプ２ａによる作動油の吐出方向及び吐出流量を任意に制御できる。
【００２５】
第１のモータドライバ５ａは、コントローラ７から入力される回転速度指令値に応じて第１のポンプモータ４ａを駆動するためのモータ駆動信号（駆動電流）を生成して第１のポンプモータ４ａに出力する。第１のパルスジェネレータ６ａは、例えばロータリーエンコーダであり、第１のポンプモータ４ａの回転に応じたパルス信号（具体的には、第１のポンプモータ４ａが一定角度回転するのに要した時間を１周期とするパルス信号）を生成して第１のモータドライバ５ａに出力するパルス発生器である。上記第１のモータドライバ５ａには、このような第１のパルスジェネレータ６ａから出力されるパルス信号がフィードバックされており、回転速度指令値によって指示される回転速度と実際の第１のポンプモータ４ａの回転速度とが一致するようにフィードバック制御を行うことができるようになっている。
【００２６】
第２の油圧ポンプ２ｂは、第１の油圧ポンプ２ａと同様に、例えば二方向吐出型の容量ポンプであり、入力軸が第２のポンプモータ４ｂの回転軸に接続されていると共に、一方の吐出口が配管を介して作動部１１の第２室Ｒ２に接続され、他方の吐出口が配管を介して第２の貯油タンク３ｂに接続されている。この第２の油圧ポンプ２ｂは、第１の油圧ポンプ２ａと同様に、入力軸の回転方向によって作動油の吐出方向が決定され、入力軸の回転速度によって吐出流量が決定される。第２の貯油タンク３ｂは、第２の油圧ポンプ２ｂから排出される作動油を貯留するための容器である。
【００２７】
第２のポンプモータ４ｂは、例えばＡＣサーボモータであり、第２のモータドライバ５ｂから供給されるモータ駆動信号に応じて回転する。このような第２のポンプモータ４ｂの回転軸は第２の油圧ポンプ２ｂの入力軸に接続されているので、第２のポンプモータ４ｂの回転方向及び回転速度を制御することにより、第２の油圧ポンプ２ｂによる作動油の吐出方向及び吐出流量を任意に制御できる。
【００２８】
第２のモータドライバ５ｂは、コントローラ７から入力される回転速度指令値に応じて第２のポンプモータ４ｂを駆動するためのモータ駆動信号（駆動電流）を生成して第２のポンプモータ４ｂに出力する。第２のパルスジェネレータ６ｂは、例えばロータリーエンコーダであり、第２の油圧ポンプ２ｂの回転に応じたパルス信号（具体的には、第２のポンプモータ４ｂが一定角度回転するのに要した時間を１周期とするパルス信号）を生成して第２のモータドライバ５ｂに出力するパルス発生器である。上記第２のモータドライバ５ｂには、このような第２のパルスジェネレータ６ｂから出力されるパルス信号がフィードバックされており、回転速度指令値によって指示される回転速度と実際の第２のポンプモータ４ｂの回転速度とが一致するようにフィードバック制御を行うことができるようになっている。
【００２９】
このように本実施形態では、第１のポンプモータ４ａ及び第２のポンプモータ４ｂの回転方向及び回転速度を制御することにより、作動部１１の第１室Ｒ１と第２室Ｒ２の間に任意の圧力差を生じさせることができ、その結果、作動部１１にて発生する推力（制振対象物Ｔに作用する力）を任意に制御できる。
【００３０】
コントローラ７は、本油圧アクチュエータＡを全体的に統括制御する制御装置であり、第１のモータドライバ５ａ、第２のモータドライバ５ｂ及び伸縮状態検出部１４等と電気的に接続されている。このようなコントローラ７は、例えば、上位制御装置Ｊから入力される減衰力指令値に基づいて第１のポンプモータ４ａ及び第２のポンプモータ４ｂの回転制御を行う。ここで、上位制御装置Ｊから入力される減衰力指令値とは、例えば、制御対象物Ｔと支持架台Ｄとの相対速度に基づいて算出された、その相対速度への抵抗力に相当する値（言い換えれば減衰係数）である。つまり、上位制御装置Ｊは、制御対象物Ｔと支持架台Ｄとの相対速度を検出する相対速度検出部Ｓの出力信号に基づいて、相対速度への抵抗力に相当する減衰力指令値を算出してコントローラ７に出力する。また、詳細については後述するが、コントローラ７は、伸縮状態検出部１４のコイル１４ａから入力される電力に基づいて補助収容室１２の伸縮状態を検知する。
【００３１】
次に、上記のように構成された油圧アクチュエータＡの作用効果及び動作について説明する。補助収容室１２は、作動部１１に設けられたアキュムレータとして機能する。つまり、補助収容室１２は、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に収容される作動油の圧力がガス容器１２ａに封入される加圧気体の圧力より高くなると、ガス容器１２ａが圧縮されることで作動油を蓄え、一方シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に収容される作動油の圧力がガス容器１２ａに封入される加圧気体の圧力より低くなると、ガス容器１２ａの膨張によってシリンダ１１ａの第２室Ｒ２に作動油を放出する。
【００３２】
また、ガス容器１２ａにおいて、一方のダイヤフラムａ１が圧縮されると、他方のダイヤフラムａ２は圧縮された内部の加圧気体によって膨らむ。この結果、伸縮状態検出部１４のコイル１４ａが下方向に移動するので、電磁誘導によって起電力が発生して、コントローラ７に入力される。また、作動油の圧力が低くなって、一方のダイヤフラムａ１が膨らんだ場合には、他方のダイヤフラムａ２は収縮する。この際も、伸縮状態検出部１４のコイル１４ａが上方向に移動するので、電磁誘導により起電力が発生して、コントローラ７に入力される。そして、コントローラ７は、伸縮状態検出部１４のコイル１４ａから入力された起電力に基づいてガス容器１２ａの伸縮状態を検知する。
【００３３】
このような本実施形態によれば、シリンダ１１ａの第２室Ｒ２に連通して設けられ、ガスが封止された伸縮自在なガス容器１２ａを内部に備える補助収容室１２を備えることで、補助収容室１２に作業油を蓄えて、作動部１１に印加される油圧を安定させることができるので、作動部１１の動作を安定させることができる。また、本実施形態によれば、補助収容室１２が作動部１１に設けられているので、補助収容室１２と作動部１１とが配管で接続されている場合に、配管の長さによって発生する反応遅れを抑制できる。また、本実施形態によれば、上記伸縮状態検出部１４及びコントローラ７を用いることでガス容器１２ａの伸縮状態を検知することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、シリンダ１１ａの第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２に作動油を供給する構成を採用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、第２室Ｒ２にのみ作動油を供給する構成を採用しても良い。
【００３５】
（２）上記実施形態では、用途として例えば車両用サスペンションを想定したが、本発明はこれに限定されず、プレス機に設けられるダイクッション装置など、制振対象物と支持架台との間に介装された推力発生装置１にて発生する推力を動的に制御することにより、制振対象物の制振制御を行う用途に広く利用することができる。
【００３６】
（３）上記実施形態では、第１、第２のモータドライバ５ａ，５ｂを用いているが、第１、第２のモータドライバ５ａ，５ｂに替えてトルク制御用のモータドライバを用いてもよい。つまり、このトルク制御用のモータドライバは、コントローラ７から入力される回転速度指令値に応じて第１、第２のポンプモータ４ａ，４ｂをトルク制御するためのモータ駆動信号を生成して第１、第２のポンプモータ４ａ，４ｂに出力する。この場合、第１、第２のパルスジェネレータ６ａ，６ｂは不要となる。
【００３７】
（４）上記実施形態では、ダイヤフラムａ１，ａ２からなるガス容器を備えた補助収容室１２をアキュムレータとして採用したが、ダイヤフラム以外に、ブラダをガス容器として備えた補助収容室１２を採用してもよい。
（５）上記実施形態では、伸縮状態検出部１４が搭載されているが、この伸縮状態検出部１４は搭載されていないくてもよい。また、伸縮状態検出部１４の代わりに、伸縮状態検出部１４と同じようにコイル及び磁石からなると共に設置され、ガス容器１２の伸縮によって発電する発電機を搭載するようにしてもよい。また、伸縮状態検出部１４の代わりに、伸縮状態検出部１４と同じようにコイル及び磁石からなると共に設置される位置調整部を搭載し、コントローラ７から位置調整部のコイルに電力を供給することによってガス容器１２の上下方向の位置を調整して、補助収容室１２がアキュムレータとして機能する際の特性を変化させるようにしてもよい。
【００３８】
（６）上記実施形態では、補助収容室１２がシリンダ１１ａの底部に設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３（ａ）に示すように、シリンダ２１ａ及びピストン/ロッド２１ｂを備える推力発生装置２１において、ピストン/ロッド２１ｂ内に補助収容室２１ｃを設け、この補助収容室２１ｃにブラダ型ガス容器２１ｄを備えるようにしてもよい。この際、シリンダ２１ａの部屋Ｒ４と補助収容室２１ｃとを連通するために開口Ｋ１を設ける必要がある。また、ブラダ型ガス容器２１ｄには、ガス導入管２１ｅを接続する。
【００３９】
また、図３（ｂ）に示すように、シリンダ３１ａ及びピストン/ロッド３１ｂを備える推力発生装置３１において、ピストン/ロッド３１ｂ内に補助収容室３１ｃを設け、この補助収容室３１ｃにダイヤフラム型ガス容器３１ｄを備えるようにしてもよい。この際も、シリンダ３１ａの部屋Ｒ５と補助収容室３１ｃとを連通するために開口Ｋ２を設ける必要がある。また、ダイヤフラム型ガス容器３１ｄには、ガス導入管３１ｅを接続する。なお、ガス容器については、ピストンあるいはロッドのいずれかに設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ…油圧アクチュエータ、Ｔ…制振対象物、Ｄ…支持架台、１…推力発生装置、２ａ…第１の油圧ポンプ、３ａ…第１の貯油タンク、４ａ…第１のポンプモータ、５ａ…第１のモータドライバ、６ａ…第１のパルスジェネレータ、２ｂ…第２の油圧ポンプ、３ｂ…第２の貯油タンク、４ｂ…第２のポンプモータ、５ｂ…第２のモータドライバ、６ｂ…第２のパルスジェネレータ、７…コントローラ７、Ｅ１、Ｅ２…バネ要素、Ｅ３…減衰要素、１１…作動部、１２…補助収容室、１３…ガス導入管、１４…伸縮状態検出部、１１ａ…シリンダ、１１ｂ…ピストン、１１ｃ…ロッド、Ｒ１…第１室、Ｒ２…第２室、１２ａ…ガス容器、１４ａ…コイル、１４ｂ…磁石、Ｂ…雄ねじ部、Ｂ１…管、Ｊ…上位制御装置、Ｓ…相対速度検出部、ａ１、ａ２…ダイヤフラム、２１…推力発生装置、２１ａ…シリンダ、２１ｂ…ピストン/ロッド、２１ｃ…補助収容室、２１ｄ…ブラダ型ガス容器、２１ｅ…ガス導入管、Ｋ１…開口、Ｒ４…部屋、３１…推力発生装置、３１ａ…シリンダ、３１ｂ…ピストン/ロッド、３１ｃ…補助収容室、３１ｄ…ダイヤフラム型ガス容器、３１ｅ…ガス導入管、Ｋ２…開口、Ｒ５…部屋、Ｐ１、Ｐ２…給油ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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