(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
前記複数のシリンダの各々の押しのけ量が前記シリンダ容積のサイクルごとに制御されるノーマル運転中において、シリンダの前記選択は、実際の押しのけ量を押しのけ要求信号に最適にマッチさせるように実施されることを特徴とする油圧機器。
【請求項２】
各グループにおけるシリンダは、トルクリップル及び軸受サイドロードの一方又は両方を制限するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の油圧機器。
【請求項３】
前記グループにおけるシリンダは、シリンダ容積の繰り返しサイクル中における最大トルク及び最小トルク間の変化が、前記最大トルクの１０％以内に軽減されるように選択されることを特徴とする請求項２に記載の油圧機器。
【請求項４】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
前記シリンダの内面と共に前記シリンダ容積を規定するピストンを駆動するカムとを備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
少なくともある状況において、軸受サイドロードを軽減するために、選択された１以上のシリンダグループ内の各シリンダについて、前記カムの反対側に位置し、前記シリンダと同位相で作動するもう一つのシリンダが存在し、又は、ｍを整数として３６０°／ｍの角度だけ互いに離して前記カムの周りに配置され、前記シリンダと同位相で作動する他のｍ個のシリンダが存在するように、１以上のシリンダグループが選択されることを特徴とする油圧機器。
【請求項５】
前記複数のシリンダの各々の押しのけ量が前記シリンダ容積のサイクルごとに制御されるノーマル運転中において、シリンダの選択は、該シリンダの選択が変更されうる最大頻度に比べて少ない頻度で変更されることを特徴とする請求項１に記載の油圧機器。
【請求項６】
前記複数のシリンダは、（ポンプ、或いは、ポンプ−モータのポンピングモードの場合には）共通の作動流体出力又は（モータ、或いは、ポンプ−モータのモータリングモードの場合には）共通の作動流体入力を共有しており、前記コントローラによる前記電子制御バルブの制御のおかげで、シリンダ容積の各サイクルにおいて、前記共通の作動流体出力又は前記共通の作動流体入力に個別に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の油圧機器。
【請求項７】
前記コントローラは、運転中に、幾つかの状況下において、少なくとも１のグループを形成するシリンダを変更するために、或いは、少なくとも１のグループが選択される状況を変更するために、前記グループ化データを予め記憶していることを特徴とする請求項６に記載の油圧機器。
【請求項８】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
前記コントローラは、アクティブサイクル中における各シリンダによる作動流体の正味の押しのけ量を変化させるために、各シリンダに関連付けられた少なくとも１の前記電子制御バルブのオープン時間及び／又はクローズ時間を制御するようにプログラムされていることを特徴とする油圧機器。
【請求項９】
前記油圧機器は、各シリンダからの平均流量に対するピークの比が１．４０未満になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧機器。
【請求項１０】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
シリンダ容積のサイクル中において、位相角が排出開始の０°から測定される場合、シリンダ容積のサイクルの位相角が２５°から８０°の間であるときに、作動流体の流量の変化速度は実質的に一定であることを特徴とする請求項１に記載の油圧機器。
【請求項１１】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
少なくとも、シリンダ容積の各サイクルの位相角が上死点及び下死点の中間のポイントの±２０°の範囲内であるとき、前記作動流体の流量は実質的に一定であることを特徴とする油圧機器。
【請求項１２】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
複数のシリンダはシリンダの複数のバンクに分布しており、
前記コントローラは、各シリンダが関連するバンクに応じて、個々のシリンダがアクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施するかについて違った選択を行うようにプログラムされていることを特徴とする油圧機器。
【請求項１３】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
前記複数のシリンダは、少なくとも第１のセット及び第２のセットに分類され、
前記選択されたシリンダは、前記第１のセットからの１以上のシリンダグループと、前記第２のセットからの１以上のシリンダグループとを備え、
前記第１のセットからのシリンダグループは第１のグループサイズを有すると共に、前記第２のセットからのシリンダグループは前記第１のグループサイズとは異なる第２のグループサイズを有することを特徴とする油圧機器。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記第１のセットのシリンダにおける１以上のシリンダグループの選択を変更すると共に、同時に、前記第２のセットのシリンダにおける１以上のシリンダグループの選択を変更するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１３に記載の油圧機器。
【請求項１５】
コントローラと、
複数のシリンダと、
低圧作動流体ラインと、
高圧作動流体ラインと、
各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の第１の電子制御バルブと、
複数の更なるシリンダと、
各更なるシリンダと前記低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間における作動流体の流れを制御する複数の更なる電子制御バルブと、
を備え、
前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、
前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、
前記コントローラは、シリンダ容積の各サイクルにおいて各更なるシリンダに対して、更なるシリンダが正味の作動流体の押しのけを有するアクティブサイクルを実施するか、或いは、正味の作動流体の押しのけを有さない非アクティブサイクルを実施するかを選択するために、前記更なる電子制御バルブの開閉を能動的に制御するように作動可能であり、
前記コントローラは、アクティブサイクルを実施するシリンダの選択が前記カムの１サイクルと次のサイクルとで異なるアルゴリズムに従って、前記更なるシリンダがアクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施するかを選択するようにプログラムされていることを特徴とする油圧機器。
【請求項１６】
油圧回路を備え、
該油圧回路は、タービンによって駆動される油圧ポンプと、
発電機を駆動する油圧モータと
を備え、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの一方又は両方が請求項１に記載の油圧機器であることを特徴とする再生エネルギー発電機。
【請求項１７】
前記コントローラが前記複数のシリンダからアクティブサイクルを実施するシリンダを選択する工程と、
その後、前記シリンダの選択が変更されるまで、各選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施し、前記複数のシリンダの残りのシリンダが非アクティブサイクルを実施するように、前記電子制御バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載の油圧機器の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ容積の各サイクルで各シリンダによって押しのけられる作動油の容積が電子制御バルブの制御によって選択可能である、風力発電機における油圧トランスミッションのような用途に適した大型油圧機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ０３６１９２７（Ｓａｌｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒａｍｐｅｎ）から、低圧マニホールドから各シリンダへの作動油の流れを規制すると共に、正味の作動流体の押しのけを伴うポンピングサイクル又は正味の作動油の押しのけを伴わないアイドルサイクルを実施するかを決定するようにシリンダ容積の各サイクルにおいて電子制御バルブを制御するように設けられた電子制御バルブを各シリンダが有する油圧ポンプを駆動することが知られている。ＥＰ０４９４２３６（Ｓａｌｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒａｍｐｅｎ）は、各シリンダと高圧マニホールド（高圧バルブ）との間のバルブもまた、シリンダ容積の各サイクルにおいて電気的に制御されることで、各シリンダが作動油の正味の押しのけを伴うモータリングを実施可能に改良されることが開示されている。ＥＰ１５３７３３３（Ｓｔｅｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）には、ポンピングモード又はモータリングモードのいずれかでは、作動チャンバ容積の各サイクルにおいて、各シリンダは、その最大ストローク容積の一部又は全部を押しのける部分的なストロークが可能であることが示されている。典型的には、部分的な押しのけサイクルが用いられるときには、最も効率的になるように、全体の押しのけサイクルがミックスされる。このタイプの機器の例としては、“Digital Displacement”ブランドの油圧ポンプ及びモータがある（Digital Displacementは英国のArtemis Intelligent Power Limited of Loanheadの登録商標である）。
【０００３】
このタイプの油圧機器は、シリンダ容積の各サイクルにおける押しのけ量が選択可能であるので、十分に長い期間における平均された、無限に可変な範囲の出力又は入力押しのけ量を提供できる。典型的な用途において、個々のシリンダが取るべき押しのけ量に関する次の決定ポイントの前には非常に短い遅延しかないので、押しのけ要求の変化に対して迅速に応答できる。このように典型的な制御アルゴリズムは、全体の押しのけ量が要求信号（所望の押しのけ量であってもよいし、或いは、高圧マニホールドの圧力のように、押しのけ量に関連する変数であってもよい）に最適にマッチするように、各シリンダによって押しのけられる容積を選択する。従って、アクティブサイクル（正味の作動流体の押しのけがあり、作動流体の最大量が押しのけられるフルストロークサイクル、又は、この量の一部だけが押しのけられる部分ストロークサイクル）又は非アクティブサイクル（非アクティブサイクルでは、正味の作動流体の押しのけがない。多分その理由は、正味の作動流体の押しのけが起こらないように、受け取られる作動流体が低圧マニホールドに出力し戻されるように低圧バルブがオープンに保持されるからであり、あるいは、単にシリンダ内の作動流体の小さな残り容積にキャビテーションが生じて作動流体の正味の押しのけが起こらないように、全てのバルブがクローズに保持されるからである。）を実施するか否かに関する決定は、各シリンダの各容積サイクルにおいて、独立に行われる。従って、選択されるシリンダ間には、相関がない。各シリンダは、押しのけ信号及び正味の出力にもよるが、選択される可能性が平等にある。
【０００４】
この配置はいくつかの利点を有している。各シリンダ及びそれに関するバルブは、典型的には等しい摩耗を受ける。そして、押しのけ量の無限な可変レンジ、要求の変化に対する迅速な応答といった利点が最大化される。
【０００５】
本発明は、このタイプの機器の長期信頼性を改善することを目的としており、特に大型の機器、再生エネルギー発電機のような用途において、特に、洋上風車のナセルのように保守が困難な場所に配置されている用途に関する。そのような用途では、信頼性、寿命及び保守訪問の間隔が重要である。
【０００６】
信頼性を最大化するために、トルクリップル及び軸受サイドロードを最小化することが有利である。トルクリップルとは、このタイプの機器の量子化された押しのけ出力から生じるトルクの変化を意味する。問題となるトルクは、油圧機器のクランクシャフト、又は、該油圧機器に連結された他の機器に作用するトルクであってもよく、油圧モータに連結された発電機のドライブシャフトや回転シャフトを介して、油圧ポンプに連結された風車の翼に作用するトルクであってもよい。軸受サイドロード（bearing side load）とは、クランクシャフトに連結されたカム上におけるピストンの動きによってカムに付与される不均一な径方向の力に起因して、油圧機器のクランクシャフトおよび該クランクシャフトを保持する軸受に作用する正味の径方向力を意味する。各ピストンからカムに作用する力は、シリンダ容積の各サイクルにおいてそれぞれのシリンダで選択される押しのけ量に依存して変化する。上述のアルゴリズムに従って制御される油圧機器の場合、シリンダが選択される連続的でランダムな変化によって、トルクリップル及び軸受サイドロードの両方が顕著となり得る。軸受サイドロードは、互いに隣接配置されたシリンダによって駆動され、足し合されると大きな合力となる力を及ぼすピストンによって主に作用される力をもたらす幾つかの押しのけレベルにおいて特に高くなり得る。
【０００７】
本発明は、上述のタイプの油圧機器において、トルクリップル及び／又は軸受サイドロードの軽減という技術的問題を解決することを目的とする。軸受サイドロードの場合、本発明のある態様は、いくらかの小さな軸受サイドロードは軸受の滑りを確保するために有利となり得るので、軸受サイドロードをゼロとはせずに、軸受サイドロードを軽減することを目的としている。
【０００８】
ＥＰ２０５５９４３（Ｋｉｎ−ｈｏ  ａｎｄ  Ｋｕｔｔｌｅｒ）は、このタイプの油圧機器の操作方法が開示されており、予め算出された駆動パルスのパターンがバルブを精度よく電子制御するように使用されており、該予め計算されたパターンはトルクリップルが軽減されるように選択されている。しかしながら、あるパターンが完了して次が開始するときにトルクリップルを変化することは困難であり、特に、該予め計算されたパターンは比較的短いことが好ましいので、軸受サイドロードを考慮していない。どの予め計算されたパターンが用いられているかに関する決定は頻繁に行われており、どのシリンダが用いられているかとの間には相関がない。
【０００９】
ＵＳ４７２４７４２（Ｐｏｃｌａｉｎ）は、シリンダが少なくとも２つのグループに分けられた油圧機器が開示されており、該２つの少なくとも２つのグループは軸受サイドロードを軽減するように選択されるとよく、各グループのシリンダの全てはバルブの駆動によって油圧流体の供給がオンオフされるようになっている。この技術は、シリンダのグループのオンオフを切り替えるためにシリンダ容積の複数のサイクル期間を必要としており、上述のタイプの機器に比べてゆっくり応答し、無限に可変な押しのけ量や押しのけ要求に対する迅速な応答といった有利な点が全体的に失われている。上述のタイプの改良がなされた機器はすでに知られているので、そのようなタイプの機器を考慮する理由はない。更に、シリンダのグループ化が固定されており、変更することができない。
【発明の概要】
【００１０】
シリンダ容積とは、シリンダとそのそれぞれのピストンとの間で規定される作動チャンバの瞬間的な容積を意味する。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、コントローラと、複数のシリンダと、低圧作動流体ラインと、高圧作動流体ラインと、各シリンダと低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間の作動流体の流れを制御する複数の電子制御バルブと、を備え、前記コントローラは、シリンダ容積のサイクル毎に各シリンダについて、正味の作動流体の押しのけがあるアクティブサイクル、又は、正味の作動流体の押しのけがない非アクティブサイクルをシリンダで行うかを選択するために、前記電子制御バルブのオープン及び／又はクローズを能動的に制御するように作動可能であり、前記コントローラは、予め設定されたグループ化データに基づいて選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施するように構成されており、前記選択されたシリンダ全てによって、一つ以上のシリンダグループを形成し、各グループは各グループ内の全てのシリンダ間に前記グループにおけるシリンダ数ｎを２以上の整数として３６０°／ｎだけ互いに離れた位相角で作動するという相関を有し、前記複数のシリンダの各々の押しのけ量が前記シリンダ容積のサイクルごとに制御されるノーマル運転中において、シリンダの前記選択は、実際の押しのけ量を押しのけ要求信号に最適にマッチさせるように実施されることを特徴とする。
【００１２】
従って、選択が変更されるまで、選択されたシリンダは各容積サイクルの間にアクティブサイクルを実施すると共に、残りのシリンダは各容積サイクルの間に非アクティブサイクルを実施する。選択されたシリンダは１以上のグループを形成しているので、もし第１のシリンダが典型的にアクティブサイクルを実施しているのならば、同じグループの第２のシリンダは典型的にアクティブサイクルを実施するように、シリンダの選択には相関がある。このように、アクティブサイクルを実施するシリンダの選択の間に相関がない公知の配置に対して、これらのグループは、機器の寿命を改善するために、例えばトルクリップル又は軸受サイドロードを軽減するために規定されるとよい。結果として、使用可能なシリンダの複数の個別部分のうち一つがアクティブサイクルを実施するように、コントローラはシリンダを作動する。それぞれのシリンダがアクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施すべきかについて、各シリンダにおいて独立的に決定がなされるならば、使用可能なシリンダの複数の個別部分は、使用可能なシリンダの可能な個別部分の数より、数が少ない。使用可能なシリンダの個別部分の数は、好ましくは、複数のシリンダにおけるシリンダ数より少ないとよい。
【００１３】
前記複数のシリンダは、油圧機器の全てのシリンダであってもよく、或いは、偏心の周りの全てのシリンダであってもよいが、油圧機器は異なる方法で選択された１以上の更なるシリンダを備えることができる。
【００１４】
好ましくは、油圧機器は回転シャフト、及び、回転シャフトの位置を決定するためのシャフトセンサを備え、コントローラはシリンダ容積のサイクルとの位相関係において電子制御バルブを作動するように構成され、シャフト位置センサによって測定されたシャフト位置を考慮する。
【００１５】
相関とは、押しのけ量と実質的に独立しており、押しのけ要求信号が変化するまで、押しのけ要求が特定のシリンダがシリンダ容積の各サイクルにおいて選択される要因となる最大出力の一部で保持されたときに、従来の機器で一時的に生じ得る明らかな相関がないことを意味する（例えば、位相角において等しく配置された１２シリンダを有する機器では、最大要求が正確に２５％要求において、要求信号が小さく変化するまで、同じ３シリンダが各サイクルで選択される）。このように、シリンダの選択が変更されるまで、選択されたシリンダは典型的にアクティブサイクルを実施する一方で、前記複数のシリンダの残りが非アクティブサイクルを実施する。
【００１６】
シリンダグループとは最低２つのシリンダを意味する。典型的には、シリンダグループは少なくとも３シリンダのグループである。典型的には、それらのシリンダは同じ容積を有する。典型的には、位相オフセットとは別に、シャフト位相角に伴うシリンダ容積のプロファイルは、各シリンダにおいて同じである。
【００１７】
好ましくは、各グループにおけるシリンダは、トルクリップルと軸受サイドロードの一方又は両方を制限するように（好ましくは最小とするように）選択される。
【００１８】
トルクリップルは、高圧作動流体ラインへの（ポンプ、或いは、ポンプーモータにおいてポンプとして動作する場合）、或いは、高圧作動流体ラインからの（モータ、或いは、ポンプーモータにおいてモータとして動作する場合）シリンダによる作動流体の押しのけ量の変化に大きく影響される。１以上のシリンダグループだけがアクティブサイクルを実施することによって、各グループはトルクリップルが制限されるように選択され、全体のトルクリップルが制限される。シリンダグループによって発生されたトルクリップルはグループにおけるシリンダ間の位相の違い、及び、シリンダ容積の各サイクルにおける位相角に伴う流体の押しのけ量の変化に依存する。選択されたシリンダはアクティブサイクルを実施し、残りのシリンダはシリンダグループの選択が変化するまでアイドルサイクルを実施する。典型的には、シリンダグループの選択における変更は最小限とされ、その結果、グループ選択によって一時的に発生し得るトルクリップルを最小化する。
【００１９】
軸受サイドロードはカムに作用する不均一力によって生じ、正味の径方向力をもたらす。軸受サイドロードは、例えば、同じグループにおいて同位相であり、且つ、互いにカムの反対側にあるシリンダを含むことによって制限され、カムそして軸受に作用する力が打ち消される。このように、クランクシャフト及び軸受に作用する好ましくない力を軽減する。
【００２０】
それにもかかわらず、ある態様では、軸受サイドロードはゼロまで軽減されずに、いくらかの小さな軸受サイドロードが残される。これは、軸受サイドロードが全くなくなると、軸受すべりのリスクが生ずることに役立つ。例えば、いくつかのシリンダグループが軸受サイドロードがなくなるように選択されるが、少なくとも１のシリンダグループはいくらかの時間において、いくらかの軸受サイドロードを発生させるように構成される。軸受サイドロードはシャフトの回転によって旋回する。このように、軸受サイドロードは可能な限りゼロに近い閾値以下に維持される。
【００２１】
典型的にはグループにおけるシリンダは、シリンダ容積の繰り返しサイクルの間に、最大トルクと最小トルクとの間の変化が最大トルクの１０％以内、好ましくは５％以内に軽減されるように選択される。
【００２２】
油圧機器は各グループにおけるシリンダが、２以上のｎを整数として、３６０°／ｎ離れて配置された位相角で作動されるように構成されることで、トルクリップルが制限される。
【００２３】
この位相の違いは、ほとんどのカム作動面プロファイルにおいてトルクリップルを最小化する。任意の２シリンダ間における位相の違いは、カム周りの２シリンダの押しのけ角度、及び、カムの作動面のプロファイルによって決定される。カムはリングカムであってもよい。シリンダはリングカムの外側周りに配置されていてもよい。シリンダはリングカムの内側周りに配置されていてもよい。カムはマルチローブカムであってもよい。
【００２４】
前記シリンダの内面と共に前記シリンダ容積を規定するピストンを駆動するカムを更に備え、少なくともある状況では、選択された１以上のグループの各シリンダにおいて、カムの反対側に配置された前記シリンダと同位相で作動されるもう一つのシリンダがあり、又は、ｍを整数とすると、軸受サイドロードを制限するために３６０°／ｍの角度でカムの周りに互いに配置された前記シリンダと同位相で作動される他のシリンダがあるように、１以上のシリンダが選択される。好ましくは、軸受サイドロードが制限されるが、軸受滑りを避けるために小さな軸受サイドロードを有することが有利であるため、ゼロまで軽減しない代わりに、閾値より小さく維持されるとよい。
【００２５】
従って、シリンダ内で（典型的には、ピストンとピストンシュー又はローラを介して）作動流体によってカムに作用する力が、カムの反対側のシリンダ（又は、実質的にゼロの正味の合力を有する３６０°／ｍで互いに配置されたｍシリンダ）によって反対の意味で作用される実質的に同じ径方向内側力とバランスされる。これは、軸受サイドロードを最小化する。油圧機器が最大押しのけ量の特定の部分で作動されるとき、１以上のシリンダグループは、このように選択されてもよい。最大押しのけ量の部分とは、各シリンダが、あるシャフト回転速度においてシリンダ容積の各サイクルにおいて押しのけ可能な作動流体の最大量を押しのける際に生じ得る押しのけ量の比率を意味する。
【００２６】
前記複数のシリンダの各々の押しのけ量が前記シリンダ容積のサイクルごとに制御されるノーマル作動中において、シリンダの前記選択は１以上のシリンダグループを選択することによって、実際の押しのけ量を、押しのけ要求信号に最適にマッチするために必要とされるより少ない頻度で、複数のシリンダグループの間から、シリンダ容積のサイクル周波数に等しい周波数で変化する。
【００２７】
前記複数のシリンダの各々の押しのけ量が前記シリンダ容積のサイクルごとに制御されるノーマル作動中において、シリンダの選択は該シリンダの選択が変更されうる最大頻度に比べて少ない頻度（例えば、時間の少なくとも９０％、又は、少なくとも時間の９５％或いは９８％）で変化するとよい。
【００２８】
これらのアプローチは、各シリンダによって作動流体がシリンダ容積の各サイクルにおいて電子制御バルブの制御によって選択可能な油圧機器のノーマル作動モードとは対照的であり、シリンダの位相がｎ°離れているならば、個々のシリンダを選択するかに関する決定は、シリンダ容積のサイクルの周波数３６０／ｎ＊で行われることを意味している。シリンダ容積の各サイクルにおいてアクティブサイクルを実施する選択されたシリンダの作動と、シリンダ容積の各サイクルにおいて非アクティブサイクルを実施する前記複数の残りのシリンダとの組み合わせは、シリンダ選択の頻度を減少させ、トルクリップル及び／又は軸受サイドロードを減少させる。これは、シリンダの選択が変化するからであり、トルクリップル及び／又は軸受サイドロードを減少させるように選択された１以上のグループから、トルクリップル及び／又は軸受サイドロードを減少するように選択された異なる１以上のグループに対して、典型的には、トルクリップル及び／又は軸受サイドロードの遷移をもたらす。
【００２９】
ノーマル作動中において、コントローラは、使用可能なシリンダの個別部分のセットの一つが使用されるように複数のシリンダから１以上のシリンダの群を選択し、且つ、シリンダの選択が、シリンダ容積のサイクルにおいてシリンダ容積のサイクル周波数と等しい周波数又は前記周波数の半分の周波数未満又は前記周波数の１／４で、異なる１の個別押しのけのセットを選択することによって、押しのけ要求信号に最適にマッチするように求められる頻度より少なくなるように構成されていてもよい。
【００３０】
これらのアプローチは、特に、タービンのイナーシャが比較的高く、ポンプの押しのけ量変化の遅延が特に関連しない（例えば風速の変動に起因してタービンの回転速度が変化する）ので、例えば風車のような再生エネルギータービン、特に１トンの質量を有するタービンに連結された油圧ポンプの場合に、特に有用である。
【００３１】
油圧機器は、例えばシャットダウン又はスタートアップ、或いは、過渡的な事象や欠陥に応じて、１以上の二者択一の作動モードにおいて、より頻繁にシリンダの選択を変更してもよい。
【００３２】
典型的には、前記複数のシリンダは共通の作動流体出力（ポンプ又はポンプーモータにおけるポンピングモードの場合）又は共通の作動流体入力（モータ又はポンプーモータにおけるモータリングモードの場合）を共有し、コントローラによって電子制御バルブを制御することによって、シリンダ容積の各サイクルにおいて共通の作動流体出力又は共通の作動流体入力に個々に接続可能である。
【００３３】
二者択一の作動流体出力又は入力をそれぞれ有する追加のシリンダがあってもよい。好ましくは、相関のあるアクティブサイクルにあるシリンダが、コントローラがコンピュータプログラムを実行することによって（ハードウェアとして規定されるよりもむしろ）選択される。
【００３４】
コントローラは、複数のシリンダグループを規定するシリンダグループ化データを考慮して、個々のアクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施するかを選択してもよい。
【００３５】
シリンダグループ化データはＲＡＭのようなコンピュータ可読媒体に蓄積されている。シリンダグループ化データは油圧装置の作動前に決定されていてもよい。シリンダグループ化データは油圧機器の作動中に生成されてもよい。
【００３６】
コントローラは作動中に少なくとも１のグループを作成するシリンダを変更するために、或いは、少なくとも１のグループが選択されている状況を変更するために、シリンダグループ化データを予め記憶するようにプログラムされていてもよい。
【００３７】
シリンダはある時点において、第１グループに属し、そしてその後第２グループに属してもよい。コントローラは、作動中に少なくとも１のグループを作成するようにシリンダを変更し、或いは、１又は複数のシリンダにおいて欠陥があるかを決定することに対して少なくとも１のグループが選択される状況を変更し、或いは、摩耗を減らすためにシリンダの使用を平均化するようにプログラムされていてもよい。
【００３８】
アクティブサイクルは、シリンダが作動流体の最大ストローク容量を押しのける全ストロークサイクルであってもよい。アクティブサイクルは、シリンダが作動流体の最大ストローク容量の一部のみを押しのける部分ストロークサイクルであってもよい。非アクティブサイクルは作動流体がシリンダに流入出するが実質的な作動流体の押しのけを伴わないサイクル、或いは、シリンダが低圧マニホールド及び高圧マニホールドからシールされたまま正味の作動流体の押しのけを伴わないサイクルであってもよい。
【００３９】
コントローラは、アクティブサイクル中に各シリンダによって正味の作動流体の押しのけ量を変更するように、各シリンダに関する少なくとも１のバルブのオープン及び／又はクローズ時間を規制するようにプログラミングされていてもよい。
【００４０】
従って、油圧機器による作動流体の正味の押しのけ量の変化は、カムのサイクルあたり、１以上のシリンダグループの選択の変更を伴うことなく可能である。これにより、油圧機器はアクティブサイクルを実行するシリンダのパターンを変更させることなく、要求の小さな変化に適応することができる。これにより、アクティブサイクルを実行するシリンダのパターン変更の頻度を減少させ、変更がなされるときに生じ得る過渡的なトルクリップルを減少させる。
【００４１】
本発明はまた、シリンダ容積のサイクルにおいて位相に伴うシリンダ容積のプロファイルを適切に選択することで、トルクリップルを減少できることを想定している。位相角に伴うシリンダ容積のプロファイルは、いくつかの要因に依存している。シリンダ容積はカムと係合して作動するピストンによって決定され、位相角に伴うシリンダ容積のプロファイルはカムのプロファイル、ピストンのカムによる作動のされ方又は作動の仕方（例えば、ピストンローラのサイズ）、カムの回転軸に対するピストンの角度などに依存する。これは油圧機器の検査によって予め決定されてもよい。
【００４２】
油圧機器は各シリンダからの流量の平均に対するピークが１．４０より小さくなるように構成されていてもよい。
【００４３】
時間に伴って正弦的に変化する容積を有するシリンダにおいて、ピークの平均に対する流量は１．４１である。従って、油圧機器は好ましくは各シリンダからの流量の平均に対するピークの割合は、シリンダ容積が時間に伴って正弦的に変化する場合に比べて小さくなるとよい。
【００４４】
油圧機器はシリンダ容積のサイクルの間に、作動流体の流量が少なくともシリンダ容積の各サイクルにおける位相角が上死点及び下死点間の中間点において±２０°の範囲内であるときに、実質的に一定になるように構成されていてもよい。作動流体の流量は、シリンダ容積の変化割合であり、作動流体の流量の変化割合は、シリンダ容積の変化割合の変化割合である。
【００４５】
好ましくは、作動流体の流量の変化割合は、３０°から６０°の間の位相角において実質的に一定であるとよい。本明細書及び付属のクレームでは、位相角は、ほとんどの仕事がなされるストロークの開始時である０°から始まり（ポンピングサイクルの排気ストローク、及び、モータリングサイクルの取り込みストローク）、時間と共に増加するように測定される。
好ましくは、作動流体の流量の変化割合は３０°から７０°の間の位相角において実質的に一定であるとよい。好ましくは、作動流体の流量の変化割合は２５°から７５°、２５°から８０°の間の位相角において実質的に一定であるとよい。実質的な一定は、シリンダ容積の実際の変化割合の周りの１０％未満、又は、５％未満の変化であってもよい。
【００４６】
複数のシリンダは、複数のシリンダのバンク間に配置されていてもよく、コントローラは、各シリンダが関連するバンクによって、個別のシリンダがアクティブサイクル又は非アクティブサクルを実施するか否かを選択するようにプログラムされていてもよい。
【００４７】
典型的には、前記複数のシリンダは、少なくとも第１セットと第２セットとに分割されており、選択されたシリンダは第１セットから１以上のシリンダグループ、第２セットから１以上のシリンダグループを備えており、第１セットからのシリンダグループは第１グループサイズを有するとともに、第２セットからのシリンダグループは第１グループサイズとは異なる第２グループサイズを有する。
【００４８】
この配置では更に、より可能な押しのけ量を設けることによって、トルクリップルを更に軽減できる。典型的には、第１グループサイズは少なくとも３であり、第２グループサイズは少なくとも４である。第１セットのシリンダはシリンダの第１バンクとして配列されていてもよく（例えば、偏心カムの周りに配置されている）、第２セットは第２バンクのシリンダとして配列されていてもよい（例えば異なる偏心カムの周りに配置されている）。しかしながら、第１及び第２セットのシリンダは、同じバンクのシリンダを備えていてもよい（例えば、同じ偏心カムの周りに配列されている）。
【００４９】
コントローラは第１セットのシリンダにおいて１以上のシリンダグループの選択を変更すると共に、同時に、第２セットのシリンダの１以上のシリンダグループの選択を変更するように構成（典型的にはプログラム）されていてもよい。
【００５０】
油圧機器は複数の更なるシリンダと、各更なるシリンダと前記低圧作動流体ライン及び前記高圧作動流体ラインとの間における作動流体の流れを規制する複数の更なるバルブと、各更なるシリンダに関連する電子制御バルブである少なくとも一つの更なるバルブとを備えていてもよく、前記コントローラは、シリンダ容積の各サイクルにおいて各更なるシリンダに対して、更なるシリンダが正味の作動流体の押しのけを有するアクティブサイクルを実施するか、或いは、正味の作動流体の押しのけを有さない非アクティブサイクルを実施するかを選択するために、前記更なる電子制御バルブの開閉を能動的に制御するように作動可能であり、前記コントローラは、アクティブサイクルを実施するシリンダが前記カムの１サイクルから次のサイクルにかけて変化するアルゴリズムに従って、前記更なるシリンダがアクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施するかを選択するようにプログラムされている。
【００５１】
アクティブサイクルを実施するシリンダの選択が、通常、カムの１サイクルから次に変化するアルゴリズムは、例えば、ＥＰ０３６１９２７（Ｓａｌｔｅｒ）又はＥＰ２０５５９４３（Ｌａｉ  ａｎｄ  Ｋｕｔｔｌｅｒ）に開示されたようなアルゴリズムであってもよい。
【００５２】
本発明は特に、大型機器に有用である。典型的には、油圧機器は１トン以上の質量を有する。油圧機器は５トン以上の質量を有していてもよい。
【００５３】
油圧機器は油圧ポンプ、又は、油圧モータ、又は、交互作動モードにおいて油圧ポンプやモータとして作動可能な機器（油圧ポンプーモータ）であってもよい。
【００５４】
本発明は第２態様において、油圧回路を備えた再生エネルギー発電機に延び、該油圧回路はタービンによって作動される油圧ポンプ、及び、発電機を作動する油圧モータを備え、油圧ポンプ及び油圧モータのいずれか又は両方は本発明の第１態様にかかる油圧装置である。
【００５５】
本発明の第３態様によれば、本発明の第１態様に係る油圧機器の作動方法が提供され、該方法は、コントローラによって実行されるステップを備えており、複数のシリンダからアクティブサイクルを実施するシリンダを選択するステップと、その後、シリンダの選択が変更されるまで、各選択されたシリンダがアクティブサイクルを実施すると共に複数のシリンダのうち残りのシリンダが非アクティブサイクルを実施するように電子制御バルブを制御するステップとを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明に係る油圧ポンプ又は油圧モータの模式図である。
【図２】図２は、カム周りの複数のシリンダの物理的配置の模式図である。
【図３】図３は、油圧機器コントローラの模式図である。
【図４】図４は、ノーマル作動モードにおける油圧機器コントローラの作動方法のフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、正弦的パターンで動作するピストンを有するが位相が等しく離れていない等しい容積の３シリンダにおける時間に伴う押しのけ量、及び、それら押しのけ量の加算値のグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａと同様に同じ３シリンダであるが位相が１２０°離れている３シリンダにおける時間に伴う押しのけ量、及び、それら押しのけ量の加算値のグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは、要求信号（例えば、押しのけられる作動流体の量、目標圧力など）の時間に伴う変化を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、変化する要求信号に対する実際の押しのけ量の時間に伴う変化を示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態に係る機器において、一定の要求信号に対応する押しのけ量の時間に伴う変化を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第２の実施形態に係る機器において、一定の要求信号に対応する押しのけ量の時間に伴う変化を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、三角パターンで動作し、等しい位相で配置されたピストンを有する３シリンダにおける、及び、それら押しのけ量の加算値のグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、正弦サイクル及び矩形サイクル間における押しのけ量の平均に対するピークの差異を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施例に係るカムの位相角に伴う流量を、位相角に伴って制限的に変化する径を有するカムと比較するグラフである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示されるカムの位相角に伴う流量の変化のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１は、シリンダ内面とピストン６との間において規定される周期的に変化するシリンダ容積４を有する複数のシリンダ２を備える、電子整流油圧ポンプ／モータ１として形成される流体作動機器を示す。各々のピストン６は、マルチローブ偏心カム１０によって回転可能なクランクシャフト８から駆動されることで、シリンダ容積を周期的に変化させるようにシリンダ内で往復運動する。シャフト位置・速度センサ１２は、瞬間的な角度位置及びシャフトの回転速度を測定し、信号ライン１４を通じてコントローラ１６に通知し、コントローラが各シリンダのサイクルの瞬間的な位相角を決定できるようになっている。コントローラは、典型的には、使用中に蓄積されたプログラムを実行するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであり、図３を参照して更に後述される。
【００５８】
シリンダは、電気的に駆動される面シーリングポペットバルブ１８として形成される低圧バルブ（ＬＰＶ）にそれぞれ関連している。面シーリングポペットバルブ１８は、それらに関連するシリンダに向って内側に向いており、シリンダから低圧マニホールド２０に延在する流路を選択的に閉鎖するために作動可能である。低圧マニホールド２０は、一般的に、使用される流体の正味のソース又はシンクとして機能し、一又は複数、或いは、実際にここに示されるように全てのシリンダを、低圧ポート２４を通じてリザーバ２２に接続している。ＬＰＶはノーマルオープン・励磁クローズなバルブであり、シリンダ内の圧力が低圧マニホールド内の圧力より小さくなったときに受動的に開き、吸入行程において、低圧マニホールドからシリンダに流体を導入する一方で、ＬＰＶ制御ライン２６（図を簡略化するために、ほとんどの場合、接続はＸによって示されている）を介してコントローラの能動制御下で選択的に閉じ、低圧マニホールドに対してシリンダを流体的に非接続とする。あるいは、ノーマルクローズ・励磁オープンなバルブのような電気的に制御可能なバルブが用いられてもよい。
【００５９】
シリンダは、更に高圧バルブ（ＨＰＶ）２８にそれぞれ関連している。高圧バルブ２８は、シリンダから外側に向いており、シリンダから高圧マニホールド３０に延在する流路を選択的に閉鎖するように作動可能である。高圧マニホールド３０は、一般的に、使用される流体の正味のソース又はシンクとして機能し、一又は複数、或いは、実際にここに示されるように全てのシリンダを、高圧マニホールドに導く高圧ポート３２を通じてリザーバ２２に接続している。高圧マニホールドは、典型的には、該油圧機器がポンプとして使用される場合には負荷に接続され、該油圧機器がモータとして使用される場合には圧油（作動油）のソースに接続される。ある実施例では、油圧機器は、ポンプ又はモータの何れかとして機能してもよい。
【００６０】
油圧ポンプとしてのみ駆動する油圧機器の場合、ＨＰＶは、シリンダ内の圧力が高圧マニホールド内の圧力を越えたときに受動的に開くノーマルクローズ・加圧オープンのチェックバルブであってもよい。本実施例では、ＨＰＶはノーマルクローズ励磁オープンのチェックバルブであり、コントローラはＨＰＶ制御ライン３４を用いて（図を簡略化するために、接続はＹで示されている）、ＨＰＶが関連するシリンダ内の圧力によってオープンになるとすぐに選択的にオープン状態を維持する。圧力リリーフバルブ３６は損傷から流体作動機器を保護している。
【００６１】
通常の動作では、ＥＰ０３６１９２７、ＥＰ０４９４２３６、ＥＰ１５３７３３３及びＥＰ２０５５９４３に記載されているように、例えば、各シリンダで押しのけられる作動流体の容積は、それぞれのシリンダに関連するＨＰＶ及びＬＰＶの能動的な制御（アクティブ制御）によって、シリンダ容積のサイクルごとに制御される。（油圧ポンプの場合、ＨＰＶのアクティブ制御は選択的であり、圧力で動作されるチェックバルブを用いてもよい。）アクティブ制御には、バルブをオープン、クローズ、ホールドオープン或いはホールドクローズするためにエネルギーを使用することが含まれ得る。アクティブ・ポンピング・サイクルの場合、コントローラは関連するシリンダ容積サイクルにおける最大容積のポイント付近のシリンダに関連するＬＰＶを閉じ、低圧マニホールドへのパスを閉じて、続く収縮ストロークにおける関連するＨＰＶを通じて流体を排出する。アクティブ・モータリング・サイクルの場合、コントローラは吸入ストロークの間、（最大容量アクティブサイクルの場合、関連するシリンダ容積サイクルにおける最大容量ポイントの直前に）シリンダに関連するＨＰＶを閉じ、その後、作動流体が排出ストロークの間に低圧マニホールドへ押しのけられるように、シリンダの圧力が十分に低下するとすぐに、シリンダに関連するＬＰＶを開く。非アクティブサイクルを達成するために、ＬＰＶは、作動流体が吸入ストロークの間に低圧マニホールドから受け取られると共に、排出ストロークの間に低圧マニホールドに戻されるようにオープン位置に維持されてもよく、又は、シリンダがシリンダ容積のサイクルを通じてシール維持されるようにクローズ位置に維持されてもよい。
【００６２】
図１はカム周りに配列された６シリンダの単一のバンクを有する態様を示している。図２はカム周りの３０シリンダの物理的配列の模式図である（実際には、シリンダはカムの外側に配置されていてもよく、内側に面するリングカムの場合には、カムの内側でもよく、或いは、各シリンダがカムの軸に平行な軸を有する配置ではカムに隣接していてもよい）。任意の２シリンダ間の位相角の差異は、リングカムのローブ（最大径と最小径のサイクル）の数に依存する。例えば、ローブの数が奇数（例えば１，３など）であるならば、対向するシリンダは逆位相になる。ローブの数が偶数（例えば２，４など）であるならば、対向するシリンダは同位相になる。図２では、２つのローブを有するリングカムにおいて適宜符号がふられている。
【００６３】
図３を参照して、コントローラ１６は信号ライン１４を通じてシャフト位置の測定値を連続的に受け取る。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ３８は、メモリ４２に記憶されたプログラム４０を実行し、このプログラムに基づき、ＬＰＶ制御ライン２６を通じて送信されるＬＰＶ制御信号と、ＨＰＶ制御ライン３４を通じて送信されるＨＰＶ制御信号とを生成する。どのシリンダがアクティブサイクルを実行すべきかを決定するために、メモリにはシリンダのグループ４６を定義した記録を有するデータベース４４が記憶されている（グループデータとして機能する）。コントローラはまた、機器の所望の押しのけ量、或いは、機器の押しのけ量に関連するパラメータ（例えば、高圧マニホールドにおける圧力値）の所望値を示す要求信号４８、及び、要求に一致するシリンダをどのように選択するかをコントローラが決定できるようにするためのフィードバックに必要である、機器の出力に関連するパラメータを示す出力信号５０（例えば高圧マニホールドにおける圧力測定値）を受け取る。
【００６４】
図４を参照すると、油圧装置のノーマル動作が１００で開始するとすぐに（もしかすると、例えばスタートアップモードのようなもう１つの動作モードでの動作の後に）、コントローラはシャフト位置（シャフトの速度を決定するためにモニタされる）を含む受信されたデータ１０２、要求信号、及び出力信号を読み込む。記憶されたグループデータ４６もまた読み込まれる。このデータに基づいて、１０４では、１以上のシリンダグループを選択し、選択シリンダデータ１０６（例えば、個々のシリンダの識別子、或いは、選択されたシリンダグループの識別子から構成される）を出力する。遅延１０８の後、シリンダを選択する処理が繰り返される。シリンダの選択は、通常、シリンダの選択が変更され得る最大頻度に比べて、少ない頻度で変更される。シリンダ選択は連続的に見直されるのがよいが、周期的に見直されてもよい。装置がもう１つの他の動作モード１１０に入るまで前記処理が継続される。他の動作モードとしては、例えば、シャットダウン手順の間、より正確な制御を得るために要求信号に対して出力を極力マッチさせるために、シリンダ容積の各サイクルについて各シリンダの押しのけ量が選択されるように装置がシリンダを選択する公知のアルゴリズムを採用したモードがある。
【００６５】
並行して、ノーマル動作モード１１２の間、シャフト位置は連続的にモニタされ（１１４）、個々のシリンダがアクティブサイクル又はアイドルサイクルのどちらを実施するかを決定する決定ポイント１１６（例えば、ポンピングサイクル又はアイドルサイクルを選択するために、最小シリンダ容積の点の直前に、ＬＰＶを閉じるか否かに関する決定がなされる）に至ると常に、１１８では、選択されたシリンダデータを用いて（必要であれば、シリンダグループ化データを参照する）、個々のシリンダを選択するか否かを決定する。シリンダが選択される場合、アクティブサイクルを実行するために、適切なバルブ駆動信号が１２０でコントローラによって送信される（そして、予定されているサイクルを完了するために、更なるバルブ駆動信号が必要とされる）。そうでない場合、例えば、ＬＰＶがオープンに保持されることによって、１２２で非アクティブサイクルが実行される。当業者は、これらの手順は連続的なフローでコンピュータプログラムに示されているが、例えばそれらはイベントドリブン手法で実行されてもよいと理解できる。その正味の影響として、シリンダの選択が変更されるまで、このようにして制御されるシリンダのうち、選択された全てのシリンダがシリンダ容積の各サイクルにおいてアクティブサイクルを実施し、選択されなかった各シリンダがシリンダ容積の各サイクルにおいて非アクティブサイクルを実施することになる。
【００６６】
ある態様では、コントローラは各アクティブサイクルにおいて各シリンダによって押しのけられるべき最大押しのけ量に対する割合を選択することができ、この場合、バルブタイミングは所望の容積が得られる適切に調整される。実際には、最大押しのけ量に対する割合の取り得る範囲は、比較的低い押しのけ量と比較的高い押しのけ量を含んでおり、例えば、最大押しのけ量の０−１０％及び９０−１００％である。典型的には、最大押しのけ量の５０％の両方の側に取り得ない押しのけ量の範囲が存在する。これは、ストロークの中央で生じる圧力差に対して能動的にバルブを開いたり閉じたりするには相当な力を伴うことになり、そのような力に対して開いたり又は閉じたりすることができるためには、大きくて多くのエネルギーを消費するバルブが必要になるためである。更に、バルブが動く速さは非常に高速であり、バルブが特に頑丈でないならば損傷のリスクがあり、不十分な機器になり得る。たとえ、バルブをオープンに保持しようとする力を止めることによって能動的な閉弁が行われる場合であっても、高速なバルブの動きの問題はそれでもやはり生じる。
【００６７】
図２を参照して、グループ化データは、出力されるトルクリップルをシリンダ間の位相差によって最小化するようなシリンダを個々のグループが含むように選択される。この例では、２つのローブを有するリングカムがあり、１２０°ずれて配置されるシリンダは１２０°位相（例えば０°、２４０°、４８０°）がずれている。各グループは、１２０°だけずれて配置され、且つ、位相がずれた３つのシリンダを備えている。同じグループにおけるシリンダは例えばＡ１、Ａ２などの同じ符号を有している。このように、同じ符号のシリンダの選択は相互に関連付けられている。
【００６８】
アクティブサイクル又は非アクティブサイクルを実施するか否かに関する決定が相関を伴うことなく、各シリンダにおいて独立に行われる公知の制御方法では、出力トルクに実質的な変化が有り得る。これは図５Ａに示されており、３つの個々のシリンダによる押しのけ量３０２ａ、３０２ｂ及び３０２ｃ、並びに、実質的に変化する押しのけ量の加算値３００を示しており、直接的な結果として、実質的なトルクリップルがある。対照的に、本発明の方法によれば、各グループにおけるシリンダ間は位相が等しく、全体の出力押しのけ料３０４は、図５Ｂに示すように、極力なめらかであり、トルクリップルを軽減している。（モータリングサイクルの吸入ストローク又はポンピングサイクルの排出ストロークの間における押しのけ量の正弦的な変化をもたらす）シリンダ容積における正弦的な変化を伴って駆動されるシリンダにおいて、このトルクリップルの最小化は、グループにおけるシリンダの位相角が３６０°／ｎ（ｎは群におけるシリンダ数）離れて配置されている場合には、いつでも生じる。
【００６９】
一つのシリンダグループ（例えば、Ａ１の符号が付された前記３つ）が選択されると、カムを介してクランクシャフトに、さらにはクランクシャフトを保持する軸受に作用する正味の力が存在する。この力は、１２０°位相をずらして動作される各々のシリンダによって加えられるアンバランスな力から生じる。
【００７０】
しかしながら、可能であれば、選択された第１のシリンダの各々について、該第１のシリンダに対して物理的に直接対向し且つ同位相である第２のシリンダが存在するように、複数ペアのグループが選択される。例えば、シリンダグループＡ１及びシリンダグループＢ１は同時に選択され得る。この場合、クランクシャフトに作用する正味の力、さらには軸受サイドロードは、おおよそゼロとなる。
【００７１】
従って、例示された装置は１１種類の押しのけ量で運転され得る。
０％出力  群なし
１０％出力  Ａ１が選択される。
２０％出力  Ａ１，Ｂ１が選択される。
３０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２が選択される。
４０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２が選択される。
５０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３が選択される。
６０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３が選択される。
７０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４が選択される。
８０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４が選択される。
９０％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４，Ａ５が選択される。
１００％出力  Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４，Ａ５，Ｂ５が選択される。
【００７２】
２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％では、実質的に軸受サイドロードがない。１０％、３０％、５０％、７０％及び９０％では、単一のグループにおけるシリンダからの不均一な力によって、いくらかの軸受サイドロードが生じる。しかしながら、これは大した大きさではなく、ある押しのけ量のために選択されるシリンダ間に相関がないならば生じたであろう値に比べて小さい。
【００７３】
あるグループサイズでは、個々の各グループが単独でトルクリップル及び軸受サイドロードを最小化するように選択され得る。このことは、例えば、物理的に対向して位置する２つのペアからなる４このシリンダのグループの場合に可能である。
【００７４】
従来技術のシリンダの選択方法は、時間平均された出力押しのけ量を要求信号に最適にマッチするように、個々の各シリンダの押しのけ量を選択する。実際の出力と要求される出力との間にはわずかに差異があるが、通常、個々のシリンダの最大押しのけ量に比べて小さい。十分に長い時間に亘って、平均押しのけ量は任意の値を取ることができ、無限に可変な押しのけ量を意味している。
【００７５】
本発明によれば、常に、選択されたシリンダの数に応じて、利用可能なシリンダの複数の離散的な割合の一つによって出力が与えられる。従って、各グループにおけるシリンダはトルクリップルを最小化するように選択されるので、トルクリップルは減少し、上述したように、軸受サイドロードもまた減少する。図６Ａは要求信号２００の一例を示している。従来技術の機器は、選択されるシリンダ間に相関がなく、アクティブサイクルを実施する個々のシリンダを選択すべきかを決定することによって、要求信号に対して出力押しのけ量を極力近くなるようにマッチさせようとする。しかしながら、図６Ｂを参照すると、本発明に係る装置は、単に、離散的な出力レベル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ間で変化し、少なくともシリンダ容積のサイクルの期間と等しい期間において維持され、その結果、トルクリップルが軽減される。
【００７６】
図７Ａは、最大出力押しのけ量の１０％の倍数である可能な押しのけ量を有する装置の一実施例の応答を示している。最大出力の２２％の一定の要求信号を合致させるために、シリンダ容積の４サイクル（例えば、カムがシングルローブであって１回転あたり１サイクル有する場合にはクランクシャフトの４回転であり、カムがダブルローブであって１回転あたり２サイクル有する場合には２回転である。）において、最大出力押しのけ量の２０％で駆動してもよく、その後、シリンダ容積の１サイクルにおいて最大出力押しのけ量の３０％で駆動される。しかしながら、図７Ａと同じｘ軸スケールを有する代わりの態様が示された図７Ｂを参照すると、コントローラはシリンダの選択を頻繁には変更せず、例えば、シリンダ容積の１０サイクルにおいて最大出力押しのけ量の３０％で駆動される前に、シリンダ容積の４サイクルにおいて最大出力押しのけ量の２０％で駆動されてもよい。これにより、シリンダの選択パターンが変更したときに生じ得る、過渡的なトルクリップルや軸受サイドロードが軽減される。
【００７７】
図５Ａ及び５Ｂを参照して上述したように、ランダムにシリンダが選択されるときに生じるトルクリップルはかなりの大きさであり、最大トルクと最小トルクの差異は平均トルクに対して大きな割合である。これは、シリンダの位相を３６０°／ｎ離すことによって軽減される。トルクリップルは、各シリンダ間のこのような均等な位相差によって軽減されると言える。
【００７８】
トルクリップルは、位相角に対するシリンダ容積のプロファイルの選択によって、更に軽減されてもよい。これは、例えば、シリンダの構造を考慮したカムの形状、カムフォロワー（ピストンシューやピストンホイールなど）の角度や位置を補正することによって達成されてもよい。時間に伴ってシリンダ容積が完全に三角変化する際には（必要に応じて吸入又は排出ストロークの間）、図８Ａに示されているように、シリンダ間の位相角の差異が３６０／ｎ（ｎは偶数の整数）であるならば、トルクリップルは生じない。３個のシリンダのグループの場合には、各シリンダ間の位相角の差異が１２０°であり、各シリンダの排出ストロークが２４０°の位相角のスパンであるならば、これを達成できる。実際には、シリンダ容積において完全な三角変化を得ることは難しく、より典型的には、カムのプロファイルを選択する際に、この効果を部分的に得ることを目的とするとよい。このように、本発明はカムプロファイルを選択することを想定することで、２の平方根（正弦的なプロファイル３０４の場合）から１．０（矩形押しのけ３０６をもたらす、シリンダ容積における三角変化の場合）に向って、（必要に応じて吸入又は排出ストローク中において）押しのけ量の平均に対するピークの割合を減少させる。これは、図８Ｂに示されている。
【００７９】
シリンダがシリンダ容積のサイクルにおけるあるポイントにあり、それらがシリンダ容積の変化割合、そして押しのけ量の割合のピークに達したとき、トルクリップルにおけるピークが典型的に生じる。正弦的なプロファイルに従うピストンを有するシリンダにおいて、これは、シリンダ容量の最大点と最小点との間の中間で生じる。本発明のある態様では、ポンピングサイクルの排出ストロークの始点、又は、モータリングサイクルの吸入ストロークの始点に対して９０°の位相角にて押しのけ量が最大となるポイントの途中までの両側において、ある期間中、時間に伴うシリンダ容積の変化率が実質的に一定になるようにカムプロファイルが選択される。図９Ａ及び９Ｂは、適切なカム３１０によって発生させられるフローのプロファイル、及び、位相角に伴うフローの導関数３１２を示しており、この導関数は位相角が２５°から８０°の間で実質的に一定である。位相角は、ポンピングサイクルの場合には排出ストロークの開始点（下死点）、及び、モータリングサイクルの場合には吸入ストロークの開始地点から測定される。ここでは、異なるカムによって発生される正弦的フロープロファイル３１４、及び、導関数３１６が比較されている。
【００８０】
当業者は、トルクリップルを最小化するために、グループ内のシリンダ間の位相差を不均一にし、且つ、位相角に対するカム高さのプロファイルを非対称とした異なるタイプのグループ化を採用しうることを理解するであろう。
【００８１】
ある態様では、シリンダのグループ化は記憶されたグループデータを編集することによって変更されてもよい。例えば、これは、摩耗を複数のシリンダに分布させるために、周期的に行われてもよい。これは、ある事象に応じて（例えば、故障によってシリンダが正しく動作していないことの検出に応じて）行われてもよい。
【００８２】
上述の運転方法は、油圧機器における全てのシリンダに適用してもよく、或いは、あるシリンダのみに適用してもよい。ある態様では、油圧機器におけるシリンダのいくつか（第１のシリンダ）は、例えば選択されたシリンダが３個のシリンダの１以上のグループである、ここで述べた方法によって動作されてもよいし、シリンダのいくつか（第２のシリンダ）は、第２のシリンダから選択されたシリンダが異なるシリンダ数（例えば４個）の１以上のグループである上述の方法によって動作されてもよい。第１のシリンダの駆動、及び、第２のシリンダの駆動から生じるトルクリップルは、装置のシリンダの比率に関係するだけなので、これにより更にトルクリップルが軽減される。第１のシリンダ及び第２のシリンダは、別個のシリンダのバンクとして配置されていてもよいし、各々が複数のシリンダのバンクに亘って分布されていてもよい。
【００８３】
ある態様では、異なるアルゴリズム、例えば個々の各シリンダがシリンダ容積の各サイクルにおいて、選択されたシリンダ間に相関を伴うことなく、アクティブサイクル又は非アクティブサイクルのいずれを実施すべきかを選択する従来のアルゴリズムに従って動作される更なるシリンダがあってもよい。更なるシリンダは、別個のバンクに設けられていてもよい。これにより、従来のアルゴリズムの効果（要求の変化に応じて迅速に応答する）を部分的に達成しながら、本発明の効果（トルクリップル及び／又は軸受サイドロードを軽減する）を部分的に達成できる。
【００８４】
更なる変更、及び、修正は、ここに開示された本発明の範囲で行われてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１      電子通信油圧ポンプ／モータ
２      シリンダ
４      シリンダ容積
６      ピストン
８      クランクシャフト
１０    マルチローブ偏心カム
１２    シャフト位置及び速度センサ
１４    信号ライン
１６    コントローラ
１８    低圧バルブ（ＬＰＶ）
２０    低圧マニホールド  ２０
２２    リザーバ
２４    低圧ポート
２６    ＬＰＶ制御ライン
２８    高圧バルブ（ＨＰＶ）
３０    高圧マニホールド
３２    高圧ポート
３４    ＨＰＶ制御ライン
３６    圧力リリーフ弁
３８    マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ
４０    記憶されたプログラム
４２    メモリ
４４    データベース
４６    群データ
４８    要求信号
５０    出力信号
１００  装置でノーマル動作モードを開始する工程
１０２  受け取ったデータを読み込む工程
１０４  シリンダを選択する工程
１０６  選択されたシリンダデータを出力する工程
１０８  遅延
１１０  他の動作モードに入る工程
１１２  装置でノーマル動作モードを開始する工程
１１４  シャフト位置をモニタする工程
１１６  決定ポイント
１１８  個々のシリンダの選択を決定する工程
１２０  バルブ駆動信号を送信する工程
１１２  ＬＰＶをオープンに保持する工程
２００  要求信号
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ  個々のシリンダからの押しのけ量
３０４  全体で出力される押しのけ量
３１０  フロープロファイル
３１２  フロープロファイルの導関数
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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