JP2016211676A

JP2016211676A - ダンパー

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Publication number: JP2016211676A
Application number: JP2015096647A
Authority: JP
Inventors: 林　光昭; Mitsuaki Hayashi; 林　　光昭; 裕二志賀; Yuji Shiga
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-12-15

Abstract

【課題】ポンプモータユニットにおける動力消費を低減することができるダンパーを提供する。【解決手段】ピストン２ｂが軸方向におけるいずれの方向に移動した場合であっても、油圧シリンダ２で発生する油圧は、高圧側アキュムレータ４へ流入し、低圧側アキュムレータ３は、作動油のリザーバーとして機能させることができる。そして、ポンプモータユニット６は、高圧側アキュムレータ４へ向かう作動油のうち、一部の作動油を低圧側アキュムレータ３側へ供給することで、高圧側アキュムレータ４の油圧を低圧側アキュムレータ３側へ逃がし、減衰力特性を調整することができる。従って、油圧シリンダ２が動作せず、減衰力が発生しない停止時においては、支持架台Ｍ（車体など）の自重を保持するためにポンプモータユニット６を動作させて圧力を保持する必要がなく、ポンプモータユニット６で動力を消費する必要がない。【選択図】図２

Description

本発明は、作動油を用いたダンパーに関する。

特許文献１には、制振対象物と支持架台との間に介装された油圧シリンダと、油圧シリンダへ作動油を吐出する油圧ポンプ及び油圧ポンプを駆動するモータを備えるポンプモータユニットと、油圧シリンダと油圧ポンプとの間に接続されたアキュムレータと、を備えるダンパーが記載されている。

特開２０１３−１７４２６２号公報

ここで、従来のダンパーでは、支持架台（例えば自動車の車体）の自重の一部を保持する推力を中心として、減衰力を発生するように動作する。このため、減衰力が発生しない停止時においても、支持架台の自重の一部を保持するために、僅かながらにポンプモータユニットにて動力が消費されていた。

そこで、本発明は、ポンプモータユニットにおける動力消費を低減することができるダンパーを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るダンパーは、ピストンが軸方向における一方側へ移動することで作動油が圧縮される第１作動部、及びピストンが軸方向における他方側へ移動することで作動油が圧縮される第２作動部を備える油圧シリンダと、作動油が貯留される低圧側アキュムレータ、及び低圧側アキュムレータより圧力が高い状態で作動油が貯留される高圧側アキュムレータと、高圧側アキュムレータへ向かう作動油のうち、一部の作動油を低圧側アキュムレータ側へ供給することで、減衰力特性を調整するポンプモータユニットと、第１作動部及び第２作動部と高圧側アキュムレータ及び低圧側アキュムレータとの間の作動油の流れを切り替える切替部と、を備え、切替部は、ピストンが一方側へ移動する場合、第１作動部の作動油が高圧側アキュムレータへ供給され、低圧側アキュムレータの作動油が第２作動部へ供給される第１の状態とし、ピストンが他方側へ移動する場合、第２作動部の作動油が高圧側アキュムレータへ供給され、低圧側アキュムレータの作動油が第１作動部へ供給される第２の状態とする。

このダンパーにおいては、切替部は、ピストンが一方側へ移動する場合、第１作動部の作動油が高圧側アキュムレータへ供給され、低圧側アキュムレータの作動油が第２作動部へ供給される第１の状態とする。また、切替部は、ピストンが他方側へ移動する場合、第２作動部の作動油が高圧側アキュムレータへ供給され、低圧側アキュムレータの作動油が第１作動部へ供給される第２の状態とする。このように、ピストンが軸方向におけるいずれの方向に移動した場合であっても、油圧シリンダで発生する油圧は、高圧側アキュムレータへ流入し、低圧側アキュムレータは、作動油のリザーバーとして機能させることができる。そして、ポンプモータユニットは、高圧側アキュムレータへ向かう作動油のうち、一部の作動油を低圧側アキュムレータ側へ供給することで、高圧側アキュムレータの油圧を低圧側アキュムレータ側へ逃がし、減衰力特性を調整することができる。このような構成によれば、ポンプモータユニットは、油圧シリンダの動作時に、高圧側アキュムレータによって発生する減衰力の調整を行うだけの機能を有するものである。従って、油圧シリンダが動作せず、減衰力が発生しない停止時においては、ポンプモータユニットで動力を消費する必要がない。これによって、ポンプモータユニットにおける動力消費を低減することができる。

また、本発明の一側面に係るダンパーは、ポンプモータユニットにより、低圧側アキュムレータ側へ供給される一部の作動油の圧力を電力に変換する回生部を更に備えてよい。これにより、作動油の圧力を電力として回生することができる。

また、本発明の一側面に係るダンパーは、目標とする減衰力特性に基づいて、ポンプモータユニットを制御する制御部を更に備えてよい。これにより、ポンプモータを制御することによって、目標とする減衰力特性を得ることができる。

本発明によれば、ポンプモータユニットにおける動力消費を低減することができる。

図１は、本実施形態に係るダンパーの構成を示す概略構成図である。図２は、ピストンが移動しているときにおける作動油の流れを示す概略構成図である。図３は、減衰力特性の一例を示すグラフである。図４は、比較例に係るダンパーの構成を示す概略構成図である。

以下、本発明に係るダンパーの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係るダンパーの構成を示す概略構成図である。図１に示すように、ダンパー１は、油圧シリンダ２と、低圧側アキュムレータ３と、高圧側アキュムレータ４と、ポンプモータユニット６と、切替部７と、制御部８と、回生部９と、を備える。

油圧シリンダ２は、制振対象物ｍ（例えば自動車の車輪）と支持架台Ｍ（例えば自動車の車体）との間に介在し、油圧によって制振対象物ｍの制振制御に必要な推力を発生するものである。油圧シリンダ２は、ピストン２ｂが軸方向における一方側へ移動することで作動油が圧縮される第１作動部２Ａ、及びピストン２ｂが軸方向における他方側へ移動することで作動油が圧縮される第２作動部２Ｂを備える。本実施形態では、油圧シリンダ２は、往復動可能なピストン２ｂに対して軸方向における一方側で作動油を収容することで構成される第１作動部２Ａ、及びピストン２ｂに対して軸方向における他方側で作動油を収容することで構成される第２作動部２Ｂを備える。なお、本明細書中では、軸方向における支持架台Ｍ側を「一方側」とし、制振対象物ｍ側を「他方側」と称するが、逆であってもよい。具体的に、油圧シリンダ２は、シリンダ２ａと、ピストン２ｂと、ロッド２ｃ，２ｄと、を備えている。

シリンダ２ａは、軸方向に延びる筒状部材によって構成されており、内部に作動油が収容されている。ピストン２ｂは、シリンダ２ａを軸方向の一方側の第１作動部２Ａと他方側の第２作動部２Ｂとに分割し、軸方向に往復動可能な板状の部材である。ロッド２ｃは、ピストン２ｂから軸方向の一方側へ延びる棒状の部材である。ロッド２ｃは、シリンダ２ａの一方側の端壁を貫通してシリンダ２ａの外部へ引き出されている。なお、支持架台Ｍは、シリンダ２ａの一方の端壁と接続されており、ロッド２ｃと干渉しないために貫通孔が設けられていてよい。あるいは、シリンダ２ａの端壁が支持架台Ｍの角部に接続されて、支持架台Ｍとロッド２ｃが干渉しない構成としてもよい。ロッド２ｄは、シリンダ２ａの他方側の端壁を貫通してシリンダ２ａの外部へ引き出されている。ロッド２ｄの端部が制振対象物ｍと接続されている。第１作動部２Ａからは流路Ｌ１が引き出され、第２作動部２Ｂからは流路Ｌ２が引き出される。なお、第１作動部２Ａ及び第２作動部２Ｂは、後述の切替部７を構成するバルブブロックとホース接続されている。

低圧側アキュムレータ３及び高圧側アキュムレータ４は、作動油が貯留される蓄圧器である。低圧側アキュムレータ３及び高圧側アキュムレータ４は、窒素ガス等の封入ガスが封入されたゴム膜を本体内部に備えており、接続されている流路の圧力が封入ガスの封入圧力より高くなると、ゴム膜が圧縮されて作動油を内部に蓄積し、接続されている流路の圧力が封入圧力より低くなると、ゴム膜の膨張によって作動油を放出する。特に限定されるものではないが、低圧側アキュムレータ３の圧力は、０．５ＭＰａ程度に設定されてよい。高圧側アキュムレータ４の圧力は、低圧側アキュムレータ３より高く、２〜６ＭＰａ程度に設定されてよい。低圧側アキュムレータ３には流路Ｌ３が接続されており、高圧側アキュムレータ４には流路Ｌ４が接続されている。

切替部７は、第１作動部２Ａ及び第２作動部２Ｂと高圧側アキュムレータ４及び低圧側アキュムレータ３との間の作動油の流れを切り替える構造である。切替部７は、ピストン２ｂが一方側へ移動する場合、第１作動部２Ａの作動油が高圧側アキュムレータ４へ供給され、低圧側アキュムレータ３の作動油が第２作動部２Ｂへ供給される第１の状態とする。また、切替部７は、ピストン２ｂが他方側へ移動する場合、第２作動部２Ｂの作動油が高圧側アキュムレータ４へ供給され、低圧側アキュムレータ３の作動油が第１作動部２Ａへ供給される第２の状態とする。本実施形態では、切替部７は、複数の流路とチェック弁を備えるバルブブロックによって構成される。

切替部７の流路とチェック弁の構成について説明する。第１作動部２Ａから引き出される流路Ｌ１は、分岐部Ｄ１において、低圧側アキュムレータ３へ向かう分岐流路Ｌ５及び高圧側アキュムレータ４へ向かう分岐流路Ｌ６に分岐している。第２作動部２Ｂから引き出される流路Ｌ２は、分岐部Ｄ２において、低圧側アキュムレータ３へ向かう分岐流路Ｌ７及び高圧側アキュムレータ４へ向かう分岐流路Ｌ８に分岐している。分岐流路Ｌ５及び分岐流路Ｌ７は、分岐部Ｄ３において、低圧側アキュムレータ３へ向かう流路Ｌ３と接続されている。分岐流路Ｌ６及び分岐流路Ｌ８は、分岐部Ｄ４において、高圧側アキュムレータ４へ向かう流路Ｌ４と接続されている。なお、分岐部Ｄ４と分岐部Ｄ３との間には流路Ｌ９が接続されており、当該流路Ｌ９には安全弁１６が設けられている。

また、低圧側アキュムレータ３側の分岐流路Ｌ５，Ｌ７には、チェック弁１１，１２が設けられている。このチェック弁１１，１２は、低圧側アキュムレータ３から油圧シリンダ２側へ向かう作動油の流れを許容し、油圧シリンダ２から低圧側アキュムレータ３側へ向かう作動油の流れを堰き止める。高圧側アキュムレータ４側の分岐流路Ｌ６，Ｌ８には、チェック弁１３，１４が設けられている。このチェック弁１３，１４は、高圧側アキュムレータ４から油圧シリンダ２側へ向かう作動油の流れを堰き止め、油圧シリンダ２から高圧側アキュムレータ４側へ向かう作動油の流れを許容する。

ポンプモータユニット６は、高圧側アキュムレータ４へ向かう作動油のうち、一部の作動油を低圧側アキュムレータ３側へ供給することで、減衰力特性を調整するユニットである。すなわち、ポンプモータユニット６は、油圧シリンダ２から高圧側アキュムレータ４へ向かう作動油の油圧の一部を、低圧側アキュムレータ３側へ逃がすことができる。ポンプモータユニット６は、油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１を回転駆動させるポンプモータ２２と、を備える。油圧ポンプ２１は、分岐部Ｄ５にて流路Ｌ１０を介して高圧側アキュムレータ４の流路Ｌ４と接続され、分岐部Ｄ６にて流路Ｌ１１を介して低圧側アキュムレータ３の流路Ｌ３と接続される。ポンプモータ２２は、油圧ポンプ２１の回転数を制御することによって、高圧側アキュムレータ４側の流路Ｌ４から低圧側アキュムレータ３側の流路Ｌ３へ供給する作動油の流量を調整する。なお、分岐部Ｄ５には作動油の圧力を検出する圧力検出センサ２４が接続されている。分岐部Ｄ６には作動油の圧力を検出する圧力検出センサ２５が接続されている。

制御部８は、目標とする減衰力特性に基づいて、ポンプモータユニット６を制御するユニットである。制御部８は、例えば、制振対象物ｍ及び支持架台Ｍの動作状況に基づいて演算を行うことによって、後述する図３に示すような目標とする減衰力特性を取得する。また、制御部８は、目標とする減衰力特性を得るように、ポンプモータ２２の回転数を制御することにより、減衰力特性調整範囲内での調整を行う。回生部９は、ポンプモータユニット６により、低圧側アキュムレータ３側へ供給される一部の作動油の圧力を電力に変換するユニットである。

次に、図２、図３及び図４を参照して本実施形態に係るダンパー１の作用・効果について説明する。

まず、図４を参照して、比較例に係るダンパー１００について説明する。図４に示すように、比較例に係るダンパー１００は、制振対象物ｍと支持架台Ｍとの間に介装された油圧シリンダ１０２と、油圧シリンダ１０２へ作動油を吐出するポンプモータユニット１０６と、油圧シリンダ１０２とポンプモータユニット１０６との間に接続されたアキュムレータ１０３と、を備える。比較例に係るダンパー１００は、支持架台Ｍ（例えば自動車の車体）の自重の一部を保持する推力を中心として、減衰力を発生するように動作する。このため、減衰力が発生しない停止時（制振対象物ｍが動かないため、油圧シリンダ１０２が動作しない）においても、支持架台Ｍの自重の一部を保持するために、常時圧力を発生しておく必要があり、僅かながらにポンプモータユニット１０６にて動力が消費されていた。

これに対して、本実施形態に係るダンパー１の動作について説明する。図２（ａ）は、ピストン２ｂが一方側へ移動する場合の第１の状態における作動油の流れを示す概略構成図である。図２（ｂ）は、ピストン２ｂが他方側へ移動する場合の第２の状態における作動油の流れを示す概略構成図である。図３は、減衰力特性の一例を示すグラフである。

図２（ａ）に示すように、制振対象物ｍの動作に伴ってピストン２ｂが一方側へ移動すると、第１作動部２Ａ内の作動油が流路Ｌ１を介して吐出される。このとき、第１作動部２Ａから吐出された作動油は、分岐部Ｄ１にて分岐流路Ｌ６側へ分岐し、チェック弁１３を通過して流路Ｌ４を介して高圧側アキュムレータ４へ供給される。これによって、高圧側アキュムレータ４の作動圧力によって油圧シリンダ２にて減衰力が発生する。このとき、作動油の一部はポンプモータユニット６によって低圧側アキュムレータ３側へ供給されることで、高圧側アキュムレータ４の圧油が低圧側アキュムレータ３側へ逃がされ、減衰力特性が調整される。また、回生部９は、低圧側アキュムレータ３側へ供給される一部の作動油の圧力を電力に変換する。一方、低圧側アキュムレータ３の作動油が流路Ｌ３を介して吐出される。このとき、低圧側アキュムレータ３から吐出された作動油は、分岐部Ｄ３にて分岐流路Ｌ７側へ分岐し、チェック弁１２を通過して流路Ｌ２を介して第２作動部２Ｂへ供給される。

図２（ｂ）に示すように、制振対象物ｍの動作に伴ってピストン２ｂが他方側へ移動すると、第２作動部２Ｂ内の作動油が流路Ｌ２を介して吐出される。このとき、第２作動部２Ｂから吐出された作動油は、分岐部Ｄ２にて分岐流路Ｌ８側へ分岐し、チェック弁１４を通過して流路Ｌ４を介して高圧側アキュムレータ４へ供給される。これによって、高圧側アキュムレータ４の作動圧力によって油圧シリンダ２にて減衰力が発生する。このとき、作動油の一部はポンプモータユニット６によって低圧側アキュムレータ３側へ供給されることで、高圧側アキュムレータ４の圧油が低圧側アキュムレータ３側へ逃がされ、減衰力特性が調整される。また、回生部９は、低圧側アキュムレータ３側へ供給される一部の作動油の圧力を電力に変換する。一方、低圧側アキュムレータ３の作動油が流路Ｌ３を介して吐出される。このとき、低圧側アキュムレータ３から吐出された作動油は、分岐部Ｄ３にて分岐流路Ｌ５側へ分岐し、チェック弁１１を通過して流路Ｌ１を介して第１作動部２Ａへ供給される。

図３の縦軸は油圧シリンダ２が発生する減衰力を示し、横軸は制振対象物ｍ（すなわちピストン２ｂ）の速度を示す。速度の正側がピストン２ｂの軸方向における一方側への速度を示し、速度の負側が他方側への速度を示す。図３のＰ１に示すように、速度がゼロのときは、減衰力が高圧側アキュムレータ４へ作動油が供給されることがなく、減衰力がゼロとなる。このとき、作動油が高圧側アキュムレータ４へ供給されないため、ポンプモータユニット６を動かす必要がない。図３のＰ２に示すように、制振対象物ｍが一方側へ動くと、減衰力が直ちに立上る（Ｐ１からＰ２へ急激に立ち上がるグラフは厳密には斜め上方へ僅かに傾斜している）。更に速度の絶対値が大きくなると、その大きさに応じて減衰力の絶対値が増加する。このとき、ポンプモータユニット６を制御することによって、破線で示すグラフＧ１，Ｇ２の間の範囲で、減衰力特性を調整することができる。従って、制御部８は、目標とする減衰力特性を得るように、ポンプモータユニット６を制御する。また、図３のＰ３に示すように、制振対象物ｍが他方側へ動くと、減衰力が直ちに下がる（Ｐ１からＰ３へ急激に下がるグラフは厳密には斜め下方へ僅かに傾斜している）。更に速度の絶対値が大きくなると、その大きさに応じて減衰力の絶対値が増加する。このとき、ポンプモータユニット６を制御することによって、破線で示すグラフＧ３，Ｇ４の間の範囲で、減衰力特性を調整することができる。従って、制御部８は、目標とする減衰力特性を得るように、ポンプモータユニット６を制御する。

以上より、本実施形態に係るダンパー１においては、切替部７は、ピストン２ｂが一方側へ移動する場合、第１作動部２Ａの作動油が高圧側アキュムレータ４へ供給され、低圧側アキュムレータ３の作動油が第２作動部２Ｂへ供給される第１の状態とする。また、切替部７は、ピストン２ｂが他方側へ移動する場合、第２作動部２Ｂの作動油が高圧側アキュムレータ４へ供給され、低圧側アキュムレータ３の作動油が第１作動部２Ａへ供給される第２の状態とする。このように、ピストン２ｂが軸方向におけるいずれの方向に移動した場合であっても、油圧シリンダ２で発生する油圧は、高圧側アキュムレータ４へ流入し、低圧側アキュムレータ３は、作動油のリザーバーとして機能させることができる。そして、ポンプモータユニット６は、高圧側アキュムレータ４へ向かう作動油のうち、一部の作動油を低圧側アキュムレータ３側へ供給することで、高圧側アキュムレータ４の油圧を低圧側アキュムレータ３側へ逃がし、減衰力特性を調整することができる。このような構成によれば、ポンプモータユニット６は、油圧シリンダ２の動作時に、高圧側アキュムレータ４によって発生する減衰力の調整を行うだけの機能を有するものである。従って、油圧シリンダ２が動作せず、減衰力が発生しない停止時においては、支持架台Ｍ（車体など）の自重を保持するためにポンプモータユニット６を動作させて圧力を保持する必要がなく、ポンプモータユニット６で動力を消費する必要がない。これによって、ポンプモータユニット６における動力消費を低減することができる。

また、本実施形態に係るダンパー１は、ポンプモータユニット６により、低圧側アキュムレータ３側へ供給される一部の作動油の圧力を電力に変換する回生部９を更に備えている。これにより、作動油の圧力を電力として回生することができる。

また、本発明の一側面に係るダンパーは、目標とする減衰力特性に基づいて、ポンプモータユニット６を制御する制御部８を更に備えている。これにより、ポンプモータユニット６を制御することによって、目標とする減衰力特性を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、ダンバーは回生部を有していなくともよい。また、ダンパーの制御部は、目標とする減衰力特性を演算しなくともよく、当該目標とする減衰力特性に基づいて制御を行わなくともよい。

また、切替部の構成は、上述のように分岐流路とチェック弁を用いた構成でなくともよく、第１作動部及び第２作動部と高圧側アキュムレータ及び低圧側アキュムレータとの間の作動油の流れを切り替えることが出来るものであれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、切替部が切替弁によって構成されていてもよい。切替弁は、第１作動部と高圧側アキュムレータとが接続されて、第２作動部と低圧側アキュムレータとが接続されている状態を、第２作動部と高圧側アキュムレータ４とが接続されて、第１作動部と低圧側アキュムレータとが接続されている状態へと切替えることができる。ただし、チェック弁を用いた場合は、切替弁のように切替制御を行うことなく、自動的に流路の切替えを行うことができる。

また、上述の実施形態では、一個の油圧シリンダが第１作動部及び第２作動部を備えていたが、第１作動部と第２作動部が互いに異なる油圧シリンダに設けられていてもよい。例えば、制振対象物ｍ及び支持架台Ｍに二個の油圧シリンダが接続されており、ピストンが軸方向における一方側へ移動することで作動油が圧縮される第１作動部が一方の油圧シリンダに形成され、ピストンが軸方向における他方側へ移動することで作動油が圧縮される第２作動部が他方の油圧シリンダに形成されていてもよい。

１ダンパー
２油圧シリンダ
２Ａ第１作動部
２Ｂ第２作動部
３低圧側アキュムレータ
４高圧側アキュムレータ
６ポンプモータユニット
７切替部

Claims

ピストンが軸方向における一方側へ移動することで作動油が圧縮される第１作動部、及び前記ピストンが軸方向における他方側へ移動することで前記作動油が圧縮される第２作動部を備える油圧シリンダと、
前記作動油が貯留される低圧側アキュムレータ、及び前記低圧側アキュムレータより圧力が高い状態で前記作動油が貯留される高圧側アキュムレータと、
前記高圧側アキュムレータへ向かう前記作動油のうち、一部の前記作動油を前記低圧側アキュムレータ側へ供給することで、減衰力特性を調整するポンプモータユニットと、
前記第１作動部及び第２作動部と前記高圧側アキュムレータ及び前記低圧側アキュムレータとの間の前記作動油の流れを切り替える切替部と、を備え、
前記切替部は、
前記ピストンが前記一方側へ移動する場合、前記第１作動部の前記作動油が前記高圧側アキュムレータへ供給され、前記低圧側アキュムレータの前記作動油が前記第２作動部へ供給される第１の状態とし、
前記ピストンが前記他方側へ移動する場合、前記第２作動部の前記作動油が前記高圧側アキュムレータへ供給され、前記低圧側アキュムレータの前記作動油が前記第１作動部へ供給される第２の状態とする、ダンパー。
前記ポンプモータユニットにより、前記低圧側アキュムレータ側へ供給される前記一部の作動油の圧力を電力に変換する回生部を更に備える、請求項１に記載のダンパー。
目標とする減衰力特性に基づいて、前記ポンプモータユニットを制御する制御部を更に備える、請求項１又は２に記載のダンパー。