JP5810336B2 - Pulsation suppression mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、脈動抑制機構に関する   The present invention relates to a pulsation suppression mechanism.

建設機械などでは、ブームやショベルなどを作動旋回させたり機械本体を旋回させたりする場合、非常に大きな力が必要になることから、その動力として油圧が使用されている。かかる建設機械などで採用されている一般的な油圧システムでは、エンジンなどによって油圧ポンプを作動させて油圧を発生させて、高圧の作動油をシリンダや油圧モータなどのアクチュエータに供給して、ブームやショベル、機械本体など(以下、駆動対象という)を駆動するための駆動力を発生させている。そして、かかるアクチュエータを制御する場合、アクチュエータに供給する作動油を制御するために、電磁弁が採用されている(例えば、特許文献1)。   In a construction machine or the like, when a boom or an excavator is swiveled or a machine body is swung, a very large force is required, and therefore hydraulic pressure is used as the power. In a general hydraulic system adopted in such construction machines, a hydraulic pump is operated by an engine or the like to generate hydraulic pressure, and high pressure hydraulic oil is supplied to an actuator such as a cylinder or a hydraulic motor, so that a boom or A driving force for driving an excavator, a machine main body, and the like (hereinafter referred to as a driving target) is generated. And when controlling this actuator, in order to control the hydraulic fluid supplied to an actuator, the solenoid valve is employ | adopted (for example, patent document 1).

ところで、アクチュエータとして油圧シリンダを採用した際に、電磁弁を介して、油圧シリンダのメータアウト側を高圧の油圧源と低圧の油圧源の両方に接続すれば、電磁弁を高速で連続的に開閉することによって、油圧シリンダから流出する作動油の圧力や流量を制御することができる可能性がある。つまり、高圧の圧力源に接続する時間と低圧の圧力源に接続する時間の比(以下デューティー比)を制御すれば、油圧シリンダから流出する作動油の圧力や流量を制御することができる可能性がある。   By the way, when a hydraulic cylinder is used as an actuator, if the meter-out side of the hydraulic cylinder is connected to both a high-pressure hydraulic source and a low-pressure hydraulic source via a solenoid valve, the solenoid valve is opened and closed continuously at high speed. By doing so, there is a possibility that the pressure and flow rate of the hydraulic oil flowing out from the hydraulic cylinder can be controlled. In other words, if the ratio of the time for connecting to the high pressure source and the time for connecting to the low pressure source (hereinafter referred to as duty ratio) is controlled, the pressure and flow rate of the hydraulic oil flowing out from the hydraulic cylinder may be controlled. There is.

そして、上記のごとき構成とした場合には、油圧シリンダから排出される作動油が有するエネルギーを高圧の圧力源に回収することができる可能性がある。つまり、油圧シリンダから高圧の圧力源に作動油を流入させるようにすれば、高圧の圧力源に流入した作動油のエネルギーを、高圧の圧力源に蓄積することができる。すると、高圧の圧力源に流入した作動油を、再度エネルギー源として使用できる。   And when it is set as the above structure, there exists a possibility that the energy which the hydraulic fluid discharged | emitted from a hydraulic cylinder has can be collect | recovered by a high pressure source. That is, if the hydraulic oil is caused to flow from the hydraulic cylinder to the high pressure source, the energy of the hydraulic oil flowing into the high pressure source can be accumulated in the high pressure source. Then, the hydraulic oil that has flowed into the high pressure source can be used again as an energy source.

特開2008−266909号公報JP 2008-266909 A

しかるに、電磁弁を開閉する周波数を制御して油圧シリンダの圧力や油圧シリンダから流出する作動油の流量を制御する場合、電磁弁の開閉に起因して作動油が脈動し、油圧シリンダや油圧回路の脈動が大きくなり油圧機器が大きく振動したりして騒音を発生する可能性がある。かかる油圧シリンダや油圧回路の振動は駆動対象の振動を引き起こす可能性がある。とくに、油圧シリンダや油圧回路の共振周波数と電磁弁の開閉周波数が一致した場合には、大きな振動が生じる可能性がある。
油圧シリンダや油圧回路の脈動が大きくなれば、作動油の流量の変動も大きくなり、その結果、エネルギー消費が増加しエネルギー効率も低下する可能性がある。
However, when controlling the frequency of opening and closing the solenoid valve to control the pressure of the hydraulic cylinder and the flow rate of hydraulic oil flowing out of the hydraulic cylinder, the hydraulic oil pulsates due to the opening and closing of the solenoid valve, and the hydraulic cylinder and hydraulic circuit There is a possibility that the pulsation will increase and the hydraulic equipment will vibrate greatly and generate noise. Such vibration of the hydraulic cylinder and the hydraulic circuit may cause vibration of the drive target. In particular, when the resonance frequency of the hydraulic cylinder or hydraulic circuit matches the opening / closing frequency of the solenoid valve, a large vibration may occur.
If the pulsation of the hydraulic cylinder or the hydraulic circuit increases, the fluctuation of the flow rate of the hydraulic oil increases, and as a result, energy consumption may increase and energy efficiency may decrease.

本発明は上記事情に鑑み、シリンダの作動流体の圧力や流量を電磁弁の高速切換えによって制御した場合でも、作動流体の脈動を抑制し,振動や騒音を抑えるだけでなくエネルギー回生効率の低下を防ぐことができる脈動抑制機構を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention suppresses the pulsation of the working fluid and suppresses vibration and noise even when the pressure and flow rate of the working fluid in the cylinder are controlled by high-speed switching of the solenoid valve. An object is to provide a pulsation suppressing mechanism that can be prevented.

第1発明の脈動抑制機構は、作動流体が封入された容積が可変である流体室と該流体室に連通された慣性流体室とを備え、該慣性流体室が高圧源および低圧源に連通されているシリンダと、該シリンダの慣性流体室と高圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する高圧側開閉器と、前記シリンダの慣性流体室と低圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する低圧側開閉器と、該低圧側開閉器および前記高圧側開閉器の作動を制御する制御部と、を備えた装置における脈動を抑制する機構であって、前記慣性流体室に連通された略管状のサイドブランチを備えており、前記制御部は、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を前記慣性流体室に交互に連通させるように、前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器を制御するものであり、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器の作動を制御して、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を切り換える切換周波数を前記サイドブランチの固有振動数と一致させる機能を有していることを特徴とする。
第2発明の脈動抑制機構は、作動流体が封入された容積が可変である流体室と該流体室に連通された慣性流体室とを備え、該慣性流体室が高圧源および低圧源に連通されているシリンダと、該シリンダの慣性流体室と高圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する高圧側開閉器と、前記シリンダの慣性流体室と低圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する低圧側開閉器と、該低圧側開閉器および前記高圧側開閉器の作動を制御する制御部と、を備えた装置における脈動を抑制する機構であって、前記慣性流体室に連通された、長さを変更可能なサイドブランチを備えており、前記制御部は、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を前記慣性流体室に交互に連通させるように、前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器を制御するものであり、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器の切換周波数が前記サイドブランチの固有振動数と一致するように、前記サイドブランチの長さを変化させることを特徴とする。
第3発明の脈動抑制機構は、第1または第2発明において、吸収する周波数成分が異なる複数のサイドブランチを備えており、前記複数のサイドブランチは、吸収する周波数成分が整数倍の関係となるように調整されていることを特徴とする。
第4発明の脈動抑制機構は、第1、第2または第3発明において、吸収する周波数成分が異なる複数のサイドブランチを備えており、前記複数のサイドブランチは、吸収する周波数成分が整数倍の関係となるように調整されており、前記制御部は、最も固有振動数が低いブランチの固有振動数と前記切換周波数が一致するように制御することを特徴とする。
第5発明の脈動抑制機構は、第1、第2、第3または第4発明において、前記サイドブランチは、弾性体として機能する気体を内部に収容していることを特徴とする。
A pulsation suppressing mechanism according to a first aspect of the present invention includes a fluid chamber in which a working fluid is enclosed and a variable volume, and an inertial fluid chamber communicated with the fluid chamber. The inertial fluid chamber communicates with a high pressure source and a low pressure source. Provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the high-pressure source, and provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the low-pressure source. A mechanism for suppressing pulsation in an apparatus comprising: a low-pressure side switch that cuts off communication between the two; and a control unit that controls the operation of the low-pressure side switch and the high-pressure side switch, A substantially tubular side branch communicated with a chamber, wherein the control unit communicates the high-pressure side switch and the low-pressure side switch alternately with the inertial fluid chamber, and It is for controlling the high-pressure side switch, Controls serial high-pressure side switch and the actuation of the low-pressure side switch, and the switching frequency for switching the low-pressure side switch and the high pressure side switch has a function to match the natural frequency of the side branch It is characterized by that.
The pulsation suppressing mechanism of the second invention comprises a fluid chamber in which a working fluid is enclosed and a variable volume and an inertial fluid chamber communicated with the fluid chamber, and the inertial fluid chamber is communicated with a high pressure source and a low pressure source. Provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the high-pressure source, and provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the low-pressure source. A mechanism for suppressing pulsation in an apparatus comprising: a low-pressure side switch that cuts off communication between the two; and a control unit that controls the operation of the low-pressure side switch and the high-pressure side switch, A side branch that is variable in length and communicated with the chamber, wherein the control unit communicates the high-pressure side switch and the low-pressure side switch alternately with the inertial fluid chamber. Control the side switch and the high voltage side switch , And the said as switching frequency of the high voltage side switch the low-pressure side switch coincides with the natural frequency of the side branch, characterized in that changing the length of the side branch.
The pulsation suppressing mechanism of the third invention includes a plurality of side branches having different frequency components to be absorbed in the first or second invention, and the plurality of side branches have a relationship in which the frequency components to be absorbed are an integral multiple. It is adjusted as follows.
The pulsation suppressing mechanism according to a fourth aspect of the present invention includes a plurality of side branches having different frequency components to be absorbed in the first, second, or third aspect , wherein the plurality of side branches have an integer multiple of frequency components to be absorbed. It is adjusted so that it may become a relation, and the control part controls so that the natural frequency of the branch with the lowest natural frequency and the switching frequency may coincide .
A pulsation suppressing mechanism according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the first, second, third or fourth aspect of the invention, the side branch contains therein a gas functioning as an elastic body.

第1発明によれば、サイドブランチによって、高圧側開閉器と低圧側開閉器とを切り換えることに起因して発生する作動流体の脈動を吸収することができるので、装置に脈動が発生することを抑制することができる。また、作動流体の圧力などが変化しその結果サイドブランチの固有振動数が変化しても、それに合わせて切換周波数を変化させれば、作動流体の脈動の発生を適切に抑制することができる。そして、作動流体のエネルギーを回生する際に、エネルギー回生効率の低下も防ぐことができる。
第2発明によれば、サイドブランチによって、高圧側開閉器と低圧側開閉器とを切り換えることに起因して発生する作動流体の脈動を吸収することができるので、装置に脈動が発生することを抑制することができる。作動流体の音速が変化しても、サイドブランチの長さを変化させて、サイドブランチの固有振動数を切換周波数に一致させることができるので、作動流体の脈動の発生を適切に抑制することができる。そして、作動流体のエネルギーを回生する際に、エネルギー回生効率の低下も防ぐことができる。
第3発明によれば、脈動を抑制するための機構および制御をより簡単にすることができる。
第4発明によれば、一次の周波数成分だけでなく、高次の周波数成分もサイドブランチに吸収させることができるので、作動流体の脈動の発生をより適切に抑制することができる。
第5発明によれば、弾性体として機能する気体をサイドブランチの内部に収容しているので、サイドブランチ自体の長さを短くしても、低切換周波数の脈動を吸収することが可能となる。
According to the first invention, the pulsation of the working fluid generated due to switching between the high pressure side switch and the low pressure side switch can be absorbed by the side branch, so that the pulsation is generated in the device. Can be suppressed. Further, even if the pressure of the working fluid changes, and as a result, the natural frequency of the side branch changes, the pulsation of the working fluid can be appropriately suppressed by changing the switching frequency accordingly. And when regenerating the energy of a working fluid, the fall of energy regeneration efficiency can also be prevented.
According to the second invention, the pulsation of the working fluid generated by switching the high-pressure side switch and the low-pressure side switch can be absorbed by the side branch, so that the pulsation is generated in the device. Can be suppressed. Even if the sound velocity of the working fluid changes, the length of the side branch can be changed to make the natural frequency of the side branch coincide with the switching frequency. it can. And when regenerating the energy of a working fluid, the fall of energy regeneration efficiency can also be prevented.
According to the third invention, the mechanism and control for suppressing pulsation can be further simplified.
According to the fourth aspect of the invention, not only the primary frequency component but also the higher-order frequency component can be absorbed by the side branch, so that the pulsation of the working fluid can be more appropriately suppressed.
According to the fifth invention, since the gas functioning as an elastic body is accommodated in the side branch, even if the length of the side branch itself is shortened, it is possible to absorb the pulsation of the low switching frequency. .

本実施形態の脈動抑制機構を採用した油圧回路1の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the hydraulic circuit 1 which employ | adopted the pulsation suppression mechanism of this embodiment. 他の実施形態の脈動抑制機構を採用した油圧回路1の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the hydraulic circuit 1 which employ | adopted the pulsation suppression mechanism of other embodiment. 他の実施形態の脈動抑制機構を採用した油圧回路1の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the hydraulic circuit 1 which employ | adopted the pulsation suppression mechanism of other embodiment.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の脈動抑制機構は、シリンダを有する流体回路に発生する作動流体の脈動を抑制できるものである。とくに、本発明の脈動抑制機構は、シリンダを有する流体回路において作動流体の有するエネルギーを回収する際に発生する作動流体の脈動を抑制することができるようにしたことに特徴を有している。
本発明において作動流体の種類はとくに限定されず、例えば、作動油や水、空気などを挙げることができる。以下では、作動流体として、作動油を使用する場合を説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The pulsation suppressing mechanism of the present invention can suppress pulsation of working fluid generated in a fluid circuit having a cylinder. In particular, the pulsation suppressing mechanism of the present invention is characterized in that the pulsation of the working fluid generated when the energy of the working fluid is recovered in the fluid circuit having the cylinder can be suppressed.
In the present invention, the type of the working fluid is not particularly limited, and examples thereof include hydraulic oil, water, and air. Below, the case where hydraulic fluid is used as a hydraulic fluid is demonstrated.

(本実施形態の脈動抑制機構を設ける油圧回路1の説明)
図1において、符号1は、本実施形態の脈動抑制機構を備えた油圧回路を示している。この油圧回路1は、油圧シリンダ2を備えている。この油圧シリンダ2は、その本体2bからロッド2rが突出しており、このロッド2rを介して、外部に力を加えたり外部からの力を受けたりすることができるようになっている。
(Description of the hydraulic circuit 1 provided with the pulsation suppressing mechanism of the present embodiment)
In FIG. 1, the code | symbol 1 has shown the hydraulic circuit provided with the pulsation suppression mechanism of this embodiment. The hydraulic circuit 1 includes a hydraulic cylinder 2. The hydraulic cylinder 2 has a rod 2r protruding from the main body 2b, and can apply an external force or receive an external force via the rod 2r.

図1に示すように、油圧シリンダ2は、ロッド2rの基端が連結されたピストン2pを有しており、このピストン2pによって本体2b内部の空間2hが分割されている。このピストン2pで分割された本体2b内の空間2hにおいて、ピストン2pとロッド2rが接続されていない側の空間(ピストン側室2s)内は作動油によって満たされている。なお、ピストン側室2sは、特許請求の範囲にいう流体室に相当する。   As shown in FIG. 1, the hydraulic cylinder 2 has a piston 2p to which the base end of a rod 2r is connected, and a space 2h inside the main body 2b is divided by the piston 2p. In the space 2h in the main body 2b divided by the piston 2p, the space (piston side chamber 2s) on the side where the piston 2p and the rod 2r are not connected is filled with hydraulic oil. The piston side chamber 2s corresponds to a fluid chamber referred to in the claims.

また、図1に示すように、本体2bは、ピストン側室2sと連通された慣性流体室2iを備えている。この慣性流体室2iは、本体2bの空間2hよりも内容積の小さい中空な空間である。この慣性流体室2i内も、ピストン側室2sと同様に作動油によって満たされている。なお、この慣性流体室2iは、単なる配管でもよく、その形状や大きさはとくに限定されない。   As shown in FIG. 1, the main body 2b includes an inertial fluid chamber 2i that communicates with the piston-side chamber 2s. The inertial fluid chamber 2i is a hollow space having a smaller internal volume than the space 2h of the main body 2b. The inertial fluid chamber 2i is also filled with hydraulic oil in the same manner as the piston side chamber 2s. The inertial fluid chamber 2i may be a simple pipe, and its shape and size are not particularly limited.

図1に示すように、慣性流体室2iには、低圧配管PLによって低圧源LPが接続されている。この低圧源LPは、例えば、作動油を貯留しておくためのタンクであり、通常、大気圧に保たれている。つまり、低圧源LP内の作動油は、大気圧の状態となっているのである。   As shown in FIG. 1, a low pressure source LP is connected to the inertial fluid chamber 2i by a low pressure pipe PL. The low-pressure source LP is, for example, a tank for storing hydraulic oil, and is normally maintained at atmospheric pressure. That is, the hydraulic oil in the low pressure source LP is in an atmospheric pressure state.

なお、低圧配管PLには、低圧側開閉器3Lが介装されており、この低圧側開閉器3Lを開閉することによって、慣性流体室2iと低圧源LPとの間を連通遮断しうるようになっている。   The low-pressure pipe PL is provided with a low-pressure side switch 3L. By opening and closing the low-pressure side switch 3L, the inertia fluid chamber 2i and the low-pressure source LP can be disconnected from each other. It has become.

また、図1に示すように、慣性流体室2iには、高圧配管PHによって高圧源HPが接続されている。この高圧源HPは、例えば、低圧源LPよりも高圧の作動油が蓄積されているタンクなどである。   As shown in FIG. 1, a high pressure source HP is connected to the inertial fluid chamber 2i by a high pressure pipe PH. The high pressure source HP is, for example, a tank in which hydraulic oil having a pressure higher than that of the low pressure source LP is accumulated.

この高圧配管PHには、高圧側開閉器3Hが介装されており、この高圧側開閉器3Hを開閉することによって、慣性流体室2iと高圧源HPとの間を連通遮断しうるようになっている。   The high-pressure pipe PH is provided with a high-pressure side switch 3H. By opening and closing the high-pressure side switch 3H, the inertia fluid chamber 2i and the high-pressure source HP can be disconnected from each other. ing.

このため、高圧側開閉器3Hを開いて、慣性流体室2iと高圧源HPとの間を連通すれば、高圧源HPから慣性流体室2iを介して高圧の作動油をピストン側室2sに供給できる。すると、ピストン2pを介してピストン側室2sに向かって加えられている圧力よりも高圧の作動油の圧力が大きければ、ピストン側室2sの容積が大きくなるようにピストン2pを移動させることができるのである。   For this reason, if the high pressure side switch 3H is opened and the inertia fluid chamber 2i communicates with the high pressure source HP, high pressure hydraulic oil can be supplied from the high pressure source HP to the piston side chamber 2s via the inertia fluid chamber 2i. . Then, if the pressure of the hydraulic oil higher than the pressure applied to the piston side chamber 2s via the piston 2p is larger, the piston 2p can be moved so that the volume of the piston side chamber 2s becomes larger. .

また、図1において、符号5は、高圧側開閉器3Hおよび低圧側開閉器3Lの作動を制御する制御部を示している。この制御部5は、高圧側開閉器3Hおよび低圧側開閉器3Lに対して、開閉タイミングを指示する機能を有している。具体的には、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lが交互に開くように、両者が開閉するタイミングを制御する機能を有している。以下では、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lが交互に開く周期を切換周波数Hという。   Moreover, in FIG. 1, the code | symbol 5 has shown the control part which controls the action | operation of the high voltage | pressure side switch 3H and the low voltage | pressure side switch 3L. The control unit 5 has a function of instructing the switching timing to the high voltage side switch 3H and the low voltage side switch 3L. Specifically, it has a function of controlling the opening and closing timing of the high voltage side switch 3H and the low voltage side switch 3L so that they are alternately opened. Hereinafter, a cycle in which the high-voltage side switch 3H and the low-voltage side switch 3L are alternately opened is referred to as a switching frequency H.

以上ごとき構成であるので、油圧回路1における油圧シリンダ2のロッド2rを押圧する外力F(以下、単に外力Fという)が加わった場合、油圧回路1では、以下のようにすれば、外力Fのエネルギーを高圧源HPに回収することができる。   Since the configuration is as described above, when an external force F that presses the rod 2r of the hydraulic cylinder 2 in the hydraulic circuit 1 (hereinafter, simply referred to as an external force F) is applied, the hydraulic circuit 1 Energy can be recovered in the high pressure source HP.

まず、外力Fが加わると、低圧側開閉器3Lを開いて、慣性流体室2iと低圧源LPとを連通させる。すると、ピストン側室2sから慣性流体室2iを通過し低圧源LPに向かう作動油の流れが発生する。   First, when an external force F is applied, the low pressure side switch 3L is opened, and the inertial fluid chamber 2i and the low pressure source LP are communicated. Then, a flow of hydraulic oil is generated from the piston side chamber 2s through the inertial fluid chamber 2i toward the low pressure source LP.

かかる作動油の流れが発生している状態において、低圧側開閉器3Lを閉じて、高圧側開閉器3Hを開く。すると、作動油の流れは慣性エネルギーを有しているため、作動油が減速し運動エネルギーがなくなるまでは慣性流体室2i内から高圧源HPに向かって作動油が流出する。言い換えれば、慣性流体室2i内から高圧源HPに作動油が流入するのである。   In a state where the flow of hydraulic oil is generated, the low pressure side switch 3L is closed and the high pressure side switch 3H is opened. Then, since the flow of the hydraulic oil has inertial energy, the hydraulic oil flows out from the inertial fluid chamber 2i toward the high pressure source HP until the hydraulic oil is decelerated and the kinetic energy is lost. In other words, the hydraulic oil flows into the high pressure source HP from the inertial fluid chamber 2i.

すると、高圧源HPでは、貯留されている作動油が増加しても作動油の圧力は低下しないので、作動油の量が増加した分だけ、高圧源HPにエネルギーを回収することができるのである。   Then, in the high pressure source HP, even if the stored hydraulic fluid increases, the pressure of the hydraulic fluid does not decrease. Therefore, energy can be recovered in the high pressure source HP as much as the amount of hydraulic fluid increases. .

作動油が減速し運動エネルギーがなくなる前に、高圧側開閉器3Hを閉じて、低圧側開閉器3Lを開く。すると、ピストン側室2sから慣性流体室2iを通過し低圧源LPに向かう作動油の流れが再び発生する。   Before the hydraulic oil decelerates and loses kinetic energy, the high pressure side switch 3H is closed and the low pressure side switch 3L is opened. As a result, the flow of hydraulic oil from the piston side chamber 2s through the inertial fluid chamber 2i toward the low pressure source LP is generated again.

上記作動油の流れが発生すると、低圧側開閉器3Lを閉じて高圧側開閉器3Hを開く。すると、慣性流体室2i内から高圧源HPに作動油が流入するので、高圧源HPにエネルギーを回収することができるのである。   When the flow of the hydraulic oil occurs, the low pressure side switch 3L is closed and the high pressure side switch 3H is opened. Then, since the hydraulic oil flows into the high pressure source HP from the inertial fluid chamber 2i, energy can be recovered to the high pressure source HP.

以上のように、本実施形態の脈動抑制機構を設ける油圧回路1において、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lを交互に開閉すれば、油圧シリンダ2のロッド2rに加わる外力Fのエネルギーを高圧源HPに回収することができるのである。   As described above, in the hydraulic circuit 1 provided with the pulsation suppressing mechanism of the present embodiment, the energy of the external force F applied to the rod 2r of the hydraulic cylinder 2 can be increased by alternately opening and closing the high pressure side switch 3H and the low pressure side switch 3L. It can be recovered in the high pressure source HP.

(本実施形態の脈動抑制機構の説明)
つぎに、脈動抑制機構について説明する。
上述したように、作動油のエネルギーを回収するために、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lが交互に開閉した場合には、この開閉に起因して、作動油を加振する力(加振力)が発生し、作動油に脈動が生じる可能性がある。本実施形態の脈動抑制機構は、かかる作動油の脈動を抑制するために設けられている。
そして、作動油のエネルギーを回収する際に作動油の脈動があれば、上述した作動油の流れが乱れて、作動油の高圧源HPや低圧源LPに作動油が十分に流れない可能性があり、作動油のエネルギーの回収効率が低下する可能性がある。しかし、本実施形態の脈動抑制機構を油圧回路1に設ければ、作動油の脈動を抑制することができるので、エネルギー回生率も向上させることができる。
(Description of pulsation suppression mechanism of this embodiment)
Next, the pulsation suppressing mechanism will be described.
As described above, when the high-pressure side switch 3H and the low-pressure side switch 3L are alternately opened and closed to recover the energy of the hydraulic oil, the force ( (Exciting force) may occur and pulsation may occur in the hydraulic oil. The pulsation suppression mechanism of this embodiment is provided to suppress the pulsation of such hydraulic oil.
If there is pulsation of the hydraulic oil when recovering the energy of the hydraulic oil, there is a possibility that the flow of the hydraulic oil described above is disturbed and the hydraulic oil does not sufficiently flow to the high pressure source HP or the low pressure source LP of the hydraulic oil. Yes, there is a possibility that the energy recovery efficiency of the hydraulic oil will be reduced. However, if the pulsation suppressing mechanism of the present embodiment is provided in the hydraulic circuit 1, the pulsation of the hydraulic oil can be suppressed, so that the energy regeneration rate can be improved.

図2に示すように、脈動抑制機構は、サイドブランチ11を備えている。このサイドブランチ11は、中空な管状または筒状の部材であり、一端が開口され他端が閉口された部材である。そして、このサイドブランチ11は、開口端が上述した慣性流体室2iに接続されており、開口を介して、その内部が慣性流体室2iの内部と連通されている。このため、サイドブランチ11内も作動油で満たされており、しかも、慣性流体室2i内の作動油の移動などが生じた場合、サイドブランチ11内の作動油も振動するようになっている。   As shown in FIG. 2, the pulsation suppressing mechanism includes a side branch 11. The side branch 11 is a hollow tubular or cylindrical member, and is a member having one end opened and the other end closed. The side branch 11 has an opening end connected to the inertial fluid chamber 2i described above, and the inside thereof communicates with the inside of the inertial fluid chamber 2i through the opening. For this reason, the inside of the side branch 11 is also filled with the working oil, and when the working oil moves in the inertial fluid chamber 2i, the working oil in the side branch 11 also vibrates.

本実施形態の脈動抑制機構では、このサイドブランチ11を設けることによって油圧回路1の脈動を抑制する方法を採用している。サイドブランチ11を設けた場合、サイドブランチ11の固有振動数と、慣性流体室2iを含む油圧回路1内を流動する作動油の脈動の周波数が高い精度で一致するほど、作動油の脈動低減効果が大きくなる。一方、サイドブランチ11の固有振動数と作動油の脈動の周波数がずれると、脈動低減効果は著しく低下する。   In the pulsation suppressing mechanism of the present embodiment, a method of suppressing the pulsation of the hydraulic circuit 1 by providing the side branch 11 is adopted. When the side branch 11 is provided, the effect of reducing the pulsation of the hydraulic oil increases as the natural frequency of the side branch 11 and the frequency of the pulsation of the hydraulic fluid flowing in the hydraulic circuit 1 including the inertial fluid chamber 2i coincide with each other with higher accuracy. Becomes larger. On the other hand, if the natural frequency of the side branch 11 deviates from the frequency of hydraulic oil pulsation, the pulsation reduction effect is significantly reduced.

このため、本実施形態の脈動抑制機構では、作動油の脈動低減効果を得るために、制御部5が切換周波数Hを調整して、作動油の脈動の周波数サイドブランチ11の固有振動数と一致するように制御している。   For this reason, in the pulsation suppression mechanism of the present embodiment, the control unit 5 adjusts the switching frequency H in order to obtain the hydraulic oil pulsation reduction effect, and matches the natural frequency of the frequency side branch 11 of the hydraulic oil pulsation. You are in control.

つまり、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lとを切り換えれば、油圧回路1内の作動油に脈動が発生し作動油の圧力変動が生じる。しかし、この作動油の脈動がサイドブランチ11の固有振動数と一致するように切換周波数Hを調整しているので、作動油の脈動をサイドブランチ11に吸収させることができる。
したがって、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lを交互に開閉しても、油圧回路1に脈動が発生することを抑制することができるのである。
That is, if the high-pressure side switch 3H and the low-pressure side switch 3L are switched, pulsation occurs in the hydraulic oil in the hydraulic circuit 1 and the hydraulic oil pressure fluctuates. However, since the switching frequency H is adjusted so that the pulsation of the hydraulic oil matches the natural frequency of the side branch 11, the pulsation of the hydraulic oil can be absorbed by the side branch 11.
Therefore, even if the high pressure side switch 3H and the low pressure side switch 3L are alternately opened and closed, the occurrence of pulsation in the hydraulic circuit 1 can be suppressed.

例えば、作動油の音速をVとし、サイドブランチ11の長さをLとすると、サイドブランチ11の1次の固有振動数fは、音響理論より以下の式1で得ることができる。このため、以下の式を満たすように、切換周波数Hを制御すれば、作動油の脈動をサイドブランチ11に吸収させることができる。

L=V/4f(式1)
For example, when the sound speed of hydraulic oil is V and the length of the side branch 11 is L, the primary natural frequency f of the side branch 11 can be obtained by the following formula 1 from acoustic theory. For this reason, if the switching frequency H is controlled so as to satisfy the following expression, the pulsation of the hydraulic oil can be absorbed by the side branch 11.

L = V / 4f (Formula 1)

(切換周波数Hの調整)
ところで、上記式のように、サイドブランチ11の固有振動数fは音速(あるいは弾性率と密度)の影響を受け、作動油の圧力などの条件変化とともに変化する可能性があるので、切換周波数Hを制御するには、サイドブランチ11の固有振動数fを常時把握しておく必要がある。
(Adjustment of switching frequency H)
By the way, since the natural frequency f of the side branch 11 is affected by the speed of sound (or elastic modulus and density) as shown in the above equation, there is a possibility that the natural frequency f changes with changes in conditions such as the hydraulic oil pressure. To control the natural frequency f of the side branch 11 at all times.

油圧回路1を設けた油圧機器の作動時において、作動油の音速がほとんど変化しない場合や、油圧機器の作動状況によって作動油の音速が推定できる場合には、切換周波数Hの制御は容易である。   Control of the switching frequency H is easy when the sonic speed of the hydraulic oil hardly changes during the operation of the hydraulic equipment provided with the hydraulic circuit 1 or when the sonic speed of the hydraulic oil can be estimated according to the operating state of the hydraulic equipment. .

例えば、油圧機器の作動状況と作動油の音速との関係を事前に求めておき、油圧機器の作動状況と作動油の音速との関係を示すマップなどを制御部5に記憶させておけば、制御部5がマップに従って音速を推定することができる。すると、この音速に基づいて切換周波数Hを制御部5が制御すれば、切換周波数Hをサイドブランチ11の固有振動数fと一致させることができる。   For example, if the relationship between the operating status of the hydraulic device and the sound speed of the hydraulic oil is obtained in advance and a map showing the relationship between the operating status of the hydraulic device and the sound speed of the hydraulic oil is stored in the control unit 5, The controller 5 can estimate the sound speed according to the map. Then, if the control unit 5 controls the switching frequency H based on this sound speed, the switching frequency H can be matched with the natural frequency f of the side branch 11.

一方、建設機械などの油圧回路では、一般的に作動油に空気が混入しており、作動油の圧力変化により等価な弾性率がかなり変化する。油圧機器の作動状況と音速(あるいは弾性率と密度)の関係を事前に求めておけば、近似的に、圧力変化による音速変化の状況は予測できる。   On the other hand, in a hydraulic circuit such as a construction machine, air is generally mixed in hydraulic oil, and the equivalent elastic modulus changes considerably due to a change in pressure of the hydraulic oil. If the relationship between the operating state of the hydraulic device and the sound speed (or elastic modulus and density) is obtained in advance, the state of the sound speed change due to the pressure change can be predicted approximately.

すると、サイドブランチ11の長さLは把握できているので、作動油の音速を直接測定してサイドブランチ11の固有振動数fの近似値を求めることができれば、この固有振動数fに基づいて、制御部5が切換周波数Hを制御することができる。すると、作動油の脈動の振動数とサイドブランチ11の固有振動数fをある程度一致させることができるので、作動油の音速などが変化しその結果サイドブランチ11の固有振動数fが変化しても、作動油の脈動の発生をある程度適切に抑制することができる。   Then, since the length L of the side branch 11 is known, if the approximate value of the natural frequency f of the side branch 11 can be obtained by directly measuring the sound speed of the hydraulic oil, it is based on the natural frequency f. The control unit 5 can control the switching frequency H. Then, the pulsation frequency of the hydraulic oil and the natural frequency f of the side branch 11 can be matched to some extent, so that even if the sound speed of the hydraulic oil changes and as a result, the natural frequency f of the side branch 11 changes. The occurrence of hydraulic oil pulsation can be appropriately suppressed to some extent.

例えば、作動油の平均値Ysと音速の関係式に基づいて音速の近似値を推定する。なお、両者の関係式は、あらかじめ実験などによって求めておく。そして、得られた音速の近似値を利用して、上記式1により近似的なサイドブランチ11の固有振動数fを求め、近似的な最適条件の切換周波数Hを設定する。そして、その切換周波数Hの近傍において、後述する(1)〜(3)のような方法で固有振動数fの推定すれば、最適な切換周波数Hを設定することができる。   For example, the approximate value of the sound speed is estimated based on the relational expression between the average value Ys of the hydraulic oil and the sound speed. The relational expression between the two is obtained in advance through experiments or the like. Then, using the approximate value of the obtained sound speed, the approximate natural frequency f of the side branch 11 is obtained by the above equation 1, and the switching frequency H of the approximate optimum condition is set. In the vicinity of the switching frequency H, the optimum switching frequency H can be set by estimating the natural frequency f by a method as described later in (1) to (3).

上述の方法では、固有振動数fの近似値が得られる。しかし、サイドブランチ11の固有振動数fを直接推定して、推定された固有振動数fと一致するように制御部5が切換周波数Hを制御することが可能である。この方法のほうが、推定される固有振動数fの精度をより上げることができるので、脈動抑制効果をさらに向上させることができる。   In the above method, an approximate value of the natural frequency f is obtained. However, the natural frequency f of the side branch 11 can be directly estimated, and the control unit 5 can control the switching frequency H so as to coincide with the estimated natural frequency f. Since this method can further improve the accuracy of the estimated natural frequency f, the pulsation suppressing effect can be further improved.

例えば、図1のように圧力センサPa,Psをサイドブランチ11内と外部に取り付けて、作動油の圧力脈動を測定する。つまり、サイドブランチ11の内部(奥の方、つまり閉塞端)の圧力脈動を圧力センサPaで測定し、サイドブランチ11の外側の脈動(開口端近傍あるいは慣性流体室2iの中)を圧力センサPsで測定する。
この場合、サイドブランチ11の内部の圧力脈動のうち切換周波数Hの一次成分の振幅を|Xs|,サイドブランチ11の外側の圧力脈動のうち切換周波数Hの一次成分の振幅を|Xc|、とすると、以下の3種類の方法によってサイドブランチ11の固有振動数fを推定することができる。ただしXs,Xcは位相の情報を含んだ複素数である。
For example, pressure sensors Pa and Ps are attached to the inside and outside of the side branch 11 as shown in FIG. 1, and the pressure pulsation of the hydraulic oil is measured. That is, the pressure pulsation inside the side branch 11 (the back side, that is, the closed end) is measured by the pressure sensor Pa, and the pulsation outside the side branch 11 (near the opening end or in the inertial fluid chamber 2i) is measured by the pressure sensor Ps. Measure with
In this case, the amplitude of the primary component of the switching frequency H among the pressure pulsations inside the side branch 11 is | Xs |, and the amplitude of the primary component of the switching frequency H among the pressure pulsations outside the side branch 11 is | Xc |. Then, the natural frequency f of the side branch 11 can be estimated by the following three methods. Xs and Xc are complex numbers including phase information.

(1)切換周波数Hを変化させ、Xsの絶対値が最小になる周波数を探索し、その周波数を固有振動数fとする方法
(2)切換周波数Hを変化させ、Xs/Xcの絶対値が最大になるように周波数を探索し、その周波数を固有振動数fとする方法
(3)切換周波数Hを変化させ、Xs/Xcの位相が約180度変化する周波数あるいは約90度ずれている周波数を探索し、共振点とし、その周波数を固有振動数fとする方法
(1) A method of changing the switching frequency H, searching for a frequency that minimizes the absolute value of Xs, and setting the frequency to the natural frequency f. (2) Changing the switching frequency H, so that the absolute value of Xs / Xc is A method of searching for a frequency so as to be maximized and setting the frequency to the natural frequency f (3) A frequency at which the phase of Xs / Xc changes by approximately 180 degrees or a frequency that is shifted by approximately 90 degrees by changing the switching frequency H Is used as a resonance point, and the frequency is set to the natural frequency f.

さらに、上記(1)〜(3)をいろいろな条件で計測した結果から作動油の平均値Ysと固有振動数fの関係を数式かデータで保存しておき、上記段落0039に記載したように作動油の平均値Ysから固有振動数fを推定する方法が考えられる。この方法の場合、固有振動数fを直接計測するよりも精度は落ちるが、段落0039の方法よりも精度よく推定できる。   Further, the relationship between the average value Ys of the hydraulic oil and the natural frequency f is stored as a mathematical expression or data based on the results of the above measurements (1) to (3) under various conditions, as described in paragraph 0039 above. A method for estimating the natural frequency f from the average value Ys of the hydraulic oil is conceivable. In the case of this method, the accuracy is lower than that of directly measuring the natural frequency f, but it can be estimated more accurately than the method of paragraph 0039.

(他の実施例)
また、上記例では、作動油の圧力などの条件が変化した場合に、切換周波数Hを変更して振動の発生を抑制するようにした。
しかし、サイドブランチ11として、その長さを変更できるもの(可変長サイドブランチ)を採用すれば、サイドブランチ11の長さを変更することによって、作動油の圧力などの条件が変化した場合に脈動の発生を抑制でき、エネルギー回生率を改善することができる。
(Other examples)
Further, in the above example, when conditions such as the pressure of hydraulic oil change, the switching frequency H is changed to suppress the occurrence of vibration.
However, if a side branch 11 whose length can be changed (variable length side branch) is adopted, pulsation occurs when conditions such as hydraulic oil pressure change by changing the length of the side branch 11. Generation can be suppressed, and the energy regeneration rate can be improved.

例えば、サイドブランチ11として、内部にピストンを有するシリンダ構造を有するもの採用する。この場合、ピストンを作動させれば、サイドブランチ11内部の空間の長さを変更することができる。すると、作動油の音速に合わせて、制御部5が、サイドブランチ11内部の空間の長さLが前記式1の条件を満たすようにピストンを作動させれば、切換周波数Hを変更しなくても、サイドブランチ11による脈動低減効果を得ることができる。   For example, the side branch 11 having a cylinder structure having a piston inside is adopted. In this case, if the piston is operated, the length of the space inside the side branch 11 can be changed. Then, according to the speed of sound of the hydraulic oil, if the control unit 5 operates the piston so that the length L of the space inside the side branch 11 satisfies the condition of the formula 1, the switching frequency H is not changed. Moreover, the pulsation reduction effect by the side branch 11 can be acquired.

なお、サイドブランチ11の長さLを変化させる場合にも、固有振動数fが切換周波数Hと一致しているか否かについて確認する必要がある。この場合、上述した実施形態(切換周波数Hを変化させる場合)と同様に、サイドブランチ11の長さLを変化させて、サイドブランチ11内等の圧力計測を行って両者が一致しているか否かを確認すればよい。例えば、サイドブランチ11内の平均圧力を用いて計算した固有振動数fの近似値から得られるサイドブランチ11の長さLを初期値とする。そして、この初期値の近傍において、上述した方法に近似する方法(つまり、サイドブランチ11の長さLを変更する方法)によって、サイドブランチ11の長さLが最適となる条件を調べることができる。   Even when the length L of the side branch 11 is changed, it is necessary to check whether or not the natural frequency f matches the switching frequency H. In this case, similarly to the above-described embodiment (when the switching frequency H is changed), the length L of the side branch 11 is changed, and the pressure in the side branch 11 is measured to determine whether or not they match. You just have to check. For example, the length L of the side branch 11 obtained from the approximate value of the natural frequency f calculated using the average pressure in the side branch 11 is set as the initial value. Then, in the vicinity of the initial value, a condition that optimizes the length L of the side branch 11 can be examined by a method that approximates the above-described method (that is, a method that changes the length L of the side branch 11). .

(サイドブランチ11について)
サイドブランチ11は、中空であって作動油を収容できる空間を内部に有するものであればよく、その素材や構造はとくに限定されない。例えば、金属製のパイプの一端を閉じたものをサイドブランチ11としてもよいし、音速を下げる効果のあるゴム製のチューブなどのように柔軟性と変形性を有する管状の部材をサイドブランチ11としてもよい。
(About side branch 11)
The side branch 11 only needs to be hollow and have a space in which hydraulic oil can be accommodated, and its material and structure are not particularly limited. For example, a metal pipe with one end closed may be used as the side branch 11, or a tubular member having flexibility and deformability such as a rubber tube having an effect of reducing the sound speed may be used as the side branch 11. Also good.

(サイドブランチの他の例)
また、サイドブランチ11は、上述したような連続体構造(管状など)のサイドブランチではなく,空気圧を用いた小型のアキュムレータ(アキュムレータ型サイドブランチ)を用いてサイドブランチ11としてもよい(図2参照)。例えば、空気部分をバネ、運動する作動油の部分を質量とするような構造を採用することができる。この場合、作動油の通過断面積からサイドブランチ11cの固有振動数fが決定されるので、作動油の量を調整する機構を設けておけば、サイドブランチ11cの固有振動数fを変更することも可能となる。
(Other examples of side branch)
Further, the side branch 11 may be a side branch 11 using a small accumulator using air pressure (accumulator-type side branch) instead of a side branch having a continuous structure (such as a tube) as described above (see FIG. 2). ). For example, a structure in which the air portion is a spring and the moving hydraulic oil portion is a mass can be employed. In this case, since the natural frequency f of the side branch 11c is determined from the cross-sectional area of the hydraulic oil, if the mechanism for adjusting the amount of hydraulic oil is provided, the natural frequency f of the side branch 11c is changed. Is also possible.

また、空気を充填した部屋を高圧、低圧の空気源(例えば、高圧源HP、低圧源LP等)に接続しておき、通常は弁により空気を充填した室と空気源とが遮断された状態としておいてもよい。この場合でも、高圧の空気源から空気を送りこむこと、低圧の空気源に空気を逃がすこと、により、サイドブランチ11cの固有振動数fを調整することが可能となる。   In addition, a room filled with air is connected to a high-pressure and low-pressure air source (for example, a high-pressure source HP, a low-pressure source LP, etc.), and the room filled with air and the air source are normally blocked by a valve You may leave as. Even in this case, the natural frequency f of the side branch 11c can be adjusted by sending air from the high-pressure air source and allowing the air to escape to the low-pressure air source.

さらに、サイドブランチ11は、切換周波数Hが高い場合には、その長さLはそれほど長くしなくてもよいのであるが、切換周波数Hが低くなれば、その長さLを長くしなければならない。サイドブランチ11の長さが長くなれば、それだけ脈動抑制機構を設けた油圧回路1の構造が複雑になる。しかし、上述したようなアキュムレータ型サイドブランチを採用すれば、かかる問題を防ぐことができる。   Furthermore, when the switching frequency H is high, the length L of the side branch 11 does not have to be so long. However, when the switching frequency H is low, the length L must be increased. . If the length of the side branch 11 is increased, the structure of the hydraulic circuit 1 provided with the pulsation suppressing mechanism is complicated accordingly. However, if the accumulator side branch as described above is employed, such a problem can be prevented.

図2において、符号11cは、アキュムレータ型サイドブランチを示している。このアキュムレータ型サイドブランチ11cは、内部が袋状の弾性体やピストンなどによって2室に分離されている。なお、ピストンの場合には、サイドブランチの軸方向に沿って移動できるようになっている。このピストンや弾性体によって分離された2室のうち、一方の室は油圧回路に連通されており、他方の室には空気aが充填されている。かかる構成とすれば、空気aをバネのように機能させることができるので、サイドブランチ自体の長さを短くしても、低切換周波数の脈動を吸収することが可能となる。   In FIG. 2, the code | symbol 11c has shown the accumulator type | mold side branch. The accumulator side branch 11c is separated into two chambers by a bag-like elastic body, a piston, or the like. In the case of a piston, it can be moved along the axial direction of the side branch. Of the two chambers separated by the piston and the elastic body, one chamber communicates with the hydraulic circuit, and the other chamber is filled with air a. With such a configuration, the air a can function like a spring, so that it is possible to absorb pulsations at a low switching frequency even if the length of the side branch itself is shortened.

また,質量部分(つまり作動油を収容している部分)を十分小さくすれば、アキュムレータ型サイドブランチ11cは、空気の弾性によるばね効果のみを発揮することとなる。この場合でも、ばね定数を十分小さくとれば、サイドブランチ11cの固有振動数fに関係なく、サイドブランチ11cの固有振動数fが一致した場合ほどではないが、ある程度の脈動抑制効果を得ることができる。また、この構成の場合には、脈動の1次成分だけでなく、高次成分に対しても有効に脈動抑制効果が得られるという利点が得られる。   Further, if the mass portion (that is, the portion containing the hydraulic oil) is made sufficiently small, the accumulator side branch 11c exhibits only the spring effect due to the elasticity of air. Even in this case, if the spring constant is sufficiently small, the pulsation suppressing effect can be obtained to some extent although the natural frequency f of the side branch 11c is not as high as that of the side branch 11c regardless of the natural frequency f of the side branch 11c. it can. Further, in the case of this configuration, there is an advantage that the pulsation suppressing effect can be effectively obtained not only for the primary component of pulsation but also for higher-order components.

なお、空気aの弾性は圧力により大きく変化し、空気aの弾性が変化すればサイドブランチ11cの固有振動数fも変化する。しかし、上述したような方法で切換周波数Hを調整したり、作動油の通過断面積や充填空気量を調整するなど方法によって固有振動数fを調整したりすれば、空気aの弾性が変化しても、作動油の脈動を適切に吸収することができる。   Note that the elasticity of the air a varies greatly depending on the pressure. If the elasticity of the air a changes, the natural frequency f of the side branch 11c also changes. However, if the natural frequency f is adjusted by a method such as adjusting the switching frequency H by the method as described above, or adjusting the passage cross-sectional area of hydraulic oil or the amount of charged air, the elasticity of the air a changes. However, the pulsation of hydraulic fluid can be absorbed appropriately.

また、アキュムレータ型サイドブランチ11cは、必ずしもピストンや袋状の構造によって内部を分割する必要はなく、単に、空気aを作動油が界面を形成して接触するようにしてもよい。しかし、空気aと作動油との混合などの問題を防ぐ上では、ピストン等によって両者が接触しないように分離しておくことが好ましい。   Further, the accumulator side branch 11c does not necessarily need to be divided by a piston or a bag-like structure, and the air a may be simply brought into contact with the hydraulic oil forming an interface. However, in order to prevent problems such as mixing of air a and hydraulic oil, it is preferable to separate them so as not to contact each other by a piston or the like.

(他の制御方法)
また、上記例では、サイドブランチ11の外側およびサイドブランチ11内の両方の圧力を測定して、両方の測定値に基づいて、切換周波数Hやサイドブランチ11の固有振動数fを変化させる場合を説明している。
しかし、サイドブランチ11の外側(開口端近傍あるいは慣性流体室2iの中)の圧力だけ、つまり、サイドブランチ11の外側の脈動の振幅だけに基づいて、切換周波数Hやサイドブランチ11の固有振動数fを変化させてもよい。具体的には、切換周波数Hやサイドブランチ11の固有振動数fを変化させて、サイドブランチ11の外側の脈動の振幅が最小となる条件を求めてもよい。
この場合には、一箇所の圧力を測定してその測定値を解析するだけでよいし、圧力測定も容易かつ精度よく行うことができるので、脈動を抑制するための機構および制御がより簡単になる。
(Other control methods)
Further, in the above example, a case where both the pressure outside the side branch 11 and the pressure inside the side branch 11 are measured, and the switching frequency H and the natural frequency f of the side branch 11 are changed based on both measured values. Explains.
However, the switching frequency H and the natural frequency of the side branch 11 are based only on the pressure outside the side branch 11 (near the opening end or in the inertial fluid chamber 2i), that is, based only on the amplitude of the pulsation outside the side branch 11. f may be changed. Specifically, the switching frequency H and the natural frequency f of the side branch 11 may be changed to obtain a condition that minimizes the amplitude of pulsation outside the side branch 11.
In this case, it is only necessary to measure the pressure at one location and analyze the measured value, and the pressure measurement can be performed easily and accurately, so the mechanism and control for suppressing pulsation are easier. Become.

(複数サイドブランチ)
なお、上記例では、サイドブランチ11等を1つだけ設けた場合を説明した。この場合もで、切換周波数Hの1倍の周波数成分の脈動を効果的に吸収することができる。しかし、高圧側開閉器3Hと低圧側開閉器3Lを切り換えた際に作動油は加振されるが、この作動油を加振する成分には,切換周波数Hの整数倍のものも存在する。つまり、作動油の脈動には、切換周波数Hの整数倍の周波数の成分も含まれる。
(Multiple side branch)
In the above example, the case where only one side branch 11 or the like is provided has been described. Even in this case, it is possible to effectively absorb the pulsation of the frequency component which is one time the switching frequency H. However, when the high pressure side switch 3H and the low pressure side switch 3L are switched, the hydraulic oil is vibrated. However, components that excite the hydraulic oil have an integral multiple of the switching frequency H. That is, the pulsation of the hydraulic oil includes a component having a frequency that is an integral multiple of the switching frequency H.

したがって,サイドブランチ11等により脈動を効果的に吸収する上では、一次の周波数成分だけでなく、高次の周波数成分も吸収するサイドブランチ11等を設けておくことが好ましい。つまり、吸収させたい周波数成分に適したサイドブランチ11等を設けておくことが好ましい。すると、サイドブランチ11等によって、一次の周波数成分だけでなく高次の周波数成分も適切に吸収させることができるので、作動油の脈動の発生をより適切に抑制することができる。   Therefore, in order to effectively absorb the pulsation by the side branch 11 or the like, it is preferable to provide the side branch 11 or the like that absorbs not only the primary frequency component but also the high-order frequency component. That is, it is preferable to provide the side branch 11 and the like suitable for the frequency component to be absorbed. Then, not only the primary frequency component but also the higher-order frequency component can be appropriately absorbed by the side branch 11 or the like, so that the occurrence of hydraulic oil pulsation can be more appropriately suppressed.

例えば、図3に示すように、2つのサイドブランチ11A、11Bを設けて、サイドブランチ11Bの長さをサイドブランチ11Aの長さの半分としておく。すると、サイドブランチ11Aの固有振動数fと切換周波数Hを一致させれば、サイドブランチ11Bには、脈動の2次の周波数成分を吸収させることができる。   For example, as shown in FIG. 3, two side branches 11A and 11B are provided, and the length of the side branch 11B is set to half the length of the side branch 11A. Then, if the natural frequency f of the side branch 11A matches the switching frequency H, the side branch 11B can absorb the secondary frequency component of pulsation.

もちろん、長さ変更できる可変長サイドブランチやアキュムレータ型サイドブランチを採用した場合でも、各サイドブランチに吸収させる周波数成分がそれぞれ異なるように調整すれば、一次の周波数成分だけでなく高次の周波数成分も吸収することができる。   Of course, even when variable length side branches and accumulator side branches that can change the length are used, if the frequency components absorbed by each side branch are adjusted differently, not only the primary frequency components but also the higher order frequency components Can also be absorbed.

(高圧側開閉器3Hおよび低圧側開閉器3Lについて)
高圧側開閉器3Hおよび低圧側開閉器3Lは、慣性流体室2iと高圧源HPまたは低圧源LPとの間を連通遮断できるものであればよく、とくに限定されない。例えば、一般的に使用される高速切換可能な電磁弁を使用することができる。
(About the high pressure side switch 3H and the low pressure side switch 3L)
The high pressure side switch 3H and the low pressure side switch 3L are not particularly limited as long as they can cut off communication between the inertial fluid chamber 2i and the high pressure source HP or the low pressure source LP. For example, a generally used high-speed switchable solenoid valve can be used.

本発明の脈動抑制機構は、油圧シリンダを使用する油圧システムにおいて振動を抑制する機構として適している。   The pulsation suppressing mechanism of the present invention is suitable as a mechanism for suppressing vibration in a hydraulic system using a hydraulic cylinder.

1 エネルギー回収装置
2 シリンダ
2h 空間
2s 流体室
2i 慣性流体室
3H 高圧側開閉器
3L 低圧側開閉器
5 制御器
10 脈動抑制機構
11 サイドブランチ
HP 高圧源
LP 低圧源
PH 高圧配管
PL 低圧配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Energy recovery apparatus 2 Cylinder 2h Space 2s Fluid chamber 2i Inertial fluid chamber 3H High pressure side switch 3L Low pressure side switch 5 Controller 10 Pulsation suppression mechanism 11 Side branch HP High pressure source LP Low pressure source PH High pressure piping PL Low pressure piping

Claims (5)

作動流体が封入された容積が可変である流体室と該流体室に連通された慣性流体室とを備え、該慣性流体室が高圧源および低圧源に連通されているシリンダと、
該シリンダの慣性流体室と高圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する高圧側開閉器と、
前記シリンダの慣性流体室と低圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する低圧側開閉器と、
該低圧側開閉器および前記高圧側開閉器の作動を制御する制御部と、を備えた装置における脈動を抑制する機構であって、
前記慣性流体室に連通された略管状のサイドブランチを備えており、
前記制御部は、
前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を前記慣性流体室に交互に連通させるように、前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器を制御するものであり、
前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器の作動を制御して、前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を切り換える切換周波数を前記サイドブランチの固有振動数と一致させる機能を有している
ことを特徴とする脈動抑制機構。
A cylinder having a variable volume in which a working fluid is enclosed and an inertial fluid chamber communicating with the fluid chamber, the inertial fluid chamber communicating with a high pressure source and a low pressure source;
A high-pressure side switch provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the high-pressure source, for disconnecting communication between the two;
A low-pressure side switch provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and a low-pressure source, which cuts off communication between the two;
A control unit for controlling the operation of the low-pressure side switch and the high-pressure side switch;
Comprising a substantially tubular side branch communicating with the inertial fluid chamber;
The controller is
Controlling the low-pressure side switch and the high-pressure side switch so that the high-pressure side switch and the low-pressure side switch communicate with the inertial fluid chamber alternately,
It has a function of controlling the operation of the high-voltage side switch and the low-voltage side switch so that the switching frequency for switching between the high-voltage side switch and the low-voltage side switch matches the natural frequency of the side branch. <br/> Pulsation suppression mechanism characterized by this.
作動流体が封入された容積が可変である流体室と該流体室に連通された慣性流体室とを備え、該慣性流体室が高圧源および低圧源に連通されているシリンダと、
該シリンダの慣性流体室と高圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する高圧側開閉器と、
前記シリンダの慣性流体室と低圧源との間に設けられた、両者間を連通遮断する低圧側開閉器と、
該低圧側開閉器および前記高圧側開閉器の作動を制御する制御部と、を備えた装置における脈動を抑制する機構であって、
前記慣性流体室に連通された、長さを変更可能なサイドブランチを備えており、
前記制御部は、
前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器を前記慣性流体室に交互に連通させるように、前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器を制御するものであり、
前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器の切換周波数が前記サイドブランチの固有振動数と一致するように、前記サイドブランチの長さLを変化させる
ことを特徴とする脈動抑制機構。
A cylinder having a variable volume in which a working fluid is enclosed and an inertial fluid chamber communicating with the fluid chamber, the inertial fluid chamber communicating with a high pressure source and a low pressure source;
A high-pressure side switch provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and the high-pressure source, for disconnecting communication between the two;
A low-pressure side switch provided between the inertial fluid chamber of the cylinder and a low-pressure source, which cuts off communication between the two;
A control unit for controlling the operation of the low-pressure side switch and the high-pressure side switch;
A side branch that is communicated with the inertial fluid chamber and capable of changing its length;
The controller is
Controlling the low-pressure side switch and the high-pressure side switch so that the high-pressure side switch and the low-pressure side switch communicate with the inertial fluid chamber alternately,
A pulsation suppressing mechanism, wherein a length L of the side branch is changed so that a switching frequency of the high-pressure side switch and the low-pressure side switch coincides with a natural frequency of the side branch.
前記制御部は、
前記高圧側開閉器と前記低圧側開閉器の切換周波数と、前記サイドブランチの開口近傍における前記作動流体の脈動の振幅が最小となる周波数と、が一致するように制御する
ことを特徴とする請求項1または2記載の脈動抑制機構。
The controller is
The switching frequency of the high-pressure side switch and the low-pressure side switch is controlled so as to coincide with a frequency at which the amplitude of the pulsation of the working fluid in the vicinity of the opening of the side branch is the same. Item 3. A pulsation suppressing mechanism according to Item 1 or 2.
吸収する周波数成分が異なる複数のサイドブランチを備えており、
前記複数のサイドブランチは、
吸収する周波数成分が整数倍の関係となるように調整されており、
前記制御部は、
最も固有振動数が低いブランチの固有振動数と前記切換周波数が一致するように制御する
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の脈動抑制機構。
It has multiple side branches with different frequency components to absorb ,
The plurality of side branches are:
The frequency component to be absorbed has been adjusted to have an integer multiple relationship,
The controller is
The pulsation suppressing mechanism according to claim 1, 2 or 3 , wherein control is performed so that the natural frequency of the branch having the lowest natural frequency coincides with the switching frequency .
前記サイドブランチは、
弾性体として機能する気体を内部に収容している
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の脈動抑制機構。
The side branch is
5. The pulsation suppressing mechanism according to claim 1, wherein a gas functioning as an elastic body is accommodated therein.
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