JP6415418B2 - 流体制御弁装置 - Google Patents
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Description
本発明は、流体制御弁装置に関する。
従来、増圧弁および減圧弁の開閉状態を電気的に制御してパイロット圧を調整することにより、制御対象へ供給する流体の圧力や流量を調整するスプール弁を有した流体制御弁装置が知られている(例えば、特許文献1)。
この種の流体制御弁装置では、スプール弁におけるスプールの移動に支障を来すと、例えば、制御対象へ供給される流体の圧力や流量の変化の応答性が低下する等の不都合が生じるため、好ましくない。そこで、本発明の課題の一つは、例えば、スプールがより円滑に移動することが可能なスプール弁を有した流体制御弁装置を得ること、である。
本発明の流体制御弁装置は、例えば、ハウジングと、当該ハウジング内に第一の方向および当該第一の方向とは反対の第二の方向に移動可能に収容されたスプールと、を備え、上記ハウジングと上記スプールとによって、上記スプールに上記第一の方向に向かう力を与える制御圧を印加する制御圧室と、上記スプールに上記第二の方向に向かう力を与える供給圧を印加する供給圧室と、が設けられ、上記ハウジングに、上記スプールが上記第一の方向に移動した際には開かれて上記供給圧室に流体が導入され上記第二の方向に移動した際には閉じられる導入ポートと、上記スプールが上記第二の方向に移動した際には開かれて上記供給圧室から流体が排出され上記スプールが上記第一の方向に移動した際には閉じられる排出ポートと、上記供給圧室から流体を制御対象に供給する供給ポートと、が設けられた、スプール弁と、開閉状態を変化させることにより上記制御圧室の圧力を制御する制御弁と、指令値に基づいて上記制御弁の開閉状態を制御する制御部と、上記制御部による上記制御弁の制御値、上記制御部による算出値、およびセンサによる検出値のうち少なくとも一つに関する過去データを記憶する記憶部と、を備え、上記制御部は、上記過去データに基づいて、上記指令値に基づく上記制御弁の開閉状態を異ならせる。
上記流体制御弁装置では、制御部は、過去データに基づいて指令値に基づく制御弁の開閉状態を異ならせることにより、例えば、スプールの移動履歴によりスプールが動き難い状況が生じていた場合にあっても、スプールをより迅速に動かして、制御対象に供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、上記流体制御弁装置では、例えば、上記制御部は、上記スプールの移動方向が反転すると推定される場合に、上記指令値に基づく上記制御値を一時的に補正する。
上記流体制御弁装置では、例えば、スプールの摺動抵抗の方向の変化によって、スプールが動き難くなる場合にあっても、制御部は、スプールをより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、上記流体制御弁装置では、例えば、上記制御部は、上記スプールの停止後の移動において、当該停止前の移動方向に対して上記スプールの移動方向が反転すると推定される場合に、上記指令値に基づく上記制御値を一時的に補正する。
上記流体制御弁装置では、例えば、スプールの停止の前後における摺動抵抗の方向の変化によって、スプールが動き難くなる場合にあっても、制御部は、スプールをより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、上記流体制御弁装置では、例えば、上記制御部は、少なくとも上記スプールに作用する摺動抵抗の2倍の力が上記スプールに作用するよう、上記指令値に基づく上記制御値を一時的に補正することができる。
この場合、制御弁の開閉状態の変化により流体の圧力差によって摺動抵抗力が逆方向に作用する状態が得られ、移動方向が反転した状態におけるスプールに作用する力のバランス状態に近づく。よって、制御部は、例えば、スプールをより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、上記流体制御弁装置では、例えば、上記制御部は、上記スプールの位置を推定し、推定した上記スプールの位置に基づいて、上記指令値に基づく上記制御値を一時的に補正する場合であるか否かを判断することができる。
この場合、制御部は、例えば、スプールの位置の推定に基づいて、より精度良く、制御量(制御値)の補正の要否を判断することができる。
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。また、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。
<流体制御弁装置の構成>
図1は、流体制御弁装置1の概略構成図である。図2,3は、流体制御弁装置1に含まれるスプール弁10の概略構成図である。図1に示されるように、流体制御弁装置1は、スプール弁10と制御弁20とを備える。制御弁20は、電気的に制御されることにより開閉状態を変化させる。スプール弁10は、制御弁20の開閉状態の変化に応じてスプールの位置、すなわち当該スプール弁10の開閉状態を変化させる。すなわち、流体制御弁装置1は、電気信号より制御弁20を介してスプール弁10の開閉状態を制御することにより、当該スプール弁10を介して供給される流体、例えば作動油の、圧力や流量を変化させる。流体制御弁装置1は、例えば、車両用ブレーキシステムのマスタシリンダに供給される作動油の圧力や流量を制御する弁に適用されうるが、これには限定されない。
図1は、流体制御弁装置1の概略構成図である。図2,3は、流体制御弁装置1に含まれるスプール弁10の概略構成図である。図1に示されるように、流体制御弁装置1は、スプール弁10と制御弁20とを備える。制御弁20は、電気的に制御されることにより開閉状態を変化させる。スプール弁10は、制御弁20の開閉状態の変化に応じてスプールの位置、すなわち当該スプール弁10の開閉状態を変化させる。すなわち、流体制御弁装置1は、電気信号より制御弁20を介してスプール弁10の開閉状態を制御することにより、当該スプール弁10を介して供給される流体、例えば作動油の、圧力や流量を変化させる。流体制御弁装置1は、例えば、車両用ブレーキシステムのマスタシリンダに供給される作動油の圧力や流量を制御する弁に適用されうるが、これには限定されない。
図1に示されるように、スプール弁10は、ハウジング11とスプール12とを備える。ハウジング11には、シリンダ面11aが設けられている。図1の例では、シリンダ面11aは、ハウジング11を貫通する貫通穴の内面(側面)である。シリンダ面11aの軸方向の両方がプラグ15で塞がれることにより、ハウジング11内に室が構成されている。プラグ15は、ハウジング11の一部でもある。ハウジング11は、スリーブと称されうる。スプール12は、弁体と称されうる。シリンダ面11aは、単にシリンダと称されうる。なお、シリンダ面11aは、軸方向の一方あるいは他方のみが開放される穴の内面であってもよい。すなわち、プラグ15は一つであってもよい。
シリンダ面11a内には、スプール12が軸方向に移動可能に収容されている。スプール12は、二つの大径部12aと、二つの大径部12aの間に設けられた小径部12bと、を有する。大径部12aの外面12cと、シリンダ面11aとのクリアランスは、例えば、10マイクロメートル程度に設定されうる。小径部12bは、スプール12の周方向に沿って環状に延びた凹部12dによって構成されている。ハウジング11内には、小径部12bとシリンダ面11aとの間に、室Ro2が設けられている。
軸方向の一方、すなわち図1では左方の大径部12aの外面12cには、環状の溝12fが設けられている。この溝12fには、例えば、エラストマ等の弾性部材等によって構成されるシール部材13が収容されている。シール部材13は、スプール12とシリンダ面11aとの間に介在し、シール部材13の軸方向の一方と他方とをシールする。この場合、シール部材13は、室Rpと室Ro2との間での流体のリークを阻止する。シール部材13は、スプール12がシリンダ面11a内を移動する際に、スプール12に摺動抵抗を与える。
ハウジング11内には、スプール12の軸方向の一方、すなわち図1〜3では左方において、シリンダ面11a、プラグ15、およびスプール12の軸方向の一方の大径部12aによって囲まれた室Rpが設けられている。室Rpは、スプール12の位置によらず、ポート11pおよび通路50pを介して、制御弁20と繋がっている。室Rpは、制御圧室の一例であり、パイロット圧室とも称されうる。室Rpにおける流体の圧力により、スプール12は、軸方向の他方に力を受ける。室Rpにおける流体の圧力は、制御圧の一例であり、軸方向の他方は、第一の方向の一例である。なお、ハウジング11またはスプール12には、不図示の移動制限部が設けられ、この移動制限部によってスプール12が図1の位置p1よりも軸方向の一方、すなわち図1では左方に移動するのが、制限されている。
ハウジング11内には、スプール12の軸方向の他方、すなわち図1〜3では右方において、シリンダ面11a、プラグ15、およびスプール12の軸方向の他方の大径部12aによって囲まれた室Ro1が設けられている。室Ro1内には、弾性部材としてのコイルスプリング14が収容されている。コイルスプリング14は軸方向に弾性的に伸縮可能であり、スプール12に、軸方向の一方に向けて弾性的な圧縮反力を与える。コイルスプリング14は、付勢部材の一例である。
室Ro1と室Ro2とは、スプール12内に設けられた通路12eによって、繋がっている。室Ro1と室Ro2とは比較的流路抵抗が小さい通路12eによって繋がっているため、室Ro1内の流体の圧力と室Ro2内の流体の圧力とは、略同一と見なせる。よって、室Ro1と室Ro2とは、同一の室Roと見なせる。なお、室Ro1と室Ro2とは、ハウジング11に設けられた通路を介して繋がってもよい。室Roは、供給圧室の一例であり、サーボ圧室とも称されうる。室Roにおける流体の圧力により、スプール12は、軸方向の一方に力を受ける。室Roにおける流体の圧力は、供給圧の一例であり、軸方向の一方は、第二の方向の一例である。
ハウジング11には、シリンダ面11aに開口された複数のポート11p,11h,11d,11oが設けられている。ポート11p,11h,11d,11oは、開口部と称されうる。ポート11p,11h,11d,11oは、流体の通路の一部である。
ポート11pは、シリンダ面11aの軸方向の一方、すなわち図1では左方に、開放され、スプール12によっては完全には覆われない位置p1で、シリンダ面11aに開口されている。
ポート11hは、図1に示されるようにスプール12が位置p1に位置されたときには軸方向の他方、すなわち図1では右方の大径部12aによって覆われる位置で、シリンダ面11aに開口されている。当該位置に設けられたポート11hは、図2に示されるようにスプール12が位置p1よりも軸方向の他方の位置p2に位置されたときには軸方向の他方の大径部12aによって覆われうる。また、当該位置に設けられたポート11hは、図3に示されるようにスプール12が位置p2よりも軸方向の他方の位置p3に位置されたときには開放され、室Ro2と繋がる。
ポート11dは、図1に示されるようにスプール12が位置p1に位置されたときには開放されて室Ro1と繋がる位置で、シリンダ面11aに開口されている。当該位置に設けられたポート11dは、図2に示されるようにスプール12が位置p2に位置されたときには軸方向の他方、すなわち図1,2の右方の大径部12aによって覆われうる。また、当該位置に設けられたポート11dは、図3に示されるようにスプール12が位置p3に位置されたときには軸方向の他方の大径部12aによって覆われる。
ポート11oは、図1〜3に示されるように、スプール12が位置p1〜p3にある状態で、すなわち、スプール12の可動範囲における位置によらず、開放され、室Ro2と繋がっている。ポート11oは、通路50oを介して、流体による加圧対象あるいは流量の供給対象と繋がっている。ポート11oは、供給ポートの一例である。通路50oは、供給通路と称されうる。
ポート11hは、通路50hを介して加圧ユニットと繋がっている。加圧ユニットは、モータ31によって駆動されるポンプ30と、アキュムレータ32と、を有する。ポンプ30は例えば容積型のポンプであり、例えばリザーバ等のドレイン33から吸入した流体を通路50h内に吐出する。通路50hの圧力は、ドレイン33の圧力よりも高い圧力に調整されうる。アキュムレータ32は、調整された圧力で、流体を蓄えることができる。アキュムレータ32は、蓄圧器と称されうる。スプール12が図3に示される位置p3に位置された状態で、加圧ユニットのポンプ30またはアキュムレータ32から、通路50hおよび開放されたポート11hを介して、室Ro2に、流体が導入される。ポート11hは、導入ポートの一例である。通路50hは、高圧通路あるいは導入通路と称されうる。ポンプ30およびアキュムレータ32は、高圧源と称されうる。
ポート11dは、通路50dを介してドレイン33と繋がっている。スプール12が図1に示される位置p1に位置された状態で、室Ro1から、ポート11dおよび通路50dを介して、ドレイン33に流体が排出される。ポート11dは、排出ポートの一例である。通路50dは、低圧通路あるいは排出通路と称されうる。
制御弁20は、ポート11pと繋がる通路50pと通路50hとの間に介在する弁21と、通路50pと通路50dとの間に介在する弁22とを有する。弁21,22は、それぞれ、電気的に制御される不図示の可動部(弁体)を有し、可動部の位置により、開閉状態が変化するよう構成されている。このような構成において、室Rpにおける流体の圧力は、弁21における開度が大きいほど、あるいは弁22における開度が小さいほど、高くなる。また、室Rpにおける流体の圧力は、弁21における開度が小さいほど、あるいは弁22における開度が大きいほど、低くなる。弁21,22は、例えば、リニア弁など、開度を可変設定可能な弁として、構成されうる。弁21は、増圧弁と称されうる。弁22は、減圧弁と称されうる。制御弁20の可動部の位置、すなわち弁21,22の開閉状態、例えば、弁21,22の開度、ひいては弁21,22を通過する流体の流量は、不図示の制御部によって制御される。弁21は、例えば、非通電状態では閉じられる所謂ノーマリクローズタイプの弁であり、弁22は、例えば、非通電状態では開かれる所謂ノーマリオープンタイプの弁である。
また、図1に示されるように、通路50hには圧力センサ41が設けられ、通路50oには圧力センサ42が設けられている。
<流体制御弁装置の動作>
図1には、弁21が閉じられ、かつ弁22が開かれた状態が示されている。この場合、室Rpは、ポート11p、通路50p、弁22、および通路50dを介してドレイン33に繋がる。この場合、スプール12に軸方向の一方(図1では左方)に向けて作用する力が、スプール12に軸方向の他方(図1では右方)に向けて作用する力よりも大きくなることにより、スプール12は、軸方向の一方(図1では左方)へ移動し、図1の位置p1に位置される。スプール12が位置p1に位置された状態では、不図示の制御対象の室あるいは通路は、通路50o、ポート11o、室Ro(Ro2,Ro1)、ポート11d、および通路50dを介して、ドレイン33と繋がる。よって、制御対象の室あるいは通路からは、流体制御弁装置1を介してドレイン33に流体が排出される。
図1には、弁21が閉じられ、かつ弁22が開かれた状態が示されている。この場合、室Rpは、ポート11p、通路50p、弁22、および通路50dを介してドレイン33に繋がる。この場合、スプール12に軸方向の一方(図1では左方)に向けて作用する力が、スプール12に軸方向の他方(図1では右方)に向けて作用する力よりも大きくなることにより、スプール12は、軸方向の一方(図1では左方)へ移動し、図1の位置p1に位置される。スプール12が位置p1に位置された状態では、不図示の制御対象の室あるいは通路は、通路50o、ポート11o、室Ro(Ro2,Ro1)、ポート11d、および通路50dを介して、ドレイン33と繋がる。よって、制御対象の室あるいは通路からは、流体制御弁装置1を介してドレイン33に流体が排出される。
また、不図示であるが、弁21が開かれ、かつ弁22が閉じられた状態では、室Rpは、ポート11p、通路50p、弁21、および通路50hを介して、ポンプ30またはアキュムレータ32と繋がる。この場合、スプール12に軸方向の他方(図1では右方)に向けて作用する力が、スプール12に軸方向の一方(図1では左方)に向けて作用する力よりも大きくなることにより、スプール12は、図3に示されるように、軸方向の他方(図3では右方)に向けて移動し、図3の位置p3に位置される。スプール12が位置p3に位置された状態では、不図示の制御対象の室あるいは通路は、通路50o、ポート11o、室Ro(Ro2)、ポート11h、および通路50hを介して、加圧ユニットのポンプ30またはアキュムレータ32と繋がる。よって、制御対象の室あるいは通路には、加圧ユニットから流体制御弁装置1を介して流体が供給される。
図1の状態から、弁21が開かれるとともに弁22が閉じられた場合、あるいは図3の状態から、図1に示される弁21が閉じられるとともに弁22が開かれた場合にあっては、図2に示されるように、スプール12は、弁21,22の開度に応じた位置p2に移動する。図2の状態では、スプール12の位置は、室Rpの圧力によってスプール12に作用する力、室Roの圧力によってスプール12に作用する力、およびコイルスプリング14がスプール12に与える力等のバランスによって定まる。図2に示される状態は、バランス状態と称されうる。また、弁21,22の開閉状態が保持された場合にあっては、図2に示される状態は保持状態と称されうる。位置p2は、バランス位置あるいは保持位置と称されうる。なお、スプール12の位置p2は、図2には限定されない。すなわち、スプール12は、弁21,22の開閉状態に応じて、図2に示される位置p2よりも右方に位置される場合もあるし、左方に位置される場合もある。
<スプールの摺動抵抗>
発明者らが鋭意検討したところ、スプール12とシリンダ面11aとの間に、例えばシール部材13等が原因となるような摺動抵抗がある場合、スプール12のバランスには、当該摺動抵抗に基づく力が影響を及ぼしている場合があるという知見を得た。例えば、図1の状態から図2の状態にスプール12が移動して停止する場合、スプール12は、図1,2の右方へ移動するため、スプール12は、移動方向の反対方向、すなわち図1,2の左方への摺動抵抗力が作用した状態で停止する。また、図3の状態から図2の状態にスプール12が移動して停止する場合、スプール12は、図2,3の左方へ移動するため、スプール12は、移動方向の反対方向、すなわち、図2,3の右方への摺動抵抗力が作用した状態で停止する。すなわち、発明者らは、スプール12の移動履歴により、スプール12が停止している状態においてスプール12に作用している摺動抵抗力の方向が異なる、という知見を得た。
発明者らが鋭意検討したところ、スプール12とシリンダ面11aとの間に、例えばシール部材13等が原因となるような摺動抵抗がある場合、スプール12のバランスには、当該摺動抵抗に基づく力が影響を及ぼしている場合があるという知見を得た。例えば、図1の状態から図2の状態にスプール12が移動して停止する場合、スプール12は、図1,2の右方へ移動するため、スプール12は、移動方向の反対方向、すなわち図1,2の左方への摺動抵抗力が作用した状態で停止する。また、図3の状態から図2の状態にスプール12が移動して停止する場合、スプール12は、図2,3の左方へ移動するため、スプール12は、移動方向の反対方向、すなわち、図2,3の右方への摺動抵抗力が作用した状態で停止する。すなわち、発明者らは、スプール12の移動履歴により、スプール12が停止している状態においてスプール12に作用している摺動抵抗力の方向が異なる、という知見を得た。
さらに、発明者らは、上述したようなスプール12に作用する力のバランスにより、スプール12の移動履歴と、スプール12を動かそうとする方向との組み合わせによっては、スプール12が動き易い場合と動き難い場合とがある、という知見を得た。具体的には、例えば、スプール12が軸方向の一方に移動している状態から停止した場合、スプール12は、移動方向の反対方向、すなわち軸方向の他方に向けた摺動抵抗力が作用している状態で停止する(ケースA1)。ケースA1では、シール部材13は、スプール12およびシリンダ面11aから作用する力、すなわち摺動抵抗力に応じた力により、所定の形状あるいは姿勢に弾性的に変形している。この場合の形状および姿勢を、第一の形状および第一の姿勢とする。ここで、ケースA1において、スプール12を軸方向の一方に向けて動かす場合には(ケースA11)、スプール12およびシリンダ面11aからシール部材13に作用する力の方向は変化しないため、シール部材13の形状および姿勢は第一の形状および第一の姿勢に対してそれほど大きく変化しない。よって、室Rpと室Roとの圧力の調整により、スプール12を比較的スムーズに動かすことができる。これに対し、ケースA1において、スプール12を軸方向の他方に向けて動かす場合には(ケースA12)、スプール12およびシリンダ面11aからシール部材13に作用する力の方向が変化するため、シール部材13の形状および姿勢は第一の形状および第一の姿勢から、当該第一の形状および第一の姿勢とは軸方向に反対の第二の形状および第二の姿勢に変化することになる。したがって、ケースA12では、スプール12の移動方向、すなわち摺動抵抗の方向が変化することに伴い、シール部材13の変形にエネルギを要する分、ケースA11に比べてスプール12が動き難くなる。同様に、スプール12が軸方向の他方に移動している状態から停止した場合にあっては(ケースA2)、スプール12を軸方向の一方に向けて動かす場合(ケースA21)の方が、スプール12を軸方向の他方に向けて動かす場合(ケースA22)よりも、スプール12が動き難くなる。また、シール部材13を有した構成に限らず、停止する前と後とで摺動抵抗の方向が逆方向になる場合には、同様の現象が生じる。また、スプール12が殆ど停止せずにスプール12の移動方向が直ちに反転するような場合にあっても、同様の現象が生じる。
<流体制御弁装置の制御装置>
以上のように、発明者らは、スプール12の移動方向が反転する場合には、スプール12の移動方向が同じである場合に比べて、スプール12がより動き難くなるという知見を得た。そこで、本実施形態では、制御装置50(図4参照)は、当該制御装置50による制御弁20の制御量や圧力センサ41,42による検出値等に基づいて、スプール12の移動方向が反転する状況であるか否かを判断する。そして、スプール12の移動方向が反転する状況である場合にあっては、当該反転開始時に一時的に制御量の補正を実行することにより、室Rp,Roの圧力差によってスプール12に与える力を、所要の制御量に対応した力よりも一時的に大きくして、スプール12をより迅速に動かす。
以上のように、発明者らは、スプール12の移動方向が反転する場合には、スプール12の移動方向が同じである場合に比べて、スプール12がより動き難くなるという知見を得た。そこで、本実施形態では、制御装置50(図4参照)は、当該制御装置50による制御弁20の制御量や圧力センサ41,42による検出値等に基づいて、スプール12の移動方向が反転する状況であるか否かを判断する。そして、スプール12の移動方向が反転する状況である場合にあっては、当該反転開始時に一時的に制御量の補正を実行することにより、室Rp,Roの圧力差によってスプール12に与える力を、所要の制御量に対応した力よりも一時的に大きくして、スプール12をより迅速に動かす。
図4は、制御装置50の概略構成を示すブロック図である。制御装置50は、制御部51と、記憶部52と、制御弁駆動回路53と、を含む。制御装置50は、例えば、ECU(electronic control unit)である。
制御部51は、制御量算出部51aや、補正要否判断部51b、制御量補正部51c、制御信号出力部51d、データ書込部51e等を含む。
制御量算出部51aは、外部装置から受け取った指示信号等に基づいて、制御弁20の制御量、例えば、弁21,22の流量や、開度、位置等を算出する。制御量算出部51aは、例えば、フィードバック制御における制御量を算出する。
補正要否判断部51bは、取得したデータに基づいて、制御量の補正の要否、すなわち、スプール12の移動方向が反転する当初の状況であるか否かを判断する。この場合、補正要否判断部51bは、現在のデータおよび記憶部52に記憶されたデータに基づいて、補正の要否を判断することができる。記憶部52に記憶されたデータには、履歴データ(過去データ)が含まれる。補正要否の判断で用いるデータは、例えば、制御弁20の制御量や制御状態を示すデータ、スプール12の推定位置を示すデータ、スプール12の移動方向を示すデータ、圧力センサ41,42による圧力の検出値を示すデータ、等である。制御状態を示すデータは、例えば、増圧制御状態、減圧制御状態、および保持状態であることを区別できるデータであり、一例としては、各状態に対応したフラグである。制御量や制御状態は、制御部51による制御値の一例である。スプール12の推定位置や移動方向は、制御部51による算出値の一例である。
制御量補正部51cは、補正要否判断部51bにおいて制御量の補正が必要であると判断された場合に、制御量に当該補正量を加算(あるいは減算)する。
制御信号出力部51dは、制御弁駆動回路53に、補正されていない制御量あるいは補正された制御量に応じた指示信号を出力する。
データ書込部51eは、後の補正要否の判断で用いるデータ、すなわち、後の補正要否の判断のタイミングにおいて制御量あるいは検出値の履歴データ(過去データ)となるデータを、記憶部52に書き込む。記憶部52は、例えば、RAM(random access memory)である。
制御部51は、例えば、ソフトウエアにしたがって動作するCPU(central processing unit)である。なお、制御部51の少なくとも一部は、例えば、FPGA(field programmable gate array)や、PLD(programmable logic device)、DSP(digital signal processor)、ASIC(application specific integrated circuit)等のハードウエアであってもよい。
制御弁駆動回路53は、制御信号出力部51dから受け取った制御信号に応じた電力を弁21,22に与えることにより、弁21,22の動作を制御する。
<制御量の補正要否の判断>
図5は、補正要否判断部51bおよび制御量補正部51cの動作手順を示すフローチャートである。補正要否判断部51bは、まず、補正要否の判断に用いるデータを、圧力センサ41,42あるいは記憶部52等から取得する(S1)。
図5は、補正要否判断部51bおよび制御量補正部51cの動作手順を示すフローチャートである。補正要否判断部51bは、まず、補正要否の判断に用いるデータを、圧力センサ41,42あるいは記憶部52等から取得する(S1)。
次に、補正要否判断部51bは、S1で取得されたデータに基づいて、補正の要否を判断する(S2)。
<制御状態の履歴に基づく補正要否の判断>
S2において、補正要否判断部51bは、補正の要否を、例えば、弁21,22の制御状態、すなわち開閉制御状態の履歴に基づいて、判断することができる。上述したように、弁21が開かれる場合、あるいは弁22が閉じられる場合にあっては、スプール12は、図1〜3の右方へ動く。逆に、弁21が閉じられる場合、あるいは弁22が開かれる場合にあっては、スプール12は、図1〜3の左方へ動く。また、スプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2で保持されるよう、弁21,22の開閉状態が保持された場合にあっては、スプール12は弁21,22の開閉状態に応じたバランスする位置に向けて移動し、当該バランスする位置で停止する。よって、データ書込部51eが各タイムステップで、制御状態(開閉制御状態)の履歴を示すデータ(過去データ)を記憶部52に書き込むことにより、補正要否判断部51bは、記憶部52に記憶された制御状態の履歴と、判断時点での制御状態とを比較することにより、補正の要否を判断することができる。具体的には、例えば、以下の(a−1)〜(a−4)の場合には、スプール12が反転、あるいは停止状態を挟んで反転すると推定できるため、補正が必要と判断することができる。
(a−1)増圧制御に対応する弁21,22の制御状態が、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。この場合、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態が第一の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−2)減圧制御に対応する弁21,22の制御状態が、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。この場合、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態が第一の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−3)増圧制御に対応する弁21,22の制御状態の後、保持制御に対応する弁21,22の制御状態となっていた場合に、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。これは、増圧制御が停止された後に保持制御されるスプール12は、減圧方向(図1〜3の左方)へ移動するからである。この場合、保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−4)減圧制御に対応する弁21,22の制御状態の後、保持制御に対応する弁21,22の制御状態となっていた場合に、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。これは、減圧制御が停止された後に保持制御されるスプール12は、増圧方向(図1〜3の右方)へ移動するからである。この場合、保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
S2において、補正要否判断部51bは、補正の要否を、例えば、弁21,22の制御状態、すなわち開閉制御状態の履歴に基づいて、判断することができる。上述したように、弁21が開かれる場合、あるいは弁22が閉じられる場合にあっては、スプール12は、図1〜3の右方へ動く。逆に、弁21が閉じられる場合、あるいは弁22が開かれる場合にあっては、スプール12は、図1〜3の左方へ動く。また、スプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2で保持されるよう、弁21,22の開閉状態が保持された場合にあっては、スプール12は弁21,22の開閉状態に応じたバランスする位置に向けて移動し、当該バランスする位置で停止する。よって、データ書込部51eが各タイムステップで、制御状態(開閉制御状態)の履歴を示すデータ(過去データ)を記憶部52に書き込むことにより、補正要否判断部51bは、記憶部52に記憶された制御状態の履歴と、判断時点での制御状態とを比較することにより、補正の要否を判断することができる。具体的には、例えば、以下の(a−1)〜(a−4)の場合には、スプール12が反転、あるいは停止状態を挟んで反転すると推定できるため、補正が必要と判断することができる。
(a−1)増圧制御に対応する弁21,22の制御状態が、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。この場合、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態が第一の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−2)減圧制御に対応する弁21,22の制御状態が、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。この場合、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態が第一の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−3)増圧制御に対応する弁21,22の制御状態の後、保持制御に対応する弁21,22の制御状態となっていた場合に、増圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。これは、増圧制御が停止された後に保持制御されるスプール12は、減圧方向(図1〜3の左方)へ移動するからである。この場合、保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(a−4)減圧制御に対応する弁21,22の制御状態の後、保持制御に対応する弁21,22の制御状態となっていた場合に、減圧制御に対応する弁21,22の制御状態に切り替えられた場合。これは、減圧制御が停止された後に保持制御されるスプール12は、増圧方向(図1〜3の右方)へ移動するからである。この場合、保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
<スプールの位置の推定に基づく補正要否の判断>
S2において、補正要否判断部51bは、補正の要否を、例えば、スプール12の位置の推定結果に基づいて、より精度良く判断することができる。スプール12の移動方向は、スプール12の位置の経時変化から取得されてもよいし、スプール12の位置の経時変化と制御状態とから取得されてもよい。
S2において、補正要否判断部51bは、補正の要否を、例えば、スプール12の位置の推定結果に基づいて、より精度良く判断することができる。スプール12の移動方向は、スプール12の位置の経時変化から取得されてもよいし、スプール12の位置の経時変化と制御状態とから取得されてもよい。
<スプールの位置の推定方法(1):圧力の検出結果に基づく位置の推定>
補正要否判断部51bは、例えば、圧力センサ42による圧力の検出値に基づいてスプール12の位置を推定することができる。圧力センサ42は、室Roの圧力を検出する。室Roの圧力は、サーボ圧、供給圧と称されうる。圧力センサ42による圧力の検出値は、スプール12の位置に応じて変化する。例えば、図2の状態、すなわちスプール12が位置p2にある状態における圧力センサ42による圧力の検出値は、図1の状態、すなわちスプール12が位置p1にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値よりも高い。また、図3の状態、すなわちスプール12が位置p3にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値は、図2の状態、すなわちスプール12が位置p2にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値よりも高い。したがって、補正要否判断部51bは、圧力センサ42の圧力の検出値に基づいて、スプール12の位置を推定することができる。
補正要否判断部51bは、例えば、圧力センサ42による圧力の検出値に基づいてスプール12の位置を推定することができる。圧力センサ42は、室Roの圧力を検出する。室Roの圧力は、サーボ圧、供給圧と称されうる。圧力センサ42による圧力の検出値は、スプール12の位置に応じて変化する。例えば、図2の状態、すなわちスプール12が位置p2にある状態における圧力センサ42による圧力の検出値は、図1の状態、すなわちスプール12が位置p1にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値よりも高い。また、図3の状態、すなわちスプール12が位置p3にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値は、図2の状態、すなわちスプール12が位置p2にある状態における圧力センサ42の圧力の検出値よりも高い。したがって、補正要否判断部51bは、圧力センサ42の圧力の検出値に基づいて、スプール12の位置を推定することができる。
具体的には、補正要否判断部51bは、例えば、制御部51が、弁21を開度が大きくなるように制御している場合、あるいは弁22を開度が小さくなるように制御している場合、すなわち、増圧制御中である場合にあっては、当該増圧制御の開始時点での圧力センサ42による圧力の検出値(過去データ)と、現在の圧力センサ42による圧力の検出値との差が、所定の閾値以上となった場合に、スプール12が図3の位置p3、すなわち増圧位置に到達したと見なすことができる。また、補正要否判断部51bは、例えば、制御部51が、弁21を開度が小さくなるように制御している場合、あるいは弁22を開度が大きくなるように制御している場合、すなわち、減圧制御中である場合にあっては、当該減圧制御の開始時点での圧力センサ42による圧力の検出値(過去データ)と、現在の圧力センサ42による圧力の検出値との差が、所定の閾値以上となった場合に、スプール12が図1の位置p1、すなわち減圧位置に到達したと見なすことができる。
<スプールの位置の推定方法(2):増圧制御時あるいは減圧制御時における制御弁の制御量に基づく位置の推定>
また、補正要否判断部51bは、例えば、弁21,22の制御量に基づいてスプール12の位置を推定することができる。スプール12の位置は、制御部51による算出値の一例である。上述したように、スプール12の位置は、弁21,22の制御状態、すなわち、弁21,22の開閉状態に応じて変化する。具体的には、例えば、増圧制御中である場合、現在のスプール12の位置x(i)は、次の式(1)から算出することができる。
x(i)=x(i−1)+qi×t/A ・・・(1)
ここに、iは、演算を実行するタイムステップを示すパラメータであって、iは、現在のタイムステップ、i−1は、前回のタイムステップを示す。x(i−1)は、前回のタイムステップi−1におけるスプール12の位置(過去データ)を示す。また、qiは、弁21,22における流体の通過流量(増圧流量)、tは、演算周期、すなわちタイムステップ間の時間間隔、Aは、スプール12の断面積である。式(1)によるスプール12の位置の推定は、弁21,22を介して室Rpに導入された流体の流量に応じて、スプール12が図1〜3の右方に移動する、という技術的思想に基づく。
また、補正要否判断部51bは、例えば、弁21,22の制御量に基づいてスプール12の位置を推定することができる。スプール12の位置は、制御部51による算出値の一例である。上述したように、スプール12の位置は、弁21,22の制御状態、すなわち、弁21,22の開閉状態に応じて変化する。具体的には、例えば、増圧制御中である場合、現在のスプール12の位置x(i)は、次の式(1)から算出することができる。
x(i)=x(i−1)+qi×t/A ・・・(1)
ここに、iは、演算を実行するタイムステップを示すパラメータであって、iは、現在のタイムステップ、i−1は、前回のタイムステップを示す。x(i−1)は、前回のタイムステップi−1におけるスプール12の位置(過去データ)を示す。また、qiは、弁21,22における流体の通過流量(増圧流量)、tは、演算周期、すなわちタイムステップ間の時間間隔、Aは、スプール12の断面積である。式(1)によるスプール12の位置の推定は、弁21,22を介して室Rpに導入された流体の流量に応じて、スプール12が図1〜3の右方に移動する、という技術的思想に基づく。
減圧制御中である場合、現在のスプール12の位置x(i)は、次の式(2)から算出することができる。
x(i)=x(i−1)−qd×t/A ・・・(2)
ここに、qdは、弁21,22における流体の通過流量(減圧流量)である。式(2)によるスプール12の位置の推定は、弁21,22を介して室Rpから排出された流体の流量に応じて、スプール12が図1〜3の左方へ移動する、という技術的思想に基づく。
x(i)=x(i−1)−qd×t/A ・・・(2)
ここに、qdは、弁21,22における流体の通過流量(減圧流量)である。式(2)によるスプール12の位置の推定は、弁21,22を介して室Rpから排出された流体の流量に応じて、スプール12が図1〜3の左方へ移動する、という技術的思想に基づく。
<スプールの位置の推定方法(3):保持状態における経過時間に基づく位置の推定>
上述したように、スプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2で保持されるよう、弁21,22の状態が保持された場合にあっては、スプール12は、弁21,22の位置が保持された時点以降、弁21,22の開閉状態に応じたバランスする位置に向けて移動し、当該バランスする位置で停止する。この場合、補正要否判断部51bは、例えば、スプール12の位置を、以下の式(3)から算出することができる。
x(i)=x(i0)+s×f(i−i0) ・・・(3)
ここに、i0は、弁21,22の保持制御の開始時点でのタイムステップ、x(i0)は、保持制御の開始時点におけるスプール12の位置(過去データ)、i−i0は、弁21,22の保持制御開始時点から経過したタイムステップ数(経過時間)、f(i−i0)は、経過したタイムステップ数に応じたスプール12の位置である。f(i−i0)は、例えば、タイムステップ数の関数やタイムステップ数に応じた値を示すマップとして設定されうる。f(i−i0)は、予め行われた実験やシミュレーション等に基づいて設定されうる。また、sは、スプール12の移動方向に応じた符号関数であって、例えば、スプール12の移動方向が図1〜3の右方(増圧方向)である場合は+1に設定され、スプール12の移動方向が図1〜3の左方(減圧方向)である場合は−1に設定される。
上述したように、スプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2で保持されるよう、弁21,22の状態が保持された場合にあっては、スプール12は、弁21,22の位置が保持された時点以降、弁21,22の開閉状態に応じたバランスする位置に向けて移動し、当該バランスする位置で停止する。この場合、補正要否判断部51bは、例えば、スプール12の位置を、以下の式(3)から算出することができる。
x(i)=x(i0)+s×f(i−i0) ・・・(3)
ここに、i0は、弁21,22の保持制御の開始時点でのタイムステップ、x(i0)は、保持制御の開始時点におけるスプール12の位置(過去データ)、i−i0は、弁21,22の保持制御開始時点から経過したタイムステップ数(経過時間)、f(i−i0)は、経過したタイムステップ数に応じたスプール12の位置である。f(i−i0)は、例えば、タイムステップ数の関数やタイムステップ数に応じた値を示すマップとして設定されうる。f(i−i0)は、予め行われた実験やシミュレーション等に基づいて設定されうる。また、sは、スプール12の移動方向に応じた符号関数であって、例えば、スプール12の移動方向が図1〜3の右方(増圧方向)である場合は+1に設定され、スプール12の移動方向が図1〜3の左方(減圧方向)である場合は−1に設定される。
補正要否判断部51bは、制御装置50により弁21,22を増圧制御中あるいは減圧制御中である場合には式(1)または式(2)によってスプール12の位置を推定することができ、制御装置50により弁21,22を保持制御中である場合には式(3)によってスプール12の位置を推定することができる。
補正要否判断部51bは、推定したスプール12の位置に基づいて、補正の要否を判断することができる。具体的には、例えば、以下の(b−1)〜(b−4)の場合には、スプール12が反転、あるいは停止状態を挟んで反転すると推定できるため、補正が必要と判断することができる。
(b−1)直前のタイムステップでスプール12が位置p3にあった場合において、減圧制御が開始される場合。この(b−1)は、増圧制御が終了した後、直ちに減圧制御が開始される場合に相当する。
(b−2)直前のタイムステップでスプール12が位置p1にあった場合において、増圧制御が開始される場合。この(b−2)は、減圧制御が終了した後、直ちに増圧制御が開始される場合に相当する。
(b−3)直前のタイムステップでスプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2に位置しており、かつ、当該位置p2までのスプール12の移動方向が減圧方向(図1〜3の左方)であった場合において、増圧制御が開始される場合。この(b−3)は、増圧制御が終了した後、スプール12が減圧方向へ移動する保持制御状態を経て増圧制御が開始される場合に相当する。この場合、減圧方向へのスプール12の移動量が閾値長さ以上であったこと、あるいは保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(b−4)直前のタイムステップでスプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2に位置しており、かつ、当該位置p2までのスプール12の移動方向が増圧方向(図1〜3の右方)であった場合において、減圧制御が開始される場合。この(b−4)は、減圧制御が終了した後、スプール12が増圧方向へ移動する保持制御状態を経て減圧制御が開始される場合に相当する。この場合、増圧方向へのスプール12の移動量が閾値長さ以上であったこと、あるいは保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
補正要否の判断(b−1)〜(b−4)によれば、スプール12の推定位置が加味される分、制御量の補正の要否をより精度良く判断することができる。
(b−1)直前のタイムステップでスプール12が位置p3にあった場合において、減圧制御が開始される場合。この(b−1)は、増圧制御が終了した後、直ちに減圧制御が開始される場合に相当する。
(b−2)直前のタイムステップでスプール12が位置p1にあった場合において、増圧制御が開始される場合。この(b−2)は、減圧制御が終了した後、直ちに増圧制御が開始される場合に相当する。
(b−3)直前のタイムステップでスプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2に位置しており、かつ、当該位置p2までのスプール12の移動方向が減圧方向(図1〜3の左方)であった場合において、増圧制御が開始される場合。この(b−3)は、増圧制御が終了した後、スプール12が減圧方向へ移動する保持制御状態を経て増圧制御が開始される場合に相当する。この場合、減圧方向へのスプール12の移動量が閾値長さ以上であったこと、あるいは保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
(b−4)直前のタイムステップでスプール12が位置p1と位置p3との間の位置p2に位置しており、かつ、当該位置p2までのスプール12の移動方向が増圧方向(図1〜3の右方)であった場合において、減圧制御が開始される場合。この(b−4)は、減圧制御が終了した後、スプール12が増圧方向へ移動する保持制御状態を経て減圧制御が開始される場合に相当する。この場合、増圧方向へのスプール12の移動量が閾値長さ以上であったこと、あるいは保持制御に対応する弁21,22の制御状態が第二の閾値時間以上継続していたことを、補正を必要とする要件に加えてもよい。
補正要否の判断(b−1)〜(b−4)によれば、スプール12の推定位置が加味される分、制御量の補正の要否をより精度良く判断することができる。
補正要否判断部51bが、制御量の補正が必要であると判断した場合(S3でYes)、制御量補正部51cは、所定時間、一時的に、制御量を補正する(S4)。補正要否判断部51bにより、制御量の補正が必要であると判断されなかった場合(S3でNo)、制御量の補正は行われない。
図6は、増圧制御状態から保持制御状態を経て再度増圧制御状態となる場合における、弁21(増圧弁)の流量、スプール12の位置、および室Rp,Roにおける流体の圧力の、経時変化を示すグラフである。C1は、一時的な制御量の補正を行わない場合(比較例)を示し、C2は、一時的な制御量の補正を行った場合(実施形態)を示し、Ppは、室Rpにおける流体の圧力(パイロット圧)、Poは、室Roにおける流体の圧力(サーボ圧)を示す。また、図6には、時刻t1までは増圧制御が実行され、時刻t1から時刻t2までは保持制御が実行され、時刻t2から再び増圧制御が開始された場合が例示されている。
まずは、本実施形態の制御量の増大を実行しない比較例C1における経時変化について説明する。時刻t1までの増圧制御中、弁21の流量は開度に応じた所定流量に維持される。時刻t1から時刻t2までの保持制御中、弁21における流体の通過はほぼ無くなり、時刻t2からの増圧制御中、弁21の流量は再び所定流量で維持される。
弁21,22の制御状態の変化に伴って、スプール12の位置は、時刻t1までの間の増圧制御中の位置p3から、保持制御に切り替わった時刻t2までの間、位置p2へ徐々に移動する。この場合のスプール12の移動方向は、減圧方向である。
時刻t2において、保持制御状態から増圧制御状態に切り替わり、弁21の流量が増大されるものの、スプール12は停止前の移動方向(減圧方向)と異なる方向に移動することになるため、摺動抵抗が大きく、比較例C1の場合、時刻t4となるまで、スプール12は移動を開始せず、パイロット圧Ppおよびサーボ圧Poともに、上昇が遅れる。
これに対し、実施形態C2の場合、弁21が、時刻t2から時刻t3までの期間、一時的に流量(開度)が増大するよう、補正される。これに伴い、時刻t2から時刻t3にかけて、パイロット圧Ppが上昇し、スプール12が比較例C1における移動開始時刻t4よりも早く、時刻t3から移動を開始し、パイロット圧Ppおよびサーボ圧Poともに、比較例C1の場合よりも早く上昇を開始する。
ここで、図6に示されるように、保持制御状態におけるサーボ圧Poがパイロット圧PpよりもΔPだけ圧力が高い状態であった場合、制御量の補正により、パイロット圧Ppがサーボ圧PoよりもΔPだけ圧力が高い状態とすればよい。したがって、時刻t2からの制御量の補正により、パイロット圧Ppを2ΔPだけ高くすればよい。これは、摺動抵抗の2倍の力をスプール12に印加することに相当する。したがって、時刻t2から時刻t3までの制御量qcは、以下の式(4)により求められる。
qc≧2・k・ΔP/tc ・・・(4)
ここに、qc:補正流量、k:係数、ΔP:摺動抵抗力に対応するパイロット圧Ppとサーボ圧Poとの圧力差、tc:補正時間(=t3−t2)である。係数kは、例えば、室Rpの剛性値の逆数である。このような弁21,22の制御量の補正により、室Rp,Roにおける流体の圧力差によって摺動抵抗力が逆方向に作用する状態が得られる。すなわち、移動方向が反転した状態におけるスプール12に作用する力のバランス状態に近づくため、スプール12がより迅速に動きやすくなり、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量がより迅速に変化しやすくなる。なお、弁22は、時刻t2から時刻t3までの間において、流量あるいは開度の減少量がより大きくなるよう、制御される。
qc≧2・k・ΔP/tc ・・・(4)
ここに、qc:補正流量、k:係数、ΔP:摺動抵抗力に対応するパイロット圧Ppとサーボ圧Poとの圧力差、tc:補正時間(=t3−t2)である。係数kは、例えば、室Rpの剛性値の逆数である。このような弁21,22の制御量の補正により、室Rp,Roにおける流体の圧力差によって摺動抵抗力が逆方向に作用する状態が得られる。すなわち、移動方向が反転した状態におけるスプール12に作用する力のバランス状態に近づくため、スプール12がより迅速に動きやすくなり、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量がより迅速に変化しやすくなる。なお、弁22は、時刻t2から時刻t3までの間において、流量あるいは開度の減少量がより大きくなるよう、制御される。
図6には、増圧制御、保持制御、および増圧制御が順に行われる場合が例示されたが、減圧制御、保持制御、および減圧制御が順に行われる場合にあっても、弁21,22の制御量を同様に補正することにより、同様の結果が得られる。また、増圧制御によって位置p3にあるスプール12が減圧制御される場合、および減圧制御によって位置p1にあるスプール12が増圧制御される場合も、同様の補正が実行され、同様の結果が得られる。
以上、説明したように、本実施形態では、制御部51は、記憶部52に記憶された過去データに基づいて、弁21,22(制御弁20)の開閉状態を異ならせる。すなわち、制御量補正部51cは、補正要否判断部51bにおいて弁21,22の制御量(制御値)の補正が必要であると判断された場合に、当該制御量を補正する。よって、本実施形態によれば、例えば、スプール12が動き難い状況が生じていた場合にあっても、制御部51は、スプール12をより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、本実施形態では、制御部51は、スプール12の移動方向が反転すると推定される場合、あるいは、スプール12の停止後の移動において、当該停止前の移動方向に対してスプール12の移動方向が反転すると推定される場合に、弁21,22の制御量(制御値)を補正する。よって、本実施形態によれば、例えば、スプール12の摺動抵抗の方向の変化によって、スプール12が動き難くなる場合にあっても、制御部51は、スプール12をより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、本実施形態では、制御部51は、少なくともスプール12に作用する摺動抵抗の2倍の力がスプール12に作用するよう、弁21,22の制御量(制御値)を補正することができる。この場合、弁21,22の開閉状態の変化により室Rp,Roにおける流体の圧力差によって摺動抵抗力が逆方向に作用する状態が得られ、移動方向が反転した状態におけるスプール12に作用する力のバランス状態に近づく。よって、制御部51は、例えば、スプール12をより迅速に動かして、制御対象に向けて供給される流体の圧力や流量をより迅速に変化させることができる。
また、本実施形態では、制御部51は、スプール12の位置を推定し、推定したスプール12の位置に基づいて、弁21,22の制御量(制御値)の補正の要否を判断することができる。この場合、制御部51は、例えば、スプール12の位置の推定に基づいて、より精度良く、制御量(制御値)の補正の要否を判断することができる。
以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。例えば、過去データは、上述されたものには限定されず、制御部による制御弁の制御値、制御部による算出値、およびセンサによる検出値のうち少なくとも一つに関する過去データであればよい。また、例えば、補正要否の判断が、圧力センサ以外のセンサによる検出値に基づいて行われてもよい。
1…流体制御弁装置、10…スプール弁、11…ハウジング、11d…ポート(排出ポート)、11h…ポート(導入ポート)、11o…ポート(供給ポート)、12…スプール、20…制御弁、42…圧力センサ(センサ)、51…制御部、52…記憶部、Pp…制御圧、Rp…室(制御圧室)、Po…供給圧、Ro…室(供給圧室)。
Claims (5)
- ハウジングと、当該ハウジング内に第一の方向および当該第一の方向とは反対の第二の方向に移動可能に収容されたスプールと、を備え、前記ハウジングと前記スプールとによって、前記スプールに前記第一の方向に向かう力を与える制御圧を印加する制御圧室と、前記スプールに前記第二の方向に向かう力を与える供給圧を印加する供給圧室と、が設けられ、前記ハウジングに、前記スプールが前記第一の方向に移動した際には開かれて前記供給圧室に流体が導入され前記第二の方向に移動した際には閉じられる導入ポートと、前記スプールが前記第二の方向に移動した際には開かれて前記供給圧室から流体が排出され前記スプールが前記第一の方向に移動した際には閉じられる排出ポートと、前記供給圧室から流体を制御対象に向けて供給する供給ポートと、が設けられた、スプール弁と、
開閉状態を変化させることにより前記制御圧室の圧力を制御する制御弁と、
指令値に基づいて前記制御弁の開閉状態を制御する制御部と、
前記制御部による前記制御弁の制御値、前記制御部による算出値、およびセンサによる検出値のうち少なくとも一つに関する過去データを記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記過去データに基づいて、前記指令値に基づく前記制御弁の開閉状態を異ならせる、流体制御弁装置。 - 前記制御部は、前記スプールの移動方向が反転すると推定される場合に、前記指令値に基づく前記制御値を一時的に補正する、請求項1に記載の流体制御弁装置。
- 前記制御部は、前記スプールの停止後の移動において、当該停止前の移動方向に対して前記スプールの移動方向が反転すると推定される場合に、前記指令値に基づく前記制御値を一時的に補正する、請求項1または2に記載の流体制御弁装置。
- 前記制御部は、少なくとも前記スプールに作用する摺動抵抗の2倍の力が前記スプールに作用するよう、前記指令値に基づく前記制御値を一時的に補正する、請求項2または3に記載の流体制御弁装置。
- 前記制御部は、前記スプールの位置を推定し、推定した前記スプールの位置に基づいて、前記指令値に基づく前記制御値を一時的に補正する場合であるか否かを判断する、請求項2〜4のうちいずれか一つに記載の流体制御弁装置。
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