JP5810336B2 - 脈動抑制機構 - Google Patents

Description

本発明は、脈動抑制機構に関する

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）。

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。

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。

特開２００８−２６６９０９号公報

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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）

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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