(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024047608
(43)【公開日】2024-04-08
(54)【発明の名称】シリンダ装置
(51)【国際特許分類】
F15B 11/08 20060101AFI20240401BHJP
【ＦＩ】
F15B11/08 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022153193
(22)【出願日】2022-09-27
(71)【出願人】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】カヤバ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122323
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 憲
(72)【発明者】
【氏名】久保 大和
(72)【発明者】
【氏名】菅原 央道
【テーマコード（参考）】
3H089
【Ｆターム（参考）】
3H089AA86
3H089CC02
3H089DA02
3H089DA14
3H089DB13
3H089EE36
3H089GG02
(57)【要約】
【課題】本発明は、モータの動作点がモータの出力限界を超えていることを見極めて、モータの動作点を出力限界内に収め得るシリンダ装置の提供を目的とする。
【解決手段】シリンダ装置Ａは、シリンダ２と、シリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、並列して作動室同士Ｒ１，Ｒ２を連通する第１流路４と第２流路５と、第１流路４の途中に設けられた第１可変絞り弁６と、第２流路５の途中に直列に設けられる第２可変絞り弁７およびモータ８によって駆動される双方向吐出型のポンプ９とを有する液圧シリンダ１と、第１可変絞り弁６、第２可変絞り弁７およびモータ８を制御するコントローラ１１とを備え、コントローラ１１は、モータ８が制動状態であって動作点が出力限界を超えていると判断すると、動作点を出力限界内に収めるように第1可変絞り弁６と第２可変絞り弁７の一方または両方を制御する。
【選択図】図５
【解決手段】シリンダ装置Ａは、シリンダ２と、シリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、並列して作動室同士Ｒ１，Ｒ２を連通する第１流路４と第２流路５と、第１流路４の途中に設けられた第１可変絞り弁６と、第２流路５の途中に直列に設けられる第２可変絞り弁７およびモータ８によって駆動される双方向吐出型のポンプ９とを有する液圧シリンダ１と、第１可変絞り弁６、第２可変絞り弁７およびモータ８を制御するコントローラ１１とを備え、コントローラ１１は、モータ８が制動状態であって動作点が出力限界を超えていると判断すると、動作点を出力限界内に収めるように第1可変絞り弁６と第２可変絞り弁７の一方または両方を制御する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダと、前記シリンダ内に移動自在に挿入されて前記シリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、互いに並列して前記作動室同士を連通する第１流路と第２流路と、前記第１流路に設けられた第１可変絞り弁と、前記第２流路に直列に設けられる第２可変絞り弁およびモータによって駆動される双方向吐出型のポンプとを有する液圧シリンダと、
前記第１可変絞り弁、前記第２可変絞り弁および前記モータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記モータの回転速度およびトルクと前記モータに電力供給する電源の電圧とに基づいて前記モータが制動状態であって前記モータの動作点が出力限界を超えていると判断すると、前記モータの動作点を前記出力限界内に収めるように前記第1可変絞り弁の絞り係数と前記第２可変絞り弁の絞り係数の一方または両方を制御する
ことを特徴とするシリンダ装置。
前記第１可変絞り弁、前記第２可変絞り弁および前記モータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記モータの回転速度およびトルクと前記モータに電力供給する電源の電圧とに基づいて前記モータが制動状態であって前記モータの動作点が出力限界を超えていると判断すると、前記モータの動作点を前記出力限界内に収めるように前記第1可変絞り弁の絞り係数と前記第２可変絞り弁の絞り係数の一方または両方を制御する
ことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項2】
前記コントローラは、
前記モータの回転速度とトルクとに基づいて前記モータが制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記モータの回転速度とトルクとに基づいて前記モータが制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリンダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のシリンダ装置としては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されるアクティブサスペンション等に適用され、具体的には、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、並列して二つの作動室を連通する第１流路および第２流路と、第１流路に設けられた第１可変絞り弁と、第２流路に直列に設けられた第２可変絞り弁および双方向吐出型のポンプと、ポンプを駆動するモータとを有する油圧シリンダと、第１可変絞り弁、第２可変絞り弁およびモータを制御する制御装置とを備えて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【0003】
そして、従来のシリンダ装置は、アクティブサスペンションとして使用される場合、シリンダが車体と車軸の一方に連結されるとともに、ロッドが車体と車軸の他方に連結され、ポンプをモータによって駆動することによって推力を発生して、車体の振動を抑制できる。
【0004】
さらに、従来のシリンダ装置では、油圧シリンダが外力によって強制的に伸縮させられる場合、第２流路を流れる作動油によってポンプが回転させられるため、モータが制動領域で使用されて発電して回生電力が発生する。このようにモータが制動領域で使用される場合、モータが発生するトルクによってポンプが作動油の流れに抵抗を与える。そのため、油圧シリンダは、外力による油圧シリンダの伸縮を妨げる推力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００９－１９６５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、油圧シリンダが外力を受けて高速で伸縮して、ポンプを通過する流量が過大となってモータが高速で回転するような状況となると、モータの回転速度とトルクとの交点（モータの動作点）がモータの出力限界を超える領域に入ってしまう場合がある。このような状況になると、もはやモータの制御が不能となってしまうので、シリンダ装置が発生する推力を目標推力通りに制御できなくなる。
【0007】
従来のシリンダ装置では、第１可変絞り弁の絞り係数と第２可変絞り弁の絞り係数の調整によって、ポンプを通過する作動油量の調整とモータが負担するトルクを調整できるが、モータの動作点がモータの出力限界を超えているかについて具体的に見極めができない。
【0008】
そこで、本発明は、モータの動作点がモータの出力限界を超えていることを見極めて、モータの動作点を出力限界内に収めることができるシリンダ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段におけるシリンダ装置は、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、互いに並列して作動室同士を連通する第１流路と第２流路と、第１流路に設けられた第１可変絞り弁と、第２流路に直列に設けられる第２可変絞り弁およびモータによって駆動される双方向吐出型のポンプとを有する液圧シリンダと、第１可変絞り弁、第２可変絞り弁およびモータを制御するコントローラとを備え、コントローラは、モータの回転速度およびトルクとモータに電力供給する電源の電圧とに基づいてモータが制動状態であってモータの動作点が出力限界を超えていると判断すると、モータの動作点を出力限界内に収めるように第1可変絞り弁の絞り係数と第２可変絞り弁の絞り係数の一方または両方を制御する。
【0010】
このように構成されたシリンダ装置によれば、モータが制動状態であり、かつ、モータの動作点が出力限界内にないことを正確に把握することができ、モータの動作点が出力限界内にない場合にモータの動作点を出力限界内にいち早く復帰させることができる。
【0011】
また、シリンダ装置におけるコントローラは、モータの回転速度とトルクとに基づいてモータが制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部を備えてもよい。このように構成されたシリンダ装置によれば、モータの回転速度とトルクとに基づいて回転速度トルク座標系においてモータの動作点が制動状態となる第２象限と第４象限に存在していることを精度よく判定でき、第２可変絞り弁の絞り係数を調整して回生効率を向上させる回生制御を実行する１つの条件の見極めを正確に行える。
【発明の効果】
【0012】
以上より、本発明のシリンダ装置によれば、モータの動作点がモータの出力限界を超えていることを見極めて、モータの動作点を出力限界内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるシリンダ装置Ａは、図１に示すように、液圧シリンダ１と、コントローラ１１とを備えて構成されている。
【0015】
以下、シリンダ装置Ａの各部について詳細に説明する。液圧シリンダ１は、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に移動自在に挿入されてシリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、互いに並列して作動室Ｒ１，Ｒ２同士を連通する第１流路４と第２流路５と、第１流路４に設けられた第１可変絞り弁６と、第２流路５に直列に設けられる第２可変絞り弁７およびモータ８によって駆動される双方向吐出型のポンプ９とを備えて構成され、シリンダ２内には液体が充填され密閉されている。また、ピストン３はシリンダ２内に移動自在に挿通されるロッド１０に連結されており、この液圧シリンダ１の場合、シリンダ２の両端からロッド１０が突出する、いわゆる、両ロッド型のシリンダ装置とされている。
【0016】
そして、液圧シリンダ１を車両に適用する場合、シリンダ２を車両のばね上部材およびばね下部材のうち一方に連結し、ロッド１０をばね上部材およびばね下部材のうち他方に連結して、ばね上部材とばね下部材との間に介装すればよい。液圧シリンダ１は、車両に適用されて使用される場合、発揮する推力によってばね上部材である車両の車体とばね下部材である車両の車輪の振動を抑制する。
なお、本書では、ロッド１０がピストン３とともにシリンダ２に対して図１中上方へ移動する場合に液圧シリンダ１が伸長作動すると言い、反対に、ロッド１０がピストン３とともにシリンダ２に対して図１中下方へ移動する場合に液圧シリンダ１が収縮作動すると言う。なお、液圧シリンダ１は、図示したところでは、両ロッド型に設定されているが、片ロッド型に設定されてもよい。
なお、本書では、ロッド１０がピストン３とともにシリンダ２に対して図１中上方へ移動する場合に液圧シリンダ１が伸長作動すると言い、反対に、ロッド１０がピストン３とともにシリンダ２に対して図１中下方へ移動する場合に液圧シリンダ１が収縮作動すると言う。なお、液圧シリンダ１は、図示したところでは、両ロッド型に設定されているが、片ロッド型に設定されてもよい。
【0017】
シリンダ２内は、前述したようにピストン３によって図１中上方の伸側の作動室Ｒ１と図１中下方の圧側の作動室Ｒ２とに区画されており、各作動室Ｒ１，Ｒ２内には作動油等の液体が充填されている。液体は、作動油の他にも水や水溶液といった他の液体であってもよい。なお、液圧シリンダ１は、前述したように両ロッド型の液圧シリンダとされており、シリンダ２に対してロッド１０がピストン３とともに図１中上下方向に移動してもシリンダ２内でロッド１０が押し退ける容積が変化しないため、ロッド１０がシリンダ２内に出入りする体積の補償をするリザーバを備えていないが、液体の温度変化による体積変化を補償するためにシリンダ２内に連通されるアキュムレータを備えていてもよい。
【0018】
ポンプ９は、双方向吐出型に設定され、たとえば、ベーンポンプ、ギアポンプやアキシャルポンプ等、図示しない回転軸を備えて当該回転軸の回転によって流体を吸込んで吐出することができるとともに、逆に流体の流れによって回転軸を強制的に駆動することができるものであればよい。さらに、ポンプ９の回転軸は、モータ８に接続されており、モータ８は、通電によって駆動することができるとともに、ポンプ９側からの入力によって強制的に回転駆動させられると発電してポンプ９の回転を抑制するトルクを発生するモータであればよく、直流、交流を問わず、種々の形式のモータ、たとえば、ブラシレスモータ、誘導モータ、同期モータ等を採用することができる。
【0019】
液圧シリンダ１は、モータ８によってポンプ９を回転駆動して液体を伸側の作動室Ｒ１から圧側の作動室Ｒ２へ、あるいは、圧側の作動室Ｒ２から伸側の作動室Ｒ１へ第２流路５を介して送り込むことで、自発的に伸縮できるとともに、望む方向へ推力を発生することができる。また、液圧シリンダ１は、液圧シリンダ１が外部入力によって強制的に伸縮させられる場合、伸側の作動室Ｒ１から圧側の作動室Ｒ２へ、あるいは、圧側の作動室Ｒ２から伸側の作動室Ｒ１へ、第２流路５を介して移動する液体の流れにモータ８のトルクが伝達されるポンプ９で抵抗を与えて伸縮を妨げる方向に推力を発生することができる。
【0020】
さらに、液圧シリンダ１が強制的に伸縮させられる場合、第２流路５を行き来する液体の流れによってポンプ９を介してモータ８が強制的に駆動されるため、モータ８によって液体の運動エネルギが電気エネルギに変換されて電力回生できる。なお、モータ８によって回生した電力は、外部機器へ送電してもよいし、蓄電器に蓄電するようにしてもよい。
【0021】
転じて、第１可変絞り弁６は、ポンプ９を迂回して作動室Ｒ１，Ｒ２同士を連通する第１流路４に設けられており、第２可変絞り弁７は、ポンプ９とともに第２流路５に設けられている。よって、第１可変絞り弁６は、第２可変絞り弁７およびポンプ９に対して並列に配置されている。これら第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７は、開度や弁通路長を変更することで、圧力損失に対する通過流量の比である絞り係数を変更することができるようになっており、具体的にはたとえば、可変チョークや可変オリフィスといった種々の弁を使用することができ、また、図示しない弁体をソレノイドやモータ等の駆動源で駆動することによって絞り係数を変更できるようになっている。これら第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７における絞り係数を変更する駆動源はコントローラ１１によって制御される。
【0022】
なお、ポンプ９と第２可変絞り弁７の配置関係であるが、ポンプ９は作動室Ｒ１と作動室Ｒ２のいずれに側に配置してもよい。また、シリンダ２内に充填される流体は、たとえば、油、水、水溶液、気体等、どのような流体を使用しても良い。
【0023】
さて、このように構成された液圧シリンダ１は、モータ８にコントローラ１１側から電力供給してポンプ９を駆動させる場合には、自ら伸縮するアクチュエータとして機能することができるが、反対に、外力を受けて液圧シリンダ１が伸縮させられる場合、モータ８のトルクでポンプ９の回転を抑制する、すなわち、モータ８を制動領域で使用してモータ８にポンプ９の回転方向とは逆のトルクを発生させるようにし、モータ８、第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７とで協働して減衰力を発生できる。そして、モータ８を制動領域で使用する際、これら第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７の絞り係数を調節することによってモータ８の回転速度とトルクをコントロールすることが可能である。
【0024】
なお、モータ８に電流を与えてポンプ９を駆動する、つまり、モータ８を力行領域で使用して、液圧シリンダ１をアクチュエータとして機能させる場合、第１可変絞り弁６を全閉として第１流路４を介しての作動室Ｒ１，Ｒ２同士が連通されないようにしつつ、第２可変絞り弁７を全開として第２可変絞り弁７によって液体の流れに無用な抵抗を与えてエネルギ損失を生じないようにする。
【0025】
ここで、液圧シリンダ１が外力で伸縮させられる場合におけるモータ８の負荷（回転速度とトルク）のコントロールについて、図２に示すモデル図を使用して説明する。なお、ポンプ９は、モータ８から伝達されるトルクによって液体の流れに抵抗を与え、液体通過時に圧力損失を生じさせることから、可変絞り弁と同等に取り扱うことができるため、図２中では、モータ８およびポンプ９を一つの可変絞り弁Ｍとして記載している。
【0026】
そして、液圧シリンダ１の伸縮時における一方の作動室Ｒ１と他方の作動室Ｒ２との差圧をΔＰとし、一方の作動室Ｒ１から流出する流体の単位時間当たりの流量（以下、単に流量という）をＱとし、第１可変絞り弁６を通過する流体の流量ｑ１を第１可変絞り弁６で生じる差圧（圧力損失）ΔＰで除した比である絞り係数をＣ１とし、第２可変絞り弁７を通過する流体の流量ｑ２を第２可変絞り弁７で生じる差圧（圧力損失）Δｐ２で除した比である絞り係数をＣ２とし、モータ８とポンプ９でなる可変絞り弁Ｍを通過する流体の流量ｑ２を可変絞り弁Ｍで生じる差圧（圧力損失）Δｐｍで除した比である絞り係数をＣ３とすると、下記（１）式が得られる。
【0027】
【数1】
【0028】
ここで、Ｃ＝Ｃ２×Ｃ３／（Ｃ２＋Ｃ３）とおくと、（１）式は下記（２）式と書くことができる。
【0029】
【数2】
【0030】
さらに、全体の流量Ｑ＝ｑ１＋ｑ２が成り立ち、第１可変絞り弁６で生じる差圧ΔＰは、第２可変絞り弁７とモータ８とポンプ９でなる可変絞り弁Ｍの全体で生じる差圧に等しいので、以下の（３）式が成立する。
【0031】
【数3】
【0032】
（３）式を（２）式に代入してまとめると、以下の（４）式を得る。
【0033】
【数4】
【0034】
そして、上記（４）式から理解できるように、流量Ｑおよび差圧ΔＰを変化させない場合、絞り係数Ｃ１を変更することで、流量ｑ２を変更することができる。
【0035】
つまり、絞り係数Ｃ１を変更することによってポンプ９を迂回する第１可変絞り弁６における流量ｑ１を調整することで、可変絞り弁Ｍを通過する流量ｑ２を変更することができ、たとえば、第１可変絞り弁６を全閉状態から全開状態に移行する場合、流量ｑ２を増減させて、モータ８の回転速度を増減させることができる。
【0036】
また、第２可変絞り弁７と可変絞り弁Ｍにおける流量はｑ２であり、全体の差圧はΔＰであり、可変絞り弁Ｍにおける差圧（圧力損失）はΔｐｍであり、第２可変絞り弁７と可変絞り弁Ｍの合成絞り係数Ｃは、上述のようにＣ＝Ｃ２×Ｃ３／（Ｃ２＋Ｃ３）となるため、第２可変絞り弁７と可変絞り弁Ｍにのみ着目して整理すると、下記（５）式を得る。
【0037】
【数5】
【0038】
そして、上記（５）式から理解できるように、流量ｑ２および差圧ΔＰを変化させない場合、絞り係数Ｃ２を変更することで、可変絞り弁Ｍにおける差圧Δｐｍを変更することができる。
【0039】
つまり、絞り係数Ｃ２を変更することによってポンプ９を流体が通過する際に生じる差圧Δｐｍを変更することができ、たとえば、第２可変絞り弁７を全閉状態から全開状態に移行する場合、差圧Δｐｍを増減させて、モータ８で負担すべきトルクを増減させることができる。
【0040】
以上のことを、流量Ｑおよび差圧ΔＰを一定にした状態において、モータ８の回転速度をポンプ９の通過流量に対応させるとともに、モータ８のトルクを流体がポンプ９を通過する際の差圧（圧力損失）に対応させた図３に示すグラフを参照して説明すると、第２可変絞り弁７の絞り係数Ｃ２を変更することでモータ８の負担すべきトルク（負担トルク）を縦軸に沿って調節でき、第１可変絞り弁６の絞り係数Ｃ１を変更することでモータ８の回転速度を横軸に沿って調節することができるということになる。モータ８の負担トルクは、モータ８とポンプ９との間で作用するトルクであり、シリンダ装置Ａが所望の推力を出力するためにモータ８からポンプ９に加える必要があるトルクと看做すことができる。なお、本書では、液圧シリンダ１が自発的に伸縮している場合であっても負担トルクという名称を用いる。
【0041】
詳しくは、図３中の点ａは、第２可変絞り弁７を全開にして絞り係数Ｃ２を最大にし、第１可変絞り弁６を全閉にして絞り係数Ｃ１を最小にした状態におけるモータ８の回転速度と負担トルクとの関係を示し、点ｂは、第２可変絞り弁７を全開にして絞り係数Ｃ２を最大にし、第１可変絞り弁６を全開にして絞り係数Ｃ１を最大にした状態におけるモータ８の回転速度と負担トルクとの関係を示し、点ｃは、第２可変絞り弁７を全閉にして絞り係数Ｃ２を最小にし、第１可変絞り弁６を全閉にして絞り係数Ｃ１を最小にした状態におけるモータ８の回転速度と負担トルクとの関係を示し、点ｄは、第２可変絞り弁７を全閉にして絞り係数Ｃ２を最小にし、第１可変絞り弁６を全開にして絞り係数Ｃ１を最大にした状態におけるモータ８の回転速度と負担トルクとの関係を示している。すなわち、第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７における絞り係数Ｃ１，Ｃ２を変更することで点ａ，ｂ，ｃ，ｄで囲まれる範囲でモータ８の回転速度と負担トルクを調節することができる。
【0042】
具体的には、モータ８の回転速度と負担トルクの交点（モータの動作点）が点ａにあるときに、第１可変絞り弁６における絞り係数Ｃ１を大きくしていくと、点ｂ側へシフトさせることができ、第２可変絞り弁７における絞り係数Ｃ２を小さくしていくと、点ｃ側へシフトさせることができ、第１可変絞り弁６における絞り係数Ｃ１を大きくし第２可変絞り弁７における絞り係数Ｃ２を小さくしていくと点ｄ側へシフトさせることができるのである。つまり、第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７の絞り係数を制御することで、モータ８の回転速度と負担トルクをコントロールすることができるのである。
【0043】
なお、図３の説明において流量Ｑおよび差圧ΔＰを一定にした状態を仮定しているため、モータ８の負担トルクが０であるのに回転している状態や回転速度が０であるのに負担トルクがある状態は生じないので、点ｂと点ｄを結ぶ線および点ｄと点ｃを結ぶ線は、モータ８の動作点が採りえる範囲の境界を示しており、モータ８の動作点は、上記線上の値を採ることは無い。
【0044】
ところで、モータ８の任意の回転速度に対して出力することが可能な負担トルク範囲は、図４に示すように、負担トルクを縦軸に採り回転速度を横軸に採った回転速度トルク座標系において、第１象限および第２象限における横軸に平行な直線ｊ１と、直線ｊ１に連なる曲線ｋ１，ｋ２と、第３象限および第４象限における横軸に平行な直線ｊ２と、直線ｊ２に連なる曲線ｋ３，ｋ４と、で囲まれた領域となる。なお、直線ｊ１，ｊ２は、モータ８の負担トルクの上限を示しており、コントローラ１１内に設けられる図示しない電流リミッタによって電流が制限されることに起因して生じる境界である。曲線ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４もまた、その時の回転速度においてモータ８が出力可能な負担トルクの領域と出力不可能な負担トルクの領域とを仕切る線であり、電源Ｂａｔの電圧、モータ８の誘起電力等の特性によって決せられる境界線である。なお、図４では、モータ８が正転方向のトルクの符号を正とするとともに逆転方向のトルクの符号を負とし、モータ８が正転方向に回転する場合の回転速度の符号を正とするとともに逆転方向のトルクの符号を負としている。
【0045】
この図４から理解できるように、モータ８は、各象限にて回転速度が高くなればなるほど出力可能な負担トルクの上限が小さくなる。すなわち、第１可変絞り弁６を閉弁して第１流路４を遮断して作動室Ｒ１，Ｒ２を行き交う液体の全流量をポンプ９に流す場合、液圧シリンダ１の伸縮速度が高くなればなるほど、モータ８の回転速度も高くなり出力可能な負担トルクが小さくなることになる。
【0046】
また、第２象限の回転速度が負で負担トルクが正である領域および第４象限の回転速度が正で負担トルクが負である領域では、モータ８は電力回生を行うことができる制動領域で動作しており、第１象限の回転速度が正で負担トルクが正である領域および第３象限の回転速度が負で負担トルクが負である領域では、モータ８は、電力を消費して力行する力行領域で動作していることを示している。よって、モータ８は、制動領域で動作している場合に制動状態にあり、力行領域で動作している場合に力行状態にある。
【0047】
そして、直線ｊ１と直線ｊ１に連なる曲線ｋ１，ｋ２とでなる線と、直線ｊ２と直線ｊ２に連なる曲線ｋ３，ｋ４とでなる線とは、回転速度トルク座標系においてモータ８の出力限界を示しており、第２象限および第４象限においてモータ８の回転速度とトルクの交点である動作点が出力限界を超える領域Ｘにあると、モータ８が制御不能な状態となっていることを示している。また、モータ８の動作点が出力限界内の領域Ｙにある場合には、モータ８がその時の回転速度において所望のトルクを発生可能であるので、モータ８は制御可能な状態となっていることを示している。
【0048】
ここで、図３に示すように、第１可変絞り弁６の絞り係数を大きくすることによりモータ８の回転速度を低下させることができ、第２可変絞り弁７の絞り係数を小さくすることによりモータ８が負担するトルクを低下させることができる。よって、モータ８の動作点が第２象限および第４象限にあってモータ８が制動状態であって、モータ８の動作点が出力限界を超えて領域Ｘにある場合、第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数の一方または両方を調整することで、モータ８の動作点を領域Ｘから制御可能な領域Ｙへ移動させて、モータ８を正常に制御できる状態へ復帰させ得る。
【0049】
そこで、コントローラ１１は、図５に示すように、上位の制御装置からの液圧シリンダ１の目標推力を指示する推力指令を受けてモータ８を制御する推力制御部２０の他に、第１可変絞り弁６の絞り係数および第２可変絞り弁７の絞り係数を制御してモータ８の動作点を制御可能な領域Ｙに復帰させる復帰制御部２１を備えている。
【0050】
推力制御部２０は、上位の制御装置から液圧シリンダ１の目標推力を指示する推力指令を受けるとモータ８に供給すべき目標電流を求めて当該目標電流を指示する電流指令を出力する電流指令生成部２０ａと、電流指令生成部２０ａが生成した電流指令を受け取るとモータ８に流れる電流をフィードバックしてモータ８に流れる電流を目標電流通りに制御するモータ制御部２０ｂとを備えている。本実施の形態では、液圧シリンダ１を車両に適用して、上位の制御装置は、主としてばね上部材としての車体の振動の抑制と目的して液圧シリンダ１に発生するべき推力を求める。なお、推力指令は、車体の振動の低減のみならずばね下部材としての車輪の振動の抑制の低減も可能となるように求められてもよい。また、推力制御部２０は、上位の制御装置から推力指令を入手するのではなく、車両における車体、或いは車体および車輪の振動情報を検知するか、或いはこれらの振動情報を車両から受け取って、自ら推力指令を求めてもよい。
【0051】
電流指令生成部２０ａは、たとえば、液圧シリンダ１が発生している実推力をフィードバックして、推力指令が指示する目標推力と実推力との制御偏差を比例積分微分補償して、モータ８に出力させるべきトルクに応じた目標電流を求める演算処理を行う。なお、液圧シリンダ１の推力は、作動室Ｒ１の圧力を検知する圧力センサ２５ａと、作動室Ｒ２の圧力を検知する圧力センサ２５ｂと、作動室Ｒ１の圧力と作動室Ｒ２の圧力との差にピストン３の受圧面積を乗じて液圧シリンダ１が発生している推力を求める演算部２５ｃとを備えた実推力検知部２５から電流指令生成部２０ａに入力される。電流指令生成部２０ａは、推力指令から目標電流を求めて電流指令を生成できる限りにおいて、どのように構成されてもよい。また、液圧シリンダ１が発生する推力は、ロッド１０に設けられれる荷重の検知によって把握できるので、実推力検知部２５はロッド１０に作用する荷重を検知するセンサとされてもよい。また、推力制御部２０は、実際に液圧シリンダ１が出力している推力を検知するのではなく、前述の圧力や荷重の検知に代えて、たとえば、第１可変絞り弁６、第２可変絞り弁７における絞り係数、モータ８の回転速度、トルクといった液圧シリンダ１の状態量を検知して、当該状態量から液圧シリンダ１の推力を推定するオブザーバを備えてもよい。また、車体と車軸とに取り付けられた加速度センサの情報から液圧シリンダ１の実推力を推定してもよく、シリンダ装置Ａの制御以外の用途に使用されるセンサの情報を用いて液圧シリンダ１の実推力を推定してもよい。この場合、電流指令生成部２０ａはオブザーバが推定した推力をフィードバックして目標電流を求めてもよい。モータ制御部２０ｂは、モータ８の形式によってモータ８の電流制御に適した駆動回路を備えて、電流指令に従ってモータ８の電流を制御可能であればよい。
【0052】
復帰制御部２１は、モータ８の回転速度とトルクとを監視しつつ第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７を制御する。モータ８の回転速度については、モータ８が図示しないロータの回転位置を検知可能なレゾルバ等のセンサを備えている場合には、当該センサが検知するロータの回転位置情報から得ればよい。また、モータ８の回転速度をサスペンションのストローク変位の情報から推定してもよい。モータ８のトルクについてはモータ８をＤＣモータ或いはＤＣモータと等価なモータとする場合にはモータ８に流れる電流に比例するから電流をそのままトルクと看做すことができ、モータ８の電流を検知するセンサをモータ制御部２０ｂが備えているので、モータ制御部２０ｂから電流値を入手してモータ８のトルクとして利用すればよい。なお、復帰制御部２１は、モータ８の回転速度を検知するセンサと、モータ８のトルクを検知するセンサ或いはモータ８の電流を検知するセンサを個別に備えていてもよい。復帰制御部２１は、モータ８の回転速度とトルクとを所定の演算周期で順次取り込み、取り込んだ回転速度とトルクとを処理する。復帰制御部２１は、モータ８のトルクを処理するが、前述したように、モータ８に流れる電流をトルクと看做すことができるので、モータ８に流れる電流をトルクとして取り扱って処理すればよい。
【0053】
復帰制御部２１は、モータ８の動作状態が制動状態であり、モータ８の動作点が第２象限或いは第４象限中にあって出力限界を超えて領域Ｘに位置していることを条件として、モータ８を正常に制御可能な領域Ｙにモータ８の動作点を移動させる復帰制御を行う。他方、モータ８が力行状態であるか或いは制動状態でも前記条件を満たしておらず、復帰制御を行う条件が整っていない場合、モータ８を正常に制御可能な状態であるにもかかわらず、第１可変絞り弁６の流路面積が大きいと作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の圧力差が小さくなって液圧シリンダ１が発生する推力が小さくなるとともにモータ８で消費するエネルギも高くなってしまう。よって、復帰制御を行う条件が整っていない場合、復帰制御部２１は、基本的には、モータ８の動作状態によらず第１可変絞り弁６の絞り係数を最小値に固定して、第１可変絞り弁６を閉弁或いは流路面積を小さくするように制御して、第１流路４を通過する液体の流量を０或いはごく少量に制限させる。また、第２可変絞り弁７は、ポンプ９と直列に第２流路５に設けられておりポンプ９の動作に対して抵抗となってしまうため、復帰制御を行う条件が整っていない場合には、復帰制御部２１は、ポンプ９が吐出する液体の通過を第２可変絞り弁７が妨げないように、第２可変絞り弁７の絞り係数を最大とする。
【0054】
以下、復帰制御部２１について詳細に説明する。復帰制御部２１は、モータ８の回転速度からばね下共振周波数以上の成分を除去してフィルタ処理後回転速度を出力する第１フィルタ３０ａとモータ８のトルクからばね下共振周波数以上の成分を除去してフィルタ処理後トルクを出力する第２フィルタ３０ｂとを備えたフィルタ処理部３０と、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとに基づいてモータ８が制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部３１と、モータ８の動作点が出力限界を超えているか否かを判定する動作点位置判定部３２と、制動状態判定部３１の判定結果と動作点位置判定部３２の判定結果との判定結果に基づいて第１可変絞り弁６の目標絞り係数と第２可変絞り弁７の目標絞り係数とを絞り係数演算部３３と、絞り係数演算部３３が求めた目標絞り係数を指示する指令を受けて第１可変絞り弁６における図外の駆動源と第２可変絞り弁７における図外の駆動源に供給する電流を制御する駆動回路３４とを備えて構成されている。
【0055】
フィルタ処理部３０は、モータ８の回転速度のばね下共振周波数帯以上の成分を除去してフィルタ処理後回転速度を出力する第１フィルタ３０ａと、モータ８のトルクのばね下共振周波数帯以上の成分を除去してフィルタ処理後トルクを出力する第２フィルタ３０ｂとを備えている。フィルタ処理部３０は、順次入力されるモータ８の回転速度とトルクを処理してフィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクの信号を出力する。
【0056】
ここで、液圧シリンダ１が車両におけるばね上部材である車体とばね下部材である車輪との間に介装されて使用される場合、液圧シリンダ１は、車体と車輪との相対移動によって伸縮するため、液圧シリンダ１には車体および車輪の振動が入力される。液圧シリンダ１に入力される振動によって、第２流路５におけるポンプ９を通過する液体の流量も変化するので、モータ８の回転速度およびトルクも変動する。よって、フィルタ処理部３０で処理する前のモータ８の回転速度およびトルクには、車輪の共振周波数帯の高周波成分や高周波ノイズが重畳している。
【0057】
そのため、フィルタ処理部３０による処理を行わない場合、モータ８の動作点は、高周波で振動的に推移するので、後に続く、モータ８の動作状態の判定等の処理でハンチングが生じる可能性がある。そのため、第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂは、本実施の形態では、ばね上部材の共振周波数成分の抽出が可能なようにバンドパスフィルタとされている。ばね上部材の共振周波数帯は、１Ｈｚ～２Ｈｚ程度であるので、第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂは、１Ｈｚ～２Ｈｚの成分を抽出できる特性となるように設定される。
【0058】
このように、本実施の形態のシリンダ装置Ａでは、モータ８の回転速度およびトルクがフィルタ処理部３０によって処理されてモータ８の回転速度およびトルクから高周波のばね下共振周波数以上の成分が除去されるので、車両におけるばね上部材の振動に応じてモータ８の制動状態を精度良く把握できるようになり、復帰制御部２１による第１可変絞り弁６の絞り係数および第２可変絞り弁７の絞り係数を適切に制御できるようになる。なお、フィルタ処理部３０における第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂは、ばね上共振周波数帯の成分を抽出するフィルタとされているが、少なくともばね下共振周波数帯以上の成分を除去可能なローパスフィルタであってもよい。このように、第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂがばね下共振周波数帯以上の成分を除去可能なローパスフィルタとされても、ばね下部材の振動やノイズを回転速度およびトルクの信号から取り除いて、モータ８の制動状態を精度良く把握できるようになり、第１可変絞り弁制御部２２による第１可変絞り弁６の絞り係数を適切に制御できるようになる。なお、フィルタ処理部３０における第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂを設けることで、モータ８の制動状態を精度良く把握できるようになるが、第１フィルタ３０ａおよび第２フィルタ３０ｂを省略することも可能である。
【0059】
つづいて、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとに基づいてモータ８が制動状態であるか否かを判定する。具体的には、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度の符号とフィルタ処理後トルクの符号とから、モータ８の動作点が図４中でどの象限にあるのかを判断して、モータ８が制動状態と力行状態の何れであるのかを判定する。制動状態判定部３１は、モータ８の動作状態を判定した後、判定結果を絞り係数演算部３３に入力する。
【0060】
詳細には、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度が正であってフィルタ処理後トルクが正である場合、つまり、フィルタ処理後回転速度をωｆとし、フィルタ処理後トルクをＴｆとすると、ωｆ≧０かつＴｆ≧０である場合、モータ８の動作点が図４中第１象限の力行領域にあると判断して、モータ８の動作状態を第１象限における力行状態であると判定する。
【0061】
また、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度が負であってフィルタ処理後トルクが正である場合、つまり、ωｆ＜０かつＴｆ≧０である場合、モータ８の動作点が図４中第２象限の制動領域にあると判断して、モータ８の動作状態を第２象限における制動状態であると判定する。
【0062】
さらに、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度が負であってフィルタ処理後トルクが負である場合、ωｆ＜０かつＴｆ＜０である場合、モータ８の動作点が図４中第３象限の力行領域にあると判断して、モータ８の動作状態を第３象限における力行状態であると判定する。
【0063】
そして、制動状態判定部３１は、フィルタ処理後回転速度が正であってフィルタ処理後トルクが負である場合、つまり、ωｆ≧０かつＴｆ＜０である場合、モータ８の動作点が図４中第４象限の制動領域にあると判断して、モータ８の動作状態を第４象限における制動状態であると判定する。
【0064】
このように、制動状態判定部３１は、ωｆの値が正である負であるか、およびＴｆの値が正であるか負であるのかを判断して、モータ８の動作点が４つの象限の何れに当てはまるのかを判断して、モータ８の動作状態が制動状態であるか力行状態であるかを判断する。
【0065】
動作点位置判定部３２は、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとに基づいてモータ８の動作点が領域Ｘ或いは領域Ｙにあるか否かを判定して、判定結果を絞り係数演算部３３に入力する。
【0066】
ここで、モータ８をブラシレスＤＣモータとして、モータ８の巻線に印可されるｑ軸電圧をｖｐとし、モータ８の巻線に印可されるｄ軸電圧をｖｄとし、モータ８の巻線のｑ軸電流をｉｐとし、モータ８の巻線のｄ軸電流をｉｄとし、モータ８の巻線のｑ軸インダクタンスをＬｑとし、モータ８の巻線のｄ軸インダクタンスをＬｄとし、モータ８の巻線の抵抗をＲとし、モータ８のトルク定数をＫｍとし、モータ８の誘起電圧定数をＫｅとし、モータ８の慣性モーメントをＩｍとし、モータ８の回転速度から角速度へ変換する係数をＫωとし、モータ８の回転速度をωｍとし、モータ８の発生トルクをＴｍとし、モータ８の負担トルクをＴｌとし、モータ８の粘性抵抗をＣｍとし、ラプラス演算子をｓとし、モータ８が定常状態であって回転速度に変化がないものとすると、モータ８における電圧方程式、トルク方程式および運動方程式は、それぞれ、以下の式６、式７および式８で表すことができる。
【0067】
【数6】
【0068】
【数7】
【0069】
【数8】
【0070】
また、トルク定数Ｋｔと誘起電圧定数Ｋｅは、ともに等しいため、以下の式では区別せず、Ｋｍと記述する。ここで、モータ８が定常状態であり、かつ、ｄ軸電流が０であるとかていすると、式６、式７および式８は、以下のように書き換えられる。
【0071】
【数9】
【0072】
【数10】
【0073】
【数11】
【0074】
【数12】
【0075】
また、ｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電圧の大きさと、モータ８に電力供給を行う電源Ｂａｔの電圧Ｖｂａｔの関係は以下の式１３で表される。
【0076】
【数13】
【0077】
式９から式１２を式１３に代入して整理すると、電源Ｂａｔの電圧Ｖｂａｔ、モータ８の負担トルクＴｌおよびモータ８の回転速度ωｍとの関係は、以下の式で表せられる。
【0078】
【数14】
【0079】
この式１４は、電源Ｂａｔの電圧Ｖｂａｔによって決まるモータ８が出力可能なトルクと出力できないトルクとの境を示す曲線、つまり、モータ８の出力限界を示す曲線を示している。また、式１４の左辺は、モータ８の回転速度とトルク以外のパラメータについては変動しない既知の値であるからをモータ８の回転速度とトルクとに依存して値を変化させる。よって、式１４の左辺にモータ８の回転速度とトルクとの値を代入した際に、この左辺の値が右辺の値よりも大きい場合、モータ８の動作点が出力限界を超えた領域Ｘ内に存在していることを示し、反対に左辺の値が右辺の値以下である場合、モータ８の動作点がモータ８を正常に制御可能な領域Ｙ内に存在していることを示す。
【0080】
以上より、以下の式１５の左辺にモータ８の回転速度とトルクを代入して、式１５が成り立つ場合には、モータ８の動作点が出力限界を超えた領域Ｘ内に存在しており、式１５が成り立たない場合には、モータ８の動作点がモータ８を正常に制御可能な領域Ｙ内に存在していることが解る。
【0081】
【数15】
【0082】
そこで、動作点位置判定部３２は、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとを式１５に代入して、式１５が成り立つ場合、モータ８の動作点が領域Ｘに存在すると判定し、式１５が成り立たない場合、モータ８の動作点が領域Ｙに存在すると判定する。なお、式１５の演算にあたって電源Ｂａｔの電圧ついては設計値を利用すればよいが、電源Ｂａｔの電圧をモニタする電圧センサを設けておき、動作点位置判定部３２は、電圧センサで検知する電源Ｂａｔの電圧の情報を取り込んで式１５に代入してモータ８の動作点が領域Ｘに存在するか否かを判定してもよい。このように電源Ｂａｔの電圧をモニタする場合、電圧の変動によってモータ８の出力限界が変動しても、この変動に対応して精度よくモータ８の動作点が領域Ｘに存在しているか否かを判定できる。
【0083】
絞り係数演算部３３は、制動状態判定部３１の判定結果がモータ８の動作状態が制動状態であって、動作点位置判定部３２の判定結果がモータ８の動作点が領域Ｘに存在しているとの判定である場合、モータ８の回転速度とトルクを低下させてモータ８の動作点を領域Ｘから領域Ｙへ移動させるため、第１可変絞り弁６の絞り係数を低下させる目標絞り係数と、第２可変絞り弁７の絞り係数を低下させる目標絞り係数を求める。
【0084】
具体的には、第１可変絞り弁６の絞り係数よりも第２可変絞り弁７の絞り係数を優先的に変化させる場合、絞り係数演算部３３は、第１可変絞り弁６の絞り係数については最小に維持して、モータ８の回転速度を固定して、式１４を用いてモータ８の動作点が出力限界未満になるトルクを求める。このようにして求めたトルクは、モータ８のその時の回転速度において動作点が領域Ｙに入るために要求されるトルクの上限値である。モータ８のトルクを上限値にすると、モータ８の動作点が領域Ｙと領域Ｘとを行き来する可能性があるため、絞り係数演算部３３は、求めたトルクが正である場合には求めたトルクから正の値の一定のマージンを差し引いて目標トルクを求め、求めたトルクが正である場合には求めたトルクから正の値の一定のマージンを加算して目標トルクを求める。そして、絞り係数演算部３３は、モータ８のトルクが求めた目標トルクになるような第２可変絞り弁７の絞り係数を求め、この求めた絞り係数を第２可変絞り弁７の目標絞り係数とする。絞り係数演算部３３は、第１可変絞り弁６の目標絞り係数についてはモータ８が力行状態である場合に採用される制御上採り得る最小の絞り係数とすればよい。
【0085】
また、第２可変絞り弁７の絞り係数よりも第１可変絞り弁６の絞り係数を優先的に変化させる場合、絞り係数演算部３３は、第２可変絞り弁７の絞り係数については最大に維持して、モータ８のトルクを固定して、式１４を用いてモータ８の動作点が出力限界未満になる回転速度を求める。このようにして求めた回転速度は、モータ８のその時のトルクにおいて動作点が領域Ｙに入るために要求される回転速度の上限値である。モータ８の回転速度を上限値にすると、モータ８の動作点が領域Ｙと領域Ｘとを行き来する可能性があるため、絞り係数演算部３３は、求めた回転速度が正である場合には求めた回転速度から正の値の一定のマージンを差し引いて目標回転速度を求め、求めた回転速度が正である場合には求めた回転速度から正の値のマージンを加算して目標回転速度を求める。そして、絞り係数演算部３３は、モータ８の回転速度が求めた目標回転速度になるような第１可変絞り弁６の絞り係数を求め、この求めた絞り係数を第１可変絞り弁６の目標絞り係数とする。絞り係数演算部３３は、第２可変絞り弁７の目標絞り係数についてはモータ８が力行状態である場合に採用される制御上採り得る最大の絞り係数とすればよい。
【0086】
さらに、第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数との両方を変化させる場合、絞り係数演算部３３は、第１可変絞り弁６の絞り係数を予め決められた目標絞り係数にし、このように第１可変絞り弁６の絞り係数を変化させてモータ８の回転速度を低下させる場合に想定されるモータ８の回転速度を式１４に代入して、前述と同じように目標トルクを求めて、目標トルクから第２可変絞り弁７の目標絞り係数を求めるようにすればよい。また、逆に、絞り係数演算部３３は、第２可変絞り弁７の絞り係数を予め決められた目標絞り係数にし、このように第２可変絞り弁７の絞り係数を変化させてモータ８のトルクを低下させる場合に想定されるモータ８のトルクを式１４に代入して、前述と同じように目標回転速度を求めて、目標回転速度から第１可変絞り弁６の目標絞り係数を求めるようにすればよい。
【0087】
他方、絞り係数演算部３３は、制動状態判定部３１の判定結果がモータ８の動作状態が力行状態である場合、或いは、動作点位置判定部３２の判定結果がモータ８の動作点が領域Ｘに存在せず領域Ｙに存在していると判定される場合、絞り係数演算部３３は、第１可変絞り弁６の最小の絞り係数を目標絞り係数に設定してモータ８のエネルギ消費を少なくし、ポンプ９の駆動の妨げにならないように第２可変絞り弁７の制御上で採りえる最大の絞り係数を目標絞り係数に設定する。
【0088】
絞り係数演算部３３が求めた目標絞り係数は、駆動回路３４に入力される。駆動回路３４は、第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数を目標絞り係数通りになるように第１可変絞り弁６の図外の駆動源および第２可変絞り弁７の図外の駆動源に電流を与えて第２可変絞り弁７の絞り係数を調整する。
【0089】
このように、モータ８の動作状態が制動状態であり、モータ８の動作点が第２象限或いは第４象限中にあって出力限界を超えて領域Ｘに位置している場合、復帰制御部２１は、復帰制御を行って第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数との一方または両方を小さくする。復帰制御部２１が復帰制御を行って第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数との一方または両方を小さくすると、モータ８の動作点が回転速度トルク座標系の縦軸或いは横軸の一方または両方に近づくように移動して、モータ８が制御不可能な領域Ｘからモータ８が制御可能な領域Ｙへモータ８の動作点が移動する。よって、モータ８を正常に制御できる状態に復帰して、推力制御部２０が目標推力通りに液圧シリンダ１に推力を発生させることができる状態に復帰する。
【0090】
以上のように構成されたコントローラ１１は、図６に示したフローチャートにしたがって、第２可変絞り弁７の絞り係数の制御を行う。まず、コントローラ１１は、モータ８の回転速度とモータ８に流れるトルクとを検知する（ステップＦ１）。つづいて、コントローラ１１は、モータ８の回転速度とトルクとをフィルタ処理して、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとを得る（ステップＦ２）。
【0091】
さらに、コントローラ１１は、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとからモータ８の動作状態が制動状態であるか否かを判定する（ステップＦ３）。つづいて、モータ８の動作状態が制動状態である場合、コントローラ１１は、モータ８の動作点が領域Ｘに存在しているか否かを判定する（ステップＦ４）。そして、ステップＦ３およびステップＦ４の判定で、モータ８が制動状態であって、かつ、モータ８の動作点が領域Ｘに存在していると判定される場合、コントローラ１１は、モータ８の動作点を領域Ｘから領域Ｙへ移動させるために必要な第１可変絞り弁６の目標絞り係数と第２可変絞り弁７の目標絞り係数を求めて（ステップＦ５）、目標絞り係数を求めた絞り係数に設定する（ステップＦ６）。ステップＦ３およびステップＦ４の判定で、モータ８が力行状態であるか、或いは、モータ８の動作点が領域Ｘに存在していないと判定される場合、コントローラ１１は、第１可変絞り弁６が制御上採りえる最小の絞り係数を第１可変絞り弁６の目標絞り係数に設定し、第２可変絞り弁７が制御上採りえる最大の絞り係数を第２可変絞り弁７の目標絞り係数に設定する（ステップＦ７）。目標絞り係数の設定が完了すると、コントローラ１１は、駆動回路３４から電流を第１可変絞り弁６の駆動源と第２可変絞り弁７の駆動源とに供給して第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数とがそれぞれ対応する目標絞り係数となるように制御する（ステップＦ８）。
【0092】
コントローラ１１は、以上までの処理を繰り返して実行して、第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数とを制御する。
【0093】
なお、コントローラ１１は、推力制御部２０における駆動回路、実推力検知部２５における圧力センサ２５ａ，２５ｂ、復帰制御部２１における駆動回路３４を除き、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、推力指令、モータ８の回転速度およびトルク（電流）およびシリンダ２内の圧力の信号を取り込むためのインターフェースと、モータ８、第１可変絞り弁６および第２可変絞り弁７を制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、コントローラ１１における推力制御部２０および復帰制御部２１の各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。また、コントローラ１１は、ＣＰＵの前記プログラムの実行による実現にかえて、アナログの電子回路によって実現されてもよい。
【0094】
以上、本実施の形態のシリンダ装置Ａは、シリンダ２と、シリンダ２内に移動自在に挿入されてシリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、互いに並列して作動室同士Ｒ１，Ｒ２を連通する第１流路４と第２流路５と、第１流路４に設けられた第１可変絞り弁６と、第２流路５に直列に設けられる第２可変絞り弁７およびモータ８によって駆動される双方向吐出型のポンプ９とを有する液圧シリンダ１と、第１可変絞り弁６、第２可変絞り弁７およびモータ８を制御するコントローラ１１とを備え、コントローラ１１は、モータ８の回転速度およびトルクと、モータ８に電力供給する電源Ｂａｔの電圧に基づいてモータ８が制動状態であってモータ８の動作点が出力限界を超えていると判断すると、モータ８の動作点を出力限界内に収めるように第1可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁７の絞り係数との一方または両方を制御する。
【0095】
このように構成されたシリンダ装置Ａによれば、モータ８が制動状態であり、かつ、モータ８の動作点が出力限界内にないことを正確に把握することができ、モータ８の動作点が出力限界内にない場合にモータ８の動作点を出力限界内にいち早く復帰させることができる。よって、本実施の形態のシリンダ装置Ａによれば、モータ８の動作点がモータ８の出力限界を超えていることを見極めて、モータ８の動作点を出力限界内に収めることができる。さらに、本実施の形態のシリンダ装置Ａによれば、モータ８の動作点を出力限界内に収めることができるので、液圧シリンダ１の推力の目標推力に対する追従性能を向上できる。
【0096】
また、本実施の形態のシリンダ装置Ａにおけるコントローラ１１は、モータ８の回転速度とトルクとに基づいてモータ８が制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部３１を備えている。このように構成されたシリンダ装置Ａによれば、モータ８の回転速度とトルクとに基づいて回転速度トルク座標系においてモータ８の動作点が制動状態となる第２象限と第４象限に存在していることを精度よく判定できるので、第２可変絞り弁７の絞り係数を調整して回生効率を向上させる回生制御を実行する１つの条件の見極めを正確に行える。
【0097】
また、本実施の形態のシリンダ装置Ａでは、コントローラ１１は、モータ８の回転速度から車両におけるばね下共振周波数以上の成分を除去する第１フィルタ３０ａと、モータ８のトルクから車両におけるばね下共振周波数以上の成分を除去する第２フィルタ３０ｂと、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとに基づいてモータ８が制動状態であるか否かを判定する制動状態判定部３１と、フィルタ処理後回転速度とフィルタ処理後トルクとに基づいてモータ８の動作点が領域Ｘ或いは領域Ｙに存在している否かを判定する動作点位置判定部３２とを備えている。このように構成されたシリンダ装置Ａによれば、モータ８の回転速度およびトルクから高周波のばね下共振周波数以上の成分が除去されるので、車両におけるばね上部材の振動に応じてモータ８の制動状態と動作点の位置を精度良く把握できるようになり、第１可変絞り弁６の絞り係数と第２可変絞り弁６の絞り係数を適切に制御できるようになる。
【0098】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。
【符号の説明】
【0099】
１・・・液圧シリンダ、２・・・シリンダ、３・・・ピストン、４・・・第１流路、５・・・第２流路、６・・・第１可変絞り弁、７・・・第２可変絞り弁、８・・・モータ、９・・・ポンプ、１１・・・コントローラ、３１・・・制動状態判定部、Ａ・・・シリンダ装置、Ｒ１，Ｒ２・・・作動室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】