可変容量形油圧モータを用いた省エネルギー油圧システムの始動時の安定性の改善

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1回転当りの押しのけ容積を変えることのできる可変容量形油圧モータを使用した油圧システムが省エネルギー手法として最近注目されているが、このような方式の場合には、一定圧力源から直接油圧モータに圧油が供給されるため、始動時や低速時に円滑な運転をさせることが困難であり、実用化しようとする場合に最も大きな問題となっている。そこで本研究では、このような油圧システムが始動時や低速時に円滑に運転できなくなる原因をまず明らかにし、次にその研究結果に基づいてマイクロコンピュータを利用した油圧モータの押しのけ容積の制御装置を試作し、この原理に基づく省エネルギー油圧システムを実用に耐えるものにすることを目的として実験を行った。本研究では、まず圧力が一定の油圧源から可変容量形の斜軸式アキシアルピストンモータに圧油を供給し、回転速度の変動と出力軸トルクの変動を測定した。その結果、このようなシステムの回転速度の変動は、絞り弁制御方式の場合に比べるとかなり小さいが、絞り弁が存在しないために系全体の減衰係数が小さく、油圧モータ内部の摩擦損失トルクが負性抵抗の領域に入ると回転不能に陥って停止してしまい、最低限界回転速度がかなり高いことが明らかとなった。また、一定圧力を供試モータに供給しておいて押しのけ容積を零から少しずつ大きくしてゆき、供試モータの出力軸トルクが負荷トルク(電磁パパウダーブレーキを使用)よりも大きくなって回転し始める時の様子を測定した。その結果、供試モータが回転し始めるとその摩擦損失トルクが減少し益々出力軸トルクが増大し、回転速度がかなり高い値にまで上昇した状態で定常回転することが明らかとなった。しかし、その時に回転速度が上昇する速さは比較的ゆるやかなものであることがわかった。これらの実験と並行して、油圧モータの押しのけ容積を制御するためのディジタルサーボシステムを試作した。