JPS6280302A - 閉回路電気油圧アクチユエ−タパツケ−ジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は閉回路電気油圧アクチュエータパッケージに係
り、特に航空機用操縦系統の舵面制御アクチュエータ等
に適用できる他、一般産業機器やロボット等のパワーパ
ッケージにも適用できる閉回路電気油圧アクチュエータ
パッケージに関する。

〔従来技術〕

従来の電気油圧アクチュエータパッケージの回路構成は
第４図に示すようになっている。すなわち、直流サーボ
モータ１により駆動される可逆式油圧ポンプ２を設け、
このポンプ２をアクチュエータ本体３に油路４Ａ、４Ｂ
を介して接続している。アクチュエータ本体３はシリン
ダ５内にピストン６を内蔵して一対の油圧室７Ａ、７Ｂ
を区画形成し、ピストン６と一体になった作動ロッド８
を油圧室７Ａ、７Ｂの圧力差によって往復駆動させるよ
うにしている。このため、ポンプ２の正回転時の吐出側
ポートを第１油路４Ａを介して一方の油圧室７Ａに接続
し、逆回転時の吐出側ポートを第２油路４Ｂを介して他
方の油圧室７Ｂに接続して閉回路を構成させている。ま
た、第１．第２油路４Ａ、４Ｂに初期圧力を導入してア
クチュエ−夕中立時の剛性を保持するために、アキュム
レータ９が設けられている。アキュムレータ９はピスト
ン１０により油室１１とガス室１２に区画し。

ガス室１２内にガスを封入したもので、油室１１に前記
第１．第２油路４Ａ、４Ｂの回路圧を導いている。第１
、第２油路４Ａ、４Ｂと油室１１との接続のため、油室
１１に開口する主導入油路１３を分岐し、一方の分岐第
１油路１３Ａを第１油路４Ａに連通させ、他方の分岐第
２油路１３Ｂを第２油路４Ｂに連通させている。そして
、分岐油路１２Ａ、１３Ｂにはチェックバルブ１４Ａ、
１４Ｂを介装し、高圧側（ポンプ吐出側）の回路圧がア
キュムレータ９側に作用しないようにしている。

したがって、ポンプ２の正転時には第１油路４Ａ側がポ
ンプ吐出圧となってアクチュエータ本体３の一方の油圧
室７Ａに作用し、他方の油圧室７Ｂには第２油路４Ｂを
通じてアキュムレータ９のガス室１２内圧力が作用する
ので、アクチュエータ本体３の作動ロッド８は油圧室７
Ａ、７Ｂの圧力差（ポンプ吐出圧とガス圧の差）によっ
て正方向に移動し、舵面制御をなすことができる。

なお、ポンプ２のケース内にはアキュムレータ９の設定
圧が作用して低圧保持をなすように、アキュムレータ油
室１１との接続油路１５を開口させている。また、直流
サーボモータ１への駆動信号は増幅器１６、コントロー
ラ１７を通して入力するようにし、アクチュエータ本体
９に設けた位置変位検出器１８からの検出信号を増幅器
１６を通じてコントローラ１７に入力させて位置補正を
なすように構成している。図中１９はモータ１に付属し
たタコジェネレータ、２０Ａ、２０Ｂは回路保護用リリ
ーフバルブである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来の閉回路電気油圧アクチュエータパッケ
ージでは、アクチュエータ本体のピストン前後の有効差
圧を大きくとれず、かつアクチュエータ本体の片側のみ
の圧力制御であるため、アクチュエータ本体としての剛
性が小さい問題があった。すなわち、従来構成における
圧力特性は、第５図に示されるようになっており、アク
チュエータ本体の非作動時にはアキュムレータ９のガス
圧が第１．第２油路４Ａ、４Ｂに一定の初期圧力Ｐａと
して作用している。いま、中立位置（入力「０」）から
ポンプ２を正回転すると、第１油路４Ａの内圧はポンプ
吐出圧となって、第５回実線Ａのように立上がる。この
圧力と初期圧力Ｐｏとの差圧が７クチユ工−タ本体３の
駆動圧力となる有効差圧である。ポンプ２の逆回転時は
同図破線Ｂのようになり、やはり初期圧力Ｐｏとの差が
有効差圧となるのである。したがって、有効差圧を大き
くするためには初期圧力を下げるかポンプ２の能力を大
きくしなければならないが、初期圧力を低下するとアク
チュエータ本体３の外力による剛性を保持し得す、ポン
プ能力の増大は大型化。

重量増を招く問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、アクチュエータ
剛性を向上し、有効差圧を大きくできる小型の閉回路電
気油圧アクチュエータパッケージを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記目的を
達成するために、本発明に係る閉回路電気油圧アクチュ
エータパッケージは、電動モータにより駆動される可逆
ポンプの吸排口とアクチュエータ本体の各油圧室とを接
続して閉回路を構成する油路を通じて回路圧が導入され
る油室と、ガスが封入されたガス室とを備えたアキュム
レータに対し、前記油室を共通ピストンにより２分割し
各分割室の各々に前記アクチュエータの各油圧室への回
路圧を導入させるように構成したものである。そして、
アクチュエータにより作動される機構に応じて１分割室
に受圧面積を互いに等しくし、あるいは面積差を与える
ようにして、適当な　　　　゛作動特性を得るようにす
ればよい。

斯かる構成により、ポンプの駆動により一方のアクチュ
エータ油圧室に通じる油路圧が高まると。

この回路圧が導入されるアキュムレータ内分割室内圧が
高圧となる。しかし、他方の吸入側油路が通じているア
キュムレータ内分割室は共通ピストンで仕切られている
ため、アキュムレータ内の圧力バランスにより他方の分
割油室内の増圧分だけ減圧し、当該アキュムレータ分割
室内圧が初期圧力より低下し、アクチュエータの排出側
油圧室も低下するのである。このようなことから、アク
チュエータピストン前後の差圧は初期圧力を起点として
増大するポンプ吐出圧と初期圧力から減少する圧力との
差圧となり、有効差圧を大きくとることができるのであ
る。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明に係る閉回路電気油圧アクチュエータの
実施例を第１〜３図を参照して詳細に説明する。　第１
図は実施例の閉回路電気油圧アクチュエータパッケージ
の回路構成図である。このアクチュエータパワーパッケ
ージは増幅器３０、コントローラ３１を通じて駆動指令
信号が入力する直流サーボモータ３２を備え、該モータ
３２を駆動源として定吐出型の可逆油圧ポンプ３３を回
転させるようにしている。ポンプ３３は２つの吸排口を
持ち、両眼排口を作動主体となるアクチュエータ本体３
４に接続している。アクチュエータ本体３４はピストン
３５により区画される２つの油圧室３６Ａ、３６Ｂを有
し、その一方の油圧室３６Ａにはポンプ３３の正回転時
に吐出側となる吸排口を第１油路３７Ａによって接続し
、他方の油圧室３６Ｂには逆転時に吐出側となる吸排口
を第２油路３７Ｂによって接続し、ポンプ３３との間で
閉回路を構成している。したがってポンプ３３の作動に
より、アクチュエータ本体３３のピストン３５前後に圧
力差が生じることで、アクチュエータピストン３５と一
体になった作動ロッド３８を往復移動させることができ
る。

ここで、回路圧を一定に保持してアクチュエータ剛性を
維持するために設けられるアキュムレータ４０は次のよ
うに構成されている。すなわち、第２図に具体的構造を
示したように、このアキュムレータは円筒のシリ　゛ケ
ース４１を有し、その両端開口をカバー４２．４３によ
り閉塞して密閉容器としている。シリンダケース４１内
にはガス室４４と油室４５を区画するピストン４６が摺
動可能に装着されているが、油室４５は更に２つの室４
５Ａ、４５Ｂに分割されている。このため前記ピストン
４６は一端開口の円筒容器状に形成され、開口部内にカ
バー４２から突出された油室分割ロッド４７を挿入させ
ている。そして、ロッド４７の先端で閉塞されるピスト
ン４６の内部空間を第１分割油室４５Ａとし、ロッド４
７の外周部に形成される空間を第２分割油室４５Ｂとし
ているものである。もちろん、ピストン４６とシリンダ
ケース４１との摺動部、ピストン４６とロッド４７との
摺動部等にはシール４８を取付け、流体の漏れがないよ
うにしている。このように内部を３室を形成したアキュ
ムレータ４０には、初期回路圧を導入するためにガス室
４４にガスを封入し、両油室４５Ａ、４５Ｂには作動油
を充填するようにしている。このため、ガス室４４に開
口するガス封入ポート４９をカバー４３に形成し、封入
後にガスバルブ５０を遮断するようにして封入圧力を初
期圧力として設定するようにしている。

また、第１分割油室４５Ａに通じる第１ポート５１をロ
ッド４７に形成し、第２分割油室４５Ｂに通じる第２ボ
ート５２をカバー４２に形成している。

更にこの実施例では第１．第２分割油室４５Ａ。

４５Ｂの受圧面積がガス室４４の受圧面積の１７２とな
るように、ピストン４６の各室に対面する面積を調整し
ている。これは具体的にはピストン４６のロッド挿入開
口面積を調整することで簡単に設定できる。

このようなアキュムレータ４ｏを前記閉回路と接続する
わけであるが、これは、前記第１油路３７Ａから分岐さ
れた第１分岐油路５３Ａをアキュムレータ４０の第１ポ
ート５１に接続し、また第２油路３７Ｂから分岐された
第２分岐油路５３Ｂを第２ポート５２に接続するように
して、ポンプ３３の正転時吐出側回路圧力を第１分割油
室４５Ａに導入するようにするとともに逆転時の吐出側
回路圧力を第２分割油室４５Ｂに導入するようにしてい
る。

また、前記第１、第２分岐油路５３Ａ、５３Ｂ間にポン
プ３３のケース内との接続油路５４と接続される油路５
５が設けられ、該油路５５は逆止弁５６Ａ、５６Ｂを介
在させている。逆止弁５６Ａ、５６Ｂはポンプ吐出圧と
なる高圧側を遮断し、゛ポンプ吸入圧となる低圧の回路
圧がポンプケースに作用するようにその方向が設定され
ている。

なお、第１油路３７Ａと第２油路３７Ｂには回路保護の
ためのリリーフバルブ５７Ａ、５７Ｂが各々バイパス路
５８Ａ、５８Ｂ中に介装され、更に当該アクチュエータ
回路システムに故障が生じた場合に、アクチュエータ本
体３４の抵抗軽減のために常閉バイパスバルブ５９を別
のバイパス路６０に介装させている。また、前記直流サ
ーボモータ３２にはタコジェネレータ等の回転数検出器
６１が取付けられ、モータ回転数をモニタし、コントロ
ーラ３１にフィードバックして回転数補正機能をもたせ
ており、更に、アクチュエータ本体３４にはピストン位
置検出器６２を取付け、検出値を増幅器３０にフィード
バックして位置補正を行わせるようにしている。

なお１図中６３は給油バルブである。

このように構成された閉回路電気油圧アクチュエータパ
ッケージの作用は次のようになる、モータ３２により油
圧ポンプ３３を正回転させると、アクチュエータ本体３
４の第１油圧室３６Ａはポンプ吐出圧となり、この圧力
が第１分岐油路５３Ａを通じてアキュムレータ４０の第
１分割油室４５Ａに作用する。一方、第２油圧室３６Ｂ
はアキュムレータ４０の第２分割油室４５Ｂに通じてい
るものの、圧力バランスにより、第２油路３７Ｂの回路
圧は第１油路３７Ａの増圧分だけ減圧され。

初期圧力から低下するのである。この場合、第１、第２
分割油室４５Ａ、４５Ｂの受圧面積を等しくしているの
で、第１分割油室４５Ａの圧力増加量と第２分割油室４
５Ｂの圧力減少量は等しくなる。

したがって、第２分割油室４５Ｂに通じている第２油路
３７Ｂも等しく低下し、ポンプ３３の吸入側圧力は初期
圧力より低下するのである。この結果。

アクチュエータ本体３４のピストン３５前後の圧力差は
アキュムレータ４０の第１、第２分割油室４５Ａ、４５
Ｂの差圧と等しくなり、その差圧によって７クチユ工−
タ本体３４が駆動することになる。

このような作動特性を第３図に示す。アクチュこのよう
な作動特性を第３図に示す、アクチュエータ本体３４の
静止状態（中立位置）から（初期圧力Ｐｏ）ポンプ３３
を正方向に駆動すると、第１油圧室３６Ａの圧力は第３
図実線ｃ１のように増大し、他方の第２油圧室３６Ｂの
圧力は同図破線Ｃ２のように減少する。この差圧が有効
差圧となり、初期圧力とポンプ吐出圧の差圧の２倍の圧
力差を生じさせることができるのである。ポンプ３３の
逆回転時も同様である。

斯かる実施例によれば、初期圧力を高く設定しても有効
差圧を大きくとることができ、従来と同様のポンプ能力
で２倍のアクチュエータ能力をもたせることができる。

また、初期圧力を高くシ。

アクチュエータ本体３４のピストン前後の油圧室３６Ａ
、３６Ｂ内圧力を制御できるので、アクチュエータ剛性
が向上し、特に安全性が要求される航空機塔載用として
有益な作用をなす。

なお、上記実施例ではアキュムレータ４ｏの分割油室４
５Ａ、４５Ｂの受圧面積を等しくしたが、これはアクチ
ュエータ本体３４の仕様に基づいて定めればよく、例え
ばアクチュエータ本体を片ロッド構造としたり、中立点
からの往復移動に差異が生じるような場合には受圧面積
に差をもたせてもよい、したがって、航空機の舵面制御
用に供する他、操縦系統以外の油圧装置や一般の産業機
械やロボット等の駆動部にも充分適用でき、その効果に
は大なるものがある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、モータ駆動のポ
ンプとアクチュエータ間で閉回路を形成し、アキュムレ
ータによって初期圧力を導入するようにしたものにおい
て、アキュムレータの油室を共通ピストンにより分割し
てポンプ前後の油路と各々接続するようにしたため、回
路内の圧力を常態においてアキュムレータ設定圧に等し
く保持しつつ、アクチュエータ片側が初期圧力より加圧
された場合にはアキュムレータ内の圧力バランスによっ
て他方は初期圧力から略同じ分だけ減圧され、有効差圧
を大きくでき、アクチュエータの両側で負荷に対向する
ことになり１通常のサーボバルブを用いた場合と同様の
アクチュエータ剛性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の回路構成図、第２図はアキュムレータ
の断面図、第３図は実施例の圧力特性図第４図は従来例
の回路構成図、第５図は同圧力の特性図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動モータにより駆動される可逆ポンプの吸排口
   とアクチュエータ本体の各油圧室とを接続して閉回路を
   構成する油路を通じて回路圧が導入される油室と、ガス
   が封入されたガス室とを備えたアキュムレータに対し、
   前記油室を共通ピストンにより２分割し各分割室の各々
   に前記アクチュエータ本体の各油圧室への回路圧を導入
   させたことを特徴とする閉回路電気油圧アクチュエータ
   パッケージ。
2. （２）前記分割室の各々の受圧面積はアクチュエータ本
   体の両油圧室面積比と同じ比率にしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の閉回路電気油圧アクチュエ
   ータパッケージ。