JP2007514906A - 作動用の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

アクチュエータ室（６）及びアクチュエータ・ピストン（９）を有し、その中に拡張室（１０）、及び該拡張室からアクチュエータ・ピストンで隔てられた収縮室（７）を定義する、アクチュエータ（５）が開示されている。
第一流体ポンプ（Ａ）は拡張室及び収縮室と流体連通し、アクチュエータ室内でのアクチュエータ・ピストンの運動から生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体をそれらの間に移動させるように配置されている。拡張室及び蓄圧タンク（１７）に接続された第二ポンプ（Ｂ）は、拡張室と収縮室間の差分の容積が圧力のもとで蓄圧タンクへと移されることを可能にする。蓄えられた蓄圧タンクの加圧流体は、導管１５内の圧力が導管１６内よりも小さい時に、いつでもポンプＢがモータとして機能するように逆駆動されることを可能にする。予充填ユニット（２０）は浮遊した負荷の完全な質量平衡が達成されるまで該システムを加圧する。この状態では、サーボモータからの（ポンプＡ及びＢを通じた）入力は殆ど必要ないか、又は全く不要であり、相当な省エネルギーが実現できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は作動の装置及び方法、特に、しかし独占的にではなく、輸送手段シミュレータ・マシンにおけるシミュレートされた動きを提供するために用いられる作動、及びアクチュエータに関する。

輸送手段シミュレータ・マシンにおけるシミュレートされた動作を提供するために通常用いられる動作システムは、輸送手段シミュレータのプラットフォームを支持するために一緒に用意され、そのプラットフォームの六つの運動の自由度を提供するために動作可能な油圧アクチュエータのグループを含む。航空機のシミュレータ・プラットフォーム用の六つの運動の自由度を備えた動作システムの一例は図１に説明されている。動作システム１は六つの油圧アクチュエータ２の任意の数の直線的伸び／収縮に対応して各々が別々に動作可能で、また各々が継手４及びそれに接続されている動作プラットフォーム３の六つの自由度の内いずれの動きも許容する関節継手４によって動作プラットフォーム３に連結された、六つの直線アクチュエータ２のグループを含む。

例として図１に説明されているような、油圧アクチュエータを用いた動作システムにおいて、各々の油圧アクチュエータは一般的に該油圧アクチュエータの油圧室外側への加圧流体の移動を調節するサーボ弁により制御される。使用にあたり、作動液はアクチュエータが供給するように意図される力出力にかかわらず該動作システムが使用できる最大圧力で、該サーボ弁を通じて該動作システムの各アクチュエータの油圧室に連続的にポンプ輸送される。これは全体として動作システムに供給されるエネルギーの使用を非常に非効率的にする。更に、そのような油圧動作システムは一般に騒音が大きいだけでなく専用の冷却システムを要する、遠隔の油圧装置（ＨＰＵ）を必要とする（このタイプのシステムに付随して、入力エネルギーの損失による多量の熱が発生する）。

ＨＰＵにより発生する熱と騒音、及びそれらに関連する冷却ユニットに要するスペースのため、ＨＰＵは一般的にそれらが供給している該動作システムから隔てられた室内に位置する。この遠隔配置の結果として、ＨＰＵを問題の動作システムのアクチュエータと流体連通させる長い作動液の導管が必要となる。更に、大容量の加圧油貯蔵タンクがピークの要求流量に合うように各アクチュエータの近傍に備え付けられる。そのような導管の設備は高価で、非常に柔軟性が無く、そして不便である。大量の作動液がＨＰＵ流体室、ＨＰＵにより供給される油圧アクチュエータの部屋、及び前者を後者に接続している導管の、比較的大きな組み合わされた容積を満たすために使用されなければならない。これは望ましくない。

電気式アクチュエータを使用する動作システムは一般的に大きく、重く、複雑で高価なアクチュエータを必要とする。そのようなアクチュエータは該動作システム内の位置のままで稼動することは非常に難しく、さもなければ事実上困難である。

本発明は従来技術における前述の欠点の少なくとも幾分かを克服することを目的とする。

技術的に良く知られているように、油圧アクチュエータは、可動アクチュエータ・ピストン、及び該アクチュエータ・ピストンに接続され、アクチュエータ室から伸縮可能なアクチュエータ・ロッドを含むアクチュエータ室を有してもよい。

「複動式」の部屋において、アクチュエータ室及びアクチュエータ・ピストンは、拡張室、及び該アクチュエータ・ピストンにより該拡張室から隔てられた収縮室を定義する。「差動」アクチュエータにおいて、該アクチュエータ・ロッドは拡張室を通ってではなく収縮室のみを通って延びる。アクチュエータは該アクチュエータ・ピストンを拡張室の容積を増加させ、それによって収縮室の容積を減少させるように動かすために、流体を拡張室内へ、及び収縮室から移動させることによってそのアクチュエータ・ロッドを伸ばすように動力を供給される。該アクチュエータ・ロッドの収縮は流体の逆の動きにより動力を供給される。

その最も一般的な点で、本発明は流体を同時に、実質的に同じ圧力で複動式差動アクチュエータの拡張室と収縮室の両方へ同時に供給することを提案する。相互の圧力はアクチュエータがその荷重を十分に支えることが出来るように選定されることが最も望ましい。アクチュエータ・ロッドの伸縮はそのとき加圧流体を拡張／収縮室、又は収縮／拡張室内へ／からそれぞれ移動させることにより簡単に達成され得る。

従って、供給された流体の流体圧力はアクチュエータの荷重を支えるために十分なだけ必要であり、それ以上は必要ない。更に、アクチュエータ・ロッド（及びピストン）の運動の間に、一つの部屋の容積が収縮する一方でもう片方が拡張するため、流体を実質的に同じ圧力でアクチュエータの拡張室及び収縮室の両方に供給することによって、流体はそれらのいずれかの部屋からそれらのもう一方の部屋へ簡単に可逆的に移動し得る。アクチュエータの互いに加圧された拡張室と収縮室の間には圧力差が殆ど存在しないか又はゼロのため、この流体の移動は比較的小さな努力でなされ得る。これは一つのエネルギー効率性である。

各々又は一方の場合の流体の移動は、高圧流体の移動を制御する弁の働き以外によって影響される可能性がある。別々の可逆的な油圧ポンプが、現行の従来技術システムで必要とされるよりも低いエネルギー入力を要求するような流体の移動のために用いられることが最も望ましい。

このようにして、遠隔のＨＰＵの必要性は取り除かれる。高圧の流体を計量する弁以外の流体移動手段（例えば油圧ポンプ）を使用することにより、熱及び騒音の発生と、さもなければ動作システム（又は他の任意のシステム）の油圧アクチュエータに役立つために必要とされる、高圧の作動液を生み出す際の消費エネルギー量が避けられる可能性がある。遠隔の流体設備（ＨＰＵにおけるような）がもはや存在しないという理由のため、及びその結果として、動作システムのアクチュエータへの作動液の供給は、従って遠隔よりも局所的になり得る。

従って、その第一の態様において、本発明は、
可動アクチュエータ・ピストン、及び該アクチュエータ・ピストンに接続され、アクチュエータから伸縮可能なアクチュエータ・ロッドを含むアクチュエータ室であって、
アクチュエータ室及びアクチュエータ・ピストンは、拡張室と、アクチュエータ・ロッドが収縮室を通って延びるようにアクチュエータ・ピストンにより拡張室から隔てられた収縮室とを定義するアクチュエータ室と、
流体を同時に拡張室と収縮室の両方へ実質的に同じ圧力で供給するために、及び前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させるために配置された流体供給手段と
を有するアクチュエータを備えてもよい。

拡張室と収縮室へ同時に供給される加圧流体の圧力は、アクチュエータにより経験されている荷重に従って決定されることが望ましい。拡張室と収縮室へ同時に供給される加圧流体の圧力は、アクチュエータのアクチュエータ・ロッドの位置／伸びに従って決定されることが望ましい。該圧力はアクチュエータ間の均衡及びその荷重を維持するように制御されることが最も望ましい。

加圧流体が油圧タンクを通じて供給されるとき、供給される流体の圧力は流体の圧力及び／又は体積を蓄圧タンク内で変え／制御することにより、変更され／制御されることが最も望ましい。圧力変化／制御のための追加的な手段（例えば、流体ポンプ、流量制御弁等）が用いられてもよい。

該流体供給手段は、加圧流体を拡張室と収縮室の間で可逆的に移動させる第一の流体移動手段と、アクチュエータ室及び第一の流体移動手段とは別に流体内に圧力を発生し、そして加圧流体をアクチュエータ室に可逆的に移動させるための、第二の流体移動手段とを含んでもよい。

該第二の流体移動手段は、流体をアクチュエータ室へ供給するために蓄え、その中で制御可能に流体圧力を発生するための加圧流体貯蔵部を含むことが最も望ましい。例えば、加圧流体貯蔵部は流体を流体溜めからアクチュエータ室に加圧状態でポンプ輸送するための流体ポンプと流体連通している流体溜めであってもよい。代わりに、又は追加的に、例えば当業者には容易に明らかなタイプの適切な油圧タンクが使用されてもよい。

このように該流体供給手段は、アクチュエータの拡張室と収縮室の間の流体移動に関連し、従ってそれを通じてアクチュエータ・ロッドの位置（すなわち伸縮／拡張の範囲）及び／又はその位置の変化の割合／速度を制御し得る手段である第一の部分と、加圧流体のアクチュエータ室への供給に関連し、下記の抵抗力を決定するのがアクチュエータ室に供給される加圧流体における圧力値であるため、それによって使用荷重にアクチュエータが抵抗する力を制御し得る手段である第二の部分との二つの部分を備えてもよい。この力／圧力の制御性は、使用時に変化する荷重値を可変的に平衡させるための、効果的な可変質量平衡システムをアクチュエータが備えることを可能にする。

アクチュエータの該二つの部分は、使用時にアクチュエータに要求される効果を提供するために別々に単独で、或いは連携して制御されてもよい。第一及び第二の部分はアクチュエータ室のみを通じて流体連通しつつ、物理的には分離されてもよく、或いは最も好ましくは、例えば流体の導管部分を共有することにより統合されてもよい。

本発明は望ましくは単独の、或いは動作シミュレータ・プラットフォーム又は同様のものにおいて一斉に作動するそのような複数のアクチュエータと組み合わせた、該アクチュエータの働きを制御するための制御システムを備える。該制御システムは拡張／収縮位置及び／又はアクチュエータ・ロッドの速度を制御するため、アクチュエータ室の拡張室及び収縮室へ／からの流体の移動を適切に制御することにより、一方でまた該アクチュエータ・ロッドによって働く力を制御するために、アクチュエータ室へ供給される流体圧力を制御することにより、アクチュエータを制御することが最も望ましい。

使用にあたり、特に動作シミュレータ・プラットフォームにおいて、（各々の）アクチュエータは一般的に、荷重の位置／方向が所定の期間にわたり変化するにつれて、その期間にわたり様々な負荷圧力にさらされるであろう。これはアクチュエータが変化する負荷力に応えて、相応に変化する度合いの質量平衡圧力を加えるよう要求されるであろうことを意味する。該制御システムは使用時のアクチュエータに作用する荷重によって、該アクチュエータがさらされる負荷力をモニタリングするため、及びそれにより負荷力の変動に対応して、アクチュエータ室へ供給される加圧流体内に発生する圧力を変える、流体供給手段（例えば第二の流体移動手段及び加圧流体貯蔵部）を制御するための荷重モニタリング手段を含むことが望ましい。

複数のアクチュエータが例えば輸送手段シミュレータのプラットフォームにおいて使用されるところでは、各々のアクチュエータは該プラットフォームのそれ以外のアクチュエータのものと異なる負荷圧力変動にさらされる傾向があり、従って上記タイプの別々で専用の質量平衡圧力モニタリング及び制御を必要とするであろう。複数のアクチュエータの使用を含む好適な実施形態において、本発明の制御システムはこの複数のアクチュエータのモニタリング及び制御機能を備えることができる。

最も望ましくは、本発明は技術的に「維持された、閉ループシステム」として知られるものを備える。すなわち、本発明は最も望ましくは閉じた流体供給ループ、又は供給された流体の特性（例えば圧力）がループ内に維持されるループを備える。最も望ましくは、該閉ループシステム内には、アクチュエータ位置／速度を制御するために配置された第一の制御ループと、質量平衡（例えば流体圧力）を制御するための第二の制御ループとの二つの制御ループがある。
例えば、第一の流体移動手段は第一の制御ループに含まれ、第二の流体移動手段は第二の制御ループに含まれることができる。

流体を第一の流体移動手段へ供給するために、油圧タンクが第一の制御ループに（例えば該第一の流体移動手段の部分として）備えられてもよい。油圧タンクは流体をアクチュエータ室へ加圧するため第二の制御ループに（例えば該第二の流体移動手段の部分として）備えられてもよい。第一の制御ループに使用される油圧タンクは第二の制御ループに使用されるのと同じ油圧タンクであってもよく、従って二つの制御ループ間の相互の構成部品又は流体リンクであってもよい。

望ましくは、供給された流体圧力はアクチュエータにより加えられた力と、それにより荷重から経験される（一般的に変化する）力との間の平衡を保つように決定され／調整される。流体圧力の変化は、油圧タンク内に貯蔵された流体の体積（従って圧力）における変化のおかげで自動的に達成されることができる。従って、少なくとも短期間の流体圧力の変動は、流体をアクチュエータ室に供給する油圧タンクへと供給される流体の体積を適切に制御することにより行なわれ得る。長期間の圧力変動は流体ポンプ等の追加的な流体圧力発生手段を用いて実行に移され得る。

望ましくは、該制御システムはそれによって制御される、該／各アクチュエータ・ロッドの位置及び／又は速度を検知するための第一のセンサー手段と、該／各アクチュエータ室への供給用の加圧流体圧力を検知するための第二のセンサー手段とを含む（及びそれからの検知信号に反応する）。該制御システムの第一のセンサー手段は望ましくは第一の制御ループの一部分を形成し、一方で第二のセンサー手段は望ましくは第二の制御ループの一部分を形成する。

第一及び第二の制御ループは質量平衡（流体圧力）及びアクチュエータ・ロッドの位置／速度が別々に制御され得るように、別々に動作可能であってもよい。望ましくは、複数のアクチュエータが連動して（例えば動作シミュレータのプラットフォームにおいて）使用される本発明の局面において、各々のアクチュエータは該アクチュエータ用制御システムの第一の制御ループの部分を形成する専用の油圧タンクを組み合わせており、一方で第二の共通制御ループが複数のアクチュエータのそれぞれに役立つために備えられ、その専用の油圧タンクを通じて各々のアクチュエータと流体連通している。

該制御システムは、最も望ましくは加圧流体を第一の流体移動手段（例えば第一の制御ループ）と関連する油圧タンクへ供給するために、その第二の流体移動手段（例えば該／各アクチュエータの第二の制御ループ）を、アクチュエータが経験した荷重と、その中でアクチュエータが使用される、全体としての動作シミュレーション・システムの構成（例えば方向又は位置）における変化によって引き起こされた流体の圧力変化との両方に釣り合いの取れた圧力において制御する。

最も望ましくは、油圧タンク、もしくは第一の流体移動手段が第二の流体移動手段により加圧流体を供給／充填された場合、供給された流体の圧力は該第二の流体移動手段（例えば第二の制御ループの部分）内の流体ポンプにより発生する。

第二の流体移動手段は、それにより供給されている油圧タンクへ供給される流体の圧力を制御するために、制御手段により制御される流体制御弁（例えば流量制御弁）を通じて、第一の流体移動手段の油圧タンクへの供給に必要な所定の可変流体圧力を発生し得る。これはまた（例えば複数アクチュエータ・システムにおける複数の個々のアクチュエータの）複数の油圧タンクが同じ第二の流体移動手段によって供給されることを可能にする。各々に供給される流体の圧力の制御は、供給されている各々のアクチュエータ用の別々の流体制御弁を用いてなされてもよい。第二の流体移動手段内において、単独の流体ポンプが複数アクチュエータの動作プラットフォーム又は同様のものの中における、複数の個別アクチュエータの第一の流体移動手段への流体を生成（すなわち「予充填」）するために使用されてもよい。

勿論、流体供給手段は、それにより拡張室及び収縮室へ供給される流体の相互の流体圧力を、アクチュエータが使用時の該アクチュエータに作用する荷重を十分に支えることが出来るよう制御するために動作可能であることが最も望ましい。望ましくは、該流体供給手段はアクチュエータの拡張室と収縮室の間の、前述の加圧流体を可逆的に移動させるように、そしてまた別々に単独で拡張室と加圧流体貯蔵手段の間の、前述の加圧流体を可逆的に移動させるように配置される。それゆえ、差動アクチュエータのアクチュエータ室内におけるアクチュエータ・ピストンの運動は、拡張室と収縮室の間のものと異なる容積変化の割合をもたらす。従って、該流体供給手段は望ましくは拡張室と収縮室の間に、収縮室の容積変化と実質的に等しい加圧流体の量を移動させるように配置される。該流体供給手段は最も望ましくは、同時に起こる収縮室の容積変化よりも少ない、拡張室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を拡張室へ及び拡張室から同時に移動させるように配置される。

望ましくは、アクチュエータは
拡張室と収縮室に流体連通し、そしてアクチュエータ室内におけるアクチュエータ・ピストンの運動から生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体をそれらの間に移動させるように配置された第一の流体供給手段と、
拡張室と流体連通し、収縮室における前記容積変化と拡張室の同時に起きる容積変化との間の差に、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室へ／から移動させるように動作可能な第二の流体供給手段とを含む。

従って、アクチュエータ・ロッドの伸縮による拡張室及び収縮室の組み合わせ容積における全体の変化に合致する、拡張室から（又は拡張室へ）の同時に起きる流体の移動と共に、流体を直接拡張室から収縮室へと（又は逆に）移動させることによってアクチュエータが動力を受ける、複動式のアクチュエータ室が設けられてもよい。この分離した流体移動配置は、アクチュエータ室へ／からの高圧の流体を計量する現状方式の弁に比べてはるかに低い動作用のエネルギー入力しか要さないことが見出されている。

第一及び第二の流体供給手段の一つ又は両方が流体／油圧ポンプを使用することは最も望ましい。該流体供給手段は、各々が流体を二つの反対方向の一つへ流体をポンプ輸送するように動作可能で、それにより組み合わせで両方向ポンプを形成する二つのポンプを使用してもよい。代わりとして、第一及び／又は第二の流体移動手段は単一の可逆流体ポンプであることが望ましい。第二の流体移動手段は可逆の（又は両方向の）第二の流体ポンプであって、それにより該第二のポンプが第一のポンプの容積ポンプ速度に従って決定される容積速度で、流体を送り出すように配置されることが望ましい。望ましくは、第二のポンプの容積速度は拡張室から（又は拡張室への）流体の移動が、アクチュエータ・ロッドの伸縮による拡張室及び収縮室の組み合わせ容積における全体の変化に合致するように、第一のポンプの容積速度に従って決定される。

アクチュエータ室、アクチュエータ室内のアクチュエータ・ピストン及びアクチュエータ・ロッドのそれら部分が実質的に環状の容積の収縮室を定義する場合、第一及び第二のポンプは、望ましくは第二と第一のポンプの同時に生じる容積ポンプ速度の比率が、実質的に収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分の体積変化と、収縮室の環状の容積における相当する変化との比率に等しいように配置される。これは拡張室及び収縮室の容積において同時に生じる変化が、別々の第一と第二のポンプにより、そこへ又はそこから移動させる流体の量に一致することを確実にする。

該流体供給手段は、少なくともアクチュエータの荷重（例えば輸送手段シミュレータのプラットフォーム）の静的質量を十分に支えることが出来る圧力で、流体をアクチュエータの拡張室及び収縮室へ供給するために動作可能であることが最も望ましい。使用時のアクチュエータに作用する慣性荷重（例えば輸送手段シミュレータのプラットフォームの運動を通じて生じる慣性力）をアクチュエータが支持／駆動できるように、加圧流体を移動させるための流体移動手段を、該アクチュエータが制御するように動作可能であることが最も望ましい。該流体移動手段による加圧流体のそのような移動は「要求に応じて」のみ行なわれることが必要であり、該流体移動手段はそれ自身で、アクチュエータの静荷重を支えるために必要な、それが移動させる流体内に存在する圧力を発生する必要はない。

アクチュエータ・ロッドの位置要求を行き過ぎる該アクチュエータ・ロッドのどんな傾向も、アクチュエータ室内におけるアクチュエータ・ピストンの内部位置の行き過ぎに帰着するであろう。従って、より加圧された必要以上の流体は拡張室から外に出るよう促される。本発明は弁を使用することなく、しかしむしろ、第二の流体移動手段からの流体の出力に部分的に抵抗するために、そこから流体が拡張室の縮小に対応して出力される、該第二の流体移動手段からの流体出力における背圧の応用を用いることにより、質量平衡機能を備えることができる。このようにして、拡張室からの流体の送り出しに相当するアクチュエータ・ロッドの引き戻し過ぎの傾向は、少なくとも部分的に抵抗され、それにより緩衝又は相殺される。

更に、流体ポンプが拡張室から流体を移動させるための第二の流体移動手段として使用されるとき、（「行き過ぎ量」の結果として）拡張室からの過剰な流体排出の要請は第二の流体移動手段を、アクチュエータが該移動手段をそこで動作するように制御する速度よりも大きな速度で、流体を移動させる（すなわちポンプ輸送する）ために促すであろう。アクチュエータはこの要請に抵抗し、その結果として拡張室からの送り出し圧力により、そこへ作用するトルクに対抗するトルクを第二の流体移動手段のポンプの駆動モータに作用させることによって、質量平衡効果を備えるように用意される。それに加え、第二の流体移動ポンプの出力に作用する背圧はまた、ポンプを背圧に応じて逆駆動するよう促すことにより、同様に抵抗トルクをポンプに作用させる。

望ましくは、第二の流体移動手段は流体容器に流体連通し、流体を拡張室から流体容器に、およびその逆に移動させるために配置され、該流体容器は第二の流体移動手段から該流体容器への流体の流れに部分的に抵抗する背圧を第二の流体移動手段の上に生じるように、第二の流体移動手段からそれにより受け取った流体を、十分加圧された状態で保持するように配置される。

例えば、流体容器は油圧タンク及び、第二の流体移動手段を油圧タンクと流体連通して接続し、そこで終端となっている流体導管であってもよい。

該第二の移動手段は最も望ましくは可逆の流体ポンプであり、前記流体容器は第二の流体移動手段の可逆流体ポンプを逆駆動するように促し、それによって流体を流体容器から拡張室へ送り出すために動作するよう、該ポンプを促すのに十分な前記背圧を発生するように配置される。このようにして、拡張室の容積における過収縮に相当するアクチュエータ・ロッドの引き戻し過ぎは少なくとも部分的に抵抗され、それにより緩衝又は相殺される。

従って、固有の質量平衡機能は平衡弁を使用することなく備えられる。更に、質量平衡圧力はサーボ制御の可逆ポンプを通じて流体容器と拡張室の間で受け渡されるため、該質量平衡システムの剛性は、しばしば用いられる圧縮ガスシステムに比べて非常に高い。この剛性は支持される質量の高い安定性を与える。

流体容器は前記第二の流体移動手段を通じて、前記第一の流体移動手段と流体連通するように動作可能であることが望ましい。これは第一と第二の流体移動手段のいずれかからの、収縮室と拡張室のどちらかの漏出及び同様のものを通じた流体の損失が流体容器からの流体により容易に補給されることを可能にする。

更に、アクチュエータの流体供給手段は、加圧流体を流体容器、第一の流体移動手段、第二の流体移動手段、及びアクチュエータ室へ供給する用途のための流体溜めを含んでもよい。

アクチュエータの流体供給手段は、流体を等しい圧力でアクチュエータ・ピストンの両側に供給するように配置される。該アクチュエータは単一の「変位」（又は「単動」）アクチュエータとして機能し、アクチュエータのヘッド側（拡張室側）とロッド側（収縮室側）の面積差（すなわちアクチュエータ・ロッドにより占められるロッド側のピストン面積）により乗算された供給流体の圧力に等しい力を発生する。

本発明において、アクチュエータの収縮室又は拡張室から／への加圧流体の漏出経路が存在する所では、その結果は、望ましくは均等に加圧されるアクチュエータの拡張室と収縮室の間の、望ましくない圧力差及びその結果起きるアクチュエータ・ロッドの運動であろう。流体移動手段は、その中の相互の流体圧力を保つため、及びそれによりアクチュエータ・ロッドの所定の要求される静的位置を維持するため、要求に応じて加圧流体を拡張室及び／又は収縮室へ／から移動させることにより、アクチュエータ・ロッドの所定の要求される静的位置を維持するように配置されることが望ましい。

その第二の態様において、本発明は上記で議論された変形及び望ましい特徴の幾つか或いは全てを何ら含まない、その第一の態様における本発明によるアクチュエータを含む、輸送手段の動作シミュレータ・マシン用の動作プラットフォームを備えることができる。

更に、その第三の態様において、本発明はその第二の態様における本発明による動作プラットフォームを含む、輸送手段の動作シミュレータを備えることができる。

本発明は、作動方法又はそれぞれ輸送手段の動作シミュレーションの実施を表わす第一、第二、又は第三の態様のいずれかであることを理解されたい。

従って、第四の態様において本発明は、可動アクチュエータ・ピストン、及びアクチュエータ・ピストンに接続され、アクチュエータから伸縮可能なアクチュエータ・ロッドを含むアクチュエータ室を有するアクチュエータで用いるための作動方法を提供することができ、該アクチュエータ室及びアクチュエータ・ピストンは、アクチュエータ・ロッドが収縮室を通って延びるように拡張室及び、アクチュエータ・ピストンにより拡張室から隔てられる収縮室を定義し、該方法は、
実質的に同じ圧力で流体を同時に拡張室と収縮室の両方へ供給すること、及び可逆的に前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間へ移動させることを含む。

望ましくは、同時に拡張室と収縮室へ供給される加圧流体の圧力は、アクチュエータにより経験されている荷重によって決定される。同時に拡張室と収縮室へ供給される加圧流体の圧力は、望ましくはアクチュエータのアクチュエータ・ロッドの位置／伸びによって決定される。最も望ましくは、該圧力はアクチュエータとその荷重の間に平衡を保つように制御される。

流体を供給するステップは、望ましくは第一の流体移動ステップにおいて加圧流体を拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させること、及び第二の流体移動ステップにおいて加圧流体をアクチュエータ室へ可逆的に移動させるために、圧力を別個に流体内に発生させることを含む。これらの二つのステップは任意の順序で行なわれてもよく、また同時に或いは一般には同時進行で行なわれてもよい。

最も望ましくは、第二の流体移動ステップはアクチュエータ室への供給用に流体を貯蔵すること、及びそこに流体圧力を制御可能に発生させることを含む。例えば、流体を流体溜めからアクチュエータ室へ加圧状態でポンプ輸送するための流体ポンプと流体連通している、流体溜めを含む加圧流体貯蔵部が使用されてもよい。代わりに、又は追加として例えば当業者には容易に明らかなタイプの適切な油圧タンクが使用されてもよい。

このように、流体の供給ステップは二つの部分を含むことができる。アクチュエータの拡張室と収縮室の間の流体の移動に関連し、従ってそれを通じてアクチュエータ・ロッドの位置（すなわち伸縮の範囲）及び／又は、その位置の変化割合／速度が制御され得る手段である第一の部分と、下記抵抗力を決定するのはアクチュエータ室へ供給される加圧流体における圧力の値であるため、アクチュエータ室への加圧流体の供給に関連し、それを通じてアクチュエータが使用時の荷重に抵抗する力を制御し得る手段である第二の部分である。この力／圧力の制御性は、使用時に変化する荷重の値を可変的に平衡させるための、効果的な可変質量平衡システムをアクチュエータが備えることを可能にする。

二つの部分の流体供給ステップは、使用時にアクチュエータにおける所望の効果を備えるため、別々に単独で制御されてもよく、又は連携して制御されてもよい。

本発明は望ましくは単独の、或いは動作シミュレータ・プラットフォーム又は同様のものにおいて一斉に作動する、複数のそのようなアクチュエータと組み合わせたアクチュエータの働きを制御することを含む。アクチュエータの制御は、アクチュエータ・ロッドの伸縮位置及び／又は速度を制御するため、アクチュエータ室の拡張室及び収縮室へ／からの流体の移動を適切に制御することにより、また一方でアクチュエータ・ロッドにより加えられる力を制御するようにアクチュエータ室へ供給される流体圧力を制御することによりなされることが望ましい。

望ましくは、該制御方法はアクチュエータが支配される負荷力を、使用時のアクチュエータに作用する荷重によりモニターすること、及び（例えば第二の流体移動ステップにおいて）該負荷力の変動に対応してアクチュエータ室へ供給される加圧流体の圧力を制御することを含む。

最も望ましくは、加圧流体が油圧タンクを通じて供給される場合、該供給される流体の圧力は、タンク内で該流体圧力及び／又は体積を変化させ／制御することにより変えられ／制御される。圧力変化／制御のための追加の方法（例えば流体ポンプ、流量制御弁等の使用）が採用されてもよい。

望ましくは、供給される流体圧力はアクチュエータにより加えられる力と、該アクチュエータにより荷重から経験される（一般的に変化する）力の間で平衡を保つように決定され／調整される。流体圧力の調整は、流体をアクチュエータ室に供給する油圧タンクへと供給される流体の体積を適切に制御することにより行なわれ得る。長期間の圧力変動は流体ポンプ等の追加的な流体圧力発生手段を用いて実行に移され得る。

望ましくは、該制御ステップはそれにより制御される該／各アクチュエータ・ロッドの位置及び／又は速度の検知、及び該／各アクチュエータ室へ供給するための加圧流体の圧力検知を含む。

質量平衡（流体圧力）とアクチュエータ・ロッドの位置／速度は別々に制御されてもよい。望ましくは、複数のアクチュエータが連携して（例えば動作シミュレータ・プラットフォーム上で）使用される本発明の態様において、該方法は各々のアクチュエータが別々に各アクチュエータに給油するため、それらと共に専用の油圧タンクを備えること、一方で共通の流体貯蔵部から複数の蓄圧タンクへ流体を供給すること、そして該共通の流体貯蔵部を通じて各蓄圧タンクにより発生した圧力を制御することを含む。

該制御ステップは最も望ましくは、アクチュエータにより経験される荷重と、その中でアクチュエータが使用される、例えば全体としての動作シミュレーション・システムの配置（例えば方向又は位置）における変化によって引き起こされる流体の圧力変化との両方に見合った流体圧力になるように、アクチュエータ室への加圧流体の供給を制御することを含む。

該／各アクチュエータ室へ供給される流体圧力の制御は、供給されている各アクチュエータ用の別々の流体制御弁を用いて行なわれ得る。第二の流体移動手段内の単一の流体ポンプは、複式アクチュエータ動作プラットフォーム又は同様のものの中の、複数の個々のアクチュエータの第一流体移動手段に流体を発生（すなわち「予充填」）するために用いることができる。

最も望ましくは、該方法は使用時にアクチュエータへ作用する荷重を該アクチュエータが十分支えることが出来るように、拡張室及び収縮室へ供給された流体の相互の流体圧力を制御することを含む。

望ましくは、該方法はアクチュエータの拡張室と収縮室の間に前述の加圧流体を可逆的に移動させること、及び別々に単独で、拡張室と加圧流体貯蔵手段の間に前述の加圧流体を可逆的に移動させることを含む。

従って、該方法は望ましくは拡張室と収縮室の間に、収縮室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を移動させることを含む。最も望ましくは、同時に起きる収縮室の容積変化よりも少ない、拡張室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を同時に拡張室へ／から移動させることを含む。

望ましくは、該方法は拡張室と収縮室の間にアクチュエータ室内でのアクチュエータ・ピストンの運動から生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室と収縮室の間に移動させること、及び収縮室の前記容積変化と拡張室の同時に起きる容積変化の間の差に、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室へ／から移動させることを含む。

望ましくは、流体は拡張室と収縮室の間へ可逆的なそのポンプ輸送により第一の容積ポンプ速度で移され、そして流体は収縮室へ／から可逆的なそのポンプ輸送により、第一の容積ポンプ速度によって決定される第二の容積ポンプ速度で移される。

望ましくは、アクチュエータ室、アクチュエータ室内のアクチュエータ・ピストン及びアクチュエータ・ロッドのそれら部分が実質的に環状の容積の収縮室を定義し、それによって、同時に起きる第二と第一の容積ポンプ速度の比率は、収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分における体積変化と、収縮室の環状の容積における対応する変化の比率に実質的に等しい。

最も望ましくは、該方法は少なくともアクチュエータ荷重（例えば輸送手段シミュレータのプラットフォーム）の静的質量を十分に支えることが出来る圧力で、アクチュエータの拡張室と収縮室へ流体を供給することを含む。最も望ましくは、該方法は使用時のアクチュエータに作用する慣性荷重（例えば輸送手段シミュレータのプラットフォームの運動を通じて生じる慣性力）を、アクチュエータが支える／駆動することが出来るように加圧流体を移動させることを更に含む。

該方法は、望ましくは第二の流体移動手段からの流体の出力に部分的に抵抗するように、拡張室の収縮に応じてそこから流体が出力される、第二の流体移動手段からの流体の出力において背圧を作用させることを含む。

該方法は、望ましくは前述の第二の容積ポンピング速度を実現するために、可逆の流体ポンプを設けることにより質量平衡効果を備えること、及び流体ポンプに感応して拡張室からの流体圧力によりそこに作用するトルクに抵抗するトルクを、流体ポンプの駆動モータに作用させることを含む。

該方法は、望ましくは拡張室からの流体の移動に部分的に抵抗する背圧を発生するように十分に加圧された状態で、拡張室から移された、又は拡張室へ移される流体を保持することを含む。

より望ましくは、該方法は流体をポンプ輸送することにより前記流体の拡張室へ／からの前記移動を実行するために配置された、前述の可逆流体ポンプを備えること、及び可逆の流体ポンプを逆駆動するよう促すのに十分な前記背圧を発生し、それにより前記保持された流体を拡張室にポンプ輸送するために該ポンプが働くよう促すことを含む。

その第五の態様において、本発明はその第四の態様における本発明による作動の方法を用いた、輸送手段シミュレータ・マシンにおいて動作をシミュレートする方法を提供することができる。

本発明の制限されない例は添付図面を参照してここで説明される。

図５を参照すると、そこには複動式差動アクチュエータ室の内部構成部品が概略的に例示されている。アクチュエータ室はピストンにより拡張室と収縮室へと分割された部屋を備える。アクチュエータ・ロッドはピストンの「ロッド側」から収縮室を通って延びる。拡張室の「ヘッド側」を通って延びるようなロッドはなく、その上に拡張室内の圧力Ｐ_Ｈの流体が作用できる利用可能なヘッド側ピストン面積Ａは、その上に収縮室内の圧力Ｐ_Ｒの流体が作用できる利用可能なヘッド側ピストン面積（Ａ−ａ）よりも大きいという意味で、それによりアクチュエータを「差動」と表現する。面積における差はアクチュエータ・ロッドにより占められるロッド側ピストンの面積「ａ」である。
荷重Ｗを支える図５のアクチュエータを考えよう。均衡状態において、荷重と圧力のバランスは、以下で与えられる。
Ｐ_ＨＡ＝Ｐ_Ｒ（Ａ−ａ）＋Ｗ
ロッド側とヘッド側の圧力が等しい（すなわちＰ_Ｈ＝Ｐ_Ｒ）と置くと、

となる。

従って、荷重Ｗは等しい流体圧力をアクチュエータのロッド側とヘッド側の両方に作用させることにより支えられ、相互の圧力はアクチュエータ・ロッドの面積で割ったアクチュエータにより支えられる負荷力Ｗの大きさに等しい。等しい伸縮力（各々の大きさＰ（Ａ−ａ）及びＰａ）がＡ＝２ａの時に達成されることは評価されよう。

図３を参照すると、そこには本発明の実施形態によるアクチュエータ・システム５の略図が示されている。該アクチュエータ・システム５は、そこにアクチュエータ・ロッド８が接続されているアクチュエータ・ピストン９を収容する、内部円筒形アクチュエータ室を有するアクチュエータ・シリンダ６を含む。アクチュエータ・ピストンはアクチュエータ室の内部円筒壁に対して密接に、しかしスライド可能に嵌まるように形成され、該アクチュエータ室は収縮室７と、アクチュエータ・ピストンによって収縮室７から隔てられた拡張室１０へとアクチュエータ室を分割するように、ピストンに対向する。ピストンはアクチュエータの拡張室及び収縮室において容積変化を生じるように、アクチュエータ室の円筒軸に沿ったその内壁に対し円筒沿いにスライドすることが出来る。

アクチュエータ・ロッド８はアクチュエータ・ピストン９からアクチュエータ室の円筒軸に沿って、その端部壁１９を通りアクチュエータ・シリンダ６の外側へと、収縮室を通って延びる。アクチュエータ・シリンダは収縮室の端部壁１９を通って延びるアクチュエータ・ロッドの部分に対してシールされた嵌め合いを形成する。

アクチュエータ室内でのアクチュエータ・ピストンのスライド運動はピストンが、それを通ってアクチュエータ・ロッド８が延びる収縮室１９の端部壁１９から又は端部壁１９に向かって退くため、アクチュエータ・シリンダ６へ／からのアクチュエータ・ロッドの相当する収縮又は伸びをもたらす。従って、アクチュエータの「複動」アクチュエータ室（７、１０）内のアクチュエータ・ピストン９の位置制御は、アクチュエータ・ロッド８の伸縮を制御する。

可逆の第一油圧ポンプ（Ａ）の形態である第一の流体移動手段は、収縮室から第一ポンプの流体ポートＡ１に延びている流体導管１２を通じて、また第一ポンプの第二流体ポートＡ２から延びて、アクチュエータの拡張室１０の所で終端となっている更なる流体導管（１３、１４）を通じて、拡張室及び収縮室と流体連通して置かれている。第一ポンプは拡張室と収縮室の間に、流体導管を通じて、アクチュエータ室内でのアクチュエータ・ピストンの運動により生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を移動させるように配置されている。

第二の流体移動手段は、拡張室から第二ポンプの流体ポートＢ２に延びている流体導管（１４、１５）を通じて、拡張室１０と流体連通する可逆の油圧ポンプ（Ｂ）の形態で設けられている。該第二ポンプは拡張室へ／から、収縮室の前記容積変化と拡張室の同時に起きる容積変化との間の差に、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を移動させるよう動作可能である。例えば当業者にとって容易に明らかなような、任意の適切なタイプの流体ポンプが用いられることができる。

アクチュエータはアクチュエータ・ロッドの伸縮による、拡張室と収縮室の組み合わせ容積における全体の変化に合った、同時に起きる拡張室から（又は拡張室へ）の流体移動と共に、流体を直接に拡張室から収縮室へ（又はその逆に）移動させることによって動力を与えられる。この別個の流体移動配置は、アクチュエータの拡張室及び収縮室へ、及びそれらからの流量の速度及び方向を制御するため、可逆の第一及び第二ポンプ（Ａ、Ｂ）を用いた流体のポンプ輸送により実行される。

二台の可逆ポンプは第一ポンプの容積速度により決定される容積速度で、拡張室から（又は拡張室へ）の流体の移動が、アクチュエータ・ロッドの伸び又は収縮による拡張室と収縮室の組み合わせ容積の全体変化に合うように、第二流体ポンプＢが流体をポンプ輸送することを確実にするため適切にかみ合う、共通の電気サーボモータ１１により動力を与えられる。

この配置はいかなるタイプのポンプを使用してもよい。理想的には拡張室の容積は収縮室の容積の２倍（すなわちＡ／ａ＝２、図５参照）であろうが、この理想的な状態から容積の偏差がある場合には、二つの等しいポンプから理想的ではないアクチュエータの変位への出力に合うような伝動装置を使用するか、又は特別に適合したポンプを有するか、或いは図４における静圧軸受への供給部３２から収縮室への漏出流量を伴う少量（例えば５％未満）の差異をうまく処理するかのいずれかの方法を採ることができる。

図２は第一と第二のポンプ（Ａ、Ｂ）のポンプ速度の間の関係を概略的に例示している。アクチュエータ室、アクチュエータ室内のアクチュエータ・ピストン９及びアクチュエータ・ロッド８のそれら部分は、作動液による占有に使用され得る実質的に環状の容積Ｖ_Ａの収縮室７を定義する。これに対して、収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分は作動液による占有に使用され得ない収縮室の体積Ｖ_Ｂを占める。第一ポンプＡと第二ポンプＢは、該第二（Ｂ）及び第一（Ａ）ポンプの同時に起きる容積ポンプ速度の比率（Ｒ_Ｂ／Ｒ_Ａ）が実質的に、収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分の体積における変化（Ｖ_Ｂ）と、収縮室の環状の容積において相当する変化（Ｖ_Ａ）との比率（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）に等しいように配置される（すなわちＲ_Ｂ＝（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）Ｒ_Ａ）。

その結果、拡張室及び収縮室の容積において同時に起きる変化は、そこへ又はそこから別々の第一及び第二ポンプによって移動される流体の量に合致する。

図３を参照すると、そこに例示されているアクチュエータ・システムは、流体導管１６を通じてアクチュエータの拡張室１０から遠く離れた第二ポンプＢの流体ポートＢ１と流体連通している加圧流体貯蔵室１８を持つ、油圧タンク１７を所有する。第二ポンプは可逆流体ポンプであり、油圧タンクが拡張室の収縮／拡張に応じて、第二流体ポンプから／への流体を受け取る／供給するように配置されている。蓄圧タンクはそれにより供給された流体内で、第二流体ポンプＢに対して可逆の第二流体ポンプが逆駆動するよう促し、それによって該ポンプが流体を蓄圧タンクから拡張室へポンプ輸送するように動作するのを促すために十分な背圧を発生する（これはまた、共通に駆動される〔共通モータ１１〕ポンプＡが流体を収縮室から拡張室へ移動させることを助ける）。このように、拡張室の容積における過収縮に相当するアクチュエータ・ロッドの引き戻し過ぎは少なくとも部分的に抵抗を受け、それによって緩衝されるか又は平衡状態にされる。質量平衡機能は、第二ポンプＢの流体ポートＢ１から作動油出力への加圧を利用することによってその結果備えられ、この出力された流体はアクチュエータ・ロッド８の収縮をもたらす、第二ポンプＢにより拡張室１０から移された流体である。

更に、拡張室から遠く離れた第二ポンプの流体ポートＢ１における加圧流体もまた、流体ポートＢ１から該ポートと連通している蓄圧タンク室１８への流体の出力に部分的に抵抗する。このようにして、拡張室からの流体の送り出しに相当するアクチュエータ・ロッドの引き戻し過ぎの傾向は、少なくとも部分的に抵抗され、それにより緩衝又は相殺される。

油圧タンク１７は第二流体ポンプＢと、第一及び第二のポンプを互いに拡張室１０に接続している中間の流体導管（１３、１４、１５）とを通じて、第一流体ポンプＡに流体連通している。収縮室又は拡張室のいずれかからの漏出や同様のものを通じた流体の損失、第一と第二の流体ポンプのいずれかからの流体の損失は、油圧タンク１７からの流体で容易に補充されることができる。

アクチュエータの拡張室及び収縮室から／への流量の方向及び速度は、第一及び第二の可逆ポンプ（Ａ、Ｂ）のポンプ輸送方向と速度により制御される。これらは、使用されている二台のポンプの異なる同時の容積ポンプ速度に効果を与えるよう、適切にかみ合わされた動力伝達システム（図示せず）を通じて、第一及び第二ポンプのそれぞれに同時に動力を供給するサーボモータ１１によって動力を与えられる。

図４は図３に示される実施形態の全ての特徴を含む、本発明の更なる実施形態を例示している。図３と図４における類似の要素は共通の参照記号を共有する。

図４のアクチュエータ・システムは油圧タンク１７、第一流体ポンプＡ、第二流体ポンプＢ、及びアクチュエータ・シリンダ６の静圧軸受に流体連通し、そして加圧流体を供給するように配置された、集合的に２０と表示されている流体供給部を含む。該流体供給部は流体溜め２１と、アクチュエータの拡張室から遠く離れた第二ポンプＢの流体ポートＢ１に流体連通している油圧タンクを結ぶ流体導管１６と該流体溜め２１を直接的に流体連通させる、流体導管２７とを含む。このように、流体溜めはアクチュエータの流体回路の残りと流体連通するように働くことができる。

流体供給部２０内に含まれるのは、アクチュエータ・システムの残りに該流体供給部２０によって供給された流体を加圧するため配置された予充填システム２２である。該予充填システムは流体溜め２１から、そして流体供給システムの流体導管２７内へ及びそれに沿って、該流体溜めが流体連通しているアクチュエータの流体回路の残り部分へ流体を移動させるように、電気サーボモータ２３により動力を供給され該流体供給システムの流体導管２７内に配置された予充填流体ポンプ２４を含む。予充填流体ポンプ２４の後に、流体供給システムの流体導管２７に沿って直列に配置されているのは、予充填ポンプ２４により出力された作動液を濾過するための流体フィルター２５と、該流体フィルター２５により出力された濾過後の作動液を受け、そしてその濾過された流体を流体導管の上流区間に通す（しかし流体を上流から入れない）一方向弁２６と、該一方向弁２６により出力された濾過後の流体を受けるように配置されたランディング・バルブ・ユニット２８とである。

ランディング・バルブ・ユニット２８はソフトウェア又はマニュアル（非常用又は保守用）による切替えのいずれかがランディング・シーケンスを制御することが出来るように、すなわちシミュレータをその休止状態―全てのアクチュエータは乗組員が降りることが出来るように、以前の或る「飛行状態」から完全に引き戻される―に戻すように、ソレノイドで動作する。

本質的にランディング・バルブは、アクチュエータ室１０から排出される油に作用する、一方向の流れ制限部品を伴うソレノイド動作の逆止弁である。
通常の使用においては、逆止弁も流れ制限部品のいずれも流体回路内にはなく、ランディング・バルブはポンプ２４からの自由な流れを許容し、ドレーン・ライン２９を閉じた状態に保つ。

ランディング・バルブは完全な質量平衡があるため度々必要であり、動力ロスの場合に蓄圧タンク内の蓄えられた圧力は、一つ以上の六動作アクチュエータにおける圧力が休止以前に圧力を失い、最終的に落ち着く迄の長時間にわたって極度の傾きを潜在的に生じ得るという危険性を伴ってシミュレータの「飛行」高度を保つであろう。第二の作用として、ランディング・バルブは質量平衡システムを完全に消耗させ、保守の間に安全な働きを確保するようにゆだねる。

漏出流体導管２９、３０及び３１は、ランディング・バルブ２８、第一及び第二流体ポンプ（Ａ、Ｂ）、及び収縮室７の端部壁１９内部の流体シール（図示せず）をそれぞれ流体供給システム２１の流体溜め２１と流体連通した状態に置く。

漏出流体導管２９、３０又は３１は、使用中にアクチュエータの構成部品から漏れる作動液が、アクチュエータの流体回路に最終的に戻るために流体供給システムの流体溜め２１で収集されるように、場合によってはランディング・バルブ２８、第一及び第二流体ポンプ（Ａ、Ｂ）、又は収縮室７の端部壁１９内部の流体シールと適切に流体連通した状態に置かれる。

図４に例示されているアクチュエータ・システムは、本発明の更なる実施形態においてその一方向弁２６とランディング・バルブ２８の間の、流体供給システムの流体導管２７に沿った或る点で、該システムの油圧タンク１７がアクチュエータの流体回路と流体連通した状態に置かれるように修正され得る。このように、油圧タンクは図４に例示されている実施形態の場合の如く流体供給ユニットから別れている（しかし切り離されてはいない）よりもむしろ、総じてアクチュエータ・システムの流体供給ユニットの一部分として統合されてもよい。この代替配置の利点は流体供給ユニット２０（前述のように配置された単一の油圧タンクを含む）が作動液を複数の別個のアクチュエータ・シリンダ６と複数の関連する第一及び第二流体ポンプ（Ａ、Ｂ）に供給する能力にある。これは複数の各アクチュエータ・シリンダ（及びそのポンプ）用の流体供給ユニットの必要性を取り除くだけでなく、対応する複数の別個の専用油圧タンクの必要性も取り除く。

端部壁１９は、アクチュエータから延びるアクチュエータ・ロッド８用のシーリング軸受面を備えるために配置された静圧グランド軸受を含む。図４の導管３２の機能は（端部壁１９における）静圧グランド軸受へ、その正しい機能のために不可欠な加圧油を供給することである。この軸受はロッド８をエンジンのクランクシャフトにおける平軸受と類似の、しかしもっと小さい隙間と流量で働く加圧油の一定流量で保たれる、非常に薄い油膜を通じてアクチュエータの主な内径と同心円状に支持する。この配置は可能な限りの小さい摩擦抵抗に寄与する。

この場合、予充填システム２０（ポンプ２４と蓄圧タンク１７）からのシステム圧力の供給は、隙間が最大の場合に軸受の中心に加えられ、又そこでの圧力がより低い場合、環状の部屋７内へ両方向に流れ、そしてドレーン・ライン３０へも流れる。グランド内の残留油は低摩擦のゴム状シールによりシールされ、そしてこの残りの漏出はドレーン・ライン３０を通じて戻される。該二つの漏出経路は図４に示されている。

部屋７内の圧力が高い場合は、漏出が部屋７から供給ライン３２へと生じ得る。漏出またはポンプの摩耗を通じて起きる可能性のある小さな容積誤差の結果として、非常に高いピーク圧力が部屋７内に発生するのを防ぐのは、静圧軸受における流体のこの交流である。

要約すると、予充填システム２０の有益な効果は、以下の通りである。
Ａ 部屋７内の圧力の瞬時急上昇は該軸受を通るライン３２への漏出により取り除かれる。
Ｂ ゼロ又は小さい動作において、漏出の流れはアクチュエータの両側、すなわち部屋７及び１０における圧力を安定させるであろう。従って、ピストン９を越えた、またライン３２からの部屋７内への漏出もないであろう。
Ｃ 漏出すなわち効率低下は、ライン３２から軸受を越えたドレーン・ライン３０内への漏出に対して制限される。明らかにこの漏出経路は軸受の正しい機能と合致して極力小さく保たれなければならない。

蓄圧タンクへのポンプＢの接続は、拡張室と収縮室の間の容積差が蓄圧タンク内へ或る圧力で移されることを許容する。蓄えられた圧力は、導管１５内の圧力が導管１６内よりも低い時はいつでも、それがモータとして機能するようにポンプＢを逆駆動するであろう。予充填ユニットは、浮遊した負荷の完全な質量平衡が達成されるまで該システムを加圧するであろう。この状態では、サーボモータからの（ポンプＡ及びＢを通じた）入力は殆ど必要ないか、又は全く不要であり、相当な省エネルギーが実現できる。

図６はアクチュエータ位置／速度制御用の第一の「内側」制御ループ６０、及び流体圧力と質量平衡制御用の第二の「外側」制御ループ６５を用いた、好適な実施形態によるアクチュエータの制御機能の配置を概略的に例示している。内側制御ループ６０は、例えばサーボモータ１１、流体ポンプＡとＢ（図４参照）、及び二台のポンプＡとＢをアクチュエータの部屋と流体連通させ、図４を参照して前述したように流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に移動させるために使用される、流体導管１２〜１６（図６において導管６１と６２で選択的に表わされている）を備える。内側制御ループはまた、アクチュエータの拡張室に供給している流体ポンプＢへ流体を供給する、又は受けるために役立つだけでなく、それにより上記で議論したように質量平衡において助けるために供給される流体を予充填／加圧するのに役立つ油圧タンク１７を含む。内側制御ループはまた、流体圧力及びアクチュエータ・ロッドの伸び／速度をそれぞれモニターするための、アクチュエータ組立品内の適切な位置に配置された流体圧力センサー及び位置センサー（図示せず）を含む。第一の制御ループによる流体の圧力及び移動は、圧力及び位置センサーにより与えられる測定値に応じて、アクチュエータとその負荷の間の均衡を保つか、或いはアクチュエータにおいて他の任意の要求される応答を生み出すために制御される。

外側制御ループ６５は、この例において、図４に例示され上記で議論された予充填及び排出システム２２を備える。すなわち、流体供給部２０、予充填ポンプとモータ（２３、２４）、流体フィルター２５、一方向弁２６、ランディング・バルブ２８、及び図４の流体導管１４〜１６、２７〜３２のような、ここで図６の導管６１及び６２で選択的に表わされる全ての中間流体導管２７が外側制御ループ６５内に含まれる。外側制御ループはまた、予充填及び排出システムからの予充填（加圧）された流体により供給される油圧タンク１７を含む。従って、予充填システムはアクチュエータの拡張室に供給している流体ポンプＢへ加圧流体を供給するだけでなく、油圧タンク１７へ供給された流体を予充填／加圧するために役立ち、そして質量平衡において助ける。

蓄圧タンク１７はそれゆえ内側と外側の制御ループに対し共通である。複数のアクチュエータ・システム（例えば図１）において、各々のアクチュエータはそれ自身の専用の内側制御ループ及び、（例えばアクチュエータの上に搭載された）油圧タンクを有してもよく、しかし該システムの全ての（又は少なくとも二台以上の）アクチュエータに共通の予充填及び排出システム２２（外側制御ループ）によって働きを受ける。

外側制御ループはまた、それによりアクチュエータへ供給された流体の流体圧力を監視するため、排出システム組立品内の適切な位置に配置された流体圧力センサー（図示せず）を含む。第二の制御ループによる流体の加圧及び移動は、該圧力センサーにより提供された測定値に応じて、アクチュエータとその負荷の間の均衡を保つため、或いはアクチュエータにおいて他の任意の要求される応答を生み出すために制御される。

内側と外側制御ループの圧力及び位置センサーの出力を受け取るため、そして各ループにより与えられた流体の加圧及び、ループ周りの流体の移動を必要に応じて制御するために制御装置（図示せず）がまた備えられる。コンピュータ制御手段が、センサー信号を受けて解析するため、及び流体の加圧と移動の制御のための適切な制御信号を発生するために用いられてもよい。

このように、図５及び６の概略配置において例示されている本発明の実施形態は、当業者によって容易に評価されるであろう「維持された、閉ループシステム」を提供する。

アクチュエータ（又は複数のアクチュエータ・システムにおける各々のアクチュエータ）は、外側制御ループの一部分を形成するが、アクチュエータの全ての運動は蓄圧タンクへ／から流体を移動させるため、閉ループ油圧システムに統合されたそれ自身の油圧タンクを有する。静圧ロッド軸受（図３及び図４の１９）を通じたあらゆる漏出を補償するため、蓄圧タンクは負荷（例えばシミュレータ・プラットフォーム）の質量と釣り合った、そして任意の与えられた時にアクチュエータの方向／形状の変化により生じる誘発された圧力増加（又は減少）と釣り合った圧力で、連続的に流体を供給される。

供給された圧力におけるこの変化は、該／各アクチュエータの蓄圧タンク１７への流量制御弁の開／閉による、外側制御ループの部分である予充填ユニット２２によって、そして問題の油圧タンクへの流体供給速度を変えるため予充填モータ２３の速度の適切な同時調整によって達成される。外側制御ループの流量制御弁（例えば弁２６）の適切な操作は、単一の予充填流体ポンプを用いた（複数のアクチュエータ・システムにおける）複数の蓄圧タンクのための独立した流体圧力調整を可能にする。このようにして、各アクチュエータの蓄圧タンク１７は閉ループ油圧システムの部分である。―それは予充填ポンプ２３及び軸受供給部１９を通じたシステムを伴う圧力を維持する。

釣り合い力は本質的に該／各アクチュエータの油圧タンクにより与えられ、そしてプラスのスラスト力が質量平衡のために、常にアクチュエータにおいて与えられる。

外部の圧力ループがまた外側制御ループにより備えられ、そして流体漏出導管３０を含む。アクチュエータの静圧軸受１９からの流体漏出の流れは、予充填及び排出システム２２の流体供給部２１に導かれ、そして軸受の漏れを通じてロッド側の部屋７に入る。ロッド軸受の供給部は外側制御ループの部分であり、その加圧流体を平衡圧力において蓄圧タンクから引き込む。静圧軸受であるため、それは望ましくは本実施形態において、アクチュエータの収縮室７内の中期の圧力変動を安定化させるために、有用な漏出経路として用いられる一定の流れを必要とする。圧力はアクチュエータ・ピストン９のいずれの側にも同じ圧力で作用するため、これは実質的にピストンを通る漏出がなく（圧力低下なし）、そして平衡圧力は荷重がかかった時にアクチュエータが収縮する傾向のないようなものである。このように、内部の漏出は制御され、又制限され、それは全体のエネルギー効率に貢献する。

上記で議論したように、油圧タンクは予充填モータ／ポンプのセットにより加圧され、流体圧力及びアクチュエータの位置／速度は常に監視され、一方で蓄圧タンク内の流体圧力は、アクチュエータとその負荷の間のように平衡を保つため制御手段により調整される。平衡システムには二つの明確な要求事項がある：
（１）供給された流体圧力における短期の圧力変動は、（例えば動作シミュレータ・プラットフォームにおける）動作の結果として、アクチュエータにおける方向／形状の変化に関して補償されることが望ましい。
（２）中期の圧力調整は、負荷（例えばシミュレータ・プラットフォーム）の姿勢が長期間（例えばシミュレートされた離陸及び上昇、飛行燃料補給、アプローチ及び着陸）にわたり保持された結果として、アクチュエータにおける形状／方向の変化に関して補償されることが望ましい。

これらの圧力変動は油圧タンク１７及び予充填モータとポンプ・システム（２３、２４）により提供される流体の加圧により調整される。好適な実施形態において、予充填モータ／ポンプによりなされる働きを減らすために、（該／各アクチュエータ用の）油圧タンクは、短期の圧力増加／減少が問題の油圧タンク内に蓄えられた流体の体積（従って圧力）の変化のおかげで自動的に達成されるような大きさに作られる。その結果、蓄圧タンクの充填容量は、それにより供給される流体圧力が追加的な圧力制御を必要とせずに、アクチュエータの位置／伸び及び形状に従って上下するよう、ロッドの変位に合致する。

過大圧力の緩衝機構が各アクチュエータの蓄圧タンク１７に備えられる。蓄圧タンクとアクチュエータの間の流体速度は従来の油圧動作システムの半分であり、そして同様の圧力変動を伴う。これは流体導管の用途としてより小さいフレキシブルホースの使用を許容し、疲労荷重を減少させる。好適な実施形態においては、蓄圧タンクと圧力ホースの双方を保護するために、直動式圧力逃し弁を用いることができる。蓄圧タンクにより供給される流体ポンプＢのための、絞りの少ないアンチキャビテーション・システムが蓄圧タンクの故障に備えて設けられる。このポンプは釣り合いのために加圧流体を供給され、蓄圧タンクが故障した場合に被害を受けやすく、そして該ポンプに供給するための予備の容量を何ら持たない。この状況に対処するため、（当業者には容易に理解されるであろうように）望ましくは絞りの少ないアンチキャビテーション回路が該／各アクチュエータ供給用に含まれる。

当業者には容易に明らかであろうような、前述の実施形態のいずれに対する変形及び変更も本発明の範囲から逸脱することなく実施され得ることを理解されたい。

輸送手段の動作シミュレータ用の動作システムを提供するアクチュエータのシステムを例示する。 第一及び第二の可逆油圧ポンプの相対的な容積流体ポンピング速度を概略的に例示する。 油圧タンクを有する油圧アクチュエータ・システムを例示する。 流体の予充填システムを含む油圧アクチュエータ・システムを例示する。 複動式の差動アクチュエータ室のロッド側（収縮室）及びヘッド側（拡張室）ピストン領域を概略的に例示する。 アクチュエータ位置／速度制御用の第一制御ループ、及び流体圧力と質量平衡制御用の第二制御ループを用いた、アクチュエータにおける制御機能の配置を概略的に例示する。

Claims (33)

1. アクチュエータであって、
   可動アクチュエータ・ピストン、及び該アクチュエータ・ピストンに接続され、アクチュエータから伸縮可能なアクチュエータ・ロッドを含むアクチュエータ室であって、
   該アクチュエータ室及びアクチュエータ・ピストンは、拡張室と、アクチュエータ・ロッドが収縮室を通って延びるようにアクチュエータ・ピストンにより拡張室から隔てられた収縮室とを定義するアクチュエータ室と、
   流体を同時に拡張室と収縮室の両方へ実質的に同じ圧力で供給するために、及び前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させるために配置された流体供給手段と
   を有するアクチュエータ。
2. 流体供給手段が、それによって使用時のアクチュエータに作用する荷重を、該アクチュエータが十分に支えることが出来るように拡張室及び収縮室へ供給された、流体の相互の流体圧力を制御するために動作可能である、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 流体供給手段が、前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させるために、そして前記加圧流体を拡張室と加圧流体貯蔵手段の間に、別々に単独で可逆的に移動させるために配置された、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 流体供給手段が、収縮室の容積変化に実質的に等しい量の加圧流体を拡張室と収縮室の間に移動させるように配置された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 流体供給手段が、同時に起きる収縮室の容積変化よりも小さい、拡張室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を、拡張室へ／から同時に移動させるように配置された、請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 流体供給手段が、
   拡張室及び収縮室と流体連通し、アクチュエータ室内におけるアクチュエータ・ピストンの運動から生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体をそれらの間に移動させるように配置された第一の流体移動手段と、
   拡張室と流体連通し、収縮室における前記容積変化と拡張室の同時に起きる容積変化との差に、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室へ／から移動させるよう動作可能な第二の流体移動手段と
   を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
7. 第一の流体移動手段が可逆の第一流体ポンプであり、第二の移動手段が可逆の第二流体ポンプであって、該第二のポンプが第一のポンプの容積ポンプ速度により決定される容積速度で流体をポンプ輸送するように配置された、請求項６に記載のアクチュエータ。
8. アクチュエータ室、アクチュエータ室内のアクチュエータ・ピストン及びアクチュエータ・ロッドのそれら部分が実質的に環状の容積の収縮室を定義し、第二と第一のポンプの同時に生じる容積ポンプ速度の比率が、実質的に収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分の体積変化と、収縮室の環状の容積における相当する変化との比率に等しい、請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 第二の流体移動手段が流体容器と流体連通し、流体を拡張室から流体容器へ、及びその逆へ移動させるように配置され、該流体容器は第二の流体移動手段から流体容器への流体の流れに部分的に抵抗する背圧を第二の流体移動手段上に発生するために、十分加圧された状態で第二の流体移動手段からそれにより受けた流体を保持するように配置されている、請求項６〜８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
10. 流体容器が、第二の流体移動手段を油圧タンクに流体連通し、そこで終端となるように接続する流体導管である、請求項９に記載のアクチュエータ。
11. 第二の流体移動手段が可逆の流体ポンプであり、前記流体容器が第二の流体移動手段の可逆の流体ポンプを逆駆動するよう促すのに十分な前記背圧を発生し、それによって該ポンプが流体を流体容器から拡張室にポンプ輸送するために動作することを促すよう配置された、請求項９又は１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記流体容器が、前記第二の流体移動手段を通じて、前記第一の流体移動手段と流体連通するように動作可能である、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
13. 前記流体容器、前記第一の流体移動手段、前記第二の流体移動手段、及び前記アクチュエータ室と流体連通するように、そしてそれらへ加圧流体を供給するように動作可能な流体供給部を含む請求項９〜１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
14. アクチュエータの使用のための作動方法であって、
    該アクチュエータが、可動アクチュエータ・ピストン、及び該アクチュエータ・ピストンに接続され、アクチュエータから伸縮可能なアクチュエータ・ロッドを含むアクチュエータ室を有し、該アクチュエータ室及びアクチュエータ・ピストンは、拡張室と、アクチュエータ・ロッドが収縮室を通って延びるようにアクチュエータ・ピストンにより該拡張室から隔てられた収縮室とを定義する方法において、該方法が、
    流体を実質的に同じ圧力で拡張室と収縮室の両方へ同時に供給すること、及び前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させることを含む、方法。
15. 使用時のアクチュエータに作用する荷重をアクチュエータが十分に支えることが出来るように、拡張室及び収縮室へ供給される流体の相互の流体圧力を制御することを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記加圧流体をアクチュエータの拡張室と収縮室の間に可逆的に移動させること、及び別々に単独で前記加圧流体を拡張室と加圧流体貯蔵手段の間へ可逆的に移動させることを含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 収縮室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を拡張室と収縮室の間へ移動させることを含む、請求項１４、１５又は１６に記載の方法。
18. 同時に起きる収縮室の容積変化よりも小さい、拡張室の容積変化と実質的に等しい量の加圧流体を拡張室へ／から同時に移動させることを含む請求項１７に記載の方法。
19. アクチュエータ室内でのアクチュエータ・ピストンの運動から生じる収縮室の容積変化と、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室と収縮室の間へ移動させること、
    収縮室の前記容積変化と拡張室の同時に起きる容積変化との間の差に、大きさにおいて実質的に等しい量の流体を拡張室へ／から移動させること
    を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 流体が第一の容積ポンプ速度で、その可逆的ポンプ輸送により拡張室と収縮室の間へ移され、そして流体が第一の容積ポンプ速度により決定される第二の容積ポンプ速度で、その可逆的ポンプ輸送により収縮室へ／から移される、請求項１９に記載の作動方法。
21. アクチュエータ室、アクチュエータ室内のアクチュエータ・ピストン及びアクチュエータ・ロッドのそれら部分が実質的に環状の容積の収縮室を定義し、同時に生じる第二と第一の容積ポンプ速度の比率が、実質的に収縮室内のアクチュエータ・ロッドのそれら部分の体積変化と、収縮室の環状の容積における相当する変化との比率に等しい、請求項２０に記載の作動方法。
22. 拡張室からの流体の移動に部分的に抵抗する背圧を発生するために十分に加圧された状態で、拡張室から移された又は拡張室へ移される流体を保持することを含む、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の作動方法。
23. 流体をポンプ輸送することにより拡張室へ／からの前記流体の前記移動を行うために配置された可逆流体ポンプを備えること、及び可逆流体ポンプの逆駆動を促すために十分な前記背圧を発生させ、それによって該ポンプが前記保持された流体を拡張室にポンプ輸送するように動作するのを促すことを含む、請求項２２に記載の作動方法。
24. 前記保持された流体を、前記拡張室及び前記収縮室と流体連通した状態に保つことを含む、請求項２２〜２３のいずれか一項に記載の作動方法。
25. 輸送手段シミュレータ・マシンにおいてシミュレートされた動作を提供するために用いられる、請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の作動方法。
26. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアクチュエータを含む、輸送手段の動作シミュレータ・マシン用の動作プラットフォーム。
27. 請求項２６に記載の動作プラットフォームを含む輸送手段の動作シミュレータ。
28. 拡張室と収縮室へ同時に供給される加圧流体の圧力が、アクチュエータにより経験されている荷重に従って決定される、請求項１〜１３又は２６あるいは２７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
29. 拡張室と収縮室へ同時に供給される加圧流体の圧力が、アクチュエータのアクチュエータ・ロッドの位置／伸びにより決定される、請求項１〜１３又は２６〜２８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
30. アクチュエータにより経験されている荷重に従って決定される流体圧力において、加圧流体を同時に拡張室と収縮室へ供給することを含む、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の作動方法。
31. アクチュエータのアクチュエータ・ロッドの位置／伸びにより決定される流体圧力において、同時に拡張室と収縮室へ供給される加圧流体を供給することを含む、請求項１４〜２５又は３０あるいは２６〜２８のいずれか一項に記載の方法。
32. 添付図面を参照して、上記の実施形態のいずれか一つにおいて実質的に記述されたような作動方法。
33. 添付図面を参照して、上記の実施形態のいずれか一つにおいて実質的に記述されたようなアクチュエータ。

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