JP3652642B2

JP3652642B2 - Fluid cylinder and actuation system

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Publication number: JP3652642B2
Application number: JP2001380952A
Authority: JP
Inventors: 敏夫神村; 浩二伊藤
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: JP2003184822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の操舵翼等の対象物を駆動する流体シリンダと、この流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体シリンダとして、図７に示すような油圧シリンダ９００が知られている。
【０００３】
図７において、従来の油圧シリンダ９００は、３つのシリンダ室９１１、９１２、９１３を形成するシリンダケース９１０と、シリンダケース９１０の２つのシリンダ室９１１、９１２を、シリンダケース９１０の一端部９１４側の油室９１１ａ、９１２ａ、及び、シリンダケース９１０の他端部９１５側の油室９１１ｂ、９１２ｂにそれぞれ区画する２つのフランジ部９２１、９２２を有し、一端部９２０ａがシリンダケース９１０の一端部９１４からシリンダケース９１０の外部に突出し、他端部９２０ｂがシリンダケース９１０の他端部９１５側のシリンダ室９１３の内部に突出するように、シリンダケース９１０の内部に収納されるピストンロッド９２０とを備えている。
【０００４】
なお、シリンダケース９１０には、ポート９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄが形成されており、油室９１１ａ、９１２ａは、ポート９１０ａ及びポート９１０ｃを介して油路９３１によって互いに連通されており、油室９１１ｂ、９１２ｂは、ポート９１０ｂ及びポート９１０ｄを介して油路９３２によって互いに連通されている。
【０００５】
また、シリンダケース９１０の他端部９１５は図示していない航空機の機体に取り付けられており、ピストンロッド９２０の一端部９２０ａは図示していない航空機の操舵翼に取り付けられている。
【０００６】
以上の構成によって、油圧シリンダ９００は、油路９３１及び油路９３２を通して供給される作動油に応じて伸縮し、航空機の機体に対する操舵翼の角度を変更させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の油圧シリンダ９００においては、ピストンロッド９２０のフランジ部９２１、９２２に圧力を与えるために作動油が供給されるシリンダ室９１１、９１２以外にも、ピストンロッド９２０の他端部９２０ｂを収納するだけで作動油が供給されることがないシリンダ室９１３がシリンダケース９１０に形成されなければならなかったので、小型化されることことは困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来と比較して小型化されることができる流体シリンダと、この流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムとを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の流体シリンダは、複数のシリンダ室を形成するシリンダケースと、複数の前記シリンダ室を、前記シリンダケースの一端部側の流体室及び前記シリンダケースの他端部側の流体室にそれぞれ区画する複数のフランジ部を有し、前記シリンダケースの内部に前記一端部から外部に突出するように収納されるピストンロッドと、前記シリンダケースの前記他端部側の前記シリンダ室の内部に配置され、前記ピストンロッドに形成される穴に前記他端部側から挿入される挿入部材とを備え、複数の前記シリンダ室の前記一端部側の前記流体室は、互いに連通され、複数の前記シリンダ室の前記他端部側の前記流体室は、互いに連通され、複数の前記シリンダ室の前記一端部側の前記流体室での前記ピストンロッドの受圧面積の総和と、複数の前記シリンダ室の前記他端部側の前記流体室での前記ピストンロッドの受圧面積の総和とが略同一である構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明の流体シリンダは、ピストンロッドを収納する全てのシリンダ室が、流体を供給され、供給される流体によってピストンロッドのフランジ部に圧力を与えることができるので、シリンダ室の内径が本発明の流体シリンダのシリンダ室の内径と等しい従来の流体シリンダと比較して、全長が短くされることができ、小型化されることができる。
【００１１】
なお、本発明の流体シリンダは、流体が供給される流体室でのピストンロッドの受圧面積の総和と、流体が排出される流体室でのピストンロッドの受圧面積の総和とが略同一であるので、上述したように従来の流体シリンダと比較して小型化されることができるにも拘らず、従来の流体シリンダと同様に、供給される流体の量と、排出される流体の量とを略同一とすることができる。
【００１２】
また、本発明の流体シリンダは、前記ピストンロッド及び前記挿入部材の内部に、前記ピストンロッド及び前記挿入部材の一方に対して固定されるボビンと、前記ピストンロッド及び前記挿入部材の他方に対して固定されるコアロッドとを有する差動トランス型位置検出器を備える構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の流体シリンダは、差動トランス型位置検出器が内部に配置されることができ、差動トランス型位置検出器が外部に配置される場合と比較して小型化されることができる。
【００１４】
また、本発明のアクチュエーションシステムは、流体シリンダと、前記流体が供給される供給ポートに連通される前記流体室、及び、前記流体が排出される排出ポートに連通される前記流体室を切り替える切替手段と、前記切替手段及び前記排出ポートの間に配置されて、前記流体を貯えておき、前記切替手段側の前記流体の圧力に応じて、貯えた前記流体を前記切替手段側に補充する流体補充手段とを備える構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明のアクチュエーションシステムは、上述したように流体シリンダが従来の流体シリンダと比較して小型化されることができるので、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムと比較して小型化されることができる。
【００１６】
なお、本発明のアクチュエーションシステムは、上述したように流体シリンダが、従来の流体シリンダと同様に、供給される流体の量と、排出される流体の量とを略同一とすることができるので、上述したように従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムと比較して小型化されることができるにも拘らず、流体補充手段の容量を、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムの流体補充手段の容量と略同一とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、本実施の形態に係る流体シリンダとしての油圧シリンダと、アクチュエーションシステムとの構成について説明する。
【００１９】
図１において、本実施の形態に係る油圧シリンダ１００は、２つのシリンダ室１１１、１１２を形成するシリンダケース１１０と、シリンダケース１１０の２つのシリンダ室１１１、１１２を、シリンダケース１１０の一端部１１３側の流体室としての油室１１１ａ、１１２ａ、及び、シリンダケース１１０の他端部１１４側の流体室としての油室１１１ｂ、１１２ｂにそれぞれ区画する互いに外径が略同一である２つのフランジ部１２１、１２２を有し、一端部１２０ａがシリンダケース１１０の一端部１１３からシリンダケース１１０の外部に突出し、他端部１２０ｂがシリンダケース１１０の他端部１１４側のシリンダ室１１２の内部に突出するように、シリンダケース１１０の内部に収納されるピストンロッド１２０とを備えている。
【００２０】
なお、シリンダケース１１０には、ポート１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが形成されており、油室１１１ａ、１１２ａは、ポート１１０ａ及びポート１１０ｃを介して油路２８１によって互いに連通されており、油室１１１ｂ、１１２ｂは、ポート１１０ｂ及びポート１１０ｄを介して油路２８２によって互いに連通されている。
【００２１】
また、シリンダケース１１０と、ピストンロッド１２０との間には、作動油の漏洩を防止するシールリング１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７が設けられている。
【００２２】
ここで、シリンダケース１１０は、ケース本体１１５と、ピストンロッド１２０が挿入され、ケース本体１１５に対して一端部１１３側に配置される第一カバー部材１１６と、第一カバー部材１１６と螺合してケース本体１１５に対する第一カバー部材１１６の他端部１１４側への移動を規制するナット１１７と、ケース本体１１５に対して他端部１１４側に配置されて、複数のボルト１８８によってケース本体１１５に固定される第二カバー部材１１８と、第二カバー部材１１８に他端部１１４側から固定され、図示していない航空機の機体に取り付けられる機体側フック部材１１９とを有している。
【００２３】
なお、第一カバー部材１１６は、ケース本体１１５の凹部に嵌合されるメタルリング１８９によって、ケース本体１１５に対する一端部１１３側への移動を規制されている。
【００２４】
また、ケース本体１１５と、第一カバー部材１１６との間、ケース本体１１５と、第二カバー部材１１８との間には、それぞれ作動油の漏洩を防止するシールリング１９０、１９１が設けられている。
【００２５】
また、ピストンロッド１２０は、ロッド本体１２３と、ロッド本体１２３に一端部１２０ａ側から螺合され、図示していない航空機の操舵翼に取り付けられる操舵翼側フック部材１２４と、フランジ部１２１を形成するフランジ部材１２５と、ロッド本体１２３と螺合してロッド本体１２３に対するフランジ部材１２５の一端部１２０ａ側への移動を規制するナット１２６とを有している。
【００２６】
ここで、ロッド本体１２３は、油室１１１ａの内部での外径１２３ａと比較して、油室１１１ｂの内部での外径１２３ｂが大きく、油室１１１ａ及び油室１１１ｂの間に段差部１２３ｃを有しており、段差部１２３ｃによってフランジ部材１２５の他端部１２０ｂ側への移動を規制するようになっている。
【００２７】
また、ロッド本体１２３は、油室１１２ｂ側に開口する穴１２３ｄを形成しており、穴１２３ｄの径１２３ｅと、油室１１１ａの内部での外径１２３ａとが略同一になっており、油室１１１ｂの内部での外径１２３ｂと、油室１１２ａの内部での外径１２３ｆとが略同一になっている。
【００２８】
ここで、上述したように、２つのフランジ部１２１、１２２の外径は互いに略同一であるので、油室１１１ａでのピストンロッド１２０の受圧面積と、油室１１２ｂでのピストンロッド１２０の受圧面積とは略同一になっており、油室１１１ｂでのピストンロッド１２０の受圧面積と、油室１１２ａでのピストンロッド１２０の受圧面積とは略同一になっている。
【００２９】
したがって、２つのシリンダ室１１１、１１２のシリンダケース１１０の一端部１１３側の油室１１１ａ、１１２ａでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和と、２つのシリンダ室１１１、１１２のシリンダケース１１０の他端部１１４側の油室１１１ｂ、１１２ｂでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和とは略同一になっている。
【００３０】
また、ロッド本体１２３と、フランジ部材１２５との間には、作動油の漏洩を防止するシールリング１９２が設けられている。
【００３１】
また、油圧シリンダ１００は、シリンダケース１１０の他端部１１４側のシリンダ室１１２の内部に配置され、ピストンロッド１２０のロッド本体１２３に形成される穴１２３ｄに他端部１１４側から挿入される挿入部材であり、油圧シリンダ１００全体の重量の均衡をとるためのバランス部材１４１を備えている。
【００３２】
ここで、バランス部材１４１と、シリンダケース１１０の第二カバー部材１１８との間、バランス部材１４１と、ピストンロッド１２０のロッド本体１２３との間には、作動油の漏洩を防止するシールリング１９３、１９４、１９５が設けられている。
【００３３】
また、油圧シリンダ１００は、ピストンロッド１２０及びバランス部材１４１の内部に、複数のボルト１９６でシリンダケース１１０の第二カバー部材１１８に固定されることによって、バランス部材１４１に対して固定されるボビン１５１と、ピストンロッド１２０の操舵翼側フック部材１２４に螺合することによって、ピストンロッド１２０に対して固定されるコアロッド１５２とを有し、ボビン１５１に対するコアロッド１５２の位置を検出する差動トランス型位置検出器（ＬＶＤＴ）１５０を備えている。
【００３４】
ここで、バランス部材１４１は、ボビン１５１のフランジ部１５１ａと、シリンダケース１１０の第二カバー部材１１８とに挟まれることによって、シリンダケース１１０に対して固定されている。
【００３５】
また、図２に示すように、本実施の形態に係るアクチュエーションシステム２００は、油圧シリンダ１００を備えている。
【００３６】
ここで、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼には、油圧シリンダ１００以外に、アクチュエーションシステム２００と同様な構成のアクチュエーションシステムの油圧シリンダが取り付けられている。
【００３７】
また、図示していない航空機は、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼以外にも、アクチュエーションシステム２００と同様な構成のアクチュエーションシステムの油圧シリンダが取り付けられている操舵翼を有している。
【００３８】
また、アクチュエーションシステム２００は、電気信号が入力されて、入力された電気信号に応じた力を出力する入力部２１１、２１２を有し、入力部２１１、２１２が出力する力に応じて、第１の位置（図２参照）、第２の位置（図３参照）、及び、第３の位置（図４参照）に位置が切り替わることによって、図示していない油圧ポンプに連通されて作動油が供給される供給ポート２０１、及び、図示していないタンクに連通されて作動油が排出される排出ポート２０２のうち、油圧シリンダ１００の油室１１１ａ、１１２ａが連通するポート、及び、油圧シリンダ１００の油室１１１ｂ、１１２ｂが連通するポートを切り替える切替手段としてのポート切替弁２１０を備えている。
【００３９】
なお、ポート切替弁２１０は、供給ポート２０１と油圧シリンダ１００との間、及び、排出ポート２０２と油圧シリンダ１００との間に配置されている。
【００４０】
また、アクチュエーションシステム２００は、図示していない操作レバーからの電気信号と、油圧シリンダ１００の差動トランス型位置検出器１５０からの電気信号とに応じて、ポート切替弁２１０の入力部２１１、２１２に電気信号を入力してポート切替弁２１０の位置を変更するコントローラ３００を備えている。
【００４１】
また、アクチュエーションシステム２００は、ポート切替弁２１０及び排出ポート２０２の間に配置されて、作動油を貯えておき、ポート切替弁２１０側の作動油の圧力に応じて、貯えた作動油をポート切替弁２１０側に補充する流体補充手段としての圧力コンペンセータ２２０を備えている。圧力コンペンセータ２２０は、例えば油圧シリンダ１００のシリンダ室１１１、１１２（図１参照）の内部の作動油が熱によって膨張した場合に作動油を貯えておき、例えば、油圧シリンダ１００のシリンダ室１１１、１１２の内部の作動油が熱によって収縮した場合や、油圧シリンダ１００のシリンダ室１１１、１１２の内部の作動油がシールリング１８１、１８２、１８３（図１参照）を介して外部に漏洩した場合に、貯えた作動油をポート切替弁２１０側に補充するようになっている。
【００４２】
また、アクチュエーションシステム２００は、供給ポート２０１及びポート切替弁２１０の間に配置されて、供給ポート２０１から供給される作動油内の不純物を濾過するフィルタ２３０と、フィルタ２３０及びポート切替弁２１０の間に配置されて、フィルタ２３０を通過した作動油の逆流を防止する逆止弁２４０とを備えている。
【００４３】
また、アクチュエーションシステム２００は、油圧シリンダ１００及びポート切替弁２１０の間に配置されて、バネ２５１と、作動油が入力される入力部２５２、２５３とを有し、バネ２５１の付勢力と、入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力とに応じて、第１の位置（図２参照）、第２の位置（図５参照）、及び、第３の位置（図６参照）に切り替わることによって、アクチュエーションシステム２００の動作モードを、アクチュエーションシステム２００の内部の作動油の圧力、及び、アクチュエーションシステム２００の電気系統に異常が発生していない場合の動作モードであるノーマルモード（図２参照）と、ノーマルモードで動作することはできないが、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼に取り付けられている油圧シリンダを備えた他のアクチュエーションシステムがノーマルモードで動作することができることを阻害しない動作モードであるバイパスモード（図５参照）と、ノーマルモードで動作することができず、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼に取り付けられている油圧シリンダを備えたアクチュエーションシステムにもノーマルモードで動作することができるものが無い場合の動作モードであるダンピングモード（図６参照）とに切り替えるモード切替弁２５０を備えている。
【００４４】
また、アクチュエーションシステム２００は、バネ２６１と、コントローラ３００から電気信号が入力されて、入力された電気信号に応じた力を出力する入力部２６２とを有し、逆止弁２４０及びポート切替弁２１０の間の作動油と、圧力コンペンセータ２２０及びポート切替弁２１０の間の作動油とが供給され、バネ２６１の付勢力と、入力部２６２が出力する力とに応じて、逆止弁２４０及びポート切替弁２１０の間の作動油をモード切替弁２５０の入力部２５２に入力する第１の位置（図２参照）と、圧力コンペンセータ２２０及びポート切替弁２１０の間の作動油をモード切替弁２５０の入力部２５２に入力する第２の位置（図５参照）とに切り替わことによって、モード切替弁２５０の位置を変更してアクチュエーションシステム２００の動作モードを制御するモード制御弁２６０を備えている。
【００４５】
また、アクチュエーションシステム２００は、バネ２７１と、コントローラ３００から電気信号が入力されて、入力された電気信号に応じた力を出力する入力部２７２とを有し、逆止弁２４０及びポート切替弁２１０の間の作動油と、圧力コンペンセータ２２０及びポート切替弁２１０の間の作動油とが供給され、バネ２７１の付勢力と、入力部２７２が出力する力とに応じて、逆止弁２４０及びポート切替弁２１０の間の作動油をモード切替弁２５０の入力部２５３に入力する第１の位置（図２参照）と、圧力コンペンセータ２２０及びポート切替弁２１０の間の作動油をモード切替弁２５０の入力部２５３に入力する第２の位置（図６参照）とに切り替わことによって、モード切替弁２５０の位置を変更してアクチュエーションシステム２００の動作モードを制御するモード制御弁２７０を備えている。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る流体シリンダとしての油圧シリンダと、アクチュエーションシステムとの動作について説明する。
【００４７】
（１）アクチュエーションシステム２００がノーマルモードでの動作
コントローラ３００は、図示していない圧力検出器からの出力によってアクチュエーションシステム２００の内部の作動油の圧力に異常が発生していないと判断し、アクチュエーションシステム２００の電気系統に異常が発生していないと判断した場合、信号伝達路３０１及び信号伝達路３０２を介して、モード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２に電気信号を入力する。
【００４８】
モード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２は、コントローラ３００から電気信号が入力されると、入力された電気信号に応じた力を出力する。モード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２によって出力される力が、バネ２６１及びバネ２７１の付勢力より大きくなると、モード制御弁２６０及びモード制御弁２７０は、共に図２に示すような第１の位置に移動して、逆止弁２４０との間に設けられる油路２８３と、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３との間に設けられる油路２８４、２８５とを連通させる。
【００４９】
油路２８３と、油路２８４、２８５とが連通すると、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力は、フィルタ２３０、及び、逆止弁２４０を介して供給ポート２０１から供給される作動油の圧力と等しい圧力（以下、高圧という。）になる。
【００５０】
モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力が、共に高圧になると、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力の合力は、バネ２５１の付勢力より大きくなり、モード切替弁２５０は、図２に示すように、ポート切替弁２１０との間に設けられた油路２８６及び油路２８７と、油路２８１及び油路２８２とを連通させる第１の位置に移動して、アクチュエーションシステム２００の動作モードをノーマルモードに切り替える。
【００５１】
コントローラ３００は、モード切替弁２５０が第１の位置に移動すると、図示していない操作レバーからの電気信号と、油圧シリンダ１００の差動トランス型位置検出器１５０から信号伝達路３０３を介して入力される電気信号とに応じて、信号伝達路３０４、３０５を介してポート切替弁２１０の入力部２１１、２１２に電気信号を入力する。
【００５２】
より詳細に説明すると、コントローラ３００は、図示していない操作レバーからの電気信号と、油圧シリンダ１００の差動トランス型位置検出器１５０からの電気信号とに基づいて、ピストンロッド１２０がシリンダケース１１０に対して、図示していない操作レバーによって指定された位置に達しておらず、矢印１００ａの示す方向に移動する必要があると判断した場合、ピストンロッド１２０がシリンダケース１１０に対して、図示していない操作レバーによって指定された位置に達するまで、ポート切替弁２１０の入力部２１１に信号伝達路３０４を介して電気信号を入力し、入力部２１２に電気信号を入力しない。
【００５３】
ポート切替弁２１０の入力部２１１は、コントローラ３００から電気信号が入力されると、入力された電気信号に応じた力を出力する。一方、ポート切替弁２１０の入力部２１２は、コントローラ３００から電気信号が入力されず、力を出力しない。したがって、ポート切替弁２１０は、ポート切替弁２１０の入力部２１１で出力される力によって、図３に示す第２の位置に移動して、油路２８６、及び、油路２８７と、圧力コンペンセータ２２０との間に設けられる油路２８８、及び、油路２８３とを連通させる。
【００５４】
油路２８６、２８７と、油路２８８、２８３とが連通すると、油圧シリンダ１００の油室１１１ｂ、１１２ｂには、供給ポート２０１から作動油がフィルタ２３０、逆止弁２４０、油路２８３、ポート切替弁２１０、油路２８７、モード切替弁２５０、及び、油路２８２を介して供給され、排出ポート２０２には、油圧シリンダ１００の油室１１１ａ、１１２ａから作動油が油路２８１、モード切替弁２５０、油路２８６、ポート切替弁２１０、油路２８８、及び、圧力コンペンセータ２２０を介して排出される。
【００５５】
したがって、ピストンロッド１２０は、シリンダケース１１０に対して矢印１００ａの示す方向に移動する。
【００５６】
また、コントローラ３００は、図示していない操作レバーからの電気信号と、油圧シリンダ１００の差動トランス型位置検出器１５０からの電気信号とに基づいて、ピストンロッド１２０がシリンダケース１１０に対して、図示していない操作レバーによって指定された位置に達しておらず、矢印１００ｂの示す方向に移動する必要があると判断した場合、ピストンロッド１２０がシリンダケース１１０に対して、図示していない操作レバーによって指定された位置に達するまで、ポート切替弁２１０の入力部２１２に信号伝達路３０５を介して電気信号を入力し、入力部２１１に電気信号を入力しない。
【００５７】
ポート切替弁２１０の入力部２１１は、コントローラ３００から電気信号が入力されず、力を出力しない。一方、ポート切替弁２１０の入力部２１２は、コントローラ３００から電気信号が入力されると、入力された電気信号に応じた力を出力する。したがって、ポート切替弁２１０は、ポート切替弁２１０の入力部２１２で出力される力によって、図４に示す第３の位置に移動して、油路２８６、２８７と、油路２８３、２８８とを連通させる。
【００５８】
油路２８６、２８７と、油路２８３、２８８とが連通すると、油圧シリンダ１００の油室１１１ａ、１１２ａには、供給ポート２０１から作動油がフィルタ２３０、逆止弁２４０、油路２８３、ポート切替弁２１０、油路２８６、モード切替弁２５０、及び、油路２８１を介して供給され、排出ポート２０２には、油圧シリンダ１００の油室１１１ｂ、１１２ｂから作動油が油路２８２、モード切替弁２５０、油路２８７、ポート切替弁２１０、油路２８８、及び、圧力コンペンセータ２２０を介して排出される。
【００５９】
したがって、ピストンロッド１２０は、シリンダケース１１０に対して矢印１００ｂの示す方向に移動する。
【００６０】
（２）アクチュエーションシステム２００がバイパスモードでの動作
コントローラ３００は、図示していない圧力検出器からの出力によってアクチュエーションシステム２００の内部の作動油の圧力に異常が発生していると判断し、アクチュエーションシステム２００の電気系統に異常が発生していないと判断し、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼に取り付けられている油圧シリンダを備えたアクチュエーションシステムからの信号によって、それらのアクチュエーションシステムにノーマルモードで動作するものが有ると判断した場合、モード制御弁２６０の入力部２６２に電気信号を入力せず、モード制御弁２７０の入力部２７２に信号伝達路３０２を介して電気信号を入力する。
【００６１】
モード制御弁２６０の入力部２６２は、コントローラ３００から電気信号が入力されず、力を出力しないので、モード制御弁２６０は、バネ２６１の付勢力によって、図５に示すような第２の位置に移動して、油路２８８と、油路２８４とを連通させる。
【００６２】
油路２８８と、油路２８４とが連通すると、モード切替弁２５０の入力部２５２に入力される作動油の圧力は、圧力コンペンセータ２２０に蓄えられた作動油の圧力、或いは、圧力コンペンセータ２２０を介して排出ポート２０２から排出される作動油の圧力と等しい圧力（以下、低圧という。）になる。
【００６３】
また、モード制御弁２７０の入力部２７２は、コントローラ３００から電気信号が入力されると、入力された電気信号に応じた力を出力する。モード制御弁２７０の入力部２７２によって出力される力が、バネ２７１の付勢力より大きくなると、モード制御弁２７０は、図５に示すような第１の位置に移動して、油路２８３と、油路２８５とを連通させる。
【００６４】
油路２８３と、油路２８５とが連通すると、モード切替弁２５０の入力部２５３に入力される作動油の圧力は、高圧になる。
【００６５】
モード切替弁２５０の入力部２５２に入力される作動油の圧力が低圧になり、モード切替弁２５０の入力部２５３に入力される作動油の圧力が高圧になると、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力の合力は、バネ２５１の付勢力と略同一となり、モード切替弁２５０は、図５に示すように、油路２８１及び油路２８２を互いに連通させ、油路２８６及び油路２８７と連通させない第２の位置に移動して、アクチュエーションシステム２００の動作モードをバイパスモードに切り替える。
【００６６】
モード切替弁２５０が第２の位置に移動すると、油圧シリンダ１００の油室１１１ａ、１１２ａと、油室１１１ｂ、１１２ｂとは、油路２８１、モード切替弁２５０、及び、油路２８２を介して連通するので、ピストンロッド１２０はシリンダケース１１０に対して矢印１００ａ及び矢印１００ｂの示す方向に自由に移動することができる。
【００６７】
したがって、アクチュエーションシステム２００は、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼をノーマルモードで駆動する他のアクチュエーションシステムの動作を妨げず、アクチュエーションシステム２００を備えた図示していない航空機は、飛行し続けることができる。
【００６８】
なお、以上の説明においては、コントローラ３００が、モード制御弁２６０の入力部２６２に電気信号を入力せず、モード制御弁２７０の入力部２７２に信号伝達路３０２を介して電気信号を入力するようになっていたが、モード制御弁２６０の入力部２６２に信号伝達路３０１を介して電気信号を入力し、モード制御弁２７０の入力部２７２に電気信号を入力しないようになっていても、アクチュエーションシステム２００はバイパスモードで動作することができる。
【００６９】
（３）アクチュエーションシステム２００がダンピングモードでの動作
コントローラ３００は、図示していない圧力検出器からの出力によってアクチュエーションシステム２００の内部の作動油の圧力に異常が発生していると判断し、アクチュエーションシステム２００の電気系統に異常が発生していないと判断し、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼に取り付けられている油圧シリンダを備えたアクチュエーションシステムからの信号によって、それらのアクチュエーションシステムにノーマルモードで動作するものが無いと判断した場合、モード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２に電気信号を入力しない。
【００７０】
モード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２は、コントローラ３００から電気信号が入力されず、力を出力しないので、モード制御弁２６０及びモード制御弁２７０は、バネ２６１及びバネ２７１の付勢力によって、図６に示すような第２の位置に移動して、油路２８８と、油路２８４、２８５とを連通させる。
【００７１】
油路２８８と、油路２８４、２８５とが連通すると、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力は低圧になる。
【００７２】
モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力が共に低圧になると、モード切替弁２５０の入力部２５２、２５３に入力される作動油の圧力の合力は、バネ２５１の付勢力より小さくなり、モード切替弁２５０は、図６に示すように、油路２８１及び油路２８２を互いにオリフィス２５０ａを介して連通させ、油路２８６及び油路２８７と連通させない第３の位置に移動して、アクチュエーションシステム２００の動作モードをダンピングモードに切り替える。
【００７３】
モード切替弁２５０が第３の位置に移動すると、油圧シリンダ１００の油室１１１ａ、１１２ａと、油室１１１ｂ、１１２ｂとは、油路２８１、モード切替弁２５０のオリフィス２５０ａ、及び、油路２８２を介して連通するので、ピストンロッド１２０は、シリンダケース１１０に対して矢印１００ａ及び矢印１００ｂの示す方向に、アクチュエーションシステム２００がバイパスモードで動作する場合と比較して、大きな抵抗を受けながら移動するようになる。
【００７４】
したがって、アクチュエーションシステム２００は、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼のフラッタを効果的に回避することができ、アクチュエーションシステム２００を備えた図示していない航空機は、油圧シリンダ１００が取り付けられている図示していない操舵翼以外の操舵翼を使用して飛行し続けることができる。
【００７５】
なお、以上においては、コントローラ３００が、図示していない圧力検出器からの出力によってアクチュエーションシステム２００の内部の作動油の圧力に異常が発生していると判断した場合について説明したが、アクチュエーションシステム２００の電気系統に異常が発生した場合も、コントローラ３００はモード制御弁２６０の入力部２６２、及び、モード制御弁２７０の入力部２７２に電気信号を入力しないので、アクチュエーションシステム２００はダンピングモードで動作することになる。
【００７６】
以上説明したように、油圧シリンダ１００は、ピストンロッド１２０を収納する全てのシリンダ室１１１、１１２が、作動油を供給され、供給される作動油によってピストンロッド１２０のフランジ部１２１、１２２に圧力を与えることができるので、シリンダ室の内径が油圧シリンダ１００のシリンダ室１１１、１１２の内径と等しい従来の油圧シリンダと比較して、全長が短くされることができ、小型化されることができる。
【００７７】
したがって、油圧シリンダ１００を備えるアクチュエーションシステム２００は、従来の油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムと比較して小型化されることができる。
【００７８】
また、油圧シリンダ１００は、作動油が供給される油室（油室１１１ａ、１１２ａと、油室１１１ｂ、１１２ｂとの一方）でのピストンロッド１２０の受圧面積の総和と、作動油が排出される油室（油室１１１ａ、１１２ａと、油室１１１ｂ、１１２ｂとの他方）でのピストンロッド１２０の受圧面積の総和とが略同一であるので、上述したように従来の油圧シリンダと比較して小型化されることができるにも拘らず、従来の油圧シリンダと同様に、供給される作動油の量と、排出される作動油の量とを略同一とすることができる。
【００７９】
また、油圧シリンダ１００は、作動油が供給される油室でのピストンロッド１２０の受圧面積の総和と、作動油が排出される油室でのピストンロッド１２０の受圧面積の総和とが略同一であるので、矢印１００ａ及び矢印１００ｂの示す方向の出力の大きさを互いに略同一にすることができる。
【００８０】
アクチュエーションシステム２００は、油圧シリンダ１００が供給される作動油の量と、排出される作動油の量とを略同一とすることができるので、圧力コンペンセータ２２０に蓄えられている作動油の量が油圧シリンダ１００のシリンダケース１１０に対するピストンロッド１２０の移動に応じて増減することを防止することができる。
【００８１】
したがって、油圧シリンダ１００を備えるアクチュエーションシステム２００は、上述したように従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムと比較して小型化されることができるにも拘らず、圧力コンペンセータ２２０の容量を、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムの圧力コンペンセータの容量と略同一に維持することができ、圧力コンペンセータ２２０の重量を、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムの圧力コンペンセータの重量と略同一に維持することができる。
【００８２】
また、アクチュエーションシステム２００は、圧力コンペンセータ２２０に蓄えられる作動油の量が油圧シリンダ１００のシリンダケース１１０に対するピストンロッド１２０の移動に応じて増減することを防止することができるので、圧力コンペンセータ２２０の動作回数を、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムの圧力コンペンセータの動作回数と略同一とすることができ、圧力コンペンセータ２２０の耐久寿命を、従来の流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムの圧力コンペンセータの耐久寿命と略同一に維持することができる。
【００８３】
また、油圧シリンダ１００は、本実施の形態において、ピストンロッド１２０及びバランス部材１４１の内部に、バランス部材１４１に対して固定されるボビン１５１と、ピストンロッド１２０に対して固定されるコアロッド１５２とを有する差動トランス型位置検出器１５０を備えているので、差動トランス型位置検出器１５０が油圧シリンダ１００の外部に配置される場合と比較して小型化されることができるが、本発明によれば、差動トランス型位置検出器１５０が油圧シリンダ１００の外部に配置される構成であっても良いし、差動トランス型位置検出器１５０を備えていなくても良い。
【００８４】
なお、油圧シリンダ１００は、本実施の形態においては、２つのシリンダ室１１１、１１２を形成していたが、本発明によれば、３つ以上のシリンダ室を形成する構成であっても良い。
【００８５】
また、油圧シリンダ１００は、本実施の形態において、フランジ部１２１、１２２の外径が互いに略同一であり、ロッド本体１２３の穴１２３ｄの径１２３ｅと、油室１１１ａの内部での外径１２３ａとが略同一であり、油室１１１ｂの内部での外径１２３ｂと、油室１１２ａの内部での外径１２３ｆとが略同一であったので、油室１１１ａ、１１２ａでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和と、油室１１１ｂ、１１２ｂでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和とが略同一になっていたが、本発明によれば、油室１１１ａ、１１２ａでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和と、油室１１１ｂ、１１２ｂでのピストンロッド１２０の受圧面積の総和とが略同一になる値であれば、フランジ部１２１、１２２の外径や、ロッド本体１２３の穴１２３ｄの径１２３ｅ、油室１１１ａの内部での外径１２３ａ、油室１１１ｂの内部での外径１２３ｂ、油室１１２ａの内部での外径１２３ｆの値は任意に設計されることができる。
【００８６】
また、本実施の形態においては、流体として油を使用していたが、本発明によれば、流体は油以外の液体であっても良い。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来と比較して小型化されることができる流体シリンダと、この流体シリンダを備えるアクチュエーションシステムとを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る油圧シリンダの側面断面図である。
【図２】モード切替弁及びポート切替弁が第１の位置にある状態での、図１に示す油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムの油圧回路図である。
【図３】モード切替弁が第１の位置にあり、ポート切替弁が第２の位置にある状態での、図１に示す油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムの油圧回路図である。
【図４】モード切替弁が第１の位置にあり、ポート切替弁が第３の位置にある状態での、図１に示す油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムの油圧回路図である。
【図５】モード切替弁が第２の位置にある状態での、図１に示す油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムの油圧回路図である。
【図６】モード切替弁が第３の位置にある状態での、図１に示す油圧シリンダを備えるアクチュエーションシステムの油圧回路図である。
【図７】従来の油圧シリンダの側面断面図である。
【符号の説明】
１００油圧シリンダ（流体シリンダ）
１１０シリンダケース
１１１、１１２シリンダ室
１１３一端部
１１４他端部
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ油室（流体室）
１２０ピストンロッド
１２１、１２２フランジ部
１２３ｄ穴
１４１バランス部材（挿入部材）
１５０差動トランス型位置検出器
１５１ボビン
１５２コアロッド
２００アクチュエーションシステム
２０１供給ポート
２０２排出ポート
２１０ポート切替弁（切替手段）
２２０圧力コンペンセータ（流体補充手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid cylinder that drives an object such as an aircraft steering wing, and an actuation system including the fluid cylinder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hydraulic cylinder 900 as shown in FIG. 7 is known as a fluid cylinder.
[0003]
In FIG. 7, a conventional hydraulic cylinder 900 includes a cylinder case 910 that forms three cylinder chambers 911, 912, and 913, and two cylinder chambers 911 and 912 of the cylinder case 910 that are connected to one end 914 side of the cylinder case 910. The oil chambers 911a and 912a have two flange portions 921 and 922 that are divided into oil chambers 911b and 912b on the other end 915 side of the cylinder case 910, respectively, and one end portion 920a extends from one end portion 914 of the cylinder case 910. A piston rod 920 housed inside the cylinder case 910 so that the other end 920b protrudes into the cylinder chamber 913 on the other end 915 side of the cylinder case 910. Yes.
[0004]
The cylinder case 910 has ports 910a, 910b, 910c, and 910d. The oil chambers 911a and 912a are connected to each other by an oil passage 931 via the ports 910a and 910c, and the oil chamber 911b. , 912b are communicated with each other by an oil passage 932 through a port 910b and a port 910d.
[0005]
The other end 915 of the cylinder case 910 is attached to an aircraft body (not shown), and one end 920a of the piston rod 920 is attached to an aircraft steering wing (not shown).
[0006]
With the above configuration, the hydraulic cylinder 900 can be expanded and contracted according to the hydraulic oil supplied through the oil passage 931 and the oil passage 932, and the angle of the steering wing with respect to the aircraft body can be changed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional hydraulic cylinder 900, the other end portion 920b of the piston rod 920 is provided in addition to the cylinder chambers 911 and 912 to which hydraulic oil is supplied to apply pressure to the flange portions 921 and 922 of the piston rod 920. Since the cylinder chamber 913 in which the hydraulic oil is not supplied simply by being stored has to be formed in the cylinder case 910, there is a problem that it is difficult to reduce the size.
[0008]
Then, an object of this invention is to provide the fluid cylinder which can be reduced in size compared with the past, and an actuation system provided with this fluid cylinder.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a fluid cylinder of the present invention includes a cylinder case forming a plurality of cylinder chambers, and a plurality of the cylinder chambers. Said Fluid chamber at one end of cylinder case And said A piston rod having a plurality of flange portions respectively partitioned into fluid chambers on the other end side of the cylinder case, and housed in the cylinder case so as to protrude outward from the one end portion; and the cylinder case An insertion member disposed inside the cylinder chamber on the other end side and inserted from the other end side into a hole formed in the piston rod; The fluid chambers on the one end side of the plurality of cylinder chambers communicate with each other, the fluid chambers on the other end side of the plurality of cylinder chambers communicate with each other, The total pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber on the one end side of the plurality of cylinder chambers, and the pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber on the other end side of the plurality of cylinder chambers. The sum is substantially the same.
[0010]
With this configuration, in the fluid cylinder of the present invention, all cylinder chambers that house the piston rod are supplied with fluid, and pressure can be applied to the flange portion of the piston rod by the supplied fluid. Compared with the conventional fluid cylinder having the same inner diameter of the cylinder chamber of the fluid cylinder of the present invention, the overall length can be shortened and the size can be reduced.
[0011]
In the fluid cylinder of the present invention, the total pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber to which the fluid is supplied is substantially the same as the total pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber from which the fluid is discharged. As described above, the amount of fluid to be supplied and the amount of fluid to be discharged are substantially the same as those of the conventional fluid cylinder, although it can be downsized as compared with the conventional fluid cylinder. Can be the same.
[0012]
The fluid cylinder according to the present invention includes a bobbin fixed to one of the piston rod and the insertion member inside the piston rod and the insertion member, and the other of the piston rod and the insertion member. A differential transformer type position detector having a core rod to be fixed is provided.
[0013]
With this configuration, the fluid cylinder of the present invention can have the differential transformer type position detector disposed therein, and can be downsized as compared with the case where the differential transformer type position detector is disposed outside. be able to.
[0014]
In addition, the actuation system of the present invention is configured to switch between a fluid cylinder, the fluid chamber communicated with the supply port to which the fluid is supplied, and the fluid chamber communicated with the discharge port from which the fluid is discharged. And a fluid which is disposed between the switching means and the discharge port, stores the fluid, and replenishes the stored fluid to the switching means side according to the pressure of the fluid on the switching means side And a replenishing means.
[0015]
With this configuration, the actuation system of the present invention can be reduced in size as compared with a conventional fluid cylinder since the fluid cylinder can be downsized as compared with the conventional fluid cylinder. Can be
[0016]
In the actuation system of the present invention, as described above, the fluid cylinder can make the amount of fluid supplied and the amount of fluid discharged substantially the same as in the conventional fluid cylinder. As described above, the capacity of the fluid replenishing means can be reduced as compared with the actuation system having the conventional fluid cylinder, but the fluid replenishing means of the actuation system having the conventional fluid cylinder can be reduced. The capacity can be substantially the same.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
First, a configuration of a hydraulic cylinder as a fluid cylinder according to the present embodiment and an actuation system will be described.
[0019]
In FIG. 1, a hydraulic cylinder 100 according to the present embodiment includes a cylinder case 110 that forms two cylinder chambers 111 and 112, and two cylinder chambers 111 and 112 of the cylinder case 110 that are connected to one end 113 of the cylinder case 110. Two flange portions 121 having substantially the same outer diameter that are divided into oil chambers 111a and 112a as fluid chambers on the side and oil chambers 111b and 112b as fluid chambers on the other end 114 side of the cylinder case 110, respectively. , 122 such that one end 120a protrudes from one end 113 of the cylinder case 110 to the outside of the cylinder case 110 and the other end 120b protrudes into the cylinder chamber 112 on the other end 114 side of the cylinder case 110. And a piston rod 120 housed in the cylinder case 110.
[0020]
The cylinder case 110 is formed with ports 110a, 110b, 110c, and 110d. The oil chambers 111a and 112a are connected to each other by an oil passage 281 through the ports 110a and 110c, and the oil chamber 111b. , 112b are connected to each other by an oil passage 282 through a port 110b and a port 110d.
[0021]
In addition, seal rings 181, 182, 183, 184, 185, 186, and 187 are provided between the cylinder case 110 and the piston rod 120 to prevent leakage of hydraulic oil.
[0022]
Here, the cylinder case 110 has a case body 115 and a piston rod 120 inserted therein, and is screwed into the first cover member 116 and the first cover member 116 disposed on the one end 113 side with respect to the case body 115. The nut 117 that restricts the movement of the first cover member 116 toward the other end 114 with respect to the case main body 115 and the case main body 115 are disposed on the other end 114 side with respect to the case main body 115, and a plurality of bolts 188. A second cover member 118 fixed to the second cover member 118, and a fuselage-side hook member 119 fixed to the second cover member 118 from the other end 114 side and attached to an aircraft fuselage (not shown).
[0023]
The first cover member 116 is restricted from moving toward the one end 113 with respect to the case main body 115 by a metal ring 189 fitted in the recess of the case main body 115.
[0024]
Further, seal rings 190 and 191 are provided between the case main body 115 and the first cover member 116, and between the case main body 115 and the second cover member 118, respectively, for preventing leakage of hydraulic oil. .
[0025]
The piston rod 120 includes a rod main body 123, a steering blade side hook member 124 that is screwed to the rod main body 123 from the one end 120 a side and is attached to a steering wing of an aircraft not shown, and a flange that forms a flange portion 121. A member 125 and a nut 126 that is screwed into the rod main body 123 and restricts the movement of the flange member 125 relative to the rod main body 123 toward the one end 120a side.
[0026]
Here, the rod body 123 has a larger outer diameter 123b inside the oil chamber 111b than the outer diameter 123a inside the oil chamber 111a, and a step 123c is formed between the oil chamber 111a and the oil chamber 111b. And the movement of the flange member 125 toward the other end 120b is regulated by the step portion 123c.
[0027]
Further, the rod body 123 has a hole 123d that opens to the oil chamber 112b side, and the diameter 123e of the hole 123d is substantially the same as the outer diameter 123a inside the oil chamber 111a. The outer diameter 123b inside 111b and the outer diameter 123f inside the oil chamber 112a are substantially the same.
[0028]
Here, as described above, since the outer diameters of the two flange portions 121 and 122 are substantially the same, the pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber 111a and the pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber 112b. The pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber 111b and the pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber 112a are substantially the same.
[0029]
Therefore, the sum of the pressure receiving areas of the piston rod 120 in the oil chambers 111a and 112a on the one end 113 side of the cylinder case 110 of the two cylinder chambers 111 and 112 and the other end of the cylinder case 110 of the two cylinder chambers 111 and 112 The total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chambers 111b and 112b on the side of the portion 114 is substantially the same.
[0030]
Further, a seal ring 192 that prevents leakage of hydraulic oil is provided between the rod main body 123 and the flange member 125.
[0031]
The hydraulic cylinder 100 is disposed inside the cylinder chamber 112 on the other end 114 side of the cylinder case 110, and is inserted into the hole 123d formed in the rod body 123 of the piston rod 120 from the other end 114 side. It is a member, and is provided with a balance member 141 for balancing the weight of the entire hydraulic cylinder 100.
[0032]
Here, between the balance member 141 and the second cover member 118 of the cylinder case 110, between the balance member 141 and the rod main body 123 of the piston rod 120, a seal ring 193 that prevents leakage of hydraulic oil, 194 and 195 are provided.
[0033]
The hydraulic cylinder 100 is fixed to the balance member 141 by being fixed to the second cover member 118 of the cylinder case 110 with a plurality of bolts 196 inside the piston rod 120 and the balance member 141. And a core rod 152 fixed to the piston rod 120 by screwing with the steering blade side hook member 124 of the piston rod 120, and a differential transformer type position detection for detecting the position of the core rod 152 with respect to the bobbin 151. (LVDT) 150 is provided.
[0034]
Here, the balance member 141 is fixed to the cylinder case 110 by being sandwiched between the flange portion 151 a of the bobbin 151 and the second cover member 118 of the cylinder case 110.
[0035]
Further, as shown in FIG. 2, the actuation system 200 according to the present embodiment includes a hydraulic cylinder 100.
[0036]
Here, in addition to the hydraulic cylinder 100, a hydraulic cylinder of an actuation system having the same configuration as the actuation system 200 is attached to a steering blade (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached.
[0037]
In addition to the steering wing (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached, the aircraft (not shown) includes a steering wing to which the hydraulic cylinder of the actuation system having the same configuration as the actuation system 200 is attached. Have.
[0038]
In addition, the actuation system 200 includes input units 211 and 212 that receive an electric signal and output a force according to the input electric signal. When the position is switched to the position 1 (see FIG. 2), the second position (see FIG. 3), and the third position (see FIG. 4), the hydraulic fluid is communicated to a hydraulic pump (not shown). Of the supply port 201 to be supplied and the discharge port 202 that is connected to a tank (not shown) and discharges hydraulic oil, the port to which the oil chambers 111a and 112a of the hydraulic cylinder 100 communicate, and the hydraulic cylinder 100 A port switching valve 210 is provided as switching means for switching the port through which the oil chambers 111b and 112b communicate.
[0039]
The port switching valve 210 is disposed between the supply port 201 and the hydraulic cylinder 100 and between the discharge port 202 and the hydraulic cylinder 100.
[0040]
The actuation system 200 also includes an input unit 211 of the port switching valve 210 according to an electrical signal from an operation lever (not shown) and an electrical signal from the differential transformer type position detector 150 of the hydraulic cylinder 100. A controller 300 is provided to input an electrical signal to 212 and change the position of the port switching valve 210.
[0041]
The actuation system 200 is disposed between the port switching valve 210 and the discharge port 202 to store the hydraulic oil, and the stored hydraulic oil is ported according to the pressure of the hydraulic oil on the port switching valve 210 side. A pressure compensator 220 is provided as fluid replenishing means for replenishing the switching valve 210 side. The pressure compensator 220 stores hydraulic oil when the hydraulic oil inside the cylinder chambers 111 and 112 (see FIG. 1) of the hydraulic cylinder 100 expands due to heat, for example, the cylinders 111 and 112 of the hydraulic cylinder 100, for example. When the hydraulic oil inside the cylinder shrinks due to heat, or when the hydraulic oil inside the cylinder chambers 111 and 112 of the hydraulic cylinder 100 leaks outside through the seal rings 181, 182, and 183 (see FIG. 1), The stored hydraulic oil is replenished to the port switching valve 210 side.
[0042]
The actuation system 200 is disposed between the supply port 201 and the port switching valve 210, and filters the impurities in the hydraulic oil supplied from the supply port 201, and the filter 230 and the port switching valve 210. And a check valve 240 disposed between them to prevent the backflow of the hydraulic oil that has passed through the filter 230.
[0043]
The actuation system 200 is disposed between the hydraulic cylinder 100 and the port switching valve 210 and includes a spring 251 and input portions 252 and 253 to which hydraulic oil is input. Depending on the hydraulic oil pressure input to the input units 252 and 253, the first position (see FIG. 2), the second position (see FIG. 5), and the third position (see FIG. 6). By switching, the operation mode of the actuation system 200 is changed to the normal mode (the operation mode when no abnormality has occurred in the pressure of the hydraulic oil inside the actuation system 200 and the electrical system of the actuation system 200 ( (See FIG. 2) and a steering blade (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached, although it cannot operate in the normal mode. Bypass mode (see FIG. 5), which is an operation mode that does not hinder that other actuation systems equipped with attached hydraulic cylinders can operate in normal mode, and cannot operate in normal mode. A damping mode that is an operation mode when there is no actuation system that can operate in the normal mode even in an actuation system that includes a hydraulic cylinder that is attached to a steering blade (not shown) to which the cylinder 100 is attached (FIG. 6). And a mode switching valve 250 for switching to the reference).
[0044]
In addition, the actuation system 200 includes a spring 261 and an input unit 262 that receives an electric signal from the controller 300 and outputs a force corresponding to the input electric signal, and includes a check valve 240 and a port switching valve. 210 and hydraulic oil between the pressure compensator 220 and the port switching valve 210 are supplied, and depending on the biasing force of the spring 261 and the force output from the input unit 262, the check valve 240 and The first position (see FIG. 2) where the hydraulic oil between the port switching valve 210 is input to the input unit 252 of the mode switching valve 250 and the hydraulic oil between the pressure compensator 220 and the port switching valve 210 are used as the mode switching valve 250. The position of the mode switching valve 250 is changed by switching to the second position (see FIG. 5) to be input to the input unit 252 of the actuator, and the actuation system And a mode control valve 260 for controlling the 00 modes of operation.
[0045]
In addition, the actuation system 200 includes a spring 271 and an input unit 272 that receives an electric signal from the controller 300 and outputs a force corresponding to the input electric signal, and includes a check valve 240 and a port switching valve. 210 and hydraulic oil between the pressure compensator 220 and the port switching valve 210 are supplied, and the check valve 240 and the check valve 240 according to the urging force of the spring 271 and the force output from the input unit 272 are supplied. The first position (see FIG. 2) where the hydraulic oil between the port switching valve 210 is input to the input unit 253 of the mode switching valve 250 and the hydraulic oil between the pressure compensator 220 and the port switching valve 210 are used as the mode switching valve 250. The position of the mode switching valve 250 is changed by switching to the second position (see FIG. 6) to be input to the input unit 253 of the actuator, and the actuation system And a mode control valve 270 for controlling the 00 modes of operation.
[0046]
Next, the operation of the hydraulic cylinder as the fluid cylinder according to the present embodiment and the actuation system will be described.
[0047]
(1) Operation of the actuation system 200 in the normal mode
The controller 300 determines that an abnormality has not occurred in the pressure of the hydraulic oil inside the actuation system 200 based on an output from a pressure detector (not shown), and an abnormality has occurred in the electrical system of the actuation system 200. When it is determined that there is no electric signal, an electric signal is input to the input unit 262 of the mode control valve 260 and the input unit 272 of the mode control valve 270 via the signal transmission path 301 and the signal transmission path 302.
[0048]
When an electric signal is input from the controller 300, the input unit 262 of the mode control valve 260 and the input unit 272 of the mode control valve 270 output a force corresponding to the input electric signal. When the force output by the input part 262 of the mode control valve 260 and the input part 272 of the mode control valve 270 becomes larger than the biasing force of the spring 261 and the spring 271, both the mode control valve 260 and the mode control valve 270 2, the oil passage 283 provided between the check valve 240 and the oil passage 284 provided between the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 is moved to the first position as shown in FIG. 285 is communicated.
[0049]
When the oil passage 283 and the oil passages 284 and 285 communicate with each other, the pressure of the hydraulic oil input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 is supplied to the supply port 201 via the filter 230 and the check valve 240. It becomes the pressure (henceforth high pressure) equal to the pressure of the hydraulic oil supplied from.
[0050]
When the pressure of the hydraulic fluid input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 becomes high, the resultant pressure of the hydraulic fluid input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 is As shown in FIG. 2, the mode switching valve 250 causes the oil passage 286 and the oil passage 287 provided between the port switching valve 210 and the oil passage 281 and the oil passage 282 to communicate with each other. Moving to the first position, the operation mode of the actuation system 200 is switched to the normal mode.
[0051]
When the mode switching valve 250 moves to the first position, the controller 300 inputs an electric signal from an operation lever (not shown) and a signal from the differential transformer type position detector 150 of the hydraulic cylinder 100 via the signal transmission path 303. In response to the electric signal, the electric signal is input to the input portions 211 and 212 of the port switching valve 210 via the signal transmission paths 304 and 305.
[0052]
More specifically, the controller 300 determines that the piston rod 120 is connected to the cylinder case 110 based on an electric signal from an operation lever (not shown) and an electric signal from the differential transformer type position detector 150 of the hydraulic cylinder 100. On the other hand, when it is determined that the position specified by the operation lever (not shown) has not been reached and it is necessary to move in the direction indicated by the arrow 100a, the piston rod 120 is illustrated with respect to the cylinder case 110. An electric signal is input to the input unit 211 of the port switching valve 210 via the signal transmission path 304 and no electric signal is input to the input unit 212 until the position designated by the non-operating lever is reached.
[0053]
When an electrical signal is input from the controller 300, the input unit 211 of the port switching valve 210 outputs a force corresponding to the input electrical signal. On the other hand, the input unit 212 of the port switching valve 210 does not receive an electric signal from the controller 300 and does not output a force. Accordingly, the port switching valve 210 is moved to the second position shown in FIG. 3 by the force output from the input unit 211 of the port switching valve 210, and the oil passage 286, the oil passage 287, and the pressure compensator 220 are moved. The oil passage 288 and the oil passage 283 provided between the two are communicated with each other.
[0054]
When the oil passages 286 and 287 and the oil passages 288 and 283 communicate with each other, the hydraulic oil from the supply port 201 is supplied to the oil chambers 111b and 112b of the hydraulic cylinder 100 through the filter 230, the check valve 240, the oil passage 283, and the port switching. The hydraulic oil is supplied from the oil chambers 111a and 112a of the hydraulic cylinder 100 to the discharge port 202 and supplied to the discharge port 202 through the valve 210, the oil passage 287, the mode switching valve 250, and the oil passage 282. , The oil passage 286, the port switching valve 210, the oil passage 288, and the pressure compensator 220.
[0055]
Therefore, the piston rod 120 moves in the direction indicated by the arrow 100a with respect to the cylinder case 110.
[0056]
Further, the controller 300 causes the piston rod 120 to move to the cylinder case 110 based on an electric signal from an operation lever (not shown) and an electric signal from the differential transformer type position detector 150 of the hydraulic cylinder 100. When it is determined that the position specified by the operation lever (not shown) has not been reached and it is necessary to move in the direction indicated by the arrow 100b, the piston rod 120 is not operated with respect to the cylinder case 110. Until the position specified by is reached, an electrical signal is input to the input unit 212 of the port switching valve 210 via the signal transmission path 305, and no electrical signal is input to the input unit 211.
[0057]
The input unit 211 of the port switching valve 210 does not receive an electric signal from the controller 300 and does not output a force. On the other hand, when an electrical signal is input from the controller 300, the input unit 212 of the port switching valve 210 outputs a force corresponding to the input electrical signal. Therefore, the port switching valve 210 is moved to the third position shown in FIG. 4 by the force output from the input unit 212 of the port switching valve 210, and the oil passages 286 and 287 and the oil passages 283 and 288 are moved. Communicate.
[0058]
When the oil passages 286 and 287 and the oil passages 283 and 288 communicate with each other, the hydraulic oil from the supply port 201 enters the oil chambers 111a and 112a of the hydraulic cylinder 100 through the filter 230, the check valve 240, the oil passage 283, and the port switching. The hydraulic oil is supplied from the oil chambers 111 b and 112 b of the hydraulic cylinder 100 to the discharge port 202 and supplied to the discharge port 202 via the valve 210, the oil passage 286, the mode switching valve 250, and the oil passage 281. , The oil passage 287, the port switching valve 210, the oil passage 288, and the pressure compensator 220.
[0059]
Therefore, the piston rod 120 moves in the direction indicated by the arrow 100b with respect to the cylinder case 110.
[0060]
(2) Operation of the actuation system 200 in the bypass mode
The controller 300 determines that an abnormality has occurred in the hydraulic oil pressure inside the actuation system 200 based on an output from a pressure detector (not shown), and an abnormality has occurred in the electrical system of the actuation system 200. In response to a signal from an actuation system provided with a hydraulic cylinder attached to a steering blade (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached, those actuation systems that operate in the normal mode If it is determined that there is an electric signal, the electric signal is not input to the input unit 262 of the mode control valve 260 and the electric signal is input to the input unit 272 of the mode control valve 270 via the signal transmission path 302.
[0061]
Since the input part 262 of the mode control valve 260 does not receive an electric signal from the controller 300 and does not output a force, the mode control valve 260 is moved to the second position as shown in FIG. 5 by the biasing force of the spring 261. It moves and makes the oil path 288 and the oil path 284 communicate.
[0062]
When the oil passage 288 and the oil passage 284 communicate with each other, the pressure of the hydraulic oil input to the input unit 252 of the mode switching valve 250 is the pressure of the hydraulic oil stored in the pressure compensator 220 or the pressure compensator 220. Thus, the pressure is equal to the pressure of the hydraulic oil discharged from the discharge port 202 (hereinafter referred to as low pressure).
[0063]
In addition, when an electric signal is input from the controller 300, the input unit 272 of the mode control valve 270 outputs a force corresponding to the input electric signal. When the force output by the input portion 272 of the mode control valve 270 becomes larger than the biasing force of the spring 271, the mode control valve 270 moves to the first position as shown in FIG. The oil passage 285 is communicated.
[0064]
When the oil passage 283 and the oil passage 285 communicate with each other, the pressure of the hydraulic oil input to the input unit 253 of the mode switching valve 250 becomes high.
[0065]
When the pressure of the hydraulic fluid input to the input unit 252 of the mode switching valve 250 becomes low and the pressure of the hydraulic fluid input to the input unit 253 of the mode switching valve 250 becomes high, the input unit 252 of the mode switching valve 250 The resultant pressure of the hydraulic oil pressure input to H.253 is substantially the same as the biasing force of the spring 251, and the mode switching valve 250 causes the oil passage 281 and the oil passage 282 to communicate with each other as shown in FIG. The operation mode of the actuation system 200 is switched to the bypass mode by moving to a second position that does not communicate with the path 286 and the oil path 287.
[0066]
When the mode switching valve 250 moves to the second position, the oil chambers 111a and 112a of the hydraulic cylinder 100 and the oil chambers 111b and 112b communicate with each other via the oil passage 281, the mode switching valve 250, and the oil passage 282. Therefore, the piston rod 120 can freely move in the directions indicated by the arrows 100a and 100b with respect to the cylinder case 110.
[0067]
Therefore, the actuation system 200 does not hinder the operation of other actuation systems that drive the steering wing (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached in the normal mode, and is not shown with the actuation system 200. The aircraft can continue to fly.
[0068]
In the above description, the controller 300 does not input an electric signal to the input unit 262 of the mode control valve 260 and inputs an electric signal to the input unit 272 of the mode control valve 270 via the signal transmission path 302. However, even if an electric signal is input to the input part 262 of the mode control valve 260 via the signal transmission path 301 and no electric signal is input to the input part 272 of the mode control valve 270, the active signal is not activated. The tuition system 200 can operate in a bypass mode.
[0069]
(3) Operation of the actuation system 200 in the damping mode
The controller 300 determines that an abnormality has occurred in the hydraulic oil pressure inside the actuation system 200 based on an output from a pressure detector (not shown), and an abnormality has occurred in the electrical system of the actuation system 200. In response to a signal from an actuation system provided with a hydraulic cylinder attached to a steering blade (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached, those actuation systems that operate in the normal mode When it is determined that there is no electrical signal, no electrical signal is input to the input unit 262 of the mode control valve 260 and the input unit 272 of the mode control valve 270.
[0070]
Since the input unit 262 of the mode control valve 260 and the input unit 272 of the mode control valve 270 do not receive an electric signal from the controller 300 and do not output a force, the mode control valve 260 and the mode control valve 270 have the spring 261. Then, the urging force of the spring 271 moves to the second position as shown in FIG. 6 so that the oil passage 288 communicates with the oil passages 284 and 285.
[0071]
When the oil passage 288 and the oil passages 284 and 285 communicate with each other, the pressure of the hydraulic oil input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 becomes low.
[0072]
When the pressure of the hydraulic fluid input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 becomes low, the resultant hydraulic fluid pressure input to the input portions 252 and 253 of the mode switching valve 250 is applied to the spring 251. As shown in FIG. 6, the mode switching valve 250 causes the oil passage 281 and the oil passage 282 to communicate with each other via the orifice 250 a and does not communicate with the oil passage 286 and the oil passage 287, as shown in FIG. 6. Move to switch the operation mode of the actuation system 200 to the damping mode.
[0073]
When the mode switching valve 250 moves to the third position, the oil chambers 111a and 112a and the oil chambers 111b and 112b of the hydraulic cylinder 100 pass through the oil passage 281, the orifice 250 a of the mode switching valve 250, and the oil passage 282. The piston rod 120 moves in the direction indicated by the arrow 100a and the arrow 100b with respect to the cylinder case 110 while receiving a large resistance as compared with the case where the actuation system 200 operates in the bypass mode. It becomes like this.
[0074]
Therefore, the actuation system 200 can effectively avoid the flutter of a steering wing (not shown) to which the hydraulic cylinder 100 is attached, and the aircraft (not shown) equipped with the actuation system 200 It is possible to continue flying using a steering wing other than a steering wing (not shown) to which 100 is attached.
[0075]
In the above description, a case has been described in which the controller 300 determines that an abnormality has occurred in the hydraulic oil pressure inside the actuation system 200 based on an output from a pressure detector (not shown). Even when an abnormality occurs in the electrical system of the system 200, the controller 300 does not input electrical signals to the input unit 262 of the mode control valve 260 and the input unit 272 of the mode control valve 270. Will work with.
[0076]
As described above, in the hydraulic cylinder 100, all the cylinder chambers 111 and 112 that house the piston rod 120 are supplied with hydraulic oil, and the supplied hydraulic oil applies pressure to the flange portions 121 and 122 of the piston rod 120. Therefore, compared with the conventional hydraulic cylinder in which the inner diameter of the cylinder chamber is equal to the inner diameter of the cylinder chambers 111 and 112 of the hydraulic cylinder 100, the overall length can be shortened and the size can be reduced.
[0077]
Therefore, the actuation system 200 including the hydraulic cylinder 100 can be reduced in size as compared with the actuation system including the conventional hydraulic cylinder.
[0078]
Further, the hydraulic cylinder 100 discharges the sum of the pressure receiving areas of the piston rod 120 in the oil chambers (one of the oil chambers 111a and 112a and the oil chambers 111b and 112b) to which the hydraulic oil is supplied, and the hydraulic oil is discharged. Since the total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber (the other of the oil chambers 111a and 112a and the oil chambers 111b and 112b) is substantially the same, as described above, it is smaller than the conventional hydraulic cylinder. However, the amount of hydraulic oil supplied and the amount of hydraulic oil discharged can be made substantially the same as in the conventional hydraulic cylinder.
[0079]
Further, in the hydraulic cylinder 100, the total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber to which the hydraulic oil is supplied is substantially the same as the total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chamber from which the hydraulic oil is discharged. Thus, the magnitudes of the outputs in the directions indicated by the arrows 100a and 100b can be made substantially the same.
[0080]
The actuation system 200 can make the amount of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder 100 and the amount of hydraulic fluid discharged substantially the same, so that the amount of hydraulic fluid stored in the pressure compensator 220 can be reduced. It is possible to prevent the hydraulic cylinder 100 from increasing or decreasing according to the movement of the piston rod 120 relative to the cylinder case 110.
[0081]
Therefore, although the actuation system 200 including the hydraulic cylinder 100 can be reduced in size as compared with the actuation system including the conventional fluid cylinder as described above, the capacity of the pressure compensator 220 can be increased. The pressure compensator capacity of an actuation system with a fluid cylinder can be maintained approximately the same, and the weight of the pressure compensator 220 is maintained approximately the same as the weight of a pressure compensator of an actuation system with a conventional fluid cylinder. be able to.
[0082]
Further, the actuation system 200 can prevent the amount of hydraulic oil stored in the pressure compensator 220 from increasing or decreasing in accordance with the movement of the piston rod 120 with respect to the cylinder case 110 of the hydraulic cylinder 100. The number of operations can be made substantially the same as the number of operations of a pressure compensator of an actuation system having a conventional fluid cylinder, and the durability of the pressure compensator 220 can be made to be durable It can be maintained substantially the same as the lifetime.
[0083]
In the present embodiment, the hydraulic cylinder 100 includes a bobbin 151 fixed to the balance member 141 and a core rod 152 fixed to the piston rod 120 inside the piston rod 120 and the balance member 141. Since the differential transformer type position detector 150 is provided, the differential transformer type position detector 150 can be reduced in size as compared with the case where the differential transformer type position detector 150 is arranged outside the hydraulic cylinder 100. Accordingly, the differential transformer type position detector 150 may be arranged outside the hydraulic cylinder 100, or the differential transformer type position detector 150 may not be provided.
[0084]
Although the hydraulic cylinder 100 forms the two cylinder chambers 111 and 112 in the present embodiment, the hydraulic cylinder 100 may be configured to form three or more cylinder chambers according to the present invention.
[0085]
Further, in the present embodiment, the outer diameter of the flange portions 121 and 122 is substantially the same in the hydraulic cylinder 100, the diameter 123e of the hole 123d of the rod body 123, and the outer diameter 123a inside the oil chamber 111a. Since the outer diameter 123b inside the oil chamber 111b and the outer diameter 123f inside the oil chamber 112a are substantially the same, the pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chambers 111a and 112a And the total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chambers 111b and 112b are substantially the same, but according to the present invention, the total pressure receiving area of the piston rod 120 in the oil chambers 111a and 112a. And the sum of the pressure receiving areas of the piston rods 120 in the oil chambers 111b and 112b are substantially the same, the outer diameters of the flange portions 121 and 122 and the rod body 1 The diameter 123e of the third hole 123d, the outer diameter 123a inside the oil chamber 111a, the outer diameter 123b inside the oil chamber 111b, and the outer diameter 123f inside the oil chamber 112a can be arbitrarily designed. it can.
[0086]
In this embodiment, oil is used as the fluid. However, according to the present invention, the fluid may be a liquid other than oil.
[0087]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluid cylinder which can be reduced in size compared with the past, and an actuation system provided with this fluid cylinder can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a hydraulic cylinder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of an actuation system including the hydraulic cylinder shown in FIG. 1 in a state in which a mode switching valve and a port switching valve are in a first position.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of an actuation system including the hydraulic cylinder shown in FIG. 1 with a mode switching valve in a first position and a port switching valve in a second position.
FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram of an actuation system including the hydraulic cylinder shown in FIG. 1 in a state where the mode switching valve is in the first position and the port switching valve is in the third position.
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram of an actuation system including the hydraulic cylinder shown in FIG. 1 in a state where a mode switching valve is in a second position.
6 is a hydraulic circuit diagram of an actuation system including the hydraulic cylinder shown in FIG. 1 in a state where the mode switching valve is in a third position. FIG.
FIG. 7 is a side sectional view of a conventional hydraulic cylinder.
[Explanation of symbols]
100 Hydraulic cylinder (fluid cylinder)
110 Cylinder case
111, 112 Cylinder chamber
113 One end
114 The other end
111a, 111b, 112a, 112b Oil chamber (fluid chamber)
120 piston rod
121, 122 flange
123d hole
141 Balance member (insertion member)
150 Differential transformer type position detector
151 bobbin
152 core rod
200 Actuation system
201 Supply port
202 discharge port
210 Port switching valve (switching means)
220 Pressure compensator (fluid replenishment means)

Claims

A cylinder case forming a plurality of cylinder chambers;
A plurality of said cylinder chamber, a plurality of flange portions for partitioning each fluid chamber on the other end side of the one end side of the fluid chamber and the cylinder casing of the cylinder case, the one end inside the cylinder case A piston rod housed so as to protrude from the outside,
An inside of the cylinder chamber on the other end side of the cylinder case, and an insertion member inserted from the other end side into a hole formed in the piston rod,
The fluid chambers on the one end side of the plurality of cylinder chambers communicate with each other,
The fluid chambers on the other end side of the plurality of cylinder chambers communicate with each other,
The total pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber on the one end side of the plurality of cylinder chambers, and the pressure receiving area of the piston rod in the fluid chamber on the other end side of the plurality of cylinder chambers. A fluid cylinder characterized in that the sum is substantially the same.

A differential having a bobbin fixed to one of the piston rod and the insertion member and a core rod fixed to the other of the piston rod and the insertion member inside the piston rod and the insertion member. The fluid cylinder according to claim 1, further comprising a transformer type position detector.

A fluid cylinder according to claim 1 or claim 2;
Switching means for switching between the fluid chamber communicated with the supply port to which the fluid is supplied, and the fluid chamber communicated with the discharge port from which the fluid is discharged;
A fluid replenishing means disposed between the switching means and the discharge port for storing the fluid and replenishing the stored fluid to the switching means side according to the pressure of the fluid on the switching means side; Actuation system characterized by comprising.