JP5421363B2 - ピストンに組み付けられたポンプを備えた電気流体圧式アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ピストンに組み付けられたポンプを備えた電気流体圧式アクチュエータに関する。

円柱状のキャビティを形成する本体を具備し、ピストンが、キャビティ内を液密に滑動するとともにキャビティ内部を２つのチャンバに分離してなる電気流体圧式アクチュエータは公知である。ピストンは、本体の端壁部の一方を貫通する少なくとも１つのロッドと関連付けられている。また、このアクチュエータは、電気モータによって作動される二方向性のポンプを備えている。ポンプは２つのポートを備えており、各ポートは円柱状部のチャンバの１つとそれぞれ接続されている。ポンプは、流体を一方のチャンバから他方のチャンバへと移送する役割を果たしており、補償部材、例えばアキュムレータによって供給されるか、または吸収される、２つのチャンバの間の容積差に対応する流体量に応じてピストン、すなわちロッドを移動させるようになっている。

このような電気流体圧式アクチュエータは、電気モータおよびポンプが円柱状部の傍に配置されるので一般に比較的大型である。
例えば特許文献１は、モータ、ポンプおよびアキュムレータが円柱状部と並んで配置された長尺の電気流体圧式アクチュエータを開示している。円柱状部の壁部を穿通して形成されたダクトにより、ポンプのポートが両チャンバに接続できるようになっている。

また、特許文献２は、ポンプおよびモータがアクチュエータのピストン内部に形成されていて、チャンバの各ポートがアクチュエータのチャンバの１つにそれぞれ直接開口している流体圧式アクチュエータを開示している。この配列体は非常にコンパクトであるが、モータが完全に埋め込まれていて、故障した場合にはアクチュエータ全体を分解する必要があるので、その交換が困難である。

フランス国特許第２８３１２２６号明細書 米国特許第２９１８７９５号明細書

本発明の目的は、コンパクトでありながら保守が容易な電気流体圧式アクチュエータを提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、円柱状のキャビティを形成する本体を具備する電気流体圧式アクチュエータであって、ピストンが、キャビティ内を液密に滑動するとともにキャビティの内部容積を２つの容積可変のチャンバに分離していて、ピストンがキャビティの端壁部を液密に貫通する少なくとも１つのロッドと関連付けられており、アクチュエータが、それぞれ１つのチャンバと接続された２つのポートを備えた二方向性ポンプと、ポンプを一方向または他方向に選択的に駆動する電気モータとを具備し、ポンプはアクチュエータのピストン内部に配置されて一体になって移動するようになっており、各ポートがそれぞれ１つのチャンバに対して直接開口している、アクチュエータを提案する。

本発明にしたがって、電気モータは、アクチュエータの端部に配置されていて非円形断面のシャフトを回転駆動し、該シャフトは、ピストンを貫通して円柱状部の内部に延在している。ポンプは補完的な駆動部材を備え、この駆動部材は、ロッドの移動の際にシャフトに沿って滑動自在でありながら、電気モータからの駆動力を受けてシャフトが回るときには回転駆動される。
したがって、ポンプがチャンバ間の円柱状部内に組み付けられたままの状態であっても、モータは一端部に配置されたままであるため、故障した際にモータを容易に取り外せる。なお、統計的にモータの故障はポンプの故障よりも発生しやすい。

本発明の特定の実施形態におけるアクチュエータの断面図である。 アクチュエータのポンプ組付け型ピストンを示す、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って見た断面図である。 本発明の変種の実施形態を示す、図２に類似する断面図である。

本発明は、添付図面に関する下記説明に照らして理解される。
図１を参照すると、本発明によれば、アクチュエータは、長手の軸線Ｘに沿って延在する円柱状のキャビティ２を形成する本体１を具備している。ピストン３は、円柱状のキャビティ内を液密に滑動するように取り付けられており、２つの流体圧式チャンバＡ，Ｂをキャビティ内部に形成している。ピストン３は、本体１の端壁部を液密に貫通するロッド４に関連付けられている。前述したようなシール性を保証するための種々のガスケットは図示されていない。

二方向性ポンプ５がピストン３内に直接配置されている。二方向性ポンプ５は、チャンバＡ，Ｂにそれぞれ開口しているポートＰ１，Ｐ２を備えている。
二方向性ポンプ５は、公知の態様により、回転部材（例えば円柱状の容器、歯車、ハブなど）を具備している。回転部材は、一方のチャンバから他方のチャンバに流体を移送させるために回転駆動のみを必要とするものであり、こうすることによってピストン３を円柱状のキャビティ２内部において移動させるようになっている。

この目的のために、本発明によれば、アクチュエータは、円柱状のキャビティ２内部において軸線Ｘに対して平行に延在するとともに、キャビティ２外部に配置される電気モータ８によって回転駆動される溝付きシャフト６を具備している。溝付きシャフト６は、溝付きシャフト６に沿って自在に滑動可能なピストン３を貫通している。電気モータ８の回転から駆動力を受けた溝付きシャフト６の回転によって、二方向性ポンプ５の回転部材を回転させ、これにより流体を一方のチャンバから他方のチャンバまで移送し、このようにしてピストン３が円柱状のキャビティ２内を移動する。

アクチュエータは、ピストン３がキャビティ２内を移動する際に２つのチャンバ間の流量の違いを補償するための補償手段を備えている。この実施例における補償手段は、チャンバＢに流体的に接続されたアキュムレータ９を具備している。ロッド４が押圧されるときにチャンバＡからチャンバＢに移動した余剰の流体は、アキュムレータ９において回収される。反対に、ロッド４が引っ張り出された場合には、チャンバＢからチャンバＡに移動した流体の不足分がアキュムレータ９によって供給される。

図２に示されるように、図示された実施例の二方向性ポンプ５は羽根形ポンプのタイプである。二方向性ポンプ５は、内部溝が形成された中央ハブ１１を備えている。中央ハブ１１は、溝付きシャフト６によって回転駆動されるとともに、羽根１２（羽根のうちの１つのみに符号が付されている）を担持している。羽根１２は、ピストン３の内壁部１３および内側部と協働して、流体を一方のポートから他方のポートに移送可能にする容積を形成している。

図３に示される変更例において、二方向性ポンプ５は歯車形のものである。この二方向性ポンプ５は、内部に溝が形成された駆動歯車２１を具備している。駆動歯車２１は、溝が形成されたシャフト６によって回転駆動されるとともに駆動歯車２２と協働する。２つの歯車２１，２２は内壁部２３と液密に協働し、一方のポートから他方のポートまでの流体移送のために作用する容積を形成するようになっている。
図２および図３において、ピストンの壁部によって担持され、図示された断面において不可視となっているポートＰ１が点線で描かれている。

本発明は、当然ながら前述した記載に限定されず、反対に特許請求の範囲によって定義される範囲内に含まれるいかなる変更例をも含むものである。
特に、ロッドのピストンに組み込まれうるものであれば、任意のタイプの流体圧式ポンプを使用できる。さらに、シャフト６は、溝が形成されたものとして図示されたが、シャフトは、協働するポンプの補完的駆動部材に対して回転駆動力を付与するように形成された、より一般的な非円形断面を呈するものであってもよい。また、アキュムレータと関連するチャンバとの間に電気バルブを追加して、電気が通じていない状態においてチャンバの加圧を防ぐようにすることも可能である。

Claims (3)

1. 円柱状のキャビティ（２）を形成する本体（１）を具備する電気流体圧式アクチュエータであって、ピストン（３）が前記キャビティ（２）内を液密に滑動するとともに、前記キャビティ（２）の内部容積を２つの容積可変のチャンバ（Ａ，Ｂ）に分離しており、前記ピストン（３）が前記キャビティ（２）の端壁部を液密に貫通する少なくとも１つのロッド（４）と関連付けられており、当該電気流体圧式アクチュエータは、それぞれ１つのチャンバ（Ａ，Ｂ）と接続された２つのポート（Ｐ１，Ｐ２）を備えた二方向性ポンプ（５）と、一方向または他方向に前記二方向性ポンプ（５）を選択的に駆動する電気モータ（８）とを具備し、前記二方向性ポンプ（５）は当該電気流体圧式アクチュエータのピストン（３）の内部に配置されて一体になって移動するようになっており、各ポート（Ｐ１，Ｐ２）が、当該電気流体圧式アクチュエータの前記チャンバ（Ａ，Ｂ）の１つに直接開口している電気流体圧式アクチュエータにおいて、前記電気モータ（８）は、当該電気流体圧式アクチュエータの端部に配置されており、前記ピストン（３）および前記ロッド（４）の滑動方向に対して平行に前記キャビティ（２）を通って延在する非円形断面のシャフト（６）を駆動し、溝が形成された前記シャフト（６）は前記ピストン（３）を貫通して、前記二方向性ポンプ（５）の補完的駆動部材（１１；２１）と協働するようになっており、前記補完的駆動部材（１１；２１）は、前記ロッド（４）が移動する際に前記シャフト（６）に沿って滑動自在であり、かつ前記電気モータ（８）からの駆動力を受けて前記シャフト（６）が回るときに回転駆動されることを特徴とする、電気流体圧式アクチュエータ。
2. 前記補完的駆動部材（１１）が羽根（１２）を駆動するハブ（１１）である、請求項１に記載の電気流体圧式アクチュエータ。
3. 前記ピストン（３）の移動の際における前記電気流体圧式アクチュエータのチャンバ（Ａ，Ｂ）間の流量の差を補償する補償部材（９）を具備する、請求項１に記載の電気流体圧式アクチュエータ。

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